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地球物理資料綜合解釋 2005年 1 課程安排 第一章地球物理資料解釋基礎(chǔ) 第二章地球物理資料的地質(zhì)解釋 第三章地震資料解釋 第五章地震油氣檢測 第六章層序地層學(xué)概要介紹 第四章地震儲(chǔ)層預(yù)測 第七章實(shí)習(xí) 2 第六章層序地層概述 一 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 二 層序地層學(xué)基本概念 三 海平面升降及層序控制因素 四 經(jīng)典海相層序地層樣式 五 層序地層學(xué)在石油勘探中的應(yīng)用 六 陸相層序地層學(xué) 3 第六章層序地層概述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 層序地層學(xué)是在20世紀(jì)80年代后期開始出現(xiàn)的 它一經(jīng)出現(xiàn) 發(fā)展十分迅速 至今已成為地質(zhì)學(xué)研究的熱門課題之一 90年代 出現(xiàn)了三個(gè)學(xué)派 Vail 1990 為代表的層序地層學(xué)派 以不整合面或與其相對(duì)應(yīng)的整合面為邊界 Galloway 1989 為代表的成因地層學(xué)派 成因?qū)有虻倪吔鐬樽畲蠛７好?4 第六章層序地層概述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 Johnson為代表的旋回地層學(xué)派 層序的邊界為海侵面 即T R旋回 以上三種的定義均是以海相地層為研究對(duì)象建立的 相對(duì)海平面變化 此外還有 基準(zhǔn)面變化控制層序的形成與發(fā)育 Cross 1990 為代表的高分辨率層序地層學(xué)派 以基準(zhǔn)面旋回與過程 響應(yīng)原理為依據(jù) 突出反映了高分辨率陸相層序地層學(xué)的新概念 新方法 新進(jìn)展 5 層序地層學(xué)理論及研究方法由于它的可實(shí)踐性已被國內(nèi)外石油地質(zhì)家所接受 但如何將以被動(dòng)大陸邊緣海相盆地層序研究為基礎(chǔ) 強(qiáng)調(diào)海平面變化是控制層序成因和相分布內(nèi)在機(jī)制的經(jīng)典層序地層學(xué)理論與研究方法應(yīng)用于地層形成發(fā)育與海平面變化沒有直接聯(lián)系或根本不存在聯(lián)系的內(nèi)陸盆地中 是國內(nèi)外地質(zhì)界普遍關(guān)注并正在實(shí)踐的一個(gè)重要課題 第六章層序地層概述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6 國內(nèi)的層序地層學(xué)研究從20世紀(jì)90年代初開始引入并得到了蓬勃發(fā)展 大量科研成果不斷涌現(xiàn) 建立了一整套適合于陸相盆地的層序地層學(xué)理論及方法體系 徐懷大 鄧宏文 薛良清 朱筱敏等 第六章層序地層概述 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 7 第六章層序地層概述 一 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 二 層序地層學(xué)基本概念 三 海平面升降及層序控制因素 四 經(jīng)典海相層序地層樣式 五 層序地層學(xué)在石油勘探中的應(yīng)用 六 陸相層序地層學(xué) 8 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 地層終止型式 stratigraphicterminations 地震終止型式是辨別層序的關(guān)鍵 沉積層序在地震剖面上的響應(yīng)稱為地震層序 地層超覆 lapout 常用于各種類型的地層終止型式的研究 地層層序關(guān)鍵的幾何特征是上超 onlap 它形成與沉積地層的底部 表示原始地層 水平或傾斜的 沿上傾方向依次超覆在前一個(gè)更陡的界面之上 9 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 頂超 offlap 形成于或接近于沉積地層的頂部 這些幾何上的特征記錄由于基準(zhǔn)面變化或構(gòu)造沉降產(chǎn)生的沉積環(huán)境橫向遷移 當(dāng)盆地邊緣沉積體系逐漸向海推進(jìn)時(shí) 位于海泛面之上的下超 downlap 發(fā)育 沉積地層遭受侵蝕后形成的側(cè)向終止 稱為削截 削蝕 侵蝕 truncation 10 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 11 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 12 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 13 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 14 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 15 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 16 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 反射結(jié)構(gòu)在平行于沉積傾向的地震剖面中 能較好地識(shí)別這些地震相 平行或亞平行反射結(jié)構(gòu)代表均勻的沉積速度 具有不同構(gòu)造沉降速率的地層形成發(fā)散狀地震反射 前積斜交反射在大陸邊緣十分常見 