《地层学原理与方法》读书报告 层序地层学及其发展方向

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一、层序地层学发展历程

1. 1 层序地层学起源阶段(1948～1976)

层序的基本概念在18 世纪晚期即已提出,第一次明确提出层序一词,并用于北美大陆古生代地层划分的是Sloss(1948) 。至20 世纪70 年代,随着计算机技术发展,以Peter R. Vail 为首的Exxon 石油公司的地质学家们将地质理论、地震勘探技术与现代计算机技术紧密结合,创立了地震地层学,使得地层学的发展跃上了一个新的台阶。

1. 2 经典层序地层学的形成与发展(1977～1987)

Vail 和Exxon 石油公司的学者们进行了一系列的研究,主要表现在以下几个方面: ①层序的定义有所修改; ②将Sloss 的层序进行了修改,缩小了层序的时间跨度,原来的Sloss 的层序成为修改后的超层序; ③提出了层序演化机理的主导因素—海平面升降。

1. 3 层序地层学综合发展阶段(1988～至今)

1988 年,正式出版了由Wilgus 主编的《海平面变化综合分析》,标志层序地层学的综合发展阶段。19xx年,由D. 1.Macdonald 主编的《活动边缘的沉积作用、构造运动和全球海平面变化》一书,进一步把层序地层研究扩展到活动大陆边缘。层序地层的理论日趋完善，应用范围不断扩大，出版了一系列层序地层理论及应用的著作，成为地层学及沉积学及能源盆地地质学领域的热点。

二、层序地层学的基本原理

2.1 层序地层学的基本概念

层序地层学：研究等时年代地层格架内岩石关系的学科。在这

个格架中岩石具有旋回性，并由成因上有联系的低层单位组成。

2.2 层序地层学的理论基础

层序地层学属于成因地层学的范畴，强调海平面的升降变化具

有全球性，并且以海平面升降产生的不整合面和年代关系为基础建立

沉积层序，从而揭示全球海平面周期性变化的规律。

层序地层学注重研究以不整合面及与之相关的整合面为界的

旋回地层的关系。一个沉积层序是由沉积在一个相对海平面升降旋回

之间的各种沉积物组合而成的，一个层序中地层单元的几何形态和岩

性受构造沉降、全球海平面升降、沉积物供给速率和气候变化等四个

基本因素的控制。其中构造沉降控制可供沉积物沉积的可容空间，全

球海平面变化控制地层和岩相的分布型式，沉积物供给速率控制了沉

积物的充填过程和盆地古水深的变化，气候控制了沉积物类型以及沉

积物的供给量。实际上，一个沉积层序和地层叠置样式常受构造沉降、

全球海平面升降、沉积物供给速率和气候4个基本因素的综合影响。

一般来说，构造沉降速率、海平面升降速率和沉积物供给速率3个参

数控制了沉积盆地的几何形态，沉降速率和海平面升降变化综合控制

了沉积物可容空间的变化。Vail (1987)曾认为，全球海平面升降变

化是控制地层叠置样式的最基本因素。一个沉积层序顶底边界的形成

直接受全球性海平面变化所形成的不整合控制。若能够排除构造运动

以及其它局部因素的影响，而将这些具有全球周期性的沉积层序准确定年，就能够提供一种特别适合于沉积相和古地理重建的年代地层格架，同时还能够获得对全球海平面升降周期性变化规律的认识。

2.3 层序地层学的基本架构

沉积空间：

可容纳空间（Accommodation space）—基准面（Base Level）—沉积滨线坡折带（Depositional Shelf Break）

可容纳空间：可供潜在沉积物堆积的空间。可容纳空间限制了在各个地理部位中堆积的沉积物体积，它也取决于填充的速率即地表搬运过程的效率。 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。

基准面：分隔开沉积带和剥蚀带的物理面，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。

沉积滨线坡折带：是位于陆架上的一个沉积部位，在它的朝陆地方向的海底，位于或接近于沉积基准面；它的朝海方向的海底，低于沉积基准面。

沉积单元：

层序（sequence ） > 体系域（systems tract） > 沉积体系（depositional system） > 准层序组（parasequence set） > 准层序（parasequence） >（condenced section）

