层序地层学PPT.ppt
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1、层序地层学Sequence Stratigraphy,层序地层学 Sequence Stratigraphy,一.基础篇 课堂教学,二.应用篇 自学实习,层序地层学有关书籍(英文),Sea Level Changes-an Integrated Approach,1988,Wilgus,C.K.et al(ed.),SEPM No.42,Siliciclastic Sequence Stratigraphy in Well Logs,Cores,and Outcrops:Concepts for High-Resolution Correlation of Time and Facies,19
2、90,Van Wagonar,J.C.et al.AAPG Methods in Exploration No7,Siliciclastic Sequence Stratigraphy-Recent Developments and Applications,1994,Weimer,P.et al(ed.).AAPG Memoir 58,层序地层学有关书籍(英文),Carbonate Sequence Stratigraphy,1994,Loucks,R.G.et al(ed.)AAPG Memoir 57,High Resolution Sequence Stratigraphy:Innov
3、ations and Applications,1995,Howell J.A.&Aitken,J.F.(ed.).Geological Society Special Pub.No.104,Sequence Stratigraphy,1996,Emery,D.,&K.Myers,Shallow Marine and Nonmarine Reservoirs:Sequence Stratigraphy,Reservoir Architecture and Production Characteristics,1997,Shanley,K.W.&B.F.Perkins,层序地层学有关著作(中文)
4、,地震地层学解释基础,徐怀大、王世凤、陈开远编,1990,中国地质大学出版社,层序地层学原理,徐怀大等译,1993,石油工 业出版社,考试卷开卷、最好打印,一论述型(或型)层序的形成、基本沉积特征和内部体系域配置。(20分)二简述基准面(base level)和可容纳空间(accommodation)的概念,并评介它们在油气勘探开发中的意义(10分)三结合油气勘探开发实例论述层序地层学在油气勘探开发中的应用,以及层序地层学的发展趋势。(70分),层序地层学 Sequence Stratigraphy,层序地层学发展史及其基本概念,硅质碎屑岩层序地层模式与研究方法,高分辨率层序地层学发展概况,层
5、序地层学框架中的生储盖组合,碳酸盐岩及其它盆地层序地层学概论,层序地层学 Sequence Stratigraphy,层序地层学发展史及其基本概念,硅质碎屑岩层序地层模式与研究方法,高分辨率层序地层学发展概况,碳酸盐岩及其它盆地层序地层学概论,层序地层学框架中的生储盖组合,Suess的海面变化概念,二十世纪初,冰川消融理论已可较系统的说明全球的海面变化(eustatic sea-level)和全球一致的隆升作用(isostatic uplift),但其对沉积韵律的控制作用研究较少。而Eduard Suess(1906)首次提出了全球海面变化(eustatic)这一术语,他提出沉积单元的上超和退
6、覆反映了全球海面变化(onlap and offlap of sedimentary units global sea-level changes),海面上升的源自盆地的沉降,沉积物的充填则造成海面的下降。,Suess的海面变化概念,层序地层学的发展史,五十年代的层序(Sloss,1949,1963),1949年Sloss,Krumbein和Dapples在一次会议上首次同时提出了层序的概念,他们将“层序”定义为以克拉通内部的大型不整合为边界的地层组合单元。,Sloss出版了北美克拉通主要层序的对比剖面(1963,六个层序,Hag1987年称其为超层序super sequences)。Slos
7、s的观点被他在西北大学的研究生发扬光大,其中最著名的便是Peter.R.Vail。,层序地层学的发展史,五十年代的层序地层学(Wheeler,1964),Harry Wheeler(1958)关于碎屑岩时间地层(Time-stratigraphy)的一系列经典论文,其中的许多概念目前还在使用。其中最为著名的是他1964年提出的基准面概念分隔开沉积带和剥蚀带的物理面。,BASE LEVEL,which separates deposition zone from erosion zone(Wheeler,1964),基准面概念(Wheeler,1964),早期的基准面,70年代的地震地层学(Va
8、il),P.R.Vail及其同事提出的地震地层学是层序地层学发展的又一个里程碑。他们根据Carter和Exxon 石油公司的工作经验而编写的Seismic Stratigraphy(1977)是世界上引用最多的层序地层学文献。在该文献中,首次提出了真正的沉积层序概念有成因联系的地层单元,Vail等人还提出地震层序地层学的概念并从地震剖面中导出海平面变化曲线。,地震层序(Vail和Mitchum),地震反射的地质意义,基本平行等时界面层面或不整合面,以及少量流体界面。注意分辨率限制,80年代早中期的层序地层学,对于现代层序地层学的形成,Exxon 公司生产研究部(group)有过一系列重要的贡献
