层序地层学中的层序边界识别

层序地层学中各级层序边界的识别方法

前言

层序地层学可视为“地质学中的一场革命”。作为一种成功的全球性理论,它在油气资源勘探开发中正发挥着巨大的作用[1]。层序界面、层序结构和体系域及沉积体系展布是层序地层学研究的三个重要容[2]。其中以层序界面的识别最为重要,堪称层序地层学研究的灵魂和生命[3]。在常规的层序地层学研究中,层序界面的识别主要依据地震剖面、野外露头、录井岩性、测井曲线等资料所展现的不整合面或沉积间断面[4～7]。但大量实践证明,有许多层序界面在宏观上是难于辨别的,但并非不存在,这就有碍正确划分层序[8]。这种现象已成为层序格架建立中的一大难题,长期没有得到解决。

本文针对这种现状，同时根据地质、地球物理信息.由于受外界条件的干扰，在不是层序边界的地方也可能出现一定的异常而造成层序边界存在的假象。因此在判断层序边界存在与否时，不能单纯根据某一信息的异常变化，而要同时在地震特征上、测井曲线上和钻井剖面中的岩性、岩相特征上、古生物组合上、徽量元素的变化上找尽量多的证据，以期划分准确。

一、层序分级

1．一级层序或超层序代表相似构造背景下沉积的整个地层序列，地层规模相当于系或统。在时间跨度上大于50Ma。

2．二级层序为同一个二级构造幕控制下的沉积序列，与过去所说的二级沉积旋回相当，

边界为明显的不整合面。在时间上的跨度在3--50 Ma。陆相盆地二级层序纵向可区分出沉积类型明显不同的2—4个体系域，二级层序下部(特别是盆地沉降初期)往往发育缺少稳定水体的陆上红色沉积地层，在陆相断陷盆地主要为主的冲积扇沉积体系，在陆相坳陷盆地发育辫状河沉积，可称为“冲积体系域”或“低位体系域”；随着二级构造幕沉降围的扩大，沉积物不能充填满构造沉降形成的可容纳空间，遗留下未被沉积物充填的湖侵沉积序列可称为“水进体系域”。或“湖侵体系域”；最大湖侵期之后，主要由于二级构造幕后期沉降速率的降低，湖盆水体面积减小、深度变浅，发育水退型沉积序列，之后还可能发育曲流河泛滥平原沉积，可分别称为“水退体系域”和“河流泛滥平原体系域”，二者组合一起与海相盆地的“高位体系域”相当。

3．三级层序为三级构造幕沉降过程中沉积的地层序列，地层规模一般当于段，其边界为

沉积间断面或局部不整合，向沉积中心过渡为连续沉积面。在沉积分异程度较高的盆地，可进一步划分出水进和高位体系域。

4．四级层序即准层序，由多个单砂层和泥岩层组成，地层规模相当于石油地质研究中的

砂层组，

5.五级层序相当于VanWagoner(1990)定义的“层组”，由一个砂层与一个泥岩层组成，五级层序一般为自旋回沉积地层单元

二、利用钻井资料识别层序边界

任何能够指示沉积环境与相序变化的岩心、岩屑、古生物、地化、测井等钻井资料，都可以用于钻井层序划分与对比。与地震资料相比，钻、测井资料的地质含义明确且分辨率高，既可以用于识别大套层序界面也可用于四一五级高分辨率层序划分与对比。钻井层序划分对比的一般步骤方法是：首先选择位于过渡相带的典型井，在岩心相分析的基础上，根据测井和录井资料反映的岩电组合特征，分析垂向上沉积相序演变过程，进而通过识别可容纳空间

演变趋势的转换面和突变面，识别准层序、准层序组、体系域和层序边界，确定初步的层序划分方案；然后通过多条基干连井剖面层序对比，调整层序划分结果，并根据地层叠置样式识别准层序组和体系域边界，建立钻井剖面层序地层格架。在层序地层学中主要是三级层序边界的识别，以及它所包含的最大洪泛面、初次洪泛面和准层序是关键。下面从这几个方面述其在钻井资料上的特征。

1．三级层序边界的识别

(1)层序边界的典型特征之一，是边界下伏层序的湖岸上超点向盆地中心迁移，其在钻井剖面中表现为沉积相向盆地方向的迁移，即浅水粗粒的沉积物逐渐覆盖于较深水沉积物之上。

(2)由于层序边界之下是高位体系域，水体有向上变浅的趋势，反映在粒度上一般是向上逐渐变粗。而层序界面之上是低位或湖侵体系域，水体向上为变深的趋势，反映在粒度上为向上逐渐变细。所以碎屑岩粒度由向上变粗至变细的转换面作为层序边界的识别标志。

(3)层序界面上测井曲线组合形状反映的相序演变趋势发生转折。在SP和RT测井曲线上，层序边界的下部一般是齿状的漏斗形，而边界的上面一般是倒置的漏斗形，

所以边界一般是测井曲线幅度最大的位置。

(4)层序界面附近古生物化石的分异度和丰度显著降低，一般缺少水生生物化石，有

时为无化石的“哑层”。

(5)在低位体系域不发育时，地层的叠置方式由进积式向退积式转变的位置可以作为

层序边界的识别标志。

（6)层序界面附近沉积物的颜色．般为氧化色，例如褐色、棕色和棕红色等。

2．最大洪泛面的识别标志

(1)在岩性录井剖面中，最大洪泛面一般发育在稳定的泥岩段或泥岩段的顶部和底

部。

(2)最大洪泛面一般对应于常规总伽马删井曲线的峰值，而且应用特殊的伽马曲线，

如铀、钍、钾以及他们的比率关系可以比较准确的识别最大洪泛面的位置。—般最人洪泛面具有铀最高值(大于5ugg)和钍铀低值(小于2．5)的特征。

(3)从沉积物粒度演变看，最大洪泛向处于粒度最细的位置，其下粒度呈向上变细趋

势，其上粒度呈向上变粗的趋势。

(4)从地层的叠置方式看，最大洪泛面处于退积式向进积式或加积式叠置方式转变的位置。

(5)测井曲线上，最大洪泛面一般处于sP曲线大段的泥岩基线或电阻率曲线的最低值。3．初次洪泛面的识别标志

初次洪泛面本区不明显，只在第四个层序中发育。初次洪泛面可以通过地层的骨首方式、测井曲线的组合方式、相的叠置方式等来识别。

4．准层序划分

准层序(即四级层序)是成因上有联系的多个岩层或岩层组组成的地层单元，地层规模相当于四级沉积旋回或砂层组，准层序部纵向上地层相对连续、无明显沉积间断。海泛面作为准层序边界，反映了水深突然增加事件。海泛而识别要综合以下因素:岩性突变，层厚突然增加或减少，可能的冲刷与侵蚀，层面附近出现丰富的海绿石、磷灰石、黄铁矿等自生矿物，生物扰动现象向下突然增加或减少.准层序的岩性与厚度变化在常规测井中都有显示，可以通过岩性测井与曲线形态分析来确定。地球化学测井和成像测井能够识别海绿石和生物扰动的存在。不同的准层序组类型在测井曲线上的响应也有差异。前积准层序组为一向上变粗的侧井组合，进积准层序组为一箱形的测井曲线组合，退积准层序组为一向上变细的测井组合。

三、利用测井曲线资料识别

测井曲线在纵向分辨率高，且资料齐全，随着测井技术的提高，测井在层序边界上的识

别越来越受到重视。层序边界是一个不整合面(或沉积间断面)以及与之可对比的整合面。层序边界的识别是层序地层学研究的基础,只有找准边界,后面其它工作才有意义。不整合面上下地层存在着不同程度的沉积间断,是一个较大波阻抗差的反射界面,基于此,在不同的测井曲线上,层序边界将会有其特定的响应,这就给我们利用测井曲线识别层序边界提供了非常有利的条件。沉积同断或不整和面上、下地层产状通常不一致，在地层倾角测井曲线上有明显的反映，反过来，通过识别地层倾角侧井上矢量图模式的变化，也可以推断沉积间断或不整合面的存在。下面从层序边界、最大洪泛面、初次洪泛面和准层序几个方面述其在测井曲线上的特征，以及用一些利用测井的技术去验证和评价。

测井曲线识别层序边界的方法:(1)自然电位和视电阻率曲线组合识别法;(2)声波时差识别法;(3)ＴＯＣ识别法;(4)累计倾角识别法。

1．自然电位和视电阻率曲线组合识别法

自然电位和视电阻率曲线在层序边界附近有较大的变化,它们的幅度、形态和组合关系等能够反映沉积环境的变化,例如,自然电位的基线强烈偏移、视电阻率的突增或突减等,这些都有可能是层序边界的响应。不同的沉积环境、水动力条件及不同的水深,必然造成沉积物组合形式和层序特征的不同。因此,利用这些曲线在垂向上不同的组合特点以及横向上的追踪对比,能较为准确地识别层序边界。

