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露头层序地层学研究方法综述

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
露 头 层 序 地 层 学 研 究 方 法 综 述 ①王   华 1, 肖   军 1, 崔 宝 琛 2, 陈   亮 1, 严 德 天 1(1. 中 国 地 质 大 学 资 源 学 院 , 湖 北 武 汉 430074; 2. 中 国 石 油 天 然 气 股 份 有 限 公 司 对 外 合 作 经 理 部 , 北 京 100011)摘   要 : 从 露 头 层 序 地 层 学 的 研 究 现 状 和 大 量 的 实 际 工 作 入 手 , 论 述 了 露 头 层 序 地 层 学 研 究 的 基 本 内 容 , 所 使 用 的 研 究 手 段 、 方法 和 流 程 ; 描 述 与 分 析 了 露 头 层 序 地 层 学 研 究 中 的 地 层 单 元 界 面 , 如 层 面 、 准 层 序 和 准 层 序 组 界 面 、 序 界 面 的 地 表 特征 及 其 识 别 标 志 ; 针 对 野 外 层 序 地 层 学 研 究 中 的 图 件 编 制 问 题 , 提 出 了 “ 点 、 线 、 面 、 体 、 时 ” 系 列 图 件 的 编 绘 流 程 与 方 法 。关 键 词 : 露 头 ; 层 序 地 层 学 ; 研 究 方 法中 图 分 类 号 : 2        文 献 标 识 码 : A        文 章 编 号 : 100027849(2002) 0420015208层 序 地 层 学 就 是 根 据 露 头 、 钻 井 和 地 震 资 料 , 结合 有 关 沉 积 环 境 和 岩 相 古 地 理 解 释 , 对 地 层 层 序 格架 进 行 地 质 综 合 解 释 的 地 层 学 分 支 学 科 。 它 包 括 野外 (或 称 露 头 )层 序 地 层 学 和 室 内 层 序 地 层 学 两 个 部分 , 是 两 者 的 有 机 结 合 。 但 在 实 际 的 层 序 地 层 学 研 究中 , 由 于 受 各 种 条 件 的 限 制 , 人 们 往 往 侧 重 于 室 内 的层 序 地 层 学 分 析 。 层 序 地 层 学 赖 以 发 展 的 基 础 是 地震 资 料 或 地 震 地 层 学 , 但 我 国 的 地 震 剖 面 资 料 总 体上 是 比 较 缺 乏 的 , 且 这 些 地 震 资 料 又 大 多 集 中 在 油气 勘 探 部 门 。 而 我 国 开 展 的 大 面 积 1∶ 20 万 和 1∶ 5万 区 调 工 作 积 累 了 丰 富 的 地 质 资 料 , 这 正 是 地 表 层序 地 层 学 研 究 必 不 可 少 的 前 提 和 坚 实 的 基 础 [1 ]。 由于 钻 井 取 芯 的 不 连 续 性 , 地 震 剖 面 资 料 的 分 辨 率 达不 到 期 望 的 精 度 等 原 因 , 而 难 以 正 确 地 揭 示 地 下 地质 体 的 形 态 及 内 部 的 构 成 变 化 , 这 为 依 靠 地 下 信 息建 立 地 质 模 型 带 来 了 难 以 克 服 的 困 难 , 而 野 外 露 头的 直 观 性 、 可 测 性 、 完 整 性 、 精 确 性 、 可 检 验 性 以 及 便于 大 比 例 尺 研 究 的 特 性 为 建 立 精 确 的 地 质 模 型 提 供了 一 条 新 的 途 径 [2~ 6 ]。 所 以 , 笔 者 强 调 要 加 强 地 表 露头 层 序 地 层 学 的 研 究 工 作 。1  研 究 现 状层 序 地 层 学 在 经 历 了 相 模 式 研 究 、 沉 积 体 系 研究 、 地 震 地 层 学 和 层 序 地 层 学 研 究 阶 段 [7~ 14 ]后 , 它的 概 念 和 方 法 才 逐 渐 形 成 了 完 整 的 体 系 , 国 际 上 许多 著 名 的 石 油 公 司 已 把 它 作 为 一 种 权 威 性 技 术 加 以应 用 。 