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岩相古地理学研究现状及发展趋势

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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第14卷第3期断 块 油 气 田1007年5月岩相古地理学研究现状及发展趋势蒋维红1 董春梅1 闫家宁2(1.中国石油大学.山东东营257061;2.辽河油田分公司勘探开发研究院,辽宁盘锦124000)摘要 古地理学的理论发展和相关的技术进步为推动中国油气资源勘探开发起到了不可替代的作用,中国含油气盆地的油气勘探表明,岩相古地理控制了油气成藏的基本要素组合和油气资源的分布,地层和岩性圈闭的发育和分布受控于古地理条件的改变。目前,岩相古地理学在向着定量化、精细化、综合化方向长足发展的同时,仍然面临许多重大的理论和技术问题。阐述了岩相古地理学发展的现状,认为多信息、多尺度、多元化和数字化的古地理研究是未来的发展趋势。关键词岩相古地理学油气勘探层序地层学层序岩相古地理编图岩相古地理研究是重建地质历史中海陆分布、构造背景、盆地配置和沉积演化的重要途径和手段,重塑盆地在全球古地理中的具体位置、恢复沉积作用与成矿过程的关系,对于资源远景预测评价和勘探开发实践具有十分重要的意义。1 岩相古地理学新进展1.1定量岩相古地理学岩相古地理研究从定性走向定量是当前该学科的重要发展趋势。我国古地理学研究的3个学派中以沉积学理论为指导的岩相古地理学派最为活跃,这一学派又可分2个阶段,20世纪70年代以前,基本上以传统的沉积岩石学理论为指导,其图件也大都是小比例尺、定性的或示意的;20世纪70年代以后,开始以新的沉积学理论为指导,出现新型的中比例尺乃至大比例尺定量化岩相古地理图‘1。2]。石油大学(北京)冯增昭教授提出了“单因素分析综合作图方法”,而后发展为“单因素分析多因素综合作图法”这一定量的岩相古地理学方法论,认为单因素能独立反映一个地区在某地质时期或某沉积层段的沉积环境的某些特征因素,其存在与否、含量多少均可独立反映该地区、该层段沉积环境的某些特征。单因素分析多因素综合作图可分为3个步骤:第一,对各剖面尤其是各基干剖面进行认真的地层学和定量岩石学研究,取得较为详尽的定性和定量资料,了解各剖面各沉积层段的沉积环境特征;第二,在已取得的各剖面的定量资料中,选择能独立反映沉积环境特征的因素,即单因素将全区各剖面各作图单位的各种单因素的百分含量都统计出来,然后做出各种相应的单因素图(主要是等值线图),这些单因素图可从不同侧面定量地反映该地区该沉积层段的沉积环境,这就是单因素分析;第三,把这些定量的单因素图叠加起来,结合该地区该沉积层段的其他定量和定性资料,全面分析,综合判断,即可编制出所需要的定量岩相古地理图,这就是多因素综合作图。运用单因素分析多因素综合作图法编制出的岩相古地理图的最大特色是定量,即以各剖面的定量单因素资料为基础,从各单因素图的分析人手,再通过各单因素图的叠加和综合分析判断,最后做出定量的岩相古地理图”。4】。1.2等时层序岩相古地理编图以层序体系域或层序界面以及相关界面为编图单元,编制不同层序内的各体系域或有关界面沉积时的古地理图的岩相古地理图,即层序岩相古地理图可以满足等时的要求。这种新的层序岩相古地理编图更接近盆地沉积演化的真实性,可收稿日期:2006—09—27。作者简介,1978年生,中国石油大学在读硕士研究生,研究方向为油藏描述与开发地质。E—)401006@126. 块 油 气 田 第14卷第3期用客观的动态变化来反映盆地的充填历史"’6 J。