层序地层学第三章.ppt

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1、西南石油学院资源与环境学院,彭 军,二零零二年十二月,层序地层学,绪论第章 层序地层学理论框架 第节 理论基础和概念体系 第二节 全球海平面变化周期 第二章 层序地层学研究方法 第一节 层序地层学研究基础 第二节 层序地层学研究方法 第三章 海相层序地层学 第节 碎屑岩层序地层样式 第二节 碳酸盐岩层序地层样式 第四章 陆相层序地层学 第一节 陆相湖盆地质特征 第二节 陆相湖盆层序地层学第五章 高分辨率层序地层学 第一节 理论基础和研究方法第二节 在油气勘探和开发中的应用结论,讲 课 提 纲,第三章 海相层序地层学,第节 碎屑岩层序地层样式一、I型层序地层样式 1具陆棚坡折边缘的I型层序地层样

2、式 2具缓坡边缘的I型层序地层样式 二、II型层序地层样式 1II型层序边界和体系域构成 2II型层序体系域特征 三、海相碎屑岩层序地层与油气勘探 1层序地层学在油气勘探开发中的应用 2体系域的成藏条件分析 3层序地层中的成藏组合类型分析,第二节 碳酸盐岩层序地层样式一、碳酸盐岩沉积背景和沉积控制因素 1.碳酸盐岩沉积背景 2.碳酸盐岩台地和斜坡沉积相带3.碳酸盐岩沉积的控制因素分析二、层序界面和体系域类型 1.层序类型和层序边界2.体系域类型及其特征三、碳酸盐岩层序地层模式 1.碳酸盐岩缓坡层序地层样式2.碳酸盐岩斜坡层序地层样式 3.孤立碳酸盐岩台地层序地层样式 四、海相碳酸盐岩层序地层与

3、油气勘探 1.碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系2.碳酸盐岩层序成藏条件分析,第节 碎屑岩层序地层样式,一、I型层序地层样式1具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式 1)具陆棚坡折边缘的盆地特点(1)存在着明显地形分异的陆棚、陆坡和盆地地形。陆棚坡度小于05度，陆坡坡度36度，海底峡谷坡度为10左右。(2)具有明显分割陆棚沉积物与陆坡沉积物的陆棚坡折，在这陆棚坡折两侧存在突然的浅水到深水的过渡。(3)具有倾斜的斜坡沉积地层样式。当海平面下降到沉积滨线坡折带以下时，河流深切形成峡谷以及斜坡扇和盆底扇。(4)存在能够形成深切峡谷并向盆地输送沉积物的、足够大的河流体系。(5)具有足够大的可容空间将准层序组保

4、存下来。(6)海平面下降幅度足以使低位体系域在陆棚坡折或在其外侧不远的地方发生沉积。,2)具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式,(1)低位体系域：低位体系域是在全球海平面快速下降速率大于沉积滨线坡折带构造沉降速率时，以及海平面相对缓慢上升时形成的同期沉积体系组合，其底为I型不整合界面及其对应的整合面，其顶为首次越过陆棚坡折带的初次海泛面。在具陆棚坡折的盆地中，低位体系域常由盆底扇、斜坡扇和低位前积楔状体组成,在陆架坡折背景中，低水位体系域由盆底扇（bf）、斜坡扇（sf）、低水位楔状体（lsw）和下切谷充填物（iv）所组成（Vail，1987）。,盆底扇(Basin floor fan)是指沉积在盆

5、地底部或大陆斜坡下部的海底扇，其形成与斜坡上的峡谷侵蚀以及陆棚暴露地表发生河流回春下切作用密切相关。即在形成I类层序界面时，由于陆棚部分或全部出露地表遭受剥蚀，沉积物越过陆棚和大陆斜坡，通过深切谷和斜坡峡谷以点物源的供应方式在盆底形成盆底扇。盆底扇底界面与低位体系域底界一致，顶界面为一下超面，常被斜坡扇和低位前积楔状体下超。盆底扇作为重力流沉积物可用鲍玛序列的AB，AC段组合或被截切的A段描述。盆底扇内扇为序列不明显的、互层的砂砾岩，中扇为向上粒度变细、砂层厚度减薄的水道化沉积序列，外扇为向上粒度变粗、砂层变厚的非水道化沉积序列，在外扇部位可能存在较大规模的砂质朵状体。,斜坡扇(Slope f

6、an)指位于大陆斜坡中部或底部的重力流沉积体，它是在全球海平面下降晚期或上升早期形成的。斜坡扇可沉积于盆底扇之上，也可沉积在比盆底扇更近源的地方，其顶被低位前积楔状体下超。斜坡扇可以与盆底扇同期沉积，也可与低位前积楔状体同期沉积。由于斜坡扇形成时，陆棚上河流下侵趋于停止，粗粒物质往往优先充填在深切谷内，因此斜坡扇粒度和砂泥比均比盆底扇沉积物更细更低。典型的斜坡扇呈开阔裙边状，以发育有堤活动水道和溢岸席状韵律浊积砂为沉积特征。,低位前积楔状体(Lowstand prograding wedge)是在海平面相对上升期间形成的，由进积到加积准层序组构成的楔状体，它主要位于陆棚坡折向海一侧，并上超在先