层 序 地 层 学 突 出 了 地 层 序 列 中 的 各 种 关 键 性物 理 界 面 (特 别 是 古 间 断 面 ) 的 识 别 , 可 有 效 地 建 立沉 积 盆 地 的 等 时 地 层 格 架 , 并 在 其 内 进 行 体 系 域 的识 别 及 沉 积 体 系 分 析 , 进 而 有 效 地 应 用 于 不 同 类 型的 储 集 砂 体 的 预 测 。 层 序 地 层 学 的 工 作 方 法 可 以 很容 易 地 应 用 到 露 头 、 岩 芯 和 测 井 中 。 国 内 外 野 外 露 头层 序 地 层 学 的 发 展 历 程 体 现 了 从 盆 地 规 模 到 储 层 规模 的 研 究 , 因 此 , 了 解 国 内 外 储 层 露 头 的 研 究 现 状 是非 常 重 要 的 。由 于 露 头 储 层 研 究 在 储 层 精 细 描 述 中 的 重 要性 , 近 几 十 年 欧 美 各 国 花 费 巨 资 开 展 为 油 田 开 发 服务 的 精 细 露 头 储 层 的 研 究 工 作 [5 ]。 如 美 国 得 克 萨 斯州 大 学 对 亚 历 桑 那 州 风 成 砂 岩 的 调 查 ; 欧 美 联 合 调查 团 对 美 国 大 角 盆 地 M 砂 体 的 研 究 ; 西班 牙 下 第 三 系 露 头 的 研 究 , 为 北 海 Fo 田 和 意 大 利 的 储 层 研 究 提 供 了 知 识 库 ; 法国 人 对 西 班 牙 的 角 洲 露 头 的 研 究 ; 荷 兰D 术 大 学 对 西 班 牙 L o 地 中 一 个 第 三 系点 坝 砂 体 的 研 究 ; 由 英 、 法 、 荷 、 挪 威 等 国 家 组 成 的H 家 组 对 英 格 兰 约 克 郡 (Yo rk sh 三 角洲 露 头 的 研 究 , 目 的 是 为 了 北 海 B t 组 地 质 模 型的 建 立 提 供 知 识 库 ; 法 国 在 C 地 的 三 角洲 露 头 上 钻 了 5 口 井 , 取 芯 分 析 了 孔 隙 度 和 渗 透 率 ,建 立 了 地 质 知 识 库 ; 由 英 国 司 赞 助 的 昆 士 兰大 学 对 澳 大 利 亚 地 煤 矿 三 角 洲 露 头 的 研究 ; D 5 ]在 对 美 国 加 利 福 尼 亚 R 地 的 露头 资 料 与 挪 威 中 部 陆 架 部 分 河 控 扇 三 角 洲 T 地 层 对 比 后 所 进 行 的 岩 相 分 析 和 流 体 流 动 单 元 分 析的 研 究 ; L ow [16 ]对 犹 他 州 中 东 部 地 区 M 岩 段 的 河 控 三 角 洲 前 缘 露 头 所 进行 的 储 层 模 拟 研 究 等 。 这 些 露 头 研 究 工 作 一 方 面 是第 21 卷   第 4 期2002年   12 月        地 质 科 技 情 报 rm       2002① 收 稿 日 期 : 2002208226      编 辑 : 曲 梅 兰   刘 江 霞作 者 简 介 : 王 华 (1964—   ) , 男 , 教 授 , 主 要 从 事 煤 、 油 气 地 质 与 勘 探 方 面 的 教 学 和 科 研 工 作 。为 了 建 立 含 油 层 系 规 模 的 地 质 模 型 , 另 一 方 面 是 为了 建 立 砂 体 规 模 的 地 质 模 型 。与 此 同 时 , 国 内 不 少 地 质 学 家 在 野 外 层 序 地 层学 方 面 也 做 了 大 量 的 研 究 工 作 , 国 内 开 展 的 以 建 立储 层 地 质 模 型 和 油 田 开 发 应 用 为 目 的 的 露 头 和 现 代沉 积 的 研 究 始 于 80 年 代 , 例 如 , 在 青 海 油 砂 山 进 行了 辫 状 河 三 角 洲 和 分 流 河 道 砂 体 露 头 调 查 ; 在 鄂 尔多 斯 盆 地 进 行 了 曲 流 河 、 三 角 洲 砂 体 露 头 调 查 ; 在 阜新 盆 地 进 行 了 辫 状 河 体 系 的 研 究 , 并 取 得 了 一 定 的成 果 [17~ 22 ]。 我 国 已 把 露 头 储 层 和 现 代 沉 积 研 究 列 为“ 九 五 ” 国 家 项 目 , 以 露 头 为 研 究 对 象 , 进 行 全 三 维 、大 规 模 的 露 头 描 述 、 定 量 测 量 、 钻 井 、 测 井 、 地 震 、 驱替 实 验 , 试 图 发 展 一 套 适 应 中 国 陆 相 盆 地 的 储 层 精细 描 述 、 预 测 的 方 法 和 技 术 。