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界面为界的地层。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，它由一套体系域组成。每一个层序都代表了一个以非海相剥蚀为界的沉积旋回，他们沉积在一个重大的基准面升降旋回中，在多数盆地中，基准面是由水面控制的，因此也可以说，层序是由水面的相对升降旋回形成的。

依据层序单元底部界面（不整合）的类型，层序可以分为Ⅰ型层序和Ⅱ型层序，其中，Ⅰ型层序在国内外出现的较多，Ⅱ型层序出现较少。

A、Ⅰ型层序界面（Ⅰ型不整合）是海面相对下降速度超过在退覆坡折带处盆地沉降的速度、在该处产生海面相对下降时形成的。

Ⅰ型层序边界以与河流的复壮作用、岩相的向盆地方向转移、海岸上超的向下转移以及上覆地层的上超伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用为特征。表现为：边界上下会出现非海相地层或很浅的海相岩层（如层序边界之上的辫状河道或河口湾砂岩）直接盖在层序界面以下的较深水海相岩层之上，而没有穿插任何在中间沉积环境中沉积的岩石。

B、Ⅱ型层序界面（Ⅱ型不整合）比较隐蔽，并且不以河流复壮作用为特征，而是以海岸上超的朝盆地方向转移和伴随着地貌景观的逐渐剥露和切蚀的缓慢的、广泛的陆上侵蚀作用为特征。Ⅱ型层序边界是全球海面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时形成的，因此、在这个位置上没有发生海平面相对下降。

体系域：一串同时期的沉积体系，每个体系域都根据边界处的地层几何形态、在层内部所处的位置以及内部准层序叠置方式客观的加以定义，每个体系域都解释为与全球海面变化曲线的某一特定间距（例如：全球性海面低水位—低水位楔；全球性海面上升—海进；全球性海面迅速下降—低水位扇等等）相伴生，虽然它不是在这种伴生关系基础上定义的。在任何一个海平面的变化周期中（层序），都可发育三种主要的体系域类型。

Ⅰ型层序中根据沉积物展布范围是局限于陆棚边缘坡折以下还是陆棚坡折以上划分为如下三种体系域：

高水位体系域（HST）：以逐渐增加的前积准层序叠置方式为特征，并被解释为全球性高水位时期沉积的。

海侵体系域（TST）：由一系列后退或退积式准层序组成的。 低水位体系域（LST）：以相对海平面下降速度超过退覆坡折带处的沉降速度和随后的相对海平面缓慢上升为特点的阶段沉积的。 其中，低位体系域又分为两部分：

低位扇：受沉积物经由陆架通过活跃的下切谷时的峡谷——海底扇沉积作用控制的。包括盆底扇（以沉积于下陆坡和盆地底部的海底扇为特征）和斜坡扇（以陆坡中部或底部的浊积和碎屑流沉积为特征）两个沉积单元。

低位进积楔：一个在水面相对上升加速时期沉积的顶积——坡积层体系。由前积到加积准层序组组成。

I型不整合

Ⅱ型层序中可以划分为：

高水位体系域（HST）：以逐渐增加的前积准层序叠置方式为特征，并被解释为全球性高水位时期沉积的。

海侵体系域（TST）：由一系列后退或退积式准层序组成的。

陆棚边缘体系域（SMST）：一种以递减型前积、继之以加积的准层序叠置模式为特征的海退式地层单元。

II型不整合

体系域的命名使十分复杂的岩相特征与命名简单化，因而将地层划分为体系域是十分有必要的，因为体系域不仅是一个等时地层单元，它还包含了一系列的、具某种地貌和沉积特征的沉积体系，所以它代表了基本的编图单元。

沉积体系：一串现在仍积极作用的（现在的）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。

准层序组：一系列成因相关的、具有特定叠加模式的准层序。大多数情况下以主要洪泛面和与之相对应的界面为界。主要有三种类型：进积型（沉积物的供应速率大于可容纳空间的增加速率）、退积型（沉积物的供应速率小于可容纳空间的增加速率）、加积型（沉积物的供应速率等于可容纳空间的增加速率）。

