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第一章-层序地层学编图

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1第二卷 方法技术篇 第一章 层序地层学研究方法、流程及编图 第一节 野外层序地层学研究及编图 层序地层学是根据露头、钻测井和地震资料,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,是二者的有机结合。但在实际的层序地层学研究中,大多数地质学家更侧重于室内的层序地层学分析,而往往忽略野外的层序地层学分析,这样丢失了大量的有用信息,导致结论出现偏差或无法正确地反映真实性。层序地层学赖以发展的基础是地震资料或地震地层学,但就我国的具体情况而言,我国的地震剖面资料总体是比较缺乏的,而且这不多的地震资料又大多集中在油气勘探部门。相反,目前我们的优势是地表区域地质研究程度高,进行了大面积的 1: 200000 区调和1: 50000 区调,积累了丰富的区域地质资料。这是进行地表层序地层学研究的必不可少的前提和坚实的基础(李文汉, 1993) 。与此同时,由于钻井取芯的不连续性,控制井井间有一定距离,地震剖面资料的分辨率达不到期望精度等原因,而难以正确揭示地下地质体的形态及内部相变,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地质模型提供了一条新途径(付清平等, 1994;陈中强, 1995a;雷振宇, 1995;伍涛等, 1998a, 1998b;王训练, 1999; 2000;穆龙新等, 2000;1985, 1988, 1998; et 1991) 。所以,我们强调要进行并加强二维地表露头的层序地层学研究。 内外野外(露头)层序地层学的研究现状 层序地层学的发展过程经历了 50 年代的相模式、 60 年代的沉积体系、 70 年代的地震地层学和80 年代的层序地层学研究阶段( et 1977, 1984, 1987; et 1987; et 1988;et 1988; 1989) ,到 90 年代层序地层学的概念和方法逐渐形成完整的体系,并在油气勘探中作为一种权威性技术得以广泛应用(邓宏文, 1995;邓宏文等, 1996, 2000;王洪亮等, 1997;魏魁生等, 1997a, 1997b, 2001;贾振远等, 1997;樊太亮等, 2000; et 1990, 1995; et 1991; et , 1992; et 1992, 1993a, 1993b,1993c; 1994; et 1994; et 1996) 。层序地层学突出地层序列中的各种关键性物理界面,特别是古间断面的研究,它可有效地建立沉积盆地的等时地层格架,在等时的层序格架中进行沉积体系域的分析和预测。这一技术方法已经有效地应用于预测不同类型的储集砂体,并对沉积盆地充填分析的预测产生了深刻的影响。虽然层序地层学最初是从地震剖面开始发展起来的,并主要服务于地震剖面的解释,但是它的原理和工作方法等也可以很容易地应用到露头、岩芯和测井中。对国内外野外露头层序地层学的发展来讲,其历程也体现了从盆地规模的研究到储层规模的研究的趋势,现在研究的重点主要集中在各种类型储层露头。因此,了解国内外储层露头的研究现状对我们来说是非常重要的。 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从事为油田开发服务的精细露头储层研究工作(穆龙新等,2000) 。如美国德州大学在亚历桑那州的风成砂岩的调查;美国能源部在怀俄明州粉河盆地的陆架砂脊露头调查;欧美联合调查团对美国大角盆地 组砂体研究为北海 储层服务,研究西班牙下第三系露头为北海 田和意大利的储层提供知识库;法国人还研究了西班牙的 角洲露头;荷兰 术大学在西班牙 地一个第三系点坝砂体进行研究;英、法、荷、挪威等国组成的专家组 组在英格兰约克郡( 究三角洲露头,目的是为建立北海 的地质模型提供知识库;法国集团对 地的三角洲露头钻井 5 口,取芯分析孔隙度和渗透率,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。 ( 1991)对美国科罗拉多 岩的地表露头和地下储层地质特征进行了对比研究; ( 1993)利用美国加利福尼亚 地的露头资料对比挪威中部陆架部分河控扇三角洲 地层进行岩相分析和流体流动单元分析; ( 1993)对犹他州中东部地区 岩段的河控三角洲前缘层序露头研究进行储层模拟等。这些露头研究工作一方面是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地质模型(表 1龙新等,2000) 。 其中最有影响的是由 司投资在美国俄克拉何马州吐尔萨附近对 砂岩所开展的露头调查工作。该项研究耗资数百万美元,整个研究工程包括地面露头调查、露头背后覆盖带浅井(数十口) 、露头背后覆盖带地震与雷达勘探、深埋藏部位实验井(五口,代表与露头邻近的油田)等。 从国外的研究情况看,露头研究已逐渐向露头实验室方向发展,不仅作为从静态(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,从动态上深人了解各类储层的渗流特征,反过来又检验静态的描述。 表 1国外精细研究的一些典型河流、三角洲露头与现代沉积(穆龙新等,2000) 序号 露头或现代沉积名称 露头或现代沉积地点 露头或现代沉积类型 1 头 美国俄克拉何马州 曲流河 2 岩 美国犹他州 河流位体系域) 3 组露头 美国怀俄明州东部 河流位体系域) 4 和 岩 美国怀俄明州汐三角洲 5 头 西班牙 地 河流 6 岩露头 英国 河流 7 喜马拉雅前渊盆地中新世 头 巴基斯坦北部 辫状河 8 田 储层 北海 河流 9 岩露头 美国科罗拉多州西北部 曲流河 10 丹佛盆地侏罗系砂岩露头 美国科罗拉多 河流 11 密西西北河曲流带 美国 曲流河(现代) 12 型扇 尼泊尔扇代) 13 下白垩统 岩露头 三角洲 14 田 三角洲 15 尼日利亚第三纪三角洲 三角洲 16 尼日利亚现代三角洲 三角洲 17 尼日尔三角洲 三角洲 18 内蒙古岱海三角洲 三角洲 19 东非裂谷系 三角洲 三角洲 20 白垩系碳酸盐岩储层露头 美国德克萨斯州 三角洲 21 流相储层露头 美国肯塔基州 河流 22 流相储层露头 美国阿肯色州 河流 23 三系深切谷储层露头 泰国 河流 3与此同时,国内不少地质学家在野外露头层序地层学方面也做了大量的研究工作,取得了一定的成果(牟传龙,1994;陈世悦等,1995;乔秀夫等,1995;王建国等,1995;夏军,1995;崔新省等,1996;李新功等,1996;刘站立等,1996;梅仕龙等,1996; ;王剑等,1996;喻安光,1996;张国仁,1996;田树刚等,1997;辛仁臣等,1997;杨逢清等,1997,1998;杨勇,1997;殷勇等,1997;焦养泉等,1998,1999;林年添,1998; 雷卞军等,1998;刘万洙等,1998;李亚林等,1999;刘顺生等,1999;孟元林等,1999;陈永进等,2000;罗新民等,2000;王志等,2000;王尚彦等,2001;魏源等,2001;徐强等,2001;柳永清等,2001;邹光富等,2001) 。 事实上,国内开展以建立储层地质模型为目的、为油田开发与应用的露头及现代沉积研究始于80 年代,曾先后在青海油砂山进行辩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曲流河、三角洲砂体露头调查和在阜新盆地进行辫状河沉积体系的研究。例如,在岱海进行现代辫状河和扇三角洲露头调查、拒马河现代沉积曲流河点坝的研究等,都对不同类型储层非均质的宏观和微观描述作出了贡献。但是由于这些研究工作或由于地理位置偏远,或与油田生产结合不够,或研究手段单一以及研究的程度不够深入等原因,都没能进一步使其研究成果得以推广应用。与国外著名的几个露头和现代沉积的研究成果相比还有相当的差距。 