1、層序地層學的研究進展及方向摘要：本文介紹了層序地層學的研究當下的基本情況,并從陸相和海相方面分析層序地層學的研究現狀及進展，并分析如今的海相層序地層學研究中存在的問題，并對該問題進行了指正，從層序地層與盆地分析、層序界面的成因分類、層序充填動力學的興起幾個方面對海相層序地層學進行闡述，評述了層序地層學的發展方向。關鍵字：研究現狀、研究進展、研究方向1、 層序地層學的沿革及基本思想 層序地層學是上個世紀70年代末由美國Riee大學VailP R及其在Exxon公司卡特研究中心的同行Mitchum RM和Sargree JB等在地震地層學基礎上創立起來的一門新的地層學分支科學1。Vail提出的層序

2、地層學認為：層序發育的主要控制因素是全球海平面升降，并提出它是研究一套由侵蝕面或無沉積面、或與之相當的不整合面所限定的、重復出現并有成因聯系的、限制在一定年代地層格架內的巖石關系,從而體現了成因地層學本質。并且Vail等提出層序是層序地層學研究的基本單元,并定義:層序是一個成因上相關、內部相對整合連續的地層單元,其頂、底被不整合面或與之相對應的整合面所限定。由于層序界面的等時性和層序內沉積的連續性,使層序體現了年代地層和巖石地層的雙重屬性。現已被廣大地學工作者所認可,且以蓬勃之勢發展起來,廣泛應用于石油勘探和盆地分析之中,取得了巨大的經濟效益2。2、 層序地層學的研究現狀2.1 陸相地層學研究

3、現狀 陸相盆地層序地層研究作為層序地層學的一個主要方面，自二十世紀90年代以來，就成為了源于海相沉積研究發展起來的層序地層學發展史上的一大亮點。目前，國外均已大規模地運用傳統層序地層學理論和方法，開展陸相湖盆層序地層學研究。高分辨率層序地層學和成因層序地層學在陸相沉積研究中也得到了廣泛應用。由美國Cross(1994）提出的高分辨率層序地層學理論，是近年來新掘起的層序地層學新學派，該理論傳入我國后，在我國陸相盆地儲層預測研究中發揮著重要的作用，極大地提高了陸相盆地的儲層預測精度。 陸相層序的研究中，中國學者據該領域的領先地位。陸相沉積體系層序地層學研究早期被介紹到中國，國內學者開始探討大型陸相

4、盆地層序地層學研究方法。特別是顧家裕,建立了陸相坳陷盆地層序模式及陸相斷陷盆地中陡坡型和緩坡型兩類地層層序模式,為油氣勘探提供有用的理論指導。由于陸相沉積物可容納空間變化與海平面升降沒有內在直接聯系,陸相層序地層學并未形成統一的模式。但隨著新技術,新方法的不斷應用,陸相湖泊、沙漠以及河流相的層序地層學研究不斷深入并取得了一些新認識。2.2 海相層序地層學研究進展 在海相層序研究方面17, Christopher和Kendall等(1989)一起研究了全球海平面變化，Scoot、Weimer、Richard和Vail(1991)等研究了墨西哥灣沿岸、阿拉伯東南早白堊世的海平面變化，加拿大北極群島

5、三疊紀的海平面變化事件，修訂Exxon曲線并對侏羅紀海平面變化進行重新評價?？傊?，與海平面變化相結合的層序地層學研究，是Vail等學者的杰出貢獻，為全球性海平面變化及海相地層的全球性對比做了大量的工作。同時也為全球海平面變化提供了證據。目前,利用計算機手段對可容空間變化進行模擬，以此揭示層序變化的原因，為層序地層學的定量化研究作出了貢獻。目前，海相層序地層學的研究進展主要表現在如下幾個方面：2.2.1層序地層與盆地分析 目前盆山耦合及盆山轉換成為揭示盆地和造山帶之間相互作用關系及大陸動力學探索的熱門和前沿思想生長點。沉積地質學家和構造地質學家把盆地和造山帶之間的結構型式結合起來，從盆地內的層序