准层序：一个相对整一的地层序列，它由成因相关的岩层或岩层组组成，并以洪泛面和与之相对应的界面为界。

单元界面：

不整合（Unconformity）—水进面/最大洪泛面（Transgressive /Max Flooding Surface）—洪泛面（Flooding Surface）

不整合：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）。主要有以下几种形式：削截（Tr）、上超（On）、顶超（Tp）、下超（Dn）等。

水进面（最大洪泛面）：海岸线朝陆地方向最大迁移面，也是最大沉积间断面。

洪泛面：把较新与较老地层分隔开得界面，跨过这个界面有水深突然增加的证据，这种加深与小的水下侵蚀和无沉积作用想伴生。

三、层序地层学存在的问题

(1) 过度强调了全球海平面变化对沉积地层影响。层序地层中认为全球海平面变化是控制层序发育的主控因素,也就是全球海平面对层序的发育起了绝对的影响,这在被动大陆边缘能够得到应用,但是在陆相盆地的研究中,忽略了构造、气候、沉积物供给等多因素综合影响,则会造成很大的错误,同时依据海岸上超来解释全球海平面变化则忽略了不同沉积盆地构造背景的影响,这样制作的海平面变化曲线具有一定的局限性。

(2) 将层序地层学的方法应用于陆相含油气盆地仍然存在着一定的难度。由于海、陆相沉积层序之间有很多不同,尤其是各大控制因素在层序形成过程中的作用更具有争议性,因而许多学者认为,虽然

层序地层学已成功地应用于海相盆地,但对于湖泊沉积盆地,尤其是对以冲积沉积体系为主的陆相盆地或海陆过渡型沉积盆地而言,层序地层学的概念、理论和模式受到严峻挑战。

四、层序地层学的发展方向

经典层序地层学在陆相沉积盆地中应用受阻，许多问题长期争鸣未决，加上低频层序难以满足当前油气田勘探开发的需要，这就需要我们不断探索并逐步完善陆相地层的层序模式，进而形成陆相沉积层序地层学的理论体系，此即于是这该学科重大突破已经来临。以Cross为核心的科罗拉多矿业学院成因地层研究组，抓住了这个机遇，提出了高分辨率地层学概念和研究思路，为陆相地层的研究开阔了思路，扩展了层序地层学在非海相地层中的研究领域，具有广阔的应用前景。

高分辨率层序地层学以二维露头、岩心、测井和高分辨率地震剖面为基础,运用精细层序划分和对比技术将钻井一维信息变为二维地层关系预测的基础,建立区域性油田乃至油藏级储层的成因地层对比 格架,对储层、盖层及生油层分布进行评价和预测。

高分辨率地层学的主要特色,就是提高对地质时限的划分,也即小于1Ma地质时限的划分,与传统生物地层方法相比,其精度可提高数十倍,其研究对象主要是旋回层和事件层。高分辨率地层学应用广泛, 不但能够极大提高划分和对比的精度,而且能够满足当代地层学、盆地深入研究的需要。

 

第二篇：层序地层学的基本概念读书报告

中国地质大学（北京）

“层序地层学的基本概念”

读书报告

课程名称：层序地层学基本原理及应用 老师：陈开远

学生：李 东

学号：2110120011

学院：地信学院

日期：20xx年11月9日

“层序地层学的基本概念”读书报告

一、有关层序地层学的基本概念

1、层序地层学的基本定义

层序地层学是上个世纪70 年代末由美国Riee大学Vail P R 及其在Exxon公司卡特研究中心的同行Mitchum R M 和Sarg ree J B 等在地震地层学基础上创立起来的一门新的地层学分支科学。层序地层学是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的岩石关系。

2、基准面和可容纳空间

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。

基准面的经典定义来自于Wheeler（1964）：基准面是指分割开沉积带和剥蚀带的物理面（Base level, which separates deposition zone from erosion zone.）。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。

