Стратиграфия последовательностей
Стратиграфия последовательностей — это раздел геологии , в частности раздел стратиграфии , который пытается различить и понять историческую геологию во времени путем подразделения и связывания осадочных отложений в подразделения, ограниченные несогласием , в различных масштабах. Суть метода заключается в картировании пластов на основе идентификации поверхностей, которые, как предполагается, представляют временные линии (например, субаэральные несогласия , поверхности максимального затопления), тем самым помещая стратиграфию в хроностратиграфические рамки, позволяющие понять эволюцию поверхности Земли в конкретном регионе. сквозь время. Стратиграфия последовательностей является полезной альтернативой чисто литостратиграфическому подходу, который делает упор исключительно на композиционное сходство литологии горных пород, а не на временную значимость. Несогласия особенно важны для понимания геологической истории, поскольку они представляют собой эрозионные поверхности, где в летописях имеется явный пробел. И наоборот, внутри последовательности геологическая запись должна быть относительно непрерывной и полной, генетически связанной. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
Стратиграфы объясняют границы последовательностей и стратиграфические подразделения в первую очередь с точки зрения изменений относительного уровня моря (сочетание глобальных изменений эвстатического уровня моря и регионального опускания, вызванного тектоническим опусканием , термическим опусканием и опусканием, вызванным нагрузкой, поскольку вес накопленных отложений и воды вызывают изостатическое опускание по мере заполнения осадочного бассейна). Чистые изменения, возникающие в результате этих вертикальных сил, увеличивают или уменьшают пространство для накопления отложений в осадочном бассейне . Вторичным влиянием является скорость поступления наносов в бассейн, которая определяет скорость заполнения этого пространства. [ 5 ]
Историческое развитие
[ редактировать ]Истоки секвенционной стратиграфии можно отнести к работам Л. Л. Слосса о межрегиональных несогласиях Северо-Американского кратона. Слосс выделил шесть последовательностей шириной в кратон, представляющих сотни миллионов лет истории Земли. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] В конце 1960-х годов у Слосса было несколько студентов, в частности Питер Вейл, Роберт Митчум и Джон Сангри, которые защитили диссертации, изучая пенсильванские осадочные породы Северо-Американского кратона, и осознали, что глобальные изменения уровня моря могли быть ответственны за многочисленные широко распространенные явления. несогласия в этих породах. Во время своей последующей карьеры в качестве ученых-исследователей в исследовательском подразделении Exxon Вейл, Митчам и другие впервые применили практику сейсмической стратиграфии , стратиграфической интерпретации профилей сейсмических отражений для понимания слоев и упаковки осадочных пород в недрах с использованием акустических изображений. [ 9 ] [ 10 ] Появление сейсмостратиграфии позволило выделить толщи, представляющие более короткий период времени длительностью от десятков тысяч до нескольких миллионов лет; и сравнить последовательность стратиграфической истории по всему миру. Это, в свою очередь, привело к тому, что стратиграфия последовательностей стала систематизированной и стала пониматься как имеющая широкое применение и для стратиграфического изучения обнажений горных пород на земной поверхности. В 1980-х годах это положило начало революции в стратиграфии, основанной на разграничении региональных физических поверхностей, которые разделяют осадочные породы на пакеты, представляющие дискретные и последовательные периоды времени и предсказуемые закономерности истории отложения отложений. [ 11 ] [ 12 ] [ 4 ] [ 3 ]
Значительные поверхности
[ редактировать ]Границы последовательности
[ редактировать ]Границы последовательностей считаются наиболее важными поверхностями. [ 13 ] Границы последовательностей определяются как несогласия или соответствующие им соответствия. Границы секвенций образуются в результате падения уровня моря. Например, многоэтажные пачки речных песчаников часто заполняют врезанные долины, образовавшиеся в результате падения уровня моря, связанного с границами последовательностей. Врезанные долины границ секвенций по латерали коррелируют с междуречьями, палеопочвы по краям врезанных долин сформировались . Заполнения долины не связаны генетически с нижележащими системами осадконакопления, как предполагалось в предыдущих интерпретациях. Существует четыре критерия, отличающие врезанные долины от других типов многоэтажных отложений песчаника: широко распространенная корреляция с региональной высокорельефной эрозионной поверхностью , которая более распространена, чем эрозионные основания отдельных каналов внутри долины; фациальные ассоциации отражают сдвиг фаций в сторону бассейна по сравнению с нижележащими подразделениями; эрозионное основание долины стирает предшествующие системы массивов и морских полос, образуя временной разрыв, удаленные подразделения сохранятся под междуречьями; увеличение заполнения русла и мелкозернистости вверх или изменение характера речных систем, отражающее увеличение вмещающего пространства. Тела песчаника, связанные с врезанными долинами, могут быть полезными. залежи углеводородов . Были проблемы с соотношением и распределением этих органов. Принципы последовательной стратиграфии и выявление значительных поверхностей решили некоторые проблемы.