7、前层序的斜坡上。楔状体的近源部分有深切谷充填沉积物及其在陆棚或陆坡上伴生的沉积物组成，远源部分由厚层富泥的楔状体前积单元组成，在低位前积楔状体早期沉积物中可包含有互层的薄层的浊积岩。一般来说，低位前积楔状体沉积物较先期层序高位体系域沉积物富含更多的砂质，并可被上覆海侵体系域页岩所封堵，形成地层圈闭。,深切谷(1ncised valley)是指因海平面下降、河流向盆地扩展并侵蚀下伏地层的深切河流体系及其充填物。在海平面大幅度下降期，陆棚因暴露受到河流体系的侵蚀形成深切谷地并构成沉积物的搬运通道。在低位或海侵体系域形成期，因海平面相对上升，深切谷可与下伏陆棚泥岩呈突变接触，并具有典型的电测曲线响应

8、特征。依赖于河流规模和河网疏密程度，较粗粒的深切谷充填物可呈单一河道，也可呈网状河道分布，但总的来说侧向变化快、常被低位或海侵体系域的泥质沉积物所包裹，易形成能富集油气的岩性油气藏,(2)海侵体系域 海侵体系域底界为首次海泛面，顶界为最大海泛面，由一系列较薄层的、不断向陆呈阶梯状后退的准层序组构成。其水体向上不断加深，依次堆积的较新的准层序向陆方向上超在层序边界之上。海侵体系域完全是退积的，几乎没有前积沉积物，主要的沉积体系有陆棚三角洲、滨岸平原、富煤的海陆交互沉积、冲积和越岸冲积以及泻湖和湖泊沉积，潮汐影响可能是广泛的。海侵体系域较低位和高位体系域具有更低的砂泥百分比值，因而它可构成广泛分布

9、的盖层和烃源岩层，现今世界大多数陆棚均被海侵体系域占据，主要的三角洲都是陆棚三角洲，扇不太发育。河口湾、潮汐海、障壁岛和泻湖都是常见的沉积体系，而深海沉积作用主要为大陆斜坡滑塌形成的浊流沉积。,SB1,密集段（Condensed section，凝缩层，缓慢沉积段）。海侵体系域顶界同上覆高水位体系域底部的斜积层可能合并，而且厚度非常薄，这种沉积即密集段。它缺少陆源物质，是由薄层的半远洋或远洋沉积物所组成，分布于外陆架、大陆坡和深海环境，含丰富的深水生物化石及与成岩作用有关的海绿石、黄铁矿、菱铁矿、白云石、磷灰石及油页岩等。尽管密集段一般很薄，沉积物聚集速率很低，且经历了很长时间，但其沉积作用却

10、是连续的。,凝缩层在区域性或全球性地层对比中以及层序地层学研究中起着重要作用。,凝缩层分布范围很大，可以由盆地延伸到陆棚，成薄层、稳定的沉积单元将滨浅海沉积与较深水的远海沉积地层联系起来,(3)高位体系域 高位体系域是在海平面上升末期及下降早期形成的，或者说是在可容空间增长小于沉积物供给速率时形成的。它广泛分布于陆棚之上，其下部以加积准层序的叠置样式向陆上超于层序边界之上，向海方向下超于海侵体系域顶面之上。高位体系域是以一个或多个加积式准层序组，继之以一个或多个具前积斜层形态的前积准层序组为特征。高位体系域形成期间，随着相对海平面上升速率的降低，潮汐作用也随之降低，煤、越岸沉积、泻湖、湖泊沉积

11、减少，三角洲沉积和河道砂体发育连片,3)体系域类型与海平面升降变化的关系,I型层序地层样式为预测层序内沉积体系类型及叠置样式提供了概念模型，为预测有利的烃源岩、储集岩和盖层的分布以及有利的地层岩性圈闭发育区发挥了指南作用,第节 碎屑岩层序地层样式,一、I型层序地层样式 2具缓坡边缘的I型层序地层样式 1)具缓坡边缘的盆地特点(1)盆地坡度低而坡折均一，地形坡度小于1度，不存在从缓坡到陡坡的地形和浅水至深水的突然变化。(2)盆地缓坡沉积物成叠瓦状至“S”型倾斜形态广泛分布于盆地缓坡及其他地区。(3)海平面下降时伴生的河流深切作用可下切至低位滨岸沉积，但不会继续向下进行。(4)由于海平面下降而形成

12、低海平面三角洲和其他滨岸砂岩，但不发育盆底扇和斜坡扇。(5)海平面下降速度和幅度足以使具缓坡边缘的I型层序低位体系域在沉积滨线坡折带或其外侧不远的地方发生沉积。,2)具缓坡边缘的I型层序地层样式,在具缓坡边缘的沉积盆地中，低位体系域是由厚度相对薄的低位楔所构成的。海侵和高位体系域类似于具陆棚坡折的I型层序的海侵和高位体系域，但高位体系域中缺乏明显的前积斜层沉积。,在具缓坡边缘的沉积盆地中，低位体系域是由厚度相对薄的低位楔所构成的。这个薄层低位楔包括两部分沉积物，第一部分位于向陆侧，以深切谷(被河流和潮控三角洲沉积充填)和海岸平原沉积物过路作用为特征，这一部分沉积物是在海平面相对下降、同时岸线快

13、速向盆地迁移直至海平面下降处于稳定时期形成的。第二部分位于向海一侧，是在缓慢的相对海平面上升时期形成的，由上倾的深切谷充填沉积和下倾的一个或多个前积准层序组构成,在相对海平面不断下降期间，缓坡边缘盆地底部也发生沉积物的过路作用，沉积了一组向下逐步前积的楔状体，Posamentier(1992)将具称为“强制性海退楔状体”，这些楔状体可以被高位和低位前积楔状体保护起来。这些强制性海退楔状体常是富砂的可形成被页岩包裹的令人感兴趣的地层圈闭,总的来看，具有陆棚坡折边缘和缓坡边缘的I型层序均由低位体系域、海侵体系域和高位体系域组成。但是，在具有陆棚坡折边缘的盆地中，海平面相对下降到陆棚坡折以下；而在具