从 国 内 外 的 研 究 情 况 看 , 露 头 研 究 已 逐 渐 向 露头 实 验 室 方 向 发 展 , 不 仅 作 为 静 态 (地 质 方 面 ) 上 深入 研 究 储 层 非 均 质 性 的 依 据 , 还 把 各 种 油 藏 描 述 技术 手 段 、 方 法 放 到 露 头 上 去 检 验 , 有 的 还 进 一 步 进 行注 采 试 验 , 以 便 从 动 态 上 深 入 了 解 各 类 储 层 的 渗 流特 征 , 并 反 过 来 检 验 静 态 的 描 述 。当 然 , 露 头 研 究 与 地 下 储 层 研 究 相 比 , 由 于 受 工作 艰 苦 和 投 资 大 等 诸 多 因 素 的 影 响 , 使 这 项 工 作 的深 入 开 展 受 到 了 一 定 的 限 制 。2  基 本 研 究 内 容露 头 是 层 序 地 层 学 最 直 观 、 最 真 实 、 最 详 细 的 资料 , 具 有 钻 井 和 地 震 资 料 所 不 具 备 的 高 分 辨 率 的 特点 , 因 而 在 考 虑 研 究 区 露 头 的 覆 盖 性 、 不 连 续 性 以 及被 构 造 运 动 后 期 改 造 变 形 的 基 础 上 , 应 选 择 那 些 地层 出 露 齐 全 、 能 连 续 追 踪 、 易 于 观 察 的 露 头 进 行 野 外露 头 踏 勘 、 分 层 和 丈 量 , 收 集 层 序 边 界 、 体 系 域 和 凝缩 层 及 沉 积 相 标 志 , 进 行 高 分 辨 率 的 层 序 地 层 学 解释 。 基 本 的 研 究 内 容 可 以 归 纳 如 下 [23 ]。(1)识 别 层 序 界 面 、 划 分 层 序 类 型 。 层 序 界 面 的识 别 标 志 有 构 造 不 整 合 面 、 铁 质 和 铝 质 风 化 壳 、 古 土壤 和 植 物 根 土 层 、 底 砾 岩 层 、 深 切 谷 及 其 充 填 物 、 地层 接 触 关 系 、 颜 色 和 岩 性 的 垂 向 变 化 。(2)从 生 物 地 层 学 的 角 度 确 定 层 序 单 元 的 年 代 ,并 努 力 使 之 与 全 球 海 平 面 升 降 曲 线 拟 合 。(3)以 岩 性 、 岩 相 以 及 地 层 堆 砌 样 式 来 确 定 各 地层 层 序 的 凝 缩 层 、 体 系 域 和 准 层 序 组 的 特 征 , 运 用 可容 纳 空 间 的 概 念 进 行 沉 积 相 、 沉 积 体 系 分 析 。 明 确 各层 序 中 体 系 域 的 组 合 特 征 、 准 层 序 的 叠 置 样 式 以 及沉 积 体 系 的 时 空 分 布 。(4)露 头 储 层 的 精 细 研 究 。 包 括 其 沉 积 学 分 析 、成 岩 分 析 、 储 层 物 性 非 均 质 性 分 析 , 获 取 储 层 的 原 形模 型 , 积 累 地 质 知 识 库 , 建 立 储 层 地 质 模 型 , 以 达 到地 下 储 层 预 测 , 尤 其 是 井 间 储 层 预 测 的 目 的 。(5)编 制 露 头 层 序 地 层 学 各 类 图 件 。 包 括 综 合 分析 图 及 不 同 露 头 的 层 序 地 层 对 比 图 等 , 并 努 力 建 立与 钻 井 和 地 震 层 序 的 对 应 关 系 。(6)露 头 层 序 的 生 储 盖 初 步 评 价 , 指 出 较 有 利 的生 储 盖 组 合 。3  研 究 手 段 、 方 法 和 工 作 流 程3. 1  研 究 手 段 和 方 法各 种 类 型 的 露 头 研 究 手 段 和 方 法 都 大 同 小 异 ,且 研 究 工 作 多 集 中 在 储 层 、 储 集 体 方 面 。 笔 者 现 以 露头 储 层 为 例 说 明 野 外 层 序 地 层 学 的 研 究 手 段 和 方法 [5 ]。3. 1. 1  露 头 的 选 取根 据 以 往 的 露 头 研 究 经 验 , 认 为 露 头 的 选 择 要基 于 以 下 标 准 : ① 沉 积 类 型 的 特 征 明 显 ; ② 露 头 剖 面相 带 的 展 布 齐 全 , 地 质 现 象 丰 富 ; ③ 所 选 的 类 型 与 油田 具 有 较 好 的 可 比 性 ; ④ 交 通 条 件 尽 量 方 便 。3. 1. 