层序地层学概念和原理课件.ppt

1、层序地层学概念和原理1 1、盆地构造动力学、几何学、盆地构造动力学、几何学2 2、相对海平面、构造运动和全球海平面、相对海平面、构造运动和全球海平面3 3、沉积物供给、沉积物供给4 4、层序和体系域、层序和体系域层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积地层和地层模式是构造运动、全球海平面变化和沉积地层和地层模式是构造运动、全球海平面变化和气候相互作用的产物。构造运动和全球海平面变化控气候相互作用的产物。构造运动和全球海平面变化控制了沉积物沉积的有效空间（可容空间）的大小；构制了沉积物沉积的有效空间（可容空间）的大小；构造运动、全球海平面变化和气候的相互作用还控制了造运动、全球海平面变化和气

2、候的相互作用还控制了沉积物供给量以及可容空间被充填的规模；自旋回沉沉积物供给量以及可容空间被充填的规模；自旋回沉积作用控制了可容空间被充填时具体的沉积相结构。积作用控制了可容空间被充填时具体的沉积相结构。目的是介绍控制可容空间产生、充填和消亡的原理，然后介绍怎样用目的是介绍控制可容空间产生、充填和消亡的原理，然后介绍怎样用这些原理把岩石记录分成层序和体系域。这些原理把岩石记录分成层序和体系域。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学大地构造作用是表征可容空间产生和消亡的根本控制因大地构造作用是表征可容空间产生和消亡的根本控制因素，没有构造沉降就没有沉积盆地。

3、素，没有构造沉降就没有沉积盆地。构造沉降的产生有二种机制：构造沉降的产生有二种机制：1 1、岩石圈的伸展作用、岩石圈的伸展作用2 2、挠曲负载作用、挠曲负载作用一、盆地形成过程一、盆地形成过程层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学伸展盆地可形成于不同的板块构造环境中，但最常见于伸展盆地可形成于不同的板块构造环境中，但最常见于增生板块边缘。构造沉降的阶段性表现：增生板块边缘。构造沉降的阶段性表现：1 1、初始阶段由于对岩石圈伸展的均衡调整而很快沉降；、初始阶段由于对岩石圈伸展的均衡调整而很快沉降；2 2、接着是由于软流圈的冷却而逐渐减弱（、接着是由于软流圈的

4、冷却而逐渐减弱（60100Ma）1、裂谷盆地、裂谷盆地 可以把充填层序分为裂谷前、裂谷后和裂谷同期阶段可以把充填层序分为裂谷前、裂谷后和裂谷同期阶段这些阶段的层序已被这些阶段的层序已被Hubbard（1988）命名为命名为巨层序。巨层序。在一个简单的在一个简单的裂谷同期巨层序裂谷同期巨层序模式中，沉积物发育于模式中，沉积物发育于裂谷的受断裂控制的沉积中心，可见到反向牵引并生长为裂谷的受断裂控制的沉积中心，可见到反向牵引并生长为活动断层，横跨伸展断层的不同沉降速率对沉积相的分布活动断层，横跨伸展断层的不同沉降速率对沉积相的分布产生强烈控制作用。产生强烈控制作用。裂谷后的巨层序裂谷后的巨层序中，任

5、何与裂谷有关的残余地貌特征，中，任何与裂谷有关的残余地貌特征，都逐渐被淹没在充填下沉盆地并上超在盆地边缘的沉积物都逐渐被淹没在充填下沉盆地并上超在盆地边缘的沉积物之上，形成典型的之上，形成典型的“牛头牛头”状几何形态状几何形态（Mckenzie,1978）。）。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学前陆盆地前陆盆地是在对冲断带之下的岩石圈载荷的响应而发是在对冲断带之下的岩石圈载荷的响应而发育的。当冲断席被侵位时岩石圈对载荷响应而发生弯曲，育的。当冲断席被侵位时岩石圈对载荷响应而发生弯曲，在靠近负载增加的地方产生凹陷。在靠近负载增加的地方产生凹陷。这种盆地的

