层序地层对比方法定量研究论文

1、学校代号：10425学 号：B0201008层序地层对比方法定量研究（申请中国石油大学工学博士学位论文）学科专业：地质资源与地质工程 研究方向：盆地分析与资源评价博 士 生：指导教师：The Quantitative Research of Sequence Stratigraphic CorrelationDissertation Submitted toChinaUniversity of PetroleumIn partial fulfillment of the requirementsFor the degree ofDoctor of EngineeringByJianbing,

2、Zhu（Geologic resources and Geologic engineering）Dissertation Supevisor Youlu, Jiang （Professor） Youliang, Ji （Professor） Shanwen,Zhang （Professor）95 / 105摘 要定量化研究是科学发展的必然趋势，也是地质科学研究中相对比较薄弱的环节。现阶段，层序地层学的定量研究主要是在计算机的层序模拟方面，而对于层序地层单元的识别与对比的定量研究涉与的比较少。然而进行层序地层单元定量识别和对比是开发层序地层相关应用软件的基础性工作，是将层序地层学研究中烦杂的数据

3、分析工作智能化的前提。论文从层序地层单元的定量划分和定量对比方法两个方面展开研究。在分析了大量地震、测井等资料的基础上，通过不同的数学方法（如R/S分析法、活度曲线法、小波分析法等），建立相应的层序地层单元识别方法，并对这些方法的适用性进行了讨论。在层序地层单元的定量对比方法上首先对层序地层单元的部特征从频谱特征、测井曲线形态、地球化学标志，古生物特征等方法进行了描述，并将这些特征通过数字化或是字符串链码转换的方法进行定量化。其中在频谱特征的描述中对河流相沉积环境建立了Fu旋回、FuCu旋回、CuFu旋回加Cu旋回、CuFu旋回加Cu旋回和Cu旋回五种准层序类型。在三角洲沉积环境中建立了CuF

4、u型、CuCu型和FuFu型三种准层序类型的频谱特征。在近岸水下扇沉积环境中建立了CuFu型、CuCu型和CuHu型三种准层序类型的频谱特征。通过这些特征值的对比就可以建立层序地层单元的定量对比。在层序地层单元的定量对比中摒弃了传统地层对比中层层单一比较的方法，而是采用了动态波形匹配算法，通过对井间所有层序地层单元的部特征的比较，选择匹配代价最小的对比路径，从最优化的角度来选取相关的层序地层单元，并且建立了不同地层结构下的地层单元的对比路径图。最后，以里格和胜利油田东营凹陷等地区的实际剖面为例，对不同沉积环境（河流、三角洲、水下扇）利用定量化的分析方法进行了层序地层单元的划分和对比，建立了层序

5、地层定量化研究的新思路。主题词：层序地层学；地层划分；地层对比；定量化；数学模型The Quantitative Research of Sequence Stratigraphic CorrelationDissertation Submitted toChinaUniversity of PetroleumByJianbing, Zhu（Geologic resources and Geologic engineering）Dissertation Supevisor Youlu, Jiang （Professor） Youliang, Ji （Professor） Shanwen,Zha

6、ng （Professor）AbstractNowadays，the quantitative research is an inevitable tendency of the development of science and a relatively weak point in the study of geologic science. At the present time, the quantitative research of sequence stratigraphy mainly focuses on sequence stratigraphic modeling by

7、computer, but it touches a little on the recognition and correlation of sequence stratigraphic units. However, to carry out the quantitative recognition and correlation of sequence stratigraphic units is the basic work for application software development corresponding to sequence stratigraphy and p

8、rerequisite for making complicated data analysis work intelligentized during the study of sequence stratigraphy. The dissertation is discussed from two parts: the quantitative division and correlation methods for sequence stratigraphic units. Based on the analysis of a great deal of seismic data, lo

9、gging data and so on, with different mathematical methods (such as the Analysis of R/S, Activity Curve Analysis and Wavelet Analysis), the recognition methods corresponding to sequence stratigraphic units are established, and the applicability of these methods is discussed. At first, the quantitativ

10、e correlation method of sequence stratigraphic units carries out some descriptive work on the interior characters of sequence stratigraphic units from different angles such as spectrum signature, log curve shape, geochemical sign and palaeontologic character. And then it quantifies these characters

11、with methods of numeralization or chain code of character string conversion. In the description of spectrum signature, for fluvial facies sedimentary environment, five parasequence types such as Fu,FuCu,CuFuCu,CuFu and Cuare established. For deltaic sedimentary environment, the spectrum signatures o

