周口店实习(层序地层学的基本原理与实践—以太平山南坡实测剖面为例 )ppt课件

1、1层序地层学的基本原理与实践层序地层学的基本原理与实践以太平山南坡实测剖面为例以太平山南坡实测剖面为例肖军肖军；2提纲提纲 层序地层学的基本原理及其核心思想层序地层学的基本原理及其核心思想 岩石地层、生物地层和年代地层岩石地层、生物地层和年代地层 层序地层学的基本原理或核心思想层序地层学的基本原理或核心思想 层序地层学在太平山南坡的初步实践层序地层学在太平山南坡的初步实践3 地层学是研究地壳表层层状岩石的形成顺序及相互关系的的一门学科，其以地层结构特点、构造变动及所含化石等为依据，研究地层的层序关系、接触关系和空间变化。 地层层序律（斯泰诺，丹麦，1669） 化石顺序律（史密斯，英国，1799

2、） 瓦尔特相律（瓦尔特，德国，1893-1894） 地层研究，逐渐形成地层学的3个主要的、传统的分支学科，即岩石地层学、生物地层学和年代地层学。20世纪50年代以后，地层学研究手段的发展和研究范围的扩大，形成磁性地层学、地震地层学、事件地层学和层序地层学等新分支学科。451 1）由简单到复杂、由低级到高级、从水生到陆生向前发展。2 2）生物演化发展具有阶段性和不可逆性。在较早时代已灭绝的生物类型在以后的时期内不会在出现。67岩石地层学：岩石地层学：以地层的岩性特征进行地层的划分，相关的岩石地层单位就是根据地层的岩石特征而建立的。一个岩石地层单位是由岩性、岩相或变质程度均一的一套岩石组成的三维地

3、层体，需要注意的是，需要注意的是，这种方法建立起来的地层单位不考虑岩层的地质时代，其中所包含的化石只被当作是岩石的组成部分。岩石地层单位：岩石地层单位：可分为群、组、段、层群、组、段、层四级（大小）。8岩石地层单位组的划分岩石地层单位组的划分马家沟组马家沟组亮甲山组亮甲山组冶里组冶里组黄院组黄院组张夏组张夏组徐庄组徐庄组馒毛组馒毛组府君山组府君山组杨家屯组杨家屯组山西组山西组太原组太原组本溪组本溪组景儿峪组景儿峪组龙山组龙山组下马岭组下马岭组铁岭组铁岭组洪山庄组洪山庄组雾迷山组雾迷山组官地杂岩官地杂岩前寒武纪前寒武纪早古生代早古生代晚古生代晚古生代 1. 1.有一定厚度；有一定厚度；2.2.有

4、一定区域分布；有一定区域分布；3.3.一个组内岩性总体比较一致；一个组内岩性总体比较一致；4.4.成因上有联系的成因上有联系的一套地层。一套地层。 组具有清晰、明确的上下界线，可以是不整合面或者是岩性突变的整合面。组具有清晰、明确的上下界线，可以是不整合面或者是岩性突变的整合面。9生物地层学：生物地层学：主要研究生物化石的时空分布、地层形成发育规律和确定地层相对时代的学科。根据生物的进化不可逆性和阶段性，可进行地层对比，确定地层的相对时代。生物地层单位：生物地层单位：可分为组合带、延限带、顶峰带、间隔带和哑间隔带等六种类型（非相互包容或从属的关系 ）。10年代地层学：年代地层学：是在特定的地质

5、时间间隔内形成的岩石体。这种单位代表地史中一定时间范围内形成的全部岩石，而且只代表这段时间内所形成的岩石。年代地层单位是按时间阶段来划分的，与地质年代严格对应，没有固定的岩石和生物内容（从老到新把地层划分为若干年代地层单位，以说明地质历史的学科。它与地质年代学密切相关）。年代地层单位：年代地层单位：又称时间地层单位。依据地质时代进行的划分。年代地层单位的宇、界、系、统、阶、时带分别与地质年代单位宙、代、纪、世、期、时相对应。111213半地堑盆地地层格架模式图半地堑盆地地层格架模式图（据李思田，（据李思田，19881988）生物地层或年代地层单元岩石地层单元1415沉积盆地沉积盆地能源资源能源

