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關(guān)于層序地層學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化O.Catuneanu,V.Abreu,J.P.Bhattacharya,etal.Earth-ScienceReviews92(2009)1–33Towardsthestandardizationofsequencestratigraphy1摘要
層序地層學(xué)仍屬于地層規(guī)范或操作指南,由于層序地層學(xué)缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,使得存在多種方法(或模式)、令人困惑甚至矛盾的術(shù)語。體系域和層序地層界面的可作圖性,主要取決于沉積背景和可供分析的資料是否可靠。由于在層序地層單元和層序界面精確表達(dá)中,存在很大的可變性,因此要求所采用的方法足夠靈活,從而可以適應(yīng)所有可能的表現(xiàn)形式。“獨(dú)立模式”成因地層單元和邊界面框架的建立,確保了層序地層學(xué)方法的成功。此外,對(duì)那些作為層序邊界重要層序地層界面,解釋人員可能會(huì)選擇“模式依賴”。2提綱前言:背景和原理數(shù)據(jù)資料及其客觀性層序地層學(xué)的“模式獨(dú)立”模塊層序地層學(xué)的“模式依賴”模塊建議討論:層序地層學(xué)模式的可變性結(jié)論3圖1各學(xué)科對(duì)層序地層學(xué)研究1前言:背景和原理4層序地層學(xué)研究重點(diǎn)是分析地層幾何形態(tài)特征、巖相的改變,和對(duì)主要界面的識(shí)別來確定盆地充填和剝蝕事件的時(shí)間順序。1前言:背景和原理51前言:背景和原理地層的堆砌方式是沉積速率和基準(zhǔn)面變化相互作用的結(jié)果,它以沉積趨勢的組合形式呈現(xiàn),這些沉積趨勢包括前積、退積、加積和下切侵蝕。每一種具有明顯幾何外形和巖相保存類型的地層堆砌方式能夠確定一種特殊的沉積成因類型。圖2沉積體成因類型:正常海退、強(qiáng)制海退、海進(jìn)6圖3層序地層學(xué)模式(據(jù)Catuneanu,2006;根據(jù)Donovan,2001修改)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程是很難推進(jìn)的,主要問題在于需要不同的學(xué)派達(dá)成一致。而他們?cè)谠鯓訉有虻貙訉W(xué)方法應(yīng)用到巖石記錄方面,發(fā)展出了有相當(dāng)大差異的方法(或者模式)。7圖4不同層序地層模式的層序界面和體系域時(shí)間厘定(據(jù)Catuneanu,2006).由于目前層序地層學(xué)中,層序和命名都非?;靵y,對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化的需求是顯而易見的。8圖5建立層序地層格架所使用的資料組合(據(jù)Catuneanu,2006).2數(shù)據(jù)資料及其客觀性2.1資料綜合尺度尺度9圖6不同的數(shù)據(jù)在層序地層學(xué)解釋中的貢獻(xiàn)(據(jù)Catuneanu,2006)
2數(shù)據(jù)資料及其客觀性2.1資料綜合10圖7GulfofMexico地震剖面,展示沉積層的不同成因類型(強(qiáng)制海退、正常海退、海進(jìn))。根據(jù)不同層序地層模式而使用的層序界面(據(jù)Posamentier和Kolla,2003修改).
2數(shù)據(jù)資料及其客觀性2.2地震資料的局限性地震的縱向分辨率限制了觀測尺度,還可能限制任一特殊實(shí)例的研究。112.3露頭、巖心和測井資料的局限性圖8墨西哥灣的一個(gè)主要為淺水沉積剖面的自然電位曲線2數(shù)據(jù)資料及其客觀性測井曲線揭示了在缺少明顯的粒度變化趨勢的巖性剖面中,不確定性影響最大海泛面和最大海退面位置的確定;同樣的問題也會(huì)影響沒有粒度變化的露頭剖面的解釋;在該例中,不確定性的范圍是幾十米。FS—海泛面;MRS—最大海退面;MFS—最大海泛面12在強(qiáng)制海退時(shí)期,沉積到海岸的沉積物要比正常海退要粗(PosamentierandMorris,2000;Catuneanu,2006)。因此,標(biāo)記強(qiáng)制海退沉積底面的相關(guān)整合界面,是在平均粒度變大的位置,而其頂面的相關(guān)整合界面是在持續(xù)進(jìn)積時(shí)段的顆粒粒徑變小的位置(Morrisetal.,1995;Posamentieretal.,1995;Posamen-tierandMorris,2000;Catuneanu,2006)。2.3露頭、巖心和測井資料的局限性2數(shù)據(jù)資料及其客觀性圖16海進(jìn)、正常海退和強(qiáng)制海退的概念是由岸線基準(zhǔn)面變化和沉積作用相互作用定義的(fromCatuneanu,2006)
132.4資料的客觀性和原有解釋2數(shù)據(jù)資料及其客觀性圖9阿爾伯他中部上白堊統(tǒng)測井剖面對(duì)比工作流程圖,其沉積背景為從海相轉(zhuǎn)化為非海相
