[科普中国]-层序地层学

基本概念概念的提出

层序地层学的前身是地震地层学，它同时也受益于生物地层学、年代地层学和沉积学1。

早在20 世纪50 年代末和60 年代初，层序一词在层序地层学鼻祖Sloss（1963）的文章—《北美克拉通内的层序》中就被强调和使用了，认为地层的顶、底界是不整合的单位。

美国地质学家在研究了大量资料的基础上，于1965年提出了第一代的全球海平面相对变化曲线和地震地层学基本原理，成功地解决了北海盆地的中生代地层划分，引起了石油地质界的重视，并于1977年出版了《地震地层学在油气勘探中的应用》一书，它标志着地震地层学的诞生和层序地层学的奠基。

1987年，美国哈克、韦尔、哈登博尔等，在总结各项成果的基础上，提出第二代海平面相对变化曲线，并系统地提出层序地层学的基本理论与概念。出版了《层序地层学原理》，它标志着层序地层学进入成熟和蓬勃发展阶段。

层序地层学层序地层学被定义为：研究以不整合面或与之相对应的整合面为边界的年代地层格架中具有成因联系的地层2。它是在地震地层学的基础上发展起来的，它概括了地震地层学的基本概念和方法，并综合了生物地层学、同位素地层学、磁性地层学、沉积学和构造地质学的最新成果。

理论体系层序1. 基本层序：层序是由不整合面或其对应的整合面限定的一组相对整合的、具有成因联系的地层序列。层序也称基本层序、沉积层序，也称为“三级层序”。

2. 巨层序或大层序：其与旋回层序中的一级旋回对应，包括若干个层序。 在层序地层分级体系中为一级层序。

3. 超层序：超层序是比层序大的且与二级旋回相对应的二级层序。

4. 构造层序：构造层序是以古构造运动界面为边界的一类层序，与巨层序或大层序相当，是一级层序。

5. 亚层序：是比层序小，比小层序大的层序。但这一级层序一般不单独划出，有时与小层序级别相当。

6. 小（准）层序和小层序组：小层序是由海泛面及其对应面所限定的一组相对连续的、有成因联系的层和层组。在层序中的特殊位置上，小层序可能要么上面、要么下面被层序界面所限定。

体系域体系域是同时期各沉积体系（如河流、三角洲、斜坡等）形成的沉积序列总和，是组成层序的基本单元。体系域以整合或不整合面为界，由成因上相联系的相对整合的地层组成3。

盆底扇盆底扇是在低的斜坡和盆底沉积的以海底扇为特征的低水位体系域的一部分。扇的形成与峡谷侵蚀到斜坡和河谷下切至大陆架有关。硅质碎屑沉积物通过河谷和峡谷穿过斜坡和大陆架形成盆底扇。

斜坡扇斜坡扇是由浊积有堤水道和越岸沉积物组成的扇状体，盖在盆底扇上且被上覆的低水位楔下超形成的。

正常海退地层叠置样式以进积和加积为特征，由滨线处负可容纳空间造成的，沉积物供给速率大于可容纳空间的增长速率，在基准面处于低位和高位时都可以发育。相对应于低位时的体系域名称包括“晚期低水位体系域”和“低水位体系域”；而相对应于高位时的体系域名称包括“早期高水位体系域”和“高水位体系域”。

海进体系域地层叠置样式以退积为特征，由滨线处正可容纳空间造成的，沉积物供给速率小于可容纳空间的增长速率。相对应的体系域称为“海侵体系域”，由于在滨线向陆迁移期间沉积物在河流和滨岸区域沉积较多，所以海侵体系域通常很薄（凝缩段）或缺失。

高水位体系域高水位体系域是层序最上部的体系域，是海平面高位期的沉积。小层序在向陆方向可上超在层序界面上，在向盆地方向则下超在海进体系域或低位体系域之上。

其他相关概念1. 不整合面：是一个将新老地层分开的界面，沿着这个界面有证据表明存在指示重大沉积间断的陆上侵蚀消截（或与之相对应的海底侵蚀）或陆上暴露现象。

2. 可容空间：由海平面上升或地壳下沉或这两种作用联合而形成的沉积物可以沉积的空间场所。指沉积物表面与沉积基准面之间或供沉积物充填的所有空间，包括老空间（早期未被充填遗留下的空间）和新增加的空间。这一空间是否完全被充填，取决于沉积物对盆地供给的速率。

3. 最大海泛面：指的是最大海侵时期形成密集段或下超面，在盆地内分布范围最大，为划分海侵体系域和高水位体系域的界面。

4. 全球海平面变化：全球海平面指一个固定的基准面点，从地心到海表面的测量值。这个测量值随洋盆和海水的体积变化而发生变化，与局部因素无关

5. 相对海平面变化：相对海平面是指海平面与局部基准面如基底之间的测量值。 一个地区相对海平面变化是全球海平面变化和当地盆地沉降速率的函数，相对海平面变化与沉积物堆积无关，不能与水深相混淆。

