層序地層學(xué)發(fā)展歷史

第一講層序地層學(xué)歷史回顧1、層序地層學(xué)概念2、層序地層學(xué)發(fā)展史Emery（1999）——把沉積盆地細(xì)分為有成因聯(lián)系的地層地層單元，這些地層單元以不整合面及其相應(yīng)的整合面為界。層序地層學(xué)為沉積相對比和制圖提供了一個(gè)等時(shí)性地層框架。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)概念通常認(rèn)為地震地層學(xué)、生物地層學(xué)、年代地層學(xué)和沉積學(xué)等地質(zhì)學(xué)科對層序地層學(xué)方法的發(fā)展具有直接的意義，但巖石地層學(xué)對層序地層學(xué)不起作用實(shí)際上，巖石地層學(xué)是穿時(shí)的不具有時(shí)間意義的相似巖石地層的對比，但當(dāng)包含的目的層段的層序地層界面被確定的情況下，進(jìn)行巖石地層對比是有意義的。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)概念層序地層學(xué)是從二十世紀(jì)七十年代從地震地層學(xué)發(fā)展而來的一門較新的學(xué)科。層序地層學(xué)的提出根植于幾個(gè)世紀(jì)的論戰(zhàn)中，這些論戰(zhàn)包括旋回沉積作用的成因——是全球海平面升降還是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制海平面變化等。關(guān)于該問題，近期Dott（1992）編輯了一本書——《全球海平面變化：一個(gè)重要地質(zhì)概念的興衰》（GSAMem.180）——這些早期爭論的大多數(shù)作了總結(jié)。另外具有里程碑意義的重要文獻(xiàn)包括：1、AAPG特刊第26期《Seismicstratigraphy——Applicationstohydrocarbonexploration》2、SEPM特刊第42期《Sealevelchanges：Anintergratedapproach》層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史1、Burnet（1681）地球神圣理論（？）2、DeMaillet（1748）的Telliamed理論——假設(shè)燃燒太陽的灰燼加積在一個(gè)已經(jīng)死亡的太陽的表面而形成的地球。然后地球表面水圈的體積隨時(shí)間減小，這樣就看到了今天的地貌。將地球上的海平面變化解釋成為“一個(gè)宇宙波動(dòng)旋回中的單程下降翼”——即所謂水成理論。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史十八世紀(jì)以前的代表性觀點(diǎn)由海蝕作用產(chǎn)生的沉積單元的發(fā)育和連續(xù)海平面下降期的沉積作用圖解開始對巖石單元進(jìn)行詳細(xì)地層分析，并將不整合面判定為主要的地層邊界。如Hutton（1788）首先重視不整合面區(qū)分隆升、侵蝕和沉積旋回的意義2、十八世紀(jì)層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史1、地層學(xué)家Sedgwick和Murchison（1938）用不整合面來建立地質(zhì)時(shí)期的物理邊界。2、WilliamBuckland（1823）提出洪積論（Diluvialism）概念。將緊挨大洪水之前的地質(zhì)產(chǎn)物成為前洪積物，洪水之后的產(chǎn)物稱為后洪積物或沖積物。3、Lyell（1835）觀察到斯勘的納維亞海岸線海灘的上升，從海岸露頭上數(shù)個(gè)世紀(jì)的標(biāo)志中確認(rèn)了海平面下降的依據(jù)，從而得出陸地正在被緩慢而差異抬升的結(jié)論。十九世紀(jì)層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史4、Agassiz（1840）發(fā)展了他的冰川理論。5、Maclaren（1842）在評論Agassiz的冰川理論時(shí)認(rèn)識到冰帽溶化控制全球海平面變化的可能性。