圖9所示,利用測井資料,根據(jù)進(jìn)積朵葉相互關(guān)聯(lián)的概念模式,建立沿沉積傾向的三角洲系統(tǒng)。圖9A為未解釋的橫剖面,說明在每個(gè)井剖面都發(fā)育兩個(gè)或三個(gè)準(zhǔn)層序。在沒有時(shí)間序列控制情況下,準(zhǔn)層序間的相互關(guān)系可能以不同的方式展示(圖9B)這是在高頻層序井間對(duì)比的普遍現(xiàn)象,最理想解釋方案則是完全依據(jù)三角洲進(jìn)積模式進(jìn)行解釋。在這個(gè)實(shí)例中,圖9C解釋的傾斜沉積遵循這樣一個(gè)模式,這個(gè)模式在向盆地方向傾斜沉積下超在最大海泛面上。這種依據(jù)模式解釋的正確性,只能通過獨(dú)立資料和地下儲(chǔ)層生產(chǎn)數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)。
143層序地層學(xué)的獨(dú)立模式圖10層序地層學(xué)獨(dú)立模型和依賴于模型方面的比較
獨(dú)立模型方面構(gòu)成了層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化方法的核心平臺(tái),依賴于模型方面則可以留給研究人員斟酌處理。153.1方法3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式圖11層序地層學(xué)方法包括的基本觀察和解釋層序地層學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)觀察,每個(gè)基礎(chǔ)的觀察可能會(huì)為地層界面識(shí)別和體系域定義提供極其重要的信息。16圖12準(zhǔn)層序組的垂向疊置樣式(據(jù)VanWagoneretal.,1990)3.1方法3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式基于觀察到的垂向上相的關(guān)系來定義,準(zhǔn)層序組的疊置樣式可以分為進(jìn)積,退積,加積。17圖13地震剖面和較大尺度的露頭層序界面上下可觀察的地層終止(據(jù)MitchumandVail,1977)3.1方法3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式四類地層終止可以用來識(shí)別層序界面,兩種產(chǎn)生在界面之上(上超和下超),兩種在界面之下(削截和頂超)。另外,退覆是一個(gè)關(guān)鍵的地層堆砌樣式,它可以用來識(shí)別強(qiáng)制海退體系域,陸上不整合界面和與之相對(duì)應(yīng)的整合面界面的范圍(圖2和7)。這種沉積尖滅,對(duì)于沉積趨勢的解釋是有用的(圖2),對(duì)體系域的解釋也是有用的。圖7183.1方法3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式圖14陸棚斜坡上的與前積結(jié)構(gòu)相關(guān)的地層幾何形態(tài)(fromMitchumandVail,1977)。
S形前積結(jié)構(gòu)顯示進(jìn)積時(shí)的頂積層向上的連續(xù)建造(加積),向上爬升的陸架坡折帶。這就意味著在進(jìn)積時(shí),產(chǎn)生了陸棚可容空間。一組傾斜前積結(jié)構(gòu)顯示頂超終止于頂部,下超終止于底部,并且陸棚坡折線更加平緩。這種進(jìn)積作用以缺少頂積層為標(biāo)志,指示了在進(jìn)積作用時(shí)陸棚很少或沒有可容空間的增加。
193.1方法3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式堆砌樣式地層終止層序界面地層幾何形態(tài)體系域地層層序?qū)有虻貙訉W(xué)方法的為四個(gè)步驟①③②④203.2基準(zhǔn)面和可容空間3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式
基準(zhǔn)面的概念刻畫了一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡剝蝕和沉積的界面。沉積物充填直至基準(zhǔn)面可以利用的等效空間給出了‘可容空間’的概念(Jervey,1988)。盡管受波浪和水下流體侵蝕作用,水下基準(zhǔn)面可以位于海平面之下,基準(zhǔn)面一般近似為海平面(e.g.,Jervey,1988;Schumm,1993;PosamentierandAllen,1999)。受基準(zhǔn)面影響較小的內(nèi)陸河流,受氣候變化和構(gòu)造作用,或許其可容空間也會(huì)增加或減少。因此,從某種程度上來說,作為各種沉積背景下地層旋回的控制因素,可容空間比基準(zhǔn)面應(yīng)用更廣泛。
