碎屑岩區層序構成

碎屑岩區層序構成是指沉積濱線坡折帶處海平面下降速率與盆地沉降速率之間的關係以及層序邊界由Ⅰ型層序和Ⅱ型層序兩種類型組成。

研究認為碎屑岩沉積地層沉積相、成岩作用與層序地層學的關係能更好地預測砂岩儲層空間分布.沉積相與層序地層學能提供層序界面發生成岩作用有用信息，如孔隙水化學性質，沉積物在這種特定地球化學條件下能存在的時間，盆地內外沉積顆粒碎屑組分與比例。

基本介紹

• 中文名：碎屑岩區層序構成
• 外文名：Clastic rock area sequence formation
• 學科：沉積學
• 分類：Ⅰ型層序和Ⅱ型層序
• 構造坡折帶：斷裂坡折帶、受伸展斷彎褶皺系統
• 內容：盆地沉降速率

研究背景

20世紀70年代以來。成岩作用與層序地層學成為沉積岩石學獨立的兩個學科.最近10多年來，不少學者研究成岩作用與層序地層的相互關係，表明一些成岩變化如方解石、白雲石膠結作用可能與層序地層界面共生.尤其是近期瑞士的Uppsala大學JoaoMarceloMedinaKetzer,HOWRIMANSURBEG，OSAMAAHMEDHLAL等地質學家通過實例的解剖就成岩作用與層序地層學之間開展了專題研究。

研究認為碎屑岩沉積地層沉積相、成岩作用與層序地層學的關係能更好地預測砂岩儲層空間分布.沉積相與層序地層學能提供層序界面發生成岩作用有用信息，如孔隙水化學性質，沉積物在這種特定地球化學條件下能存在的時間，盆地內外沉積顆粒碎屑組分與比例。HOWRIMANSURBEG通過對深水濁積扇沉積砂岩的研究.指出各種成岩環境下岩石礦物形成、地球化學條件演變取決於沉積盆地沉積相、微相與層序地層演變，如海(湖)平面的升降、體系域的變化等，儲層性質、儲層非均質與成岩變化有密切的時空關係。

簡介

Vail等人(1991)在海相為主的地層中根據沉積濱線坡折帶處海平面下降速率與盆地沉降速率之間的關係以及層序邊界不整合類型，將層序劃分為Ⅰ型層序和Ⅱ型層序兩種類型。當沉積岸線坡折處的海平面相對下降速率大於盆地沉降速率時，引起海平面相對下降，這時形成Ⅰ型層序，當沉積岸線坡折處的海平面下降速率略小於或等於盆地沉降速率時，形成Ⅱ型層序。

Ⅰ型層序地層樣式

層序地層樣式除了受四個因素控制———全球海平面的升降、構造沉降、沉積物供給和氣候外，盆地的幾何形態的不同，也會造成層序地層樣式的差異。下面簡要介紹具陸架坡折盆地和無陸架坡折的緩坡盆地的Ⅰ型層序地層樣式。

1.陸架坡折盆地

右圖是一個具陸架坡折盆地的理想Ⅰ型層序樣式的模式圖，它表明了Ⅰ型層序的低位體系域、海侵體系域和高位體系域中的準層序組分布情況。具陸架坡折盆地的Ⅰ型層序樣式往往具有以下特徵：

(1)易於確定的陸架、陸坡和盆底地形。

(2)陸架傾角小於0.5°，陸坡傾角3°～6°，海底峽谷側壁傾角為10°。

(3)比較明顯的陸架坡折將低角度的陸架沉積物與更陡的陸坡沉積物分開。

(4)由淺水到深水的過渡比較突變。

(5)當海平面下降到沉積岸線坡折以下，如果形成海底峽谷，則可能發生切割作用。

(6)可能沉積海底扇和斜坡扇。

除沉積於具有陸架坡折的盆地外，還需具備以下條件：

(1)足夠大的河流體系切割峽谷並搬運沉積物進入盆地。

(2)有足夠的可容納空間使準層序組保存下來。

(3)海平面的相對下降要有一定的速度和規模，使得低位體系域能沉積於陸架坡折或陸架坡折以外。

沿盆地邊緣沉積物供給的變化以及相對海平面升降速率的變化，可導致不同準層序組在陸架的不同位置同時沉積，因此，在同一層序中，體系域之間邊界的形成時間在不同位置上也會有所變化。圖所描述的Ⅰ型層序理想模式反映了各體系域之基本地層單元，其中層序的確定是通過測井、岩芯和野外露頭等技術手段，並結合地層組成和邊界類型來識別的。