6、Croll（1864）發(fā)表軌道強(qiáng)制的冰河作用，并開始接受Agassiz和Maclaren的觀點(diǎn)。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史到十九世紀(jì)晚期，冰川理論已經(jīng)能夠解釋全球海平面變化和均衡隆升。但仍有幾種解釋占據(jù)主導(dǎo)地位。如：ESuess——1906年首創(chuàng)術(shù)語“Eustasy”（海平面升降），并把當(dāng)時(shí)沉積單元上超和退覆組合歸因于全球海平面變化。Suess支持這樣一種機(jī)理，即海底沉降導(dǎo)致海平面下降，而海洋沉積作用引起的海水位移導(dǎo)致海平面上升。他拒絕承認(rèn)斯勘的納維亞差異陸地抬升的證據(jù)。但二十世紀(jì)早期多數(shù)地質(zhì)學(xué)家仍然支持Lyellie的觀點(diǎn)，認(rèn)為沿海岸任一點(diǎn)的海平面變化的主控因素是陸地運(yùn)動(dòng)。二十世紀(jì)早期層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史該時(shí)期，許多美國地質(zhì)學(xué)家開始發(fā)展關(guān)于不整合面發(fā)育的全球控制因素的概念。其中最有名的是Chamberlin，他于1898和1909發(fā)表了他的《全球海平面變化對地殼地層的控制因素》后來幾十年，Ulrich和Schnchert發(fā)展了Chamberlin的思想，他們運(yùn)用早期巖相古地理概念和相理論，再造以全球不整合面為界的地層單元的古環(huán)境。同時(shí)期，“全球海平面變化”學(xué)派最重要的創(chuàng)始人——Grabau提出脈動(dòng)說來推測海進(jìn)海退旋回是由來自于地球內(nèi)部的熱流變化引起的?！暗厍蛎}動(dòng)沖擊理論”發(fā)表于Grabau（1940）出版的《地質(zhì)年代的韻律》一書中，他認(rèn)為，地球脈動(dòng)沖擊具有三千萬年的周期。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史在Grabau研究工作之前，歐洲地質(zhì)學(xué)家Stille（1924）已經(jīng)開始發(fā)展全球性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起全球性不整合面的觀點(diǎn)，他認(rèn)為正是全球構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了全球海平面變化，類似于現(xiàn)代的低級次全球海平面旋回。1935年，Wanless和Shepard通過對伊利諾斯州和堪薩斯州賓夕法尼亞系含媒地層中米級旋回的觀察和進(jìn)一步研究更新世冰川－海平面變化后提出，更新世旋回地層的發(fā)育受控于岡瓦納大陸冰川的聚集和消融。這項(xiàng)研究成果重新肯定了Croll在幾十年前的研究成果，即冰川－海平面對沉積發(fā)育的控制作用。但是，Gilluly（1949）在地質(zhì)會(huì)議上主張的造山運(yùn)動(dòng)是連續(xù)而非幕式過程的觀點(diǎn)，使低級次旋回概念受到冷落。石炭系的韻律地層被重新解釋成為自旋回的產(chǎn)物，歸因于三角洲朵葉的遷移和沉積體系內(nèi)部的重新組合。層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史1949年，Sloss、Krumbein、Dapples在同一次會(huì)議上概括出了層序的概念，在這次會(huì)議上，Gilluly提出造山運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的思想。Sloss、Krumbein、Dapples把層序定義為以主要的不整合面為邊界的“一套地層的組合”。1963年Sloss出版了橫跨北美克拉通可以對比的主要層序，這些“超層序”分別用印第安部落定名，并出現(xiàn)在后來Haq（1987）的對比圖中。