11地震的沉积解释学生

第4章地震资料的沉积解释4.1地震地层学基础4.2层序地层学基础4.3层序地层划分对比方法及层序识别

要求明确层序地层学的基本概念及层序地层学的三大理论体系。重点

层序地层学(sequencestratigraphy)研究旋回式的、成因上有联系的、以侵蚀面(或无沉积作用面)或者与其可以对比的整合面为界的年代地层格架，以及沉积层序内部地层、岩相分布模式的学科。地层学的分支学科。什么是层序地层学？层序地层学是地层学的一个分支，是根据地震、钻井和露头资料进行地层分布型式、沉积环境和岩相综合解释的一门科学。层序地层学成为独立的学科形成于80年代后期，是由P．R．Vail、J．B．Samgree和J．C．VanWagoner等学者提出并完善的。什么是层序地层学？层序地层学是地震地层学的新发展。它综合利用钻井测井曲线、地震剖面及地表露头三种资料对盆地的沉积体系域及各岩相作立体解释，并概括为具有三维空间立体概念的沉积模式。什么是海相层序地层学？海相层序地层学的基本论点是地层单元的几何形态及岩性受海平面升降、构造沉降、沉积物供给和气候四大参数控制。全球海平面升降速度、构造沉降速度和沉积物供给速度控制了沉积盆地的几何形态；这三种因素互相影响、互为因果关系最终导致某一地区海平面相对于该区陆架边缘的相对变化速度及沉积体系域的发生、发展和变化（P．R．Vail，1988）。什么是陆相湖盆层序地层学？陆相湖盆层序地层学研究的基本论点是以三级层序和湖侵体系域、湖退体系域为切入点，解剖准层序和准层序组及其叠加方式，充分应用露头/岩心的沉积地质方法和测井－地震特别是三维地震技术，建立砂体微相沉积模式，预测油气藏尤其是地层－岩性油气藏的分布（吴因业&顾家裕，2002）。层序地层学：根据体系域演化和沉积空间演变解释层序地层单元，适合于研究有成因联系的异旋回地层序列。沉积学（岩相古地理）：根据搬运介质或沉积介质能量的变化，分析沉积相、沉积构造等沉积特征的形成机制，建立相模式，适合于研究自旋回为主的沉积地层单元。巨层序超层序三级层序准层序组准层序层组层纹层组纹层层序地层学构造地质学沉积学层序地层学与沉积学的研究重点历史回顾概念萌芽阶段（1948-1977）：对层序地层学的基本概念、定义和关键性术语首次作出了明确而系统的说明，标志层序地层学的诞生。孕育阶段（1977-1988）：地震地层学的发展阶段，基本建立了层序地层学的理论框架。理论系统化阶段（1989-至今）：层序地层学的研究已基本具备了一套完整的理论方法体系，尤其是高分辨率层序地层学和三维高频层序地层学的出现，使沉积层序的研究对象更接近勘探目标，大大提高了层序地层学的实用价值。层序地层学研究现状最新进展沉积地质与地震地质在层序组成特征研究中的综合应用：描述地层、岩性的横向非均质性，特别是在认识与储集层特征密切相关的砂体展布等方面非常有效。

3D地震解释在层序格架建立中的应用：更容易识别出层序的边界和最大洪泛面，以及内部地层的叠加样式。3D可视化技术：解释沿层特征、构造信息,并进行详细的断层模式解释，为层序地层的研究奠定基础；此外还可以清楚展示层序内部结构特征，检验层序划分的可靠性。数理统计、神经网络分析和数学模拟等一些新方法的运用层序地层学研究现状三大层序学派：1、Exxon公司以P.Vail为代表的

经典层序地层学派

2、Galloway成因层序地层学派3、T.A.Cross高分辨率层序地层学派SlossLoutitPosamentierMitchumGalloway等1989JerveyHaqVanWagonerSargCross等1988Vail等1987Exxon陆相层序地层学学派：类海派，陆相派（构造派、气候派），综合派经典层序地层成因地层层序高分辨层序地层地震地层学创始者层序地层学鼻祖经典层序地层学的三大学派

