陸相碎屑岩層序格架是指從地震、露頭及井下資料(包括測井和岩心資料)，遵循一定的步驟，在一定範圍內達到統一，建立的研究區層序地層格架。
基本介紹
- 中文名：陸相碎屑岩層序格架
- 外文名：Sequence framework of continental clastic rocks
- 資料：地震、露頭及井下資料
- 學科：沉積學
- 界面識別：地震剖面、測井曲線等
- 原則：Steno沉積定律等
基礎資料,遵循原則,研究流程,界面識別,建立野外露頭層序地層格架,
基礎資料
(1)所研究盆地的區域構造背景和構造演化、沉積的基本格局和演化。
(2)研究區在盆地構造和沉積背景下所處的位置及其特殊性。
(3)盆地的基幹剖面和研究區的重要地震剖面，有三維地震資料則更理想。
(4)重點探井的資料(包括岩性、各類測井曲線、單井沉積旋迴和沉積相分析、不同規模的不整合等)。
(5)有關沉積環境、古地理等分析資料(包括全盆地和局部地區有關沉積相的分布和垂向發育演化情況，湖平面變化、古氣候、古水深、微量元素和碳氧同位素分析等)。
(6)露頭調查的地層分布、主要古生物;構造、不整合、風化殼、斷裂等;沉積層序、沉積相分布、相變等;生烴情況、烴源岩分布、厚度、質量等;蓋層及圈閉、成藏等有關資料。
遵循原則
(一)Steno沉積定律
在一個成層的岩石層序中，任何一個新的地層總是位於老的地層之上，岩層序列自下而上有先後或老新的順序關係，這個定律應與Weimer的“側向堆積原理”配合使用，因為許多沉積體不是以水平方式疊置的而是側向堆積的。
( 二 ) Walther相變定律
橫向(平面)上連續分布的沉積相(地層)總是可以在垂向上找到與此對應的相組合(地層)。也就是說，如果橫向上不可能緊密相鄰發育的兩種沉積相，因環境的快速遷移而在縱向上疊置出現，則這兩種沉積相之間的分界面就是沉積間斷面。環境的快速遷移可以由盆地快速下沉或湖平面快速上升引起。這一定律引出的沉積間斷面可用於準層序的地層對比。
(三)化石法則
一個連續的岩石單元一定包含不同的化石組合，這種化石組合可能是不同的或是相關的。其他有關地震地層學、測井沉積學、年代地層學、沉積學等方面的法則全部適用於層序地層學的研究中。
研究流程
陸相層序地層學研究從地震、露頭及井下資料(包括測井和岩心資料)幾方面入手，遵循一定的步驟，使三者相互補充，在一定範圍內達到統一，以建立研究區的層序地層格架、分析油氣分布規律並尋找和預測岩性地層圈閉為目的。
界面識別
層序的研究過程中，首先要識別不同級別的層序界面。根據一定的原則及步驟，綜合各種邊界識別標誌正確地識別層序界面。
(一)地震剖面上的回響與識別標誌
不整合面是一個將新老地層分開的界面，沿這個界面有證據表明存在指示重大沉積間斷的陸上侵蝕削截或陸上暴露現象。地層不整合在地震剖面上會表現為地震不整一現象，故利用地震剖面可以識別不整合面。地震剖面上不整合面的識別主要根據同相軸的反射終止方式來判別，典型的陸相地震不整合反射有削截、上超及頂超等三種終止類型。
1.削截現象
因侵蝕作用引起的地層側向終止，出現在層序頂界面，‘已既是構造運動發育的直接證據，也是最可靠的層序劃分標誌。它既可以是下伏傾斜地層的頂部與上覆水平層間的反射終止，也可以是河床底面侵蝕造成的下伏水平地層的反射終止。
2.上超現象
在湖盆水域不斷擴大的情況下，層序的底部在前期層序界面上逆沉積斜坡向上逐層超覆。湖岸上超一般分布在湖盆邊緣，反映湖平面的相對上升，是層序底界面的可靠標誌。
3.頂超現象
指沿傾斜地層的無沉積頂部被新沉積所超覆(表3一7)，在地質上是一種時間不長、由於沉積基準面太低而產生的沉積物過路現象，代表無沉積作用或水流沖刷作用的沉積間斷，見於層序的頂界面。
另外，湖盆中不太發育下超現象，這是由於陸相湖盆面積小、物源近、陸源碎屑供給豐富，通常情況下只要湖盆存在，任何地方都有沉積作用，只是厚薄與粗細的差異。而下超面的形成是由於遠源泥岩的沉積速率相對於近源碎屑的沉積速率小，使邊緣沉積厚而盆地中心沉積薄，造成反射同相軸從邊緣向中心逐漸收斂的情況，因此湖盆中下超面實際上是一種整合面。