2．声波时差识别法

沉积地层中的不整合在声波时差测井上的响应异常,此处所说的不整合是指岩石地层在沉积上缺少连续性的特征,这种非连续性是由无沉积或剥蚀作用所致,是沉积盆地中构造抬升、湖平面下降的直接结果,不整合面对应于层序地层中的层序界面。根据声波时差测井原理可知,声波时差是对沉积地层的岩性、物性、孔隙和裂缝中的流体性质等因素的综合响应。不整合的形成将导致其中某些因素出现异常,从而使沉积地层的声波时差偏离正常趋势线,这是进行不整合或层序边界识别的理论基础。在地层垂向剖面中,当这些因素发生异常时,声波时差也随之发生变化,特别是当上述因素变化不是按正常趋势变化时,声波时差随深度变化的趋势将出现异常。岩性对声波时差的影响明显,在分析研究过程中,为了消除岩性的影响,因此在同一口井中选择同一岩性作为研究对象,一般选用泥页岩。对于泥岩,声波时差随深度增加,声波时差减小,存在一条趋势线。Ｗｙｌｌｉｅ等人(1956)依据大量实验结果推断,在具有均匀分布的小孔隙固结地层中,孔隙度与传播时间之间存在着正比线性关系。在此基础上,ＭａｇａｒａＫ(1976)总结前人的研究成果,提出泥页岩在正常的压实情况下的声波时差与深度的关系式:

式中,Δｔ—泥页岩在深度Ｈ处的传播时间;

Δｔ0—外推出地表的传播时间;

Ｃ—正常压实超势斜率Ｈ—埋深

3．ＴＯＣ识别法

国外许多学者在岩心实测数据标定基础上,利用测井资料来识别富含有机质的烃源岩和有机碳总量测定分析。该方法是利用测井曲线重叠法,把刻度合适的孔隙度曲线(一般为声波时差曲线)叠加在电阻率曲线上,在富含有机质的细粒烃源岩中,两条曲线存在幅度差,定义为ΔｌｏｇＲ)。其中其表达式为：

式中,ΔｌｏｇＲ曲线幅度差;Ｒ实测地层电阻率;Ｒｎｓ非源岩泥岩电阻率;Δｔ实测地层孔隙度测井数值;Δｔｎｓ非源岩泥岩孔隙度测井数值;Ｋ与孔隙度测井测量单位相关的

比例系数。

在未成熟的烃源岩中,两条曲线分离的原因是由孔隙度曲线响应造成的;在成熟的烃源岩中,生成的烃类替代岩石孔隙中的水,导致电阻率增大,使两条曲线产生更大的差异(或幅度差)。并且,在一般情况下ΔｌｏｇＲ与烃源岩中的有机碳总量(ＴＯＣ)成正比关系。沉积地层中的烃源岩发育程度和有机碳的丰度与层序地层格架存在紧密关系。在层序地层学中,地层中有机碳总量(ＴＯＣ)在垂向上的分布以周期性的形式出现。ＴＯＣ的峰值常与最大湖泛面对应,在此面之上,由于高位体系域较快的沉积物稀释作用使ＴＯＣ减少,而在该面之下,由于湖侵体系域较高的沉积速率,ＴＯＣ也要减少,沿最大湖泛面ＴＯＣ增加。基于此,可以利用测井资料来判定最大ＴＯＣ的位置,也就可以找到相应的最大湖泛面的位置。可以进行层序、体系域、准层序的划分。

4．累积倾角识别法

常规地层倾角矢量图能识别出大的不整合面,但这种蝌蚪图较分散,也存在多解性,因此本文将介绍另一种倾角图—累计地层倾角图。既使不整合面上下地层倾角相差很小,也能用它来识别不整合面。对于一组地层倾角,把测量结果按由浅到深进行排列,对每一测点结果给定一个编号,最浅的编号为1,向下依次增加。累计倾角图是累计倾角的数值对深度或测点编号的交会图。在交会图上,纵轴为测点编号,并按一口井的测点编号由浅到深依次从纵轴顶端向下端排列,横轴为累计倾角,从起始的0°到最大累计角度排列。我们解释的重点在累计倾角图上的转折点。另外,为了突出那些小倾角变化引起的转折点,可以做出累计曲线图的一阶导数曲线(一阶导数=测量点编号差/累计倾角差),图上那些偏离以直线为基线的点可能代表着具有重大意义的倾角值的改变。

利用测井资料识别层序边界能提高垂向分辨率。应用ΔｌｏｇＲ对于识别最大湖泛面、有机质丰度和水深的变化非常有用,对于层序边界的划分是一种行之有效的方法。

四．利用地震资料进行层序边界识别

地震层序是以不整合及与之可以对比的整一地震反射为界，部反射相对整一的地震

反射单元。地震层序划分主要利用地震反射界面具有等时性、资料覆盖整个工区的优势，可建立系统、连续和区域分布的等时地层格架，将盆地沉积序列划分为不同级别的层序地层单元，但是由于地震资料和钻井资料的分辨率的不同，在层序划分和对比中的应用不同，一般情况，二到三级层序以及部的体系域界面上有清楚的显示。以地震层序划分为主，准层序以钻井为主，下面总结地震在层序划分中的应用和特点。

1．不整合面的地震识别

不整合面是代表地质历史记载中时间间断的侵蚀面和无沉积面，它往往与层序边界相对应。地下地层的接触关系表现在地震上可分为整一关系(协调关系)和不整一关系(不

协调关系)，前者代表地层之间的整合关系，而后者则对应地层之间的不整合关系，在地震上表现为不同反射同相轴之间的终止交切关系。根据反射终止的方式可分为四种类型：削截(削蚀)、顶超、上超和下超。不同的反射终止类型对应不同成因的不整合面类型，削蚀对应侵蚀型不整合，上超和下超则属于沉积型不整合。其中侵蚀型不整合与上超型不整合往往与层序边界相对应。

2．最大洪泛面地震识

最大洪泛面(或称最大湖泛面)是层序部，尤其是三级层序部的重要分界面，是沉积层序中水进体系域和高位体系域的分界。在测井和录井资料上最大湖泛面通常位于颜色相对较深、质地较纯的泥岩中间，代表湖进围最大时的深水沉积，当泥岩较厚时其准确位置则难以确定。在地震剖面上，靠近盆地边缘最大洪泛面往往与下超面对应，地层下超的终止点连线即为下超面，下超面的形成是由于沉积物供应速率高于构造沉降速率井达到一定关系

时，沉积物在近端向盆地方向推进、在远端出现“沉积饥饿”的结果。然而当物源供给速率很高，远远大于构造沉降速率时，向盆地一方不会出现“饥饿沉积”现象，因而不存在下超面或下超面不明显。如果这样，还可根据最大洪泛时期可容空间接近最大这一特征在地震剖面上寻找最大上超点，与它所对应或可对比的同相轴可作为最大洪泛面的位置。3．初次洪泛面地震识别

初次洪泛面是层序部另一重要的分界面，初次洪泛面之下为低位体系域，之上为湖

进体系域。同被动大陆边缘盆地层序模式中初次洪泛面和低位体系域与陆棚坡折带有关一样，陆相湖盆层序模式中的初次洪泛面及低位体系域也应根据特定盆地的地形坡折带来进行识别及划分，或者是明显将原来围较小、水深不同、形态各异的分隔水体连成一体的

洪泛面也可称为初次洪泛面．在地震剖面上，首次越过地形坡折带的第一个湖岸上超点所对应的同相轴即为初次洪泛面的位置．当然在有些坳陷型盆地中不存在明显的地形坡折，初次洪泛面难以确定，因此只能将一个沉积层序二分为湖浸体系域和湖退体系域。

五．利用古生物特征识别

1.生物(贝壳)碎清层生活在浅水环境中的含壳类生物，死亡后壳体经湖浪作用搬运至岸线附近，后期受湖水的不断冲刷破碎，形成贝壳碎屑层，其中壳体破碎严重、混杂状堆积.因此它可以反映滨岸环境，当其上地层为反映水体逐渐或突然加深的沉积相类型时，这些碎屑层便可以近似代表准层序或准层序组的顶面，并可能代表层序的顶界。

2.植物根迹化石根迹化石是岩心中最易识别的遗迹化石之一，其种类繁多.多为陆上或极浅水环境下的产物。从植物生理特点看，生长在大于lm水深中的植物.根系特别微弱，仅分布于沉积物表面.在后期沉积成岩过程中，在各种物理作用和化学作用的改造下，这些微弱根系很难得到保存。而生长在陆上成极浅水中的植物，根系较粗且扎根深，往往能够免遭后期破坏而保存。因此在层序边界的识别过程中.可以根据上下地层中植物根迹化石纵向上的变化推断层序边界的位置.