12、f three parasequence types: Cu-Fu, Cu-Cu, Fu-Fu are established. For near shore submerged fan, Cu-Fu, Cu-Cu, Cu-Hu are established. Through the correlation of these eigenvalues, the quantitative correlation can be done. The quantitative correlation method of sequence stratigraphic units abandons the

13、 method of comparison between single stratums in traditional stratum correlation. It takes dynamic waveform matching arithmetic, according to comparison of interior characters of all sequence stratigraphic units between wells, chooses correlation route which has the least matching value, selects cor

14、responding sequence stratigraphic units from the optimizing rule and then establishes correlation route map of stratum units under different stratum frame. Finally, it takes the practical sections of Sulige and Dongying Depression in Shengli Oilfield for example. With the quantitative analysis metho

15、d, it carries out the division and correlation of sequence stratigraphic units for different sedimentary environment (river, delta, nearshore submerged fan) and then it establishes the new idea for the quantitative research of sequence stratigraphy.Key words:Sequence Stratigraphy;Stratigraphic Divis

16、ion; Stratigraphic Correlation;Quantification; Mathematical model层序地层对比方法定量研究创新点摘要1通过对测井数据的分析建立了几种层序地层单元划分的定量化方法，如R/S分析法、活度曲线法、小波分析法和砂泥比曲线法。另外，还利用了神经网络，模式识别，频谱分析等方法来对层序地层单元的划分进行研究。（见第3章）2在层序地层单元划分的基础上，对层序地层单元部特征的定量描述进行了研究，特别是建立了不同沉积环境下准层序单元的测井曲线频谱特征。在河流沉积环境下建立了五类准层序类型。对于准层序组单元建立了加积型准层序组、进积型准层序组和退积型准

17、层序组三种类型；在三角洲沉积环境中建立了CuFu型、CuCu型和FuFu型三种准层序类型并给出了相应的频谱特征；在近岸水下扇沉积环境中建立了CuFu型、CuCu型和CuHu型三种准层序类型与其频谱特征。（见第4章）3建立了层序地层单元测井形态的描述特征，采用的方法包括对称斜差法、滤波法以与测井曲线的数字特征描述。其中测井曲线的数字特征包含了幅度、形态、厚度、光滑度和顶底接触关系等方面的定量描述。（见第4章）4在层序地层单元对比的定量方法上，采用动态波形匹配的方法进行动态的全局最优的对比。建立了层序地层单元特征定量比较的方法，对于非数值型的特征进行相应的链码转换。利用地层对比路径图来描述层序地层

18、单元的对比过程，并给出了各种地层结构下的地层对比路径图。（见第5章）目 录独创性声明i中文摘要ii英文摘要iii创新点摘要vi目录vii第1章 引言11.1论文研究的目的与意义11.2国外研究现状与发展趋势21.3研究容和方法5第2章 层序地层单元划分与界面识别方法72.1层序地层单元等级划分72.2层序地层单元界面识别方法9第3章 层序地层单元界面定量划分方法133.1层序地层单元界面定量划分的理论基础133.2层序地层单元定量划分方法13第4章 层序地层单元部特征表征32 4.1不同沉积环境层序地层单元频谱特征32 4.2层序地层单元测井形态特征46 4.3层序地层单元地球化学特征514.

19、4层序地层单元的古生物特征53第5章 层序地层单元定量对比方法54 5.1常规地层定量对比方法545.2层序地层单元部的定量对比57第6章 研究实例636.1河流相层序地层单元定量分析与对比636.2河流相层序地层单元定量分析与对比66 6.3河流相层序地层单元定量分析与对比69第7章 结 论72参考文献73附录78致92个人简历、在学期间的研究成果93第1章 引 言1.1论文研究的目的和意义1.1.1 研究意义层序地层学是近年来迅速发展起来的地层分析方法，从最初的概念提出到现在层序地层理论体系的形成，只经历了数十年的时间。层序地层学的提出是地质史上的一次重大革命，特别是把地震、测井、岩心、露

20、头资料综合应用于层序地层研究，在油气勘探和开发中取得了重大的突破。在国，陆相层序地层学理论的发展为层序地层学的广泛应用提供了有力的保证。目前各大油田在新区和老区都进行了层序地层学的研究，并产生了可观的经济效益。传统层序地层学的研究方法主要是通过地震、测井、岩心等资料识别层序地层单元边界，通过井与井之间的对比建立层序地层单元的基本格架，通过不同体系域的划分来预测有利的油气藏。目前层序地层学的研究基本上还是处于手工阶段，虽然国外也有不少软件可以人机交互的进行层序地层学研究，但应用的效果不高，并且不一定能够适合我国特殊的地质情况。到现阶段，国的层序地层学定量研究主要是在计算机模拟方面，运用高分辨率层

