经典层序地层学的原理与方法
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层序地层学在油气勘探领域中的应用引言层序地层学在油气勘探中扮演着重要的角色。
通过对地层的层序性质进行深入研究,不仅可以帮助地质学家更好地理解地层的时空分布规律,还能够指导油气勘探的开展。
本文将从层序地层学的概念入手,深入探讨其在油气勘探领域中的应用,并共享个人观点和理解。
一、层序地层学概念及基本原理1. 层序地层学的概念层序地层学是地层地质学的一个重要分支,研究地层的堆积和发育规律,以时间和空间为基础,探讨地层的垂直序列和水平关系,揭示地层的层序性质。
通过对地层的层序性质进行认真研究,可以揭示地层的堆积规律、沉积环境和演化历史,为油气勘探提供可靠的地质依据。
2. 层序地层学的基本原理地层的分层规律不仅受沉积条件、构造运动和物源质量等因素控制,还受海平面波动和气候变化等因素的影响。
层序地层学通过对不同层序特征的分析,可以揭示这些影响因素,从而推断出地层的沉积环境和演化过程。
在油气勘探中,这些信息对于确定有利油气形成和富集区具有重要的指导意义。
二、层序地层学在油气勘探中的应用1. 层序地层学与油气勘探的关系油气勘探的关键在于找准有利的油气富集区,而地层的层序性质往往是决定油气勘探目标的关键。
通过对地层的层序特征进行认真研究,可以揭示油气富集区的空间分布规律和聚集规律,指导油气勘探的开展,提高勘探的成功率。
2. 层序地层学在勘探目标的确定中的应用层序地层学通过对地层层序特征的识别和解释,可以帮助地质学家确定有利的油气勘探目标。
特别是在复杂构造、复杂沉积盆地和难以区分的地质构造中,层序地层学的应用尤为突出,对于确立勘探目标和提高勘探效果具有重要的意义。
3. 层序地层学在勘探实践中的案例分析通过对全球范围内的勘探实践案例进行分析,可以发现层序地层学在油气勘探中的重要作用。
在北美地区的页岩气勘探中,层序地层学对于确定页岩气富集区的空间分布和富集规律起到了关键作用,为页岩气的大规模开发提供了可靠的地质依据。
三、个人观点和理解从事多年的油气勘探工作,我深切体会到层序地层学在勘探中的重要作用。
层序地层学层序地层学是指研究以侵蚀面或无沉积作用面以及可与之对比的整合面为界的、有成因联系并具旋回性的地层的年代地层格架内的岩石关系为主要内容的一门学科。
它是于80 年代晚期在地震地层学的基础上发展起来的。
层序地层学作为一种地学理论已在地质学界得到广泛承认;而作为一种新的勘探方法,已被世界各大石油公司采用。
在我国,层序地层学的研究也已广泛展开,并取得了一批学术成果。
理论体系层序1. 基本层序:层序是由不整合面或其对应的整合面限定的一组相对整合的、具有成因联系的地层序列。
层序也称基本层序、沉积层序,也称为“三级层序”。
2. 巨层序或大层序:其与旋回层序中的一级旋回对应,包括若干个层序。
在层序地层分级体系中为一级层序。
3. 超层序:超层序是比层序大的且与二级旋回相对应的二级层序。
4. 构造层序:构造层序是以古构造运动界面为边界的一类层序,与巨层序或大层序相当,是一级层序。
5. 亚层序:是比层序小,比小层序大的层序。
但这一级层序一般不单独划出,有时与小层序级别相当。
6. 小(准)层序和小层序组:小层序是由海泛面及其对应面所限定的一组相对连续的、有成因联系的层和层组。
在层序中的特殊位置上,小层序可能要么上面、要么下面被层序界面所限定。
体系域体系域是同时期各沉积体系(如河流、三角洲、斜坡等)形成的沉积序列总和,是组成层序的基本单元。
