層序地層學的基本概念,層序地層學的起源與發展歷程

2021-05-22 07:16:58 字數 5569 閱讀 5481

1樓:萌小殤

層序的基本概念在18世紀晚期即已提出,認為地層的頂、底界是不整合的單位。但第一次明確提出層序一詞,並用於北美大陸古生代地層劃分的是斯洛斯。

到了20世紀50年代後期,美國地質學家韋爾等,在研究了大量資料的基礎上,於2023年提出了第一代的全球海平面相對變化曲線和**地層學基本原理,成功地解決了北海盆地的中生代地層劃分,引起了石油地質界的重視,並於2023年出版了《**地層學在油氣勘探中的應用》一書。它標誌著**地層學的誕生和層序地層學的奠基。

2023年,美國哈克、韋爾、哈登博爾等,在總結各項成果的基礎上,提出第二代海平面相對變化曲線,並系統地提出層序地層學的基本理論與概念。出版了《層序地層學原理》,它標誌著層序地層學進入成熟和蓬勃發展階段。 層序地層學是在**地層學的基礎上發展起來的,它概括了**地層學的基本概念和方法,並綜合了生物地層學、同位素地層學、磁性地層學、沉積學和構造地質學的最新成果。

其基本原理是構造運動、全球絕對海平面的變化和沉積物**速度綜合作用的結果,產生了地層記錄,也可稱作地層訊號。這些記錄反映了上述諸作用的規模、強弱、持續時間和影響範圍。其中,構造作用與海平面變化的結合,引起了全球性相對海平面變化,它控制了沉積物形成的潛在空間。

構造作用與氣候變化的結合,控制了沉積物的型別和沉積數量,以及可容納空間中被沉積物充填的比例。而河流和海洋環境中的沉積作用,又由於水流與地形和水深間的相互影響而引起不同的巖相分佈。 上述作用按其規模可以分為六級:

持續時間大於5000萬年的稱為一級週期,500~5000萬年的為二級週期,50~500萬年的為**週期,10~50萬年的為四級週期,1~10萬年的為五級週期,小於1萬年的為六級週期。

一級週期的起因是地殼的拉張、負載引起的地殼下撓、地殼的熱冷縮等,其地層記錄表現為沉積盆地的形成與發展;二級週期的起因是板塊邊界的調整、熱的擾動、大洋盆體積的變化等,表現為大規模的海進-海退旋迴、大規模的大陸淹沒;**週期的起因是區域性或區域性的應力釋放、氣候的變化、水體體積變化引起的海平面相對變化,地層記錄表現為褶皺、斷層、岩漿活動、刺穿作用和層序地層學的基本單位沉積層序的形成;第

四、五、六級週期的起因分別是氣候和水體體積的變化、地球軌道偏心率的變化、地軸傾角的變化以及歲差引起的米蘭科維奇頻率。

一般認為,海平面的升降是全球性的,而構造活動是地區性或區域性的。儘管後者的強度通常明顯地大於前者,但是構造活動只能增強或削弱層序的邊界不整合面和層序內部的沉積間斷面,但不能製造這些面。

層序地層學主要根據露頭、測井、**資料和高解析度的生物地層學斷代資料,進行沉積層序分析,解釋層序、體系域、準層序,建立年代地層框架;根據層序邊界編制構造沉降和總沉降曲線,並解釋盆地的地質歷史

將板塊碰撞或離散事件、重大海進-海退旋迴、岩漿活動、重大不整合面等構造事件與地層特徵聯絡起來,進行構造-地層綜合分析,劃分構造-地層單元、編制相應圖件、利用計算機模擬它們的發展歷史

研究層序內部的不同綏次地層單位,包括沉積體系域、沉積體系、準層序組和準層序。確定其地層分佈模式和相帶分佈;編制年代地層框圖、海面升降曲線、古地理圖件、巖相圖件等,以進行綜合解釋

圈定有利生油和有利於形成油藏的地段,提出可供勘探的井位,圈定有利於形成其他礦產,如煤、鐵、磷灰石等沉積礦床的地段,提出可供勘探的靶區。

層序地層學的誕生,提出了一系列新的概念。依照這些新概念,幾乎一切與沉積地質學有關的學科,都要接受重新檢驗和研究。

層序地層學下一步重要發展方向是建立和完善不同構造、環境背景下的不同級次的層序地層模式,特別是目前研究薄弱的陸相環境以及元古宙的模式;改進和完善全球海平面相對變化曲線,以及統一的年代地層表;在層序地層學理論與高解析度**巖性勘探和計算機技術相結合的基礎上,實現油藏、氣藏、煤田和沉積礦床等的鑽前**和合理的資源開發。

層序地層學的起源與發展歷程

2樓:中地數媒

層序地層學是20世紀70年代末由美國riee大學p.r.vail及其在exxon公司的同行r.