21、序地层学和可容空间的概念，可以模拟沉积盆地充填过程和沉积层序的形成过程。在这方面已有不少学者进行了相关的研究，如林畅松1通过层序地层模拟分析表明了各级层序形成的主控因素。但是，在实际的研究中我们更关心的是通过层序地层学方法建立层序地层单元格架，从而指导油气勘探。在这方面基本上是通过人工手段实现的，由于层序地层学研究所用的基础资料是地震和测井等资料，这些资料的特点是数据量大，人工处理的工作量大，并且人为因素较大的影响了研究的可靠性。从目前的调查表明，国的大部分油田在层序地层单元对比上投入了极大的人力物力，而且很难达到对比上的统一。由于测井资料的不断增加，要想利用人工的方法与时纠正过去存在的错误是

22、不现实的。因此，有必要利用不断发展的计算机技术，开发出适合本地区的层序地层单元对比的算法，让计算机来完成这些繁琐的对比工作。根据层序地层学研究方法进行计算机地层单元对比有利于建立统一的分层标准，从而可以改变过去地层单元划分的混乱局面。因此，如何实现层序地层单元的定量划分和对比成为了一个迫切需要解决的问题。论文拟通过一些数学处理方法来进行层序地层单元的定量划分和对比的探索性研究，从而为建立一个较完备的层序地层单元定量化对比方法打下基础。1.2 国外研究现状与发展趋势1.2.1国外研究历史与现状层序地层学的提出和概念体系的形成主要源于以Vail为代表的Exxon公司的研究集体（Vail，1977，

23、1987）2,3。层序地层学从70年代中期的地震地层研究开始，通过一大批学者的共同努力（W.C.Ptiman，19784；A.D.Mial1，19865；B.U.Haq，19876；J.C.Van.Wagoner，19887；H.W. Posmentier，19888；C.K.Willgus，19889；J.F.Sarg，198810；M.T.Jervey，198811；C.E.Brett，199012；P.W.Goodman，199013；M.R.Cooper，199014；R.K.Goldhammer，199015；），经过十余年的发展形成了一整套理论与方法体系，建立了如“可容纳空间”（M

24、.T.Jervey，198811）等概念。其中，海平面变化一种整体性研究（Willgus，1988）9和测井、岩心、露头研究中的硅质碎屑岩层序地层学（Van Wagoner，1990）16是两部最具代表性的专著。Vail（1991）17在论文构造、海平面升降和沉积作用的地层标记（综述）中对层序地层学的最新发展做了全面的总结，对前期论著中的薄弱部分，如构造因素的影响，也做了较多的补充。与此同时，另外一些地质学家，通过多种研究手段和多学科交叉，将层序地层学原理和方法应用于碳酸盐台地、陆相盆地等地层研究中。如，W.Schalager（198118，199219）、J.F.Sarg（1988）10；用

25、层序地层学原理和方法探讨碳酸盐沉积作用与海平面变化之间的关系；M.T.Jervey（1992）20、K.W.Shanley和P.J.Maccable（1994）21对陆相地层层序研究进行了系统总结。近几年来，也出现了一些有关层序地层定量研究的文献，Andreas（1998）利用小波分析进行了高分辨率层序学的研究，通过测井曲线的小波变换可以识别不整合面，估计高频层序旋回。并以西部加拿大盆地的早白垩纪地层剖面为研究实例，通过对其自然伽马曲线的小波分析，在小波尺度图上发现不同的沉积速率对应于不同的稳定状态或是混乱状态的单元特征，认为这些特征可以作为层序地层单元的识别标志。Ruiz（2000）对潮坪和

26、三角洲沉积环境进行研究，提出了运用人工神经网络方法建立层序地层学的定量研究方法。Taizhong Duan（2001）23利用句法模式和聚类分析的方法对英国金卡丁郡盆地上石炭统进行高频层序地层研究。地层对比的定量研究在国外开展的比较早，Rudman和Lankston（1973）24最早利用统计方法进行计算机的地层自动对比，建立了交叉对比算法。它是通过建立目标函数，使两口井的测井信号匹配，实现最大目标寻优。Mann和Dowell25 于1978年给这种方法引入了Fourier变换，给出了一个延伸的时间域信号，从而进行频率域（空间）的剖面对比，解决了对比中的厚度变化问题。Olea（1988）26结

