Введение
Исследование и анализ групп осадочных отложений
Стратиграфия последовательностей – это раздел геологии, в частности, раздел стратиграфии, который стремится выявить и понять историческое развитие геологических процессов во времени путем подразделения и объединения осадочных отложений в единицы, ограниченные поверхностями несогласия, на различных масштабах. Суть метода заключается в картировании слоев на основе идентификации поверхностей, которые предположительно представляют собой временные линии (например, надземные несогласия, поверхности максимального затопления), тем самым помещая стратиграфию в хроностратиграфический каркас, позволяющий понять эволюцию земной поверхности в конкретном регионе во времени. Стратиграфия последовательностей является полезной альтернативой чисто литостратиграфическому подходу, который основывается исключительно на сходстве состава литологии горных пород, а не на временном значении. Несогласия особенно важны для понимания геологической истории, поскольку они представляют собой эрозионные поверхности, где наблюдается явный пробел в геологической летописи. Напротив, внутри последовательности геологическая летопись должна быть относительно непрерывной и полной, представляя собой генетически связанный комплекс отложений. Стратиграфы объясняют границы последовательностей и стратиграфические единицы главным образом с точки зрения изменений относительного уровня моря (комбинации глобальных изменений эвстатического уровня моря и регионального прогибания, вызванного тектоническим, термическим прогибанием и прогибанием, обусловленным нагрузкой, поскольку вес накопленных осадков и воды вызывает изостатическое прогибание при заполнении осадочного бассейна). Результирующие изменения от этих вертикальных сил увеличивают или уменьшают вместимость осадочного бассейна для накопления осадков. Вторичным фактором является скорость поступления осадка в бассейн, определяющая скорость заполнения этого пространства.
Sequence stratigraphy is a branch of geology, specifically a branch of stratigraphy, that attempts to discern and understand historic geology through time by subdividing and linking sedimentary deposits into unconformity bounded units on a variety of scales. The essence of the method is mapping of strata based on identification of surfaces which are assumed to represent time lines (e. g. subaerial unconformities, maximum flooding surfaces), thereby placing stratigraphy in chronostratigraphic framework allowing understanding of the evolution of the Earth's surface in a particular region through time. Sequence stratigraphy is a useful alternative to a purely lithostratigraphic approach, which emphasizes solely based on the compositional similarity of the lithology of rock units rather than time significance. Unconformities are particularly important in understanding geologic history because they represent erosional surfaces where there is a clear gap in the record. Conversely within a sequence the geologic record should be relatively continuous and complete record that is genetically related. Stratigraphers explain sequence boundaries and stratigraphic units primarily in terms of changes in relative sea level (the combination of global changes in eustatic sea level and regional subsidence caused by tectonic subsidence, thermal subsidence and load induced subsidence as the weight of accumulated sediment and water cause isostatic subsidence as a sedimentary basin is filled). The net changes resulting from these vertical forces increases or reduces accommodation space for sediments to accumulate in a sedimentary basin. A secondary influence is the rate of sediment supply to the basin which determines the rate at which that space is filled.
Историческое развитие
Происхождение последовательной стратиграфии можно проследить к работам Л. Л. Слосса, посвященным межрегиональным несоответствиям североамериканского кратона. Слосс выделил шесть последовательностей, охватывающих весь кратон и представляющих сотни миллионов лет истории Земли. В конце 1960-х годов у Слосса было несколько студентов, в частности Питер Вейл, Роберт Митчем и Джон Сангри, которые завершили диссертации, изучающие пенсильванские осадочные породы североамериканского кратона, и пришли к выводу, что глобальные изменения уровня моря могли быть причиной многочисленных широко распространенных несоответствий в этих породах. В ходе дальнейшей карьеры в качестве научных сотрудников исследовательского подразделения Exxon, Вейл, Митчем и другие стали пионерами сейсмической стратиграфии – стратиграфической интерпретации профилей сейсмического отражения для понимания слоистости и упаковки осадочных пород в подповерхностных условиях с использованием акустической визуализации. Появление сейсмической стратиграфии позволило идентифицировать последовательности, представляющие более короткие периоды времени, продолжительностью от десятков тысяч до нескольких миллионов лет, а также сравнивать последовательно-стратиграфическую историю по всему миру. Это, в свою очередь, привело к систематизации последовательной стратиграфии и пониманию ее широкого применения при стратиграфическом изучении скальных выходов на поверхности Земли. В 1980-х годах это положило начало революции в стратиграфии, основанной на выделении региональных физических