從地質(zhì)時(shí)間尺度上看,基準(zhǔn)面變化主要受他生機(jī)制控制,包括構(gòu)造作用和海平面變化。軌道變化驅(qū)動(dòng)的氣候旋回對(duì)可容空間起到了間接控制的作用。213.3基準(zhǔn)面變化參考曲線3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式圖15與基準(zhǔn)面旋回的四種事件相關(guān)的七個(gè)層序界面的產(chǎn)生時(shí)間(據(jù)Catuneanu,2006)
圖中的基準(zhǔn)面變化曲線反映了沿著岸線的基準(zhǔn)面波動(dòng)。傾向上這四種事件發(fā)生時(shí)間是獨(dú)立的,但是由于不同的沉積供給和(或)沉降速率,其在走向上會(huì)有變化。盡管這里用對(duì)稱曲線來表達(dá)目的,真實(shí)的曲線可能既不對(duì)稱也不均勻,這依賴不同驅(qū)動(dòng)機(jī)制對(duì)基準(zhǔn)面波動(dòng)響應(yīng)的相互作用。海進(jìn)沉積上深切谷界面產(chǎn)生的侵蝕可以由潮汐和波浪引起(此處用復(fù)數(shù))。縮寫:(-A)-負(fù)可容空間。223.4基準(zhǔn)面旋回事件圖16海進(jìn),正常海退和強(qiáng)制海退的概念是由岸線基準(zhǔn)面變化和沉積作用相互作用單定義的(fromCatuneanu,2006)
3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式(1)強(qiáng)制海退開始(岸線位置處基準(zhǔn)面下降開始);(2)強(qiáng)制海退結(jié)束(岸線位置處基準(zhǔn)面下降結(jié)束);(3)海退結(jié)束(基準(zhǔn)面上升時(shí),基準(zhǔn)面上升速率產(chǎn)生的可容空間超過岸線沉積速率);(4)海進(jìn)結(jié)束(基準(zhǔn)面下降時(shí),岸線沉積速率再次超過相應(yīng)位置基準(zhǔn)面上升產(chǎn)生的可容空間)。曲線上較粗的部分代表基準(zhǔn)面上升的早期和晚期(分別為正常海退的‘低水位’和‘高水位’),其時(shí)沉積速率超過基準(zhǔn)面上升速率.23圖17層序界面與沉積背景密切相關(guān)
3.4基準(zhǔn)面旋回事件3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式存在于沉積背景中的每個(gè)界面可能是明顯可見的,可能是隱秘的,依賴于可供分析的數(shù)據(jù)類型和形成時(shí)可容空間與沉積作用相互影響的方式??s寫詞:FR—強(qiáng)制海退;CC—相關(guān)聯(lián)的整合界面;*PosamentierandAllen(1999),**HuntandTucker(1992);;SU—陸上不整合;RSME—海底剝蝕的海退界面;MRS—最大海退界面;TRS—海侵沖刷作用面;MFS—最大海泛面。(1)—復(fù)合海底扇;(2)—是否上覆非海相。243.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式圖18低水位’和‘高水位’正常海退地層疊置樣式(modifiedfromCatuneanu,2006)
每種前積結(jié)構(gòu)都受沉積物供給驅(qū)動(dòng):岸線沉積速率超過基準(zhǔn)面上升速率。低水位正常海退記錄了沉積從前積占優(yōu)勢到加積占優(yōu)勢的變化趨勢(上凹的岸線軌跡)。相比之下,高水位正常海退記錄了從加積到前積的變化(上凸的岸線軌跡)。這些沉積趨勢反映了兩種類型的正常海退中產(chǎn)生可容空間的速率變化的模式(圖16)。見圖19中的地震剖面。圖1625圖19巴西南部Pelotas盆地傾向地震剖面(modifiedfromAbreu,1998)
3.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式較低級(jí)別層序嵌套在這些高級(jí)別體系域之間。海進(jìn)體系域向陸變厚,反映了沉積中心的遷移方向。由于地震剖面垂直分辨率的限制,單個(gè)的退積的準(zhǔn)層序在海進(jìn)體系域中很難被識(shí)別出。這種退積準(zhǔn)層序在測井剖面上通常容易識(shí)別(圖20)。在低水位正常海退時(shí),岸線軌跡和陸架邊緣軌跡可以一致,但在海進(jìn)和高水位正常海退時(shí)分開的。從前積為主到加積為主的沉積趨勢的變化在低水位正常海退中是典型的。相反的,從加積為主到前積為主的沉積趨勢在高水位正常海退中是典型的(圖18)。26圖20懷俄明州Washakie盆地Almond油藏的區(qū)域測井剖面,(modifiedfromWeimer,1966)
3.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式坎帕尼亞Seaway西部準(zhǔn)層序的退積準(zhǔn)層序地層樣式記錄了向西的海侵。橫剖面大約65km。測井顯示:伽馬(GR)和電阻率(RES)。27圖21未解釋(A)已解釋(B)地震測線顯示上傾和下傾碳酸鹽堆積邊緣的遷移(漸新世-中新世,印度洋馬爾代夫群島;modifiedfromBelopolskyandDroxler,2003)3.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式從退積(海侵:晚漸新世-早中新世)到前積(高水位正常海退:中中新世)沉積趨勢變化。地震測線上,一般碳酸鹽比硅酸鹽沉積退積樣式更容易識(shí)別(與圖19相比)。最大洪泛面代表海進(jìn)體系域和高水位體系域之間的界面(下超面)。28圖22層序地層學(xué)方法:標(biāo)準(zhǔn)工作流程和相關(guān)模式的選擇
