地震地層學

地震地層學是以反射地震資料為基礎，進行地層劃分對比、判斷沉積環境、預測巖相巖性的地層學分支學科。主要用於各種沉積礦產，特別是油氣資源的調查勘探。

地震地層學是介於勘探地震學和沉積地層學的邊緣學科，其理論基礎也來自這兩門學科。應用沉積地層學的知識，可以瞭解不同環境下形成的沉積體的三維外形輪廓、內部不同岩層的成分和分佈，以及與其他沉積體的邊界鄰接關係等，從而可以根據沉積體的外形輪廓與鄰接關係，反推其形成環境及巖性分佈。

使用地震波反射提供的地層界面信息，用於地下和海底地層界面的確定。層序地層學利用由間斷面分開的、由沉積體系構成的地層層序劃分和對比地層。間斷面接近於等時面，層序接近於旋迴層。層序地層學是地震地層學的深化和發展。

而勘探地震學中的波長和分辨率的理論、薄層干涉理論、以及地震處理過程中波形和振幅等畸變的知識，則規定了用地震資料來了解沉積體形態與鄰接關係的可靠性、侷限性和多解性，由於這兩方面理論的發展與結合，在20世紀70年代形成了地震地層學。 ^[1] 

在地震勘探數字化的基礎上把地震和地質更緊密地結合起來，用地震資料研究巖性、巖相，沉積環境。找出各種類型的巖性圈閉，為直接尋找非構造油藏服務的一門新學科。主要內容可分為：

(1)區域或巖相地震地層學。將各種地震剖面根據其波組產狀及相互關係建立各種地震模型及地震相，並反過來建立各種沉積模式以得到各種地震響應，檢驗各種地震模型、地震相與各種沉積模型和沉積相的關係，對地震剖面作出地層的巖性、巖相方面的解釋。

(2)局部或巖性地震地層學把地震資料進行處理，提取各種參數，如反射係數，波阻抗曲線，偽速度測井曲線等，並結合鑽井、測並資料，用來研究巖性和含油氣情況。 ^[2] 

地震地層學中最基本的原理是：地震反射同相軸基本上是沉積等時面，而非宏觀巖性界面的反映。由此基本原理出發，可以推演出本學科的主要內容：

各反射同相軸的系統中斷面表示它們反映的沉積過程的間斷，這種間斷面也具有相對等時性，即此面之上的所有沉積均比此面以下的任何沉積為新，而在上下兩間斷面之間不被間斷面隔開的地層，可視為大體上連續沉積的一個地層單元，稱為地震層序，層序的上下邊界均被間斷面或與其相當的整合面完全封閉。

層序內不同地點的沉積雖屬同時生成，但其生成環境與巖相成分可能有差異。這種差異反映在剖面上的反射同相軸的平行性、連續性、強度(振幅)、波形及顯示頻率等特性的變化上。故可從這些顯示特徵(稱為地震相)預測生成環境和巖相成分。

地震反射產生於岩石中具有速度-密度差的物性分界面。地層界面和不整合面分隔了不同沉積環境、不同沉積作用下形成的不同地質時代的地層，具有明顯的速度—密度差異，與地震反射面有對比關係，地震反射所獲得的地震剖面是年代地層(時間—地層)的沉積和構造模式的記錄，具有地層學的含義。 ^[3] 

地震反射不僅可以解釋沉積後的構造變形，而且可以作出六種類型的地層解釋。①地質時代對比。②確定沉積層系及其厚度和環境。③古水深。④埋藏史。⑤不整合面的起伏。⑥與地質資料相結合，解釋古地理和地質史。 ^[3] 

對一個盆地的區域地層作地震地層學研究的方法包括地震層序分析、地震相分析及海平面相對升降變化分析等三個方面。 ^[3] 

地震層序是在地震剖面上所反映的沉積層序，它將地震剖面分成一些相對整一的反射組，這些反射組可解釋為成因上有聯繫的一套地層。這套反射，其頂、底以反射終止現像為標誌的不連續面為界，這些不連續面可解釋為不整合面或者是可以和它們對比的整合面。層序頂部不整一關係包括削蝕和頂超;底部不整—關係包括上超和下超，兩者統稱為底超。

(1)削蝕。地層沉積後被侵蝕掉，其頂部以不整合面與上覆地層接觸的現象，它是頂部不整一的最可靠標誌。在該層序單元頂部，地震反射終止。

(2)頂超。沒有沉積或只有輕微侵蝕形成的現象，在該層序單元頂部，地震反射終止。頂超分佈範圍多半是局部的，往往不能進行區域對比。

(3)上超。沉積物沿上仰方向不斷超覆並尖滅於底界面的現象。在該層序單元底部，水平的或傾斜的地震反射逆底界面向上超覆依次終止。

(4)下超。沉積物沿下傾方向不斷超覆並尖滅於底界面的現象。在該層序單元底部，地震反射沿底界面傾向向下終止。 ^[3] 

通過描述地震相(結構、連續性、振幅、頻率和層速度等地震反射參數)，並對它們進行地質解釋，分析層序單元內的沉積環境和巖相特徵(見煤系地震地層相)。

海平面相對升降變化分析 以上超和頂超這兩個最可靠的地層標誌，分析海平面相對升降變化。地震剖面為確定層序單元內的上超和頂超模式提供了最佳手段。①海平面相對上升。以海岸沉積物的上超為標誌，沉積物向陸地方向上超的垂直分量稱海岸加積、海岸加積的厚度可確定上升的幅度。②海平面相對靜止。表現為頂超現象。③海平面相對下降。以海岸沉積物的上超現象從一個層序的最高位置順沉積斜坡向下轉移到上覆沉積層序中上超的最低部位為標誌。一個典型的海平面相對升降週期由海平面的一個逐步相對上升時期、一個相對靜止時期、一個迅速相對下降時期組成。