6、充填沉积具有特征的楔形形态，向推覆体前缘这种盆地的充填沉积具有特征的楔形形态，向推覆体前缘增厚，并形成一个前陆盆地巨层序，盆地的宽度与下伏岩增厚，并形成一个前陆盆地巨层序，盆地的宽度与下伏岩石圈的刚性有关，深度则与载荷的大小有关。形成一个与石圈的刚性有关，深度则与载荷的大小有关。形成一个与生长造山带相邻的前陆盆地，生长造山带相邻的前陆盆地，1 1、具有巨大的早期快速增加的沉积物供应速率具有巨大的早期快速增加的沉积物供应速率2 2、冲断作用的停止和造山带的持续侵蚀导致载荷最终减、冲断作用的停止和造山带的持续侵蚀导致载荷最终减小，并且许多前陆盆地被抬升。小，并且许多前陆盆地被抬升。2、前陆盆地、前

7、陆盆地层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学走滑盆地总的来说沉降和抬升速率均非常快，但走滑走滑盆地总的来说沉降和抬升速率均非常快，但走滑盆地没有一种特定的沉降模式盆地没有一种特定的沉降模式3、走滑盆、走滑盆地地层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学构造沉降曲线上可叠加许多高频控制因素，如全球海构造沉降曲线上可叠加许多高频控制因素，如全球海平面变化、断裂作用和刺穿作用。平面变化、断裂作用和刺穿作用。在快速地盆地沉降期间，由更高频地海平面下降所产在快速地盆地沉降期间，由更高频地海平面下降所产生地层序边界是不清楚的，在缓慢构

8、造沉降期间或抬生地层序边界是不清楚的，在缓慢构造沉降期间或抬升期间，层序边界会被增强。升期间，层序边界会被增强。沉积物供给超过了构造沉降，盆地被充填至基准面，多余沉积沉积物供给超过了构造沉降，盆地被充填至基准面，多余沉积物经路过作用向北输送到海里。沉降曲线显示从晚白垩世到早物经路过作用向北输送到海里。沉降曲线显示从晚白垩世到早第三世有缓慢沉降，与弧后盆地环境的热沉降有关。二个特别第三世有缓慢沉降，与弧后盆地环境的热沉降有关。二个特别增大的沉降速率发生在中晚更新世和中新世中期，对应于安增大的沉降速率发生在中晚更新世和中新世中期，对应于安第斯山脉的二个造山期。第斯山脉的二个造山期。哥伦比亚州Lia

9、nos盆地构造沉降曲线南维京地堑是许多裂谷盆地地典型，沉积作用总是跟不上实际构造南维京地堑是许多裂谷盆地地典型，沉积作用总是跟不上实际构造沉降，导致了白垩纪时水深增加并且出现沉积物饥饿。在第三纪，沉降，导致了白垩纪时水深增加并且出现沉积物饥饿。在第三纪，由于苏格兰高地和临近北海盆地抬升，供给沉积物增加，部分地区由于苏格兰高地和临近北海盆地抬升，供给沉积物增加，部分地区被充填至基准面，盆地残余部分随后继续充填，形成现今地浅海。被充填至基准面，盆地残余部分随后继续充填，形成现今地浅海。在该盆地内，区分裂谷同期和裂谷后期层序很困难，因为长期地沉在该盆地内，区分裂谷同期和裂谷后期层序很困难，因为长期地

10、沉积饥饿导致了地层的过渡。积饥饿导致了地层的过渡。南维京地堑构造沉降曲线层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学层序地层学的许多概念和原理均是基于对前积盆地边缘体系地震剖面的观察层序地层学的许多概念和原理均是基于对前积盆地边缘体系地震剖面的观察而得来的，这些前积体系常具有一致的沉积几何体。而得来的，这些前积体系常具有一致的沉积几何体。二、盆地边缘的概念二、盆地边缘的概念层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学滨线（滨线（shoeline）可位于顶积层的任何一点，它可能与退覆坡折有关，可位于顶积层的任何一点，它可能与退覆坡折