6、资源分析思路方法分析思路方法16提纲提纲 层序地层学的基本原理及其核心思想层序地层学的基本原理及其核心思想 岩石地层、生物地层和年代地层岩石地层、生物地层和年代地层 层序地层学的基本原理或核心思想层序地层学的基本原理或核心思想 层序地层学在太平山南坡的初步实践层序地层学在太平山南坡的初步实践17层序地层学（Sequence Stratigraphy） Vail等人（1988）提出了层序地层学概念，这一概念表述为：层序地层学是研究一套由不整合面及其相应的整合面为边界的、具有成因联系的年代地层格架内岩层间相互关系的一门学科。主要是根据露头、岩心、地震、测井、古生物等地质与地球物理资料，结合有关沉积

7、环境和岩相古地理解释，对地层层序格架进行地质综合解释。其研究目的是重塑一个旋回式的、成因上有联系的年代地层格架及在这一地层格架中沉积体系和沉积矿产的时空分布规律。18基本原理或核心思想基本原理或核心思想 等时层序地层格架的建立 格架内沉积体系的恢复关键性物理界面的识别 层序地层学突出地层序列中的各种关键性物理界面，特别是古间断面的研究，它可有层序地层学突出地层序列中的各种关键性物理界面，特别是古间断面的研究，它可有效地建立沉积盆地的等时地层格架，在等时的层序格架中进行沉积体系域的分析和预测。效地建立沉积盆地的等时地层格架，在等时的层序格架中进行沉积体系域的分析和预测。这一技术方法已经有效地应用

8、于预测不同类型的储集砂体，并对沉积盆地充填分析的预测这一技术方法已经有效地应用于预测不同类型的储集砂体，并对沉积盆地充填分析的预测产生了深刻的影响。产生了深刻的影响。 基本概念基本概念层序（层序（sequencesequence）：）： 是一套相对整一的、成因上有联系的地层，其顶和底以不整合和可以与之对比的整合是一套相对整一的、成因上有联系的地层，其顶和底以不整合和可以与之对比的整合为界（为界（MitchumMitchum，19771977）。层序是层序地层分析中的基本单位，它是由一套体系域组成。）。层序是层序地层分析中的基本单位，它是由一套体系域组成。1920琼东南盆地发育的琼东南盆地发育的

9、3 3期断裂示意图期断裂示意图（“下断上坳下断上坳”双层结构，据朱光辉等，双层结构，据朱光辉等，20002000）21E536-85侧线剖面沉积体系域（沉积体系域（depositional systems tractsdepositional systems tracts）：）： 是同一时期内具成因联系的沉积体系组合（是同一时期内具成因联系的沉积体系组合（BrownBrown和和FisherFisher，19771977）。在层序地层学中，）。在层序地层学中，体系域作为层序构成单元，每个体系域都解释为与全球海水面变化曲线的某一特定间段。可分体系域作为层序构成单元，每个体系域都解释为与全球海水面

10、变化曲线的某一特定间段。可分为低位或陆架边缘（为低位或陆架边缘（LSTLST或或SMSTSMST）、海侵或湖扩（）、海侵或湖扩（TSTTST或或ESTEST）和高位（）和高位（HSTHST）体系域。）体系域。22东营凹陷体系域特征2324沉积体系（沉积体系（Depositional SystemDepositional System）：）： 是指在沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系的一系列三维成因相的是指在沉积环境和沉积作用过程方面具有成因联系的一系列三维成因相的集合体。集合体。成因相成因相(Genetic Facies)(Genetic Facies)： 是沉积体系内部构成的基本单位。同

11、一种成因相是在相同的环境、条件和是沉积体系内部构成的基本单位。同一种成因相是在相同的环境、条件和作用控制下形成的。作用控制下形成的。25 河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。主要营力。26准层序或小层序（准层序或小层序（parasequenceparasequence）：）： 是由相对整合、成因上相关的层或层组所组成的序列，它们以海是由相对整合、成因上相关的层或层组所组成的序列，它们以海( (湖湖) )泛面和与之可泛面和与之可以对比的面为界。相当于四级或五级沉积旋回