有人認為，沉積盆地的海水平面升降，可與大區域甚至全球性海平面升降週期和幅度對比。海平面變化由冰川引起抑或由板塊構造運動造成，至今認識尚有分歧，但大多數地質學家認為，相對海平面變化，影響陸地邊緣和沉積盆地內部沉積物的幾何形態和沉積相分佈。 ^[3] 

地震地層學的研究方法有兩大趨向。首先，着重考慮沉積體的外形、側向接觸關係及其巖相環境等方面的對應關係，將地震剖面上的反射同相軸視為接近於理想的地質體的反映而較少考慮畸變。這種方法常用於區域地震資料的地層解釋，稱為區域地震地層解釋。

其次，利用物探的理論分析以及改變參數扯理和模擬方法，詳細地研究地震剖面中局部反射產生變化的地質原因。由於這種研究涉及具體巖性的解釋，常稱為巖性地震研究。又因此種研究常牽涉複雜的計算過程，往往只能限於局部地區的分析，也被稱為局部地震地層研究。

包括編制時代地層對比圖和區域性海平面相對變化週期曲線圖，並將它們與全球性海平面升降資料進行比較。區域性海平面變化週期與全球性海平面變化週期的相似性對於地震地層學分析很有意義，因為它們在地層學中引入了一個可以預測的尺度,用它可以更準確地預測時代、不整合年代、古環境以及巖相。區域性和全球性海平面相對變化曲線之間的差異，指示了局部構造運動的時代或解釋中的錯誤。 ^[4] 

地震地層學，使用地震波反射提供的地層界面信息，用於地下和海底地層界面的確定。層序地層學利用由間斷面分開的、由沉積體系構成的地層層序劃分和對比地層。間斷面接近於等時面，層序接近於旋迴層。層序地層學是地震地層學的深化和發展。磁性地層學，利用地層的岩石磁性可作巖性劃分的依據，更重要的是利用天然剩磁確定地層形成時古磁極的位置和正反方向等，作為全球性對比和古大陸位置再造的依據。

化學地層學，依據地層中化學元素含量分佈特徵，進行區域地層的對比；也可利用不同時代化學元素含量的變化，推斷地球化學環境演變的規律。同位素地層學，利用放射性同位素測定岩石生成年齡，為年代地層系統提供年齡標定數據，稱為地質測時學或地質紀年學。生態地層學，主要從事古生物生態環境的研究，與沉積環境研究相結合，使生物地層學的研究有了明顯的提高。定量地層學，是指利用計算技術對地層的各種信息數據進行處理(使用較多的是用化石羣的統計分析)，以優化地層的劃分和對比，提高生物地層學的研究精度。

事件地層學的出現與地質事件概念和災變概念的提出密切相關。事件地層學將突然發生的災變事件形成的影響用於地層的對比，和用於地層界限的劃分，取得了重要的成果。所謂突發的災變事件主要指全球性事件，例如全球性地磁場的變化，全球性海平面的變化以及水圈氣圈物化條件的階段變化，以及由此引起的沉積作用和生物界的明顯改變。

為了建立地層之間的時間關係﹐19世紀初期就形成了一些地層的基本概念。地層層序律説明地層沉積的原始位置近於水平﹐老者在下﹐新者在上。化石順序律認為不同的地層含有不同的化石﹐可利用不同化石特徵鑑別地層。19世紀地層學的主要工作是利用化石逐步建立了統一的地層系統﹐就是現代所稱年代地層學。到19世紀末﹐人們發現同時期形成的地層具有不同的巖性﹐這種橫向變化導出了巖相橫變的概念。德國學者瓦爾特﹐J.把巖相橫變同海侵作用聯繫起來﹐解釋了時間界面同巖相界面的關係﹐稱為瓦爾特定律。巖相的研究説明巖性界限在多數情況下﹐並非時間界限﹐所以除年代地層學以外﹐還須建立巖性或岩石地層學。20世紀30年代以來﹐詳細的地層和生物羣的對比研究建立了生物地層學。年代地層學﹑岩石地層學和生物地層學一直是地層學中的主要分支學科。

地震地層學這一新學科,是美國石油地質學家協會全國代表大會於1975年舉行的第一屆關於地震地層學研究討論會上正式提出並命名，並以地震地層學(在油氣勘探中的應用)這一部專題論文集反映出來(Payton,1977)。這主要是埃克森(Exxon)等一大批勘探學家多年研究和工作的成果。 ^[4] 

1970年前，反射波法地震勘探主要利用地震波旅行時間和速度，判斷地質構造形態。隨着新採集技術、新儀器設備及處理方法的應用與發展，高分辨率、高信噪比、高保真地震數據的獲得，有可能從地震勘探資料中提取地層信息。 ^[3] 

1966年，美國P. R. 韋爾 (P. R. Vail)等人率先開始地震地層學的研究，大量的實例與論文在美國石油地質學家協會1975年年會上發表。他們提出的方法，是當今世界許多沉積盆地評價含油氣遠景的基本工具。20世紀80年代，這一方法引入中國，先是在石油勘探中廣泛應用。1983年開始應用於東北中生代煤盆地沉積環境及含煤性預測。 ^[3] 

地震地層學迅速發展，並衍生出層序地層學和油藏描述(或油藏鑽前預測)兩個分支。它們代表了地震地層學今後的發展方向。

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