Vail学派A海平面是控制层序形成和相分布的主要控制因素B层序为以不整合和与其对应的整合为界所限制的一套成因上有联系的地层C构造运动、全球海平面变化、沉积物供给、气候变化为层序发育的主要因素D层序内部地层的分布样式，体系域的划分E准层序和准层序组概念的提出

Galloway学派A沉积幕以区域海泛事件为标志，沉积层序为最大海泛面之间的地层单元B建立了沉积幕形成的成因地层层序的地层构型（退覆部分、上超海侵部分和代表最大海泛的界面）C强调海平面变化对地层特征的普遍控制作用D沉积幕和成因层序形成的三个要素：海平面升降、沉积速率和沉积物补给

T.A.Cross学派A以过程-响应动力学原理为指导，以多级次基准面旋回为参照格架B层序地层学与沉积学紧密结合，以露头、岩心、地震、测井资料为基础C依据A/S(沉积物通量比值,可容纳空间/沉积物供给)比值变化趋势识别多级次基准面旋回D旋回内部相域的二分特征，地层分布样式依据沉积环境E海相盆地与陆相盆地均可以应用

三大学派层序及层序边界

Exxon公司以Vail为代表的学派，以地层不整合或与此不整合可以对比的整合面为边界。继Frazier之后，以Galloway为代表，采用最大洪泛面作为层序边界。

Johnson所强调的层序以地层不整合面或海进冲刷不整合面的海进海退旋回（T-R旋回）。

三大学派层序及层序边界1Exxon公司以Vail为代表的学派，以地层不整合或与此不整合可以对比的整合面为边界。2继Frazier之后，以Galloway为代表，采用最大洪泛面作为层序边界。3Johnson所强调的层序以地层不整合面或海进冲刷不整合面的海进海退旋回（T-R旋回）。层序地层学概念在沉积岩上的应用有可能提供一个完整统一的地层学概念，就象板块构造曾经提供了一个完整统一的构造概念一样,层序地层学改变了分析世界地层记录的基本原则。因此，它可能是地质学中的一次革命，它开创了了解地球历史的一个新阶段。——P.R.Vail层序地层学发展历史（Background）概念萌芽阶段1948－1977孕育阶段1977－1988理论系统化阶段1988年－现至层序概念建立阶段地震地层学形成和发展阶段层序地层学综合应用发展阶段三大发展阶段概念萌芽阶段（1948－1977）―层序概念建立阶段Sloss、Krumbein和Dapples（1948）同时提出的地层层序概念标志

Sloss（1963）等人将北美克拉通前寒武晚期至全新世地层划分成以区域不整合面为边界的六套地层层序为当今层序地层学的发展提供了概念基础孕育阶段（1977－1988）－地震地层学形成和发展

P.R.Vail（1977）等人编著的

《地震地层学》为标志全球海平面变化具有相对一致性，海平面变化控制了层序发育的观点应用地震资料及钻测井资料预测和确定盆地地层结构、沉积相类型和区域分布产生了一次重大的飞跃理论系统化、阶段（1988年至今）－层序地层学综合应用发展以P.R.Vail（1988）等人编著的

《海平面变化综合分析》

以及Sangree,Wagoner和Mitchum等人的层序地层学文献的发表为标志。1989年，随着可容空间概念的建立，层序地层学的理论和方法趋于成熟、实用，高分辨率层序地层学（Cross）、成因地层学（Galloway）等学派；层序地层学开始深入到油气勘探开发的各个阶段。从盆地分析到圈闭的成因解释，从油藏描述、数值模拟到后续动态模拟，从勘探开发各个阶段的软件开发到油藏管理给沉积学和地层学研究带来了革命性的飞跃在各油气田开始应用中国层序地层学研究大事记1980年“地震地层学”被引进（徐怀大，牛毓荃等，1980）1988年结合我国油气勘探实践，