3.少生物量的变化层序是在某一控制因素作用下所形成的一套地层，其中所含生物数量自下而上应该是渐变的，从多到少或从少到多因沉积环境不同而定。但层序边界上下的地层，由于湖水深度、沉积环境等存在较大差异，导致生物数量差别很大。因此当地层中相邻两层生物数量有突变时，就可以考虑它是层序边界。

4.生物种属的变化上、下地层中所含化石所代表的时代相差较远，成古生物化石群发生突变，出现生物演化的不连续或生物种属的突变，都说明地层之间发生过沉积间断或长时间的浸蚀风化，是不整和面存在的依据

六．利用地球化学方法识别层序地层界面

粘土矿物、微量元素普遍存在于各种类型的沉积物和沉积岩中,它们对环境的变化敏感,同时它们的沉积分异、组合特征、矿物成分及其含量都从不同的角度记录了形成过程中各种环境因素的变化。这些对恢复古环境,研究陆相湖盆水深变化具有重要的指示意义。

1粘土矿物法

在地质演化过程中,古环境特别是古气候会发生突变,从而引起水介质性质发生变化。这种变化对于各种矿物的生成、转变、消失有着直接的影响,其中粘土矿物对环境变化的反应尤为敏感。显然,在不同环境中形成的沉积体系中,粘土矿物类型及其组合特征必然会因环境的变化而变化,这是利用粘土矿物进行高分辨率层序地层划分、对比的基础。

砂砾岩中粘土矿物的种类及其含量与其形成时水介质的酸碱性和古盐度有关。通常地,在偏酸性水介质中,高岭石的稳定性较高,有利于高岭石的形成;在偏碱性水介质中,蒙脱石的稳定性较高,有利于蒙脱石的形成。随着水介质古盐度的增高,会出现先沉积高岭石,后沉积蒙

脱石的现象[1]。在沉积地层中,高含量的蒙脱石是与寒冷的气候联系在一起的,且其含量随气候变暖而减少[2]。蒙脱石的减少,高岭石的增多,表明气候向暖湿方向发展。

砂砾岩沉积期后,随着其埋深的加大、温压的升高,不稳定的高岭石和蒙脱石逐渐向稳定的绿泥石和伊利石转化[4]。砂砾岩中粘土矿物沉积期后的转化方式直接地或间接地受封存于砂砾岩孔隙中的沉积物底水的物理化学条件影响,而沉积期砂砾岩中的粘土矿物类型则直接受湖盆水体的物理化学条件控制。因此砂砾岩中粘土矿物类型及其含量反映了湖盆古水体物理化学条件的变迁,尤其古湖泊水介质的酸碱度和盐度的波动,这种波动现象通常与湖平面升降密切相关。

一般地,湖平面上升意味着汇水量大于蒸发量,大气降水和河流补给水充足,湖水位上涨,水体偏酸性且盐度下降(即水体发生冲淡作用),故砂砾岩中高岭石相对含量增加,而蒙脱石则相应地减少。相反,湖平面下降表明湖盆水体相对浓缩,水介质偏碱性且盐度增高(即水体发生咸化作用),故砂砾岩中高岭石相对含量减少,而蒙脱石则相应增多[5～6]。因此在一个准层序、层组甚至更小级别的高分辨率层序地层单元中,湖平面呈现高→低变化,砂砾岩中粘土矿物相对含量亦呈现规律性变化,即高岭石呈高→低变化、蒙脱石呈低→高变化。由于沉积期后粘土矿物转化作用的影响,导致蒙脱石向伊/蒙混层及伊利石转化,因而掩盖了蒙脱石在一个陆相高分辨率层序地层单元旋回过程中的变化规律。但伊利石及伊利石+伊/蒙混层+蒙脱石和高岭石+绿泥石却呈现规律变化,能较好地反映一个陆相高分辨率层序地层单元旋回过程中湖盆水体的物理化学条件波动,因为这几种粘土矿物的大量出现与湖盆水介质的偏碱性及古盐度的相对偏高密切相关。

应用上述方法时,一定要注意后生成岩作用的影响,在同一成岩作用岩化阶段和较小的深度围下,其影响可作为一个常量来看待,对粘土矿物的相对含量大小的影响可以忽略不计。在不同成岩阶段和较大的深度围,其影响较大,其界面识别精度较低,应配合地震和测井等资料综合判别分析。

2 胶结物含量法

在陆相高分辨率层序界面形成时期,当湖水位下降至相对极小值,湖盆水体强烈浓缩,易于形成白云质岩石淀积,相应地,砂砾岩中白云质胶结物亦普遍发育,而钙质胶结物和泥质胶结物的发育则受到抑制,呈现相对较低值态势。因此,也可以根据胶结物含量的变化规律来识别和划分高分辨率层序地层单元。

3.微量元素

微量元素是指岩石中含量低于10-2的化学元素,沉积盆地具有基本的地球化学环境,对元素的分布起主要的控制作用,并且表现出微量元素分布的规律性。微量元素的分配及比值的变化、组合和古盐度的分布,都在一定程度上指示着古气候环境的演化历程。这是因为,岩层中元素的分配一方面取决于元素本身的物理化学性质,另一方面又受到古气候、古环境的极大影响。而对于一个分布面积不大的湖相沉积体系来说,这种影响将尤为显著[8]。在构造活动稳定,沉积物供给速率恒定的情况下,气候的变化对高频层序发育起着决定性的作用。对于一个封闭湖泊,蒸发/降雨条件控制着湖水的水位。当蒸发量大于降雨量时,湖水水位下降[9]。蒸发/降雨条件变化的直接结果是使水体盐度升高或降低,其趋势与蒸发/降雨的变化趋势是一致的。故古盐度的变化可以反映湖盆水位及基准面的变化,因此根据古盐度的变化可以进行高分辨率层序地层单元的识别和划分。

（1）硼元素法

已有研究证明[10～12],中硼的浓度与盐度为线性相关,现代海水含硼量为 4.7×10-6,淡水中一般不含硼。沉积物中硼含量与水体中的硼含量有关,一般认为,海相大于100×10-6,陆相低于70×10-6。沉积水体中,硼在沉积过程中被粘土质点吸附固定在质点表面,然后进一步被结合到结构里取代四面体层的Ｓｉ和Ａｌ,粘土矿物形状不同,吸附和固定硼的能力也有很大

的差异,一般认为伊利石吸附硼的能力是蒙脱石或绿泥石的2倍,是高岭石的4倍,故常用硼(Ｂ)计算古盐度[13～14],有以下两种方法。

1.1伊利石硼法

一般选伊利石含量较高(伊利石>70%)的粘土岩来测试和计算,但是胜北断裂带地区各井的粘土岩中,伊利石含量都小于70%,最高40.9%,而伊蒙混层含量高,需对粘土矿物进行性状校正,换算成“伊利石硼”,然后用伊利石的理论含钾量8.5%换算成纯伊利石的硼含量,称“校正硼含量”再计算古盐度。因此, 首先利用沃克(Ｗａｌｋｅｒ)作出的换算曲线[15]进行了硼含量校正,最后采用Ａｄａｍｓ公式[16]进行了定量古盐度计算。利用计算得到的古盐度值,可以作出古盐度随深度的变化曲线,由于古盐度与古水深具有正相关对应关系,因此可以根据基准面变化原理以及高频层序形成机理,来进行高分辨率层序地层单元的划分。

1.2.高岭石硼法

该方法是Ｃｏｕｃｈ在研究尼日尔河地区第三纪地层是提出的[11],该方法的优点是考虑了多种粘土矿物的存在及其吸附能力的差别,较为符合自然界的事实, 适用的盐度围较广,为1‰～35‰,缺点是没有考虑到成岩过程对粘土矿物组分变化的影响,当其变化不大时,可用该法。

（2） 积磷酸盐

用沉积磷酸盐法估测古盐度来判别沉积环境,自Ｎｅｌｓｏｎ于1967年提出这种方法

[17]以来,得到了较广泛的应用。研究证实,沉积磷酸钙组分(Ｃａ/(Ｃａ+Ｆｅ))与盐度成正比关系,这是因为Ｃａ与Ｆｅ元素的特征及迁移习性不同,随着含盐度增加,Ｃａ的活性增大,Ｆｅ的活性降低,因而磷酸铁与磷酸钙随着盐度的变化而变化,磷酸铁的含磷量在盐度较高的海相沉积物中偏低,在盐度低的陆相沉积物中偏高,而磷酸钙中的含磷量在海相沉积中偏高,在陆相沉积中偏低。一般认为,磷酸钙组分大于0.90(或0.80)者,显示为海相沉积,小于0.65者显示为陆相沉积。

（3） Ｆｅ2+/Ｍｎ2+法

在湖盆边缘，当湖泊收缩、层序边界暴露大气中时.下伏地层常遭受风化作用和表生成岩作用，导致接近层序界面氧化物矿物(如揭铁矿等)含量增加。因此，褐铁矿高值在某种程度上可以指示层序边界的存在。在湖盆中心，可以用对水深特别敏感的Mn 2+和

22Fe Mn ++比值的相对变化判断层序边界的存在。Fe 2+. Mn 2+是两种性质比较相似的元索，22Fe Mn ++

比值表示近岸指数，其值越小，表示离岸越远(水体越深)。因此，在对位于湖盆中心部位的井进行层序分析时，可以用22Fe Mn +

+比值的突变面作为层序边界的识别标志之一。

（4）.重矿物特征

褐铁矿、钛铁矿、黄铁矿等重矿物反映不同的氧化—还原环境,对应于氧化环境的层序边界及低水位体系域褐铁矿富集,而还原或弱还原环境的湖侵体系域褐铁矿含量为低值[7]。其次,重矿物含量反映距物源区远近。在湖相盆地,构造运动是层序发育的主要控制因素[1],层序边界形成时构造运动强烈,距物源区较近,故重矿物总的含量较高,绿帘石、黑云母等不稳定重矿物相对含量高;湖侵体系域沉积时距物源区较远,锆石等稳定重矿物增多;高水位体系域介于二者之间。因此,重矿物的相对含量也可以作为层序划分的辅助证据。

4．镜质体反射率(Ｒｏ)

镜质体反射率的演化具有不可逆性[10],在连续沉积沉降的盆地中镜质体反射率的对数与深度成线性关系。但存在不整合时,会出现镜质体反射率曲线的截断[10]。国外石油地质领域广泛应用镜质体反射率来恢复剥蚀量。