体系域以整合或不整合面为界,由成因上相联系的相对整合的地层组成 [3]。
盆底扇盆底扇是在低的斜坡和盆底沉积的以海底扇为特征的低水位体系域的一部分。
扇的形成与峡谷侵蚀到斜坡和河谷下切至大陆架有关。
硅质碎屑沉积物通过河谷和峡谷穿过斜坡和大陆架形成盆底扇。
斜坡扇斜坡扇是由浊积有堤水道和越岸沉积物组成的扇状体,盖在盆底扇上且被上覆的低水位楔下超形成的。
正常海退地层叠置样式以进积和加积为特征,由滨线处负可容纳空间造成的,沉积物供给速率大于可容纳空间的增长速率,在基准面处于低位和高位时都可以发育。
经典层序地层学的原理与方法1.原理(1)相对年代原理:根据物质的演化以及地质过程的变迁原则,可以将不同地层的地质时代进行相对排序。
这包括地质体的沉积和变形顺序,通过化石记录和地层对比等手段来分析地层的相对年代。
(2)相对时间标度原理:相对年代原理可以建立起相对的年代顺序,但并不能直接推断地层的绝对年龄。
建立地质时间标度需要依赖于放射性同位素的测定和绝对年龄数据。
(3)地层叠置原理:地质剖面上,较老的地层位于较新的地层之下,这是地层堆积的基本规律,称为地层叠置原理。
通过研究地层叠置关系,可以推断出地层的相对年代。
(4)地层异常原理:根据地质过程的变迁和代表不同地质环境的地层记录,可以判断地层的异常地位。
这种地层异常可能是由于不同的沉积环境变迁、断裂活动、火山爆发等引起。
2.方法(1)研究区域的选取:地层研究的基本单位是一定的地理区域。
根据需求和目标,选择代表性的地区进行研究,包括地理位置、地质构造、地貌特征等。
(2)地层的判别和对比:通过野外调查、岩心取样等方式,收集研究区域内不同岩层的样本。
对比样本之间的差异性,确定岩层的地层对比关系。
(3)化石和古生物学研究:根据地层中的化石所包含的信息,包括生物的种类、分布、演化、地理分布等,来推断地层的相对年代。
通过生物标志物的研究,可以建立起地质时间序列。
(4)放射性同位素测定:通过分析地层中的同位素含量,如铀、铅、钾、氩等,可以确定地层的绝对年代。
(5)地层时空演化模拟:根据地质过程的规律和已有的地层信息,结合数学模型和地质力学理论,模拟地层的时空演化过程。
(6)地层剖面和地质图制图:将已经研究好的地层对比和圈定的地层之间的边界划分到地质图上,绘制地质剖面图以及地质图。
地质剖面图可以更好地记录地层的空间分布和特征。
第二章经典层序地层学的原理与方法经典层序地层学为分析沉积地层和岩石关系提供了有力的方法手段,其原理和实践已被大多数地质学家所接受.理论上,层序地层学特别重视海平面升降周期对地层层序形成的重要影响;实践上,它通过年代地层格架的建立,对地层分布模式作出解释和同时代成因地层体系域的划分,为含油气盆地地层分析和盆地规模的储层预测提供坚实的理论和油气勘探的有效手段,有力的推动了地质学,特别是石油地质学的发展,它的推广与应用标志着隐蔽油气藏勘探研究进入了一个全新的精细描述、精细预测阶段。
第一节经典层序地层学中的两种层序边界Vail等在硅质碎屑岩层系中已经识别出两类不同的层序,即Ⅰ类层序和Ⅱ类层序,这两类层序在碳酸盐岩研究中得到了广泛应用.以下详细论述这两类层序边界的含义、特征和识别标志。
一、Ⅰ型层序边界及其特征和识别标志当海平面迅速下降且速率大于碳酸盐台地或滩边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩边缘时,就形成了碳酸盐岩的Ⅰ型层序界面。
Ⅰ型层序界面以台地或滩的暴露和侵蚀、斜坡前缘侵蚀、区域性淡水透镜体向海方向的运动以及上覆地层上超、海岸上超向下迁移为特征(图1-2—1)。