(二)測井曲線的回響與識別標誌
層序地層分析的關鍵在於不同級別層序或沉積界面的識別。利用測井信息能夠識別具有等時地層格架特徵的不整合面、洪泛面與侵蝕面。層序界面類型十分複雜，在海相、陸相盆地中層序界面特徵存在著較大的差異。海相盆地中層序邊界主要是大面積暴露的陸棚、深(下)切谷、侵蝕作用面及相錯斷面，海相盆地中的凝縮層為最大海侵期形成的分布面積大、層位穩定的薄層泥岩及石灰岩等;而陸相盆地中凝縮層一般為厚層湖相暗色質純泥岩，其上下經常發育含煤沉積。也就是說，不同類型層序界面對應不同的測井回響。
1.層序邊界
在地震剖面上，層序邊界表現為削蝕、海岸上超點向下遷移和岩相向盆地方向的遷移。單井中層序邊界的識別標誌主要有侵蝕面、土壤層(根土層)、深切谷、補給水道和深水濁積等海底侵蝕。深(下)切谷是層序邊界在陸棚區的特徵標誌，在測井曲線上有明顯回響，通常表現為突變的侵蝕基底和塊狀的自然電位曲線形態，深切谷在連井剖面上可以更容易且準確地進行識別。區域性不整合是層序邊界的根本性質，高解析度地層傾角測井可以直接識別不整合面。多井的地層傾角資料有助於判斷廣泛分布的不整合面的存在。成像測井提供了更為精確的不整合面分辨方法。層序邊界通常也是岩性突變界面，界面兩側的岩性差異在大多數測井曲線上都有顯著回響，曲線形態往往對應一個穩定的突變界面。
2.海泛面與準層序
海泛面作為準層序邊界，反映了水深突然增加事件。海泛面識別要綜合以下因素:岩性突變，層厚突然增加或減少，可能的沖刷與侵蝕，層面附近出現豐富的海綠石、磷灰石、黃鐵礦等自生礦物，生物擾動現象向下突然增加或減少。準層序內的岩性與厚度變化在常規測井中都有顯示，可以通過岩性測井與曲線形態分析來確定。地球化學測井和成像測井能夠識別海綠石和生物擾動的存在。不同的準層序組類型在測井曲線上的回響也有差異。前積準層序組為一向上變粗的測井組合，進積準層序組為一箱形的測井曲線組合，退積準層序組為一向上變細的測井組合。
3.密集段(最大海泛面)
密集段，也稱凝縮段，是海侵體系域頂界的標誌。它是在沉積速率大大小於相對海平面上升速率條件下形成的。極低的陸源沉積物供給速率導致了一些特殊岩石類型的形成，如薄層泥灰岩層組、薄層石灰岩層組、海綠石層組、磷酸鹽岩、薄層粉砂質泥岩及富含有機質泥岩。密集段往往只有數十厘米厚，通常靠高解析度地球化學測井識別。在常規測井上，密集段也有顯著回響，表現為高自然伽馬、低自然電位和高的鈾含量特徵。不同岩性的測井回響存在一定的差異。薄層鈣質泥頁岩或石灰岩在測井曲線上為低自然電位、高電阻、高密度和高聲速層，常呈尖峰狀，較純的海相泥岩、湖相泥岩則為低自然電位、低電阻層。另外，測井曲線形態分析表明，密集段位於層序向上變細的測井回響到向上變粗的測井回響的轉折點處。
(三)沉積地質特徵與識別標誌
1.古風化暴露面
分布廣泛，主要包括古土壤和植物根土層，古暴露面上風化殼是很好的不整合界面的標誌。古風化殼以鈣質風化殼最為常見，其次是鐵質、鋁質和矽質風化殼，它們都屬於古土壤的範疇。
2.河床滯留沉積
河床滯留沉積是留在河床底部集中堆積成不連續透鏡體的礫石等粗碎屑物質。這些粗碎屑物質被河流由上游搬來或就近側向侵蝕河岸而形成，而細粒物質被選擇性搬運走，河床滯留沉積的底部常具有明顯的沖刷界面，是層序界面的標誌。
3.沉積旋迴性
包括正旋迴沉積、反旋迴沉積及複合旋迴沉積。根據岩電特徵劃分出不同級別的旋迴以判別層序界面的位置。
4.風暴岩
當湖泊處於廣闊盆地時，湖面寬、水體淺，強大的風暴浪導致形成風暴岩沉積。層序界面之上常發育砂質風暴岩，這是因為發生大規模的水進。
5.岩性、岩相標誌
岩性和岩相在垂直系列上的缺失、突變及底礫岩的出現，都可能是層序界面。
6.凝縮段
凝縮段通常與沉積層序期間最大水深相伴生，在湖盆中常形成於湖平面達到最高、湖岸上超點達到向陸最遠時期，即最大湖泛面形成時期。而最大洪泛面是層序內的主要分界面，該界面以下是湖進體系域，界面以上是高位體系域。在測井和錄井資料上該界面以下為退積型準層序組，界面以上為進積型準層序組。