11、有关，也可能出现在退覆坡折向陆方向几百公里。也可能出现在退覆坡折向陆方向几百公里。顶积层（顶积层（topset）顶积层这一术语用来描述盆地边缘剖面的近源部分，顶积层这一术语用来描述盆地边缘剖面的近源部分，它具有低坡度特征（它具有低坡度特征（0.1），斜积层一般具有陆坡较深水沉积体系特），斜积层一般具有陆坡较深水沉积体系特征，其坡度可从地震剖面上获得。征，其坡度可从地震剖面上获得。底积层（底积层（bottomset）用来描述盆地边缘剖面中斜积层的底部地层，用来描述盆地边缘剖面中斜积层的底部地层，其特征是低角度并包含深水沉积体系。其特征是低角度并包含深水沉积体系。层序地层学概念和原理层序地层学概念

12、和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学退覆坡折退覆坡折（offlap）（）（Vail等，等，1991）指陆坡上位于顶积层和指陆坡上位于顶积层和斜积层之间的主要坡折。斜积层之间的主要坡折。沉积滨线坡折沉积滨线坡折（depositional shreoline break）（）（Van Wagorne等，等，1988）指在一个沉积剖面上陆坡的主坡折与滨线重合。指在一个沉积剖面上陆坡的主坡折与滨线重合。在相对海平面下降时，沉积体系中退覆坡折的重要性是非常明显的。在相对海平面下降时，沉积体系中退覆坡折的重要性是非常明显的。当相对海平面下降暴露出坡折时，河流通常下切以重新均夷降低的当相对海平面下降暴

13、露出坡折时，河流通常下切以重新均夷降低的盆地基准面，其结果是河流在河口处下切嵌入。盆地基准面，其结果是河流在河口处下切嵌入。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理盆地动力学、几何学盆地动力学、几何学 陆棚边缘坡折陆棚边缘坡折（shelf-break margins）为发育良好沉积斜积层为发育良好沉积斜积层的地区，海平面下降期的河流切割，可能造成沉积物负载集中在斜积层斜的地区，海平面下降期的河流切割，可能造成沉积物负载集中在斜积层斜坡的不连续部位。沉积体的断裂作用有能力形成大规模的浊流和海底扇沉坡的不连续部位。沉积体的断裂作用有能力形成大规模的浊流和海底扇沉积，陆棚坡折边缘在相对海平面缓慢上升

14、时是典型的被动大陆边缘，这时积，陆棚坡折边缘在相对海平面缓慢上升时是典型的被动大陆边缘，这时三角洲体系能够很容易的前积到陆棚边缘上。三角洲体系能够很容易的前积到陆棚边缘上。缓坡边缘缓坡边缘（ramp margins）以相对较浅的水体深度为特征，风暴和水以相对较浅的水体深度为特征，风暴和水流能够作用的沉积区较大，沉积坡度通常小于流能够作用的沉积区较大，沉积坡度通常小于1。缓坡边缘的退覆坡折大。缓坡边缘的退覆坡折大体位于滨线附近，在该处河流坡度剖面变成稍微陡些的陆棚或三角洲前缘体位于滨线附近，在该处河流坡度剖面变成稍微陡些的陆棚或三角洲前缘坡度剖面。因此缓坡上的沉积体系对相对海平面变化的响应不同于

15、陆棚坡坡度剖面。因此缓坡上的沉积体系对相对海平面变化的响应不同于陆棚坡折边缘，特别是低位体系域中的深水浊流沉积可能缺失，沉积体系没有明折边缘，特别是低位体系域中的深水浊流沉积可能缺失，沉积体系没有明显陆坡过路作用和盆地沉积作用而转变成盆地方向的沉积体系。显陆坡过路作用和盆地沉积作用而转变成盆地方向的沉积体系。在硅质缓坡上发现的任何浊流沉积可能都是三角洲前缘浊积体，而不在硅质缓坡上发现的任何浊流沉积可能都是三角洲前缘浊积体，而不是外来的海底扇。是外来的海底扇。现代三角洲体系都形成于缓坡边缘。多数情况下是陆棚三角洲发育在现代三角洲体系都形成于缓坡边缘。多数情况下是陆棚三角洲发育在一个先前陆棚坡折边