3.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式獨(dú)立模式工作流程使地層剖面的細(xì)分到由層序界面分隔的成因單元序列(體系域)。一旦建立了層序格架,解釋人員考慮到選擇的界面必須提高到層序界面的級(jí)別,而選擇相關(guān)的模式。層序界面和體系域的術(shù)語某種程度上說也是模式相關(guān)的(圖10),然而可以提出一套術(shù)語以供地質(zhì)學(xué)家交流之用。體系域術(shù)語尤其難以統(tǒng)一(圖4),這就是與岸線軌跡相關(guān)的成因單元(強(qiáng)制海退;低水位和高水位正常海退;海侵)提供了沒有偏見的解決辦法的原因。29
正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)成因類型沉積和它們的限制界面(層序地層),是獨(dú)立于層序地層模式選擇的核心概念(圖10)。這些核心概念被所有‘學(xué)者’所認(rèn)可,即使它們會(huì)被賦予不同級(jí)別的意義,也比那些依賴于模式的體系域的術(shù)語或甚至是層序界限的位置更為重要(圖4和10)。3.5沉積成因類型:正常海退,強(qiáng)制海退,海進(jìn)3層序地層學(xué)的獨(dú)立模式304層序地層學(xué)對(duì)模式的依賴圖23不同層序地層學(xué)模式定義的相關(guān)整合面(fromCatuneanu,2006)
相關(guān)整合面形成的時(shí)限可能與沉積作用無關(guān)(模式A,B,D和F),或者與沉積作用有關(guān)(模式C和E)。這張圖中的每一個(gè)相關(guān)整合面都與圖15中的一個(gè)特殊地層表面類型相對(duì)應(yīng)。每個(gè)圖中的標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線的加粗部分代表了這些模式中考慮到的特殊的體系域的地層時(shí)限(見縮寫)??s寫:LST——低位體系域;HST——高位體系域;TST——海進(jìn)體系域;FSST——水位下降階段體系域;RST——海退體系域。圖1531圖24根據(jù)“沉積學(xué)的”、“成因地層學(xué)的”和“海侵——海退”層序模式選擇層序界線
4層序地層學(xué)對(duì)模式的依賴地層序列中所有層序地層界面的正確識(shí)別比層序邊界的選擇重要(圖10)??s寫詞:SU——陸相不整合;CC1——Posamentier和Allen(1999)提出的可以對(duì)比的整合面的概念;CC2——Hunt和Tucker(1992)提出的可以對(duì)比的整合面的概念;MFS——最大洪泛面;MRS——最大海退面。陸相不整合面是一個(gè)顯著性的在時(shí)間上有持續(xù)的界面,而在這個(gè)圖表中所有其他界面都是顯著性的事件界面(圖15,16)。324.1沉積層序4層序地層學(xué)對(duì)模式的依賴“沉積”層序是以和它們的陸相不整合面和可以與之對(duì)比的海相整合面為界的(圖24)。它們用作層序界線的缺點(diǎn)包括:(1)它們被古土壤覆蓋后表現(xiàn)出來的潛在隱蔽性;(2)它們,或者是其中的一部分,可能會(huì)在接下來的海侵中受到侵蝕;(3)定義層序時(shí)對(duì)基準(zhǔn)面升降的依賴性。最后一點(diǎn)表明在基準(zhǔn)面抬升階段形成的旋回(例如,由于沉積作用和(或)基準(zhǔn)面抬升而造成的波動(dòng))不會(huì)被描述成沉積層序。圖24可以對(duì)比的整合面可能在強(qiáng)制海退沉積的底部或者其頂部。在兩種方法中,可以對(duì)比的整合面與沉積物堆積速率無關(guān),與以海岸線基準(zhǔn)線降低的開始或結(jié)束為標(biāo)志的事件有關(guān)。這些事件都與和陸相不整合具有著相同的時(shí)間或在時(shí)間上相關(guān)聯(lián)(因此叫做“可以對(duì)比的整合面”)。沉積層序不是以最大海退面或最大洪泛面為界的,其時(shí)限相對(duì)于陸相不整合面的時(shí)限來說是不相關(guān)的(圖24)。334.2成因地層層序4層序地層學(xué)對(duì)模式的依賴“成因地層”層序模式(Galloway,1989)使用最大洪泛面作為層序界線(圖4,23和24)。其優(yōu)點(diǎn)是:(1)最大洪泛面是所有海相沉積體系中最容易識(shí)別的層序地層界面,可能具有各種類型的數(shù)據(jù)集;(2)成因地層層序的定義是與陸相不整合無關(guān),簡單來說是與基準(zhǔn)面的降低無關(guān)。這就意味著這個(gè)模式能夠應(yīng)用到所有類型的旋回中,包括那些在基準(zhǔn)面持續(xù)升高過程中形成的旋回。圖24與“沉積層序”模式中由相關(guān)整合面約束的層序?qū)Ρ?,最大洪泛面地層的時(shí)限取決于沉積作用,因此它們可能是穿時(shí)的,尤其是沿走向。