陆相层序地层学理论体系及其发展趋势

笔者在综合了国内外大量学者研究成果的基础之上,以全新的角度,从陆相层序几何学和陆相层序充填动力学两个方面,初步总结了陆相层序地层的特征、研究难点、层序的内部构成和外部构成、地层的控制因素,并且简略地归纳了陆相层序地层学的模式,展望了未来陆相层序地层学的发展趋势及其前景。

论陆相层序地层学理论体系及其研究思路

起源于被动大陆边缘盆地的经典层序地层学已被普遍应用于我国广泛分布着的中新生代陆相盆地中 ,但陆相层序地层学尚存在许多问题有待于探索。陆相层序地层学具有迥异于经典层序地层学的研究思路和理论体系。陆相层序地层学应采取宏观控制微观、微观反过来补充或印证宏观的思路 ,以钻井、测井资料作为点 ,连井剖面、地震剖面作为线 ,由多条线纵横交叉 ,从三维空间控制整个研究区块。通过对陆相层序及其体系域的剖析 ,探讨陆相层序地层几何学特征及动力学机制 ,建立一个较为完善的陆相层序地层学模式 ,倡导一套适用于大多数陆相盆地的陆相层序地层学术语体系 。

国内陆相层序地层学研究进展

目前,层序地层学研究风靡世界,而陆相层序地层学研究已逐渐成为我国学者关注的焦点和热点.本文按照层序地层学 陆相层序地层学 高分辩率陆相层序地层学的发展次序,简要论述了有关层序地层学各发展阶段的一些基本概念、原理、应用前景以及新的研究技术和方法,从而形成对这门学科系统的、完整的、发展的认识.

试论控制断陷湖盆陆相层序发育的影响因素

以南襄盆地泌阳断陷中新生代陆相层序为例 ,探讨了控制断陷湖盆陆相层序形成和发育的影响因素。研究表明 ,基底构造沉降、物源供给、古气候波动及湖平面变化是控制断陷湖盆陆相层序发育的四大主要因素。在泌阳断陷湖盆中 ,区域性构造运动控制着盆地充填序列及构造层序 ,盆地边界断裂的脉动性控制着地震层序 (层序组 )及层序 ;物源供给速率与可容空间变化速率比值决定着陆相层序单元堆叠型式 ;古气候影响陆相层序发育的作用机理是通过影响物源及湖平面变化而产生效应 ,古气候周期性变迁决定着陆相层序中高频单元的发生、发展和定格 ;湖平面变化是研究断陷湖盆层序地层的主要内容 ,它直接控制着陆相层序诸多几何学方面的特征。

断陷湖盆陆相层序中体系域四分性探讨──泌阳断陷下第三系核桃园组为例

断陷湖盆中一个完整陆相层序的体系域具四分性，即低水位体系域（ＬＳＴ）、水进体系域（ＴＳＴ）、高水位体系域（ＨＳＴ）及水退体系域（ＲＳＴ），该四分体系域具显著的几何构型特征，它们分别由低位加积小层序组、退积小层序组、高位加积小层序组及进积小层序组构成。陆相层序四分体系域是一个沉积基准面旋回所引起的可容空间旋回性变化的沉积响应。对于断陷湖盆的一个完整陆相层序，其体系域划分原则为：湖相厚层泥岩代表高水位体系域，它是水退体系域和水进体系域的分界；初始湖泛面之上为水进体系域，其下为低水位体系域。断陷湖盆中一个完整的陆相层序自下而上依次由下列层序单元构成；层序界面（ＳＢ）→无湖岸上超的低水位体系域→湖岸显著上超的水进体系域→由沉积速率缓慢的垂向加积型湖相泥质岩构成的高水位体系域→湖岸显著退却的水退体系域→层序界面（ＳＢ）。

北京延庆硅化木公园地质剖面陆相层序地层特征分析

陆相层序地层的研究是由海相层序地层研究演变而来,但陆相层序控制因素的不同造成陆相层序在规模、体系域发育特征等与海相层序都具有很大的区别。陆相层序受构造、事件沉积和气候等多因素影响,往往很难找到发育完整又易于观察的层序剖面。文中以北京北部延庆硅化木公园的中生界侏罗系"花盆"盆地为研究对象,通过露头观察、自然伽马点测和采样分析等地质方法,细致观察和分析了整个地质剖面,根据沉积和层序特征,划分出7个陆相层序,在各个层序内部又细分出各种不同体系域类型并确定了识别标志。根据研究结果,总结了陆相山间盆地层序地层的一些典型特征,初步划分出3种典型的陆相层序。同时将本区广泛出现的硅化木化石成因解释为大规模湖泛和火山作用的综合结果,并将木化石的出现作为大规模湖泛出现的标志。研究成果完整呈现了受构造、气候和事件沉积等多重影响的小型陆相山间盆地的湖泊层序典型特征,具备一定的代表性。