它們代表三角洲或陸架斜坡向外增長 S型結(jié)構(gòu)代表低角度沉積 典型情況下其角度小于1 傾斜結(jié)構(gòu) 其角度可高達(dá)10 S 傾斜型結(jié)構(gòu)說明在海平面靜止期發(fā)育的削截頂積層 俗稱頂超 交互于在海平面上升期 或更迅速的盆地沉降期 形成的向上和向外增長的舌狀前積層序 17 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 由不規(guī)則 非連續(xù) 亞平行的反射層段組成的波狀 傾斜結(jié)構(gòu)實(shí)際上代表了圓丘狀的沉積地層反射 通常將波狀反射結(jié)構(gòu)解釋為一些小的 向淺水延伸的指狀斜交舌形體 如經(jīng)歷了分流遷移的三角洲形成的向上增長和退覆的三角洲朵葉體 海底扇也可能具有相同的波狀反射特征 疊瓦結(jié)構(gòu)代表大陸邊緣典型前積沉積體 而雜亂反射可能代表滑塌或遭受改造的沉積體或反映河道或具有下切谷充填的沉積體 透鏡狀組合更可能出現(xiàn)在與沉積體傾向垂直的剖面中 它們代表三角洲或海底扇沉積 18 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 層序 sequence 層序是層序地層學(xué)研究的基本單元 它是頂 底為一不整合面或與之相對(duì)應(yīng)的整合面為邊界的 一套相對(duì)整一的 成因上有聯(lián)系的地層單元 層序可進(jìn)一步細(xì)分為體系域 systemtract 體系域根據(jù)其在層序中的位置以及由海平面所限定的準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序的堆積型式確定 層序的基本組成單元是準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組 19 S 層序邊界面上表現(xiàn)為代表海侵體系域的超覆 界面下表現(xiàn)為對(duì)前一個(gè)層序旋回中高水位體系域的削截 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 20 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 2 5 3 0 SB13 8 SB15 5 MFS MFS 9700 9800 9900 9600 9500 9400 層序邊界特征之二 深切谷 86EC2444 層序邊界面上的深切谷 層序邊界 斷層 層序邊界的另一個(gè)重要標(biāo)志 就是存在許多因河流回春作用而形成的深切谷 這些下切河谷深深的切入上一層序旋回中的高水位體系域中 且河谷充填物與其下伏沉積層存在著明顯的沉積相錯(cuò)位 E 21 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 海泛面 凝縮段與可容空間海泛面 marinefloodingsurface 是一個(gè)新老地層的分界面 穿過這個(gè)面水深有明顯增大的證據(jù) 在地層記錄中 這個(gè)面極易識(shí)別和作圖 通常它是一個(gè)區(qū)域上分布相當(dāng)明顯的面 22 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 初次海泛面 Firstfloodingsurface 是層序內(nèi)部初次跨越陸架坡折的海泛面 也是低位與海侵體系域的物理界面 初次海泛面可由于后期海平面下降而遭受地表剝蝕或發(fā)生無沉積作用 也可由于后期海平面上升 發(fā)生侵蝕沉積物的海侵侵蝕作用 23 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 24 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 最大海泛面 Maximumfloodingsurface 是層序中最大海侵時(shí)形成的界面 它是海侵體系域的頂界面并被上覆的高位體系域下超 它以從退積式準(zhǔn)層序組變?yōu)檫M(jìn)積式準(zhǔn)層序組為特征 常與凝縮層伴生 25 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 S 層序邊界 最大海泛面地震剖面特征 95EC1558 最大海泛面 高位體系域 26 凝縮段 condensedsection 為最大海泛期間的沉積物 以沉積慢 分布廣 富含有機(jī)質(zhì)和非常薄的海相泥巖沉積為特征 代表大陸邊緣饑餓性沉積時(shí)期內(nèi)的緩慢沉積作用 凝縮段分布范圍很大 可以由盆地延伸到陸棚 薄層狀穩(wěn)定的沉積單元將濱淺海沉積與較深水的遠(yuǎn)海沉積聯(lián)系起來 從而成為地層劃分對(duì)比以及恢復(fù)古環(huán)境的一個(gè)關(guān)鍵沉積層段 凝縮段盡管沉積厚度很薄 但卻占有相當(dāng)大的時(shí)間變化范圍 在區(qū)域性或全球性地層對(duì)比 以及層序地層學(xué)研究中 凝縮段起著重要作用 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 27 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 凝縮段 28 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 29 可容空間 accommodation 是指可供沉積物潛在的堆積空間 Jerrey 1989 是全球海平面變化和構(gòu)造沉降的綜合表現(xiàn) 并受控于沉積背景的基準(zhǔn)面變化 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 30 準(zhǔn)層序 parasequence 