2.無陸架坡折的緩坡盆地

與具明顯坡折的Ⅰ型層序明顯不同，右圖所示的Ⅰ型層序是沉積於具平緩斜坡邊界背景的盆地內，其沉積特徵如下：

(1)均一的、小於1°的低角度傾斜，大多數傾角小於0.5°;

(2)疊瓦-反“S”形斜交(Mitchum等，1977);

(3)較緩傾斜與較陡傾斜間無梯度突變的坡折;

(4)從淺水到深水無突變帶;

5)海平面相對下降時，切割作用發生在低位岸線以上，而不發生在岸線以下地區;

(6)相對海平面下降時，沉積低位三角洲和其他海岸砂岩(平緩斜坡邊緣上一般不沉積盆底扇和斜坡扇)。

在具緩坡邊緣的沉積盆地內，其高位體系域和海侵體系域與具陸架坡折盆地相似，但低位體系域有所不同。由於平緩斜坡上沉積作用的傾角較小且均勻，一般不形成厚的、偏泥的低位楔形體、斜坡扇和盆底扇。Wagoner等認為，該類型盆地的低位體系域是由厚度相對薄的低位楔所構成的，這個低位楔包括兩部分沉積物：第一部分位於靠近岸線一側，以河流下切作用形成不均一的深切谷和海岸平原沉積物過路作用為特徵，這一部分沉積物是在海平面相對下降，同時岸線快速向盆地逐漸遷移直至海平面下降處於穩定時期形成的;另外一部分是向海一側，是在緩慢的相對海平面上升時期形成的，由上傾的深切谷充填沉積和下傾的一個或多個前積的準層序組構成。

總的來說，具陸架坡折盆地和無陸架坡折的緩坡盆地都有低位體系域、海侵體系域和高位體系域，而且它們代表了Ⅰ型層序沉積作用的兩種端點類型：第一種端點類型，海平面相對下降將低位岸線從沉積岸線坡折處遷移到陸架坡折處以外並可能形成峽谷和海底扇沉積;第二種端點類型，雖然海平面相對下降將低位岸線遷移至沉積岸線坡折以外，但未到陸架坡折或盆地中無陸架坡折存在(因為盆地邊緣為平緩斜坡型)，則形成一個低位楔為特徵的低位體系域。

Ⅱ型層序地層樣式

Ⅱ型層序的準層序組和體系域的分布如圖所示，其底界為Ⅱ型層序邊界，頂界為Ⅰ型或Ⅱ型層序邊界。它與具緩坡邊緣的Ⅰ型層序地層樣式有些相似，其下部體系域最初都是在陸棚上沉積的，缺少盆底扇和峽谷。Ⅱ型層序自下而上由陸架邊緣體系域、海侵體系域和高位體系域組成。

陸架邊緣體系域可堆積於陸架的任何位置，由一個或數個不明顯的前積至加積準層序組組成。其底界為一個以覆蓋河流沉積的海相平原或以覆蓋河流沉積的濱岸和三角洲沉積物為特徵的侵蝕不整合或與之可對比的整合面。頂界面為初始海泛面，它將前積至加積的陸架邊緣體系域與其上的海侵體系域分開。陸架邊緣體系域以逐漸減弱的進積、加積的準層序疊置樣式為特徵。Ⅱ型層序的海侵和高位體系域與Ⅰ型層序相似，均以加積至前積準層序組為特徵。Ⅱ型層序與沉積於平緩斜坡上的Ⅰ型層序表面上很相似，二者都缺乏扇體和峽谷，並且二者的下部體系域(即Ⅱ型層序中的陸架邊緣體系域和Ⅰ型層序中的低位體系域)都沉積於陸架上，但是也有分別，Ⅱ類層序在沉積岸線坡折處無海平面相對下降，這與沉積於平緩斜坡的Ⅰ類層序有所不同。Ⅱ類層序沒有深切谷，且缺乏由於河流再生及岩相向盆地方向遷移所導致的、有重要意義的侵蝕削截。