344.3海侵-海退層序4層序地層學(xué)對(duì)模式的依賴局限性:(1)最大海退面可能會(huì)被隱藏在深水區(qū)一套未分異的天然堤河道低密度濁積巖層序中;(2)最大海退面的形成取決于沉積作用,因此在沿走向可能強(qiáng)烈穿時(shí);(3)河流相和海相沉積的層序界線是不同時(shí)期的(圖15,16和24),它們僅在缺失低位正常海退沉積物時(shí)有接觸(例如,晚第四紀(jì)主要冰川性海面升降周期中出現(xiàn)的基準(zhǔn)面抬升之后的海侵);(4)所有的“正?!焙汀皬?qiáng)制”海退沉積物都包含在一個(gè)“海退體系域”之內(nèi),這會(huì)被認(rèn)為是一個(gè)太寬泛的概念,因?yàn)檫@些沉積物的成因類型中的每一個(gè)都提供了不同的油氣成藏組合可能。圖24T-R層序模式用了一個(gè)復(fù)合層序界線,強(qiáng)調(diào)了最初由沉積層序?qū)W派提出的陸相不整合面的重要性和在淺水區(qū)識(shí)別最大海退面的容易性。355建議5.1標(biāo)準(zhǔn)工作流程層序地層學(xué)應(yīng)作為一種方法,和標(biāo)準(zhǔn)工作流程一樣是獨(dú)立于任何有依賴性的模式(圖22)。獨(dú)立模式流程假定將地層分解為由層序地層界面劃定的原生單元(強(qiáng)制海退、低水位、高水位正常海退和海進(jìn);即體系域)。一旦構(gòu)成這種一般性的層序地層格架,解釋可能把依賴選擇權(quán)的模式選擇出的界面被突出到層序界面的位置(圖22)。這樣的選擇可能受自身參數(shù)(方法)、現(xiàn)有數(shù)據(jù)設(shè)置、構(gòu)造和沉積位置與實(shí)測規(guī)模的影響。365.2層序地層學(xué)的定義5建議層序地層學(xué)(Posamentier等,1988;VanWagoner,1995):對(duì)周期性的時(shí)間地層格架內(nèi)成因上有聯(lián)系的地層由侵蝕面、無沉積面或與之相對(duì)應(yīng)的面限定的巖性關(guān)系的研究。層序地層學(xué)(Galloway,1989):對(duì)重復(fù)性的原始地層沉積單元通過部分無沉積面或侵蝕面限定的分析。層序地層學(xué)(Posamentier,Allen,1999):對(duì)代表著地層連續(xù)性的周期型沉積樣式的分析,因?yàn)樗鼈兂练e反映了沉積供給和可容空間的變化。層序地層學(xué)(Catuneanu,2006):反映盆地基底和沉積趨勢變化的分析,沉積趨勢受可容空間和沉積物共同作用。圖25層序地層學(xué)的定義最簡單的解釋是,層序地層學(xué)是在一個(gè)時(shí)間框架內(nèi)研究地層的疊置方式與變化。375.3“層序”的定義5建議地震地層學(xué)范疇中層序是“一個(gè)相對(duì)整合的,成因上有聯(lián)系的,由不整合面或與之可以對(duì)比的整合界面為界的沉積體”(Mitchum,1977)。隨著層序地層學(xué)方法的多樣化,層序也隨之出現(xiàn)了多種定義,包括“沉積的”“成因地層的”和“海進(jìn)-海退”(圖3和圖4)。這些序列根據(jù)特殊不整合和層序界面中整合部分來確定每一種的層序類型(圖24)。這些模式的共有元素是層序是一個(gè)完整的層序周期內(nèi)的沉積產(chǎn)物,不管是否是一個(gè)周期的全部。根本區(qū)別在于“事件”是整個(gè)周期的開始還是結(jié)束(圖15,圖24)。廣義上講,“地層層序”作為一個(gè)基本概念,其定義應(yīng)符合任何類型的層序,并可以用于任何模型。385.4準(zhǔn)層序5建議準(zhǔn)層序:相對(duì)整一、具有成因聯(lián)系的,以洪泛面為邊界的巖層或巖層組(據(jù)VanWagoner等,1988,1990略有修改)。洪泛面:一個(gè)快速變化的巖相面,能指示海平面上升或者沉積物供應(yīng)減少(據(jù)VanWagoner等,1988,1990略有修改)。準(zhǔn)層序組一般用來描述從濱岸到淺海的沉積體系中的獨(dú)立的前積沉積體。(其邊界為一個(gè)重要洪泛面和與之可對(duì)比的面,朱筱敏,2006)只有在濱岸-淺海沉積體系中,準(zhǔn)層序組具有可做圖性,這標(biāo)志著層序(可能包括整個(gè)穿過沉積盆地的沉積體系)和準(zhǔn)層序(地理上受限于濱岸-淺海部分在沉積盆地)的區(qū)別。395.5沉積類型:體系域5建議體系域:一系列同期沉積體系,是層序的組成部分(Brown和Fisher,1997)。強(qiáng)制海退:海岸線海退是由基底下降引起的(圖16;Posamentier等,1992)。強(qiáng)制海退沉積表現(xiàn)為典型的進(jìn)積和向下的堆積方式(圖2和7)。適用于強(qiáng)制海退的體系域命名沉積包括“早期低位”、“晚期高位”、“強(qiáng)制海退楔形體”和“水位下降期”(圖4)。正常海退:海岸線的倒退是在海岸線基準(zhǔn)面上升或基準(zhǔn)面不變期間由沉積補(bǔ)給造成的(圖16)。正常海退表現(xiàn)為傾向上進(jìn)積和加積組合(圖2、7和18)。海侵:基準(zhǔn)面上升速率大于海岸線的沉積速率引起的?;蚝吹南蜿懸苿?dòng)(圖16)。