Sloss的思想得到了他在西北大學(xué)研究生的進(jìn)一步發(fā)展，其中一位是PeterVail。二十世紀(jì)晚期層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史層序地層學(xué)的一個(gè)重要突破是在六十年代和七十年代，當(dāng)時(shí)數(shù)字記錄和處理多次覆蓋地震資料的技術(shù)發(fā)展，使得可以使用穿越盆地的大規(guī)模二維地震圖象。AAPG特刊26是那時(shí)為止層序地層學(xué)最重要的文獻(xiàn)，它匯集了Vail等人從六十年代到七十年代早期的工作——開始是Cartter公司，后來是Exxon公司。這段時(shí)間標(biāo)志著一個(gè)轉(zhuǎn)折，即企業(yè)從學(xué)術(shù)界接過了發(fā)展層序地層學(xué)的主導(dǎo)權(quán)，關(guān)于地震地層學(xué)的論文不斷發(fā)表，思想逐漸延伸到鉆井和露頭資料的結(jié)合，在這一研究中，全球海平面變化被強(qiáng)調(diào)為層序發(fā)育的控制機(jī)理。1985年發(fā)表了AAPG第39期特刊，其中Hubbard等人提出一種受大地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化驅(qū)動(dòng)的大地構(gòu)造機(jī)理，用于將盆地充填劃分為“巨層序”。雖然當(dāng)時(shí)對許多人而言，地震地層學(xué)與全球海平面變化是同義的，但大地構(gòu)造與全球海平面變化的爭論又重燃戰(zhàn)火。1987年，Haq等人發(fā)表了全球海平面變化曲線，但由于沒有支撐依據(jù)，是否應(yīng)用了構(gòu)造上升和沉降的局部校正并不清楚，圖表提供的不整合面時(shí)代及其正確性也受到挑戰(zhàn)。地震地層學(xué)層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史SEPM第42期特刊－《海平面變化－一種綜合研究方法》于1988年出版，該書介紹了許多新概念，如可容空間和準(zhǔn)層序，這本書很重要，因?yàn)樗褜有虻貙訉W(xué)從企業(yè)解釋人員那里拓展到了整個(gè)地學(xué)界。從八十年代－九十年代的十幾年里，發(fā)表了許多層序地層學(xué)論文，有些是不加鑒別的應(yīng)用了這種方法和技術(shù)，有些則過于吹毛求疵，有些是對以Haq曲線（1987）為基礎(chǔ)進(jìn)行盆地間對比的有效性提出質(zhì)疑，有些則是對論文集中提出的層序地層學(xué)模式的某些方面的正確性提出疑問。如Galloway（1989）提出了沉積地層的成因地層單元發(fā)育的另一種模式，以最大海泛面而不是以不整合面為界來劃分。Pitman（1978）年認(rèn)為層序的成因和上超方式能夠用大陸邊緣沉降速度變化來解釋。Cloetingh（1988）、Kooi和Cloetingh（1991）提出相對海平面變化和數(shù)百萬年時(shí)段的層序形成，能用板內(nèi)應(yīng)力而不是全球海平面變化來闡明。層序地層學(xué)高潮層序地層學(xué)發(fā)展歷史回顧——層序地層學(xué)發(fā)展史層序地層學(xué)的最新發(fā)展是亞地震的高分辨率層序地層學(xué)和沉積充填物的計(jì)算機(jī)模擬。VanWagoner等人（1990）率先出版了一本彩圖專著，是利用露頭、測井和巖心資料進(jìn)行的高分辨率層序地層學(xué)研究。這項(xiàng)令人振奮的成果是在出露極好的海相和大陸邊緣地層中進(jìn)行的，如英國紐克群海岸的侏羅系和美國西內(nèi)海道的白堊系。高分辨率層序地層學(xué)結(jié)合了米級旋回地層的研究工作，特別是層狀臺(tái)地碳酸鹽巖及其硅質(zhì)碎屑巖和碳酸鹽巖的混合地層。軌道力作用的米蘭科維其理論被層序地層學(xué)用來解釋高頻亞層序級別的旋回，計(jì)算機(jī)模擬軟件包用于分析和反演盆地從幾米到整個(gè)盆地規(guī)模的充填層序。盆地模擬的軟件包有皇家荷蘭殼牌公司開發(fā)的程序、Aigner等人（1990）開發(fā)的程序以及南Carolina州大學(xué)開發(fā)的SEDPAK程序。小