16、缘被淹没的顶积层上。一个先前陆棚坡折边缘被淹没的顶积层上。裂谷边缘裂谷边缘（rift margins）表征盆地正经历活跃的拉张作用。拉张断层表征盆地正经历活跃的拉张作用。拉张断层对古地貌和沉积物供给速率有强烈影响。裂谷内的沉积可容空间的分布主对古地貌和沉积物供给速率有强烈影响。裂谷内的沉积可容空间的分布主要受构造控制。虽然每个独立的断快具有自己的可容空间模式，但沉降速要受构造控制。虽然每个独立的断快具有自己的可容空间模式，但沉降速率通常从裂谷边缘向裂谷中心增加。裂谷边缘的一个重要特征是具有很大率通常从裂谷边缘向裂谷中心增加。裂谷边缘的一个重要特征是具有很大的地形起伏和沉积物相对缺乏，因为沉积物

17、主要路过边缘直接进入裂谷中的地形起伏和沉积物相对缺乏，因为沉积物主要路过边缘直接进入裂谷中心，盆地边缘体系可向外前积到深水区，具有很长的斜积层斜坡和相对较心，盆地边缘体系可向外前积到深水区，具有很长的斜积层斜坡和相对较小的顶积层。顶积层捕获粗粒物质的可能性很小，他们大部分都路过顶积小的顶积层。顶积层捕获粗粒物质的可能性很小，他们大部分都路过顶积层而被输送到盆地中。层而被输送到盆地中。前陆盆地边缘前陆盆地边缘（foreland-bansin margins）取决于沉积物是从前陆取决于沉积物是从前陆盆地轴线输送还是从冲断带直接输送。后者由于构造沉降速率向冲断带增盆地轴线输送还是从冲断带直接输送。后

18、者由于构造沉降速率向冲断带增大，近源区的可容空间可能比盆地中心相对要大，从而导致很厚的顶积层大，近源区的可容空间可能比盆地中心相对要大，从而导致很厚的顶积层加积作用而几乎没有地震规模的斜积层发育。加积作用而几乎没有地震规模的斜积层发育。生长断层边缘生长断层边缘（growth-fault margins）其特征是具有重力作用驱动其特征是具有重力作用驱动的同沉积拉张断层。在生长断层上盘沉积速率很高，产生一个拉张的沉积的同沉积拉张断层。在生长断层上盘沉积速率很高，产生一个拉张的沉积序列。断层的上盘和下盘沉积相不同，在下降一侧发育很厚的深水碎屑体序列。断层的上盘和下盘沉积相不同，在下降一侧发育很厚的深

19、水碎屑体系。系。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面为了理解层序发育的控制因素，首先必须定义：1、全球海平面变化2、相对海平面变化3、水深一、海平面的定义层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面全球海平面变化（global eustasy）是度量海面到一固定基准点（通常是地球中心）之间的高差全球海平面由于洋盆体积（如洋中脊体积）或海水体积（如冰川旋回引起）变化而变化。相对海平面变化（relative sea-level）是度量海面到一个局部活动基准面（如沉积柱的底

20、面或表面）的高差（Posamentier,1988）层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面水深是任何已知地理位置上的一个点上按时测量的海面到海底的高差。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面二、可容空间全球海平面变化和构造沉降速率一起控制沉积物堆积的可利用空间的大小。可容空间受基准面的控制，沉积物要沉积就必须在基准面之下存在可以使用的空间。基准面的变化取决于沉积环境1、在冲积环境中基准面受均衡河流剖面的控制，该剖面逐渐递变到远端的海平面或湖平面；2、在三角洲和滨岸

21、体系中基准面等效于海平面；3、在浅海环境中虽然浪基面以“均衡陆棚剖面（graded shelf profile）”的形式形成一个暂时的沉积基准面，但海平面最终是它的基准面。可容空间被定义为在某一时刻、任意一点上可用来堆积沉积物的有效空间（Jervey,1988）层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面基准面概念基准面概念(Cross,1994)沉积物供给充填被生成的可容空间并控制了水深：可容空间全球海平面变化构造沉降沉积压实沉积物供给充填有效的可容空间，当沉积物供给速率在某一点超过可容空间产生的速率时，水深将减小。水深全球海平面变

22、化构造沉降沉积压实被沉积的沉积物厚度层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面从时间1到时间2，由于构造沉降而导致相对海平面上升、可容空间增加，但该点沉积物堆积速率大于相对海平面上升速率，因此从时间1到时间2水深减小。在沉积记录中表现为海退相序全球海平面升降构造沉降可容空间水深关系图沉积物充填所产生空间的速率控制了水深，也决定了能否观察到相带的前积和退积可容空间增加全球海平面升降构造沉降可容空间水深关系图沉积物充填所产生空间的速率控制了水深，也决定了能否观察到相带的前积和退积从时间1到时间2，由于构造沉降而导致相对海平面上升、可容空