海侵沉積表現(xiàn)為典型的退積堆積方式(圖2、7、20和21)。由于基準(zhǔn)面曲線的形狀不利于某個(gè)或多個(gè)體系域的形成,或者由于后期剝蝕,每個(gè)層序不一定包含所有的體系域。同樣,并不是每個(gè)層序都要按照上面的定義劃分成“傳統(tǒng)”體系域。圖16405.6層序地層界面5建議陸上不整合SU:由于河流剝蝕或繞過,成壤作用,風(fēng)蝕,以及溶解和卡斯特作用,形成于陸表的不整合。相關(guān)整合面(CC*):該地層界面標(biāo)志著從高位正常海退至強(qiáng)制海退的地層堆積方式的改變。相關(guān)整合面(CC**):地層界面標(biāo)志著從強(qiáng)制海退至低位正常海退期間的地層堆積方式的改變。海退期海相剝蝕面:海退期間波浪沖蝕形成的水下侵蝕面,浪控低于臨濱至陸架內(nèi)部。最大海退界面:標(biāo)志著海岸線軌跡從低位正常海退至海侵變化的界面。最大海泛面:標(biāo)志海岸線軌跡從海侵至高位正常海退的界面。海侵沖刷面:海侵期間,海岸至上部臨濱中浪蝕或潮蝕形成的剝蝕面。圖15與基準(zhǔn)面旋回的四種事件相關(guān)的七個(gè)層序界面的產(chǎn)生時(shí)間(據(jù)Catuneanu,2006)
415.7層次結(jié)構(gòu)圖26層次結(jié)構(gòu)
5建議文獻(xiàn)中的分層級(jí)別的應(yīng)用(低vs高)不一致:某些是一級(jí)旋回作為“高級(jí)”,是指其在層次結(jié)構(gòu)金字塔的頂部;一些文獻(xiàn)將一級(jí)旋回作為“低級(jí)”,是指旋回的編號(hào)(1比2低等)。由于這個(gè)原因,我們運(yùn)用較清晰地術(shù)語“高等級(jí)”vs“低等級(jí)”。這些術(shù)語是指旋回在層次結(jié)構(gòu)金字塔內(nèi)的位置。426討論:層序地層學(xué)模式的可變性6.1陸相沉積環(huán)境在完全的陸相環(huán)境中,影響河流可容空間產(chǎn)生和破環(huán)的因素有:(1)盆地和物源區(qū)不同級(jí)別的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),可能會(huì)改變沉積物供應(yīng)的數(shù)量和地形的坡度;(2)氣候的變化周期可能改變?cè)诤恿餍遁d和沉積負(fù)荷之間的平衡。這些是上游控制的河流作用,它與海相基準(zhǔn)面波動(dòng)所代表的下游控制作用形成鮮明對(duì)比.43圖27橫貫河流-入??诔练e體的地層傾向剖面(據(jù)Kerr等,1999,略有修改)6討論:層序地層學(xué)模式的可變性6.1陸相沉積環(huán)境低水位體系域(LST)是河道充填混合相的產(chǎn)物(低可容空間條件下),其位于持續(xù)侵蝕的陸相不整合面之上。海進(jìn)體系域(TST)包括泛濫平原相(泛濫平原相內(nèi)部孤立的帶狀體,是在高可容空間條件下沉積的)和與海岸線相關(guān)的河口灣相。最大海退面可追蹤到最老的中心河口灣相的底部,以及內(nèi)陸混合河道充填相和上覆泛濫平原相的接觸點(diǎn)。在這個(gè)例子中,河流過程主要是“下游”(海洋基準(zhǔn)面)控制。遠(yuǎn)處的上游,最大海退面可能最終上超在地表的不整合面上。LSTTST44圖28過補(bǔ)償沉積前陸盆地的河流相剖面積(中新統(tǒng),印度阿薩姆盆地;測井曲線承蒙印度石油與天然氣公司允許)6討論:層序地層學(xué)模式的可變性6.1陸相沉積環(huán)境河流相組成的沉積層序,由陸上不整合面限定。LAST-低可容空間體系域;HAST-高可容空間體系域。低可容空間體系域和高可容空間體系域的保存地層厚度依賴于:(1)具備形成這兩個(gè)體系域條件后的時(shí)間跨度;(2)陸相不整合的剝蝕量。非傳統(tǒng)的體系域,像“低可容空間”對(duì)“高可容空間”,用來進(jìn)行區(qū)域?qū)Ρ仁怯袔椭摹?56討論:層序地層學(xué)模式的可變性圖29Kakwa段(Cardium組)槽狀穿層砂巖體和其相鄰的單元層序地層學(xué)解釋,(plint修正,1988)
6.2濱岸到淺海硅質(zhì)碎屑巖沉積環(huán)境A.沉積相。受露頭和巖心研究所限,在井(1),(2),(3)和(4)中河流相和下伏濱岸相的接觸關(guān)系是不整合的,在井(5)中是整合的。B.層序地層學(xué)解釋。相關(guān)整合很難從測井曲線上發(fā)現(xiàn),包括向上變粗的淺海相海退序列。而在地震測線上相關(guān)整合很容易識(shí)別,在它上面像海退這樣的疊置樣式可以被觀察到(比如圖7)。注意到強(qiáng)制海退時(shí)期陸上不整合的逐漸下降;濱岸沉積向盆地邊緣突變的變薄;和低位正常海退沉積所記錄的加積。在這個(gè)例子當(dāng)中,漸變的濱岸沉積指示了正常的海退沉積(高水位期在左邊,低水位期在右邊),反之突變的濱岸沉積被認(rèn)為是強(qiáng)制海退沉積。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)甚至可以允許在缺少地震資料的情況下對(duì)一般海退和強(qiáng)制海退加以區(qū)分??s寫:FR-強(qiáng)制海退;HNR-正常高水位;LNR-正常低水位海退)。