準(zhǔn)層序由VanWagoner 1985 在SEPM年會(huì)上提出 用以取代Vail 1977 所定義的周期或旋回 即重復(fù)的 向上變淺的地層單元 目的之一是保持Vail 1977 對(duì)重復(fù)地質(zhì)事件即 周期 的時(shí)間含義 其二是突出準(zhǔn)層序與層序二者之間的相互關(guān)系 指出準(zhǔn)層序是層序的基本組成單元 是由海泛面或與之相對(duì)應(yīng)的面所限定的 有成因聯(lián)系的一組相對(duì)整合的層或?qū)咏M序列 Van和Wagoner 1985 它是組成層序的一套地層單元之一 即層序 體系域 準(zhǔn)層序組 準(zhǔn)層序 層組 層 紋層組 紋層 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 31 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 32 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 33 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 34 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 35 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 體系域體系域 systemstract 被定義為 一個(gè)有聯(lián)系的 同時(shí)期的沉積體系的集合體 Browm和Fisher 1977 根據(jù)其內(nèi)部的疊置方式 在層序內(nèi)的位置和界面類型來定義和解釋體系域 Posamentier等人 1988 建立了被動(dòng)大陸邊緣層序地層模式 該模式包含四個(gè)基本的體系域 36 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 37 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 低位體系域 Lowstandsystemstract 簡稱LST 形成于相對(duì)海平面變化較低期 并沉積于大陸斜坡和盆底 由斜坡扇 盆底扇和由加積型準(zhǔn)層序組構(gòu)成的沉積充填于下切谷 和下超于盆底扇之上的前積性準(zhǔn)層序組構(gòu)成的低水位期楔形體組成 低位體系域以初次海泛面為頂界 其上為海進(jìn)體系域 38 低位體系域 斜坡扇 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 39 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 低位體系域 盆底扇 40 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 41 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 42 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 海進(jìn)體系域 Transgressivesystemstract 簡稱TST 由于海平面上升 海進(jìn)體系域由一系列向陸推進(jìn)的退積準(zhǔn)層序組成 沉積作用非常緩慢 海侵體系域頂部與具有下超特征的最大海泛面 MFS 相對(duì)應(yīng) 頂部沉積物以沉積慢 分布廣 富含有機(jī)質(zhì)和非常薄的海相泥巖沉積為特征 該層段即為所謂的 凝縮段 43 海進(jìn)體系域 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 44 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 45 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 高位體系域 Highstandsystemstract 簡稱HST 海侵體系域之上為高位體系域 隨著海平面總的上升速率減緩并逐步開始下降 導(dǎo)致可容空間增長速率小于沉積物供應(yīng)速度 因此形成了由加積 前積型準(zhǔn)層序組成的高位體系域 高位體系域形成于層序單元的頂部 在某些情況下 由于下一個(gè)旋回下降的基準(zhǔn)面產(chǎn)生的侵蝕作用 可能會(huì)導(dǎo)致高位體系域在不同部位厚度差異極大 從陸架到非海相沉積 相序呈連續(xù)分布 斜交反射結(jié)構(gòu)是其主要特點(diǎn) 46 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 47 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 48 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 陸架邊緣體系域 shelf marginsystemstract 簡稱SMST 沉積于緩慢的相對(duì)海平面下降期 此時(shí)海平面沒有下降到陸架邊緣以下 這是 型層序的主要特征 一般認(rèn)為陸架邊緣體系域形成于在陸架坡折處海平面下降的速率小于其沉降的速率時(shí) 陸架邊緣體系域由陸架和斜坡碎屑巖或碳酸鹽巖組成 它們以層序邊界為底部邊界 由海進(jìn)面為頂部邊界的加積型或前積型準(zhǔn)層序組構(gòu)成 49 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 50 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 