12、。以对比的面为界。相当于四级或五级沉积旋回。准层序组或小层序组（准层序组或小层序组（parasequence setparasequence set）：）： 是由成因上相关的若干小层序所组成的序列，其垂向上构成一个特征的叠加型式。是由成因上相关的若干小层序所组成的序列，其垂向上构成一个特征的叠加型式。2728( (据据Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988) 岩层厚度向上增加； 生物扰动向上减少； 相带表明向上变浅； 在三维空间上趋向变净和变粗； 1-50m厚； 持续时间104-105年29( (据据Van WagonerVan Wagoner等等，1988)19

13、88) 岩层厚度向上减小； 生物扰动向上增多； 相带表明向上变浅； 在三维空间上趋向变细； 1-50m厚； 持续时间104-105年30不同类型小层序组内部地层叠覆方式及其测井响应特征不同类型小层序组内部地层叠覆方式及其测井响应特征(据Van Wagoner等，1988)31海泛面（海泛面（Flooding surfaceFlooding surface）：）： 穿过这个面水深有明显向上变深的证据，水体变深通常伴随着轻微的水下侵蚀或无穿过这个面水深有明显向上变深的证据，水体变深通常伴随着轻微的水下侵蚀或无沉积作用（但没有由于河流复活或相带向盆地方向迁移而造成的陆上侵蚀），并有短暂沉积作用（但没

14、有由于河流复活或相带向盆地方向迁移而造成的陆上侵蚀），并有短暂沉积间断。主要可分为初始海（湖）泛面（沉积间断。主要可分为初始海（湖）泛面（TSTS）和最大海（湖）泛面（）和最大海（湖）泛面（MFSMFS）。）。密集段（密集段（Condensed SectionCondensed Section ）：）： 是指在极缓慢速度下沉积的地层段。是指在极缓慢速度下沉积的地层段。 密集段可能以丰富的、多种多样的浮游和底栖密集段可能以丰富的、多种多样的浮游和底栖微生物组合、自生矿物微生物组合、自生矿物( (如海绿石，磷灰石和菱铁矿如海绿石，磷灰石和菱铁矿) )、有机物质为特征。、有机物质为特征。32 ( (

15、据据Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988)3334高水位高水位海平面下降，侵蚀海平面下降，侵蚀低水位低水位海海 侵侵高水位高水位全球海平面全球海平面变化变化构造沉降构造沉降相对海平面相对海平面变化变化时时间间高高 程程全球海平面全球海平面变化变化构造沉降构造沉降坡折坡折带带100FTSPRES小层序小层序I I 型层序界面型层序界面下切河谷充下切河谷充填填海海( (湖湖) )岸平原砂岩和岸平原砂岩和泥岩泥岩浅海浅海( (湖湖) )砂岩砂岩陆架和陆坡泥岩及薄砂陆架和陆坡泥岩及薄砂岩岩盆底扇和有堤河道盆底扇和有堤河道砂岩砂岩密集段沉积密集段沉积高水位体系域高水位体系

16、域加积、前积加积、前积低水位体系域低水位体系域盆底扇、斜坡扇盆底扇、斜坡扇海侵体系域海侵体系域退积退积低水位体系域低水位体系域低水位楔，前积低水位楔，前积SPRES100FTI I 型层序结构及形成过程型层序结构及形成过程35 层序级别与持续时间层序级别与持续时间 （据（据Vail et al., 1991Vail et al., 1991） 级别级别 持续时间（持续时间（MaMa） 1 1 50+ 50+ 2 2 3-50 3-50 3 3 0.5-3 0.5-3 4 4 0.08-0.5 0.08-0.5 5 5 0.03-0.08 0.03-0.08 6 6 0.01-0.03 0.01

17、-0.0336层序级别和术语体系层序级别和术语体系（VailVail，Wagoner et alWagoner et al，19901990） 一级一级（超层序或构造层序）：（超层序或构造层序）：50Ma50Ma 二级二级（层序组）：（层序组）：3-50Ma3-50Ma 三级三级（层序）：（层序）： 0.5-3Ma0.5-3Ma。 体系域（体系域（HSTHST、TSTTST、LSTLST） 四级四级( (准层序组或小层序组准层序组或小层序组) :0.5-0.1Ma) :0.5-0.1Ma 五级五级( (准层序或小层序准层序或小层序): 0.1Ma): 0.1Ma 注：五级或五级以下为高频单元（