“陆相断陷盆地区域地震地层学研究”问世（张万选等，1988）1989年组织编译了“应用层序地层学”（张宏逵等，1990）1993年《层序地层学原理――海平面变化分析》

一书出版（徐怀大等，1993）1995年T.A.Cross的高分辨率层序地层学派的理论、方法及实用技术被介绍到中国来，使之迅速得到传播和应用（邓宏文等，1995）1996年《塔里木盆地沉积层序特征及其演化》出版（顾家裕等，1996），把我国海陆相沉积层序地层学的研究推向了一个新的高度1997年中国石油学会组织“层序地层学及其在油气勘探开发中的应用“专业会议，标志了我国层序地层学的研究已进入一个全面发展的新时期。2003年层序地层学全面用于岩性地层油气藏的勘探并取得好的效果4.2层序地层学基础

4.2.1基本理论

VanWagoner等1990年把层序地层学定义为“研究在多重年代地层框架下岩石的关系和以剥蚀或非沉积作用及其他相关的不整合面为界面的成因相关的地层的一门学科。”层序地层学工作者的目标就是要进行每一精确时刻沉积相的古地理重构。

控制层序沉积的因素主要有全球海平面升降变化、构造沉降、沉积物供给和气候。除此之外，还有其他因素（不如上述的四个主要）如地壳负载、主要沉积物类型（如硅质碎屑或碳酸盐）、盆地类型和差异压实。

可容空间是由全球海平面变化和盆地沉降产生供沉积物沉积的场所。在大多数情况下盆地沉降可认为是恒定不变的（Posamentier,Vail,1988）。可容空间等于海平面变化率和盆地沉降率的差值。

例如，如果全球海平面下降速度与盆地沉降速度相同，则不能形成沉积物沉积的空间。但是如果全球海平面下降速度比盆地沉降速度慢则可形成新的沉积空间。层序地层学研究现状(PresentSituation)三大理论体系和四大方法体系层序地层学的三大理论体系海相层序地层陆相层序地层高分辨率层序地层学方面

4.2.2层序地层学的三大理论体系（1）海相层序地层模式

层序地层学首先是在被动大陆边缘海相地层研究基础上建立起来的，因此建立了Ⅰ、Ⅱ型碎屑岩层序地层模式。层序地层学所研究的地层分布模式就是“成因上有联系的一套地层”。具体到每个层序来说，这“一套地层”就是指在一个海平面相对变化周期内沉积的地层。即每个层序包括三个体系域：低水位体系域、海进体系域和高水位体系域（I型层序），或者是陆架边缘体系域、海进体系域和高水位体系域（II型层序）。这些概念是层序地层学的核心，是许多理论和实际工作的依托。

海相学派的特点1

均强调海平面变化是控制层序成因和相分布的内在机制，可用于全球范围内的地层对比。2将构造运动、全球海平面变化、沉积物供给、气候变化作为影响层序产生的四大控制因素。3

对成岩作用的影响考虑较少。层序地层学的三大理论体系海相层序地层陆相层序地层高分辨率层序地层学方面（2）陆相层序地层学顾家裕（1995）等认为陆相层序地层学与海相层序地层学有一定的差异（表），对其研究具有相当大的难度，尚需创立陆相层序地层一套完整的理论体系和方法。盆地类型海相盆地陆相盆地控制因素主要受全球海平面变化、盆地沉降、沉积速率和气候4种因素影响主要受构造沉降、物源供给、气候、古地形等因素影响沉积水动力条件波浪、潮汐、海流、风暴、海底火山等大陆水流、波浪、潮流等沉积范围海岸带、陆架、陆坡、深海、横穿距离数十Km至数百Km冲积扇区、河流沉积区、湖泊沉积区（包括滨湖、浅湖、深湖区）沉积层横向连续性横向延伸距离大、连续性好横向延伸距离较短、连续性较差层序厚度及变化层序厚度大，一般数十米至数百米，厚度较稳定层序厚度相对较小，一般数十米至百余米，厚度变化较大沉积相变化沉积相连续稳定，相变逐渐过渡沉积相变化较快，相的突变常见体系域特征海侵海退幅度大，体系域特征明显，凝缩层易确定潮水进退频繁、幅度较小，体系域特征不太明显，凝缩层难以确定构造影响大范围影响，相对较弱频繁影响，相对较强预测难易程度相对较易相对更复杂、困难