Границы парасеквенций
[ редактировать ]Меньшее значение придается границам парасеквенций, однако есть предположение, что поверхности затопления, представляющие границы парасеквенций, могут быть более обширными в латеральном направлении, оставляя больше свидетельств, чем границы секвенций, поскольку прибрежная равнина имеет меньший уклон, чем внутренний континентальный шельф . [ 14 ] Границы парапоследовательностей можно отличить по различиям в физических и химических свойствах по всей поверхности, таких как; соленость пластовой воды, свойства углеводородов, пористость, скорости сжатия и минералогия. Границы парасеквенций могут не образовывать барьер для накопления углеводородов, но могут препятствовать вертикальному сообщению коллектора. После начала добычи парасеквенции действуют как отдельные дренажные единицы, поверхности затопления которых перекрываются глинистыми или карбонатно-сцементированными горизонтами, образуя барьер для вертикальных коммуникаций коллектора. Стратиграфические принципы последовательности оптимизировали потенциал добычи после того, как определена архитектура резервуара и определены отдельные дренажные единицы.
Системные тракты
[ редактировать ]Концепция системных трактов возникла, чтобы связать одновременные системы осадконакопления. Системные тракты образуют подразделения в последовательности. Различные виды трактов систем выделяются на основе характера укладки пластов, положения в последовательности, на кривой уровня моря и типа ограничивающих поверхностей. [ 15 ]
- Системный тракт низкого стояния (LST) образуется, когда скорость седиментации превышает скорость повышения уровня моря на ранней стадии кривой уровня моря. Он ограничен субаэральным несогласием или его коррелятивным соответствием в основании и максимальной регрессивной поверхностью вверху.
- Тракт трансгрессивных систем (TST) ограничен максимальной регрессивной поверхностью у основания и максимальной поверхностью затопления вверху. Тракты этой системы образуются, когда скорость седиментации на кривых уровня моря опережает скорость повышения уровня моря.
- Тракт систем высокого стояния (HST) возникает на поздней стадии повышения базового уровня, когда скорость повышения уровня моря падает ниже скорости седиментации. В этот период уровня моря формируется возвышение. Он ограничен поверхностью максимального затопления у основания и составной поверхностью вверху.
- В морской части бассейна при понижении уровня дна формируется тракт регрессивных систем. В то же время в континентальной части бассейна формируются субаэральные несогласия.
Парапоследовательности и шаблоны наложения
[ редактировать ]Парасеквенс — относительно согласные, генетически связанные последовательности слоев и слоев, ограниченные морскими поверхностями затопления и коррелятивными им поверхностями. Поверхности затопления, ограничивающие парасеквенции, не имеют того же масштаба, что региональная трансгрессивная поверхность, связанная с границей секвенции.
Парапоследовательности разделены на шаблоны укладки:
Каждый шаблон штабелирования даст различную информацию о поведении жилого пространства, основным элементом которого является относительный уровень. Таким образом, быстрая проградационная модель будет указывать на падение уровня моря, быстрая ретроградационная модель будет свидетельствовать о быстром переходе уровня моря, а агградационная модель будет указывать на плавный подъем уровня моря.
Уровень моря в геологическом времени
[ редактировать ]
Уровень моря меняется в течение геологического времени . График справа иллюстрирует две недавние интерпретации изменений уровня моря в фанерозое . Современная эпоха изображена слева и обозначена буквой N, обозначающей неоген . Синие пики вблизи нулевой даты представляют собой изменения уровня моря, связанные с самым последним ледниковым периодом , который достиг своей максимальной протяженности примерно за 20 000 лет до настоящего времени (BP). Во время этого оледенения уровень моря в мире был примерно на 320 футов (98 метров ) ниже, чем сегодня, из-за большого количества морской воды , которая испарилась и отложилась в виде снега и льда в Северного полушария ледниках . Когда уровень мирового океана находился на этом «низком уровне», бывшие отложения морского дна подвергались субаэральному выветриванию ( эрозии под воздействием дождя, мороза, рек и т. д.), и на новом уровне образовывалась новая береговая линия, иногда на многие мили в сторону бассейна от бывшая береговая линия, если морское дно было неглубоко наклоненным.
Сегодня уровень моря находится на относительно «высоком уровне» в рамках четвертичных ледниковых циклов из-за быстрого исчезновения ледников в конце плейстоцена и начале голоцена . Древняя береговая линия последнего ледникового периода сейчас находится под водой примерно на 390 футов (120 метров). Хотя среди ученых-землеведов ведутся споры о том, переживаем ли мы в настоящее время «высокую стоянку», общепринято считать, что эвстатический уровень моря повышается.