鉴于此,我国已把露头储层和现代沉积研究列为“九五”国家项目,开展了以露头为研究对象,开展全三维、大规模的露头描述、定量测量、钻井、测井、地震、驱替实验等,试图发展一套适应中国陆相储层的储层精细描述、预测的方法和技术。以期把我国陆相储层的研究提高到一个新的水平,为老油田剩余油挖潜研究的精细油藏描述、新区勘测程和油田早期开发阶段比较准确的预测储集体的分布及储层的非均质性程度提供依据和方法。最终形成一套能有效指导油田储层、剩余油分布深入研究的理论、方法和技术。同时希望把它建成现代储层研究的露头现场实验室,成为我国储层科研和教学的基地。 当然,露头研究与地下储层研究相比,由于受其艰苦性和投资巨大等诸多因素的影响,使这项工作深入开展受到了一定的限制。 外层序地层学研究的基本内容 露头资料是层序地层学最直观、最真实、最详细的资料,具有钻测井和地震资料所不具备的高分辨率的特点,因而露头资料的层序地层学研究应该是盆地层序地层学的出发点。在考虑研究区露头的覆盖性、不连续性以及被构造动动后期改造变形的基础上,选择那些地层出露齐全且能连续追踪、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。中国石油天然气总公司勘探局( 1998a, 1998b, 1998c)业已将该研究内容进行了较系统的归纳: ( 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、沉积物水深突然向上变浅或地层堆砌样式突然变化等; ( 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、体系域和准层序组特征,运用可容纳空间概念进行沉积相、沉积体系分析。明确各层序中体系域组合特征、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,包括沉积学分析、成岩分析、储层物性非均质性分析,获取储层原形模型,积累地质知识库,建立储层地质模型,达到预测地下储层,尤其是井间预测的目的; ( 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,并努力建立与钻测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。 外层序地层学的研究手段、研究方法和工作流程 外层序地层学的研究手段和方法 各种类型的露头研究工作多集中在储层、储集体方面,下面以露头储层为例说明野外层序地层学的研究手段和方法。 ( 1) 研究对象的选择与实测(表 1龙新等, 2000) 所要研究的露头的选择应基于以下几条标准是 A)沉积类型特征明显; B)露头剖面相带展布齐全,地质现象丰富; C)所选类型与油田具有较好的可比性; D)交通条件尽量方便。 露头崖壁高而陡峭时需用特殊设备的辅助,如在研究约克郡露头时,对所有中侏罗统海蚀崖露头都通过直升机进行了连续拍照,并对典型砂体进行了高清晰度的图像处理。也可以应用计算机编辑方法处理剖面照片。如穆龙新、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作出了该区的正镶嵌全剖面照片。 表 1国内主要砂岩露头剖面简况(据穆龙新等, 2000) 沉积特征 相带展布与配置 与油田可比性 钻井施工 交通 滦平扇三角洲 明显 齐全 很好 一般 方便 尚义辫状河 明显 不全 一般 困难 不便 宁武曲流河 一般 不全 一般 一般 不便 耀县曲流河 明显 不全 一般 困难 极不便 大同辫状河 明显 中等 较好 很好 软方便 蔚县扇三角洲 一般 不全 一般 一般 方便 其它剖面 不明显 一般 难度大 一般 不等 ( 2)大剖面写实 选择典型的露头剖面进行沉积学写实和实绘垂向层序剖面图,以正确表现和客观描述沉积体系内部各种成因相的结构、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。这是露头沉积学研究的重要方法和步骤。