VanWagoner等人 1987 指出 當(dāng)指一個(gè)體系域時(shí) 低位和高位這一術(shù)語并非意指全球海平面升降或相對(duì)海平面變化周期中唯一的時(shí)間段 或位于全球海平面或相對(duì)海平面變化曲線上固定的位置 應(yīng)將體系域確切的起始時(shí)間解釋為全球海平面變化 沉積物供應(yīng)和區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相互作用的一個(gè)函數(shù) 51 第六章層序地層概述 層序地層學(xué)基本概念 一般情況下高位體系域和低位前積楔狀體常常由前積型準(zhǔn)層序組構(gòu)成 高位體系域早期和陸架邊緣體系域由加積型準(zhǔn)層序組構(gòu)成 而海進(jìn)體系域常常由退積型準(zhǔn)層序組構(gòu)成 52 第六章層序地層概述 一 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 二 層序地層學(xué)基本概念 三 海平面升降及層序控制因素 四 經(jīng)典海相層序地層樣式 五 層序地層學(xué)在石油勘探中的應(yīng)用 六 陸相層序地層學(xué) 53 海平面變化具有全球周期性海平面變化是形成以不整合面以及與之可對(duì)比的整合面為界的 成因相關(guān)的沉積層序的根本原因 Haq和Vail 1977 1978 建立了顯生宙全球海平面 級(jí)變化旋回和中新生代海平面變化年表 他們認(rèn)為層序地層學(xué)可以成為建立全球性地層對(duì)比的手段 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 54 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 55 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 56 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 珠江口盆地與全球海平面升降旋回圖對(duì)比 可看出 自新生代以來 珠江口盆地尚未發(fā)現(xiàn)有比全球海平面升降變化周期更短 升降幅度更大的構(gòu)造事件 因此 可以認(rèn)為該盆地各層序的形成也同樣受全球海平面升降變化的控制 各層序邊界的年齡以及最大海泛面的年齡應(yīng)與EXXON全球旋回圖大體一致 57 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 根據(jù)珠江口盆地的相對(duì)海平面變化曲線 則可將研究區(qū)內(nèi)上第三系的珠江組和韓江組地層 21 10 5Ma 劃分為六個(gè)三級(jí)層序地層旋回 58 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 四個(gè)變量控制了地層單元幾何形態(tài)和巖性一個(gè)層序中地層單元的幾何形態(tài)和巖性由構(gòu)造沉降 全球海平面升降 沉積物供給速率和氣候等四個(gè)基本因素的控制 其中構(gòu)造沉降提供了可供沉積物沉積的可容空間 全球海平面變化控制了地層和巖相分布模式 沉積物供給速率控制了沉積物的充填過程和盆地古水深變化 氣候控制了沉積物類型以及沉積物的沉積數(shù)量 59 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 被動(dòng)大陸邊緣 60 第六章層序地層概述 海平面升降及層序控制因素 四大控制因素 構(gòu)造沉降海平面升降沉積物供給氣候 61 第六章層序地層概述 一 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 二 層序地層學(xué)基本概念 三 海平面升降及層序控制因素 四 經(jīng)典海相層序地層樣式 五 層序地層學(xué)在石油勘探中的應(yīng)用 六 陸相層序地層學(xué) 62 第六章層序地層概述 經(jīng)典海相層序地層樣式 層序地層學(xué)與傳統(tǒng)的地層學(xué)方法不同 它是依靠海平面升降變化所產(chǎn)生的一系列不整合面進(jìn)行地層劃分與對(duì)比 并將沉積體系劃分為既有成因聯(lián)系 又有年代地層意義的不同級(jí)別地層單元 層序 體系域和準(zhǔn)層序 并找出這些地層單元與沉積相的關(guān)系 在地層記錄中 可以識(shí)別出兩種類型的層序 即 型層序和 型層序 63 第六章層序地層概述 經(jīng)典海相層序地層樣式 層序地層樣式除了總體受海平面升降 構(gòu)造沉降 沉積物供給和氣候的影響外 還受盆地幾何形態(tài)差異的影響 因此 海相碎屑經(jīng)典層序地層樣式主要有三種類型 即具陸架坡折邊緣的 型層序地層 具緩坡邊緣的 型層序地層和 型層序地層樣式 64 第六章層序地層概述 經(jīng)典海相層序地層樣式 具陸架坡折的 型層序自下上由低水位 海侵和高水位體系域組成 它們呈楔狀幾何形態(tài)分布于具有陸架坡折的盆地中 其低水位體系域主要是由盆底扇 斜坡扇和低水位進(jìn)積楔狀體組成 65 第六章層序地層概述 經(jīng)典海相層序地層樣式 具有緩坡邊緣的 型層序的海侵和高水位體系域類似于具陸架坡折的 型層序的海侵和高水位體系域 但在具緩坡邊緣的盆地中 由于地形平緩且缺少明顯地形坡折 故具有緩坡邊緣的 型層序低水位體系域僅由相對(duì)較薄的楔狀體組成 而根本沒有峽谷和盆底扇 66 第六章層序地層概述 經(jīng)典海相層序地層樣式 型層序自下而上由陸架邊緣體系域 海侵體系域 高水位體系域組成 陸架邊緣體系域是 型層序最下部的一個(gè)體系域 其底界是一個(gè)以覆蓋河流沉積的海相平原或以覆蓋河流沉積的濱岸和三角洲沉積物為特征的侵蝕不整合或與之可對(duì)比的整合面 67 68