转换面的概念及其层序地层学意义

第15卷第2期2008年3月 地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学) Earth Science Frontiers (Chin a University of Geosciences,Beijing;Peking University)Vol.15No.2M ar.2008 收稿日期:2007-09-15;修回日期:2007-11-06基金项目:国家自然科学基金资助项目(40672078) 作者简介:王红亮(1971)),男,副教授,主要从事沉积储层及层序地层研究工作。E -mail:w h l4321@sohu 1com /转换面0的概念及其层序地层学意义 王红亮 中国地质大学(北京)能源学院,北京100083 Wang H ong liang S ch ool of E nerg y Re sour ces ,Ch ina Univ e rsity of Ge osciences (Be ij ing ),Beij ing 100083,Ch ina Wang Hongliang.Concept of /Turnaround Surface 0and its signif icance to sequence stratigraphy.Earth Science Frontiers ,2008,15(2):035-042 Abstract:It is t he basic view of t raditio nal sequence stratigr aphy (V ail sequence)to t ake unconform ity as se -quence bo undary.Fo r hig h -frequency sequence ana lysis,it is obvio usly limited if only taking unco nfo rmit y as sequence boundar y due to the co nt inuit y of sedimentary pro cess,limitatio ns of unconfor mity distributio n and u -nifo rmity is not a rig or ous isochronous sur face.So /T ur nar ound Surface 0is int roduced to hig h -r eso lutio n se -quence stratigr aphy./T urnaro und Sur face 0has tw o implicatio ns:o ne is turnar ound surface o f base -lev el rise and base -level fa ll,the other is turnaround sur face o f sedimentat ion due t o base -level r ise and base -lev el fa ll.T urnaro und sur faces are classified into two t ypes:o ne is base -level fall to base -lev el rise turnaround sur face,which are usually present ed as unco nformity,top -lap sur face and pro gr adat ion to r et rog radatio n tur nar ound sur face ;ano ther is base -lev el rise to base -level fall turnaro und surface,w hich ar e usually pr esented as flo oding sur face.T he implicat ions of all these surfaces ar e discussed in detail.T he pr esentatio n of /T ur nar ound Sur -face 0is of sig nificance to high -fr equency sequence (4th and 5th or der sequence)divisio n,w hich pro mo te the applicatio n o f sequence str atig raphy in o il and gas ex plor at ion and develo pment.A case study is fr om delta to turbidite depositional system o f 3rd member o f Shahejie F ormat ion,Bo xing sub -depression o f Jiy ang sag.T hro ug h recog nitio n of turnaround sur face,fo ur larg e -sca le cy cles and eig ht intermediate -scale cycles ar e div id -ed in 3rd member of Shahejie F or matio n.Based o n above division and cor relation of wells and seismics,the higher resolution sequence framew ork is fo rmed. Key words:turnaround surface;base -level;unco nfo rmity;sequence st ratig ra phy 摘 要:不整合面作为层序界面,是经典层序地层学派的基本观点,对沉积盆地层序地层格架的建立具有不可替代的作用。但对高频层序分析而言,由于三维空间中沉积作用的连续性、不整合面分布的局限性,以及不整合面并不是一个严格意义上的等时面。因此以不整合面作为层序界面具有明显的局限性。由此在高分辨率层序地层分析中,引入了/转换面0的概念。转换面包含两层意思,一是基准面由上升变为下降或由下降变为上升的转换,一是由于基准面的升降转换所引起的沉积作用的转换。转换面可分为两大类,基准面由下降变为上升的转换面,包括不整合面、顶超面及进积与退积转换面;基准面由上升变为下降的转换面,主要为洪泛面。作者探讨了顶超面、进积与退积作用的转换面和洪泛面的特征及层序意义。/转换面0概念的提出对高频层序(如四级、五级层序)划分具有重要的意义,使层序地层理论与分析方法能更有效地应用于油气勘探与开

层序地层学

教学内容提要 层序地层学（Sequence Stratigraphy，Van Wagonar et. Al, 1988）代表了地质学领域里的一场革命，是一种划分、对比和分析沉积岩层系的新方法，是油气、煤、铀等矿产勘查与盆地地质研究的重要工具和手段。 层序地层学来源于地震地层学，但这并不意味可以不加任何改动地将其标准模式搬入地震解释中，必须注意地震剖面和地质剖面的差异。 地震地层学（Seismic Stratigraphy）是1975年在美国石油地质家协会(AAPG)召开的一次研讨会上确定的(P. R. Vail, 1977)。 一．现代地层学的启示 地质学已经诞生近200年。它的诞生起源于人们对成层沉积岩的观察，并从而产生地质学的核心——地层学。古生物学、构造地质学、岩石学、矿物学、地球化学、地球物理学、矿床学以及种种为找寻矿产资源或者为解决国计民生中重大课题的应用科学(如测井、勘探地球物理学等)，就是在这个古老的地层学的基础上派生出来的。20世纪以来，地球科学发生了翻天覆地的变化。然而早年毕业的大学生们还会记得，地层学是相当乏味的。它的中心任务是按照业已成文的地层术语规范，机械地对地层进行描述、对比、划分、作图。无数的地区性命名，大量的地方性运动，把长于记忆的学生搞得疲惫不堪，甚至一些地层的命名人，在经过一段的闲置后，对自己的命名也感到生疏。地层学实际上处于停滞状态。少数地层学家甚至宁愿说自己是沉积学家。然而，在过去的20多年间，地层学发生了根本性的变革。部分地层学家会同沉积学家，开始冲破了单纯的文牍式地描述地层的旧习，致力于研究地层的成因。结果发现，现今看到的基本地层单位，都是由一些三角洲、扇体、河道、碳酸盐岩台地、礁、滩、沼泽、潮坪等沉积体组成的。它们在空间上，组合成有一定规律的沉积体系，这些沉积体系又组合成有一定分布规律的体系域。地层层序就是由一定类型的体系域构成的。而在纵向上，地层层序又以某种周期性的方式重复叠置着，像框架与砖石一样，构筑成完整的地层记录。这些最新研究成果不但把地层学从描述阶段推向成因地层学的新高度，而且为深入探索油气以及其它与沉积现象有关的金属非金属矿产的分布规律开辟了新的途径。 二．海面变化的启示——地震地层学诞生 现代的地层学，已经从岩性的描述，进入对其成因的追溯与分析，而沉积模式的研究以及沉积体的成因解释，则导致层序地层学的发展，特别是与全球海平面变化有关的沉积体系的建立。 近三十年来，反射地震勘探的仪器设备，从光点记录，经过模拟磁带记录，发展到数字磁带记录，并利用瞬时浮点增益，可以无畸变地将反射纵波记录下来。野外观测方法中，广泛使用共深点(common depth point)技术采集，使有效信号得到极大的加强。利用电子计算机对反射地震资料的处理，使用包括反褶积(deconvolution)在内的各种数字滤波，可以将未畸变的反射地震信息显示出来。从而，反射地震勘探的发展已经跨进了一个新的阶段，即用来进行地质解释的信息，不再单纯是研究构造的运动地震学参数，同时还应利用与地层或岩性

层序地层学基本概念

层序地层学读书报告层序地层学基本概念 学号：2006120061 姓名：李晓辉 院系：能源学院

层序地层学基本概念 学号：2006120061 姓名：李晓辉 层序地层学是一门新兴的石油地质学科，层序地层学的出现代表了地质学领域里的一场革命，是一种划分、对比和分析沉积岩层系的新方法，是油气、煤、铀等矿产勘查与盆地地质研究的重要工具和手段。层序地层学来源于地震地层学，以下简介地震地层学和层序地层学的基本概念。 地震地层学：地层的描述科学，通过地震资料，结合地震分析技术，在正常顺序下，岩层(和其它共生者体)的形状、排列、分布、年代顺序、划分以及有关岩石可以具有的任一成全部特征，成分和性质的关系。包括成因、组成、环境、年代、历史、与生物进化的关系以及不可胜数的其它岩层特征。 地震反射面：只有沉积表面(包括不整合面)是空间中连续的具有波阻抗差的界面。是追随地层沉积表面的年代地层界面，而不是岩性地层界面。 削蚀(削截、侵蚀)：层序的顶部反射终止，既可以是下伏倾斜地层的顶部与上覆水平地层间的反射终止，也可以是水平地层的顶部与上覆地层沉积初期侵蚀河床底面间的终止。 顶超：下伏原始倾斜层序的顶部与由无沉积作用的上界面形成的终止观象。它通常以很小的角度，逐步收敛于上覆层底面反射上。 上超：层序的底部逆原始倾斜面逐层终止。 下超：层序的底部颗原始倾斜面，向下倾方向终止。 地震层序分级： 超层序：从水域最大到最小时期沉积的地层层序。它往往是区域性的，并包括几个层序。据Vail等分析，大部分超层序是在海面相对变化的二级周期(超周期)期间沉积的。 层序：是超层序中的次一级地层单元，水域相对扩大和缩小，它可以是区域性的，也可以是局部的。 亚层序：层序中最小一级地层单元，它可以是局部的或三角洲的一个朵叶。 海面变化的定义 水深：指在任一给定时刻和地点，水面和水底间的距离。 全球海面变化：海面和一个固定基准点（通常指地心）间测量到的海面变化。其变化成因只有两种：洋盆体积变化（如洋中脊扩张）和海水体积变化（如冰川消融）。 相对海面变化：海面和一个局部的运动基准点——沉积基底或早期地层表面——间测量到的海面变化。 上超点法：一种利用地震剖面中反射界面上超点的转移幅度研究海平面升降的半定量方法。地震相：相是一定岩层生成时的古地理环境及其物质表现的总和，地震相可以理解为沉积相在地震剖面上表现的总和，是由沉积环境(如海相或陆相)所形成的地震特征。 振幅：振幅是质点离开它平衡位置的最大位移，振幅直接与波阻抗差有关，波阻抗差高，则振幅强；波阻抗差低，则振幅弱。 连续性：指同相轴连续的范围。连续性直接与地层本身的连续性有关，连续性愈大，沉积的能量变化愈低，沉积条件就愈是与相对低的能量级变化有关。 波形排列：指的是同相轴排列的形状，它反映互相接近的地层间的沉积环境，如果波形排列在横向上变化不大或变化缓慢，说明地层变化不大，常常出现在低能沉积环境中。如果波形排列变化迅速，说明地层变化迅速，常出现在高能环境中。 视频率：频率表示质点在单位时间内振动的次数，而视频率指的是地震时间剖面中反射同相轴呈现的频率。 地震相单元的外部几何形态：