18、层组、层或短旋回、中旋回）注：五级或五级以下为高频单元（层组、层或短旋回、中旋回）37关键界面的识别标志（层序界面）关键界面的识别标志（层序界面）1.1.不整合面：新老地层分隔面或时间间断面不整合面：新老地层分隔面或时间间断面 （1 1）有（或没有）地层缺失、生物缺带（或时间间断）；）有（或没有）地层缺失、生物缺带（或时间间断）； （2 2）具有暴露标志或有水上、水下侵蚀削截现象；）具有暴露标志或有水上、水下侵蚀削截现象； （3 3）界面上下地层构造、沉积和成岩等特征不同；）界面上下地层构造、沉积和成岩等特征不同； （4 4）以区域顶削、上超和下超（地震剖面上可识别出）以区域顶削、上超和下超（

19、地震剖面上可识别出1010种不整合）。种不整合）。2.2.整合面：也是新老地层分隔面整合面：也是新老地层分隔面 （1 1）连续沉积（硬底），也可不连续沉积（假整合）连续沉积（硬底），也可不连续沉积（假整合） （2 2）无水上侵蚀削截现象）无水上侵蚀削截现象 （3 3）上下地层特征连续一致，但沉积和成岩特征有明显差异；）上下地层特征连续一致，但沉积和成岩特征有明显差异； （4 4）整合面主要在盆地内部，向边缘可追索出区域不整合。）整合面主要在盆地内部，向边缘可追索出区域不整合。381.1.古构造运动面（由构造运动事件造成的不整合面）古构造运动面（由构造运动事件造成的不整合面） （1 1）识别标志

20、：地层缺失、生物缺带（或时间间断）；界面上下地层构造一致或有明显）识别标志：地层缺失、生物缺带（或时间间断）；界面上下地层构造一致或有明显的角度不整合；可见底砾岩和古分化壳。的角度不整合；可见底砾岩和古分化壳。 （2 2）类型：破裂不整合面；热上升不整合面；底部前缘不整合面；内部前缘不整合面；）类型：破裂不整合面；热上升不整合面；底部前缘不整合面；内部前缘不整合面；底辟上升不整合面；犁型断层不整合面。底辟上升不整合面；犁型断层不整合面。2.2.相转换面相转换面 （1 1）相不连续（或）相不连续（或“跳相跳相”） （2 2）“硬底硬底” （3 3）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蚀

21、（下切谷）水上暴露（如雨痕、泥裂、植根和分化土）和水下侵蚀（下切谷）3.3.火山活动面：火山层或火山灰层火山活动面：火山层或火山灰层4.4.灾变事件界面：稀有元素密集层等灾变事件界面：稀有元素密集层等* * * *界面的地质事件界面的地质事件* * * *39研究意义（一）：模式的预测功能研究意义（一）：模式的预测功能（石油、天然气等能源勘探需求）（石油、天然气等能源勘探需求）4041高级别界面可能有更优质储层42研究意义（二）：具很好的地层划分和对比功能研究意义（二）：具很好的地层划分和对比功能（地层勘探的等时性）“弹簧段”（ES3标志层）前积反射轴投影线等时面43莺歌海盆地913393测线

22、层序解释剖面a)实际剖面海岛南913393N莺歌海盆地LG20-1-110kmS70S62S29S28S30S41S50S61S27S100S100S4wS604445 在世界范围十余年来层序地层学在海相深水及浅水领域均取得了重大的效益，其中特在世界范围十余年来层序地层学在海相深水及浅水领域均取得了重大的效益，其中特别是大西洋两侧大陆边缘深水领域的系列发现开辟了找寻油气的广阔的新领域别是大西洋两侧大陆边缘深水领域的系列发现开辟了找寻油气的广阔的新领域46 层序地层学（层序地层学（Sequence StratigraphySequence Stratigraphy）是近二十年由于地层学、沉积学、

23、大地构造学）是近二十年由于地层学、沉积学、大地构造学和地球物理学的相互渗透而迅速发展起来的一门新的地学分支系统。由于其思路的先进性和和地球物理学的相互渗透而迅速发展起来的一门新的地学分支系统。由于其思路的先进性和资源预测的有效性，因而具有很强的生命力，并引起地质学不同领域的许多学者的广泛重视。资源预测的有效性，因而具有很强的生命力，并引起地质学不同领域的许多学者的广泛重视。 研究内容主要包括： （01）盆地的等时地层格架 （02）层序构成样式； （03）层序形成的控制因素； （04）在油气勘探与开发中的应用； （05）与相关学科的关系.层序地层学是一门综合性学科；层序地层学是一门综合性学科；层