27、合交叉对比技术和专家系统方法提出了一种综合的方法。Statzman和Kuo（1987）27，Wu和Nyland（1987），Lineman（1987）等都利用了专家系统方法进行了综合研究。实际上是利用了具有启发性的产生式系统来模仿手动对比，产生式系统是采用“if-then”形式的推理机结构，这种方法解决了利用统计学方法进行对比所无法解决的定性推理问题。Statzman和Kuo（1978）的方法分四步：测井曲线的数字化；分层；测井解释；对比。后三步的产生规则由地质专家提供，并重复第二三步，直到产生正确的对比。Wu和Nyland（1987）的对比方法通过两部分组成：接触式识别和间断式识别，产生式规

28、则广泛的应用于第一步，规则主要是由地质家的知识库编码而成。第二步利用了串对串的匹配算法，这与DWM比较相似。Lineman（1987）建立了较广泛的知识库，包括了岩性、结构、尺度、和海岸线等与三角洲环境相关的特征。基于非统计学的自动地层对比方法，最著名的是关系树结构对比方法。F.Kemp28于1982年通过建立不等区间的相关系数来进行测井信号对比。该方法着重于曲线形态相似性，但它是一维的。树匹配对比方法起源于模式识别，最早由Yaochou Cheng29和Shinyee Lu（1985）在进行斜井测井对比时提出。它的进步在于对信号形态描述上的一个深化，用二维波形树来全面刻划信号，并通过树与树之

29、间的变换计算，来实现对表示树的节点匹配。该方法主要是根据测井曲线的形态相似性来进行对比的，因此对于一些综合的测井资料并不很适用。Smith和Waterman(1980)30，Waterman和Raymond(1987)，Bakke和Griffiths(1989)利用了一种动态波形匹配（DWM）方法进行了地层对比。DWM是交叉对比的一般化方法，交叉对比方法可以看成是一种DWM方法，通过平移和歪曲一条测井曲线的深度轴使得其与另一条测井曲线在形态上达到某种相似，这种深度轴的最佳变形由动态的程序所决定。J.H.Fang（1992）31等运用分子生物学中的序列比较法进行了地层对比的算法研究，开发了一套软

30、件系统XCORR，他们首先通过两口邻近井对比进行分层，再与另一口井进行比较，得到较好的匹配后可以定出分层的“标志层”，最后在标志层之间进行对比，并给出了两个实际的例子进行了分析。Strfan M.Luthi（1996）32以一条可以被一口或多口井有效训练的分接延迟曲线作为输入层，利用BP神经网络法来识别特殊的地层标志层，再用此标志对其他的井进行处理，从而进行地层的对比，该方法比一般的地层对比方法识别的效果要好。1.2.2 国研究历史与现状近几年来，层序地层学在国得到了长足的发展，理论研究和方法体系日渐成熟，在研究方法上逐渐出现了一些定量化的研究，米兰柯维奇旋回分析在气候变化为主导层序地层定量研

31、究中发挥了重要的作用。通过测井曲线的频谱分析可以识别高频层序，王红罡（2000）33对鄂尔多斯盆地长庆气田的自然伽马测井曲线进行频谱分析，找出其洪泛沉积的主频系列，经转换得到泥质含量的周期系列，并符合米兰科维奇周期。齐永安（2000）34运用频谱分析方法在塔里木盆地塔中地区志留系识别出米兰柯维奇旋回。对米氏进行波动分析表明，高频率的5Ma周期波波动特征能够有效地解释生储盖演化。另外，根据反映可容空间变化的泥沙比可以定量的识别高频层序，小武（1999）35在河流三角洲沉积体系中采用了泥砂比定量描述可容空间的变化，并将其应用到了高分辨率层序的划分。吴义杰（2003）36从测井资料的砂泥比计算入手，

32、通过分别对地震反射系数密集度、合成地震记录振幅的旋回变化与地震时频的旋回变化进行分析，提出了一种综合识别基准面旋回并进行高分辨率层序地层自动划分的方法。随着国外地层自动对比研究的开展，国的许多学者也进行了这一方面的研究。子云（1993）37等采用了有序多元素最佳匹配法进行测井曲线的自动对比。此方法是在单元素最佳匹配对比的基础上改进而成的。并给出了多元素对比指标选取的原则、各对比指标的权系数的确定，用动态规划算法实现了对比的递推过程。汪炳柱（1994）38等采用BP神经网络进行测井曲线对比时，具体使用了先学习后识别的方法，即先用已知井的层序训练网络，再用训练好的网络去识别待测井的层序，而训练网络