基本原理1. 基本原理。遵循多个沉积学和地层学第一原理—沉积地层具有特定的形态和时空组合关系。这种形态和时空组合关系在地质历史中周期性地出现，因而具有可预测性。层序地层学是地质学若干普遍性原理高度综合的一门学科4。

2. 理论基础。层序地层学是在地震地层学的基础上发展起来的，它继承了地震地层学的理论基础，即控制可容纳空间的基准面的周期性变化，是形成不整合面或与之对应的整合面为边界的、成因相关的沉积层序的根本原因。这个基准面是相对的，是由海平面（或者湖平面, 或者是陆地表面上的既不沉积也不侵蚀的不发生沉积作用的平衡表面）升降、构造运动、沉积物供应速度和气候等4 种因素综合作用的结果。

研究方法1. 依据不同资料的层序地层学分析

目前，根据所用资料的不同，可以分为地震资料的层序地层学分析，测井资料的层序地层学分析，岩心、露头资料的层序地层学分析，和古生物资料的层序地层学分析。但多种学科的综合分析是发展趋势5。

（1）地震资料

地震资料有较强的连续性，便于进行区域对比，但垂直分辨率较低，对高频层序和海、湖平面变化幅度较小的盆地的研究效果差。

（2）测井资料

测井资料有较强的垂直分辨率，但只有在钻井密度大的条件下，才能建立区域性测井地层剖面，否则难以进行区域对比。

（3）岩心和露头资料

岩心和露头资料能提供第一性的地层界面与沉积特征，但取心和露头分布都有若干限制。

（4）古生物资料

古生物资料可以提供沉积环境解释和定年数据。但古生物资料不能提供很好的物理界面供区域对比。

因此，综合多学科的资料进行层序地层学分析就显得十分重要。即利用地震资料的高侧向连续性、测井资料的高垂直分辨率、岩心和露头所提供的沉积特征和古生物资料所提供的沉积环境与年代解释，完整地划分地层层序，重建沉积发展史和盆地演化史。

2.沉积层序分析和成因地层层序分析

根据层序界面的性质不同，可以分为沉积层序分析和成因地层层序分析。这两种层序分析方法都考虑了沉积的旋回性，但所选用的边界不同。沉积层序以不整合面及与其可对比界面为边界；而成因地层层序以最大洪泛面及可对比界面为边界。它们都具有等时性的意义，即能把界面以下的老岩层和界面以上的新岩层分开。

3.层序地层学与工业制图

层序地层学研究的主要目的就是建立等时地层格架，进而确定等时地层格架内的岩石关系。对于油气勘探阶段的研究来说，以体系域作图是比较合适的尺度；在难以划分体系域的情况下，则以层序为单位作图。对于勘探程度高或较高盆地的勘探或开发阶段，应以准层序或加积型准层序组作图，这样才能更好地反映沉积特征。

油气领域应用层序地层学之所以能够在油气勘探中发挥重要作用，是因为它能够在钻前对有利于形成油气藏的相带、区块及其优劣进行预测，并且已经初步形成了一套比较完整的思路与方法。如预测有利生油层段、找寻火山口、寻找复合密集段等方法。

在基准面发生重大下降过程中，相邻两个或多个层序的密集段彼此紧靠、相互配置，形成丰厚优质的生油岩和质量良好、配置合理的生储盖组合。层序地层学先进的成因模式，尤其是高分辨率层序地层学提供的地层对比、相带展布预测、砂体分布模式，极大地提高了石油的生、储、盖、运、圈、保系统的研究精度，提高了各种地层参数的预测能力，为寻找有利的地层—岩性圈闭提供了科学依据。

发展趋势针对现有问题及油气勘探的需要，层序地层学未来发展趋势为：理论上寻求突破；方法上寻求完善；应用上寻求效益。研究重点集中在以下几个方面6：

1. 深水层序地层研究，充分利用高精度地震资料反演、时频分析等地球物理方法，结合伽马能谱分析和地球化学元素(C、O、Sr同位素等)含量的旋回分析，准确识别不整合面和相应的整合面，科学地建立等时地层格架；

2. 可容空间转换系统的研究，强调可容空间的增大与减小之间的转换，揭示变化不统一性的存在，作为新生概念，应加强推广应用，检验其适用性；

3. 碳酸盐岩层序地层学研究，尤其加强与储层物性相关的成岩层序地层学研究，对寻找滩坝、生物礁储层具有重要的指导意义；

4. 层序地层模拟研究，将层序研究由定性向半定量或定量发展，揭示影响层序发育的主控因素，增强对有效储层的预测功能。