层序地层学的提出和发展

层序地层学的概念是斯洛斯等人(1963)在对比划分北美克拉通晚寒武世至全新世地层单位时提出的。20世纪70年代以来，在Vail P . R、Mitchum R . M、Van wagon er J . C、Jervey M . J、Haq B . U、Posamentier H . W .等人对北美大陆边缘的研究基础上，逐渐形成了一套由全球海平面升降驱动、以不整合或其对应的整合面为界的层序发生发展的理论体系，即层序地层学。层序地层学主要研究等时地层格架内具有成因联系的沉积相。层序是指以不整合面或其对应的整合面为界的相对完整且具有成因联系的地层层序。层序是海平面升降旋回的完整沉积响应。根据海平面旋回的级别，可分为巨层序、超层序、层序(沉积层序)、准层序组、准层序(四级层序)、岩石建造和岩石建造。其中，层序是层序地层学研究的基本单位，是三级海平面变化的产物，其时限为1 ~ 5 Ma。超层序解释为二级海平面升降旋回的产物，时限为10 ~ 80ma，其形成与全球构造事件或盆地演化阶段有关。巨层序解释为一级海平面升降旋回的产物，与泛大陆的形成和裂解旋回有关。该序列通常指三阶序列。在一个三级层序中，可以根据四级海平面升降旋回形成的泛滥面或四级层序界面划分准层序或四级层序。准层序是一组具有成因联系的相对完整的岩石或岩层，其边界为泛水面或相应的界面。四阶序列是一个高频序列，具有与三阶序列相同的特征。当沉积物供给速率大于构造沉降速率，四级海平面旋回从海平面以下呈下降旋回时，可形成四级层序，五级海平面旋回产生准层序。这个由四级层序组成的三级层序称为沉积层序。当沉积物供给速率小于构造沉降速率，四级海平面旋回表现为海平面上升到海平面上升的旋回时，形成以泛滥面为界的准层序，形成具有相同叠加样式的准层序组。根据可容空间与沉积物供给速率的关系，准层序组可分为加积、进积和退积三种形式。层是准层序的基本单位。岩层是由岩石结构的变化、地层的终止、无沉积或相关的整合面所定义的一个相对完整的层或一组层。岩层是具有相同沉积结构或沉积构造的岩层。条纹是肉眼可以观察到的最小的层，它具有均匀的沉积结构。一组具有成因联系的相对完整的纹层称为纹层群，其边界为冲刷面、沉积不连续面或对应面。

根据全球海平面是否低于陆架断裂，层序地层可分为ⅰ型和ⅱ型。I型层序发育在有陆架断裂的大陆边缘，全球海平面下降到陆架断裂以下，而II型层序发育在全球海平面没有下降到陆架断裂以下的大陆边缘。在I型层序中，根据两个重要的界面，即初始水淹ffs和最大水淹mfs，一个层序可分为三个体系域:低位体系域、水进体系域和高位体系域。体系域是同一时期具有成因联系的沉积体系的三维组合。低体系域(LST)发育在海平面快速下降到海平面缓慢上升的时期，即层序界面和初始洪泛面之间。早期沉积坡折处海平面下降速度快于构造沉降速度，导致该处相对海平面下降，形成以底切发育为标志的层序界面。其次是盆底扇、斜坡扇、低楔和洼地充填。它们构成了I型层序的低位体系域。海侵体系域(TST)是在海平面快速上升期间，即在初始泛滥面和最大泛滥面之间形成的。以发育退生准层序组和凝缩段为特征。高体系域发育在海平面上升和缓慢下降的晚期，即最大洪泛面和层序顶界之间。体系域的特点是早期发育加积准层序组，晚期发育进积准层序组。

在ⅱ型层序发育过程中，沉积岸线坡折处海平面下降的速度小于盆地构造沉降的速度，这里没有相对的海平面下降，因此不存在下切河谷、冲刷和切割的发育，这也是ⅱ型层序界面与ⅰ型层序界面的区别。由于ⅱ型层序的发育背景与ⅰ型层序明显不同，因此ⅱ型层序的体系域与ⅰ型层序不同。第二类层序位于层序底界面和初始湖泛面之间的部分称为陆架-边缘体系域。该体系域可以沉积在大陆架的任何地方，由一个或几个进积-加积准层序组组成。准层序组由浅海相准层序组成，隆起部分为滨海平原沉积。ⅱ型层序的海侵和高体系域与ⅰ型层序相似。综上所述，层序地层学的发展大致可分为三个阶段:

2.1.1.1层序地层萌芽期(1948 ~ 1977)

早在1948年，斯洛斯、克鲁姆宾和达普莱斯就提出了“层序”是“以不整合为边界的地层单位”的概念，但直到20世纪70年代才得到普遍认可和应用。在北美克拉通晚寒武世至全新世地层研究中，只有斯洛斯(1963)率先使用“层序”进行地层划分，后来也只有他的学生接受并应用了这一概念，而且主要局限于克拉通盆地内根据露头看到的区域不整合进行地层层序划分，但这为今天层序地层学的发展奠定了概念基础。

2.1.1.2地震地层成熟度和层序地层形成发展阶段(1977 ~ 1988)