m.mitchum和j.b.

sargree等在**地層學基礎上創立起來的一門新的地層學分支科學(羅立民,1999)。回顧它的發展歷程,大致可分為3個階段。

(1)層序地層學萌芽階段(20世紀40年代末至60年代)

2023年,sloss等在北美地質學會年會的沉積相和地質歷史研討會上首次提出了「層序(sequence)」的概念,將「層序」定義為「一種以不整合面為邊界的地層單位」,並在北美克拉通晚寒武世至全新世地層研究中,率先創造性地應用「層序」進行了地層劃分,將北美穩定克拉通的地層記錄從晚前寒武紀直至現今劃分出6個層序,分別由6個主要的不整合分隔(sloss,1963)。此後的30年間,儘管sloss的思想及層序的概念一直未被廣泛接受,但卻為當今層序地層學的發展奠定了概念基礎。

(2)**地層學的成熟及經典層序地層學的形成階段(20世紀70年代)

2023年,frazier研究了密西西比河三角洲複合體的沉積學和地層學,認為地層是由相層序及沉積幕形成的沉積複合體,強調了由海進面限定的地層組。

《**地層學》(vail等,1977)和《**地層學在油氣勘探中的應用》(payton等,1977)等著作的出版,標誌著**地層學已進入發展成熟期,也正是**地層學的成熟推動了經典層序地層學的誕生。

2023年,vail等應用和發展了sloss的層序概念,把層序的形成看成是對全球海平面變化的響應,為層序地層學的誕生奠定了基礎。他們提出了海平面相對升降的概念以及由此引起的在**剖面資料上可以識別的以不整合為界的地層型式,建立了一套主要依據**資料進行層序分析的方法技術體系;明確層序是以不整合面及與之可對比的整合面為邊界,在成因上有聯絡、具有旋迴結構並可置於年代地層框架內的一套沉積地層;應用**、鑽測井資料確定和**盆地地層結構、沉積相型別及其區域分佈,建立了被動大陸邊緣盆地地層分佈模式,為此後建立具有成因意義的層序演化模式(h.w.

posamentier等,1988;galloway,1989)奠定了基礎。因此,這一階段對層序地層學的發展具有極其重要的意義。

(3)層序地層學的發展完善和全面應用階段(20世紀80年代至今)

2023年,vail和galloway分別發表了「層序地層構型」和「沉積幕的理想地層構型」,形成了完整的概念模型和術語體系。同時,haq通過將全世界各地區的海相露頭層序地層特徵進行編年和年代標定形成了海平面旋迴變化圖,引起了廣泛關注。2023年,《海平面變化綜合分析》(vail等,1988)、《層序地層學工作手冊》、《層序地層學基礎》(sagree和vail等,1988)、《海平面變化——一種整體性的研究》(wilgus等,1988),sepm《層序地層學特刊》(van wagoner等,1988)、《測井、岩心、露頭研究中的矽質碎屑岩層序地層學》(van wagoner等,1990)以及mitchum等(1991)有關層序地層學著作的問世,發展了沉積學中的層序、體系域等概念,並分別以初次海泛面和最大海泛面把一個完整的層序劃分為3個體系域,詳細定義了層序與層序型別、層序介面及型別、沉積體系域、初始和最大海泛面、層序級別、準層序和準層序組、凝縮層和可容納空間等一系列相關概念(r.

m.mitchum等,1977;r.m.

mitchum等,1991)。突出地強調海平面升降變化的全球性和週期性以及構造沉降、全球海平面升降、沉積物供給速率及氣候等4個基本變數對地層單元幾何形態與巖相組合的控制,使經典層序地層學理論體系得到了進一步完善和發展。同時,2023年9月在法國迪涅召開的全球沉積地質委員會(gsgc)會議決定將「層序地層學和全球海平面變化」正式納入全球沉積地質計劃(gsgp),從而開始使「層序地層學」面向世界,並進入了理論研究和生產應用全面發展時期,成為地學界的一大亮點和熱點。

自2023年以來,層序地層學在理論和實際應用方面都進入了輝煌的發展時期,成為地學的一大亮點和熱點,並取得了多方面、多層次的進展。

1)三大支柱體系各具特色、多種學派精彩紛呈:在理論上呈現了以vail等(1977)為代表的經典層序地層學、以galloway(1989)為代表的成因層序地層學以及以cross(1993,1994)為代表的高解析度層序地層學等各具特色和優勢的三大支柱體系,並派生出了高頻率層序地層學(van wagoner等,1988)、成岩層序地層學(a.kihiro kamo,1993)、生物層序地層學(殷鴻福等,1995)、層序充填動力學以及應用層序地層學等邊緣科學。