466.3深水環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性深水環(huán)境中層序的構(gòu)建面臨兩個(gè)困難:(1)不會(huì)形成同海平面變化和海岸線遷移可直接對(duì)比的這三種界面,海進(jìn)侵蝕面、海退剝蝕面及陸上不整合面。然而,仍然可以通過深海區(qū)域的四個(gè)事件界面成圖來構(gòu)建層序地層學(xué)格架(圖17)。(2)層序的深水沉積部分與河流到淺水的同期沉積體之間潛在的物理不連續(xù)。這種不連續(xù)通常是陸架邊緣到陸坡上部的無沉積作用或沉積間斷及剝蝕作用的結(jié)果。圖17層序界面與沉積背景密切相關(guān)
47近期對(duì)形成于基準(zhǔn)面旋回不同時(shí)期的重力流類型的認(rèn)識(shí),表明可預(yù)測的相帶變化和沉積要素,可能伴隨著相關(guān)整合和最大洪泛面的形成,而最大海退面可能是隱性的,包含在有天然堤和水道濁積巖的未分化序列中(圖30,31)。圖30和31說明,在基準(zhǔn)面旋回的不同時(shí)期,一般的深水沉積樣式是受基準(zhǔn)面旋回期間陸棚可容空間和岸線位置變化控制的。這些變化控制著向深水環(huán)境的沉積物供應(yīng)(數(shù)量和粒徑)。6.3深水環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性48圖30說明:深水環(huán)境下形成水下扇復(fù)合體重力流沉積的主要類型(modifiedfromPosamentierandKolla,2003;Catuneanu,2006)
6.3深水環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性(1)由扇葉控制的泥流沉積;(2)高密度濁流,由決口扇前緣形成;(3)由有堤水道支配的低密度流。水下扇復(fù)合體的層序地層學(xué)解釋是更加困難,因?yàn)樗c海岸和淺水環(huán)境的關(guān)系不能確定。盡管如此,在基準(zhǔn)面旋回的各個(gè)階段,深水環(huán)境沉積物供應(yīng)可預(yù)測的改變?cè)试S層序地層格架的構(gòu)建。詳情見正文??s寫說明:HNR--高水位正常海退沉積;FR-強(qiáng)制還退沉積;LNR-低位正常海退沉積;T-加積沉積;CC*-相關(guān)的整一扇體PosamentierandAllen(1999);CC*-HuntandTucker(1992);MRS-最大海泛面;MFS-最大洪泛面。49圖31未解釋的和已解釋的地震測線,顯示了一個(gè)完整的盆底重力流沉積序列,對(duì)應(yīng)于一個(gè)完整的基準(zhǔn)面的旋回。(modifiedfromPosamentierandKolla,2003)
6.3深水環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性A-泥流沉積(內(nèi)部雜亂反射):早期的強(qiáng)制海退體系域;B-濁流前緣決口扇(清晰的平行反射):強(qiáng)制海退晚期階段;C-水下河道和漫灘相(與河道砂充填相關(guān)的強(qiáng)振幅反射和明顯與細(xì)粒漫灘沉積相關(guān)的弱反射):正常低位體系域和早期海侵體系域;D-泥流沉積(內(nèi)部雜亂):晚期海侵體系域。注意到盆地中從A到C是逐漸進(jìn)積的,從C到D是退積的。層序地層學(xué)界面:1-相關(guān)的整合界面PosamentierandAllen(1999);2--相關(guān)的整合界面HuntandTucker(1992);3-最大海退面(隱伏在未分化的河道低密度流濁序列);4-最大洪泛面50一定程度上局部可容空間變化引起沉積相的變化,因?yàn)檫@個(gè)事實(shí),解釋深水沉積層序沉更為復(fù)雜(Hiscott等人,1997)。另外的控制因素,可能包括沉積物供應(yīng)和分布模式的變化、扇體的自旋回、不可預(yù)測的能流變化如風(fēng)暴引起的風(fēng)暴流,還有由下伏鹽巖、頁巖或是形成局限次級(jí)盆地的基底構(gòu)造所引起的局部的可容空間的改變(Underhill,1991;Galloway,2001b;Sinclair和Tomasso,2002;Posamentier和Kolla,2003;Galloway,2004)。而自旋回和能量流的隨機(jī)變化又增加了層序結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,它們產(chǎn)生的沉積要素特征明顯,可以在可預(yù)測的層序地層格架內(nèi)合理解釋。6.3深水環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性51碳酸鹽地層層序界面和被分割的沉積地層的物理特征區(qū)別是因?yàn)椋海?)