24、序地层学因其强大的解释地质问题的能力和预测能层序地层学因其强大的解释地质问题的能力和预测能源资源分布规律的能力而具有很强的实用性和实践性。源资源分布规律的能力而具有很强的实用性和实践性。47层序地层学研究实例（综合）“点、线、面、体、时”的具体操作方法48A.点：综合利用取心井岩芯观察、岩相、室内实验分析、粒度、岩矿、古生物、测井和录井等资料，进行重点井重要层段的单井沉积相、亚相、微相，高频层序地层研究，并进行取芯井段的测井相和地震相标定，为测井相、地震相向沉积相的转化奠定基础。B.线：利用区内已有的钻井，对主要目的层段进行钻孔连井地震剖面解释和沉积断面图编制。通过钻井分析结果与在地震剖面上地

25、层（层序）划分的结果进行互相校正，尽量使用连井剖面进行关键性界面的识别，追索和对比，确定地层（层序）界面，划分不同级次的沉积层序或小层，在地层对比、闭合的基础上建立盆地的地层格架样式。通过沉积学标志分析（成因鉴别标志），识别重点层段的沉积体系、沉积相（含微相、亚相）类型。49C.面：针对研究区业已划分出的不同层段，开展平面上的分析工作。针对重要目的层位进行细致的划分与对比，以三级层序或体系域为成图单元，勾绘古沉积体系、沉积相平面图、潜在的储层砂体展布图。D.体：总结重要的沉积体系类型，空间分布特征及其在时空上的叠置关系。重点解剖目标层位各个沉积实体在三维空间上的展布关系，建立沉积相模式。E.时

26、：体现在盆地沉积充填过程分析和构造作用的演化分析等。50提纲提纲 层序地层学的基本原理及其核心思想层序地层学的基本原理及其核心思想 岩石地层、生物地层和年代地层岩石地层、生物地层和年代地层 层序地层学的基本原理或核心思想层序地层学的基本原理或核心思想 层序地层学在太平山南坡的初步实践层序地层学在太平山南坡的初步实践51中中国国东东部部晚晚泥泥盆盆世世古古地地理理图图52中中国国东东部部晚晚石石炭炭世世古古地地理理图图53C2tC2bP1sP1sP2y5455马家沟组灰岩马家沟组灰岩风化壳风化壳硬绿泥石角岩硬绿泥石角岩红柱石角岩红柱石角岩56据王永标（2007）57太原组1砂本溪组58煤炭沟中太

27、原组和本溪组接触关系煤炭沟中太原组和本溪组接触关系 太原组太原组本溪组本溪组59华北地区晚二叠世古地理图华北地区晚二叠世古地理图60太原组太原组山西组山西组61砾岩砾岩杨家屯组杨家屯组山西组山西组6263等纹贝等纹贝蜓、珊瑚、腕蜓、珊瑚、腕足足据王永标（2007）64北坡北坡南坡南坡等纹贝等纹贝蜓、珊瑚、蜓、珊瑚、腕足腕足据王永标（2007）65谢谢！66中中国国东东部部晚晚石石炭炭世世古古地地理理图图67马家沟组顶部至杨家屯组沉积相序图组岩相柱环境指示特征 沉积环境相对海平面变化 上升杨家屯组山西组太原组本溪组马家沟组砾屑灰岩原岩为泥岩含海百合和蜓等原岩为石英杂砂岩和砂质泥岩水平层理发育，富碳质产脉羊齿石英杂砂岩，含黄铁矿石英杂砂岩，含黄铁矿水平层理发育，富碳质产植物化石砾石成熟度，磨圆度和分选均差河流沉积平原沼泽河道沉积单向交错层理气候潮湿的陆相沉积平原沼泽气候潮湿的滨浅海沉积滨海沉积68 当代层序地层学的理论和方法体系凝聚了半个世纪的研究成果： 1950S 相模式阶段 1960S 沉积体系阶段 1970S 地震层序地层学阶段 1980S 层序地层学的形成阶段 1990S 层序地层学的深化、广泛应用及“高精度储层层序地层学阶段” “莱依尔以来在地层、沉积领域的最大贡献”（Br