14、缓坡边缘的盆地中，海平面相对下降到沉积滨线坡折以下，加之地形平缓缺少明显地形坡折，所以具有缓坡边缘的I型层序低位体系域仅由相对较薄的楔状体组成，而根本没有峡谷和盆底扇,第节 碎屑岩层序地层样式一、I型层序地层样式 1具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式 2具缓坡边缘的I型层序地层样式 二、II型层序地层样式 1II型层序边界和体系域构成 2II型层序体系域特征 三、海相碎屑岩层序地层与油气勘探 1层序地层学在油气勘探开发中的应用 2体系域的成藏条件分析 3层序地层中的成藏组合类型分析,二、II型层序地层样式 1II型层序边界和体系域构成 II型层序底界为II型层序边界，顶界为I型或型层序边界。II

15、型层序地层样式似乎有些类似于具缓坡边缘的I型层序地层样式，它们的下部体系域最初都是在陆棚上沉积的，都缺少盆底扇和峡谷。但是II型层序与具缓坡边缘的I型层序存在成因机制上的不同。型层序形成时，在沉积滨线坡折带处没有发生相对的海平面下降，因而型层序就不发育深切谷地，也没有河流回春作用造成的明显截切和向海方向的迁移。型层序自下而上由陆棚边缘体系域、海侵体系域、高位体系域组成 它可以沉积在陆棚的任何地方，并由一个或多个进积到加积准层序组构成,2II型层序体系域特征 1)陆棚边缘体系域 陆棚边缘体系域是II型层序最下部的一个体系域，其底界是一个以覆盖河流沉积的海相平原或以覆盖河流沉积的滨岸和三角洲沉积物

16、为特征的侵蚀不整合或与之可对比的整合面。在底界面为整合的地方，它只表现为准层序叠置样式的变化，即从快速前积到缓慢前积到加积的变化。陆棚边缘体系域的顶界为首次海泛面，它将前积至加积的陆棚边缘体系域与上覆退积的海侵体系域分隔开来,陆棚边缘体系域是在一个海平面相对上升时形成的海退地层单元，它以逐渐减弱的进积、继之以加积的准层序叠置样式为特征。它上覆在前一层序的高位体系域之上。陆棚边缘体系域是在陆棚外部沉积的，自下而上岩相的垂向叠置有加厚的趋势，沉积相逐渐由非海相向海相转化，其顶部也可能有广泛的煤的沉积。与高位体系域相反，陆棚边缘体系域一般没有被广泛的河流沉积所覆盖。,在实际工作中，在露头区或依据钻测

17、井资料是难以识别陆棚边缘体系域的，这是因为它仅以一个隐藏的不整合面或准层序叠置样式的变化将其与下伏的高位体系域区分开来。也难以根据露头资料和钻测井资料来表明海岸上超向盆地方向的迁移。地震资料的分辨率也不足以区分上超地层倾角的细微变化。,2）海侵体系域和高位体系域I型层序边界伴随着明显的河流下切作用和陆棚的广泛暴露，当海平面开始上升并形成I型层序海侵体系域时，深切谷首先被充填，后来的大面积陆棚海泛形成了广泛的海侵沉积物。而型层序边界形成时，陆棚未完全暴露地表，也没有形成深切谷，所以II型层序海侵体系域一开始发育就表现为沿层序边界广泛的海侵沉积，这是I型层序与型层序海侵体系域的不同之处。型层序高位

18、体系域与I型层序类似，均以加积至前积准层序组为特征。,第节 碎屑岩层序地层样式一、I型层序地层样式 1具陆棚坡折边缘的I型层序地层样式 2具缓坡边缘的I型层序地层样式 二、II型层序地层样式 1II型层序边界和体系域构成 2II型层序体系域特征 三、海相碎屑岩层序地层与油气勘探 1层序地层学在油气勘探开发中的应用 2体系域的成藏条件分析 3层序地层中的成藏组合类型分析,三、海相碎屑岩层序地层与油气勘探 1层序地层学在油气勘探开发中的应用运用层序地层学理论可以比较可靠地预测生储盖层的分布，了解油气生成、运移和聚集的过程，确定富有经济价值的地层圈闭，发现新的油气成藏组合，减少勘探开发风险，提高油气

19、勘探效率和成功率。层序地层学直接应用于油气勘探开发时强调三个基本概念，即地层几何形态与沉积物分布的关系；岩石物性、生物地层和地震资料的详尽综合研究；分析构造沉降和地层学与海平面旋回之间的可容空间模式，最终通过生储盖和成藏综合研究，指出有利的油气勘探区,层序地层学应用：层序地层学概念在勘探和开发上均有广泛的应用。这些概念为测井资料的年代地层学对比提供了技术；为地质制图和相对比提供了更准确的界面；为提高产层的分辨率，尤其为地层圈闭解释提供了高分辨率的年代地层学依据。这些概念同时也为测井资料的岩石地层对比提供了方法技术：为确定储集层砂岩连续性和分布方式提供了更有效的方法，比常规的砂、泥岩项面对比法简