层序地层学的研究现状

文章编号:1009-3850(2000)03-0097-08 层序地层学的研究现状 赵国连 (中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100101) 摘要:本文介绍了层序地层的发展历史,总结了各阶段的主要理论和概念,以及各阶段所取得的 成就,指出各阶段在理论上的发展及存在的不足;由此而追索到现代层序地层学的基本概念及 理论的由来。总的来说,层序地层学经历了初期阶段,地震地层学阶段和现代层序地层学三个 发展阶段,其中主要涉及层序控制的因素,海平面变化,可容纳空间变化和体系域类型等概念。笔者认为层序地层学发展主要原因是地震勘探技术的发展及石油工业的发展。作为边缘学科, 它与诸多的学科都有较深的渊源。笔者认为,正是在这些结合点上,层序地层学才得到了极大 的应用。笔者认为陆相层序地层学在中国有了较大的发展,在国际上属领先地位。本文总结了 层序地层学的发展历史、现状及可能的发展方向,这将有利于人们进一步了解本学科的进展。 关键词:层序地层;地震地层;陆相层序;可容纳空间 中图分类号:P 53912 文献标识码:A 收稿日期:1999-10-23;修订日期:2000-01-16 目前关于层序地层学研究已在全世界各地展开。因而正确地了解层序地层学,可以帮助我们发扬本学科的特点,利用该学科与其它学科的结合,在解决矛盾中互相提高,为现代层序地层学和相关学科的发展作出有益的探索。 1 经典层序地层学的研究概况 经典的层序地层学是一门边缘交叉学科,相对于现代层序地层学而言,它仅涉及被动大陆边缘的滨浅海相研究,因地质学(特别是地层学、沉积学、构造地质学)和地球物理学的相互渗透而迅速发展起来的一门学科,因其片面强调海平面变化对层序的控制作用,因而没能应用到陆相层序地层的研究中来。层序地层最早的萌芽思想产生在一百多年前(Sloss,1984)112。早在十九世纪中叶,地质学家在建立年代地层时就把不整合作为地层的顶界/底界。这正是现代层序地层的边缘。 111 层序地层学的诞生及概况 自从层序的概念(Sloss 等,1948)提出后,层序地层学便由此诞生,因长期进展不大,因第20卷 第3期2000年9月 沉积与特提斯地质Sedimentary G eolog y and T ethyan Geology V ol.20 No.3Sept.2000

准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究_鲍志东

文章编号:1000-0747(2002)01-0048-04 准噶尔盆地侏罗系层序地层学研究 鲍志东1,管守锐1,李儒峰1,王英民1,刘　凌1,赵秀岐2,齐雪峰3 (1.石油大学(北京);2.中国石油石油地球物理勘探局;3.中国石油新疆油田公司) 摘要:准噶尔盆地侏罗系发育砾岩、砂岩和泥岩为主的含煤或不含煤层序,可以划分出2个超层序、7个层序和15个体系域。第一超层序由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层序组成,相当于八道湾组、三工河组及西山窑组;第二超层序由Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ层序组成,相当于头屯河组、齐古组及喀拉扎组。各层序在不同的地区发育程度不同,具有不均衡性、不完整性及横向变化的分区性。对比分析显示,准噶尔盆地三级层序持续的时间周期约为7～13M a,Ⅰ层序、Ⅳ层序、Ⅵ层序的的底界面分别与全球层序的UA B1、LZA1、LZA3的底界面一致。图2表1参5(鲍志东摘) 关键词:准噶尔盆地;侏罗系;层序地层划分;层序发育特征 中图分类号:T E111.3　文献标识码:A 1侏罗系发育基本情况 准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,石炭纪末—二叠纪早期的造山作用使其由开放的海相盆地转化为山—盆体制下的封闭性内陆盆地,自石炭纪末到第四纪经历了多旋回构造运动。侏罗系是准噶尔盆地振荡演化阶段的产物,下侏罗统分为八道湾组和三工河组,中侏罗统分为西山窑组和头屯河组,上侏罗统分为齐古组和喀拉扎组。依据岩性、测井、地震和古生物组合特征以及煤层的发育情况,可将侏罗系划分为中、下侏罗统水西沟群(八道湾组,三工河组,西山窑组)煤系地层和中、上侏罗统石树沟群(头屯河组,齐古组,喀拉扎组)基本不含煤地层。 八道湾组与三叠系区域性不整合接触,总体上是由砾岩、砂岩、泥岩和煤层组成的具有明显旋回性的沉积,一般厚300～800m,自下而上由粗到细再到粗,依其旋回特征分为3段。三工河组是盆地侏罗纪最大湖侵期沉积,以灰色泥岩、泥质粉砂岩及泥灰岩为主,夹黄绿色中、细砂岩,一般厚100～700m,与八道湾组整合接触,依岩性可分为3段(J1s3,J1s2,J1s1);J1s2又可划分出被泥岩分隔的两套砂岩组合(J1s12,J1s22),其中J1s22横向不稳定,盆地边缘区多被削蚀,地震剖面上表现为同相轴消失。西山窑组为灰白、浅灰、灰绿色砾、砂岩夹炭质泥岩、泥岩及煤层,在大部分地区与下伏地层整合接触,仅在盆缘为不整合接触。头屯河组底部岩性较粗,以黄绿色砂砾岩夹杂色细、粉砂岩及泥质条带为特征;中下部主要为灰绿色砂岩、泥岩、泥灰岩夹炭质泥岩,偶见煤线;上部为灰绿色粉砂岩、泥岩互层夹杂色泥质条带。齐古组主要为棕红色、红褐色泥岩、粉砂岩夹紫灰色、灰色泥质砂岩以及薄层凝灰质砂岩。喀拉扎组为灰黄色、灰绿色中—粗粒长石砂岩夹紫红色硬砂岩和粉砂岩,发育大型交错层理。头屯河组、齐古组和喀拉扎组横向变化大,三组间为过渡关系,与下伏地层呈区域性不整合或假整合接触,与上覆白垩系呈区域性不整合接触,大部分地区无论井下还是露头都很难区分。 由于燕山中期运动的影响,盆地东西沉降速率差异大,造成侏罗系厚度西部小而东部(尤其东南部)大的格局。在盆地南缘,东部出露侏罗系全部地层(最厚可逾4000m),西部仅出露水西沟群的部分地层;盆地内部侏罗系厚度一般为1500m左右,主要缺失中、上侏罗统的部分地层。 2层序地层学分析的基础工作 笔者在对准噶尔盆地侏罗系进行层序地层分析时,综合使用了露头、钻井、测井和地震资料。首先,系统观察了盆缘8条主要的侏罗系露头剖面,初步确定了层序和体系域界面的识别标志,提出侏罗系层序和体系域划分的初步方案,将层序格架划分至准层序级,并建立了层序地层模式。在此基础上,收集了盆地内200余口钻井的资料,结合重矿物、古生物、地化等资料,将侏罗系层序格架划分至体系域级,并侧重于研究层序纵向变化、单井划相及沉积相变化规律,深入解释层序和体系域界面。通过对190余口井的层序分析、50余口井的沉积相分析、28口井的岩心观察,建立了152口井的层序划分数据库和20条层序地层与沉积相对比剖面,根据与地震剖面解释成果的相互标定,建立了单井层序地层划分原则和层序地层格架。利用地震 48 石　油　勘　探　与　开　发 2002年2月 PET ROL EU M EX PLO RA T IO N AN D DEVELO PM EN T V ol.29　N o.1

