Question

层序地层学研究进展

Answer 1

层序地层学研究取得的进展，主要集中于从1988年以来的第三发展阶段。此间，层序地层学真正成为了地学一大亮点和热点，并取得了多方面、多层次的巨大进展。

1.学派纷呈

从传统层序地层学发展到经典层序地层学、成因层序地层学、高分辨率层序地层学，三大主要理论体系齐放异彩，并成为层序地层学的三大主要流派和支柱技术体系。现在，还出现了不少新的层序地层学概念和发展方向。主要有：

1）高频率层序地层学（Van Wagoner等，1990）。其主要研究相当于Miall等（1991）和Posamentier（1992）划分的四至六级高频旋回层序的层序地层学。它不同于高分辨率层序地层学（Posamentier，1992；Cross，1994）。高分辨率强调的是不同级次的基准面层序旋回的等时对比的高分辨率、高精度；而高频层序旋回是周期为米兰科维奇驱动的气候变化和高频短周期海平面的产物，大量发育于多数为自旋回的碳酸盐岩中，它具有局部或区域对比意义，如巴哈马群岛新近系泥灰岩、灰岩交互的进积型碳酸盐岩高频旋回的主要控制机制就是轨道岁差/旋回。

2）生物层序地层学（殷鸿福等，1997）。它将层序地层学与生物地层学紧密结合，通过生物带“顶”、“底”相对位置，更精确地确定层序年龄、划分对比层序和恢复层序沉积环境。

3）成岩层序地层学。它是把成岩作用和孔隙演化与海平面变化相联系的产物，它强调成岩微观资料在层序形成演化研究中的重要意义，因为成岩事件和成岩现象在层序界面的特征表现在一定程度上响应了沉积时期的海平面变化、构造抬升、气候变化等信息，因而能够为层序研究提供更有用的微观信息。如在挪威海域埋深很大（大于5 000 m）的早中侏罗世地层中，受层序地层的控制，进积作用期海水与淡水混合带向海方向迁移，而不大可能渗入滨海相砂岩形成高孔隙度储层；而在强烈加积作用时期，海水与大气淡水混合强烈并使滨海相砂岩发生较强的绿泥石沉淀作用，形成厚厚的绿泥石包壳而阻止后期硅质胶结作用的发生，从而局部发育高孔隙度（＞30%）的优质储层。

此外，还涌现出了露头层序地层学、测井层序地层学、化学层序地层学、应用层序地层学以及层序充填动力学等新概念。

这些新的层序地层学概念的大量涌现，无一不是层序地层学引起人们广泛兴趣、百家争鸣的结果，无疑是它特有的魅力的具体体现，是人们倾注大量思索和实践的最好表白。

2.研究对象与理论模式拓广

从被动大陆边缘盆地拓展到活动大陆边缘盆地（包括造山带沉积盆地）、克拉通内陆坳陷盆地、裂谷盆地、断陷盆地等，从海相盆地拓展到陆相盆地，从滨浅海相硅质碎屑岩沉积拓展到海相碳酸盐岩沉积及海陆混合沉积，甚至发展到冰川沉积的层序地层学研究，层序地层学研究领域不断拓展。如Davila和Roberto对巴西潘雪拉盆地冰蚀谷充填的拉伯砂岩，对威斯特伐利亚阶（C₂）/斯蒂芬阶（C₃）进行层序地层学研究认为，冰积区的层序地层概念模型不同于一般的被动边缘盆地，主要区别在于冰积区海侵期具有很高的沉积供给和前积速率，而盆地中的主要退积作用和细粒物质沉积远离冰川中心。Camana等对阿尔卑斯、撒丁岛、比利牛斯山脉、西班牙、瑞典和中国不同地质构造背景元古宙到中生代的硅化萤石、重晶石、含硫化物岩层硅化和矿化碳酸盐岩宿主岩层进行了层序地层研究。