6、結構揭示造山過程的響應，從造山帶中探索盆地邊緣的性質，研究地殼的形成演化和動力機制，作為恢復古大陸和古大洋的重要依據。他們在研究中國西部的大型盆地中，以盆山系統為整體目標，以全球構造活動論和沉積-構造地質學、對比沉積學、層序地層學為指導，選擇不同性質的盆地進行分析，從各種充填堆積物的式樣、序列中尋找已經消失了的古動力學和古構造環境指標，恢復各盆地的相對位置。該領域的研究已發展成為具有中國特色的地質創新。2.2.2 層序界面的成因分類 陳洪德、許效松等在研究中國南方海相地層的過程中，從層界面的成因分析入手，以盆山轉換和海平面與構造活動疊加效應為指導思路，把被動大陸邊緣和活動大陸邊緣由盆地成生、發

7、展轉為前陸盆地過程中的成層界面分成如下四種: a.代表盆地新生的升降侵蝕層序不整合方面；b.代表盆地擴大的海侵上超層序不整合面； c.標志盆地穩定發展和最大海泛的水下間斷層序不整合面；d.表積盆地發生轉換的水下侵蝕切割層序不整合面。上述幾種成因層序界面代表大陸邊緣盆地演化至前陸盆地、盆地形成、盆山轉換等一系列演變過程，該項成果將層序界面的成因研究與盆地演化階段緊密結合，擴展和豐富了層序地層學理論。2.2.3層序充填動力學的興起 陳洪德等(2000)從地球系統科學的觀點出發，以層序-盆地-地球系統科學理論為指導，從層序界面與地質事件、層序級別與盆地充填格架、層序發育與盆地構造活動、層序充填過程與

8、盆地演化史四個方面對右江盆地進行了初步的層序充填動力學研究,其結果表明:右江盆地是由不同性質的等時界，面所分割出的不同級別的成因地層單元所構成的復合建造塊體,其空間形態、內部結構及構造輪廓受盆地性質、構造活動、沉積機理及海平面變化等的綜合控制,右江盆地層序充填過程包括陸內裂陷、陸緣裂谷、弧后裂谷和前陸盆地四個階段,經歷了一個完整的構造旋回。陳洪德教授等的研究表明以地球系統科學為依托的層序充填動力學在盆地分析中具強大的生命力。3、 層序地層學研究存在的問題 在層序地層學理論引入過程中，由于過于依賴國外海相層序地層學研究，導致概念混淆，對不同學派理論名稱理解有些偏差，認為Vail層序是經典層序地層

9、學、Cross層序是現代層序地層學，Vail層序是低分辨率層序地層學、Cross層序是高分辨率層序地層學，這些說法不夠準確。由于Vail層序理論來源于地震層序地層學，鑒于地震資料分辨率的局限性，所以有人認為Vail層序是低分辨率層序地層學，Cross層序是高分辨率層序地層學，這種說法也不夠準確。Vail層序地層學不等于地震層序地層學，作為一種理論方法，它同樣可利用露頭、巖心、測井等資料進行高級別層序分析；而Cross層序理論是“高分辨率層序”,可用于高級別層序分析，但“高分辨率”并不等于“高頻”或“高精度”4。 正是由于對這些層序理論理解不夠準確，目前有些科研項目中出現混用層序理論的現象，經常

10、是低頻層序研究用Vail層序地層學，高頻層序研究用Cross層序地層學，甚至在Vail層序理論建立的層序格架內使用上升半旋回和下降半旋回這些Cross層序理論的專業術語，這是不對的。Vail層序理論強調層序界面是不整合相應整合面，層序發育主控因素是海(湖)平面升降；而Cross層序理論強調受海(湖)平面、構造沉降、沉積負荷補償、沉積物補給、沉積地形等綜合因素制約的地層基準面升降旋回變化。地層基準面并非海(湖)平面,也不是相當于海(湖)平面的一個向陸方向延伸的水平面,而是一個相對于地球表面波狀升降的、連續的、略向盆地方向下傾的抽象面(非物理面)；基準面之上發生侵蝕作用,基準面之下發生沉積作用5(

11、圖1)；基準面一個完整的上升與下降旋回構成一個層序。因此,Vail層序的海(湖)平面上升與下降并不完全等同于Cross層序的基準面上升與下降。換言之,海(湖)平面升降變化只是基準面變化的影響因素之一,有時候構造沉降、沉積物供給等其他因素的影響程度大于海(湖)平面變化幅度,從而使得基準面變化趨勢與海(湖)平面變化趨勢相反(圖2)。Vail層序與Cross層序二者理論不同,導致形成的層序界面不能夠統一吻合,因此不可混用6。4、層序地層學的發展方向4.1 陸相地層中沉積程序模式 關于陸相環境下沉積的層序,學者們已做了不少研究。雖然陸相層序地層學的研究存在更多的特殊性與困難性，陸相盆地與海相盆地存在較