可容纳空间的经典定义来自于Jervey（1979）：可容纳空间是指可供潜在沉积物堆积的空间（The space made available for potential sediment accumulation.）。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积，它也取决于填充的速率即地表搬运过程的效率。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，而潜在的可容纳空间又逐步被充填，因而有效容纳空间向盆地方向的变化比较复杂。有效可容纳空间在地质历史中随地质年代在不断的变化，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。

3、层序与不整合

（1）层序

层序地层学的基本单位是层序。层序是一个成因上相关、内部相对整合连续的地层单元, 其顶、底被不整合面或与之相对应的整合面所限定。由于层序界面的等时性和层序内沉积的连续性, 使层序体现了年代地层和岩石地层的双重属性。

一个层序可以分为体系域，它们是以它们在层序内的位置以及以海泛面为界的准层序组和准层序的叠置方式来定义的。层序、准层序组和准层序的边界，提供了沉积岩对比和作图的年代地层框架。层序、准层序组与准层序是通过地层的物理关系定义和确认的，其中包括这些地层单位界面的侧向连续性和几何关系，这些地层单位内部地层的垂向和侧向叠置方式和侧向几何关系。绝对厚度、形成它们的时间长度、以及区域和全球成因的解释没有用于定义层序地层单位。

层序及其地层成分形成于全球海面变化、沉降和沉积物供应速度间的相互作用。这些相互作用可以模拟，而这些模型通过预测地质资料有限的地区内的地层关系和推测其年代的观察得到证实。

准层序和准层序组是层序的基本构筑单位。一个准层序是以海泛面和与之可以对比的面为界的成因上有联系的、相对整一的一套岩石或岩层组。

海泛面是一个把较新地层与较老地层分开的面，跨过这个面有水深突然增加的证据。 准层序组是一套成因上有联系的准层序，它们形成一种在多数情况下以大的海泛面和可以与之对比的面为界的独特的叠置方式。

沉积体系是一种三维岩相组合体，体系域是一连串同期的沉积体系。体系域是根据界面类型，它们在层序内的位置，以及准层序及层序叠置模式客观地加以定义的。体系域还用几何结构和相组合加以表征。

沉积地层划分为层序、准层序和体系域，提供了分析沉积地层内时间和岩石关系的有力方法。层序和层序边界将沉积岩划分为以具有年代地层学意义的界面为界的成因上有联系的地层单位。

（2）不整合

不整合(unconformity)是指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）（Wagoner et al，1988）。与此相关的其它一些术语有非整合(nonconformity)、假整合(disconformity)、小间断(diastem)、中断(hiatuse)。层序地层中所运用的不整合是指在地层记录中不同级别包括从局部到全球规模的时间间断(temporal break)。

识别以不整合面为边界的层序是大范围内利用不整合面进行作图的重要前提。这样的不整合面清楚地表明了广泛的幕式运动或全球海平面变化。在地层中，由于存在深部的侵蚀作用、明显的角度不整合等证据，以及在上覆地层中底砾岩的存在，构造作用形成的局部角度不整合的证据也可能是非常明显的。然而，沿着构造走向或远离构造活动带进入相邻成因盆地或克拉通地区，很少能追踪到大范围分布的不整合。区域不整合可能几乎没有表现出角度不整合的性质，并且在露头中也没有显现出它们的重要性。因此，必须通过细心的区域作图和对比，才能识别出不整合的重要性。

以不整合来确定地层层序，主要基于如下两个关键性的特征：

a.沉积间断比记录更重要，即地表上任何地方的沉积，只是漫长地史史时期微小而零星的记录(Ager，1981)。不整合代表了一个恒定的、最大时间范围内沉积作用的中断。

b.不整合面之上的沉积物较其以下地层年轻。通常，这种类型的不整合是由于陆上暴露产生的侵蚀作用而形成的，绝大多数不整合属此类型。

然而，对于第二点则有一些例外，这主要表现在以不整合为特征的时间关系上。如与水下侵蚀作用有关的(diachronous unconformities)和与侵蚀作用无关的(drowming unconformities)，它们在时间关系上与陆上暴露产生的侵蚀不整合是不同的。