沉积有机相在陆相层序地层格架中的分布特征——以吐哈盆地台北凹陷及准噶尔盆地南缘中侏罗世煤系为例

综合应用有机岩石学、地球化学及孢粉学的研究方法 ,对吐哈盆地台北凹陷及准噶尔盆地南缘J2 x煤系的沉积有机相在陆相层序的格架中的分布特征进行了探讨。研究表明 ,一般情况下 ,各类沉积有机相在层序地层格架纵向上以湖侵体系域为中心对称分布 ,生烃能力最强的烃源岩出自湖湾—半深湖有机相 ,其位置一般出现在湖侵体系域中部 ,向上向下 ,烃源岩生烃能力依次变差。

陆相层序地层划分及岩芯、测井高分辨率层序地层界面判识

本文提出了陆相盆地中存在有3种叠加方式4种类型的准层序组，即Ⅰ、Ⅱ型加积准层序组，进积准层序组及退积准层序组；论证了陆相层序地层学4分方案的可行性，并建议使用湖泊枯水体系域（LDST）、湖泊扩展体系域（LEST）、湖泊丰水体系域（LF－ST）以及湖泊萎缩体系域（LWST）等术语；总结出了层序界面的4种类型—区域角度不整合面、火山-局部不整合面、湖盆萎缩最大暴露冲刷面及区域性超覆不整合面；指出了生物富集层和油页岩的底界面以及低能量细碎屑与下伏钙质团决和滑塌构造层之间的界面是准层序界面，而规模较大的水深突增岩相界面、较厚的滑塌构造层顶界面以及颜色突然变深的较厚泥质沉积物分界面可作为准层序界面。

陆相层序界面识别的岩石地球化学标志探讨——以泌阳断陷双河—赵凹地区下第三系核三上段为例

泌阳断陷双河—赵凹地区下第三系核三上段所划三个陆相层序不仅在地震剖面、电测曲线上有显著的识别标志，而且它们在岩石地球化学特征上，亦有明显反映。具体地，识别陆相层序界面的岩石地球化学标志包括：①岩石类型标志；②砂砾岩中粘土矿物及胶结物特征；③化学成分标志；④碳氧同位素特征。

陆相层序地层学进展与在油气勘探开发中的应用

陆相层序地层与被动大陆边缘海相层序地层之间存在较大的差异。陆相盆地沉积受多种因素控制 ,而且不同类型盆地的主要控制因素又各不相同 ,造就了陆相盆地沉积类型多、相变快、横向连续性差、纵向上层序厚度变化大 ,频繁的湖侵湖退使湖盆沉积垂向上韵律变化快 ;因此陆相层序地层的形成、结构和模式更为复杂 ,研究更为困难。在研究与实践中 ,中国学者根据陆相盆地的边界特征、体系域边界特征、初始湖泛面和最大湖泛面、是否有坡折带等因素 ,建立了符合中国盆地沉积实际的坳陷型盆地和断陷型盆地层序地层格架和模式。控制陆相地层层序发育的因素主要是湖平面的变化、构造、气候、基准面的变化和物源的供给 ,特别是构造和气候显得十分重要 ,它们直接控制了湖平面的变化。陆相地层层序研究的方法体系主要包括露头层序研究方法、实验观测和分析方法、测井层序地层分析、地震层序地层分析和层序地层的数值模拟方法。在油气勘探中的区带勘探阶段、目标勘探阶段和开发阶段 ,层序地层学都能发挥不可替代的作用。

陆相层序地层格架与油气勘探研究——以黄骅坳陷孔南地区孔店组为例

针对黄骅坳陷孔南地区孔店期湖盆类型为陆相断陷盆地这一特点,采用陆相层序地层学的理论及其技术方法,充分利用岩心、测井和地震资料,确定层序界面及体系域界面,将研究区孔店组划分为1个二级层序、4个三级层序和12个体系域。通过构造层序地层分析,建立了古近系孔店组的等时构造-层序地层格架,实现了孔南地区的层序地层对比。最后分析了孔南地区孔店组的生储盖组合模式以及油气分布规律,为孔南地区油气勘探开发提供了一套新的研究思路。