该项工作可以用素描和提取的办法直接进行大剖面写实,1990)描述并写实潮汐坝的多级内部构成;也用照片镶嵌法将露头剖面真实地体现,然后对应照片进行沉积学解释,这一方法极为常用,典型的例子如 研究南科罗拉多下侏罗统露头结构要素的分析;也可以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内部构成和分布特征的目的; 另外在有条件的露头上开展钻井、测井工作,根据测井剖面进行对比研究。 ( 3)露头样品的获取 野外露头砂体的“标本”要求具有一定的体积,以便能够满足各种室内测试,如孔隙度、渗透率、压汞试验、铸体薄片、电镜扫描和砂岩基质的 X 光衍射分析等。 由于标本取样遇到的具体困难,人们研制出了一种适合于野外取样的便携式钻机,该钻机操作灵活,大大提高了工作效率而得以应用;但在取距地面较高处的样品时,可以应用便携式野外渗透率测试仪来解决以上所遇到的问题,这样就可以将野外直接测量与取样室内测量结合起来,录取更多、更详实的数据。 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。取样的密度及质量将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方式: 1)是规划的线性取样,即在砂体剖面上按照一定的间距布置取样线,取样线间距视研究砂体内 5部构成的复杂程度而定,复杂程度愈高取样线间距愈小,反之间距愈大; 2)是均匀取样,即横向与垂向取样间距相等或接近; 3)是随机取样,取样密度视砂体内部结构的复杂性而定,但样品整体密度应相对均匀,这种方式较适合于小型砂体。 ( 4)在露头上开展钻、测井、地震等工作 为获取三维数据体,有时需要小型钻机对露头进行钻探并取芯,例如 角洲露头钻井 7口, 地三角洲露头上钻井 5 口, 头上钻井 22 口,滦平露头上钻了 2 口井,大同露头上钻了 4 口井。 用测井仪在露头崖壁上或钻井中开展 声波测井工作,并进行岩芯速度测量。使用地面三维地震及井间地震等手段也是获取三维数据体的重要手段,如美国 头和英国 头均做了这些工作。 外露头层序地层学的工作流程 野外层序地层学的研究构成一个大的系统,是地球化学、地球物理、构造、沉积等多学科的交叉。广义上来说,它是野外和室内、地上和地下的综合(图 1, 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 1虚线所圈定的部分。狭义的野外层序地层学研究则如图 1示,主要指露头不同级别地层单元的识别、追索与对比(图中的 I、 。其具体内容请参照本文后面的论述部分。 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。 外露头地层单元及其界面的识别标志 露头研究,对地层进行细分层的过程首先要识别层面, 1993)介绍了从结构变化、 6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;按地层终止也可分为三类,即一类是地层终止的标志是与地层几何形态变化有关的上超、下超和截断,第二类是地层终止的标志是与地层几何形态变化无关的上超、下超和截断,第三类是地层终止的标志是与地层几何形态尺度变化有关的上超、下超和截断。 层组、层和层组 层序地层学中可识别的最小地层单位是纹层,然后依次是纹层组、层、层组。它们的的野外露头研究方法与其他所有野外地质工作一样,但层序地层学研究更强调的是它们成因相似或相关性。它们之间的主要差异是形成时间的长短和界面规模、面积的大小不同。由于级别不同,这些界面的横向连续性大小悬殊,纹层组可为几平方英寸,而层或层组可达数千平方英里。这些界面的确定,在野外主要依据:①结构变化;②地层的接触关系,如地层终止或尖灭;③以虫穴(潜穴) 、植物根系或土壤层所标志的轻微侵蚀面至无沉积物面。此外,这些界面的形成相对快速,可为数分钟至数千年,因此在其分布的范围内基本是同时的,所以层和层组存许多沉积拗陷区,在相当大的范围内,常可用作年代地层对比。 