9、,将层序地层学概念应用于测井和地面露头剖面Application of sequence concepts to well-log and outcrop sections,论证了硅质碎屑岩和碳酸盐岩沉积体系的模型Testing of working models in siliciclastic and carbonate systems,提出三种准层序叠加模式(Stacking patterns),80年代早中期的层序地层学,提出密集段概念(Condensed Section implications),Jervey(1988)建立硅质碎屑岩的理论沉积模型,提出可容纳空间的概念。Early
10、 theoratical models in siliciclastics and the concept of accommodation space,Hag等人(1987)编制出第二代全球海面变化曲线 Relative Sea-Level Cycle Chart.,80年代的层序地层学,90年代中国的层序地层学高潮,国内的层序地层学研究始于1989年,基本与国际同步,但由于地震地层学的滥用阴影,起初并不顺利。只是在九十年代中期以后,层序地层学才在国内得到很大的发展。对中国石油地质学家来说,核心问题是研究非海相层序地层学和断陷盆地的层序地层学研究方法与层序地层模式。,层序地层学的定义,层序地
11、层学的定义,经典的定义来自J.C.Van Wagoner(1988),“研究以侵蚀面或无沉积作用面、或者与之可以对比的整合面为界的、重复的、成因上有联系的地层的年代地层框架内岩石间的关系。”,It is the study of rock relationships within a chronostratigraphic framework of repetitive,genetically related strata bounded by surfaces of erosion or nondeposition,or their correlative conformities.,层序地
12、层学的简略定义,D.Emery et.al(1996)给出一个简明的定义,“地层学中研究沉积盆地充填,形成以不整合或相对应的整合为界的成因地层单元的分支学科。”,The subdivision of sedimentary basin fills into genetic packages bounded by unconformities and their correlative conformities.,层序地层学的支撑学科,层序地层学与地震地层学、生物地层学、年代地层学、沉积学等地质学科理论有着密切的关系,它们构成了层序地层学的支撑学科体系。值得注意的是,层序地层学与以岩性相似性为依
13、据的岩性地层学没有什么本质上关联。,层序地层与年代地层、岩性地层界面的关系,地震层序地层分析基本特征,根据地质事件在地震上的响应划分为协调(整一,整合)关系和不协调(不整一,不整合)两种类型。不协调接触关系可根据地震反射终端消失类型(方式)区别为削截(削蚀)、顶超、上超和下超四种类型。,地震层序分析基础,下伏不整合,削截,上覆不整合,顶超,上超,下超,内部收敛,上超,底超Baselap,层序地层的基本控制因素,SEDIMENT SUPPLY,CLIMATE,层序地层的基本控制因素(变量),变量 控制作用构造沉降 可供沉积的空间全球海平面升降 地层和岩相分布模式沉积物供应 沉积充填和古水深气候
14、沉积物类型,以上诸变量中,由构造沉降与全球海平面升降导致的海平面相对于盆地边缘的位置,是层序地层学的基础。,基本概念层序,一套相对整一的、成因上有联系的、其顶和底面以不整合面或者与这些不整合面可以对比的整合面为界的地层(据Vail等,1977)。层序是在海平面升降周期曲线上相邻的两个下降速度转折点之间沉积的,它由一套体系域所组成。,不整合 Unconformity,一个分割新老地层的间断面,沿此面有明显的水上暴露侵蚀特征(或相应的水下剥蚀)(据 J.C.Van Wagoner,et al,1988)。A surface separating younger from older strata,
15、along which there is evidence of subaerial erosional truncation(and,in some area,correlative submarine erosion)or subaerial exposure,with a significant hiatus indicated(J.C.Van Wagoner,et al,1988).,Unconformity,一个分割新老地层的间断面,不整合 Unconformity,型不整合 Unconformity,型不整合 Unconformity,基本概念:体系域,一串同时期的沉积体系(据Br
16、own,1977)。每个体系域都与海平面升降周期曲线上的特定段相伴生(海平面迅速下降期-低水位扇,海平面上升-海进体系域等)。,Definition of Key Terms沉积体系 Depositional System,一串现在仍积极作用的(现代的)或者推测的(古代的)沉积作用和沉积环境(三角洲、河流、障壁岛等)从成因上联系到一起的岩相组合(据Brown,1977)。A three-dimentional assemblage of lithofacies,genetically linked by active(modern)or inferred(ancient)processes a
17、nd enviroments(delta,river,barrier island,and so on)(Brown and Fisher,1977).,8,4,Definition of Key Terms沉积体系Depositional System,三角洲沉积体系。逐渐向海前积。,4,Definition of Key Terms准层序 Parasequence,向上变粗的、滩砂沉积准层序的地层特征。它形成在浪控滨岸浅滩上。,4,Definition of Key Terms准层序Parasequence,向上变粗的、三角洲砂沉积准层序的地层特征。它形成在河控的滨岸带。,4,Defini