7.煤層
有的學者認為，廣泛分布的煤層可以作為層序界面的一種類型，因為泥炭堆積作用使煤保存下來只能發生在重要的碎屑沉積缺乏時及特定的構造和古氣候條件下，可以將它與海相盆地充填中的凝縮剖面相類比。目前，不同的研究者將煤層作為不同級別的層序界面，關於其對層序界面識別的作用大小仍有爭議。
(四)古生物標誌
1.生物(貝殼)碎屑層
生活在淺水環境中的含殼類生物，死亡後殼體經湖浪作用搬運至岸線附近，後期受湖水的不斷沖刷破碎，形成貝殼碎屑層，其中殼體破碎嚴重，難以辨認其屬種，並且呈亂雜狀堆積。因此它可以反映濱岸環境，當其上地層為反映水體逐漸或突然加深的沉積相類型時，這些碎屑層便可以近似代表準層序或準層序組的頂，並可能代表層序的頂界。
2.植物根跡化石
根跡化石是岩心中最易識別的遺蹟化石，其種類繁多，生態特點複雜，雖不能絕對地都作為暴露標誌，但大都為陸面或極淺水環境下的產物。在層序界面的識別過程中，可以根據上、下地層植物根跡化石縱向上的變化推斷層序界面的位置。
3.遺蹟化石
遺蹟化石(除糞化石外)均為原地保存，它既是生物行為習性的反映，也是它們賴以生存底質(底床性質)的反映，而這兩者直接受常駐環境因素的控制，因而與沉積環境關係十分密切。利用生物遺蹟對環境條件的敏感性，可以反映出在岩性剖面上表現出來的沉積間斷面。
4.生物數量的變化
層序是某一控制因素作用下所形成的一套地層，其所含生物數量從下到上應該是漸變的，從多到少或從少到多因沉積環境不同而定。但層序界面上下的地層，出於湖水深度、沉積環境等的很大差異，生物數量差別很大，發生突變，從而利用地層中相鄰兩個層生物數量的突變而考慮是否存在層序界面。
5.生物種屬的變化
上、下地層中的化石所代表的時代相差較遠或古生物化石群發生突變，出現生物演化的不連續或生物種屬的突變，都說明地層之間發生過沉積間斷或長時間的侵蝕風化，是不整合(層序界面)存在的證據。
建立野外露頭層序地層格架
在沉積露頭區，依據地層接觸關係、顏色和岩性的垂向變化、古土壤、河流回春作用或陸上侵蝕截切作用、岩相的垂向變化等來確定和劃分層序及其類型。從生物地層學的角度確定層序單元的年代，然後對不同時代的層序單元，運用可容納空間的概念進行相分析，建立不同級別層序單元的地層堆砌樣式，分析體系域類型及其組合特徵，進而製作露頭區某點層序地層學綜合分析圖。
(一)露頭各級層序界面識別
在露頭上尋找有關不整合的標誌，根據不整合面的類型及規模判斷不整合的級別，以識別不同級別的層序界面及劃分不同級別的層序。如根據不整合是岩相不整合還是構造不整合、不整合面的波及範圍、發育時間的長短、侵蝕規模的大小等，可對不整合面的級別作出判斷，以明確此不整合面所代表的層序界面意義。
除了識別不整合面外，根據不同的層序界面特徵識別不同的層序界面。
(二)各級層序旋迴的識別與劃分
在明確巨觀層序格架及沉積體系格局的基礎上，根據縱向層序旋迴特徵及橫向沉積相的演變可劃分不同的體系域、準層序組及準層序。沉積背景不同，用於識別和標定體系域、準層序組及準層序界面的方法有所區別;建立不同體系域、準層序組及準層序的野外標準地質模型和沉積相模式，以進行區域對比。同時，野外露頭上可根據肉眼觀察來識別地層縱向上不同級別的旋迴勝，從而從整體上初步建立巨觀層序格架。
(三)露頭平面層序地層及相關地質研究
在地層出露允許的情況下，儘可能多地進行多條露頭剖面的層序地層學研究，然後進行區域性不同級別層序相互間的對比研究，從而建立區域性的層序地層預測模式。如沒有多條露頭剖面，應將露頭剖面與鄰近的井剖面進行對比，從而獲得層序地層的區域性規律，在此基礎上按實際要求作出層序體系域準層序的沉積相、亞相、微相的平面圖及垂向地層的對比圖，以分析區域性層序地層變化趨勢。
在建立了區域性層序地層格架，明確了各體系域內沉積相的分布組成基礎上，結合高解析度層序地層學研究的結果可對生、儲、蓋各自的分布特徵及它們相互間的匹配關係，在平面和垂向上進行定性或定量的預測。