层序 层序界面的识别标志 准层序界面是湖泛面及其可与之对比的面。它是一个从局部至盆地范围的平坦面,且在大面积范围内也只显示有微小的地形起伏:①它截然分开了界面之上深水环境下沉积的岩石和该面之下浅水环境下沉积的岩石,在野外易于辨认;②形成得快,可能为数百至数千年,为一等时或近等时的面,利于瞬时岩相古地理的编制和年代地层学的研究;③其上、下地层序列是各自有成因联系的沉积相组合,是可用瓦尔持相律予以判别的相序;④此界面分布广泛,一般足够用于盆地内的年代地层对比。 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,另一重要标志便是其上的滞留沉积物。由破裂泥岩碎屑、钙裂泥岩碎屑、钙质团块、硅质碎屑砾岩或卵石等组成。 此外,根据最新的研究成果表明,在野外露头上,湖泛面的识别还有其他一些标志: ( 1)湖泛面上泥岩发育,泥岩的分布较为稳定,可连续追踪,向盆地一侧厚度增大,泥岩颜色变深; ( 2)生油岩密集段所对应的最大湖泛面附近生物丰度较高; ( 3)湖泛面及最大湖泛面附近伽玛能谱曲线有显著变化。在这些面上 K、 U、 量, 比及 有突变; ( 4)在压力、电阻率、自然伽玛、孔隙度、速度等测井曲线上有清楚的反应; ( 5)与古地磁分带有一定的吻合性,大多数准层序界面(即湖泛面)对应着古地磁极性的突变面。 在准层序和层序界面的识别上,有时也采用充分的古生物资料加以辅助(陈中强, 1995b;1991; 1995, 1998; 1995, 1999; 1991a, 1991b) 。 层序的识别标志 准层序是一套以湖泛面或可与其对比的界面为界,由成因上有联系的层或层组组成的相对整合的序列。大多数情况下,该序列从下到上反映了水体逐渐变浅的沉积旋回,其界面代表了一次湖泛事件( 。准层序是组成沉积层序的最小单元,既可出现于碳酸盐沉积体系中,也可出现于碎屑岩体系之中,有时又被称为点断加积旋回( ( , 1985) 。在层序内的特定位置上,准层序上下边界可与层序界面一致。例如在近岸部位,第一次湖泛面可以和下伏层序的顶界面重合,如果上覆层序的底部侵蚀达到下伏层序的最大湖泛面,则下伏层序的高位体系域的准层序上界面便与上覆层序的底界面重合。 7在岩类分布上,多数硅质碎屑岩准层序为进积型,即时代越来越新的砂岩层组的远端越来越朝深入盆地的方向沉积下来,表现为一种水体向上变浅的沉积组合;少数硅质岩和大多数碳酸盐岩准层序为加积型,但也具有水体向上变浅的特点。多数硅质碎屑岩准层序是一个向上粒度变粗、层组厚度和砂泥岩比值向上加大的沉积序列;但对于潮坪等少部分环境准层序来说却是一个向上粒度变细、层组厚度和砂泥比值向上降低,以至顶部出现泥岩和煤的沉积序列。 准层序的野外主要识别标志为: ( 1)岩性从下面的砂岩突变为上面的泥岩; ( 2)层的厚度突然变小; ( 3)下伏的纹层可能被截断; ( 4)有生物扰动层,虫孔密度向下变小; ( 5)整个边界上的沉积环境突然变深; ( 6)有时在边界面上可以看到少量的湖扩滞留物,如贝壳、钙质团块、硅质碎屑砂砾岩或卵石等相对粗粒的物质组成的沉积物。 层序组 层序组界面的识别标志 准层序组界面和准层序界面一样,也是湖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。只不过准层序组界面规模更大一些,因此,准层序组界面的识别准则为:①将不同准层序叠加样式分开的界面;②可以与层序界面一致;⑤可以是体系域的下超面和体系的边界。 层序组的识别标志 准层序组是指成因相关的、具特征叠置样式的一套准层序序列,其边界为一个重要的湖泛面或与其可对比的面,有时它可与层序边界一致,也可与体系域界面一致,其相比层面、层组面和准层序面来说,规模要更大一些。一个准层序组的形成时间约为 1年。在现实中,单独发育的准层序比较少见,大多数情况下,总是发育有一系列的准层序。这一系列的准层序按成因相关和叠置样式的不同而构成了不同的准层序组。根据准层序的垂向组合关系(叠置样式)可将准层序组划分为进积、加积和退积三种类型,分别体现了地质过程中沉积物在厚度和相组成方面持续变化趋势的不同。 