33、的误差可调。还就BP神经网络法和传统的相关系数法的层序对比结果作了比较，认为利用BP神经网络法的效果更能明显地区分出某种层序模式属于某一类而不属于另一类。耿耀辉（1995）39等采用了模式识别与动态规划中有序元素最佳匹配相结合的方法在完成单井分层解释的基础上，根据测井曲线进行地层对比。模式识别与有序元素最佳匹配相结合的方法进行地层对比，既能研究不同地层的相似程度，同时又能确定对比井之一的地层因断层或尖灭等原因造成的缺失。占松（1997）40等提出一种交互式等序相关对比方法以解决常规倾角曲线对比中的一些不足。特别是对高斜度井眼的曲线对比、高角度地层曲线的对比、不等厚地层的对比、以与探索长度的选取

34、、质量控制等问题提出新的解决方法，该方法的优点是：1.不需进行斜井校正处理；2.探索长度的选取没有严格的要求，使经验性和盲目性系数减小。3.等序处理解决了不等厚地层的相关对比问题。4.交互式对比与质量控制使人直接参与到资料处理的过程中去，保证处理结果的准确性。超谟(1998)4142等在两口井之间的对比按由大到小、由粗略到精细的顺序逐步进行，多口井之间的对比采用了循环检测的控制方法。充分发挥人与计算机两者的优势，既能自动对比，也能在需要的时候交互式给定对比条件、交互式地修改对比结果并自动记录下修改的结果。该方法的最大特点是使复杂的问题按简单明了的方式逐步进行并有效地解决了地层在横向上的相变问题

35、。锡民（1998）43等根据专家经验，利用地层一致性概念对测井信号进行综合分析，研制了一个较实用的测井信号地层自动对比系统，在测井信号对比过程中将局部的相似性和综合的匹配对比有机地结合起来。在地层对比方面，尤其是在正断层识别和断层情况下的地层划分方面有较好的分析结果，从而使得该系统在实践中取得了良好的应用效果。之后又应用小波变换进行测井信号自动对比。邵才瑞（2000）44等通过对测井曲线形态基元的划分和对专家利用测井曲线进行地层对比经验的归纳，建立了地层对比的形式语言描述规则库。以此为基础，利用句法分析方法和测井曲线可进行地层的模式识别对比。它不仅能完成不等厚地层间的对比，而且在地层尖灭和错断

36、的情况下也能获得较好的对比结果。二华（2000）45等用动态规划方法进行地层对比的原理，提出了用地震反射同相轴作等时性约束条件的测井曲线对比方法，给出了最佳匹配的递推公式与具体算法。实际应用表明，该方法是可靠的、有效的，能适用于厚度有横向变化与地层有缺失情况下的定量对比。保芝（2001）46提出了融合聚类分析和动态波形匹配技术进行地层自动分级对比，解决了用测井数据进行井间地层自动对比中需要解决的地层缺失和厚度不等关键问题。利用聚类分析划分不同级别的层段。在高级别层段划分结果控制下，计算两井任何两个次级层段的累计最小“匹配代价”，再反向追踪找出最佳匹配路径，从而获得最优的地层对比结果。利用这种动

37、态波形匹配技术进行全局地层对比，使地层对比的可靠性增加。唐世伟（2002）47等提出了一种基于神经网络与图象处理技术相结合的地层对比方法。首先将测井曲线和地层参数转化为二值点阵图象模式，再经过数据编码压缩，提取和记忆曲线所表征的地层模式特征，最后利用多层神经网络训练条件属性与模式类别之间的映射关系，得到具有较强记忆能力和推广能力的神经网络，对解决地层对比问题具有良好的适应性。许少华（2002）48等利用粗集理论中的决策规则最小化算法，去掉冗余的属性特征、样本与相互矛盾的学习样本，将数字化测井曲线和地层参数预处理，转化为二值点阵图象模式。1.3 研究容和方法本文在前人工作的基础上，根据地层的结构

38、特点（形态结构、属性结构、接触关系等），综合利用测井、岩心、粒度等资料，对层序地层学的分层原则进行研究，在人工识别层序地层单元界面的基础上，建立层序地层单元定量划分的方法，包括统计学方法、频谱分析方法和人工智能方法等，并通过层序地层单元的部特征进行相关的对比，具体包括以下研究容：1） 层序地层单元界面的定量识别a.综合应用地震、测井、岩心、粒度、测年、颜色等资料，根据实例对层序地层学的分层原则进行研究，在此基础之上总结不同沉积环境下（河流，三角洲与水下扇），层序地层单元发育特点与识别特征，最后用数学方法对层序地层单元界面进行由粗到细的划分；b.建立河流、三角洲与水下扇沉积环境不同级别的层序地层