沉积体系及层序地层学研究进展

沉积体系及层序地层学研究进展 沉积学的发展整体上经历了从萌芽到蓬勃发展，再到现今的储层沉积学、层序地层学、地震沉积学等派生学科发展阶段。这期间，沉积学的形成和发展一直服务于油气和其他沉积矿产的勘探和开发。到目前为止，针对层序研究，相关的理论和方法已比较系统、成熟。但在层序内部体系域划分、裂谷盆地层序地层模式研究及层序地层控制因素分析等方面仍然需要开展大量的研究工作才能使沉积体系及层序地层学研究更精细。 1 层序地层学研究现状及发展趋势 层序地层学是近20年来发展起来的一门新兴学科，其基础是地震地层学与沉积相模式的结合。层序的概念最初由Sloss(1948)提出，当时将层序作为一种以不整合面为边界的地层单位。但层序地层学的真正发展阶段是在P. R. Vail, R. M. Mitchum, J.B.Sangree1977年发表了地震地层学专著之后，层序的概念定义为“一套相对整合的、成因上有联系的地层序列，其顶底以不整合或与这些不整合可对比的整合为界”，并将海平面升降变化作为层序形成与演化的主导因素。1987年Vail和Wagoner等在AAPG上发表的文章首次明确了层序地层学的概念，开始了层序地层学理论系统化阶段，提出了体系域等一系列新概念，建立了层序内部的地层分布规律和成因联系。进入二十世纪九十年代，层序地层学理论出现了多个分支学派，丰富发展了理论，也扩展了应用领域。 层序地层学经历了三个发展阶段，现已发展为与岩石地层、年代地层、生物地层及地震资料相结合的综合阶段，并且已从在理论上有争议的模型演化成一种在实践上可采纳的方法（蒋录全，1995）。 1.1 国内外层序地层学研究现状 层序地层学理论建立之初是以海相层序地层为基础的，国外应用较多的有三种海相层序概念模式，发展至今，理论上形成了Vail层序地层学、Cross高分辨率层序地层学、Galloway成因层序地层学三大主流派系。沉积层序与成因层序的最根本区别在于层序界面的不同，沉积层序以不整合和与该不整合可对比的整合面为界，强调海平面变化是层序形成的主导控制作用；成因层序是以最大海侵

层序地层学国内外研究进展及应用

层序地层学国内外研究进展及应用 2018年1月

层序地层学国内外研究进展及应用 摘要：为了加深对层序地层学的认识和理解，本文从层序地层学的研究对象和内容出发，系统性地认识层序地层学的研究方法以及理论基础。首先查找文献初步了解层序地层学的概念体系和以全球海平面变化为特征的理论基础。其次，梳理了层序地层学的发展历史和近期层序地层学的相关研究进展。最后，针对塔里木盆地的寒武-奥陶系海相碳酸盐岩的层序地层特征，查找了相关研究成果，加深了对塔里木盆地的海相地层的层序特征的理解。 关键字：层序地层学；研究进展；塔里木盆地；寒武-奥陶系；碳酸盐岩

1 层序地层学研究对象及内容 层序地层学(Sequence Stratigraphy)是20世纪80年代发展起来的一门新学科和新技术[1]。它是研究以侵蚀面或无沉积作用面以及可与之对比的整合面为界的、有成因联系并具旋回性的地层格架内的岩石关系为主要内容的一门学科。层序地层学的诞生和发展伴随着地震地层学、生物地层学、年代地层学和沉积学的发展。它是以地震地层学为基础，结合有关的沉积环境及岩相古地理解释，对地层的层序格架进行综合解释的科学。通过对地震、测井和露头资料的分析，研究在构造运动、海面升降、沉积物供应和气候等因素控制下，造成相对海平面的升降变化及其与地层层序、层序内部不同级次单位的划分、分布规律；研究其相互之间的成因联系、界面特征和相带分布，以建立更精确的全球性地层年代对比、定量解释地层沉积史。当与生物地层、构造分析等结合时，能提供以不整合面或与之相对应的整合界面为界的更精确的地层对比。 层序的基本模式是以不整合为边界，内部是由三个体系域组成(低位体系域、海侵体系域和高位体系域)，层序形成的控制因素主要有四个，即构造沉降、海平面升降运动、沉积物的供给和气候，层序的研究方法包括地震、露头和测井的综合应用。 层序地层学在其发展的过程中逐渐形成了一套相对独立的理论方法体系。它是在是在地震地层学的基础上发展起来的，并综合了生物地层学、年代地层学、岩石地层学、同位素地层学、磁性地层学、沉积学和构造地质学的最新成果[2]。它依据生物地层学与年代地层学所建立的宏观年代地层格架基础开展研究，并把自己的研究同已建立的宏观地层格架结合起来；它将地质学和地球物理学相互交叉渗透而迅速发展起来，逐渐形成了一套相对独立的理论方法体系，在实践中不断被完善和发展；它消除了地层学中长期存在的年代地层学、岩石地层学与生物地层学单位的三重命名的混乱现象，第一次提出了全球统一的成因地层划分方案，建立了地层分布模式，提高了对地层的分布预测能力，将地球科学的研究从定性推向定量[3]。

层序地层学在油气勘探中的应用

层序地层学在油气勘探中的应用 一、层序地层学简述 1.1 什么是层序地层学 层序地层学通过对地震、测井和露头资料的分析，研究在构造运动、海面升降、沉积物供应和气候等因素控制下，造成相对海平面的升降变化及其与地层层序、层序内部不同级次单位的划分、分布规律；研究其相互之间的成因联系、界面特征和相带分布。以建立更精确的全球性地层年代对比、定量解释地层沉积史和更科学地进行油藏以及其他沉积矿产的钻前预测。 1.2 层序地层学的提出 层序的基本概念在18世纪晚期即已提出；到了20世纪50年代后期，美国地质学家威尔（Vail）等，在研究了大量资料的基础上，于1965年提出第一代的全球海平面相对变化曲线和地震地层学基本原理，引发震撼，并于1977年出版书籍《地震地层学在油气勘探中的应用》； 1987年，美国哈克（Haq）、威尔（Vail）等，在总结各项成果的基础上，提出第二代海平面相对变化曲线，并系统地提出层序地层学的基本理论与概念。《层序地层学原理》一书的出版标志着层序地层学进入成熟和蓬勃发展阶段。

1.3 层序地层学的基本概念 1、基本层序：层序是由不整合面或其对应的整合面限定的一组相对整合的、具有成因联系的地层序列（Mitchum等，1977）。 2、体系域：由小层序和组成层序的次级单元的一个或多个小层序组形成的同期沉积体系的联合体称为沉积体系域。体系域的解释是建立在小层序堆叠型式、与层序的位置关系和层序边界类型的基础上。 3、海泛面和最大海泛面：一个分隔年轻的和年老的地层的界面，穿过此面水深明显增加。 4、全球海平面变化：全球海平面指一个固定的基准面点，从地心到海表面的测量值。 5、密集段或凝缩层：密集段是薄的海相地层单位，由远洋到半远洋沉积物组成，以极低的沉积速度为特征。在地震剖面上，通常由高水位体系域的前积斜层的底面来证实，每个斜层都下超到下伏的海进和低水位体系域上。因此，下超面通常是密集段存在的一个很好标志。在露头剖面中和测井曲线上，下超面被用来定义一个与密集相伴生的、在无沉积作用或者沉积作用极缓慢时期形成的一个面。海平面与沉降作用相结合的协同作用，产生一个大的、区域广泛分布的密集段。 概念的内容还有很多，在这里不再赘述。

层序地层学

一．名词解释 1. 层序地层学：(Sequence Stratigraphy)研究以不整和面或与之相对应的整和面为边界的年代地层格架中具有成因联系的、旋回岩性序列间相互关联的地层学分支学科。 2. 层序：(Sequence)一套相对整一的、成因上存在联系的、顶底以不整和面或与之相对应的整和面为界的地层单元。 3. I型层序边界面：一个区域型不整合界面，是全球海平面下降速度大于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时产生的。即I型层序界面是在沉积滨线坡折带处，由海平面相对下降产生。 4. II型层序边界面：全球海平面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时产生 的，在沉积滨线坡折带处未发生海平面的相对下降。 5. I型层序：底部以I型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。 6. II型层序：底部以II型层序界面为界，顶部以I型层序或II型层序界面为界的层序。 7. 沉积滨线坡折带：(Depositional shoreline break)陆架剖面上的一个位置，是沉积作用活动的地形坡折，在此坡折向陆方向，沉积表面接近基准面，而向海方向沉积表面低于基准面。 8.陆棚坡折带：(Shelf-break)大陆架与大陆斜坡之间的过渡地带。 9. 体系域：(Systems tract)一系列同期沉积体系的集合体。 10. 低位体系域： (Lowstand systems tract，简称LST) I型层序中位置最低、沉积最老的体系域，是在相对海平面下降到最低点并且开始缓慢上升时期形成的。在具陆棚坡折的深水盆地的沉积背景中，低位体系域是由海平面相对下降时形成的盆底扇、斜坡扇和海平面相对上升时形成的低位前积楔状体以及河流深切谷充填物组成的。低位体系域以初次海泛面为顶界，其上为海进体系域。 11. 海进体系域：（Transgressive systems tract，简称TST）：是I型和II型层序中部的体系域，是在全球海平面迅速上升与构造沉降共同产生的海平面相对上升时期形成的，由一系列向陆推进的退积准层序组成，沉积作用缓慢。海侵体系域顶部与具有下超特征的最大海泛面(MFS)相对应。顶部沉积物以沉积慢、分布广、富含有机质和非常薄的海相泥岩沉积的为凝缩段特征。 12. 高位体系域：(Highstand systems tract，简称HST)：是I型和II型层序上部的体系域，是海平面由相对上升转变为相对下降时期形成的，沉积物供给速率大于可容空间增加的速率，因此形成了向盆内进积的一个或者多个准层序组。 13. 陆架边缘体系域(Shelf-margin systems tract，简称SMST)：是与II型层序边界伴生的下部体系域，以一个或者多个微弱前积到加积准层序组为特征。陆架边缘体系域由陆架和斜坡碎屑岩或碳酸盐岩组成，它们以层序边界为底部边界、由海进面为顶部边界的加积型或前积型准层序组构成。 14. 海泛面：(Marine flooding surface)是一个新老地层的分界面，穿过这个界面会有证据表明水深的突然增加。 15. 首次海泛面：(First flooding surface)I型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面，即响应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上超对应的界面，也是低位与海侵体系域的屋里界面。 16. 最大海泛面：(Maximum flooding surface)：是层序中最大海侵时形成的界面，它是海侵体系域的顶界面并被上覆的高位体系域下超，它以从退积式准层序组变为进积式准层序组为特征，常与凝缩层伴生。 17. 准层序：（Parasequence）一个以海泛面或与之相应的面为界的、由成因上有联系的层或层组构成的相对整和序列。 18. 准层序组：（Parasequence sets）由成因相关的、一套准层序构成的、具特征堆砌样式的一种地层序列。 19. 可容空间：(Accommodation)是指可供沉积物潜在的堆积空间(Jerrey，1989)，是全球海平