鉴别准层序组叠加样式的关键是沉积相分析。没有正确的沉积相研究,就不能建立符合瓦尔特相律的垂向相序和合理的沉积环境的平面展布,也就不能正确判别某一特定相(或标志层)是向海或向陆迁移,从而不能正确地鉴别准层序组的叠加型式,其最终结果是导致层序的错误划分和得出错误的结论。 序和体系域 在地层记录中,可以识别出 I 型和 层序。 I 型层序( 底部以 I 型层序界面为底界,顶部以 I 型或 层序边界为顶界。其体系域的地层组合形式从下向上依次为:低位体系城、湖扩展体系域和高位体系域。 I 型层序边界以河流回春作用、沉积相向盆地方向迁移、湖岸上超点向下迁移以及与上覆地层相伴生的陆上暴露和同时发生的陆上侵蚀作用为特征。 层序( 较少见,这里不作讨论。 序界面的识别标志 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比性( et 1977; et , 1988) 。层序界面分为 I 型和 两类不整合面,二者特征各异,易于识别。层序界面的整合部分在确定地质年代上很重要,但在地表露头研究中也更难以鉴别,因此以下我们集中讨论层序界面的不整合部分的识别标志。 盆地不同部位不整合面上、下的岩石不具物理的或时间的相关关系。层序界面的形成也不是绝 8对等时的,但其总的形成时期也不过数干年至一万年,这在地质时标上是短暂的,因此在进行沉积相解释、对比和编制岩相击地理图时,可以将其视为等时面。和准层序、准层序组界面相比,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,而湖泛面的形成时间则受沉积物供给的严重控制。因此对比露头的层序界面,可以为沉积体系和相分析提供一个高分辨的年代地层框架。 I 型层序界面的识别标志 I 类层序界面不整合部分的特征是:陆上暴露和与河流复活相伴,陆上的侵蚀作用,沉积相向盆地的迁移,湖岸上超的向下迁移,上覆地层的上超等。其判别标志是: ( 1)陆表的侵蚀切割,即以土壤层或根土层为本标志的侧向上可以对比的陆表暴露面,以及侧向上可以对比的海底侵蚀作用,尤其是在深水环境一定存在可与之对比的海底侵蚀面; ( 2)不整合面有古土壤层,且古土壤层的顶底部波状起伏,纪友亮等( 1996)总结了古土壤 4个方面的识别标志:即①发育完整的古土壤层纵向上颜色递变顺序为灰绿—杂色—土红—暗红—暗紫; ;②伴有植物根迹化石;③原生沉积构造退化特征,即在同一土壤层内,向上沉积物硬度变小,沉积构造破坏逐渐变强;④含钙质结核或铁质结核; ( 3)层序界面上下地层颜色、岩性以及沉积相的垂向不连续或错位; ( 4)伴随着湖平面相对下降,由河流回春作用形成的深切谷是层序边界的典型标志。可根据深切谷的规模和深切谷的垂向相的序列的错位把它与分支河道区分开来; ( 5)层序界面处的古生物化石断带或绝灭; ( 6)层序界面上、下体系域类型或准层序类型的突变,比如层序界面之下为高位体系域沉积,层序界面之下为湖扩展体系域沉积,其间缺少低位体系域。 ( 7)有上覆地层对应深切谷不整合面的超覆或海岸上超; ( 8)沉积相向盆地方向的迁移; ( 9)在伽玛能谱曲线上有明显的反应; ( 10)微量元量含量及比值在界面附近变化显著; 上述标志中最关键的是相的向盆地迁移和准层序叠加型式的纵向变化。因为并非上述所有的识别标志都能在盆地内沿某一特定的、 I 型层序边界的任何地方出现。 I 型层序边界有不同的物理状态,因此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的变化和湖平面变化。 在陆架上, I 型层序边界最明显的特征是削截、岩相向盆地迁移和陆表暴露。这些特征的分布主要受控于深切谷及充填这些深切谷的岩性分布。 下切谷是鉴别 I 型层序界面的主要标志之一,下切谷是湖平面相对下降期间,河道向盆地延伸并切入下伏地层的深切河流体系。其宽窄不一,窄者不过数英里,宽者可达数十英里。下切谷有 3种类型,每一种代表一种河流原型.