39、单元界面的识别标志与其测井响应，如频谱特征等。2） 层序地层单元对比的定量方法a.在已建立的层序地层格架中进行定量对比，解决对比中的各种匹配问题，根据层序地层单元（体系域、准层序组、准层序序、层组）部的综合特征（包括厚度、深度、频谱、曲线形态等）来进行对比；b.综合分析建立层序地层单元定量化对比方法（交叉对比、动态波形匹配、句法动态规划等），总结合适不同沉积环境的定量化对比方法。技术路线如图11所示：图11层序地层单元定量对比方法研究技术路线图第2章 层序地层单元划分与界面识别方法在进行层序地层单元定量对比研究之前，必须要对层序地层单元的等级划分与人工的识别方法进行分析。本章首先对研究中所涉与

40、的层序地层单元的特征与识别方法进行详细的介绍。2.1层序地层单元等级划分自1977年Vail等提出沉积层序、层序组、超层序、超层序组等概念以来，沉积层序级别的划分一直受到地质学界的关注。许多地质学家提出了划分沉积层序级别的标准与方案，主要有Vail等以海平面变化的相对频率为基础49,50(强调时间区间)和Embry以基准面变化的相对振幅为基础51的两种系统。王鸿祯教授52(1996)根据不同级别的天文旋回将层序划分为6个不同的等级，包括巨层序(Gigasequence)、大层序（Megasequence）、中层序（Mesosequence）、正层序（Orthosequence）、亚层序(Sub

41、sequence)、小层序(Microsequence)。巨层序代表了地史上时间最长的海平面旋回(500-600Ma)；大层序为一级层序与克拉通热旋回有关(60-120Ma)；中层序为二级层序，对应的旋回是穿越银道面旋回(27-40Ma)；正层序为三级层序，对应于奥尔特旋回(0.5-5Ma)；亚层序为四级层序，与长米氏旋回有关(0.05-0.5Ma)；小层序为五级层序，对应于短米氏旋回（0.01-0.05Ma）。在实际研究中，我们更注重三级层序与更高级别的沉积层序，因此将层序地层单元由大到小划分为层序（相对于正层序）、准层序组（亚层序）、准层序（小层序）三个级别作为研究对象。（表21）。2.1

42、.1准层序1）准层序：是以海（湖）泛面与其对应的界面为界的一组岩层或岩层组组成。准层序边界是海（湖）泛面与其对应的界面。一个准层序的厚度围为十几米到几百米，横向分布围为几十至几千平方公里。形成时间围几百年至几万。准层序在普通地震剖面上难以识别出来，只能从特殊处理的地震剖面、测井、岩芯和露头资料上识别。在三角洲、扇三角洲、近岸水下扇或湖相沉积环境中，当沉积速率增加的速度大于湖盆基准面可容空间增加的速度时，就会形成各种类型的沉积扇体准层序和湖相准层序。当沉积物供给速度小于新增可容空间的形成速度时，则形成准层序边界。准层序边界形成机理有：泥岩的压实作用，主要发育在各类沉积扇体的朵体，准层序面积与朵体

43、本身围相当；断层活动，主要发育在在各类浊积扇体当中；湖平面的升降，发育在湖相各种沉积环境中。2）准层序边界特征：侵蚀作用，主要存在于扇三角洲平原地区与各类水下河道当中；界面之上有上超；界面上下层组的叠加形式有明显变化。准层序界面有植物根化石。2.1.2准层序组1）准层序组：一套组成有特色的叠加形式，一般以明显的湖泛面或与其相当的界面为界的彼此有成因关系的准层组序列。表21 层序地层单元次级划分表层序地层单元定义厚度围(m)横向分布围(Km2)形成时间(a)界面特征识别手段层序一组有在联系相对整合的地层，它以不整合或与之相关的整合为顶、底的界面几十米至几百米几千平方公里至数万平方公里几十万年到几

44、百万年界面为不整合与其对应的整合各项测井参数的突变面大型构造削截面、沉积超覆面，角度不整合面地震勘探资料上识别，也可在测井、岩心和露头上识别准层序组一套组成有特色的叠加形式，一般以明显的海（湖）泛面或与其相当的界面为界的彼此有成因关系的准层序序列。10米至数百米之间，横向分布围大约在10平方公里至数千平方公里几千年到几十万年之间界面上下为不同的准层序叠加模式；此界面可与层序边界一致；可以是体系域的下超界面或边界；间断面处发育古土壤，电镜能谱的特征显示古土壤以高岭石为主，湖泛面处发育碳酸岩层。地震勘探资料上识别，也可在测井、岩心和露头上识别准层序是以湖泛面与其对应的界面为界的一组岩层或岩层组组成