高频层序地层学的理论基础

第1章 高频层序地层学的理论基础 1.1 高频层序的基本概念和研究现状 1. 高频层序的基本概念 高频层序的概念起源于地质学家们对于准层序的研究。准层序最初被定义为“由海泛面所限定的层或层组组成的一个相对整合的序列”。作为准层序界面的海泛面被进一步定义为：一个将老地层与新地层分开的面，穿过该面水深突然增加[1]。这一定义主要是基于海岸沉积环境提出的，因此其定义不具有普遍性而造成概念的欠完整。Van Wagoner和Mitchum[2]随后将类似于准层序的地层单元重新命名为“高频层序”，对于准层序定义的欠完整性起到了一定程度的修正作用。郑荣才等[3]、Cross等[4]所提出的短期基准面旋回和超短期基准面旋回，Anderson和Goodwin[5]提出的“米级旋回”，包括王鸿祯等[6]所称的“小层序”都属于高频层序的范畴。综合众多学者的观点，高频层序应是包含基准面上升期和下降期沉积的完整的地层序列，在不同沉积环境，高频层序的结构特征有差异。 2. 高频层序级次划分研究现状 Exxon的经典层序地层学、Cross的成因层序地层学、Galloway - 1 -

扇三角洲高频层序界面的形成机理及地层对比模式 的成因层序地层学以及Miall的储层构型要素分析理论关于高频层序单元的级次划分、高频层序的时限等方面有明显的差异。 经典层序地层理论源于二十世纪八十年代，Peter Vail[7]和来自Exxon公司的沉积学家继承了Sloss[8]的研究成果，提出了“层序—体系域—准层序”这样一个完整的概念体系。层序是以不整合面或与之相应的整合面为边界的、一个相对整合的、有内在联系的地层序列。层序内部可以根据初始海泛面和最大海泛面进一步划分为低位体系域、海侵体系域和高位体系域。体系域内部则包含若干个具有相互联系的准层序组或准层序。基于这一理论体系，众多学者根据海平面持续的时间周期提出了层序划分方案[9]。受限于勘探程度、资料分辨率和现有技术手段，在三级层序内部进行高频层序划分时所能够识别的高频层序级次也不相同，但大多数划分至准层序组、准层序的级别，相当于四级和五级层序。根据前人的研究成果，四级层序时限在0.08～0.5 Ma，五级层序的时限在0.01～0.08 Ma。 Cross[4]及其成因地层学小组提出了高分辨率层序地层学理论与研究方法，其理论基础包括四个方面：地层基准面原理、体积划分原理、相分异原理与旋回等时对比法则。高分辨率层序地层学并没有根据海平面变化持续的时间来进行旋回级次划分，而是以不同级次的基准面变化将地层划分为不同的旋回，依据钻井和测井资料可以识别出来的最高级次的旋回称为短期旋回。Cross 指出完整的短期旋回是具有进积和加积地层序列的成因地层单元。郑荣才等[3]根据其对多个盆地的高分辨率层序地层学研究成果，建立了各级次基准面旋回的划分标准，并且厘定了各级次旋回的时间跨度，将基准面旋回划分为六个层次：巨旋回、超长期旋回、长期旋回、中期旋回、短期旋回和超短期旋回。超短期旋回与短期旋回具有相似的沉积动力学形成条件和内部结构。 - 2 -

地震沉积学的研究步骤、研究方法

地震沉积学方法：根据地震沉积学的定义，地震岩性学和地震地貌学是地震沉积学的两个核心组成部分。利用地震岩性学方法可将一个三维地震数据体转化为一个地层岩性数据体，对这种地层岩性数据进行地震地貌学分析，可以将物理意义上的地震属性参数转换为含有岩性标记的高分辨率沉积相平面图。对多层沉积相平面图按地质时间顺序综合分析，可得出有关盆地沉积史、有利砂体分布的地质信息。地震岩性学主要利用地震资料确定或预测主要沉积岩性。 在目前技术条件下，实现常规地震资料岩性标定最经济、最有效的方法是地震道90°相位。90°相位子波将地震响应的主波瓣最大振幅点移至薄层中间点，此时的地震响应对应于薄层中点，这使主要地震同相轴对应地质上定义的储集层单元，如砂岩层。如此，在0～1 个波长范围，地震极性即可与岩性相对应。虽然当地层厚度小于四分之一波长时准确度不高，但地层的顶底面可以被确定在振幅过零点上。当将上述方法应用于实际资料时，地震同相轴和薄地层岩性单元之间将建立一一对应关系，这将使沉积岩性的地震解释工作变得更容易，如区分砂岩和泥岩。这些优点是零相位及其他相位地震资料所不具备的。另外，地震资料的岩性转换也可通过地震反演技术、地震参数分析和时频分析技术实现。 地震地貌学主要依据现代沉积学和主要沉积砂体的地貌形态，推断沉积类型。沉积体系作图要借助合适的地层切片工具以及以此为基础的地质体追踪和三维显示工具。建立准确的时间地层格架是地震地貌学作图成功的关键，应选择产状基本不随地震资料频率变化而变化的同相轴，或至少是来自最大洪泛面或特殊岩性的地震反射作为等时地层格架中的标志同相轴；避免将角度不整合面用作标志界面或使角度不整合面出现在两个标志界面之间；避免不经检验将任何已追踪层位直接当作标志界面使用。 至于具体地层切片方法，应根据特定的构造和地层条件选择：如果地层是席状且平卧的，时间地层切片可能足以满足需要；如果地层是席状但不平卧，沿层切片是适合的；如果地层既不是席状也不是平卧的，则必须选择地层切片，或两个标志层之间的等分切片。在实际应用时，地层切片法是首选方法，因为其对所有上述 3 种情况都适用。在地层简单、地震资料质量很好的情况下，有时也可以用地震异常体自动追踪的方法直接获取地震参数平面图。 地震沉积学工作流程：常规高分辨率层序地层学和沉积学研究主要依靠高分辨率（厘米级别）的钻井和测井资料，传统的地震地层学研究利用的则是低垂向分辨率（10～30 m）地震剖面，二者在分辨率上的巨大

层序地层学知识点总结

层序地层学 （一）、层序 1．层序：层序是由不整合面或与其对应的整合面作为边界的、一个相对整合的、具有内在联系的地层序列，是层序地层学分析的基本地层单元。 2.巨层序或大层序：它是比层序大得多的最高一级层序，可以与旋回层序中的一级旋回对应，包括若干个层序。在层序地层分级体系中应为一级层序。 3．超层序：超层序是比层序大的二级层序，包括几个层序，一般认为超层序应是比巨层序小比层序大的一类层序，是与二级旋回相对应的二级层序。 4．构造层序：构造层序是以古构造运动界面为边界的一类层序。构造层序与巨层序或大层序相当，是一级层序。 5.层序地层学：是根据地震、钻井及露头资料，结合有关的沉积环境及古地理解释，对地层格架进行综合解释的一门科学。 6．不整合面：是一个将新老地层分开的界面，具有明显的沉积间断。 7．可容空间：由海平面上升或地壳下沉或这两种作用联合而形成的沉积物可以沉积的空间场所。指沉积物表面与沉积基准面之间或供沉积物充填的所有空间。 8．海泛面：是一个将新老地层分开，其上下水深明显地急剧变化的一个界面。 初次海泛面：是Ⅰ型层序内部初次跨越陆架坡折的海泛面是水位体系域和海进体系域的物理界面。 最大海泛面：指的是最大海侵时期形成密集段或下超面，在盆地内分布范围最大，为划分海侵体系域和高水位体系域的界面。 河流平衡剖面：即河流中的沉积基准面，当河床底部与该面重合，沉积作用达到动态平衡，沉积物总量等于水流冲刷掉的物质总量；当河床底部高于该面，向下侵蚀；当河床底部低于该面，发生沉积。 9．全球海平面：全球海平面指一个固定的基准面点，从地心到海表面的测量值。这个测量值随洋盆和海水的体积变化而发生变化，与局部因素无关 10．相对海平面：相对海平面是指海平面与局部基准面如基底之间的测量值。 11．密集段或凝缩段、缓慢沉积段（condensed section）：是由薄层的深海（湖）沉积物所组成的地层，这类沉积物是在准层序逐步向岸推进，而盆地又缺少陆源沉积物的时期沉积的。①生物丰度高，微量元素相对富集②沉积速率低，经历时间差长。 识别标志： 1）地球物理（下超、地震剖面） 2）古生物特征（深水生物） 3）岩石学特征（暗色泥岩，亮暗交替，水体安静） 4）地球化学（Co元素） 5）沉积速率 地质意义： 1）地层对比：不可漏掉，漏掉，则会在无边界处产生边界；用于相解释 2）良好的生油岩 3）层序解释 12．下切谷（incised valleys）或深切谷:是下切的河流体系，其通过下切作用使河道向盆地延伸并切入下伏地层，以与海平面的相对下降相对应，在陆棚上，深切谷以层序边界为下边界，以首次主要海泛面为上部边界。 13．准层序:parasequence它是由湖（海）泛面或与之相对应的界面为边界的、相对整合的、有内在联系的岩层或岩层序列所组成。