20、便得多；使井间潜在储层、生油层、盖层的预测方法得到改进；产生了新的勘探概念，比如对滨外砂坝储层可以作出更精确的走向预测。最后，这些概念为老盆地的新认识提供了手段，从而圈定了新型产层，揭开了已大量上钻的老盆地的勘探新领域；提高了判断与圈定隐蔽而有利的地层圈闭的能力；有助于老油田重新评价，增加储量，延长寿命；为探测新圈闭提供了更完整的地层格架。,1)未成熟勘探区中的应用未成熟勘探区是指勘探资料稀少的勘探新区，仅有少量的钻井资料以及地震资料且尚未进行有效的生储盖评价的地区。在未成熟勘探区层序地层学的研究可在下列方面发挥积极作用 在盆地骨干测网上建立层序界面框架，确定较准确的年代地层等时界面，用于地层

21、对比和沉积相研究，并为制作多种图件提供年代地层框架和作图单位在骨干测线的层序框架内细分体系域在年代地层框架内，主要依据储集层和盖层的分布，确定含油气远景区带确定或预测圈闭类型，进行油气勘探,2)成熟勘探区中的应用 成熟勘探区是指具有丰富的油气勘探资料并具有油气勘探成果的地区。在成熟勘探区应用层序地层学能够降低勘探风险、提高油气勘探成功率。即：为预测沉积体、生储盖分布提供了很好的概念模型；评价砂岩储集层的产状和连续性，并以海泛页岩作为次级地层对比的标志层；预测井间潜在的生储盖组合，确定更为准确的油气勘探方向或趋势，更好地确定富有经济价值的隐蔽性地层圈闭；建立更为综合的地层框架来探索新的成藏组合,

22、3)油田开发期中的应用 油田开发区是指具有丰富的钻测井和地震资料的地区，层序地层学理论在增加油田产量、提高采收率以至延长油田寿命等方面可发挥作用。即；更好地了解储集层非均质性、流体连通性、流体压力系统等油田开发面临的问题；充分地利用钻测井资料，预测储集层层理和连续性、预测碳酸盐岩原生孔隙度和层序界面渗流淋滤带；通过详细的地震层序分析，预测含水层体积和连续性，预测断层面和流体渗漏点；研究岩石物理性质，估算油气田储量；在了解地层形式及其对流体单元影响的基础上，更好地制定注水驱油和提高采收率的开发方案等；通过层序和海泛面的精细层序地层对比，确定储集层和隔层的分布情况及其储集层和含油气性，为编制高效的

23、油气田开发方案提供地质基础,4)层序地层学在油气勘探开发中的应用条件 当把层序地层学理论体系和研究成果应用于油气勘探开发工作中时，除了要消除地震资料及其他资料的层序地层解释陷阱以外，还要收集充足的品质良好的露头、钻测井和地震资料，通过综合分析和类比研究，利用层序地层学的研究思路对含油气远景区作出评价分析,2体系域的成藏条件分析1）有利烃源岩和盖层分析 对于评价一个含油气远景和进行油气勘探来说，在导致油气勘探的失败原因方面，缺乏充足的生油岩和盖层往往比缺乏储集层更严重，因此应该根据层序地层学研究，准确预测能充当烃源岩和盖层的细粒岩的分布。一个层序中各体系域均发育细粒岩石，但相对来说海侵体系域，特

24、别是最大海泛面形成时期，细粒岩石最为发育。细粒岩石既可作为烃源岩，也可成为盖层,2)有利的储集层分析 海相碎屑岩层序各体系域都包含着不同成因类型的、利于油气富集的储集层，不同体系域中的储集层物性和有效性差别较大。常见的具有较好储集物性的储集层类型有以下几种：,(1)相对独立的低位盆底扇舌状浊积砂体(2)低位斜坡扇水道砂体和溢岸砂层（3）低位前积楔状体前缘叠瓦状浊积砂体、进积楔状体上部三角洲和临滨砂体以及充填于海底峡谷的砂体（4）海侵体系域海滩临滨砂体(5)高位体系域的河道和三角洲砂体,3)体系域的成藏条件分析不同体系域成藏条件不同，在油气勘探中应注意勘探低位盆地扇和斜坡扇地层圈闭、预测低位进积

25、楔状体、临滨砂体的顶超和上超尖灭、勘探低位体系域深切谷砂体的圈闭以及识别不连续的高位体系域砂体。对于陆棚边缘体系域来说，三角洲、海滩和临滨沉积可因加积作用形成叠置的厚层砂体，海湾沼泽环境可形成厚的煤层。若储盖层配置恰当，又有下伏海侵体系域供油，则也可形成良好的油气圈闭,3.层序地层中的成藏组合类型分析 层序地层学为我们确定沉积体系类型及其分布、预测有利的烃源岩、储集层和盖层分布及其组合提供了良好的概念模型，这就允许我们通过硅质碎屑层序和准层序的详细研究，结合盆地构造特征研究，预测富有油气勘探潜力的地层油气藏和地层一构造油气藏及其组合类型，以提高油气勘探成功率和油气经济效益。层序成藏组合类型研究

26、表明，层序地层学为人们寻找非构造油气藏提供了新的思路和勘探方法,第二节 碳酸盐岩层序地层样式一、碳酸盐岩沉积背景和沉积控制因素 1.碳酸盐岩沉积背景 2.碳酸盐岩台地和斜坡沉积相带3.碳酸盐岩沉积的控制因素分析二、层序界面和体系域类型 1.层序类型和层序边界2.体系域类型及其特征三、碳酸盐岩层序地层模式 1.碳酸盐岩缓坡层序地层样式2.碳酸盐岩斜坡层序地层样式 3.孤立碳酸盐岩台地层序地层样式 四、海相碳酸盐岩层序地层与油气勘探 1.碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系2.碳酸盐岩层序成藏条件分析,第二节 碳酸盐岩层序地层样式,一、碳酸盐岩沉积背景和沉积控制因素 1碳酸盐岩沉积背景,碳酸盐岩台地和