構造坡折帶類型及層序樣式

在沉積學和層序地層學中，構造坡折帶是一個重要的概念(林暢松等，2000)。在構造坡折帶部位常發育了一些重要的有利於成藏的儲集體，因此，在油氣勘探中引起廣泛注意。

斷陷盆地的坡折往往受控於同生斷裂構造或撓曲樞紐帶，也可能受下伏深層隱伏斷裂控制。構造坡折帶是指由於同生構造活動(斷裂或褶皺)而造成沉積斜坡發生明顯變化的地帶（如凸起與斜坡、斷坡與凹陷、斜坡與凹陷之間的邊界地帶）。

斷裂、撓曲造成的古地貌坡折有利於深湖的發育，同時坡折上的斜坡暴露又提供了沉積物再搬運、再沉積的條件。這些都是大型濁積扇體形成不可缺少的條件。由於構造的繼續活動，構造坡折帶對沉積作用可產生重要的影響，因而對沉積相的發育，尤其對低位體的分布起到重要的控制作用。通過中國東部典型含油氣盆地高精度層序地層學的研究，已發現三種構造坡折帶，構成斷陷盆地三種獨特的由構造作用控制的層序樣式，即受同生斷層控制的斷坡帶及斷坡帶型層序樣式；斷彎褶皺控制的彎折帶及彎折帶型層序樣式；深部斷裂控制的撓曲帶及撓曲帶型層序樣式。

1.受同生斷層控制的斷坡帶（或斷裂坡折帶）及其層序樣式斷坡帶是指由同生斷裂控制的沉積坡折帶，其低位沉積坡折主要追尋盆緣和盆內主控同生斷裂或反向同生調節斷裂發育，從而形成以斷裂構造控制的低位坡折—斷坡帶，根據兩側低位斷坡帶分布，盆緣主控生長斷裂一側構成盆緣陡坡斷坡帶，另一側同期派生的盆內反向調節斷裂構成緩坡斷坡帶，以該兩側低位斷坡帶為界，從陡坡到緩坡可劃分出：盆緣隆起區、陡坡帶、開闊盆地區、緩坡帶和緩坡剝蝕區等次級構造單元；相應的可劃分出：剝蝕區、陡坡沖積沉積區、陡坡低位扇和高位扇三角洲沉積區、開闊盆地沉積區、緩坡低位扇和高位辮狀河三角洲沉積區、沖積平原沉積區和緩坡剝蝕區等次級沉積單元。由於構造的繼續活動，斷坡帶對沉積作用可產生重要的影響，因而對沉積相的發育起到重要的控制作用。該類斷坡帶在濟陽坳陷的東營和霑化凹陷中最為特徵，在中國東部其他第三系陸內斷陷盆地的下第三系幕式斷陷充填中，也大多發育該類沉積坡折。由斷坡帶控制的層序—斷坡帶型層序的主要特徵如下：

(1)斷坡帶是古構造活動產生明顯差異沉降的古構造樞紐帶，其沉積厚度發生突變，同生主控斷裂或斷裂組的生長係數一般大於1.4～1.6;斷坡帶的下降一側(如同生斷裂的下降盤)的沉積旋迴增多，在碎屑體系到達的部位砂體的層數和厚度明顯加大。

(2)層序的內部沉積構成的特徵是低位體系域主要分布在低位斷坡帶內的開闊盆地區內，靠近陡坡帶沉積體系主要有深水盆底扇(或湖底扇)、近岸低位扇，靠近緩坡帶發育大型的遠源低位扇;低位坡折帶之上的緩坡區則為暴露剝蝕區，發育大型的下切水道，陡坡帶為暴露或過路沉積。湖平面上升越過低位斷坡帶後終止低位體系域發育，代之發育湖擴展體系域，但低位坡折帶內為深湖區，向兩側則為濱淺湖或濱岸沉積區。高位體系域、低位坡折帶是沉積體系相帶的主要分界點，低位坡折帶內一般為三角洲水下平原沉積區，低位坡折帶之上為三角洲水上平原或邊緣平原-沼澤沉積區。總之，斷坡帶不僅控制著低位體系域(或低位扇體)的發育和分布範圍，而且還控制著湖擴展和高位體系域時的水深和沉積相帶變化，即從淺水區向較深水區過渡、沉積相帶從邊緣相向盆地相突變界限。因此，斷坡帶往往是盆地體系域分帶的界線。