20世纪70年代末，《地震地层学》(Vail等，1977)、《地震地层学在油气勘探中的应用》(Payton等，1977)的出版标志着地震地层学进入了成熟阶段。直到80年代末，层序地层学处于地震地层学的成熟阶段，进一步完善和发展了层序的概念。明确了层序是一套以不整合面及其可比整合面为界，成因相关，具有旋回结构，可置于年代地层格架中的沉积地层，建立了一套主要以地震资料为基础的层序分析技术体系和方法体系(Vail et al .，1977)， 并提出了利用地震反射界面上超点的偏移幅度研究海平面变化的方法(Vail et al .，1977)利用地震和钻井测井资料确定和预测盆地的地层结构、沉积相类型和区域分布，建立被动大陆边缘盆地的地层分布模式，进而建立具有成因意义的层序演化模式(Posamentier et al .，1988； 盖洛威，1989a，1989b)奠定了基础。因此，该阶段对层序地层学的发展具有重要意义(斯洛斯，1988；范瓦格纳等人，1990)。

2.1.1.3层序地层学理论的系统综合发展阶段(1988至今)

《海平面变化综合分析》(Vail等，1988)、《层序地层学手册》、《层序地层学基础》(Sagree和Vail等，1988)、《SEPM层序地层学专刊》(Magoner等，1988)。

1988年，经典层序地层学理论体系公布(Vail等，1988)。它发展了沉积学中层序和体系域的概念，将一个完整的层序划分为三个体系域，分别具有一次水淹面和最大水淹面，并详细定义了层序和层序类型、层序界面和类型、沉积体系域、一次水淹面和最大水淹面、层序级别、准层序和准层序组、凝聚层和可容空间等一系列相关概念。强调了海平面升降的全球性和周期性变化，也强调了构造沉降、全球海平面升降、沉积物供给速率和气候等四个基本变量对地层单位几何形态和岩相组合的控制。

基于层序地层学的基本原理，不同的学者根据自己的研究实践，提出了与Vail P.R等人不同的层序地层学观点，形成了不同的学派。

以加洛韦为代表的成因地层层序学派强调最大洪泛面作为成因层序的界面。以Johnson为代表的海侵(T)-海退(R)旋回沉积层序强调以地表不整合或海侵侵蚀不整合作为层序的边界，将层序划分为海侵体系域(TST)和海退体系域(RST)。以Cross为代表的高分辨率层序地层学流派，把受海平面变化、构造沉降、沉积载荷、沉积物供给、地形地貌等因素控制的沉积基准面的变化作为认识层序成因和划分层序的主要依据。Cross提出的高分辨率层序地层学理论将沉积基准面变化的旋回作为层序形成的驱动机制，可以认为海平面的发展是层序形成的驱动机制。高分辨率层序地层学的理论基础主要是沉积基准面原理、相分异原理和等时对比原理。

此外，层序地层学与其他传统地质学科相结合，形成一些边缘分支，如生物层序地层学、成岩层序地层学和层序地层地球化学。

地球化学-层序地层学或地球化学地层学的概念是由Peters于2000年提出的。他们在AAPG上发表了一篇文章，题为“印度尼西亚加里曼丹马哈卡姆三角洲和望加锡斜坡的新地球化学-层序地层模型”。本文运用层序地层地球化学的概念，研究了印度尼西亚马哈卡姆三角洲和望加锡斜坡的地球化学层序地层模式。

在此之前，类似的概念已经出现，如地球化学地层学、地球化学-层序地层学等。它们在研究对象和研究方法上与层序地层地球化学有很大不同。化学地层学是地质学的一个分支，它利用化学元素的特征(如元素丰度、元素比较值、元素组合等。)中的地层(主要是正常沉积岩)及其时空变化，并利用数学地质方法将地层划分为一系列地球化学单元，从而实现地层划分和对比，分析沉积环境、沉积条件、地质作用和化学元素的演化历史。化学地层学主要利用沉积岩中化学元素的特征(常用如Na、K、Ca、Mg、Rb、Sr、Ba、S、B、P、Fe、Co、Ni、V、Ti、Mn等。)解决地层对比和划分，分析环境和地质作用的形成。

化学层序地层学是指“通过对岩石地层中化学沉积记录的研究，了解等时岩石组合随成因间隔的化学演化及其在空间和时间上的关系。”传统的层序地层学研究主要是通过界面的物理特征、颗粒层序变化、空间变化和空间组合等物理识别来了解构造运动、全球海平面变化、沉积作用和气候变化的影响。化学层序地层学通过地层记录中的化学标志等一系列化学记录，如界面的化学特征、岩石组合的化学演化等，研究各种全球变化和局部演化因素对可容空间的影响。化学层序地层学在研究界面特征、高分辨率层序划分和定量海平面变化方面显示出强大的生命力。周等(1997)成功地将化学层序地层学方法应用于贵州紫云二叠纪生物礁层序地层学研究。

总之，无论是化学地层学还是化学层序地层学，主要研究内容都是用化学方法(主要是无机地球化学方法)进行地层划分和对比。只有后者与层序地层学相结合，才能为建立高精度、高分辨率的层序地层格架研究服务。层序地层地球化学主要运用有机地球化学方法，在层序地层格架划分的基础上，研究不同层序、不同体系域的烃源岩分布和地球化学特征以及不同性质油气的成因，有利于进一步探讨油气的运聚特征和成藏规律。此外，还可以研究不同层序、不同体系域的储层砂体中的油气性质，结合地质和地球物理资料预测和评价砂体的含油气性和勘探潜力。因此，层序地层地球化学将油气的有机地球化学研究与层序地层学结合起来，直接用于指导油气勘探。