（3）不整合与层序边界类型

① 整合边界类型

Ⅰ型不整合(type I unconformity)发育于快速的海平面下降、更迅速的构造沉降期。海岸线可能移至陆架边缘，伴随着陆架下切谷的发育和海底峡谷的深切作用，陆表遭受广泛的侵蚀作用。碎屑岩块沿着峡谷体系被搬运至陆架斜坡的底部，形成了广泛的低水位体系域。在I型不整合中，沉积相迅速地向盆地方向迁移。不整合面之下的高水位体系域遭受广泛的侵蚀作用。在碳酸盐岩体系中，由于台地边缘遭受严重的侵蚀及碳酸盐角砾岩和浊积岩向盆迁

移，暴露的台地可能导致发育广泛的喀斯特体系和内部溶蚀作用(Sarg，1988)。

Ⅱ型不整合(type Ⅱ unconformity)发育于相对海平面缓慢下降时期，其结果导致相域逐渐向海迁移，并伴随少量的陆上暴露和侵蚀作用。根据Vail等人(1987，1991)的观点，陆架边缘体系域形成Ⅱ型不整合。由于Ⅱ型不整合没有发育明显的侵蚀或大的相带迁移，因此在地震资料和露头中极难识别。

②层序边界类型

Vail等人(1991)依据沉积滨线坡折带处海平面下降速率与盆地沉降速率之间的关系以及层序边界不整合类型，进一步将层序划分为Ⅰ型层序和Ⅱ型层序两类。

Ⅰ型层序以Ⅰ型不整合面为底部边界，自下而上由低水位体系域、海侵体系域、高水位体系域组成。Ⅰ型层序边界以河流复壮作用、岩相的向盆地方向转移、海岸上超的向下转移以及上覆地层的上超伴生的陆上暴露及同时发生的陆上侵蚀作用为特征。其边界上下出现大的岩相跳跃。

Ⅰ型层序界面被解释为全球海平面下降速度超过在沉积滨线坡折带处盆地沉降速度，在该处产生海平面相对下降时形成的。

Ⅱ型层序是以Ⅱ型不整合为底部边界的、自下而上由陆棚边缘体系域、海侵体系域、高水位体系域组成，它可以沉积在陆棚的任何地方，并由一个或多个进积至加积准层序组构成。

Ⅱ型层序边界的特征是沉积滨线坡折带朝陆地方向的水上和暴露和海岸上超的向下转移；然而，它既没有与河道回春作用伴生的陆上侵蚀，也没有岩相的朝盆地方转移。沉积滨线坡折带朝陆地方向上覆地层的上超、也是Ⅱ型层序边界的特征。

Ⅱ型层序边界是全球海面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时形成的，因此，在这个位置上没有发生海平面相对下降。

二、层序地层学的研究历程：

1、层序地层学的起源阶段

自从Sloss 于1950 年提出了层序的概念之后, 层序地层学正式诞生。但在当时没有受到人们足够的重视,因此层序地层学未得到发展。从20 世纪50 年代开始,由于计算机技术的应用和地震勘探新技术的兴起,使得地震勘探技术逐渐地被应用于盆地研究和油气勘探中,并取得了显著的成果和经济效益。20 世纪70 年代，以Vail 为首的Exxon石油公司的地质学家们将地质理论、地震勘探技术与现代计算机技术紧密结合,创立了地震地层学,使得地层学的发展跃上了一个新的台阶。因此,地震地层学的出现被认为是地层学理论和实践上的一项重大突破。地震地层学通过对地层及其界面的反射特征的分析,逐步弄清反射界面之间的关系、反射界面之间所限定的地层体之间关系以及它们和海平面变化之间的内在关系。在此基础上,地震地层学的发展逐步完善,其成就表现在: 在理论上,地震地层学促使人们对地层学以新的思考, 并导致现代地层学的产生; 在实践上,人们开始利用地震速度来提取岩性信息,并在盆地规模上开始对地层结构、沉积相的变化与区域分布进行分析预测。Vail 首先用地震地层学来研究海平面的变化;Todd 和Mitchum 对墨西哥湾和非洲西部海上的三叠纪、侏罗纪及早白垩世地震地层学进行研究; Glement对俄克拉何马格里区韦托加- 奇卡沙趋向带的莫洛斯普林格底砂岩进行地震模拟,为油气勘探提供了重要依据。