27、滩边缘剖面划分成三种类型。一是位于盆地边缘的区域性碳酸盐岩台地和缓坡剖面，其沉积坡度小于5度。二是镶在盆地边缘的区域性前积台地和滩剖面，其前缘斜坡坡度为5-35度。三是浅海台地或孤立台地剖面,盆地边缘的区域性碳酸盐岩台地和缓坡沉积坡度都小于5度，但其沉积厚度可以变化很大，从几米到几百米，生长模式也可以呈从加积到进积的型式。碳酸盐岩缓坡是在正地形区发展建设而成的，并顺着平缓的古斜坡向下沉积，斜坡上相带宽缓、不规则，也没有明显的地形坡折。在地震剖面上，缓坡剖面表现为低角度的“s”型或叠瓦状前积结构,1)盆地边缘的区域性碳酸盐岩台地和缓坡剖面,2)盆地边缘的区域性前积滩和台地剖面 盆地边缘的区域性前

28、积滩和台地剖面以具有前缘斜坡的前积模式为特征。前缘斜坡的坡度为535度，前积滩的厚度从几米到几百米，前积距离可达数百千米。它们呈“S”型、“S”型斜交型和斜交型前积模式。在碳酸盐岩层序剖面中，常见碳酸盐岩前积滩和台地剖面呈缓坡或低角度“S”型前积到斜交型前积形式，这可能是高位沉积结束时海平面下降的产物,33）浅海孤立台地剖面 作为一种厚层大型复合建造，浅海孤立台地多出现在远离区域性盆地缓坡或台地的地方。拉张盆地中地垒式断块常常诱发孤立台地的发育。这些地垒式断块可以作为沉积浅海碳酸盐岩的场所，而地堑内往往沉积深水泥质沉积物。孤立台地常具有陡峭的边缘，那里可能是台地面临海洋的一侧。在地震剖面上，孤

29、立台地常响应于明显的宽缓丘形反射,2碳酸盐岩台地和斜坡沉积相带,一个具有代表性的碳酸盐岩沉积剖面，可识别出潮上潮间坪相、潮下浅海陆架相、台地或滩边缘相、前缘斜坡相、盆地相,1)潮上潮间坪相 潮坪相常作为一种向上变浅的、规模较小的潮下带到潮上的沉积旋回或准层序方式产出。沉积厚度数十米，沉积持续时间可达一百万年。潮坪沉积环境由潮上、潮间带和潮下带三个次级沉积环境构成。潮上带由泥或粉砂级颗粒沉积物组成，具有较发育的风暴成因纹层、藻纹层、内碎屑层，具有泥裂、鸟眼构造。潮间亚相通常是富含泥质和具有潮汐水道的复合体。在潮汐水道中一般含有内碎屑和碳酸盐岩岩屑的底部滞留沉积，其上覆具有潜穴的骨屑石灰岩。潮下亚

30、相由灰泥灰岩和颗粒灰岩组成，缺乏原始沉积构造。,2)浅海陆架相 该相带常由潮下骨屑泥灰岩、粒屑灰岩和砂屑灰岩等岩性构成的、向上变浅的准层序组成。当陆棚受限时，则可能形成广泛的蒸发岩泻湖，并以被石膏或硬石膏覆盖的泥质支撑石灰岩构成的、向上咸化的准层序为特征 3）台地或滩边缘相 台地或滩由砂屑灰岩、泥屑灰岩及生物礁在内的岩相复合体组成，沉积水深从海平面至水下50m 处。4)前缘斜坡相 位于台地或滩边缘坡折向海方向的斜坡面上。坡度可达35度以上，水深从几十米到百米以上。沉积岩相由伴随着巨型滑塌的成层灰质泥灰岩、透镜状或楔状碳酸盐岩碎屑或生物碎屑钙质砂组成，此外，概相中准层序的发育不明显，表现为碳酸盐

31、岩(海进)和页岩(海退)层偶，或者表现为灰泥与碎屑砂层层偶,5)盆地相 该相的岩石成分取决于水深和水的循环程度。对于水深达100 m、水体盐度正常、含氧丰富和水体循环良好的盆地环境，岩性常以潜穴化骨屑石灰岩和含有一些泥质颗粒的石灰岩为特征，生物群种属多样。在水深几百米、贫氧、水静的盆底，岩性以薄层和纹层状黑色泥灰岩为主要结构类型，常见燧石，生物群主要是远洋浮游生物,3.碳酸盐岩沉积的控制因素分析1）相对海平面变化的控制作用相对海平面变化是控制碳酸盐岩沉积首要因素。高碳酸盐岩产率主要分布在海水上部50m至100m的水体中，因为该深度内悬浮着大量行光合作用的生物。显然，碳酸盐岩产率受控于水体深度或