实践表明,该编图方法具有以下优点:等时和具有成因上的连续性,更能反映一个地区在统一地质作用中的各种地质信息和综合效应,有利于更客观地认识一个地区的沉积作用、构造作用、事件及成矿作用等,可以揭示出一些新的地质现象或规律,更加精确真实地反映海陆分布及其演化过程等,而且,对覆盖区相带展布及变化具有更合理的预测性。自从层序地层学及高分辨率层序地层学引入中国之后,有关专家一直在尝试将其原理应用于陆相沉积环境的研究与预测,并有大批成果出现"j,但是陆相沉积的复杂多变及缺乏大范围统一的层序界面使目前的研究仍处于深化探索阶段。1.3沉积相古地理研究与矿产资源预测相结合在当前的沉积环境分析和岩相古地理研究中,除采用定性的沉积学、地球化学、同位素地质学等多种方法重建不同地区、不同时代的岩相展布和古地理格局外,相关领域比如岩相古地理与煤油气聚集成藏、金属矿藏成矿方面等也开展了深入的研究。我国已探明的油气田,绝大部分位于中新生代盆地陆相地层中,陆相地层中湖泊相、特别是深水湖泊的深水区是主要的油源区,吴崇筠教授系统研究之后划分出三角洲砂体,水下冲积扇砂体,滩、坝砂体及浊积砂体,并研究上述砂体位置和沉积特征、湖泊砂体的测井曲线和地震相特征,这对于寻找不同沉积环境下油气藏具有指导意义汨o。1.4加强岩相古地理研究方法和测试手段研究在岩相古地理研究方法方面,微体化石、痕迹化石、生物群落、微相分析方法、黏土矿物的环境标志、地震相、测井相分析和物探多种信息法、同位素测定、微量元素测定及地球化学方法、数学模拟和数值分析方法,以及计算机辅助设计方法、阴极发光技术等等,都有不少新的成果。2 中国古地理特征与油气资源分布中国的古地理学研究有相当长的历史,许多学者分别从古生物地层学、大地构造学以及沉积学理论出发,从不同角度对我国的古地理进行了研究并编图,阐明了中国不同地质时期的古地理面貌、沉积特征以及沉积体系与油气资源之间的关系,诸多的研究成果论证了中国的油气资源明2显受岩相古地理的控制。通过近50年的油气勘探,中国的沉积学家针对中国陆相沉积盆地多物源、相变快、相带窄、沉积相带时空变化明显的特点,系统总结了中国陆相湖盆沉积体系类型、沉积体系组合序列、沉积体系时空模式、沉积体系与油气藏之间的关系等沉积规律,形成了一套完善的沉积体系综合研究方法和油气评价标准,已分别在多种成因类型的沉积体系中发现了极为丰富的油气资源,其中冲积扇占6.5%,河流相占13%,三角洲相占55 3%,水下扇占12.6%,滩坝和碳酸盐岩沉积体系分别占12.6%和5%。另外7.6%的原油地质储量分布在盆地基岩内。3发展趋势3.1 从单一发展到综合发展我国的古地理学是多来源的和多分支学科的,各分支学科或研究领域在逐步相互渗透和相互取长补短,从而逐步走向综合发展的道路,即利用多种学科的多信息资料重建古地理的道路。值得注意的是,传统地质学领域中用于重建地质历史时期古地理的主要古地理学分支学科,如地层古地理学、构造古地理学、生物古地理学、岩相古地理学等开始与地理学领域中用于重建第四纪和人类历史时期古地理的各主要古地理学分支学科如第四纪古地理学、人类历史古地理学、考古学、古人类学、遥感学等相结合。3.2构造过程与岩相分布样式耦合积岩相的分布都有其特定的格局和样式,这种样式与盆地演化的构造过程是否存在着某种耦合关系,以及如何从沉积物记录中或者从地层岩性的结构中鉴别沉积环境和岩相变化的内旋回和外旋回机制进而预测目标相带的分布规律等等,都是需要深化研究的问题。