2  露 头 的 实 测当 露 头 崖 壁 高 而 陡 峭 时 需 用 特 殊 的 照 相 设 备 进行 拍 照 , 详 细 分 析 研 究 对 象 的 结 构 、 构 造 、 各 级 界 面等 。 如 由 穆 龙 新 和 贾 爱 林 领 导 的 项 目 组 在 对 滦 平 扇三 角 洲 和 大 同 辫 状 河 露 头 的 测 量 和 照 相 中 , 应 用 普通 的 照 相 设 备 完 成 了 该 区 的 全 剖 面 照 片 。3. 1. 3  取   样精 细 露 头 储 层 研 究 的 最 终 目 的 在 于 建 立 高 精 度的 储 层 地 质 模 型 。 取 样 的 密 度 及 质 量 直 接 影 响 储 层地 质 模 型 的 精 度 , 因 此 , 野 外 取 样 的 方 式 及 密 度 的 规划 显 得 十 分 重 要 。 野 外 露 头 砂 体 的 取 样 通 常 采 用 三种 方 式 。 ① 规 则 的 线 性 取 样 , 即 在 砂 体 剖 面 上 按 照 一定 的 间 距 布 置 取 样 线 , 取 样 线 的 间 距 视 所 研 究 砂 体内 部 构 成 的 复 杂 程 度 而 定 , 通 常 在 2~ 8 m 间 选 择 。② 均 匀 取 样 , 即 横 向 与 垂 向 取 样 的 间 距 相 等 或 接 近 。这 种 取 样 密 度 通 常 在 1 m × 1 m~ 2 m × 2 m 间 。 ③随 机 取 样 , 取 样 密 度 视 砂 体 内 部 结 构 的 复 杂 性 而 定 ,但 样 品 的 整 体 密 度 应 相 对 均 匀 , 这 种 方 式 较 适 合 于小 型 砂 体 。 在 上 述 三 种 方 式 中 , 最 常 用 的 是 第 一 种 。3. 1. 4  大 剖 面 的 写 实选 择 典 型 的 大 剖 面 进 行 沉 积 学 写 实 并 绘 制 垂 向层 序 剖 面 图 , 以 正 确 表 现 和 客 观 描 述 沉 积 体 系 内 部各 种 成 因 相 的 结 构 与 物 质 组 成 以 及 成 因 相 的 空 间 配置 格 架 , 从 而 为 总 结 沉 积 体 系 模 式 奠 定 基 础 。 该 方 法有 4 种 表 现 方 式 : ① 用 素 描 和 提 取 的 办 法 直 接 进 行大 剖 面 写 实 ; ② 用 照 片 镶 嵌 法 将 露 头 剖 面 真 实 地 体61 地 质 科 技 情 报 2002 年现 , 然 后 对 照 照 片 进 行 沉 积 学 解 释 , 这 一 方 法 极 为 常用 ; ③ 在 露 头 上 选 取 若 干 个 点 , 建 立 每 个 点 的 垂 直 剖面 , 然 后 进 行 对 比 , 以 达 到 写 实 并 反 映 各 类 界 面 和 研究 目 标 的 内 部 构 成 和 分 布 特 征 的 目 的 ; ④ 在 露 头 上钻 井 并 测 井 , 根 据 测 井 剖 面 进 行 对 比 。3. 1. 5  开 展 钻 井 、 测 井 、 地 震 等 工 作为 了 获 取 三 维 数 据 体 , 还 需 要 用 小 型 钻 机 , 对 露头 进 行 钻 井 并 取 芯 及 钻 定 向 井 和 定 向 取 芯 ; 用 测 井仪 在 露 头 崖 壁 上 或 在 钻 井 中 开 展 测 井 工作 , 并 进 行 岩 芯 速 度 的 测 量 ; 为 了 获 取 三 维 资 料 甚 至可 用 探 地 雷 达 、 地 面 三 维 地 震 及 井 间 地 震 等 手 段 , 工作 中 最 好 配 合 钻 井 进 行 。 另 外 还 有 一 些 其 它 的 手 段和 方 法 , 如 近 年 来 发 展 较 快 的 直 接 方 法 (野 外 渗 透 仪的 测 量 和 应 用 、 露 头 伽 马 仪 的 直 接 测 量 等 )。“ 宏 观 和 微 观 的 结 合 和 兼 顾 ” 是 野 外 层 序 地 层 学研 究 中 应 该 遵 循 的 准 则 , 因 此 在 以 上 研 究 手 段 及 方法 中 , 露 头 的 选 取 是 基 础 ; 露 头 实 测 、 实 地 取 样 和 剖面 写 实 则 是 野 外 层 序 地 层 研 究 的 常 规 内 容 , 其 中 前两 者 侧 重 于 微 观 及 局 部 点 的 研 究 , 后 者 则 更 侧 重 于宏 观 及 观 测 面 特 点 的 研 究 ; 而 在 其 研 究 意 义 较 大 且野 外 露 头 质 量 又 较 高 的 情 况 下 , 则 应 开 展 钻 井 、 测 井和 地 震 等 工 作 。