層序地層學發展階段,層序地層學的起源與發展歷程

2021-05-14 19:17:12 字數 5900 閱讀 5154

1樓:中地數媒

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的技術支撐。

層序地層學,是研究一系列以侵蝕不整合面或無沉積作用面及與之可對比的整合面為界的,具旋迴性的,成因上有聯絡的,並可置於年代地層格架內的沉積岩層關係的一門地層學分支學科。它通過綜合分析**、岩心、測井、古生物及地球化學等資料,進行沉積盆地不同級序沉積地層單元的劃分與等時性對比,建立層序地層格架,在整體統一的格架中研究沉積體系、沉積相的時空展布,重塑盆地沉積充填演化史,**生儲蓋組合及地層、巖性油氣圈閉的空間分佈。它作為一種非常有效的理論和方法,已被廣泛應用於沉積地層分析和油氣勘探開發等許多領域。

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(1948~1977)

2.**地層學成熟、層序地層學形成及發展階段(1977~1988)

20世紀70年代末,《**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。直到80年代末的這一時期,**地層學進一步完善和發展了層序的概念,明確層序是以不整合面及其與之可對比的整合面為邊界,在成因上有聯絡的具有旋迴結構的,並可置於年代地層框架的一套沉積地層;建立了一套主要依據**資料進行層序分析的技術系統和方法體系(vail等,1977);提出了利用**反射介面上超點的遷移幅度研究海平面變化的方法(vail等,1977),闡明瞭全球海平面變化具有相對一致性和海平面變化控制層序發育的觀點;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(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極其重要(van wagoner等,1990)。

3.層序地層學理論系統化與綜合化發展階段(2023年至今)

《海平面變化綜合分析》(vail,1988)、《層序地層學工作手冊》、《層序地層學基礎》(sangree和vail,1988)、sepm《層序地層學特刊》(van wagoner等,1988),以及mitchum等(1991)有關層序地層學著作的問世,標誌著層序地層學進入了全面發展的新階段。

2023年,經典層序地層學理論體系宣告形成(posamentier等,1988)。它發展了沉積學中的層序、體系域等概念(mitchum,1977;brown等,1977),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、準層序和準層序組以及凝縮層和可容納空間等一系列相關概念,突出地強調海平面升降變化的全球性和週期性,同時還強調構造沉降、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的幾何形態與巖相組合的控制作用。

2023年,出現了以galloway為代表的成因層序地層學新學派。它以最大水進面(海泛面或湖泛面)泥岩沉積作為層序邊界,強調在海平面或湖平面從下降到上升所完成的進積-退積-加積作用過程,形成一個完整的成因地層單元,層序內部具有向上變粗再變細的演化序列。由於最大水進面處的泥岩沉積在鑽井岩心和露頭剖面上易於識別,在測井剖面上有特徵的響應,在區域上展布穩定,厚度薄並具極好的等時性,因而成因層序地層學被廣大油氣地質工作者較容易地應用於科研與生產實踐中。

到2023年,cross等提出了高解析度層序地層學這一新理論。它以全新的思路和技術方法,根據基準面旋迴原理和可容空間變化原理,揭示基準面旋迴層序與沉積動力學和地層響應過程的關係,研究相對應的沉積相演化序列,**有利儲集砂體的產出位置和發育情況。它強調基準面升降旋迴取決於海(湖)平面變化、構造沉降、沉積負荷、沉積通量及沉積地形等綜合因素,在一個基準面升降過程中形成的沉積充填序列即為一個差異層序單元,而層序介面對應於基準面下降到最低點的位置,既可位於沉積介面之上(相關整合面),也可位於沉積介面之下(不整合面或沖刷面),基準面旋迴層序級次取決於地層基準面旋迴週期的長短。

該理論較好地解決了陸相盆地沉積層序對比分析的一些難題。

上述三大主要理論體系各放異彩,基本上代表了這一階段層序地層學的突出進展,也代表了層序地層學進入到全面蓬勃發展、真正廣泛應用的一個輝煌時期。

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。

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