В далеком прошлом уровень моря был значительно выше, чем сегодня. В меловой период (обозначенный на графике буквой К) уровень моря был настолько высоким, что простирался морской путь через центр Северной Америки от Техаса до Северного Ледовитого океана .
Эти чередующиеся насаждения на высоком и низком уровне моря повторяются в нескольких временных масштабах. Наименьший из этих циклов составляет примерно 20 000 лет и соответствует скорости прецессии Земли оси вращения (см. Циклы Миланковича ) и обычно называют циклами «5-го порядка». Следующий больший цикл («4-й порядок») длится около 40 000 лет и примерно соответствует скорости изменения наклона Земли к Солнцу (снова объяснено Миланковичем). Следующий больший цикл («третий порядок») длится около 110 000 лет и соответствует скорости, с которой орбита Земли меняется от эллиптической к круговой. Признаны циклы более низкого порядка, которые, по-видимому, являются результатом тектонических событий плит, таких как открытие новых океанских бассейнов в результате разделения континентальных масс.
Сотни подобных ледниковых циклов происходили на протяжении всей истории Земли . Ученые-землеведы, изучающие положение прибрежных отложений отложений во времени («стратиграфы последовательностей»), отметили десятки подобных смещений береговой линии в сторону бассейна, связанных с более поздним восстановлением. Самый крупный из этих осадочных циклов в некоторых случаях можно с большой уверенностью коррелировать по всему миру.
Три фактора контроля над стратиграфической архитектурой и развитием осадочного цикла:
- Эвстатические изменения уровня моря
- Скорость опускания бассейна
- Подача осадка.
Эвстатический уровень моря — это уровень моря относительно фиксированной точки, центра Земли. Относительный уровень моря измеряется относительно базового уровня, выше которого может произойти эрозия, а ниже которого может произойти отложение. Как эвстатические изменения уровня моря, так и темпы опускания имеют тенденцию иметь более длительные циклы. Считается, что поступление отложений контролируется местными климатическими условиями и может быстро меняться. Эти изменения в поставках местных отложений влияют на местный и относительный уровень моря, что вызывает местные осадочные циклы .
Меньшие и локализованные осадочные циклы связаны не с глобальными (эвстатическими) изменениями уровня моря, а скорее с поступлением отложений в соседние бассейны , куда эти отложения поступают. Например, когда сдвиг в сторону бассейна (океана) с расширением береговой линии происходил в районе Бук-Клиффс в штате Юта, отступала или наступала на север береговая линия в Вайоминге . Эти осадочные циклы отражают количество осадков, поступающих в бассейн. При трансгрессии поступает меньше наносов, чем скорость увеличения глубины воды, и, таким образом, береговая линия мигрирует к суше. В регрессии , если глубина воды уменьшается, береговая линия перемещается в сторону моря (бассейна), а предыдущая береговая линия подвергается эрозии. Регрессия береговой линии также происходит, если поступает больше наносов, чем может разрушить береговая линия, в результате чего береговая линия мигрирует в сторону моря. Последнее называется проградацией. Цикл слоев, отложившихся во время повторяющихся трансгрессий и регрессий, создает последовательность отложений.
Экономическое значение
[ редактировать ]Стратиграфия последовательностей является важным инструментом в применении геологии к разведке нефти и газа как части области нефтегазовой геологии . Большая часть развития этой научной дисциплины произошла внутри энергетических корпораций и их геологических исследовательских лабораторий или финансировалась ими. [ 3 ] [ 4 ]
Границы последовательностей имеют экономическое значение, поскольку эти изменения уровня моря вызывают большие латеральные сдвиги в характере отложения донных отложений . Эти латеральные сдвиги отложений создают чередующиеся слои пород хорошего коллекторского качества (пористые и проницаемые пески) и аргиллитов более низкого качества (способных обеспечить «уплотнение» резервуара для предотвращения утечки любых накопленных углеводородов, которые могли мигрировать в песчаники). Разведчики углеводородов ищут места в мире, где пористые и проницаемые пески перекрываются породами с низкой проницаемостью и где условия благоприятны для образования и миграции углеводородов в эти «ловушки».
См. также
[ редактировать ]- Кратоническая последовательность - очень крупномасштабная литостратографическая последовательность.
- Циклостратиграфия - изучение астрономически вынужденных климатических циклов в осадочных последовательностях.
- Относительный уровень моря
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Катуняну, Октавиан (2022). Принципы стратиграфии последовательностей (2-е изд.). Сан-Диего: Эльзевир. ISBN 978-0-08-088513-1 .