(3)由於同生斷裂的頻繁發育，在盆地內可發育出多個坡折帶。次級構造單元的邊界斷裂帶一般都構成沉積坡折帶，從凸起到窪陷一般可識別出凸起與斜坡或陡坡分界的凸起邊緣斷坡帶、斜坡或陡坡斷階與窪陷過渡帶上的窪陷邊緣斷坡帶。在斜坡內或陡坡發育多個斷階時，可以出現多個次級坡折帶。

(4)斷坡帶對沉積相和砂體控制樣式是多樣化的，需要與物源供給、沉積基準面或湖平面的高、低變化相結合分析，不同坡折帶可能控制著不同時期的砂體分布，具有多種組合樣式，因此，對斷坡帶的研究必須分不同階段進行詳細分析。

(5)斷坡帶是極其重要的油氣圈閉形成的有利部位。首先，斷坡帶往往是砂岩厚度和砂岩層數的加厚帶，一旦確定控制砂體的斷坡帶，沿坡折帶走向的碎屑體系供給部位可能會找到加厚的砂岩體;其次斷坡帶內的同生斷裂是重要的油氣通道，尤其是其沿斷坡帶根的裙狀扇體分布，可形成順暢的輸導路徑;第三，由於這些斷裂的生長係數大，容易造成側向岩性封堵，形成有利的斷層封閉，而且同生斷裂的明顯活動和砂體的發育又有利於滾動背斜構造的形成，並有可能存在局部反轉加強背斜形態，因此，無論是緩坡或陡坡帶的斷坡帶都是滾動背斜發育的有利部位;再者，斷坡帶還是不整合面開始發育的部位，對尋找不整合圈閉具有重要意義。

2.受伸展斷彎褶皺系統控制的彎折帶及其層序樣式

彎折帶是指斷層上盤沿陡坡帶控凹的鏟型正斷層滑動導致盆地緩坡帶的撓曲作用使沉積斜坡發生明顯彎折的地帶(如凸起與斜坡、斜坡與凹陷之間的邊界地帶)，即彎折帶沿古背斜樞紐帶展布，並構成了盆地緩坡帶的低位坡折。據盆緣主控犁型斷坡帶和盆內緩坡彎折帶的位置，沿側向可將斷陷盆地劃分出：盆緣陡坡隆起區、陡坡帶、開闊盆地區、彎折緩坡帶和緩坡剝蝕區等次級構造單元;相應的可劃分出：剝蝕區、陡坡沖積沉積區、陡坡低位扇和高位扇三角洲沉積區、開闊盆地沉積區、彎折緩坡低位扇和高位辮狀河三角洲沉積區、沖積平原或濱岸平原沉積區等次級沉積單元。

彎折帶以南陽凹陷最為典型，在江陵凹陷中也發育此種坡折，是中國東部第三系典型斷陷盆地中頗具特色的一種坡折類型(右圖)。

由於構造的多幕性及同生構造對沉積砂體的主控性，彎折帶對層序的內部沉積構成、沉積作用可產生重要的影響，因而對體系域的發育，尤其對低位體的分布起到重要的控制作用。在斷陷盆地中，彎折帶即為低位濱岸坡折位置，確定了彎折帶，即可預測斷陷盆地深湖區和低位體系域的空間分布範圍。其層序的主要特徵如下：

(1)彎折帶實際上是背斜樞紐帶(或主軸面)，而該古背斜軸線即為沉積濱岸的坡折部位。彎折帶上下沉積厚度發生突變，一般彎折帶上，坡度平緩，各層序厚度相對較薄，變化穩定;彎折帶下坡度突然加大，各層序的厚度明顯增加，地層格架上呈緩坡向上散開的扇形。

(2)彎折帶向深凹內的沉積旋迴增多，低位、湖擴展和高位體系域發育齊全，在碎屑體系到達的部位砂體的層數和厚度明顯加大。彎折帶上的寬緩的斜坡帶區沉積旋迴明顯減少，僅發育湖擴展和高位體系域或高位體系域，厚度穩定且薄。