研究结果表明,相对优质的储层往往形成于某个特定的跨度较小的时间段,厚度可能只有几米,其物质组成和岩相环境与其下伏和上覆的同类岩性明显不同,它们和非优质储层之间无明显的沉积间断,这些储层的岩相环境和分布样式肯定有某种机制在起作用,如果能够比较精确地了解由盆地构造演化控制的沉积物充填过程及其岩相环境发育与分布规律,掌握它们之间的内在规律,那么就有可能预测优质储万方数据第14卷第3期 蒋维红等:岩相古地理学研究现状及发展趋势 2007年5月层形成的时空位置。3.3高分辨率重建岩相古地理多信息、小时间尺度和大比例尺的古地理重建图件能够大大降低勘探风险,对寻找岩性圈闭的油气藏特别有用。在目前的技术条件下,应用地质、地球化学和勘探地球物理及计算机等手段,古地理重建的时间尺度可达到百万年的精度。层序地层学特别是高分辨率层序地层学的成熟和发展,是小尺度高分辨率岩相古地理重建的关键。但是,中期旋回和短期旋回界面的确定目前仍处在探索阶段,特别是短期旋回等时地层格架的建立仍然缺乏令人信服的方法和公认的标准。3.4精细描述岩相和环境单元非构造油气藏,特别是岩性油气藏的勘探和开发要求岩相与古地理重建必须达到较高的精度,要在三维空间上了解其岩相环境的分布样式以及微观的岩性物性,必须对其岩相特征做出精细的描述和刻画。在资料较为详细的条件下,岩相环境的鉴别描述可以达到比沉积微相更细的层次,例如,可根据沉积能量、岩相结构、堆积位置及储层类型将三角洲的水下分流河道和河口坝等微相细分成更小的时间单元。3.5岩相单元分布的预测在勘探新区进行岩相单元预测研究的本质过程,实际上是从已知推断未知的过程。首先,根据已知资料(地质露头、钻井测井)标定和求得地质储层等一系列信息和地球物理资料之间定性的、定量的、明确的或者比较模糊的关系,从而建立起地震资料对有关地质问题的解释模型,达到从地震信息就可直接识别油气地质信息的目的。其次,作为地下地质信息载体的地震资料的处理研究在这项工作中占有主导地位,目前已有许多方法用于储层预测,事实上,将勘探地球物理资料识别的岩性信息赋予岩相及其组合的内容并和其他信息一起,就可以达到岩相预测的目的。3.6岩相古地理信息深化利用在含油气区古地理重建研究中,除了传统的古生物学、地层学、沉积学以及岩石矿物学等学科外,应加强地球化学和地球物理学在古地理重建中的信息量。地球化学的各个分支都能对地质记录中物质的微观特征给予古地理解释,特殊的元素比、标志化合物已经应用于石油勘探开发中,但还远远不够。测井、地球物理方面的资料也包含着丰富的信息,需要研究其属性,以应用于岩相古地理的重建和研究工作。3.7数字化岩相古地理制图岩相古地理图是记录和说明地质作用过程中构造演化和沉积历史的重要图件,充分应用现代计算机技术,根据层序地层学理论将源自不同学科的古地理信息进行集约化处理,建立的古地理重建数据库并形成多种组合式的可视化成果,可以提供古地理、古生态、古气候等多方面的信息资源。可以肯定,数字化的岩相古地理制图有利于油气勘探新区、新领域、新层位和新靶区的发现,是一项具有重要经济价值的基础工作。4结束语岩相古地理重建在中国油气资源勘探和开发中发挥了巨大的作用,目前正在沿着综合、精细的方向前进,将来应进一步深化陆相层序地层学与岩相古地理研究的结合,编制全国性的、多信息的、不同比例尺的和数字化的岩相古地理图件,确立不同尺度的定量古地理特征与油气分布之间的关系以更好地指导未来沉积矿产的综合勘探开发。在科学技术日新月异、高速发展的今天,岩相古地理研究面临着新的挑战,而多信息、多尺度、多元化和数字化的岩相古地理研究必将在未来沉积矿产的勘探开发中发挥积极的作用。参考文献[1]冯增昭.我国古地理学的形成、发展、问题和共识[J].古地理学报,2003,5(2):129—141.[2] 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