32、可容空间的变化速率 2）构造沉降和沉积背景控制作用 若不发生构造沉降，就不会发生长期的碳酸盐岩沉积物的沉积和保存，由于地壳变薄、热冷凝和负载作用引起的构造沉降与海平面升降一道构成了可供海洋沉积物沉积的空间。总的来说，构造背景决定了沉降盆地的基底形态、浅海碳酸盐岩沉积区的初始形态、海洋影响的范围和形式等盆地结构也是影响碳酸盐岩层序几何形态的另一关键因素,3）气候控制作用气候决定了水的盐度、水的循环和含盐度。热带海洋浅水比中纬度温带海洋具有更高的饱和度，这个差异影响了碳酸盐岩沉积物的产率、稳定性和早期成岩的潜力。气候还决定了沉积层序中的沉积物类型。在干旱气候和水体循环较局限的环境下，在陆棚上盆地、

33、泻湖、潮上坪等环境会产生蒸发岩沉积物。潮湿气候利于河流、三角洲硅质碎屑沉积物的沉积，而干旱气候利于风成硅质碎屑沉积。这些在碳酸盐岩地层序列中出现的沉积物类型不仅反映了气候条件，而且也反映了相对海平面变化。,第二节 碳酸盐岩层序地层样式一、碳酸盐岩沉积背景和沉积控制因素 1.碳酸盐岩沉积背景 2.碳酸盐岩台地和斜坡沉积相带3.碳酸盐岩沉积的控制因素分析二、层序界面和体系域类型 1.层序类型和层序边界2.体系域类型及其特征三、碳酸盐岩层序地层模式 1.碳酸盐岩缓坡层序地层样式2.碳酸盐岩斜坡层序地层样式 3.孤立碳酸盐岩台地层序地层样式 四、海相碳酸盐岩层序地层与油气勘探 1.碳酸盐岩层序地层与油

34、气勘探的关系2.碳酸盐岩层序成藏条件分析,二、层序界面和体系域类型 1层序类型和层序边界,根据层序边界类型、海平面升降速率和盆地构造沉降速率的变化，可以将碳酸盐岩层序划分成I型和型两种类型。I型层序由低位体系域、海侵体系域和高位体系域构成，型层序由陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域构成,1)I型层序界面特征 当海平面迅速下降且速率大于碳酸盐岩台地或滩边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩边缘时，就形成了碳酸盐岩的I型层序界面。I型层序界面以台地或滩的暴露和侵蚀斜坡前缘侵蚀区域性淡水透镜体向海方向的运动上覆地层上超海岸上超向下迁移 为特征,(1)碳酸盐岩台地或滩边缘暴露侵蚀的岩溶特征：碳酸

35、盐岩台地广泛的陆上暴露和合适的气候条件为形成I型层序界面提供了地质条件，因此风化壳岩溶是识别碳酸盐岩I型层序的重要特征。常见的岩溶识别标志有：古岩溶面常是不规则的，纵向起伏几十至几百米 地表岩溶主要特征为古土壤的紫红色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩 古岩溶存在明显的分带性，自上而下可分为垂直渗流岩溶带，水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带,岩溶面和岩溶带中出现各种岩溶刻痕和溶洞 溶孔内可充填不规则层状且分选差的角砾岩、泥岩或白云质泥的示底沉积、隙间或溶洞内氧化铁粘土和石英粉砂，以及淡水淋滤形成的淡水方解石和白云岩。钙质壳，溶解后扩大的并可被粘土充填的解理，分布广泛的选择性溶解孔

36、隙。岩溶地层具有明显的电测响应，如明显的低电阻率、相对较高的声波时差、较高的中子孔隙度、较明显的扩径、杂乱的地层倾角模式和典型的成像测井响应。古岩溶面响应于起伏较明显的丕规则地震反射，古岩溶带常对应明显低速异常带。另外，古岩溶面上下地层产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别。,(2)斜坡前缘侵蚀特征：在I型层序边界形成时，常发生明显的斜坡前缘侵蚀作用，导致台地和滩边缘及斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉，造成大量碳酸盐岩砾屑顺坡而下的滑塌沉积作用和碳酸盐岩砂屑的密度流沉积作用。斜坡前缘侵蚀作用可能是局部性的或区域性的，向上可延伸到陆棚区形成发育良好的海底峡谷。滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百

37、米。在碳酸盐岩台地边缘和斜坡出现的深切谷粗粒充填灰岩、由河流回春作用引起的由海相到陆相、由碳酸盐岩到碎屑岩的相变沉积物以及向上变浅的沉积序列也是I型层序边界的标志。,(3)淡水透镜体向海方向的运动特征：I型层序边界形成时发生的另一种特征作用就是淡水透镜体向海和向盆地方向的区域性迁移。淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程度与海平面下降速率、海平面下降幅度和海平面保持在低于台地或滩边缘的时间长短有关。在大规模I型层序边界形成时期，当海平面下降75100m或更多并保持相当长的时间时，在陆棚上就会长期地产生淡水透镜体，它的影响会充分地深入地下，井可能深入到下伏层序。若降雨量大，明显的淋滤和溶解作用就会出现在

38、剖面浅部，大量的淡水胶结物会出现在深部浅水带中。不稳定的文石和高镁解石颗粒可能会被溶解，并以低镁方解石的方式重新沉淀下来(Sarg，1998)。Vail的海平面升降曲线表明，在全球海平面下降中，少见大规模的I型海平面下降。一般的海平面下降幅度不超过70-lOOm。也就是说，在小规模I型层序边界形成时期，淡水透镜体未被充分建立起来，只滞留在陆架地层的浅部，没有造成广泛的溶解和地下潜水胶结物的沉淀。在I型层序边界形成时期，可发生不同规模的混合水白云化和高盐度白云化作用。,2)II型层序边界特征 当海平面下降速率小于盆地沉降速率时，多形成II型层序界面。此时，盆地可容空间扩大，仅台地潮缘区和台地浅滩