(3)彎折帶控制了低位體系域的發育範圍，同時還控制了湖擴展體系域深湖和濱淺湖區及高位體系域的軸向三角洲沉積區。低位期，低位體系域主要發育在彎折帶下的深凹內或深凹的斜坡區，形成低位扇或低位斜坡扇，彎折帶上為暴露剝蝕區或局部發育有下切水道;在湖擴展或高位時，彎折帶則是從淺水區向較深水區過渡的突變界限(湖擴展和高位體系域)，同時也是東西兩端軸向高位三角洲的擴展邊界線，因此彎折帶往往是半地塹斷陷盆地體系域分帶的界線。

(4)由於同生構造的持續活動，不同層序的每個彎折與活動軸面有關，自下而上彎折帶的位置逐漸向深凹內遷移。從而構成隨深度逐漸產生的扇形層序地層格架。

(5)彎折帶對沉積相和砂體控制樣式是多樣化的，需要與物源供給、沉積基準面或湖平面的高、低變化相結合分析，不同層序的彎折帶可能控制著不同時期的砂體分布，具有多種組合樣式，因此，對彎折帶的研究必須分不同層序進行詳細分析。

3.受深層斷裂控制的撓曲帶及其層序樣式

撓曲帶是由於盆內深層主控同生斷裂及其他次級斷裂的隱伏活動，致使其上地層發生構造撓曲作用，產生撓曲坡折即撓曲帶。低位沉積坡折追尋撓曲坡折發育，據撓曲坡折的位置，沿側向可將盆地劃分出：濱岸平原區、撓曲坡折帶、開闊盆地區等次級構造單元;相應的可劃分出：暴露剝蝕區(過路沉積區)、斜坡低位扇和高位三角洲沉積區、開闊盆地沉積區等次級沉積單元。撓曲坡折帶以瓊東南盆地最為代表，在中國東部的松遼、冀東盆地中也發育此類坡折。其控制的層序特徵為：

(1)撓曲坡折受下伏深層同生斷裂控制，沉積濱岸坡折沿控制上覆地層撓曲的深層隱伏斷裂或斷裂帶的走向展布。撓曲坡折上下其沉積厚度發生突變，一般撓曲坡折之上，坡度較平緩，各層序厚度相對較薄，變化穩定；撓曲坡折之下坡度突然加大，各層序的厚度明顯增加，地層格架上沉積地層呈向撓曲坡折上超覆。撓曲坡折上層序界面表現為強剝蝕或削截作用，局部可發育大型下切谷，坡折下為底超。

（2）撓曲坡折向深凹內的沉積旋迴增多，低位、海進（或湖擴展）和高位體系域發育齊全，在碎屑體系到達的部位砂體的層數和厚度明顯加大，前積複合體和斜坡扇發育。撓曲帶以上的寬緩的平原區沉積旋迴明顯減少，缺失低位體，僅發育海進（或湖擴展）和高位體系域或高位體系域，厚度穩定且薄。

（3）撓曲坡折控制了低位體系域的發育範圍，同時還控制了海進（或湖擴展）體系域中深水和濱淺水區及高位體系域沉積體系的沉積相帶或深淺水的沉積分區。低位期，低位體系域主要發育在撓曲坡折下的深凹內或深凹的斜坡區，形成盆底扇、低位斜坡扇和前積複合體，撓曲坡折上為暴露剝蝕區或沉積過水區，局部發育有下切水道;在海進(或湖擴展)或高位時，撓曲坡折則是從淺水區向較深水區過渡的突變界限(湖擴展和高位體系域)，同時也是沉積體系如三角洲體系平原相和水下平原相的邊界線，因此撓曲坡折往往是體系域分帶的界線。

(4)由於深層同生構造的持續活動，不同層序的每個撓曲坡折與深部斷裂有關。由於早期深部斷裂的不均一活動可導致低位沉積時多個坡折的發育，從而形成複合撓曲坡折，並分期、分台階控制低位體，尤其是斜坡扇的發育，而向上隨著盆緣向盆內深層同生斷層的逐漸減弱，多個撓曲坡折的位置逐漸向深凹內遷移，坡折逐漸合併為單一坡折。

(5)撓曲坡折對沉積相和砂體控制樣式是多樣化的，需要與物源供給、沉積基準面或湖平面的高低變化相結合分析，不同層序的撓曲帶可能控制著不同時期的砂體分布，具有多種組合樣式。