2)研究物件與理論模式廣闊:層序地層學已經在不同型別的沉積盆地中得到了廣泛應用,並初步建立了湖相沉積(johnson等,1987;dunkelman 等,1988;scholz等,1991;xue等,1995;aigner 等,1996)、斷陷湖盆(魏魁生等,1994,1996,1998,2003,2004;王東坡等,1994,1998;顧家裕,1995;紀友亮等,1996;姜在興等,1996,2002,2003;解習農等,1994,1996)、坳陷湖盆(王東坡等,1994;顧家裕,1995;鄭榮才等,1996,2000)、前陸盆地和百色走滑盆地(鄭榮才,1998;鄭榮才等,1999,2000)、沖積地層(shanley,1992,1993;mc cabe,1993;wright marriott,1993;olsen等,1995;van wagoner,1995)及風成沉積(havholn和kocurek,1991)等不同沉積型別的陸相盆地的層序地層模式,取得了很好的科研與應用成果。

3)研究手段多樣:快速引進大量高新科學技術是層序地層學的一個顯著特點。目前,層序地層已經從最初主要依靠**、鑽井資料發展到**、鑽井、測井、露頭剖面、古生物組合及古生態、地球化學、成巖演化、磁性地層以及現代計算機技術等多種手段綜合應用的新階段,並開始實現巨集觀地質調查與微觀測試分析、定性描述與定量刻畫、模擬的充分結合,更加強調多學科的交叉滲透與整合發展。

如利用地面穿透雷達(gpr)對巴西潘雪拉盆地vila velha砂岩中冰川河道舌形體進行**沉積層序海侵體系域的內部組成分析,三維幾何形態的描述(marques等,2000);利用深度解析度相當於10m的三維**影象和測井資料進行四級高頻層序體系域、層序邊界和層序的識別與編圖(zeng hongliu,2001);用定量化的fmi測井資料校正高解析度層序地層圖,標定不同等級的沉積旋迴,得出海侵期沉積物較細、儲層不發育,僅在海侵旋迴的白雲岩化部分發育高滲透率儲層,而海退期沉積物較粗、發育高孔滲儲層,尤其是海退的淋溶帶發育高滲透率儲層(eberli,2001);用碳酸鹽巖碳、氧、鍶穩定同位素定量測試手段(李儒峰等,1996;鄭榮才,1998)研究海相層序地層的形成演化,揭示穩定同位素組成變化與海平面升降、層序形成演化的關係。

4)研究精度極大提高:從最先主要研究**層序發展到包括四—六級高頻層序在內的多級別層序地層研究,並以高解析度**、測井和精細露頭層序地層學分析、高新測年技術等為依託,研究高頻沉積旋迴的成因與控制因素,對沉積演化史的刻畫與層序地層的垂向演化及空間展布形態和樣式的模擬再現更趨深刻與真實。如koleva rekalova(2000)研究了保加利亞東北部cape kaliacra剖面薩爾馬特階11m厚的由6個風暴層(碳酸鹽巖風暴層)與微晶灰巖互動沉積的高頻層序旋迴,認為每個風暴層沉積從一個侵蝕面開始,侵蝕面上由風暴流高峰期塊狀滯留沉積組成(灰質礫石),向上很快變為風暴迴流的最後階段砂粒級鮞粒灰巖(交錯層理),風暴層上部由正常氣候下海侵時期的微晶灰巖退積層序蓋住;bachmann(2000)研究了德國三疊紀幹鹽湖米級的砂岩-碳酸鹽巖-頁岩韻律旋迴性沉積,認為海侵-海退(或更好地解釋為氣候潮溼-乾旱變化)形成的沉積旋迴受1萬年的米蘭科維奇氣候週期變化的控制。

5)生產應用領域拓寬:近年來,層序地層學理論已經廣泛地應用於沉積盆地分析、礦產資源評價以及油氣勘探等方面,並從初期主要為海相地層的儲集、烴源巖及蓋層的發育與分佈的巨集觀**發展到為陸相地層的儲集、烴源巖及蓋層的發育與分佈的巨集觀**、精細油藏描述、儲集小層識別與對比、次生孔隙發育帶**、儲層非均質性描述、巖性-地層型隱蔽油氣藏(徐懷大,1997)的勘探、儲層流動單元及油田開發動態模擬等多領域服務。

層序地層學發展階段,層序地層學的起源與發展歷程

20多年來,地學領域所取得的意義重大的革命性進展之一,就是層序地層學的蓬勃興起和廣泛應用。層序地層學在對各種不同的盆地和構造位置中的相和環境變化的 效果,以及對地層解釋等許多方面的積極影響程度,不亞於板塊構造對構造地質的影響。不僅如此,它還為油氣勘探中烴源巖 蓋層 油氣儲層的 圈定及描述提供了強有力...

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