相应地，层序地层模式的建立也取得很大发展，从最初被动大陆边缘层序地层模式的建立发展到适合不同构造沉积背景盆地、不同类型沉积的层序地层模式。

3.研究手段多样化

从最初主要依靠地震、钻井资料，发展到地震、钻井、测井、露头剖面、古生物组合及古生态、地球化学、成岩演化、磁性地层以及现代计算机技术等多种手段综合应用，研究手段越来越多样化，并开始实现宏观地质调查与微观测试分析、定性描述与定量刻画-模拟的充分结合，更加强调多学科的交叉渗透与整合发展。如利用地面穿透雷达（GPR）对巴西潘雪拉盆地Vila Velha砂岩中冰川河道舌形体进行三级沉积层序海侵体系域的内部组成分析和三维几何形态的描述；利用深度分辨率相当于10 m的三维地震图像和测井资料进行四级高频层序体系域、层序边界和层序的识别与编图；用定量化的 FMI图像测井资料校正高分辨率层序地层图，标定不同等级的沉积旋回，得出海侵期沉积较细、储层不发育，仅在海侵旋回的白云岩化部分发育高渗透储层，而海退期沉积物较粗、发育高孔渗储层，尤其是海退的淋溶带发育高渗透储层；用碳酸盐岩碳、氧、锶稳定同位素定量测试手段（李儒峰；郑荣才等，1997；谢渊等，2002）研究海相层序地层的形成演化，揭示稳定同位素组成变化与海平面升降、层序形成演化的关系。

4.研究精度极大提高

从最先主要研究三级层序，发展到对包括四至六级高频层序在内的多级别层序地层的研究，并以高分辨率地震、测井和精细露头层序地层学分析、高新测年技术等为依托，研究高频沉积旋回的成因与控制因素，对沉积演化史的刻画与层序地层的垂向演化及空间展布形态和样式的模拟再现更趋深刻与真实。如保加利亚东北部 Cape Kaliacra剖面萨尔马特阶11 m厚，由6个风暴层（碳酸盐岩风暴层）与微晶灰岩交互沉积的高频层序旋回，每个风暴层沉积从一个侵蚀面开始，侵蚀面上由风暴流高峰期块状滞留沉积组成（灰质砾石），向上很快变为风暴回流的最后阶段砂粒级鲕粒灰岩（交错层理），风暴层上部由正常气候下海侵时期的微晶灰岩退积层序盖住；德国三叠纪干盐湖米级的砂岩-碳酸盐岩-页岩韵律旋回性沉积所反映的海侵-海退或更好地解释气候潮湿-干旱变化形成的沉积旋回是受1万年的米兰科维奇气候周期性变化的控制。

5.生产应用要求提高及领域拓宽

层序地层学研究初期主要是为沉积盆地分析、储集体-烃源岩-盖层发育与分布的宏观预测等提供指导，现今已发展到为精细油藏描述、储集小层识别与对比，次生孔隙发育带预测、储层宏观-微观非均质性描述、岩性-地层型隐蔽油气藏的勘探，甚至油田开发动态模拟等多个领域服务；从服务于油气勘探程度低的地区发展到为勘探程度高的油气开发区甚至油气老区的促产挖潜提供技术支持。从最初主要为油气勘探服务发展到服务于煤田、油气以及其他矿产的资源评价、勘探开发等多个方面。

此外，还有学者对黑色页岩是海（湖）侵沉积的经典结论提出了疑义，认为湖泊相黑色页岩更有可能记录的是碎屑湖泊中低水位期间的沉积。因为根据包括瑞典下白垩统在内的全世界的湖泊相黑暗色页岩的描述，有一个共同的特点：它们均直接与含盐和低水深环境相联系，沉积中发育泥裂、蒸发岩、白云岩、燧石、叠层石，具碳酸盐岩氧同位素正偏移以及高盐度的生物地球化学标志。气候变干旱也同时减少了碎屑溶解的供给和底水的通风换气性，从而有利于有机质的聚集和保存。因此，气候变化所决定的底水氧化作用强度和水/沉积物的注入情况的变化，是控制湖泊小级别沉积旋回的主要因素，有机质的沉积是介于碎屑沉积作用和化学沉积作用之间的一种地质作用。

综上所述，20多年来层序地层学理论的巨大发展及其在国内外油气勘探和地质研究等领域中的广泛而又有效的应用表明，它在许多方面明显优越于其他分支的地层学科：①沉积解释比其他地层学更加符合客观地质实际；②对生、储、盖层的时空展布具有更强的预测性和更高的预测精度；③更有助于在油气勘探成熟的盆地和新的油气勘探盆地中发现新的油层；④能帮助更为准确地计算盆地油气资源量和发现常规解释所遗漏的隐蔽油气圈闭及含油气远景区。正是由于层序地层学具有这些优越性，铸就了它旺盛的生命力，使它已经和正在并即将给地层学、沉积学及油气勘探等带来更具革命性的飞跃和发展。