浅谈层序地层学研究现状研究论文_李建棋,张梦云 杨起彬 熊剑文 李宇航

(长江大学地球物理与石油资源学院,湖北 武汉 430100)

摘要:层序地层学提出了等时性地层划分的对比方法,除海相地层外,可广泛应用于前陆盆地、裂谷盆地等多种陆相盆地的等时地层格架和沉积体系研究,在油气田勘探和开发过程中起到重要作用。

关键词:层序地层学;成因层序;高分辨率

层序地层学是建立在地震地层学的基础上的一种地层学体系。层序的概念首先由 Sloss 提出,发展至今层序地层学已经经历了半个世纪的历程。综合其应用及理论的发展,层序地层学先后经历了萌芽阶段、地震地层学阶段及综合发展三个主要阶段。层序地层学在理论上形成了以下三大主流的派系:Vail 层序地层学、Galloway 成因层序地层学和 Cross 高分辨率层序地层学,与此同时,姜在兴等学者还提出了新的概念:可容纳空间转换系统。

(1)Vail 经典层序地层学:该学者强调层序的界面是不整合界面或与该不整合界面相对应的整合界面。他认为层序形成最主要是受到全球海平·面变化的影响。识别层序界面主要是通过地震资料来解释来实现的。通过识别地震反射特征并且根据地层的不整合关系来分析层序界面的分布和形态从而识别层序界面。

(2)Galloway 成因地层层序学:Galloway 认为相层序的地层是主要位于海侵面之间。退覆与海侵层段的反复交替完成了对盆地的充填。因此他将这种沉积复合体定义为“成因地层层序”。

(3)A.T.Cross 高分辨率层序地层学:该理论和方法以体积分配原理、地层基准面原理以及相分异原理和旋回等时对比为基本的对比原则。其认为地层的基准面是一个抽象的势能面,该势能面相对于地表是波状起伏的连续的并且略向盆地方向下倾。由一个完整的上升和下降旋回所组成。 Cross 高分辨率层序地层学以沉积基准面为理论基础,分析基准面升降变化的旋回特征,进而对层序进行划分,地层基准面是相对于地表起伏,伴随着各处沉积物可容空间变化而不断变化的抽象面,具有空间-时间四维空间上的可变性。随着基准面变化,出现 3 种旋回特征,分别是基准面上升旋回、基准面下降旋回以及代表侵蚀或沉积过路的界面,由于沉积环境不同,以沉积基准面升降为依据判别的旋回组合既可以包含具有二分特征的“全旋回”过程,即上升半旋回和下降半旋回,也可以包含不对称的单一旋回。可容纳空间 A 与沉积物供给速率 S比值的变化,可以很好的反映出基准面变化趋势,当 A/S 比值逐渐增大时,对应沉积环境的可容纳空间逐渐变大,代表水体逐渐加深,沉积物发生卸载沉降,形成基准面升上半旋回;反之则发生剥蚀,形成基准面下降半旋回(图1)。

图1 基准面、可容纳空间和反映可容纳空间与沉积物供给之间平衡时的地貌状态

在三大主流派系产生之后,层序地层学不断的应用到生产实践中,并且取得了非常可观的效果。与此同时这些理论在各国学者的努力下不断的得到补充和完善。国外学者对其进行了研究:由学者 Eberh G P 对巴哈马群岛的第三纪进积型台地上部沉积特征研究以及学者 Bachman G 对德国的三叠纪干盐湖米级旋回韵律性沉积研究在丰富旋回沉积学的同时推动了地层学理论的发展。Hoffman 等人认为冰川沉积携带着大量的与地史气候变化有关的地质信息,该研究也成为了推动层序地层学的发展的动力。Handford等人对于碳酸盐岩台地、浅水台地、深水陆棚等的相对海平面变化的层序响应特征做了进一步的研究。这些研究均促进了层序地层学理论的进一步发展。Van Wagoner研究了犹太州 Book Cuffs 冲积体系的露头,在盆地之中即有海相地层同时也存在陆相的地层,他将海相与陆相的地层层序边界进行了关联。成功地建立起陆相和海相岩层的地层格架。

在我国,由于大部分的油气资源主要发现于陆相的盆地中,因此陆相的层序地层学研究工作更先一步在全国的主要陆相含油气盆地中得到了开展。我国地质工作者对层序地层学的理论进行消化吸收的同时进行了创新并取得了乐观的研究成果。基于对陆相盆地形成因素认识的差异,可将层序地层研究划归为以下几个主要学派:“类海派”、“陆相派”以及“综合学派”。“类海相”派认为湖平面的变化与海平面的变化类似,是整个湖盆层序发育的主要控制因素。因此可以将层序地层学的沉积模式也同样适用于陆相的沉积盆地。而以李思田和解习农为代表的“陆相派”则提出了与国外的海相层序地层学不同的陆相层序地层学。该派学者认为,明显受到构造作用控制的陆相断陷盆地,沉积物源近,堆积速度快,沉积受到气候变化的影响明显,因此陆相层序的分析方法不能直接引用海相层序研究方法。“综合派”的学者则认为层序的形成是受到海平面、湖平面、沉积物源的供给、构造的作用以及气候等多方面因素的影响,因而他们针对不同的湖盆环境提出了各自的沉积模式。

对于不同层序地层学研究方法来说,其真实可靠的资料尤为重要,包括露头资料、岩心观察与描述、测井数据以及 2D、3D 地震资料,其本质都是为了建立等时的层序地层格架。但是目前,层序地层学缺少规范的划分标准,导致层序分级很难统一;另一方面,陆相盆地中层序地层学统一模式较难建立和推广,尽管已建立了针对陆相盆地的层序地层模式,但实际应用中仍需考虑各种影响陆相盆地层序发育的控制要素。

参考文献

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论文作者:李建棋,张梦云 杨起彬 熊剑文 李宇航

论文发表刊物:《知识-力量》2018年11月上

论文发表时间:2018/10/29

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