并伴生一种层序界面表现:①窄型砂岩充填谷,表示盆地或盆地的某一部分河流稀疏、排量中等。同时,湖平面以中速上升,层序界面表现为充填谷之下的地层被局部侵蚀和相的向盆地迁移,谷间区广泛分布土壤或根土层;②宽型砂岩充填谷,表示盆地或盆地该部分河流纵横密布或有一条高排量的大河。此时海平面上升速度低至中等,层序界面表现为:广泛的冲积砂岩或河口湾席状砂岩之下的区域性削截,普遍可见相向盆迁移,谷间区因广泛的区域性侵蚀而无沉积物保存,土壤层也很少见;③页岩充填谷,盆地或盆地该部分没有或极少有河流底沙,海平面上升为中—快速;层序界面表现为削截和厂泛的土壤层或根土层,或陆表暴露的其他特征,相向盆地迁移不明显。 当盆地或盆内某部分没有河流时,也就没有下切谷。此时类型的层序界面就只有广泛的陆表暴露。在被淹没的层序界面上,一般有薄层湖扩滞留沉积(由碳酸盐结核组成) ,它们是湖平面上升前层序界面上有过土壤层的唯—标志。 系域的类型及其特征 在分析层序内部的体系域时. 必须明确它们是指有成因联系的同期沉积体系和岩相的三维组合。 ( 1)低位体系域( 征 低位体系域是指层序中位置最低、最老的体系域,其地层位于层序下界面与初始湖泛面之间,是在相对湖平面下降到最低点并且开始缓慢上升时期形成的。在浅水湖盆条件下低位体系域或缺失或仅发育下切谷,但在大型深水断陷湖盆中低位体系域发育较好,其构成除下切谷外还可发育大型浊积扇体。 ( 2)湖扩展体系域( 征 基于被动大陆边缘条件所建立的层序格架模式中的海侵体系域的范围被初始海泛面和最大海少面所限定。这一术语曾被直接引入到内陆湖盆,只不过改为“水进体系域” 。事实上湖泊的演化无法与海洋相比,在地层记录中古湖泊沉积在某一历史阶段常周期性地出现,但每次从形成至消亡都较为短暂。由于湖泊规模比海洋小,因此在盆地古地理格局中我们能通过沉积学研究看到湖的整体扩展和萎缩。有时随着沉降中心的迁移也可看到湖相地层在水平方向上的移位。 K. 李思田等从湖泊的演化特征出发,建议不用水进、水退而用扩展和萎缩,这符合陆相地层中通常所见到的沉积记录。在体系域命名上建议用湖扩展体系域(代号 。 ( 3)高位体系域( 征 高位体系域位于三级层序的上部,即最大湖泛面与上层序界面之间的地层,是在湖平面由相对上升转变为相对下降时期形成的。在陆相盆地中较大的三角洲多发育于高位域中,因此在层序中高位域厚度通常最大。高位三角洲中的分流河道、决口扇与三角洲前缘等均可能成为好的储层出不穷。 头层序地层学图件的编制 头图件编绘的指导思想 编图是野外(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。野外层序地层学编图的基本指导思想可以归为: ① 地上资料和地下资料相互结合,相互对比,相互映证。地上资料主要是野外(地表)露头和现代沉积,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。野外露头只是反映地表出露的信息,其方法手段不利于地下信息的完整反映,而地下研究则可以弥补这一不足。在一个研究区,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,因而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,从而可以更精确地接近真实;野外露头研究和地下研究的特征是不一样的,首先是二者本身所反映的尺度、采用的方法手段等都存在差异,再者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,因此野外露头研究和地下研究的结果理应能够反映同一实体,具相互映证性; ② “点、线、面、体、时”系列图件的结合。