2、经典层序地层学阶段

从20 世纪80 年代至90 年代,随着可容纳空间概念的建立,层序地层学的理论和方法

逐渐完善, 主要研究海平面变化周期的不同时期(低水位期、海进期和高水位期)具有成因联系的地层沉积层序,并建立以地层不连续面为界,在成因上有联系的旋回性地层的年代地层学体制,以解释沉积环境及其有关岩相的分布,这些岩相单元可能限于以层面为界面的等时段内,也可以跨越时间面。该阶段通常称为经典层序地层学阶段。

经典层序地层学学派中大致有3 种层序划分方案。其一是以Vail为代表,以地层不整合或与该不整合对比的整合界面为层序的边界;主要利用地震资料来解释地震地层, 通过地震反射确定界面(沉积面或侵蚀面) 的形态和分布,再根据在层序内与层序不整合界面的关系来解释沉积体系与沉积体系域, 特别强调全球海平面变化是层序发育的主控因素。其二是以Galloway为代表, 采用最大洪泛面及其对应的沉积间断面作为层序的边界, 主要利用井的资料来进行沉积体系分析, 在确定的三维相格架内分析寻找层序界面,特别强调层序是在相对基准面或构造稳定时期沿盆地边缘沉积的一套沉积物组合,考虑了沉积旋回产生的3个变量, 而且认为陆架边缘和斜坡上的侵蚀作用是一个不断发生的过程,并受多种因素控制。其三是以Johnson 为代表,采用地层不整合或海进冲刷不整合为界面的海进- 海退旋回,即从一个(海水)加深事件到另一个具同等规模的加深事件开始之前的一段时间内沉积下来的岩层。

以上三种层序类型尽管划分方法不同,但均强调海平面的变化是控制层序成因和相分布的内在机制。王训练曾对上述3种划分方案作了较为详细的评述,并认为以殷鸿福和Johnson 等所主张的初始海泛面作为层序的边界更为优越、合理。

3、高分辨率层序地层学阶段（现代层序地层学阶段）

随着盆地油气勘探与开发向更复杂和更深入的方向发展, 石油地质学家需要更精确的技术来提高层序地层分析的分辨率和储层预测的准确性。正因为如此,高分辨率层序地层分析理论和技术便应运而生。其中,以Cross 领导的科罗拉多矿业学院成因地层研究组为代表的高分辨率层序地层学派的崛起,及其在美国和其他一些国家石油公司油气勘探、开发中发挥的显著作用和重要影响, 突出地反映了高分辨率层序地层学的新概念、新方法、新进展, 例如运用过程- 响应沉积学原理进行高分辨率率层序划分与对比技术、正演与反演数值地层模拟技术、地层对储层中流体流动速度与流体单元控制的研究等。与盆地或区域规模的层序分析不同,高分辨率层序地层分析以岩心、三维露头、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础, 运用精细层序划分和对比技术将钻井的一维信息变为三维地层关系预测的基础, 建立区域、油田乃至油藏及储层的成因地层对比骨架,对储层、盖层及生油层分布进行评价及预测。由于时间分辨率的增加,大大提高了地层预测的准确性,并能为地层流体流动最佳模拟提供可靠的岩石物理模型。高分辨率层序地层学的理论基础可概括为4 个方面: 地层基准面原理、沉积物体积分配原理、相分异原理和基准面旋回等时对比法则。

三、层序地层学所取得的成就

层序地层学由于其学术上的先进性和实践上的巨大应用价值, 已被广大的地质工作者所认可和接受, 并被广泛应用于油气勘探和盆地分析的实践中, 取得了巨大的成就, 获得了显著的经济效益。

在理论上, 它提出了一个完整统一的地层学概念。正如Vail 所说: 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, 它开创了研究地球历史的一个新阶段。通过对诸如构造沉降、基准面变化、