岩相古地理研究方法及思路

岩相古地理研究方法和思路 摘要：岩相古地理研究与编图工作是一项重要的基础地质工作。根据研究目的、任务和研究程度的不同，可编制概略、小比例尺和大比例尺的岩相古地理图。 关键词：相；岩相古地理；岩相古地理图编制；岩相古地理图

一、相标志是反映沉积相的一些标志，它是相分析及岩相古地理研究的基础。我们常用的相标志可以归纳为岩性、古生物、地球化学和地球物理四种。 二、相分析和古地理条件分析。瓦尔特相率（只有那些没有间断的、现在能看到的相互邻接的相和相区，才能重叠在一起）是相分析的基础。相分析包括剖面相和平面相分析。 1、剖面相分析就是通过对沉积剖面（露头或钻井剖面）相标志的研究，确定相类型及其垂向变化，它是油区岩相古地理研究的基础。其步骤方法如下：1）确定时间单元：首先盐确定等时间单元，目前最先进的方法是利用层序地层学方法建立等时地层格架，进而在此格架内进行相分析。2）垂向相分析：首先根据项目或油区实际情况确定划相经度，然后要综合各种相标志对相类型进行综合判断，要特别注意防止利用个别相标志得出片面的结论，同时要充分利用相模式。3）相类型的垂向转变：要利用瓦尔特相率和层序地层学的原理对单井或野外露头垂向上相的组合和变化作出判断。 2、在剖面相分析的基础上进一步进行剖面对比相分析：剖面对比相分析就是搞清楚但剖面（井）之间相或储层横向变化。剖面对比相分析的关键是等时对比界面和单元的确定，这个过程中层序地层学仍然是必不可少的方法。 3、平面相分析：平面相分析师在相标志、剖面相分析的基础上，结合古地理条件分析和有关岩相古地理平面图件，对相在平面上的分布作出分析、划分。 三、陆缘碎屑沉积盆地的岩相古地理条件分析 应用统计分析法或者百分比法恢复沉积盆地的岩相古地理条件，所包括的方面较多。在陆缘碎屑沉积为主的含油盆地，通常侧重于沉积物来源、水体深度及古地形、水动力条件、古气候和水介质物化条件等方面的分析。 陆缘碎屑沉积盆地的岩相古地理图的编制，根据统计分析法进行岩相古地理研究，其最终是通过编制岩相古地理图来完成的。或者说，岩相古地理图的编制是相分析和古地理研究的总结。当然，以油气勘探为目的的岩相古地理图主要应突出那些与尤其生成和储集有关的岩性、岩相特征及古地理条件。 编图程序大致通过三个阶段：即基础资料的收集和整理、主要基础土建的编制和分析、岩相古地理图的编制和使用。 1、基础资料的收集和整理：在地层划分对比的基础上，对露头剖面、岩芯录井（包括取芯及井壁取芯）、岩屑录井、古生物及古生态鉴定、分析化验（包括薄片、重矿物、粒度分析、地球化学指标、油气水分析等）、测井及物探等方面资料进行系统收集和整理，并认真审查与核对，注意准确性与代表性，以保证编图基础资料的扎实可靠。整理原始资料，一般先建立相分析剖面和岩相古地理卡片，再逐剖面或逐井进行分项统计，如砂岩类型、重矿物、粒度参数、层理特征、古生物、泥岩颜色和地球化学指标等。 2、制图单位的划分和比例尺的选择：主要根据研究的需要、资料的丰富程度和地质条件的复杂情况而定。 3、主要图件：在资料收集和整理、确定制图单位和选好比例尺的基础上，先要编制各种类型基础图件，以反映盆地的各种沉积特征，并进行沉积条件分析。编制何类及多少基础图件，视研究的需要及资料丰富程度而定。以油气勘探为目的时，经常需要编制以下一些基础图件：层序地层综合柱状图（地层划分和对比的依据）、相剖面图（显示划相依据及相的共生组合）、相对比剖面图（反映相的纵横向变化）、地层厚度图（反映盆地轮廓、隆起和坳陷、凸起和凹陷，以及物源方向及河流流向等）、粒度分布曲线图、砂岩厚度图、砂泥比或砂岩百分比图、泥岩颜色图、重矿物图、岩石类型图、有机碳、还原硫、三价铁和二价铁等值线图、锶/钡比值图、化石分布图、测井相和地震相图、砂体几何形态图、岩相古地理图。 参考文献： [1]东北大三江地区早白垩世岩相古地理研究.季汉成.门相勇.中国石油大学（北京）.2013

储层精细划分

油田进入开发后期，进一步提高采收率、挖掘剩余油潜力的难度越来越大，必须 进行精细的地层划分、对比工作。建立在地震地层学、层序地层学基础之上的高分辨 率层序地层学1995 年引入我国油气勘探领域后，其地层划分与对比方法在油田开发 中得以应用并取得了很好的效果；20 世纪60 年代，我国的石油地质工作者依据陆相 盆地多级次震荡运动学说和湖平面变化原理，在大庆油田会战中创造出了适用于湖相 沉积储层精细描述的“旋回对比、分级控制、组为基础”的小层对比技术，80 年代 中期，在小层沉积相研究的基础上，又将这一方法进一步发展为“旋回对比、分级控 制、不同相带区别对待”的相控旋回等时对比技术[56-58]，使之更加适用于湖盆中的河 流-三角洲沉积，这项技术以其精细性和实用性，成为我国陆相油田精细油藏描述的 技术基础，得到了广泛应用。高分辨率层序地层对比与大庆油田的相控旋回等时对比 技术，一种理论性强，一种实用性强，均属于地层学中的精细地层划分、对比技术， 有许多相似之处，也各有其优缺点。本章首先简要介绍了高分辨率层序地层学的基本 原理和大庆油田的相控旋回等时对比技术，然后对这两种方法的作了比较，最后综合 应用两种方法，对商河油田南部沙二段地层进行了划分与对比，建立了研究区沙二段 的精细等时地层格架。 3.1 高分辨率层序地层学基本原理 层序地层学作为地层划分与对比的方法广泛应用于油气勘探的各个阶段。层序地 层学已发展成三个不同的学派，即Exxon 沉积层序、Galloway 成因层序及Cross 高分辨率层序地层学，它们已成为层序研究的三种基本方法。其共性是都与事件地层学相 关联，并且都是基于岩石地层旋回性以及相对地层格架的测定。主要差别在于旋回之 间界面的确定。Galloway 成因地层学使用了最大海（湖）泛面，Exxon 沉积层序使用 了不整合面，而Cross 的高分辨率测序地层则采用地层基准面原理。Cross 的高分辨 率层序地层与Galloway 成因地层和Exxon 沉积层序之间的差别在于前者采用二分时 间单元（地层基准面旋回），而后者采用的是三分时间单元。这三种方法各有其优缺 点，只要弄清楚用的是哪一种方法，或是在同一研究中使用几种方法都是可以的[59] 。由美国科罗拉多区矿业学院Cross 教授提出的高分辨率层序地层学理论，是近年 来新掘起的层序地层学新学派[33]。该理论经邓宏文、徐怀大等传入我国后，在我国 第三章地层的精细划分与对比 24 陆相盆地储层预测研究中发挥着重要的作用[22，60]，极大地提高了陆相盆地的储层预 测精度。高分辨率层序地层学是在现代层序地层学的基础上发展起来的，它所依据的 仍然是层序地层学的基本原理。它与盆地或区域规模的层序分析不同在于，它以露头、 岩心、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础，运用精细层序划分和对比技术，建 立油田乃至油藏级储层的成因地层对比骨架。这里所谓的“高分辨率”是指“对不同 级次地层基准面旋回进行划分和等时对比的高精度时间分辨率，也即高分辨率的时间 -地层单元既可应用于油气田勘探阶段长时间尺度的层序单元划分和等时对比，也适 合开发阶段短时间尺度的砂层组、砂层和单砂体层序单元划分和等时对比”[24]。 以郑荣才、邓宏文两位教授为代表的高分辨率层序地层专家将高分辨层序地层的 理论运用于我国含油气盆地储层预测的实践中，极大地丰富和发展了高分辨率层序地 层学理论。高分辨层序地层应用于陆相盆地层序分析中的关键技术之一是识别和划分 不同成因的界面与不同级次的基准面旋回[20-26]。郑荣才教授根据他在辽河、胜利、长庆、大庆及滇黔桂等油田的实践，将不同构造性质的湖盆在盆地构造-沉积演化序列 中的控制因素进行分类，根据界面成因特征提出了“巨旋回，超长周期旋回、长周期 旋回、中期旋回、短期旋回、超短期旋回”的划分方案，建立了各级次旋回的划分标