目 前 , 国 内 对 获 取 野 外 露 头 三 维 数 据 体 所 开 展的 工 作 相 对 较 少 , 所 采 用 的 高 新 技 术 和 方 法 也 不 多 ,而 在 国 外 其 应 用 则 十 分 广 泛 , 效 果 也 非 常 好 。 可 以 预见 , 新 技 术 和 新 方 法 的 使 用 将 成 为 国 内 地 质 学 界 野外 层 序 地 层 研 究 的 努 力 方 向 之 一 。3. 2  工 作 流 程野 外 层 序 地 层 学 的 研 究 是 地 球 化 学 、 地 球 物 理 、构 造 、 沉 积 等 多 学 科 的 交 叉 。 广 义 上 , 它 是 野 外 和 室内 、 地 上 和 地 下 的 综 合 (图 12A ) , 研 究 内 容 首 先 是 相变 界 面 、 结 构 转 换 面 、 各 种 暴 露 标 志 、 构 造 运 动 界 面图 1  野 外 层 序 地 层 学 分 析 的 研 究 方 法 和 简 要 流 程 图1  m of 期 王   华 等 : 露 头 层 序 地 层 学 研 究 方 法 综 述  的 野 外 识 别 , 各 级 地 质 界 面 的 识 别 和 追 索 , 层 序 的 判别 及 分 析 , 沉 积 相 、 沉 积 体 系 及 体 系 域 的 分 析 , 高 频旋 回 研 究 等 , 在 此 基 础 上 建 立 研 究 区 的 岩 相 古 地 理变 化 和 层 序 地 层 格 架 , 最 后 结 合 区 域 对 比 结 果 和 盆地 性 质 等 资 料 得 到 盆 地 的 演 化 序 列 。 通 常 的 野 外 层序 地 层 学 研 究 侧 重 于 图 12A 中 虚 线 所 圈 定 的 部 分 。狭 义 的 野 外 层 序 地 层 学 研 究 则 如 图 12B 所 示 , 主 要指 露 头 不 同 级 别 地 层 单 元 的 识 别 、 追 索 与 对 比 (图 1中 的 , ˚ , … 代 表 顺 序 )。因 此 , 野 外 层 序 地 层 学 的 研 究 , 主 要 采 用 综 合 的层 序 地 层 划 分 方 法 , 在 野 外 找 出 切 实 可 行 的 适 合 于研 究 区 的 各 级 地 质 界 面 的 识 别 标 志 , 密 切 注 意 准 层序 叠 加 样 式 、 沉 积 相 和 沉 积 物 颜 色 的 变 化 。 这 样 既 照顾 了 单 个 剖 面 层 序 划 分 的 精 度 , 又 为 全 区 层 序 地 层的 对 比 打 下 了 良 好 的 基 础 。4  地 层 单 元 界 面 的 地 表 研 究野 外 层 序 地 层 学 研 究 中 最 核 心 的 内 容 就 是 识 别出 不 同 级 别 的 地 层 单 元 , 而 不 同 级 别 的 地 层 单 元 又是 以 不 同 级 别 的 地 质 界 面 加 以 区 分 的 。 因 此 其 研 究的 一 个 很 重 要 的 内 容 就 是 在 露 头 上 识 别 与 准 层 序 、准 层 序 组 和 层 序 有 关 的 地 质 界 面 , 包 括 层 面 、 海 泛 面和 不 整 合 面 。4. 1  层   面研 究 露 头 并 对 地 层 进 行 精 细 分 层 的 过 程 首 先 是要 识 别 层 面 , [10 ] 介 绍 了 从 结 构 变化 、 地 层 终 止 和 准 整 合 三 个 方 面 来 分 辨 层 面 的 准 则 ;按 结 构 变 化 可 以 分 岩 性 突 变 、 粒 度 垂 直 突 变 和 成 分突 变 三 类 。 按 地 层 终 止 的 标 志 也 可 分 为 3 类 : ① 与 地层 几 何 形 态 变 化 有 关 的 上 超 、 下 超 和 截 断 ; ② 与 地 层几 何 形 态 变 化 无 关 的 上 超 、 下 超 和 截 断 ; ③ 与 地 层 几何 形 态 尺 度 变 化 有 关 的 上 超 、 下 超 和 截 断 。 