12、大的差異性，但大量的研究成果表明，原有層序地層學的研究思路和原則在陸相盆地地層研究中是可行的，海相沉積層序及體系域的劃分原則同樣可以用于陸相地層。但對其具體工作方法和工作重點還需進一步完善，例如陸上部分的基準面的確定以及沉積層序的影響控制因素等，都需深人研究。4.2 層序地層學的研究正在向高分辨率方向發展 通過對不同巖層、巖體、相帶的疊置特征、分布、彼此間的分異和聯系，以及它們對儲油物性及油氣的生、儲、運、聚、保條件影響的研究，在更高精度上進行油氣預測和定量化分析。高分辨率層序地層學研究要求高分辨率的地面研究、測井資料,高分辨率的地震資料等，這就需要增強地面研究的力度、提高測井資料的精度、增加

13、地震資料的分辨率，即需要相關學科能進一步發展，以推動高分辨率層序地層學。4.3 成巖層序地層學的研究 長期以來，人們在進行層序地層學研究過程中嗎，往往只注重測井、地展及野外露頭資料的宏觀分析，而忽略了沉積記錄中各種微觀現象固有的意義。近年來通過研究表明，在沉積巖粒間膠結物、次生加大邊、次生礦物和孔洞充填礦物中，準確記載著當時地球動力學和物理化學條件及各種自然變遷的信息。自90年代以來，一些具有遠見卓識的沉積學家已意識到成巖微觀資料在層序地層學研究中的重要性，并很快把成巖作用與層序研究有機結合起來，從此，成巖層序地層學應運而生。成巖層序地層學研究內容主要包括:沉積相、層序和區域成巖作用的關系；成

14、巖作用與層序邊界的關系；不同成因層序，其成巖物理、化學特征及其變化；膠結成巖事件的區域對比和連續性研究；層序邊界代表膠結物晶體生長間斷研究；成巖層序作為膠結物結晶生長過程中一系列沉積、加大事件的總和研究；孔隙和孔隙流體階段性演化與海平面周期性變化的關系。4.4 細碎屑巖的層序地層學研究 層序地層學的概念常被用于儲集巖中，主要是為了研究有利的儲集層分布。然而，在許多勘探區，并不缺乏儲集層，而是因為缺乏有利的生油巖和封閉條件導致了勘探的失敗，而生油巖和蓋層，都與泥巖、頁巖等細粒巖石有密切關系。因此，從層序地層學角度研究它們在三維空間的分布規律，再從有機地球化學角度研究它們在三維空間中的有機地化標志

15、的變化規律，將大大提高油氣系統的研究水平。而且綜合層序地層學概念和沉積學原理建立精確的地層模式對于預測生油巖和蓋層的分布，從而降低勘探的風險是十分重要的。4.5 層序地層學與油氣勘探 盡管層序地層學有其局限性,但它代表了一種強有力的地質研究方法。已經證實,層序地層學在油氣勘探中是極其有用的。正確應用層序地層學的原理和分析方法,可以對生油層、儲集層和蓋層作出更為準確的預測,提高勘探的成功率。在油田開發階段,通過高分辨率層序地層學研究可以更好地確定和預測儲層的分隔性,有效地選擇完井和開發井目標,從而達到提高采收率、增加儲量并降低勘探開發成本之目的。5結論 層序地層學的研究相互促進必將帶來層序地層新的發展。層序地層學已成為當代沉積學的重大進展和研究熱點，自Vail等(1987)提出的源于北美被動大陸邊緣盆地的經典層序地層模式面世至今的二十年,層序地層學已在認識地球演化史的尺度和世界范圍內地層對比、層序沉積模式、礦產資源評價以及油氣勘探等方面取得顯著進展,同時,其自身理論學科也得到了發展,形成了生物層序地層學、高分辨率層序地層學、高頻層序地層學、層序充填動力學以及應用層序地層學等一些新的發展方向。未來將是層序地層學蓬勃發展的時期,同時人類也面臨著“人口、資源、環境和可持續發展”問題的挑戰,層序地層學如何為解決這一問題作貢獻,應是一個新的