45、。准层序边界是湖泛面与其对应的界面。十几米到几百米几十至几千平方公里几百年至几万年侵蚀作用，主要存在于扇三角洲平原地区与各类水下河道当中；界面之上有上超；界面上下层组的叠加形式有明显变化。准层序界面有植物根化石。普通地震剖面上难以识别出来，只能从特殊处理的地震剖面、测井、岩芯和露头资料上识别。一个准层序组的厚度大约在10米至数百米之间，横向分布围大约在10平方公里至数千平方公里。形成时间大约几千年到几十万年之间。其勘探精度可达到在地震勘探资料上识别，也可在测井、岩心和露头上识别。根据沉积速率与新增可容空间速率之比，将准层序组划分为进积式、退积式和加积式3种类型。2）准层序组界面特征：界面上下为

46、不同的准层序叠加模式；此界面可与层序边界一致；可以是体系域的下超界面或边界；间断面处发育古土壤，电镜能谱的特征显示古土壤以高岭石为主，湖泛面处发育碳酸岩层。2.1.3层 序1)层序：为一套成因上相关的、相对整合的连续地层序列，其上下以不整合或与不整合相对应的整合面为界。一个层序的厚度围为几十米至几百米，横向分布围广泛，大约几千平方公里至数万平方公里。可在地震或测井露头资料中识别。在层序部可进一步划分体系域，根据不同的层序类型划分不同的体系域组合。型层序由低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域所组成，其下伏边界为类不整合与其对应的整合。型层序由陆架边缘体系域、海侵体系域和高水位体系域组成，其下伏

47、边界为类不整合与其对应的整合。2）层序界面特征：层序边界是不整合与其对应的整合面，是横向上连续广泛分布的面。地震反射不整合识别特征：削蚀、上超、顶超等；在测井曲线或露头上不整合识别特征：a.地表侵蚀削蚀，具有横向上相应的地表暴露面，以土壤或根土层为标志；b.上覆地层或是上超在深切谷边缘上，或是上超在滨岸上；c.滨岸上超的向下迁移；d.侵蚀削蚀与相向盆地的迁移。2.2层序地层单元界面识别方法2.2.1层序地层单元界面的岩芯、测井判识标志研究层序地层学研究主要是利用岩芯、露头、测井和高分辨率地震剖面资料识别准层序级的层序地层单元。其研究的关键是界面的判识。1）准层序界面的识别准层序和准层序组是层序

48、的基本构筑单元。一个准层序是以海（湖）泛面和与之可以对比的面为界划分的，是在成因上有联系、相对整合的一套岩层或岩层组。准层序的基本特点是沉积环境的水深向上变浅，它是在两次小的水泛之间的沉积。准层序界面为海（湖）泛面，是水深急剧增长并超过沉积速率所致。在测井曲线与岩性剖面上准层序有如下特点：a. 岩层厚度突变；b. 岩性突变；c. 测井曲线值突然改变。而准层序的部特征是：a. 砂岩组或层向上变薄或变厚；b. 砂、泥岩之比向上减小或增大；c. 粒度向上减小或增大。据准层序的发育过程可知，准层序的形成是一小的海（湖）泛旋回，这一小的海（湖）泛旋回实际是由3个小阶段组成的。第1个小阶段是快速的海（湖）

49、进时期，其作用以冲刷破坏为主；第2个小阶段是海（湖）泛水体稳定发育期，此时矿物质碎屑沉积速率缓慢，但由于水深的突然变化，加速了生物死亡速率，造成了有机质堆积速度的相对升高，从而易于形成富含有机质的油页岩或暗色泥岩；第3个小阶段是河流复活阶段，矿物质碎屑供应和生物死亡速度逐渐趋于正常，从而结束了富含有机质的相对深水沉积，形成了水深逐渐变浅的其它沉积物。因此，油页岩底界面常为准层序界面。(图21)2）准层序组界面的识别准层序组是具有一样叠加模式与有成因联系的不同准层序序列的组合，其界面与准层序边界一样也是海泛面与与之相对应的界面。根据沉积速率与新增可容空间速率之比可将准层序组叠加模式分为进积式、退

50、积式或加积式。图21松辽盆地西部斜坡区准层序界面划分实例（据董清水53，1997）3）体系域识别特征体系域是一个连续的同期沉积体系的组合。低水位体系域发育于可容空间的快速大幅度减小至增大之前。开始时由于可容空间的快速减小，沉积基准面大幅度向下调整，沉积作用停止，而侵蚀冲刷作用不断加剧，碎屑物被输送到位于沉积基准面以下的盆地部，并且由于供应距离近、堆积快，沉积物以盆底扇、斜坡扇形式堆积下来，沉积物分选、磨圆都很差，孔隙度高，砂、泥比高。在后期可容空间减小趋势缓慢并略有开始增大之趋势，低水位前积复合体便是此期的产物，侵蚀基准面的向下调整逐渐停止，对早先沉积地层的切割也逐渐停止，沉积物的颗粒要比低水