图1—2-1碳酸盐岩Ⅰ型层序边界特征(据Sarg,1988)1.碳酸盐台地或滩边缘暴露侵蚀的岩溶特征碳酸盐台地广泛的陆上暴露和合适的气候条件为形成Ⅰ型层序界面提供了地质条件,层序界面以下的沉积物具有明显的暴露、溶蚀等特征,碳酸盐台地或陆棚沉积背景上的陆上暴露,可通过古岩溶特征来识别,因此,风化壳岩溶是识别碳酸盐台地碳酸盐岩Ⅰ型层序的重要特征.①古岩溶面常是不规则的,纵向起伏几十至几百米。
岩溶地貌常表现为岩溶斜坡和岩溶凹地。
如我国鄂尔多斯盆地奥陶系顶部、新疆奥陶系顶部、川东石炭系黄龙组顶部等发育的古岩溶.②地表岩溶主要特征为出现紫红色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤。
风化壳顶部的岩溶角砾岩往往成分单一,分选和磨圆差。
层序地层学原理层序地层学呀,就像是地球给我们留下的一本超级厚的故事书,每一页都藏着好多秘密呢。
咱先来说说啥是层序地层学。
简单来讲,它就是研究地层的一门学问,不过这个研究可不像我们表面看到的那样,只是看看地层有几层、是什么石头组成的这么简单。
它就像一个超级侦探,要把地层里隐藏的时间、环境变化等各种线索都找出来。
你看,地层一层一层地叠在那儿,就像是地球历史的千层饼。
每一层都像是一个时间胶囊,记录着当时地球上发生的事情。
比如说,有的层里可能有好多贝壳化石,那就说明当时这个地方可能是海洋环境,而且这些贝壳还能告诉我们当时海洋里的生态情况,是不是超级酷?层序地层学里有个很重要的概念叫层序。
这个层序啊,可不是随随便便划分的。
它是根据地层中的一些特定的界面和组合来确定的。
就好比我们把这个千层饼按照不同的图案或者馅料来分成一块一块的。
这些层序的界面呢,有的可能是因为海平面突然上升或者下降形成的。
想象一下,海平面下降的时候,原本在海底的地方可能就会暴露出来,就会形成一种特殊的地层界面。
这就像是大海突然退潮,沙滩上会露出一些之前在水下的东西一样。
那层序地层学是怎么知道地球过去的环境变化的呢?这就涉及到地层里的岩石类型和化石啦。
比如说,如果地层里有很厚的砂岩,那可能说明当时是河流比较活跃的时期,河流把沙子带到这里堆积起来。
要是有石灰岩呢,很大概率当时是在浅海环境,因为石灰岩常常是在海里由生物的骨骼和一些化学沉淀形成的。
而化石就更有趣了,就像前面提到的贝壳化石。
如果发现了一些热带地区特有的化石出现在现在比较寒冷的地方,那就说明这个地方过去的气候和现在可不一样,可能曾经是很温暖的呢。
层序地层学还有一个很厉害的地方,就是它可以帮助我们找石油等资源哦。
石油都喜欢藏在一些特定的地层里。
通过层序地层学的研究,我们就能知道哪些地层可能有石油的“藏身之处”。
就像是我们知道了宝藏的地图一样。
科学家们根据地层的层序、岩石的特性等,在那些可能的地方进行勘探,说不定就能找到大油田呢。
层序地层学层序地层学是一门关于地球历史和地质结构的学科,也被称为地层学。
它研究地球表面各个层次的形成、演变、叠置、形态、性质性质和含矿条件等问题。
层序地层学是地质学中的一支重要学科,通过对地质历史进行层序分析,揭示出地球历史的演化过程和构造变化规律,对于理解地球演化史、指导矿产资源勘探开发、支持地质工程和环境保护等具有重要的意义。
下面是层序地层学的详细介绍。
一、层序地层学的概述层序地层学的研究对象是地球表层及其下部岩石的垂直柱状截面(地层柱)、水平展布面(地层露头)、空间分布(地层相)和时空演化过程。
它研究的目的是根据岩性、结构、古生物化石、古地理和特征地质事件等方面的特征,建立地层序列和地层层位,随着研究范围的不同,可以分为区域层序分析、盆地地层学、海相地层学、非海相地层学、构造地层学等。