- ^ Эмери, Доминик; Майерс, Кейт (1996). Секвенционная стратиграфия . Оксфорд: Блэквелл Сайенс. ISBN 978-0-632-03706-3 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ван Вагонер, JC; Посаментье, Х.В.; Митчам, Р.М. младший; Вейл, PR; Сарг, Дж. Ф.; Лутит, ТС; Харденбол, Дж. (1988). «Обзор основ стратиграфии последовательностей и ключевых определений». Специальное издание Общества экономических палеонтологов и минералогов . 42 : 39–45.
- ^ Перейти обратно: а б с Ван Вагонер, JC; Митчам, Р.М. младший; Посаментье, Х.В.; Вейл, PR (1987). Интерпретация сейсмической стратиграфии с использованием стратиграфии последовательностей: Часть 2: Ключевые определения стратиграфии последовательностей . Американская ассоциация геологов-нефтяников. стр. 11–14.
- ^ «Онлайн-руководство по стратиграфии последовательностей» . Strata.uga.edu . Архивировано из оригинала 01 апреля 2022 г. Проверено 05 августа 2018 г.
- ^ Слосс, LL; Крумбейн, WC; Дэпплс, EC (1949). «Комплексный фациальный анализ». Мемуары Геологического общества Америки . 39 : 91–124. дои : 10.1130/MEM39-p91 .
- ^ Слосс, LL (1950). «Палеозойская стратиграфия в районе Монтаны». Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников . 34 : 425–451.
- ^ Слосс, LL (1963). «Последовательности во внутренних кратонах Северной Америки». Бюллетень Геологического общества Америки . 74 (2): 93. doi : 10.1130/0016-7606(1963)74[93:SITCIO]2.0.CO;2 .
- ^ Вейл, PR; Митчам, Р.М.; Томпсон, С. (1977). «Сейсмическая стратиграфия и глобальные изменения уровня моря, Часть 3. Относительные изменения уровня моря от прибрежного выступа 1». Сейсмическая стратиграфия — приложения к разведке углеводородов . дои : 10.1306/M26490C5 .
- ^ Вейл, PR; Харденбол, Дж.; Тодд, Р.Г. (1984). «Юрские несогласия, хроностратиграфия и изменения уровня моря по данным сейсмической стратиграфии и биостратиграфии». Юрский период Персидского залива . дои : 10.5724/gcs.84.03.0347 . ISBN 978-1-944966-02-7 .
- ^ Берг, Орвилл Роджер; Вулвертон, Дональд Г. (1985). Сейсмическая стратиграфия II: комплексный подход к разведке углеводородов . дои : 10.1306/M39449 . ISBN 0-89181-316-0 .
- ^ Кросс, Т.А.; Лессенджер, Массачусетс (май 1988 г.). «Сейсмическая стратиграфия». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 16 (1): 319–354. Бибкод : 1988AREPS..16..319C . doi : 10.1146/annurev.ea.16.050188.001535 .
- ^ Хэмпсон, Г.Дж., Дэвис, С.Дж., Эллиотт, Т. , Флинт, С.С. и Столльхофен, Х. 1999. Тела песчаника, заполняющие врезанные долины, в флювио-дельтовых слоях верхнего карбона: распознавание и характеристика резервуаров, аналоги Южного Северного моря. В кн.: Нефтяная геология Северо-Западной Европы: материалы 5-й конференции. (Под редакцией Флита, Эй Джей и Болди, ЮАР). Геологическое общество, Лондон. 771–788.
- ^ Брайант, ID 1996. Применение физических измерений для ограничения стратиграфических моделей последовательности в масштабе резервуара. В: Хауэлл, Дж. А. и Эйткен, Дж. Ф. (ред.). Стратиграфия последовательностей высокого разрешения: инновации и приложения. Специальная публикация Геологического общества 104. 51–64.
- ^ Катуняну, Октавиан (2003). Сиквенсная стратиграфия обломочных систем . Сент-Джонс Нфлд: Геологическая ассоциация Канады. ISBN 0-919216-90-0 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Коу, Анджела Л. (2002). Осадочная запись изменения уровня моря . Кембридж, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. стр. 57–98 . ISBN 0-521-53842-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Авторитетная онлайн-энциклопедия Sequence Stratigraphy от SEPM, научного общества, публикации которого сыграли центральную роль в определении стратиграфии последовательностей.
- Онлайн-руководство по стратиграфии последовательностей, составленное Лабораторией стратиграфии Университета Джорджии.
- Сеть USC по стратиграфии последовательностей - довольно обширный образовательный онлайн-ресурс.
- График уровня моря за последние 140 000 лет (Различные порядки цикличности можно рассматривать как более частое колебание общего асимметричного цикла. Сегодняшняя дата находится в правой части этой диаграммы).