沉积物供给以及气候等控制沉积作用的几个最基本因素的深入分析, 深刻揭示了层序成因, 为层序划分和对比、层序特征分析、层序模式建立提供了标准或依据。通过以不整合面和与之可对比的整合面为界, 划分出层序、体系域、准层序和准层序组, 形成一套独立完整的沉积层序划分原则和体系。全球统一的成因地层划分方案的提出, 消除了地层学中长期存在的年代地层、岩性地层与生物地层三重命名的混乱现象,将地层学的研究从描述性提高到具有系统完整的理论阶段。

在研究方法上,一些新的方法被引入到层序地层学研究中来。以不整合面和与之可对比的整合面为界的地层对比方法, 与事件地层学、生物地层学、放射性年代学、磁性年代学方法相结合,为层序地层分析的年代地层学研究提供了新的武器。

在生产实践中,由于层序地层学建立的先进的成因模式,能够有效地阐明生、储、盖层的配置规律, 提高了地层对比的精度以及对相带展布、砂体分布和各种地层参数的预测能力, 为圈定有利地层-岩性圈闭提供了科学依据,从而取得了显著的经济效益。

四、层序地层学的应用前景

经典层序地层学在陆相沉积盆地中应用受阻,许多问题长期争鸣未决,加上低频层序难以满足当前油气田勘探开发的需要,这就需要不断探索并逐步完善陆相地层的层序模式, 进而形成陆相层序地层学的理论体系,此即预示着该学科重大突破已经来临。以Cross为核心的科罗拉多矿业学院成因地层研究组提出了高分辨率层序地层学概念和研究思路,为陆相地层的研究开拓了思路, 拓展了层序地层学在非海相地层中的研究领域,具有广阔的应用前景。

非海相沉积地层同样具有旋回性、韵律性和周期性, 与各种周期的构造运动幕相联系。沉积基准面会发生规律性变化,尽管这些变化在不同盆地表现强度不一,时间上略有差异, 但是存在着某种周期性或准周期性。高频的基准面变化来自于局部的构造运动和特定地区、特定地理气候与区域构造运动、区域气候变化的叠加,其对应的高频层序适合于盆地局部的地层对比和油气预测;低频基准面变化可能受控于区域构造运动或全球构造运动变迁和区域气候变化, 其对应的低频层序则适合于全盆地乃至不同沉积盆地在相同构造域内的地层对比,并建立全盆地层序地层格架。这决定了以基准面旋回原理为核心的高分辨率层序地层学在陆相盆地中应用的可行性。

高分辨率层序地层学以三维露头、岩心、测井和高分辨率地震剖面为基础, 运用精细层序划分和对比技术将钻井一维信息变为三维地层关系预测的基础, 建立区域性油田乃至油藏级储层的成因地层对比格架,对储层、盖层及生油层分布进行评价和预测。时间分辨率增加大大提高了地层预测的准确性。对油藏进行精细的层序划分和小层对比,确定储层非均质性, 并为地层内流体最佳模拟提供可靠的岩石物理模型,有利于预测小层剩余油分布规律, 提高采收率,挖潜增效。

基准面旋回与生储盖组合关系密切, 在基准面从上升到下降的转换位置发育大套泥岩段是区内主要烃源岩和良好的区域盖层。基准面旋回上升、下降阶段形成的各类砂体是区内主要储集层。生储盖组合在纵向上的配置也与基准面旋回关系密切,基准面上升阶段易形成上生下储和自生自储组合, 基准面下降阶段易形成下生上储组合,基准面上升阶段形成的储盖组合更有利于油气聚集。

随着高分辨率层序地层学的发展及其在陆相地层中的应用,只需通过有限的盆内地层对比, 即可精确预测沉积相几何形态及其变化,这对陆相石油储层、层控矿床及地下含水层等的预测都有重大的理论和现实意义。

总之,高分辨率层序地层学由于其科学性、预测性、定量性和实践性等特点,将成为层序

地层学未来发展的第一分支,必将成为本世纪盆地分析、矿产资源勘探、开发与预测的一种强有力的科学工具。