层序地层学的研究方法主要包括岩石与古生物学、构造地层学、地震地层学、地球化学等方面的技术手段,通过对各种地质现象进行分析和比较,以正确的地图解读和理解,建立真实的地质模型。
二、层序地层学的研究目的和意义1. 研究地球历史和地质构造演化层序地层学的一个主要目的是了解地球历史和地质构造演化。
地球历史是地层学的主要内容之一,通过层次系统对地球历史进行分段和分类,对过去地球环境的演化和特征进行研究,可以推断出古环境、古地理、古气候和地球演化史的重要信息。
2. 指导矿产资源的勘探和开发层序地层学还可以指导矿产资源的勘探和开发。
通过对地层中各种矿产赋存环境、古地理环境和矿床类型的研究,可以确定矿床的分布规律和含矿性质的特征,从而提高矿床的勘探效果和开采利用效率。
3. 支持地质工程和环境保护层序地层学还可以支持地质工程和环境保护。
地层信息可以为工程地质勘察、工程建设和水文地质调查等提供有力的支持,帮助工程师设计科学合理的工程方案,为环境保护、资源可持续性利用和人类生存提供保障。
三、层序地层学的基本概念1. 地层地层是以一定标志为界限所划分出来的,具有一定厚度和广泛垂直分布的自然地质单元。
第三章层序地层分析层序地层分析是地质学中常用的一种方法,用于研究地球表面的各层地层结构。
通过对层序地层的分析,可以揭示出地质历史的演变过程,同时也有助于确定石油、天然气等矿产资源的分布。
层序地层分析的基本原理是根据沉积地层的时空相变化,将地层划分为一定的层序单元。
这些层序单元包括顺序层序、退化层序和复发层序等,它们之间的转变反映了沉积环境的变化。
岩心是指通过钻井获得的地层样本,在实验室里进行岩石学、沉积学等分析。
岩心分析可以获得地层的物理性质、成分组成等信息,从而进一步了解沉积环境的变化。
测井资料是通过测孔仪器在钻井过程中获取的地层参数,包括测井曲线、电性测井、声波测井等。
这些测井曲线可以反映地层的物理性质、含油气性质等信息,对于研究地层结构具有重要的参考价值。
在进行层序地层分析时,需要依据一定的原则进行层序单元的划分。
常用的原则包括地层对比原则、沉积旋回原则、尺度分析原则等。
地层对比原则是指通过对不同地点的地层进行对比,寻找地层单元的连续性和变化趋势。
沉积旋回原则是指通过对地层的其中一特征进行分析,比如颗粒度、颜色、化石含量等,在空间上划定其变化的范围,从而确定层序单元。
尺度分析原则是指根据地层的垂直堆积关系和时间序列,判断不同尺度的层序单元。
层序地层分析的意义在于揭示地球历史的演化过程,对于研究地质现象的形成机理、资源勘探、地质灾害等具有重要的指导意义。
例如,在石油勘探中,层序地层分析可以帮助确定沉积构造、岩相留存、储层展布等方面的信息,提高油气勘探的成功率。
当然,层序地层分析也面临一些挑战,比如数据获取困难、地质解释的主观性等问题,需要结合其他地质学方法进行综合研究。
总之,层序地层分析是一种重要的地质学方法,可以帮助我们理解地球历史的演变过程,并且在资源勘探、工程建设等方面具有重要的应用价值。
随着技术的发展和理论的深入研究,层序地层分析的应用前景将会更加广阔。
层序地层学原理及应用层序地层学是一种研究地层堆积规律的学科,它通过分析和解释地层中不同岩性、沉积体系和古地理环境的特征,揭示地球历史的演变和沉积作用的原理。
层序地层学的原理和应用在油气勘探、水文地质、环境地质等领域具有重要意义。
一、层序地层学的原理:层序地层学主要包括沉积相、海平面变化及沉积体系等原理。
