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岩相古地理学研究现状及发展趋势(1)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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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(11中 国 石 油 大 学 ,山 东 东 营 257061; 21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 。 31  岩 相 古 地 理 学 新 进 展111  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 入 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 [ 3 - 4 ]。112  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1断 块 油 气 田第 14卷 第 3期                                                               2007年 5月3 收 稿 日 期 : 2006 - 09 - 27。作 者 简 介 :蒋 维 红 ,男 , 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 - 261 客 观 的 动 态 变 化 来 反 映 盆 地 的 充 填 历 史 [ 5 - 6 ]。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 [7 ] ,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 。113  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 [ 8 ]。114  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 615% ,河 流 相 占 13% ,三 角 洲 相 占 55 3% ,水 下 扇 占 1216% ,滩 坝 和 碳 酸 盐 岩 沉 积 体 系 分 别占 1216%和 5% ,另 外 716%的 原 油 地 质 储 量 分布 在 盆 地 基 岩 内 。3  发 展 趋 势311  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 。312  构 造 过 程 与 岩 相 分 布 样 式 耦 合 [ 9 ]在 盆 地 演 化 的 每 一 个 较 小 的 时 间 单 元 内 ,沉积 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22007年 5月                               断 块 油 气 田                                 第 14卷 第 3期层 形 成 的 时 空 位 置 。313  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 。314  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 。315  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 。316  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 。317  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 1我 国 古 地 理 学 的 形 成 、 发 展 、 问 题 和 共 识 [ J ] 1古地 理 学 报 , 2003, 5 (2) : 129 - 1411[ 2 ]  王 鸿 祯 1中 国 古 地 理 图 集 [M ] 1北 京 :地 图 出 版 社 , 1985:41 - 1301[ 3 ]  朱 筱 敏 ,杨 俊 生 ,张 喜 林 1岩 相 古 地 理 研 究 与 油 气 勘 探[ J ]1古 地 理 学 报 , 2004, 6 (1) : 102 - 1081[ 4 ]  冯 增 昭 ,王 英 华 ,刘 焕 杰 1中 国 沉 积 学 [M ] 1北 京 :石 油 工业 出 版 社 , 1994: 1 - 8961[ 5 ]  侯 中 健 ,陈 洪 德 ,田 景 春 ,等 1层 序 岩 相 古 地 理 编 图 在 岩 相古 地 理 分 析 中 的 应 用 [ J ] 1成 都 理 工 学 院 学 报 , 2001, 28(4) : 6 - 71[ 6 ]  田 景 春 ,陈 洪 德 ,覃 建 雄 ,等 1层 序 - 岩 相 古 地 理 图 及 其 编制 [ J ]1地 球 科 学 与 环 境 学 报 , 2004, 26 (1) : 377 - 3781[ 7 ]  邓 宏 文 ,王 红 亮 ,李 小 孟 1高 分 辨 率 层 序 地 层 对 比 在 河 流 相中 的 应 用 [ J ]1石 油 与 天 然 气 地 质 , 1997, 18 (2) : 90 - 951[ 8 ]  吴 崇 筠 1对 国 外 浊 流 和 扇 三 角 洲 沉 积 研 究 的 评 价 [M ]∥ 吴崇 筠 1国 外 浊 积 岩 和 扇 三 角 洲 研 究 1北 京 :石 油 工 业 出 版社 , 1986: 1 - 191[ 9 ]  王 多 云 ,郑 希 民 ,李 凤 杰 1含 油 气 区 岩 相 古 地 理 学 的 几 个 问题 [ J ]1沉 积 学 报 , 2003, 21 (1) : 133 - 1351(编 辑   刘   丽 )3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2 14  3  M 007on t of e Ch n 57061, Ch , D e i, 123on of p an in to of of s s by of in is to p s in p to in on u Ch W 30074, Ch , L P. 426in is at 990 so of is in in of So t a so in is a is of of in of m m in on o il ga Ch n D Ch P. 729of to is a of in p of A tp is of in p In to p of m , or of H4 3 of , on on m in of in o Ch n D Ch , D i, W P. 10211to in of of in of So of is of to of is to to be p p of p is p to of of ly of on d ir a a u L n 34023, , P. 12215is 14  3                                                                              2007
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