51、位沉积物（盆底扇、斜坡扇）细，上部楔状体颗粒更细，准层序呈前积型叠加。在自然伽马和自然电位测井曲线上（如图22），盆底扇呈光滑柱形显示，上、TST海侵体系域；HST高水位体系域；LST低水位体系域；PGC前积复合体；SF斜坡扇；LCC堤成谷复合体；S.B.层序界面；BFF盆底扇图22 沉积层序和体系域的典型测井曲线模式图（据占松54，2000）下界面处测井发生突变；斜坡扇呈齿状双卵形显示，上部具有向上变细的钟形特征；前积复合体呈齿状漏斗形显示。在地层倾角测井矢量图上，低水位体系域一般以乱模式为特征，晚期可能出现绿模式或红模式，反映出快速堆积的沉积环境。低水位体系域的顶界是首次海泛面，底界是层序

52、的底界面。海侵体系域发育与可容空间的不断增大至最大增长速率之间的时间段。随着可容空间的不断增大，盆地的沉积物供应逐渐减少，沉积物几乎全部被保存在不断上超的岸线附近，准层序以退积型式叠加。在自然伽马和自然电位测井曲线上，海侵体系域呈齿状钟形显示。在地层倾角测井矢量图上，一般以红模式显示，反映向上变细的沉积环境。海侵体系域的顶界是最大的海泛面。高水位体系域发育于可容空间增长速率最大至增长停止或开始减小之间的时间段。随着可容空间增长速率的减小，准层序组将有退积型式转变为前积型式，沉积物不断的向盆地前积。在自然伽马和自然电位测井曲线上，高水位体系域呈齿状柱形齿状漏斗形显示。在地层倾角测井图上，一般以绿

53、蓝模式显示，反映向上变粗的沉积环境。高水位体系域的顶界是层序边界。低水位体系域与海侵体系域之间的界面是初次海泛面。一般来说，它在常规测井曲线上的特征不明显，但在自然伽马能谱曲线上却有比较明显的特征，即初次海泛面具有低总计数率值，较低的K值、较低的Th值和较高的Th/K比值。海侵体系域与高水位体系域之间的界面是最大海泛面，最显著的标志是存在密集段。密集段是每一个沉积层序中在测井曲线上最易识别的标志层，是厚度较薄的海（湖）相地层单元，由沉积速率极缓慢的深海（湖）相和半深海（湖）相沉积物组成。用测井资料识别密集段的主要判别准则是：（1） 密集段在常规测井曲线上的特征主要表现为：a. 高自然伽马；b.

54、 低自然电位、尖峰状高阻、高密度、高声波（为薄层钙质泥页岩或灰岩反映）；c. 低自然电位、低电阻标志层（反映比较纯的海或湖相泥岩的存在）；d. 位于向上变细的测井响应到向上变粗的测井响应的拐点处（反映相对水平面上升至最大后转为下降的趋势）。（2） 密集段在自然伽马能谱曲线上的特征主要表现为高总计数率值，高K值、高U值、高Th值和较高的Th/K比值与低Th/U值。（3） 密集段在岩性特征和体系域的组合关系在测井曲线和岩性剖面上，体系域的识别主要依据准层序的叠置方式和砂、泥岩比率变化等。海侵体系域准层序组以退积型为主，向上泥岩比率高；高水位体系域早期准层序组以前积型为主，向上砂、泥比增高。密集段是

55、海侵体系域晚期到高水位体系域早期沉积的地层，泥岩含量高，自生矿物以与某些微量元素密集。4)层序界面特征层序界面特征一般比较复杂，在不同的沉积部位表现出不同的特征，并可以用不同标志加以识别。（1） 地震剖面上，层序界面不整合的地震反射特征有：削蚀、上超、顶超等；河流下切形成的下切沟谷特征。（2） 在测井层序分析中，层序界面一般表现为如下特征：a. 在岩性剖面上处于由下向上变粗的准层序组顶部或岩性突变处；b. 在测井曲线上，位于漏斗形曲线的顶部，或测井曲线的幅度发生明 显变化处；（3）生物特征识别标志a. 生物碎屑层（破碎的贝壳等）b. 植物根迹化石（淡水环境）（4）沉积学特征a. 岩性变化b. 层序界面的角度不整合第3章 层序地层单元界面定量划分方法层序地层单元与其界面的识别是层序地层学研究中最基本的问题，层序地层单元与其界面识别的主要方法有