1. 沉积相原理:不同沉积相的岩性和沉积特征可以反映不同的沉积环境和沉积作用。
通过对沉积相的研究,可以揭示地层中不同地区和时期的沉积环境变化,从而推测地层的堆积规律和古地理演化。
2. 海平面变化原理:根据全球的海平面变化曲线以及沉积序列中的海侵和海退相特征,可以推测地层的相对时代和地层联系。
在地层划分和对比中,海平面变化起着重要的作用,可以确认地层的对应关系。
3. 沉积体系原理:沉积体系是指在特定沉积环境中形成的具有一定规模和岩性组合的沉积单元。
通过对沉积体系的分析,可以揭示沉积环境的变化和沉积作用的机制,进而推测地层的层序关系。
二、层序地层学的应用:层序地层学在下面几个方面有重要的应用:1. 油气勘探:层序地层学可以揭示不同沉积体系的油气储集规律和分布特征。
通过对沉积相、海平面变化和沉积体系的分析,可以确定含油气层的位置、分布范围和储集类型,为油气勘探提供重要的依据。
2. 水文地质:层序地层学可以揭示地下水的流动和分布规律。
通过对地层的划分,可以确定地下水的赋存状态和供水能力,为地下水资源的开发利用提供科学依据。
3. 工程地质:层序地层学可以揭示地质灾害的形成机制和演化规律。
通过对地层的分析,可以确定不同地层的稳定性和工程地质条件,为工程建设和地质灾害防治提供参考。
4. 环境地质:层序地层学可以揭示环境演变和气候变化的历史。
通过对地层的分析,可以了解过去地球环境的变化和人类活动对环境的影响,为环境保护和生态建设提供参考。
综上所述,层序地层学通过分析和解释地层中不同岩性、沉积体系和古地理环境的特征,揭示地球历史的演变和沉积作用的原理。
事件地层学的原理及地质事件简介1概念、原理与特点事件地层学,狭义是指利用稀有的、突发的事件及其地质记录来对比地层;广义是指利用一切事件及其地质记录来进行地层的划分对比的学科。
这里指的是狭义的概念。
原理:地质事件都可能在地层中留下相应的地质记录。
根据这些记录便可推断事件的类别、性质及规模,可以探讨事件的成因及其地层价值。
地质事件造成的影响及产物在地层构架中以生物界变革或沉积特征变化记录下来,成为事件地层学研究的基本依据,成为地层对比划分的标志。
例如,火山喷发形成火山岩层,大范围内火山灰降落形成凝灰岩;全球性气候降温可导致冰川广布,堆积冰碛岩;地磁极倒转都可能在各地的沉积物中被记录下来;天体撞击能形成特殊的粘土层,其岩石性质、产状、地球化学特点等与普通沉积岩十分不同,其厚度小、分布广、富含铱等稀有元素,形成所谓“界线粘土层”。
事件地层学其具有等时性、大区域性、自然性的特点。
2地质事件简介地质事件可以划分为两类:地内事件和地外事件。
地内事件包括生物绝灭、地磁极倒转、缺氧环境出现、冰期事件、海平面升降、火山喷发及火山灰降落、洋中脊体积变化、地壳运动、气候变化、沉积环境变化、浊流和风暴等。
地外事件包括陨星和彗星撞击地球、超新星爆发、太阳辐射强度变化等。
2.1生物绝灭事件生物灭绝又叫生物绝种。
它并不总是匀速的,逐渐进行的,经常会有大规模的集群灭绝,即生物大灭绝。
整科,整目甚至整纲的生物在可以很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。
在集群灭绝过程中,往往是整个分类单元中的所有物种,无论在生态系统中的地位如何,都逃不过这次劫难,而且还常常是很多不同的生物类群一起灭绝,却总有其它一些类群幸免于难,还有一些类群从此诞生或开始繁盛。
大规模的集群灭绝有一定的周期性,大约6200万年就会发生一次,但集群灭绝对动物的影响最大,而陆生植物的集群灭绝不象动物那样显著。