23、间增加，但该点沉积物堆积速率小于相对海平面上升速率，因此从时间1到时间2水深增大。在沉积记录中表现为海侵的垂向相序可容空间增加可容空间减小 全球海平面下降可容空间消亡可能存在二种机理：1、构造抬升（和局部盐或泥拱张）；2、全球海平面下降可容空间减小 构造抬升可容空间消亡可能存在二种机理：1、构造抬升（和局部盐或泥拱张）；2、全球海平面下降三、可容空间随时间的变化考察不同速率构造沉降情况下与同样的正弦波全球海平面变化曲线结合产生可容空间的变化（相对海平面的上升和下降）直线的斜率表示沉降速率，不同斜率代表不断增加沉降速率的盆地位置或沉降速率随时间的变化相对海平面相当于可容空间，因为曲线开始处水深为

24、零沉降速率增加层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面出现缓慢沉降时，最大可容空间发育在接近最大全球海平面处，当海平面下降到它的起始位置时，可容空间降低到只由构造作用产生的最小值随着沉降速率的增加，最大可容空间产生的时间逐渐后移，在盆地中沉降速率高的位置，即使可能出现全球海平面下降，可容空间也不会减小。四、旋回级别和全球对比一个沉积层序代表了一个完整的旋回，其顶底边界均为侵蚀不整合面。层序有一个最大发育时段，用相关 的整合面到分界的不整合面来度量。因此层序的发育时段可由控制可容空间产生和消亡的事件，即构造沉降和/或全球海平面变化来

25、确定。构造升降旋回和海平面升降旋回有不同的时间周期，因此可以把层序按时段级别来划分。通常分为一级、二级、三级、四级等，这样一个盆地充填体就可以被划分成为一个层序谱系，每级层序代表了特定级别的构造或海平面升降旋回。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面长期相对海平面变化地层旋回谱系（据Duval等，1992）地层旋回谱系（据Duval等，1992）短期相对海平面变化大陆开合旋回（continental encoroachment cycle）大于50Ma，按Haq（1987）显生宙有二个，一级大陆开合旋回受构造引起的海平面变化的控

26、制，也就是受与板块构造旋回有关的洋盆体积变化的控制。二级旋回350Ma，是一级旋回的组成单元，它代表盆地演化的特定阶段，他们可以由盆地构造沉降速率变化引起，也可由物源区上升速率变化产生。三级层序旋回0.53Ma，是层序地层学的基础，因为他们常常达到地震资料能够很好分辨的规模。三级旋回可以通过识别可容空间产生和消亡的单个旋回来加以识别。Vail等人（1991）认为，三级旋回受控于冰川引起的全球海平面变化，但有些人（如Cloetingh，1988）则认为构造运动也可以产生三级旋回层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面复合层序（com

27、posite sequence）这一术语主要用来描述由更高级别层序组成的二级或三级层序（Mitchum和Van Wagoner，1991）四级“准层序”旋回0.10.5Ma，代表单个向上变浅旋回，以突然变深的面为界，四级旋回可能部分与沉积体系的自旋回作用有关。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面全球海平面变化控制沉积作用理论是一个统一的地层学概念，如果全球海平面变化刻在所有地层序列上的印记都是真实的，那么就可以利用层序和体系域模式来确定一个地层段的年代，也可以用一种全球标准的知识来预测一个采样地区的地层。Vail等（1977）

28、首次发表了一个全球海平面变化曲线，Haq等人（1987）基于全球盆地的测量数据修改了曲线，这张图被用来支持这一理论，即在成因上，三级相对海平面变化最可能是全球海平面，层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面全球海平面变化问题引起了众多的讨论和争议，特别是Haq等人（1987）的图有一下几方面遭到了激烈评论：1、支持Haq图的资料，特别是层序边界可全球对比的依据，从来没有全部被发表过。Miall（1986，1992）指出，埃克森旋回图的基本前提即存在一个可对比的三级海平面变化旋回，还没有得到证明，依据详细的地层记录认为存在一些全球同