18、tion of Key Terms 准层序组 Parasequence Set,一系列成因相关的、并具特定叠加模式的准层序,大多数情况下,它以主要洪泛面和与之相对应的界面为界。A succession of genetically related parasequences which form a distinctive stacking pattern that is bounded,in many cases,by major marine-flooding surface and their correlative surface(J.C.Van Wagoner,1988).,4,准层
19、序组 Parasequence Set,三种类型:进积式(或前积式),退积式和加积式,Definition of Key Terms 准层序组的类型,当沉积物供应速率大于可容纳空间的增长速率时,形成progradational(进积或前积)准层序组当沉积物供应速率小于可容纳空间的增长速率时,形成 retrogradational(退积)准层序组当沉积物供应速率约等于可容纳空间的增长速率时,形成 aggradational(加积)准层序组,Definition of Key Terms 密集段 Condensed Section,以沉积速度极低为特征的一种薄的海相地层层段(沉积速度小于1一l0m
20、m1000年)(据Vail,Hardenbol,Todd,1984)。它们是半远洋和远洋沉积物组成,缺乏陆源碎屑物质,是在海平面相对上升最大、海岸线海侵最大时期在外陆架、陆坡和盆地底部沉积的(据Loutit,1986)。A thin marine stratigraphic interval characterized,Definition of Key Terms 密集段 Condensed Section,以沉积速度极低为特征的一种薄的海相地层层段,4,密集段(Condensed Section),密集段代表时间跨度很长但沉积速度极慢条件下的非补偿缺少物源的沉积。由于沉积物与海水的长期接触
21、引起的各种原生作用与成岩作用,因此,在硅质碎屑岩层系的密集段中,常常出现纸状页岩、丰富的海相微古或超微古生物、自生海绿石、菱铁矿、海绿石、磷灰石、原生的白云岩、极低的电阻,高的自然伽玛,它的部位常常处在大段泥岩的底部(我国东部油田常称作泥脖子段,如沙一段的泥岩段,沙三段的泥岩段,阜宁组四段的泥岩段等)。,层序地层学的两个最重要概念,基准面和可容纳空间是层序地层学中的两个最重要的概念,基准面分隔开沉积带和剥蚀带的物理面。BASE LEVEL,which separates deposition zone from erosion zone(Wheeler,1964),可容纳空间可供潜在的沉积物堆
22、积的空间。Accommodation Space The space made available for potential sediment accumulation(Jervey,1979).,Definition of Key Terms基准面Base level,基准面也曾叫作平衡面(equilibrium profile),它是由无数个平衡点组成的面,在这个面上,沉积作用等于剥蚀作用,也就是说,在该面上既无沉积作用,也无剥蚀作用。基准面分隔开下伏的沉积带和上覆的剥蚀带。早期,人们将基准面与海平面等同起来,把它看作是一个水平面。如果认为基准面是海平面或海平面附近的水平面,那么该基准面
23、将会分隔开下伏的沉积带(水下)和上覆的剥蚀带(陆上)。但实际上在地面较高处也有沉积作用,那就需要另一个水平的基准面来分隔开这个比较高的剥蚀带和沉积带。这是与原先解释的基准面水平面的观点相矛盾。,基准面概念(Cross,1994),Definition of Key Terms可容纳空间 Accommodation space,可容纳空间是一种潜在的、可供沉积物堆积的空间(Vail et al.,1988)。Cross提出一种修正方案,他(1994)认为“随地史演化而产生(或消失)的、可用于沉积物堆积(或剥蚀)的、潜在的堆积空间被定义为可容纳空间”。可容纳空间限制了在各个地理部位中堆积的沉积物体
24、积,它也取决于填充的速率即地表搬运过程的效率。,可容纳空间 Accommodation space,Definition of Key Terms可容纳空间 Accommodation space,通常总可容纳空间向海盆方向逐渐增加,而有效可容纳空间(总可容纳空间减去未利用空间)的变化则较复杂。由于可容纳空间向盆地方向增加,而潜在的可利用空间又逐步被充填,因而有效容纳空间向盆地方向减小。有效可容纳空间在地质历史中随地质年代而在不断的变化,并且这种变化主要由构造升降运动、沉积填充后的残余地貌形态、海平面相对升降变化、沉积压实作用、沉积充填物负荷的岩石圈补偿和热流作用等因素所控制。,可容纳空间 A
25、ccommodation space,8,4,The Relationship of the Terms,The Relationship of the Terms,MAIN AccommodationBase LevelDepositional Shelf Break(Equilibrium ProfileEquilibrium Point)SEDIMENTS Sequence Systems Tract Depositional System Parasequence Set Parasequence Condenced Section SURFACE Unconformity Trans
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