地史中生物大灭绝的概况:2.1.1第一次生物大灭绝:时间:为距今4.4亿年前的奥陶纪末期。
第二章经典层序地层学的原理与方法经典层序地层学为分析沉积地层和岩石关系提供了有力的方法手段,其原理和实践已被大多数地质学家所接受。
理论上,层序地层学特别重视海平面升降周期对地层层序形成的重要影响;实践上,它通过年代地层格架的建立,对地层分布模式作出解释和同时代成因地层体系域的划分,为含油气盆地地层分析和盆地规模的储层预测提供坚实的理论和油气勘探的有效手段,有力的推动了地质学,特别是石油地质学的发展,它的推广与应用标志着隐蔽油气藏勘探研究进入了一个全新的精细描述、精细预测阶段。
第一节经典层序地层学中的两种层序边界Vail等在硅质碎屑岩层系中已经识别出两类不同的层序,即Ⅰ类层序和Ⅱ类层序,这两类层序在碳酸盐岩研究中得到了广泛应用。
以下详细论述这两类层序边界的含义、特征和识别标志。
一、Ⅰ型层序边界及其特征和识别标志当海平面迅速下降且速率大于碳酸盐台地或滩边缘盆地沉降速率、海平面位置低于台地或滩边缘时,就形成了碳酸盐岩的Ⅰ型层序界面。
Ⅰ型层序界面以台地或滩的暴露和侵蚀、斜坡前缘侵蚀、区域性淡水透镜体向海方向的运动以及上覆地层上超、海岸上超向下迁移为特征(图1-2-1)。
图1-2-1碳酸盐岩Ⅰ型层序边界特征(据Sarg,1988)1.碳酸盐台地或滩边缘暴露侵蚀的岩溶特征碳酸盐台地广泛的陆上暴露和合适的气候条件为形成Ⅰ型层序界面提供了地质条件,层序界面以下的沉积物具有明显的暴露、溶蚀等特征,碳酸盐台地或陆棚沉积背景上的陆上暴露,可通过古岩溶特征来识别,因此,风化壳岩溶是识别碳酸盐台地碳酸盐岩Ⅰ型层序的重要特征。
①古岩溶面常是不规则的,纵向起伏几十至几百米。
岩溶地貌常表现为岩溶斜坡和岩溶凹地。
如我国鄂尔多斯盆地奥陶系顶部、新疆奥陶系顶部、川东石炭系黄龙组顶部等发育的古岩溶。
②地表岩溶主要特征为出现紫红色泥岩、灰绿色铝土质泥岩以及覆盖的角砾灰岩、角砾白云岩的古土壤。
风化壳顶部的岩溶角砾岩往往成分单一,分选和磨圆差。
碎屑灰岩和碎屑如鲕粒、生物碎屑常被溶解形成铸模孔等。
③古岩溶存在明显的分带性,自上而下可分为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流岩溶带。
④岩溶表面和岩溶带中出现各种岩溶刻痕和溶洞,如细溶沟、阶状溶坑、起伏几十米至几百米的夷平面、落水洞、溶洞以及均一的中小型蜂窝状溶孔洞等。
⑤溶孔内存在特征充填物,可充填不规则层状且分选差的角砾岩、泥岩或白云质泥的示底沉积,隙间或溶洞内充填氧化铁粘土和石英粉砂以及淡水淋虑形成的淡水方解石和白云岩。
⑥具有钙质壳、溶解后扩大的并可被粘土充填的解理、分布广泛的选择性溶解空隙。
⑦岩溶地层具有明显的电测响应,如明显的低电阻率、相对较高的声波时差、较高的中子孔隙度、较明显的扩径、杂乱的地层倾角模式和典型的成像测井响应。
⑧古岩溶面响应于起伏较明显的不规则地震反射,古岩溶带常对应于明显的低速异常带。
此外,古岩溶面上下地层的产状、古生物组合、微量元素及地化特征也有明显的差别。
2.斜坡前缘的侵蚀作用在Ⅰ型层序界面形成时,常发生明显的斜坡前缘的侵蚀,导致台地和滩缘斜坡上部大量沉积物被侵蚀掉,结果造成大量碳酸盐砾屑的向下滑塌堆积作用和碳酸盐砂的碎屑流、浊流沉积作用和碳酸盐砂砾的密度流沉积作用(图1-2-1)。
斜坡前缘侵蚀作用可以是局部性或区域性的,向上可延伸到陆棚区形成发育良好的海底峡谷,滩前沉积物可被侵蚀掉几十至几百米。
在碳酸盐缓坡和碳酸盐台地边缘出现的水道充填砾屑灰岩,以及向陆方向由河流回春作用引起的由海相到陆相、碳酸盐岩到碎屑岩的相变沉积物以及向上变浅的沉积序列也是Ⅰ型层序边界的标志。