准 整 合 可由 虫 孔 、 生 物 挠 动 、 植 物 根 须 等 发 育 而 造 成 , 有 些 层面 可 作 为 层 序 界 面 , 有 些 可 作 为 准 层 序 界 面 , 而 大 部分 则 是 砂 体 内 部 的 界 面 , 因 此 对 这 些 界 面 的 有 效 识别 不 仅 是 高 分 辨 率 层 序 地 层 学 研 究 的 内 容 , 也 是 储层 沉 积 学 和 储 层 非 均 质 性 研 究 的 重 要 内 容 。4. 2  准 层 序 和 准 层 序 组 界 面准 层 序 界 面 是 海 泛 面 及 可 与 其 对 比 的 面 。 它 是一 个 从 局 部 至 盆 地 范 围 的 平 坦 面 : ① 它 截 然 分 开 了界 面 之 上 的 在 深 水 环 境 下 沉 积 的 岩 石 和 界 面 之 下 的在 浅 水 环 境 下 沉 积 的 岩 石 , 故 在 野 外 易 于 辨 认 ; ② 形成 快 , 可 能 为 数 百 至 数 千 年 , 是 一 等 时 或 近 等 时 的面 ; ③ 其 上 、 下 地 层 序 列 是 各 自 有 成 因 联 系 的 沉 积 相组 合 , 可 用 瓦 尔 特 相 律 予 以 判 别 ; ④ 分 布 广 泛 , 一 般足 够 用 于 盆 地 内 的 年 代 地 层 对 比 。 但 准 层 序 的 形 成和 分 布 受 沉 积 物 补 给 的 强 烈 影 响 , 因 此 , 准 层 序 界 面不 是 区 域 性 的 时 、 相 对 比 的 最 好 界 面 。 准 层 序 界 面(海 泛 面 )的 特 点 是 海 底 侵 蚀 作 用 较 小 且 没 有 沉 积 作用 , 说 明 具 有 一 个 较 小 的 间 断 面 。 海 底 的 侵 蚀 程 度 同海 泛 面 的 变 化 有 关 , 侵 蚀 范 围 较 小 , 通 常 在 数 米 的 范围 之 内 。对 准 层 序 界 面 的 野 外 判 别 , 除 依 据 其 上 、 下 的 沉积 相 组 合 和 相 序 外 , 另 一 个 重 要 的 标 志 便 是 其 上 的滞 留 沉 积 物 。 在 露 头 和 岩 芯 中 , 已 观 察 到 在 与 层 序 边界 不 重 合 的 海 泛 面 上 , 有 少 量 的 海 侵 滞 留 物 沉 积 , 这里 所 使 用 的 海 侵 滞 留 物 (定 义 为较 粗 的 沉 积 物 , 由 贝 壳 、 贝 壳 碎 屑 、 破 裂 泥 岩 碎 屑 、 钙裂 泥 岩 碎 屑 、 钙 质 团 块 、 硅 质 碎 屑 砾 岩 或 卵 石 组 成 。此 外 , 最 新 的 研 究 成 果 表 明 , 在 野 外 露 头 上 , 海泛 面 的 识 别 还 有 其 它 一 些 标 志 [5 ]: ① 海 泛 面 上 泥 岩发 育 , 泥 岩 的 分 布 稳 定 , 可 连 续 追 踪 , 向 盆 地 一 侧 增厚 , 颜 色 变 深 ; ② 生 油 岩 密 集 段 所 对 应 的 最 大 海 泛 面附 近 生 物 丰 度 较 高 ; ③ 海 泛 面 及 最 大 海 泛 面 附 近 伽马 能 谱 曲 线 有 显 著 的 变 化 。 在 这 些 面 上 K,U , T h 含量 均 有 突 变 。 准 层 序 组 界 面 和 准 层 序 界 面 一 样 , 也 是海 泛 面 及 与 其 可 对 比 的 面 , 所 以 二 者 的 鉴 别 标 志 是大 致 相 同 的 。4. 3  层 序 界 面层 序 界 面 是 指 不 整 合 面 及 与 其 可 对 比 的 整 合面 , 是 侧 向 上 连 续 的 、 分 布 范 围 一 般 覆 盖 整 个 盆 地 的界 面 , 并 且 可 能 具 有 全 球 可 对 比 性 。 层 序 界 面 是 在 全球 海 平 面 下 降 阶 段 形 成 的 , 同 时 由 于 海 平 面 下 降 幅度 不 同 而 分 为 I 型 和 两 类 层 序 界 面 , 二 者 特 征各 异 , 易 于 识 别 。尽 管 在 盆 地 的 不 同 部 位 不 整 合 面 上 、 下 地 层 之间 地 层 缺 失 量 是 不 同 的 , 层 序 界 面 的 形 成 不 是 绝 对等 时 的 , 但 其 总 的 形 成 时 间 也 不 过 数 千 年 至 一 万 年 ,这 在 地 质 时 标 上 , 是 相 当 短 暂 的 , 因 此 在 进 行 沉 积 相解 释 、 对 比 和 编 制 岩 相 古 地 理 图 时 , 可 以 将 其 视 为 等时 面 。 