29、时性的特定例子是可能的（例如更新世的4级和5级冰川引起的全球海平面变化旋回，晚古生代也有可能，1级和2级旋回与海底扩张速率有关），但显生宙大部分地层没有这样可以利用的证据。Miall还指出，全球生物地层标准是否精确到足以毫无疑问的三级相对海平面变化还存在争论，因此全球海平面变化的同时性仍然是一定程度的科学信仰而不是一个科学事实。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面2、产生三级全球海平面变化的机理在一定地质时期内仍然具有疑问。在冰川期内全球冰川体积的增加为中生代和晚古生代全球海平面下降提供了机理。但在（推测的）间冰期的白垩纪和侏

30、罗纪并不存在这样的机理。Cloetings（1985）提出板内应力作为一种构造机理可以产生板块范围内的三级相对海平面变化旋回。最后，全球海平面变化的信息在所有盆地中都是可见的观点尚未被完全接受，若干地层学家相信这种信号可能已经被构造信息所模糊。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理相对海平面、构造运动和全球海平面相对海平面、构造运动和全球海平面针对这些问题：一部分工作（如Miller等，1991，1993）集中在更加准确确定盆地边缘不整合面的时代上，并与新第三纪氧同位素时代对比，从而直接与

31、冰川体积变化相对比。另外在欧洲，关于区域范围的层序边界的精确年代测定和对比也有好几个项目正在进行（如De Graciansky，1993）层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积物供给沉积物供给沉积物供给速率控制了可容空间被充填的规模和被充填的位置。沉积物供给与相对海平面上升的平衡控制了沉积相带的向盆地或陆地方向的迁移。一、碎屑沉积物供给原理1、河流是沉积物质从大陆内部搬运至沉积盆地的主要方式（刚果河、雅鲁藏布江和黄河三条河流的沉积物供给量占全世界全部河流的20）；2、输送到盆地的沉积物体积和粒度是自然地貌、构造运动、气候的复变函数；构造运动影响盆地形状、大小和地形起伏，气候通过流量影响河

32、流的侵蚀能力，以及盆地内土壤的可侵蚀性和稳定植被的存在和消亡。3、大陆边缘的现代沉积物供给速率变化巨大，约70的沉积载荷来自于10的陆地；4、现今机械侵蚀速率变化很大，如圣劳伦斯河流域为1mm/1000年，雅鲁藏布江流域为640mm/1000年，黄河的一条支流为19800mm/1000年。层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积物供给沉积物供给二、可容空间的充填沉积物供给量沉积物供给量f f（供给速率，物远距离）（供给速率，物远距离）层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积物供给沉积物供给1 1、低速供给、低速供给可容空间始终超过沉积物供给速率，海岸线向陆迁可容空间始终超过沉积物供给速

33、率，海岸线向陆迁移，发生海侵，并形成可观水深，偏泥海相沉积分布于离滨线不远移，发生海侵，并形成可观水深，偏泥海相沉积分布于离滨线不远之处。之处。2 2、中速供给、中速供给海底被逐渐加积到海平面（基准面），开始时，可海底被逐渐加积到海平面（基准面），开始时，可容空间增加速率超过供给速率，保持沉积面在海平面位置，并发生容空间增加速率超过供给速率，保持沉积面在海平面位置，并发生海侵。海侵时，水深增加并沉积海相泥岩，当海平面上升速率变小海侵。海侵时，水深增加并沉积海相泥岩，当海平面上升速率变小时，滨线海退开始并持续到海相沉积加积到海平面为止；之后，供时，滨线海退开始并持续到海相沉积加积到海平面为止；之

34、后，供给速率超过可容空间增加速率，沉积面仍是海平面，但沉积海岸平给速率超过可容空间增加速率，沉积面仍是海平面，但沉积海岸平原相，海岸平原不能容纳多余沉积物，被输送到盆地，可容空间减原相，海岸平原不能容纳多余沉积物，被输送到盆地，可容空间减小。相对海平面下降时，先前沉积可能被侵蚀。小。相对海平面下降时，先前沉积可能被侵蚀。3 3、高速供给、高速供给供给速率始终超过可容空间增加速率，发育海岸供给速率始终超过可容空间增加速率，发育海岸/三角洲平原沉积，滨线海退一直在海平面旋回中进行。三角洲平原沉积，滨线海退一直在海平面旋回中进行。三、盆地结构层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积物供给沉积物供