海陆相盆地层序地层研究影响因素对比表（据顾家裕，1995）

对不同构造背景、不同岩石类型的陆相盆地（如断陷和坳陷盆地、近海和内陆盆地、碎屑岩和蒸发岩及煤系地层充填的盆地、潮湿和干旱气候带的盆地等许多不同的盆地类型）进行层序地层研究，建立相应的层序地层学模式。

恢复能够用于相互对比的基准面变化曲线或湖平面变化升降曲线，建立不同类型盆地的沉积层序格架和地层圈闭分布模式，以提高层序地层模型解释的正确性和可靠性及有效地层圈闭的预测能力。

陆相方面（1）“类海相”学派（2）“单一”派（3）“构造”派（4）综合学派“类海相”学派认为湖泊和海洋类似，是陆相沉积的主导控制体，其不仅控制自身的沉积发育，也控制毗邻的河流及风成沉积，湖平面的变化类似海平面的变化控制整个盆地的发育。由于没能充分认识到海陆不同，“类海相”学派过分简化了陆相沉积，所以存在较大局限性。

单一派-河流相层序地层学分析基准面变化对河流沉积作用方式的影响提出：1低位体系域主要由垂向上互相叠置的、横向上成片分布的辫状河流的砂砾质沉积物组成；2低位体系域后期可能出现曲流河沉积。水进体系域有利于网状河流沉积；3淡化了构造因素、气候因素，而将沉积物供给速度和河流作用相等同；4将湖相或海相沉积归为夹层，河流为主控因素，将单一的沉积体系和一系列成因上有联系的同时代沉积体系等同，同样也不能将各种因素的综合影响考虑进来；5不可能在同一地区出现一系列的河流相组合或仅由单纯的河流相组成的包括各种体系域的地层层序。构造派1主张层序分析是把相、沉积体系放于盆地整体地层格架中进行研究，这种格架主要根据等时地层意义的界面划分。分析的核心是建立等时地层格架，在此基础上将盆地充填序列解析为不同级别建造块；2把古构造面作为划分层序的唯一界面，存在一定的局限性。因为如果该界面分布不连续，则影响等时对比的精确性；3忽略了气候作用、物源供给速率等其它因素的影响。综合学派1

分析了海平面变化、湖平面变化、沉积物供给、构造运动和气候等各种因素的影响,认为陆相湖盆分为敞流湖盆、闭流湖盆。2控制沉积物沉积的基准面和可容空间有2种:

A.陆相湖盆中沉积基准面是湖平面和河流平衡剖面,沉积物表面到这种基准面之间的所有空间称为可容空间,在沉积同时形成的可容空间称为新增可容空间；

B.盆地基准面是盆地最低出口位置所决定的水平面或河流平衡剖面，沉积物表面到盆地基准面之间的可容空间称为盆地可容空间。3将层序类型划分为构造和气候层序。构造层序又分为简单断坳层序、同生断坳层序和多期断坳层序.同生断坳层序由低位体系域、湖扩体系域、湖缩体系域和非湖泊体系域；简单断坳层序只发育厚的湖缩体系域；多期断坳层序由多期进积式准层序构成；气候层序由低位、高位和湖扩、湖缩体系域组成。层序地层学的三大理论体系海相层序地层陆相层序地层高分辨率层序地层学方面（3）高分辨率层序地层学高分辨率层序地层学就是利用高分辨率地震剖面、测井、岩心和露头资料，通过对层序地层基准面的分析，运用精细的层序地层划分对比技术，建立高分辨率层序地层框架，由于时间分辨率的增加，地层预测的准确性大为提高，并能为油藏数值模拟提供可靠的岩石物理模型。