3.淡水透镜体向海的方向运动Ⅰ型层序界面形成时发生的另一种作用,就是淡水透镜体向海或向盆地方向的区域性迁移(图1-2-1)。
淡水透镜体渗入碳酸盐岩剖面的程度与海平面下降速率、下降幅度和海平面保持在低于台地或滩边缘的时间长短有关。
在大规模Ⅰ型层序边界形成时期,当海平面下降75~100米或更多并保持相当长的时间时,在陆棚上就会长期地产生淡水透镜体,它的影响会充分地深入到地下,并可能深入到下伏层序。
若降雨量大,剖面浅部就会发生明显的淋滤、溶解作用,潜流带出现大量的淡水胶结物,如不稳定的文石、高镁方解石可能被溶解,形成低镁方解石沉淀(Sarg,1998)。
Vail的海平面升降曲线表明,在全球海平面下降中,少见大规模的Ⅰ型海平面下降。
一般的海平面下降幅度不超过70~100m。
也就是说,在小规模Ⅰ型层序边界形成时期,淡水透镜体未被充分建立起来,只滞留在陆架地层的浅部,没有造成广泛的溶解和地下潜水胶结物的沉淀。
在Ⅰ型层序边界形成时期,在适宜的构造、气候和时间条件下可能发育风化壳。
同时,伴随Ⅰ型界面形成期间,可发生不同规模的混合水白云化和强烈蒸发作用而引起的白云化。
二、Ⅱ型层序界面及其特征、识别标志当海平面下降速率小于盆地沉积速率,多形成Ⅱ型层序边界。
此时盆地的可容纳空间扩大,台地潮缘区和台地浅滩出露地表遭受侵蚀,陆棚边缘向陆方向的上超向下迁移,形成陆棚边缘沉积物。
与Ⅰ型界面相比,Ⅱ型层序边界缺乏陆缘物质的穿越和台缘斜坡的侵蚀作用,沉积相带向盆地方向的迁移不显著。
在陆棚边缘,Ⅱ型层序界面上覆的地层一般是平行加积的,而Ⅰ型层序界面上覆的地层主要是斜向和进积的。
Ⅱ型层序界面形成期间,当海平面下降恰好处于或略低于台地或滩边缘处,内台地出露地表,会发生类似于小规模Ⅰ型海平面下降时所产生的淡水成岩作用,其中包括颗粒溶解,特别是不稳定的文石和高镁方解石的溶解,还包括少量渗流和潜水胶结物的沉淀和混合带白云化作用。
在Ⅱ型层序边界形成时,也会发生超盐度白云化作用。
与Ⅰ型层序相反,Ⅱ型层序边界形成时海平面在相对短的时间内就开始上升并淹没外台地。
Ⅱ型层序底部台地和滩边缘楔状体将会在下伏的台地边缘处或稍低的位置发生沉积并向陆地方向上超(图1-2-2)。
图1-2-2 伴随Ⅱ型层序边界形成的好平面缓慢下降示意图(据Sarg,1988)第二节两种层序所对应的体系域及其特征Ⅰ型碳酸盐岩层序以Ⅰ型层序界面为底界,由低位体系域、海侵体系域和高位体系域构成,而Ⅱ型碳酸盐岩层序以Ⅱ型层序界面为底界,由陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域构成。
两种类型层序中的海侵体系域和高位体系域具有较好的相似性,而低位体系域和陆棚边缘体系域则各有特征。
一、低位体系域碳酸盐岩低位和海侵体系域是碳酸盐岩层序的重要组成部分。
在海平面低水位期,可识别出三种类型的碳酸盐岩沉积:①来自陆坡侵蚀的异地沉积物(如碎屑楔和异地砂);②低水位期沉积于Ⅰ类边界上的陆坡上部的自生碳酸盐岩楔;③沉积于Ⅱ类层序边界上的台地和滩边缘。
Ⅰ型层序低位体系域沉积主要由两部分组成,即物源来自前斜坡侵蚀的他生碎屑沉积(图1-2-3)和沉积于海平面低位期斜坡上部的自生碳酸盐岩楔(图1-2-4)。
1.他生碳酸盐岩沉积他生碳酸盐岩沉积是在海平面迅速下降并低于碳酸盐台地边缘时,由斜坡前缘侵蚀作用和重力流作用提供的碳酸盐岩碎屑沉积而成的,这与硅质碎屑Ⅰ型层序的低位盆底扇成因类似,常呈海底扇和斜坡裙位于台地边缘和深水盆地中。