39、较短期出露地表遭受侵蚀,与I型层序界面相比，其不同点为：II型层序边界缺乏明显的台地斜坡侵蚀作用和沉积相带向盆地方向的迁移。在陆棚边缘，II型界面上覆的地层一般是平行和加积的，而I型层序界面上覆的地层主要是斜向和进积的。型层序边界形成时海平面在相对短的时间内就开始上升并淹没外台地。II型层序底部台地和滩边缘楔形体将会在下伏的台地边缘处或稍低的位置发生沉积并向陆地方向上超,与I型层序界面相比，其相同点为：在型层序界面形成期间，发生类似小规模I型海平面下降时所产生的淡水成岩作用，其包括颗粒溶解，特别是不稳定文石和高镁方解石的溶解。也发育少量渗流和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用。在II型层序边界

40、形成时，也会发生超盐度白云化作用。,2体系域类型及其特征 I型碳酸盐岩层序由低位体系域、海侵体系域和高位体系域构成，型碳酸盐岩层序由陆棚边缘、海侵和高位体系域组成。两类层序中的海侵和高位体系域具有较好的相似性，而低位体系域与陆棚边缘体系域则各具特征。,1）低水位体系域 海平面下降时期的低水位体系域是I型层序的组成部分，其沉积物可来源于：前缘斜坡侵蚀产生的他生碳酸盐岩和斜坡上沉积的自生碳酸盐岩楔以及进积碳酸盐复合体(1)他生碳酸盐岩沉积 他生碳酸盐岩沉积是在海平面迅速下降并低于碳酸盐岩台地边缘时，由斜坡前缘侵蚀作用和重力流作用提供的碳酸盐岩碎屑沉积而成的，这与硅质碎屑I型层序的低位盆地扇成因类似

41、，常呈海底扇和斜坡裙位于台地边缘和深水盆地中。他生碳酸盐岩沉积呈楔形,(2)自生碳酸盐岩楔：在低位体系域沉积的中后期，海平面发生相对缓慢的上升，在斜坡上部和外台地形成新的可容空间，随后，低位自生碳酸盐岩楔将跨过斜坡和外台地向陆棚方向上超。自生碳酸盐岩楔状体的发育既受盆地水体性质的影响，又受下伏层序前缘斜坡角陡缓的影响。若盆地处于正常水体条件且循环良好，下伏的沉积斜坡平缓，则有大面积的、丰富的浅水碳酸盐岩沉积，可形成明显的低位楔。若盆地处于局限的环境，下伏沉积斜坡又陡，则会阻止低位楔的发育。在不同地质特征的盆地中，自生碳酸盐岩低位楔的沉积物组成和特征差异很大，它们可以是生物礁、丘、台缘粒屑灰岩和

42、较深水的泥灰岩，也可以是白云岩或蒸发岩。,（3）进积碳酸盐复合体 Jacqujn等人（1991）在阿尔卑斯山斯科尔高原的研究中，提出了低水位期进积复合体的概念。它由浅水颗粒灰岩和半深海泥灰岩组成，意指从盆地方向延伸到台地边缘的进积漫滩，其近源部分，由底部具洪泛面的准层序，和顶部向上变浅的粒泥灰岩到粒状灰岩组成，朝盆地相变为细粒灰岩和半深海泥灰岩。进积复合体朝坡积扇的水道和漫滩浊积岩下超，并在前高水位期退覆坡折带附近，由岸向盆地上超，表明这种纯碳酸盐环境中的滨线与海岸上超地点一致，并且在陆棚区于低水位期间发生了海侵。,2)陆棚边缘体系域 陆棚边缘体系域是型层序界面之上的一个体系域，它常由一个或多

43、个微弱前积到加积的准层序组组成，朝陆方向上超到层序界面之上，朝盆地方向则下超到层序界面之上。该体系域形成期间，浮游生物往往形成厚的旋回性沉积，但在海侵体系域期间变为薄层凝缩层沉积。陆棚边缘体系域楔状体一般以厚层加积退覆为特征，层序显示出“S”型进积几何形状。,I型层序低位进积复合体也是沉积在陆棚边缘的，但常表现为向上水体变浅、粒度变细、加积沉积体系逐渐增多的沉积序列，多由薄层状泥灰岩和泥岩组成 陆棚边缘体系域楔状体在陆棚上由整合的、向上变浅的准层序组成，到外陆坡上转变为较厚的生物碎屑楔状体，主要由浑圆形骨屑灰岩组成。向盆地方向，该楔状体表现为由加积退覆或逐渐过渡到层理发育的灰岩和半深海泥灰岩组

44、成的平行地层形式。,3)海侵体系域 海侵体系域是在海平面上升速度加快、海水逐渐变深、由一系列退积准层序组组成。这些退积准层序组向陆棚方向加厚，然后由于底面上超而减薄。,海侵体系域沉积可表现为追补型(catch up)和并进型(keep up)两种方式，这主要取决于海平面上升速度、盆地水体性质和沉积物的沉积速率。并进型碳酸盐岩沉积常出现于正常的富含海水的陆棚环境，海平面上升速率相对较慢，足以使得碳酸盐岩的产率与可容空间的增加保持同步，其沉积以前积式或加积式颗粒碳酸盐岩沉积准层序为特征，并且只含极少的海底胶结物。追补型碳酸盐岩沉积是在海平面上升速率较快、水体性质不适宜碳酸盐岩生产的情况下形成的，此