层 序 界 面 在 沉 积 相 和 地 质 年 代 的 区 域 对 比 方面 更 为 重 要 。 因 为 层 序 界 面 的 形 成 时 间 不 受 沉 积 物供 给 变 化 的 影 响 , 而 海 泛 面 的 形 成 时 间 则 受 到 沉 积物 供 给 的 控 制 。4. 3. 1  序 界 面I 型 层 序 界 面 不 整 合 部 分 的 判 别 标 志 如 下 。(1)陆 表 的 侵 蚀 切 割 , 即 以 土 壤 层 或 根 土 层 为 标志 的 侧 向 上 可 以 对 比 的 陆 表 暴 露 面 。(2)不 整 合 面 有 古 土 壤 层 , 且 古 土 壤 层 的 顶 底 部呈 波 状 起 伏 。 纪 友 亮 等 [24 ]总 结 了 古 土 壤 4 个 方 面 的识 别 标 志 : ① 发 育 完 整 的 古 土 壤 层 颜 色 在 纵 向 上 的递 变 顺 序 为 灰 绿 — 杂 色 — 土 红 — 暗 红 — 暗 紫 ; ② 伴81 地 质 科 技 情 报 2002 年有 植 物 根 迹 化 石 ; ③ 原 生 沉 积 构 造 具 退 化 特 征 , 即 在同 一 土 壤 层 内 , 向 上 的 沉 积 物 硬 度 变 小 , 沉 积 构 造 的破 坏 逐 渐 变 强 ; ④ 含 钙 质 结 核 或 铁 质 结 核 。(3)层 序 界 面 上 下 地 层 颜 色 、 岩 性 以 及 沉 积 相 在垂 向 上 不 连 续 或 错 位 。(4)伴 随 着 海 平 面 相 对 下 降 , 由 河 流 回 春 作 用 形成 的 深 切 谷 。(5)层 序 界 面 处 的 古 生 物 化 石 断 代 或 绝 灭 。(6) 有 上 覆 地 层 对 应 深 切 谷 不 整 合 面 的 超 覆 或海 岸 上 超 。(7)在 伽 马 能 谱 曲 线 上 有 明 显 的 反 映 。(8)微 量 元 素 含 量 及 比 值 在 界 面 附 近 变 化 显 著 。(9)向 盆 地 方 向 追 至 陆 架 或 陆 坡 环 境 , 不 整 合 面可 能 消 失 而 呈 整 合 面 。上 述 标 志 中 最 关 键 的 是 相 向 盆 地 的 迁 移 和 准 层序 叠 加 样 式 的 纵 向 变 化 。 因 为 , 并 非 上 述 所 有 的 识 别标 志 在 盆 地 内 沿 某 一 特 定 的 I 型 层 序 边 界 的 任 何 地方 都 能 出 现 。 序 边 界 有 不 同 的 物 理 状 态 , 因 此其 判 别 标 志 取 决 于 所 观 察 剖 面 的 位 置 以 及 沿 盆 地 边缘 沉 积 物 供 给 速 率 和 海 平 面 的 变 化 。深 切 谷 是 鉴 别 I 型 层 序 界 面 的 主 要 标 志 之 一 。在 陆 架 上 , 深 切 谷 以 I 型 层 序 界 面 为 底 界 , 以 第 一 次最 大 海 泛 面 或 海 进 面 为 顶 界 。 在 深 切 谷 之 间 的 地 区 ,与 其 侵 蚀 面 相 应 的 不 整 合 面 为 陆 表 暴 露 面 , 以 土 壤层 或 根 土 层 为 标 志 。4. 3. 2  层 序 界 面由 于 地 质 历 史 时 期 形 成 的 层 序 界 面 难 以保 存 , 且 现 今 对 层 序 界 面 的 研 究 较 少 , 因 此 , 序 界 面 的 识 别 标 志 相 对 少 一 些 。 层 序 边 界不 整 合 的 识 别 标 志 有 上 覆 层 上 超 ; 海 岸 上 超 的 向 下迁 移 ; 轻 微 裁 削 的 陆 表 暴 露 。 这 类 界 面 在 沉 积 滨 线 坡折 的 向 陆 一 侧 难 以 识 别 。 在 地 表 研 究 中 确 定 此 类 界面 的 最 有 效 、 最 方 便 的 方 法 就 是 研 究 准 层 序 叠 加 样式 的 变 化 。 和 序 界 面 的 最 大 区 别 在 于 , 没 有 深切 谷 , 低 位 部 分 不 是 斜 坡 扇 、 盆 底 扇 等 沉 积 , 而 是 由进 积 到 加 积 准 层 序 构 成 的 陆 架 边 缘 体 系 域 。在 一 个 盆 地 中 , 由 于 构 造 沉 降 作 用 的 差 异 , 层 序 边 界 可 以 横 向 变 为 序 边 界 。