高分辨率层序地层学理论的核心是：在基准面变化过程中，由于可容纳空间与沉积物通量比值（A/S可容纳空间/沉积物供给）的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的重新分配作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构发生变化。这些变化是基准面旋回中所处的位置和可容纳空间的函数。高分辨率层序地层学一个具有潜力的新学派理论基础完善研究精度高主要思想基准面变化旋回中，随A/S比（可容纳空间/沉积物供给）的变化，A在不同部位空间部位迁移，同时伴随时空中的体积分配，进而形成了相分异，储层的物性随之产生相应的变化。通过对地层记录中体积分配和相分异进行描述，则有可能恢复基准面变化旋回，据基准面旋回进行储层精细对比和储层物性预测。基本原理1可容空间2基准面及基准面旋回3叠加样式4体积分配5相分异可容空间在时间进程中产生或消失的可供沉积物得以堆积(或被侵蚀)的累计空间称为可容空间，或容存空间。实际上称为剩余累计空间更合适。它限定了可能沉积在所有地理位置的沉积物的体积。对沉积的控制

决定了沉积物的体积分配形成了地层叠加样式导致了相分异基准面基准面是一个相对于地球物理面上下振动并横向摆动的抽象等势面。在一个能量、物质、时间和空间被保存的封闭地层系统中，基准面代表沉积物通量(sedimentflux)的能量最小的面。基准面就是一个在其上即不发生沉积作用，亦不发生剥蚀作用，从而沉积物通量不发生变化的抽象面。基准面旋回特点基准面升降旋回，包括上升和下降两部分记录了可容空间由最小方向最大方向或由最大向最小方向单向变化的过程整个盆地或大规模的区域内同时发生的层次性不同区域可以进行不同的层次划分利用基准面旋回进行地层对比两个优点在不同沉积环境中是等时的不需要知道海平面的位置沉降史及沉积物的供给情况叠加样式的形成叠加样式是A/S（沉积物通量比值）升降旋回即基准面旋回变化的产物．

A/S比增大，可容空间向陆方向增大，形成LS型地层叠加样式，

A/S比减小，可容空间向陆减少，沉积物向海迁移距离增大，形成SS型式，

A/S比处于稳定时则形成VS型式地层体积分配指在成因地层中沉积物被划分为不同的相或相域的过程由于有效容存空间随时空的变化导致在进积单元内不同的相域沉积物的体积发生差异分配而成伴随着原始地貌的保存程度，沉积物厚度、内部结构等诸多的沉积学和地层学的响应A/S比旋回中的体积分配

A/S比增大，向陆方向可容空间增大，沉积的沉积物数量增多

A/S比减小，向陆方向可容空间减少，沉积的物质变少，发生沉积物的路过作用，甚至剥蚀作用指对陆地而言相分异伴随可容空间的变化和沉积物体积分配，保存在相同地区剖面中的相序、相类型，及相的分异性也有明显区别，称为相分异．两种表现：相替代和相保存程度变化层序地层学四大方法体系地震层序地层学分析露头层序地层学分析测井层序地层学分析层序地层学模拟分析高精度层序地层对比格架

层序地层学研究是油气藏勘探开发的基础，利用层序地层学进行精细地层对比主要表现在二个方面：一是基于露头/岩心层序地层学研究的沉积地质手段，二是基于井－震综合层序地层学研究的地球物理手段。两者的有机结合使得地层对比更加科学合理。海相层序可以划分低位体系域、海侵体系域和高位体系域，陆相湖盆常常发育湖侵体系域和湖退体系域。高精度层序地层对比格架

在进行精细地层对比时，首先识别层序边界、最大洪泛面和不同体系域（Systemstract），建立三级层序和体系域级的等时层序地层格架，然后识别不同沉积环境下的准层序（Parasequence）和准层序组及其叠加方式，包括进积式、加积式和退积式准层序组，从而建立准层序级的