陆相层序地层学研究进展与挑战

层序地层学的发展经历了三个发展阶段 ,而最近 10多年的发展最为迅猛而引人瞩目 ,取得了许多重大进展。最突出的表现之一 ,就是陆相层序地层学研究已成为一个国际性的热点课题 ,尤其是引起了我国众多地学专家的极大关注 ,并初步取得了丰硕的研究成果。但是 ,与其它学科一样 ,陆相层序地层学在向纵深发展的过程中 ,也出现了很多问题。如何解决这些问题 ,并切实有效地、更为得心应手地把陆相层序地层学应用到油气勘探以及其它生产应用领域 ,已经成为二十一世纪陆相层序地层学发展所面临的紧迫挑战。

川北前陆盆地上三叠统须家河组陆相层序地层

中国中西部前陆盆地大多具有陆内俯冲造山形成的特点,层序地层学在这类前陆盆地中的应用是一个值得研究的新领域。对川北前陆盆地上三叠统须家河组5条露头剖面和1条测井剖面进行详细沉积相分析和层序地层划分,同时阐述了沉积相迁移规律、层序界面类型、层序发育特征及基准面变化;将川北前陆盆地上三叠统须家河组划分为4个三级层序(TS1,TS2,TS3和TS4)。大竹、开江一带须家河组沉积厚度为400～600m,4个层序发育完整;向北东至万源一带地层变薄至100余m,保存残留不全的须家河组只能归为1个三级层序(TS4)。在露头剖面和测井剖面层序地层划分的基础上建立的层序地层格架表明:TS1—TS2以曲流河及曲流河三角洲沉积体系为主,盆地处于稳定坳陷和慢速充填的欠补偿状态,TS3—TS4以冲积扇、辫状河及辫状河三角洲沉积体系为主,盆地处于强烈坳陷和快速充填的过补偿状态。沉积相的时空叠置样式受北部秦岭造山带构造活动的制约作用较为明显。

柴达木西部第三纪盆地陆相层序与油气分布规律

应用陆相层序地层概念模型 ,研究柴达木第三纪盆地层序格架中油气分布规律 ,探讨各层序中不同体系域中沉积体系的配置关系、生储盖组合、油气聚集模式、圈闭类型及分布。认为第 构造层序中的最大湖泛体系域最具生油潜力 ;高位湖退体系域为最有利的储集层 ;上超体系域成藏类型丰富 ,具有较好的勘探前景。初步总结出陆相层序中自生自储、下生上储、侧向运移、垂向运移四种油气运移聚集模式。

库车坳陷中生界陆相层序地层格架与盆地演化

根据库车坳陷野外露头和钻井地层对比与沉积相分析 ,建立了库车坳陷中生界陆相层序地层的格架 ,总结了陆相盆地层序地层发育的特点 ,指出了多期叠合盆地陆相层序发育和横向对比的复杂性。将库车坳陷中生界划分了 5个二级构造层序 ,每个层序分别由低位、湖侵和高位体系域组成。低位体系域多为巨厚的冲积扇、扇三角洲和辫状河三角洲沉积体系 ,代表较强烈的造山活动期的沉积响应。湖侵体系域主要为辫状河三角洲前缘—滨浅湖沉积体系 ,代表造山运动间歇期的沉积响应。高位体系域多为冲积扇—辫状河三角洲平原沉积体系 ,代表较弱的造山活动期的沉积响应。根据库车坳陷层序演化 ,建立了陆相盆地的 3种盆地模式 ,即强挤压沉陷盆地 ,以早_ 中三叠世和晚第三 第四纪为代表 ;弱挤压沉陷盆地 ,以晚侏罗 早白垩世为代表 ;造山后剥蚀反弹盆地 ,以晚三叠世 早。