5  图 件 的 编 制编 图 是 露 头 层 序 地 层 学 的 重 点 研 究 内 容 之 一 ,“ 一 图 抵 万 言 ” 正 说 明 了 编 图 工 作 的 重 要 性 。 现 将 野外 层 序 地 层 学 编 图 的 指 导 思 想 归 纳 如 下 。(1)地 上 资 料 和 地 下 资 料 相 互 结 合 , 相 互 对 比 ,相 互 印 证 。 地 上 资 料 主 要 是 野 外 (地 表 )露 头 和 现 代沉 积 物 , 地 下 资 料 主 要 是 岩 芯 和 测 井 。 二 者 的 相 互 结合 强 调 研 究 的 整 体 性 和 互 补 性 。 同 时 , 在 每 一 个 研 究区 范 围 内 , 不 可 能 发 育 有 齐 全 、 不 间 断 的 野 外 地 表 露头 , 因 而 其 反 映 的 信 息 是 不 完 全 的 , 而 地 下 研 究 也 存在 同 样 的 问 题 , 因 此 二 者 的 相 互 结 合 和 相 互 补 充 便可 构 成 一 个 相 对 完 整 的 实 体 , 从 而 可 以 接 近 真 实 ; 二者 的 相 互 对 比 强 调 研 究 的 差 异 性 , 即 野 外 露 头 研 究和 地 下 研 究 的 特 征 是 不 一 样 的 , 首 先 是 二 者 所 反 映的 尺 度 、 采 用 的 方 法 和 手 段 等 都 存 在 差 异 ; 其 次 是 研究 所 产 生 的 结 果 或 许 也 具 有 很 大 的 不 同 , 而 这 种 差异 是 可 以 对 比 总 结 的 , 其 结 果 具 有 深 刻 的 意 义 。(2)“ 点 、 线 、 面 、 体 、 时 ” 的 完 美 结 合 。 在 “ 点 、 线 、面 、 体 、 时 ” 中 , 前 面 的 各 项 是 后 面 各 项 得 以 建 立 的 基础 , 如 “ 点 ” 是 “ 线 ” 的 基 础 ,“ 点 ” 和 “ 线 ” 是 “ 面 ” 的 基础 , 依 次 类 推 。 “ 点 ” 指 在 野 外 露 头 上 选 取 若 干 个 点 ,在 每 个 点 上 进 行 实 测 、 照 相 、 取 样 等 , 提 取 各 种 岩 相标 志 , 包 括 岩 石 的 颜 色 、 类 型 、 碎 屑 颗 粒 的 结 构 、 沉 积构 造 、 古 生 物 、 地 球 化 学 标 志 等 , 建 立 每 个 点 的 垂 直剖 面 , 绘 制 观 测 点 上 代 表 层 段 的 相 层 序 充 填 序 列 图 ;“ 线 ” 指 野 外 地 质 剖 面 的 精 细 解 释 , 包 括 其 全 景 照 片 、古 生 物 、 各 具 体 观 测 点 的 柱 状 图 的 对 比 等 , 以 确 定 各级 地 质 界 面 , 再 根 据 这 些 界 面 划 分 各 级 别 的 地 层 单元 , 从 而 达 到 层 序 地 层 划 分 和 沉 积 相 解 释 的 目 的 ;“ 面 ” 指 在 对 区 域 内 多 条 地 质 剖 面 进 行 精 细 解 释 的 基础 上 , 根 据 各 地 质 界 面 (包 括 最 大 海 泛 面 和 初 始 海 泛面 )的 特 点 , 对 重 点 区 块 各 层 序 内 沉 积 体 系 域 的 类 型及 其 在 空 间 上 的 展 布 和 变 化 特 征 予 以 描 述 、 识 别 和分 析 ;“ 体 ” 首 先 指 典 型 储 集 体 的 三 维 展 布 关 系 , 再 就是 各 种 三 维 实 体 的 地 质 建 模 ;“ 时 ” 是 指 对 野 外 地 质实 体 特 征 进 行 描 述 和 分 析 时 所 得 到 的 在 演 化 方 面 的认 识 。(3)类 比 方 法 的 广 泛 使 用 。 在 地 表 露 头 条 件 好 、研 究 成 熟 的 地 方 可 以 相 对 容 易 地 描 述 沉 积 过 程 并 可以 进 行 定 量 描 述 , 然 后 利 用 这 些 数 据 来 预 测 没 有 取样 地 区 的 沉 积 相 、 成 岩 特 征 和 裂 缝 分 布 等 。 鉴 于 目 前野 外 层 序 地 层 学 研 究 的 现 状 , 这 种
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本文标题:露头层序地层学研究方法综述
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