De vorige secties hebben de processen beschreven die sediment vormen en de grootschalige architectuur waarin het wordt afgezet. De laatste stap in onze analyse is om de gesteenten zelf te "lezen" om de precieze afzettingsomgeving te reconstrueren. Dit doen we door het concept van sedimentaire facies.
Een facies is een gesteentelichaam met een specifieke set van kenmerken (lithologie, korrelgrootte, sedimentaire structuren, fossielinhoud) die het onderscheiden van andere gesteentelichamen. Cruciaal is dat deze kenmerken een reflectie zijn van een specifieke afzettingsomgeving. Een goed gesorteerde zandsteen met scheve gelaagdheid is een facies; een donkere, gelamineerde kleisteen met mariene fossielen is een andere facies. Het doel van faciesanalyse is om deze facies te beschrijven, ze te groeperen in genetisch samenhangende faciesassociaties, en zo een faciesmodel of afzettingsmodel op te stellen.
Een van de meest fundamentele concepten in de faciesanalyse is de Wet van Walther, geformuleerd door Johannes Walther in 1894. Deze wet stelt:
"De diverse afzettingen van hetzelfde faciesgebied, en de gesteenten van verschillende faciesgebieden, werden lateraal naast elkaar gevormd. We kunnen alleen die facies en faciesgebieden in een verticale opeenvolging vinden die vandaag de dag lateraal naast elkaar kunnen worden waargenomen."
Simpeler gezegd: facies die je in een conforme verticale opeenvolging vindt, moeten oorspronkelijk in lateraal aangrenzende omgevingen zijn afgezet. Een verticale opeenvolging van facies weerspiegelt dus de migratie van die afzettingsomgevingen in de tijd. Als een kustlijn zeewaarts uitbouwt (regressie), zal de verticale opeenvolging in een boorgat die van offshore modder (diep) naar strandzand (ondiep) naar kustvlaktekolen (land) zijn. Dit principe geeft ons een enorme voorspellende kracht om van 1D-data (een boorkern) een 3D-beeld van de ondergrond te maken.
Petroleumgeologen richten zich op een reeks afzettingsomgevingen die bekend staan om hun potentieel om reservoir-, bron- en/of sealgesteenten te produceren. Hieronder volgt een overzicht van enkele sleutelomgevingen en hun karakteristieke facies.
Processen: Unidirectionele waterstroom, variërend van hoge energie in de bergen tot lage energie in de kustvlakte.
Sub-omgevingen & Facies:
Petroleum Relevantie: Rivierzanden zijn uitstekende reservoirs. De kleien van de overstromingsvlakte kunnen als lokale seals fungeren.
Delta's vormen waar rivieren een stilstaand waterlichaam (zee of meer) binnenstromen, hun energie verliezen en sediment afzetten. Ze zijn van enorm economisch belang en herbergen veel van 's werelds grootste olie- en gasvelden.
Processen: Interactie tussen rivierinstroom, golfwerking en getijdenenergie. Dit leidt tot verschillende deltatypes (rivier-, golf-, of getijdengedomineerd) met verschillende zandlichaamgeometrieën.
Faciesassociatie (klassieke prograderende delta):
Petroleum Relevantie: Delta's zijn vaak complete petroleumsystemen. De prodelta kleien zijn de bron, de delta front en distributiekanaalzanden zijn de reservoirs, en de intra-deltaïsche kleien fungeren als seals.
Processen: Gedomineerd door golf- en getijdenstromen.
Sub-omgevingen & Facies:
Deze omgevingen, aan de voet van de continentale helling, werden lang gezien als te distaal en modderig voor goede reservoirs. De ontdekking van gigantische velden in diepwater-bekkens heeft dit beeld volledig veranderd.
Processen: Sedimenttransport door zwaartekrachtstromen, met name troebelingsstromen (turbidity currents). Dit zijn onderzeese lawines van sediment en water.
Facies & Faciesassociatie:
Petroleum Relevantie: De zanden in de kanalen en lobben van onderzeese waaiers zijn de belangrijkste reservoirs in veel van 's werelds 'frontier' exploratiegebieden (bv. Golf van Mexico, West-Afrika, Brazilië). De omliggende bekkenkleien zijn vaak uitstekende organisch-rijke brongesteenten.