泌阳断陷双河—赵凹地区陆相层序地层学模式

以泌２０７井作为参照井，本区下第三系核三段上部所划３个陆相层序发育Ⅰ型层序界面一个，Ⅱ型层序界面３个。一个完整的Ⅰ型陆相层序自下而上发育有低位体系域（ＬＳＴ）、水进体系域（ＴＳＴ）、早期高位体系域（ＥＨＳＴ）及晚期高位体系域（ＬＨＳＴ）等４个体系域，共５个界面。除顶、底界面归属层序界面之外，其它３个界面皆为体系域界面；而Ⅱ型陆相层序缺失ＬＳＴ。无论何种体系域，其沉积体的几何形状均为楔状体，且各体系域的沉积相横向配置呈现规律性变化。等时层序地层框架模式清楚地显示了泌阳断陷成盆演化史、沉积充填史及其陆相层序时空展布特征。

断陷湖盆陆相层序中高频层序的米氏旋回成因探讨

以泌阳断陷湖盆下第三系核三上段为例 ,通过单井高频层序分析 ,将其划分出 3个层序 9个体系域 ,发育 4类 13个小层序组 ,其中可识别的小层序达 5 0多个 ;采用滤波技术和傅里叶变换 ,对单井自然电位 (SP)测井曲线进行技术处理 ,获取其沉积旋回曲线和频谱曲线 ,以了解优势旋回的分布及旋回时限。研究结果显示 ,泌阳断陷湖盆的高频层序是由米氏旋回所驱动的古气候周期性波动所形成的。亦即 ,古气候是影响陆相层序发育的一个重要因素 ,其周期性变化是源于米氏旋回的驱动力 (即米兰柯维奇天文旋回 )。米兰柯维奇天文旋回包括偏心率旋回、倾斜率旋回和岁差旋回 ,这几个轨道参数所驱动的古气候变迁 ,分别形成了周期为 10万a (或4 0万a)、 4万a及 2万a的高频层序 ,即小层序组、小层序及小层单元。

泌阳断陷下第三系核三~上段陆相层序各体系域岩石地球化学旋回性特征

泌阳断陷下第三系核三上段可划分为三个陆相层序（S4、S5和S6）．每一层序自下而上发育TST、HST和RST三个体系域。对泌阳断陷下第三水核三上段S5层岸各体系域中几类岩石地球化学标型参数的研究发现，在S5层序形成时期，由于在一个旋回性变迁的古气候（古湿度和古温度）驱动下，湖平面发生了一次完整的旋回性变化；湖泊水体的物理化学条件（古盐度、古酸碱度、古氧化还原电位等）及物源性质亦随之发生一次旋回性变化：相应地，沉积岩中岩石类型、矿物成分（主要指粘土矿物和胶结物）、化学成分（包括常量元素和微量元素及水溶性离子等）以及碳、氧同位素等皆发生了一次旋回性变化。

断陷湖盆陡坡带陆相层序地层学模式研究─—以泌阳断陷双河─赵凹地区下第三系核三上段为例

以泌阳断陷双河－赵四地区下第三系核三上段陆相层序地层学研究为例，建立了断陆湖盆陡坡带陆相层序地层学模式：①陆相层序及其体系域界面模式；②体系域模式；③陆相层序地层模式。其中，陆相层序地层模式包括岩相格架模式及年代框架模式两个内容。研究结果显示，断陷湖盆陡坡带可识别出Ⅰ型和Ⅱ型两类陆相层序；一个完整的Ⅰ型陆相层序从下往上发育ＬＳＴ、ＴＳＴ、ＨＳＴ及ＲＳＴ四个体系域，共五个界面，除顶、底界面归属层序界面之外，其它三个界面皆为体系域界面；而Ⅱ型陆相层序缺失ＬＳＴ。无论何种体系域，其沉积体的几何形状均为模状体，且各体系域的沉积相横向配置呈现规律性变化。陆相层序地层等时框架模式清晰地显示了研究区下第三系核三上段的沉积充填史及其沉积层序时空展布特征。

断陷湖盆陆相层序过程—响应机制的单因素计算机模拟

综合考虑陆源碎屑物供给、内源碳酸盐岩没积、沉积物侵蚀与再沉积、重力流沉积以及构造升降和水平位移等诸多地质因素，建立了一个能够模拟各型盆地的综合数学物理方程式。采用自行研制的定量层序地层模拟系统，以断陷湖盆坡带（泌阳断陷双河～赵凹地区为例），分别模拟了：①湖平面变化过程及其陆相层序响应机制；②基底构造沉降过程及其陆相层序响应机制；③物源供给过程及其陆相层序响应机制。