35、给顶积层顶积层/斜积层边缘随时间的变化主要取决于沉积物供给速率和顶斜积层边缘随时间的变化主要取决于沉积物供给速率和顶积层可容空间体积（有时称为陆棚可容空间体积）产生速率之间的积层可容空间体积（有时称为陆棚可容空间体积）产生速率之间的平衡关系。平衡关系。可容空间体积的变化率是海平面上升幅度和顶积层面积乘积的函数可容空间体积的变化率是海平面上升幅度和顶积层面积乘积的函数前积（前积（progradational）几何体）几何体出现在沉积物供给速率超过顶出现在沉积物供给速率超过顶积层可容空间体积的产生速率时，沉积相带向盆地方向迁移。在地积层可容空间体积的产生速率时，沉积相带向盆地方向迁移。在地震剖面上

36、，前积表现为斜积层，表明退覆坡折向盆地方向迁移，并震剖面上，前积表现为斜积层，表明退覆坡折向盆地方向迁移，并用海退（用海退（regression）来表示滨线向盆地方向迁移。）来表示滨线向盆地方向迁移。加积（加积（aggradational）几何体）几何体出现在沉积物供给速率与顶积出现在沉积物供给速率与顶积层可容空间体积增加速率基本相同时，相带垂直叠加，退覆坡折不层可容空间体积增加速率基本相同时，相带垂直叠加，退覆坡折不发生横向迁移发生横向迁移层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理沉积物供给沉积物供给退积（退积（retrogradational）几何体）几何体出现在当沉积物出现在当沉积物供给速

37、率小于顶积层可容空间体积增加速率时。相带向供给速率小于顶积层可容空间体积增加速率时。相带向陆地方向迁移，先前的退覆坡折变成一个残留地貌。并陆地方向迁移，先前的退覆坡折变成一个残留地貌。并用海侵（用海侵（tranagression）来表示滨线向陆地方向迁移。）来表示滨线向陆地方向迁移。前积作用、加积作用、退积作用阶段不是连续的，而是前积作用、加积作用、退积作用阶段不是连续的，而是由更小（亚地震）规模的由更小（亚地震）规模的“准层序准层序”（parasequence）的前积单元组成，准层序叠置成准层序组的前积单元组成，准层序叠置成准层序组（parasequence sets），构成在地震剖面上可观

38、察的），构成在地震剖面上可观察的沉积几何体。沉积几何体。可容空间体积与沉积物可容空间体积与沉积物供给速率决定沉积结构供给速率决定沉积结构（Galloway,1989）层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理层序和体系域层序和体系域一、层序定义Mitchum（1977，1979a）的定义由一组相对整合、连续且具有成因联系的地层单元组成的一个地层单元，其顶底界面均由不整合面或其相应的整合面 概念的缺陷 没有指定层序的规模和持续时间，也没有指出产生不整合面的任何特定机理。一个层序沉积于一个由非海相侵蚀面为界的沉积旋回，沉积于一个“重要”的基准面升降旋回中。在大多数盆地中，基准面受海平面控制，因此一个

39、层序是一个相对海平面上升下降周期的产物。一个基准面旋回形成的理想层序陆盆坡折边缘I型层序的地层几何形态，表现出5个分开的沉积组合，传统的划分是三个体系域低位、海侵和高位体系域LSTHSTTST陆海层序地层单元基本展布特征示意图层序地层单元基本展布特征示意图层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理层序和体系域层序和体系域二、层序界面类型 不整合（Unconformity）：一个分开新老地层的界面，沿着这个面存在陆上侵蚀削截（在某些地区为可与之对比的海底侵蚀面）的证据，或者存在明确重要沉积间断的陆上暴露的证据，并具有的明确的沉积间断。1 1、不整合定义、不整合定义 识别以不整合面为边界的层序是大范