其中前面的各项分别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”是指在野外露头上选取若干个点,以每个点上进行实测,照相,取样等,提取各种岩相标志,包括岩石颜色、岩石类型、碎屑颗粒结构、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”是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对比等等,以确定各级地质界面,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”是指在区域内多条地质剖面精细解释的基础上,根据各地质界面(包括最大湖泛面和初始湖泛面)的特点,对重点区块各层序内的沉积体系域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”首先是指典型储集体的三维展布关系,再就是 10各种三维实体的地质建模; “时”是指野外地质实体随时间的演化特征描述和分析; 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。鉴于目前的野外层序地层学研究的进展,这种类比知识库的建立还需要更多的实例加以丰富和补充。在上面三条指导思想中,第一条是进行研究的基础,第二条是进行研究的具体实施路线和方法手段,最后一条是前两条的延伸和拓展。 点”式图件的类型与绘制(通常比例尺范围: 1/5~1/100) ① 样品解析图:样品照片及其描述(包括其颜色、厚度、类型、结构、构造等) ,为沉积相的判别提供依据。 ② 观测点素描写实图(垂向剖面图) :包括岩性、厚度、结构和构造等(图 1。 ③ 观测点上单个结构或构造的放大图:如大型交错层理显示、平行层理、生物扰动构造等(图1。 11④ 与地质界面相关的剖面点图件(包括物化探、测井资料的综合使用) :如微量元素变化与层序边界关系;层序界面附近地层倾角矢量图;剖面点伽玛能谱曲线的变化特征图等等。 ⑤ 观测点沉积充填序列图:主要包括地层名称、层序名称、体系域、旋回分析、岩性柱状、沉积相(或沉积微相、沉积亚相)分析等内容(图 1。 线”式图件的类型与绘制(通常比例尺范围: 1/100~1/10000) ① 野外露头实测剖面图:包括地形、岩性、倾角等要素(图 1。 12②露头剖面某层序段全景照片及其地质解释图:含实物照片(可拼接) 、地质界面、地层代号等内容(图 1。 ③地质体的二维展布特征写实图: 包括沉积相、 单个观测点岩性柱状、 展布范围等要素 (图 1。 ④井间对比图(与地下测井有关) :含电性或岩性曲线等,比如说地表露头观测点用伽玛仪得到的伽玛能谱曲线与一钻井所得到的测井曲线的互相对比和映证。 ⑤区域地质界面示意图:包括剖面方向、岩性等要素。 ⑥各级地质界面的剖面追索图。 面”式图件的类型和绘制(通常比例尺范围: 1/1000~1/20000) ① 野外露头或现代沉积的地质体平面(示意)图:注意要含比例尺、方向等内容(图 1。 ② 各种沉积体系的平面展布图(可用照片或航片显示) 。 14③ 各种沉积相的平面展布图(分野外露头资料、地震资料和钻测井资料三类,或是二者或三者的综合) 。 ④ 岩相古地理图; ⑤ 各级别的地质界面平面展布图。 体”式图件的类型和绘制(通常比例尺范围: 1/1000~1/20000) 主要包括典型储集体的三维展布和各类沉积体系的三维模式图:如各类扇三角洲及其有关体系成因和沉积模式(图 1;蛇曲河的经典曲流沙坝模式图等。 时”式图件的类型和绘制(通常比例尺范围: 1/1000~1/20000) 此类图件实际上是野外露头研究和地下研究的综合。主要是对比地震和钻测井资料,寻找地表露头证据来研究地质实体,反映包括断层等构造在内的随时间演化规律的系列图件。如可依据露头 15多期河道的相互切割关系,来判别河道的发育历史(图 1;反映盆地充填序列特征和层序地层格架演化特点的图件等。 这里需要说明的是,就层序地层学而言,仅仅研究野外地表露头是不够的,这既有露头本身的原因,也有人为的因素(李文汉, 1993) 。前者主要是指露头不能完整地反映层序,既不能观察到地层沿倾斜方向的变化,也不能全面地看到层序各界面的变化;后者是指不同的研
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