在碳酸鹽沉積環(huán)境中的沉積物,其產(chǎn)量主要取決于生產(chǎn)碳酸的有機(jī)物,形成了“碳酸鹽的制造工廠”;(2)大部分碳酸鹽的產(chǎn)出是與光合作用和水深有關(guān)的,或是直接的(如自養(yǎng)生物,利用無機(jī)物合成生命物質(zhì)),抑或是間接的(如異養(yǎng)生物,包括濾食動(dòng)物,它們不需要光因此不受水深控制);(3)碳酸鹽巖產(chǎn)量還受海水的鹽度、溫度和營養(yǎng)物質(zhì)的含量影響;(4)碳酸鹽沉積物的分布受生物聚集、生物阻隔、生物結(jié)殼、格架建造等生物過程的影響;(5)碳酸鹽巖易于發(fā)生準(zhǔn)同生期膠結(jié),從而起到固定海底和限制沉積物移動(dòng)的作用;(6)水下及地表?xiàng)l件下,碳酸鹽都易于發(fā)生物理及化學(xué)蝕變。6.4碳酸鹽環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性526.4碳酸鹽環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性碳酸鹽的沉積空間可被分為“物理的”和“生態(tài)的”空間(Pomar和Kendall,2007)。為了與Jervey(1988)的原始定義保持一致,Swift和Thorne(1991)定義的物理可容空間是完全受局部水動(dòng)力作用控制的,這種動(dòng)力作用把海底和‘陸架均衡剖面’聯(lián)系起來。這個(gè)界面就是與形成陸架和陸坡沉積有關(guān)的沉積基準(zhǔn)面。生態(tài)可容空間是受某些生物體之間的附著能力支配的,產(chǎn)生堅(jiān)硬的生物礁骨架,因此通常在物理可容空間之上,或與碎屑物質(zhì)有關(guān)的沉積物水動(dòng)力界限之上。536.4碳酸鹽環(huán)境6討論:層序地層學(xué)模式的可變性高位期發(fā)育于緩斜坡的生物礁系統(tǒng)則不以高的碳酸鹽產(chǎn)率或是沉積物卸載為特征?;鶞?zhǔn)面下降時(shí)期外斜坡最高碳酸鹽產(chǎn)率可能被記錄下來,導(dǎo)致體系域的幾何形態(tài)類似于低位卸載過程形成的形態(tài),這在硅質(zhì)碎屑系統(tǒng)中是非常典型的(MacNeil和Jones,2006;圖32)?;鶞?zhǔn)面下降導(dǎo)致可容空間減少。在基準(zhǔn)面上升時(shí)期位于產(chǎn)出碳酸鹽位置的臺(tái)地可能現(xiàn)在不再產(chǎn)出碳酸鹽沉積物。取而代之的是,蒸發(fā)巖,喀斯特化和古土壤形成,它們?cè)竭^臺(tái)地頂面與陸上不整合相接(圖32)。圖32發(fā)育于寬緩陸緣斜坡晚泥盆世生物礁沉積體系中的,由相、成因單元(體系域)、層序地層界面構(gòu)成的地層格架剖面(加拿大西部盆地Alexandra組,據(jù)MacNeil和Jones修改,2006),縱向放大250倍。547結(jié)論獨(dú)立模式平臺(tái)的方法包括:(1)當(dāng)前所有方法所涉及到的基本概念;(2)以地層疊加樣式為基礎(chǔ),不同沉積物成因類型的定義(即強(qiáng)制海退,低位和高位正常海退,以及海侵沉積);(3)位于不同成因類型沉積物之間層序地層界面的定義;(4)對(duì)“獨(dú)立模式”工作流程的定義(見圖10)。55所有“常規(guī)”層序地層方法都是基于層序地層格架的成因及年代,都是與海岸線的遷移存在內(nèi)在的聯(lián)系這一假設(shè)。當(dāng)?shù)貙訉有蚺c海岸線之間缺乏成因聯(lián)系,因此其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能用常規(guī)的體系域來描述。依據(jù)形成于上述沉積背景之中不同沉積要素之間的比率,此類層序可以進(jìn)一步細(xì)分為非常規(guī)的不同體系域類型。7結(jié)論56如果同時(shí)涉及到非海相和海相兩種沉積背景時(shí),要求在海岸線附近,兩部分的層序邊界必須是等時(shí)的。其中有兩類層序必須遵守這一要求(1)沉積層序,以陸上不整合面以及與之可以對(duì)比的海相整合界面為界;(2)成因地層層序,以最大洪泛面以及與之可對(duì)比的陸相相關(guān)面為界。至于海侵-海退層序,低位頂積層的保存可能會(huì)阻斷層序界面附近陸相與海相沉積之間的物理聯(lián)系。這個(gè)陷阱在較大尺度(高級(jí)別)地層旋回中尤為明顯(圖7和19)。7結(jié)論圖757Thanks!589、有時(shí)候讀書是一種巧妙地避開思考的方法。11月-2311月-23Saturday,November4,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。01:28:4901:28:4901:2811/4/20231:28:49AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。11月-2301:28:4901:28Nov-2304-Nov-2312、越是無能的人,越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。01:28:4901:28:4901:28Saturday,November4,2023
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