他生碳酸盐碎屑沉积呈楔形,但与高位期形成的位于斜坡与斜坡底部的他生碎屑楔不同,后者可逆斜坡地形向上追踪到同时代的地台沉积物,也未伴生广泛的斜坡侵蚀作用。
等达到了海平面的低水位期且海平面下降速度变慢,那么就会在变浅的斜坡区形成发育原地碳酸盐,在这个阶段,缓慢的海平面上升将在斜坡上部和外台地区产生可容空间。
同样,低水位期楔形体将回过头向斜坡和外台地上超。
这种楔形体的的发育同时要受盆地水体条件(盐度、流通性)和下伏高水位期前缘斜坡度(陡、缓)的影响。
如果盆地保留着正常海水盐度且流通性良好,同时下伏的沉积坡又很平缓,就会出现大范围的大量浅水碳酸盐沉积,可发育成重要的低水位期楔体。
比较局限的盆地或很陡的沉积坡度都对低水位期楔形体的发育不利。
图1-2-3 Ⅰ型层序边界形成于海平面迅速下降时期(据Sarg,1988)沉积相:1 潮坪、潮上带; 2 陆架; 3 陆架脊;4 斜坡;5 盆地细粒碳酸盐岩:沉积体系;6 低水位斜坡碎屑2.自生碳酸盐岩楔在低位体系域中后期,海平面发生相对缓慢的上升,在斜坡上部和外台地形成新的可容空间。
随后,低位自生碳酸盐岩楔将跨过斜坡和外台地向陆棚方向上超。
碳酸盐岩楔状体的发育既受盆地水体性质的影响,又受下伏层序前缘斜坡斜坡角陡缓的影响。
若盆地处于正常的水体条件且循环良好,下伏的沉积斜坡平缓,则有大面积的、丰富的浅水碳酸盐岩沉积,可形成明显的低位楔。
若盆地处于局限的环境,下伏沉积斜坡又陡,则会阻止低位楔的发育。
在不同地质特征的盆地中,自生碳酸盐岩低位楔的沉积物组成和特征差异很大,它们可以是生物礁、丘、台缘砾屑灰岩和较深水的泥灰岩、也可以是白云岩或蒸发岩。
图1-2-4 Ⅰ型层序低水位和海进体系域示意图(据Sarg,1988)沉积相:1 硬石膏; 2 沉积间断; 3 潮坪-潮上带;4 陆架;5 陆架脊;6 斜坡7 盆地细粒碳酸盐岩:沉积体系; 8 低水位楔和海进沉积二、海侵体系域海侵体系域是在海平面上升速度加快、海水逐渐变深的情况下形成的。
随着相对海平面的上升,海水将沿原斜坡面上涨,以至低水位楔被淹没,并被退积式的海侵体系域覆盖,形成一系列退积式准层序组。
这些退积式准层序组向陆棚方向加厚,然后由于地面上超而减薄(图1-2-5)。
同时,向海方向的沉积场所,在迅速变深的环境中,沉积速率低,因而沉积了密集段。
海侵体系域沉积可变现为追补型和并进型两种方式,这主要取决于海平面上升速率、盆地水体性质和沉积物的沉积速率。
并进型碳酸盐岩沉积(Keep-up)常出现于正常的富含海水的陆棚环境,海平面上升速率相对较慢,足以使得碳酸盐的产率与可容空间的增加保持同步,其沉积以前积式或加积式颗粒碳酸盐岩沉积准层序为特征,并且只含极少的海底胶结物。
追补型碳酸盐岩沉积是在海平面上升速率较快、水体性质不适宜碳酸盐岩产生的情况下形成的。
此时碳酸盐岩的沉积速率明显低于可容空间的增长速率。
追补型碳酸盐岩沉积(Catch-up)往往是由分布较广的泥晶碳酸盐岩组成的。
海侵体系域的顶底界面分别是最大海泛面和首次海泛面。
密集段是在海平面上升到最大时期即最大海泛面形成发育时期形成的,它通常是由沉积缓慢的薄层泥质微晶灰岩构成,并包含着薄的(厘米级)、发育生物扰动构造的泥灰岩—泥粒灰岩层和大量海底石化的硬地。
凝缩层又以分布广、富含多种生物组合为特征。
首次海泛面常含丰富的的生物化石组合并与下伏地层具有不同的生态组合。
首次海泛面上下沉积物的性质、类型和沉积作用方式存在明显的差异,常表现为沉积相的明显突变,首次海泛面之下多为向上水体变深浅、沉积物变粗序列,而海泛面之上多为水体向上变深、沉积物变细序列。