поверхностей, разделяющих осадочные породы на пакеты, представляющие собой дискретные и последовательные периоды времени и предсказуемые модели истории осадконакопления. Границы последовательностей определяются как несоответствия или их коррелятивные соответствия. Границы последовательностей формируются в результате понижения уровня моря. Например, многоэтажные пакеты флювиальных песчаников часто заполняют врезанные долины, образованные падением уровня моря, связанным с границами последовательностей. Врезанные долины границ последовательностей латерально коррелируют с интерфлювиами и палеопочвами, формирующимися по краям врезанных долин. Заполнение долин не имеет генетической связи с нижележащими осадочными системами, как предполагалось ранее. Существует четыре критерия, отличающих заполнения врезанных долин от других типов многоэтажных песчаниковых отложений: широкая корреляция с региональной эрозионной поверхностью с высоким рельефом, которая более распространена, чем эрозионные основания отдельных каналов в долине; фациальные ассоциации отражают сдвиг фаций в сторону бассейна по сравнению с нижележащими слоями; эрозионное основание долины удаляет предыдущие системы трактов и морские зоны, создавая временной пробел, при этом удаленные слои сохраняются под интерфлювиями; увеличение заполнения каналов и переход к более мелкозернистым отложениям вверх или изменения в характере флювиальных систем, отражающие увеличение вместимости. Песчаные тела, связанные с врезанными долинами, могут являться хорошими коллекторами углеводородов. Существовали проблемы с корреляцией и распределением этих тел. Принципы последовательной стратиграфии и идентификация значимых поверхностей помогли решить некоторые из этих проблем.
Границы парапоследовательности
Меньшее значение придается границам парасеквенций, однако существует предположение, что поверхности затопления, соответствующие границам парасеквенций, могут быть более протяженными в латеральном направлении, оставляя больше следов, чем границы последовательностей, поскольку прибрежная равнина имеет меньший уклон, чем внутренний шельф. Границы парасеквенций могут быть определены по различиям в физических и химических свойствах вдоль поверхности, таким как: соленость пластовой воды, свойства углеводородов, пористость, скорости продольных волн и минералогический состав. Границы парасеквенций могут не являться барьером для аккумуляции углеводородов, но могут препятствовать вертикальной связи пласта. После начала добычи парасеквенции функционируют как отдельные дренажные участки, а поверхности затопления, перекрытые сланцами или карбонатными цементированными горизонтами, образуют барьер для вертикальной коммуникации пласта. Принципы последовательной стратиграфии позволяют оптимизировать потенциал добычи после определения архитектуры пласта в масштабе месторождения и выделения отдельных дренажных участков.
Системы тракта
Понятие системных трактов развивалось для установления связи между современными осадочными системами. Системные тракты формируют подразделения внутри последовательности. Различные типы системных трактов выделяются на основе характера наслоения слоев, их положения в последовательности, кривой изменения уровня моря и типов ограничивающих поверхностей. Тракт низкого уровня моря (LST) формируется, когда скорость осадконакопления превышает скорость повышения уровня моря на ранней стадии кривой изменения уровня моря. Он ограничен субэальной несогласиемостью или ее коррелятивной согласиемостью в основании и максимальной регрессивной поверхностью вверху. Трансгрессивный тракт системы (TST) ограничен максимальной регрессивной поверхностью в основании и максимальной поверхностью затопления вверху. Этот тракт формируется, когда скорость повышения уровня моря превышает скорость осадконакопления по кривой изменения уровня моря. Тракт высокого уровня моря (HST) возникает на поздней стадии подъема уровня моря, когда скорость повышения уровня моря снижается ниже скорости осадконакопления. В этот период формируется высокий уровень моря. Он ограничен максимальной поверхностью затопления в основании и композитной поверхностью вверху. Регрессивный тракт формируется в морской части бассейна во время понижения уровня моря. Одновременно в прибрежной части бассейна формируются субэальные несогласия.
Экономическое значение
Последовательная стратиграфия – важнейший инструмент в применении геологии к поиску нефти и газа, являясь частью нефтегазовой геологии. Значительная часть развития этой научной дисциплины происходила внутри или финансировалась энергетическими корпорациями и их геологическими исследовательскими лабораториями. Границы последовательностей имеют экономическое значение, поскольку эти изменения уровня моря приводят к значительным латеральным сдвигам в моделях осадконакопления донных отложений. Эти латеральные сдвиги в осаждении формируют чередующиеся слои пород хорошего коллекторского качества (пористых и проницаемых песчаников) и пород худшего качества – аргиллитов (способных создавать резервуарную "крышку", предотвращающую утечку скопившихся углеводородов, мигрировавших в песчаники). Специалисты по поиску углеводородов ищут места, где пористые и проницаемые песчаники перекрыты породами с низкой проницаемостью, и где созданы условия для генерации углеводородов и их миграции в эти "ловушки".