40、围内利用不整合面的作图的重要前提。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：(1)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。(2)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。沉积盆地的不整合使地层记录呈非连续性，不整合的时空型式可以反映出不整合的成因。不整合的成因分析不仅是对不整合形成的主要方式一侵蚀(包括陆上暴露侵蚀和水下侵蚀)和非侵蚀作用的研究，而且包括对其控制因素如大陆抬升、海平面变化

41、以及盆地构造活动等的分析。2、不整合成因分析、不整合成因分析(1)与侵蚀作用有关的不整合 从各级不整合形成方式上，绝大多数不整合是侵蚀作用形成的。侵蚀作用包括陆上暴露侵蚀和水下侵蚀。(2)与侵蚀作用无关的不整合 在地层记录中，存在与侵蚀作用无关的不整合间断，如“加深饥饿不整合”是由于环境突然变深，沉积物供应滞后而形成的间断。不整合不整合 UnconformityUnconformity 在Exxon模式中，层序界面常常是以不整合面来代表的(常用SB表示)。Vail等人识别出三种 类 型 的 不 整 合，但 后 来 的 工 作(如 V a n Wagoner等人，1987)将这三个界面简化成两个

42、。根据陆相侵蚀的范围和相带向海迁移量的大小，这些界面之间存在着差异。3 3、不整合与层序边界类型、不整合与层序边界类型 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。型不整合在I型不整合中1、沉积相迅速地向盆地方向迁移。2、不整合面之下的高水位体系域遭受广泛的侵蚀作用。3、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

43、内部溶蚀作用(Sarg，1988)。型不整合型不整合 型不整合(type 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型不整合。由于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。II 型不整合型不整合型不整合三、层序类型层序地层学概念和原理层序地层学概念和原理层序和体系域层序和体系域依据层序底部的界面（不整合）类型，层序可分依据层序底部的界面（不整合）类型，层序可分为两种类型：为两种类型：型层序型层序 型层序。型层序。型层序是指那些

44、海面相对下降型层序是指那些海面相对下降退覆退覆坡折点后形成的层序，其相对海面下降较坡折点后形成的层序，其相对海面下降较大，使层序的早期顶积层上超在早先层序大，使层序的早期顶积层上超在早先层序的坡积层上的坡积层上型层序指那些海面相对下降型层序指那些海面相对下降退覆坡退覆坡折点后形成的层序，最低部位体系域称为陆架折点后形成的层序，最低部位体系域称为陆架边缘体系域边缘体系域(Posamentier等，等，1988)。该体系。该体系域可沉积于陆架的任何位置。陆架边缘体系域域可沉积于陆架的任何位置。陆架边缘体系域的底界为的底界为型层序边界，而顶界是陆架的首次型层序边界，而顶界是陆架的首次大的泛滥面大的泛

45、滥面四、层序的内部结构 层序可划分为若干个体系域 体系域是根据界面类型，它们在层序内的位置，以及准层序及准层序叠置模式客观地加以定义的。在任何一个相对海面变化周期中（层序），都可发育三种主要的体系域类型。五、体系域 一个层序表现为地震反射终止所分割的一系列离散“单元”，Exxon公司研究人员发现，地震剖面上这些离散单元（或组合）在大多数可观察到的层序中是按一种可预测的方式排列的，这种离散单元（或组合）称之为体系域。上图为陆棚坡折边缘I型层序的地层几何体，表现为5各分开的沉积组合，传统上划分为三个体系域。体系域(depositional systems tracts)是同一时期内具成因联系的沉积

46、体系组合(Brown和Fisher，1977)。层序是一个三维沉积单元，其边界是地层上超、下超等沉积界面。体系域在地震剖面上表现为地震反射终止面面所限定的一组相对整合的反射单元。体系域是由它们边界的性质和内部的几何形态来判别和定义的。层序地层学中，体系域作为层序构成单元，每个体系域都解释为一个相对海平面旋回中的不同阶段的产物。(据据Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988)(据据Van WagonerVan Wagoner等等，1988)1988)Remaining PrinciplesStratigraphic SequencesSloss(1949,1963)Vail(1977)SilurianTriassicPermianPennsylvanianMississippianDevonianOrdovicianCambrianCretaceousJurassicTertiarySaukTippecanoeKaskaskiaAbsarokaZuniTejasSubmergenceEmergenceCraton