45、时碳酸盐岩的沉积速率明显低于可容空间的增长速率。追补型碳酸盐岩沉积往往是由分布较广的泥晶碳酸盐岩组成的。,海侵体系域的顶底界面分别是凝缩层和首次海泛面。凝缩层通常是由沉积缓慢的、薄层泥至微晶灰岩构成，并包含着薄的(厘米级)、发育生物扰动构造的、泥灰岩到泥粒灰岩层和大量海底石化的硬地。凝缩层又以分布广、富含多种生物组合为特征。首次海泛面是指首次越过碳酸盐岩台地边缘的海泛面，常含丰富的生物化石并与下伏地层具有不同的生态组合；首次海泛面上下沉积物的性质、类型和沉积作用方式存在明显的差异，常表现为沉积相的明显突变，首次海泛面之下多为向上变浅变粗序列，而海泛面之上多为向上变深变细序列；在盆地斜坡盆地区，

46、首次海泛面之下为低位体系域或陆棚边缘体系域，而在台地区，首次海泛面常与层序界面一致。,4)高位体系域 高位体系域位于层序的最上部，呈“S”型到斜交型的沉积特征，下超在最大海泛面之上。它以相对较厚的加积至前积几何形态为特征，形成宽阔的台地、缓坡和,进积滩及其浅海孤立台地上的对应沉积体。通常认为，碳酸盐岩高位体系域是在全球海平面上升晚期、全球海平面静止期和下降早期沉积形成的,高位体系域的沉积作用可被划分成早、晚两个阶段。高位早期的可容空间增长相对较快，而碳酸盐岩产率不高，沉积作用缓慢，陆棚上发生追补型加积作用，并响应于地震剖面上的“S”型反射。高位体系域晚期海平面开始下降，陆棚地区可容空间增加的速

47、率减小，水体趋于稳定且循环良好，结果碳酸盐岩产率增加，形成一段向上变浅的并进型沉积序列和相组合，响应于地震剖面上的滩或台地边缘的丘形加积到斜交前积模式。,高位体系域经历了两个不同的沉积历史，即早期的追补型沉积和晚期的并进型沉积，其特点是台地边缘相的微晶灰岩含量和海底胶结物含量明显不同。并进型碳酸盐岩沉积以富粒、贫泥的准层序为主，在台地边缘沉积中，早期海底胶结物含量较少。追补型碳酸盐岩沉积以富泥、贫粒的准层序为主，在台地边缘沉积中含有大量的早期海底胶结物。,5)碳酸盐岩层序中体系域与海平面升降的关系碳酸盐岩层序的形成发育与全球海平面相对变化的周期性密切相关。若假定构造沉降速率不随时间变化，那么低

48、位体系域是在全球海平面快速下降、静止和开始上升早期形成的厚层沉积体系；海侵体系域是在海平面快速上升、可容空间快速增大时形成的薄层沉积体系；高位体系域是在海平面快速上升末期，静止期和开始下降早期沉积而成的，此时可容空间开始减小、相对海平面处于稳定和下降阶段,第二节 碳酸盐岩层序地层样式一、碳酸盐岩沉积背景和沉积控制因素 1.碳酸盐岩沉积背景 2.碳酸盐岩台地和斜坡沉积相带3.碳酸盐岩沉积的控制因素分析二、层序界面和体系域类型 1.层序类型和层序边界2.体系域类型及其特征三、碳酸盐岩层序地层模式 1.碳酸盐岩缓坡层序地层样式2.碳酸盐岩斜坡层序地层样式 3.孤立碳酸盐岩台地层序地层样式 四、海相碳

49、酸盐岩层序地层与油气勘探 1.碳酸盐岩层序地层与油气勘探的关系2.碳酸盐岩层序成藏条件分析,三、碳酸盐岩层序地层模式 1碳酸盐岩缓坡层序地层样式 碳酸盐岩缓坡(ramp)是指介于滨线和大陆斜坡之间的平缓斜坡，其没有明显的斜坡坡折或陆棚边缘，缓坡的平均坡度小于0.1度。缓坡的沉积相带与碳酸盐岩斜坡等有较大差异，因而它具有特征的与海平面相对变化的关系和层序地层样式 缓坡的沉积环境划分主要依据正常浪基面和风暴面。正常浪基面(MLS)与平均海平面(FWWB)之间称之为内缓坡，以含叠层石藻和蒸发岩的潮缘和萨巴哈相、受生物扰动的层状灰泥岩泻湖相和具交错层理的滨面相为特征。中缓坡介于正常浪基面与风暴面(SW

50、B)之间，海底受风暴浪影响较大，发育粒序层理和丘状交错层理,的粗碎屑风暴岩。外缓坡介于风暴浪基面与密度跃层(PC)之间，可出现与风暴作用有关的沉积作用，形成分散的、具粒序的远源风暴岩。缓坡盆地常以纹层状粉屑碳酸盐岩、生物扰动灰质泥岩等沉积为特征。,碳酸盐岩缓坡层序地层样式反映了沉积体系对可容空间变化幅度的响应。缓坡层序的基本单元是由一系列相似的、向上变浅的沉积序列构成的。三级缓坡层序的厚度较小，很少超过200m，反映了碳酸盐岩缓坡发育时，相邻盆地存在有限的可容空间,1)低位体系域若海平面相对下降幅度偏小(4-5级)，碎屑沉积物供给速率较低，则缓坡上部的相带可能会以退覆形式向盆内迁移，内缓坡暴露