高分辨率层序地层学方法在沉积前古地貌恢复中的应用
古地貌恢复方法综述
具有非常重要的意义。在前人研究的基础之上，利用高分辨率层序地层学法、双界面法、回剥和填平补齐法、构造
沉积模拟法和沉积期微幅度古地貌推算法对古地貌恢复方法进行总结，结果表明，小区域内可利用双界面法进行古
地貌恢复，对于构造运动强烈地区，应采用构造沉积模拟法，而针对一些微幅构造地区，沉积期微幅度古地貌推算
复对于岩性圈闭预测有十分重要的现实意义，恢复 古地貌、分析古地貌对沉积作用的影响以及确定古 地貌对油气成藏的控制作用已经成为油气勘探研究 的重要内容。
２古地貌恢复方法
传统的古地貌恢复方法主要有残厚法ｐ１、印模法、 沉积学法“０。１１１等，在这些方法的基础上，又形成了高
收稿日期：２０１８—０９—２５ 作者简介：左丽群，工程师，１９８５年生，２００８年毕业于西 南石油大学资源勘查工程专业，现从事地质勘探综合研究。
ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｒｅａｓ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ—ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｐａｌｅｏｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｒｅｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｐａｌｅｏ－ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｌｅｏ－ｇｅｏｍｏｒｐｈｉｃ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ；ｔｅｃｔｏｎｉｃ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ； ｍｉｃｒｏ——ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
２０１９年５月
石油地质与工程
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＧＥＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
文章编号：１６７３—８２１７（２０１９）０３—００１２—０６
古地貌恢复方法综述
高分辨率层序地层学
目录1 概述 (2)2 “高分辨率层序地层学”概念的剖析 (2)3 高分辨率层序地层学的基本原理 (2)3.1基准面变化原理 (3)3.2沉积物体积分配原理 (5)3.3相分异原理 (6)3.4物质守恒原理 (6)4 在油气勘探中的应用 (6)4.1 储层对比 (7)4.2 储层分布预测 (7)5 总结 (8)参考文献 (9)1 概述高分辨率层序地层学是由美国科罗拉多矿业学院Cross教授(1988)带领的研究组所提出,它以野外露头、钻井岩芯、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础,根据地层的过程响应沉积动力学原理,通过精细地层层序划分和对比技术将钻井的一维信息转变为三维地层叠置关系,从而建立区域、油田乃至油藏等不同规模层次的储层、隔(夹)层及烃源岩层的成因地层对比格架。
高分辨率层序地层学理论核心为:在基准面变化过程中,由于可容纳空间和沉积物供给量比值(A/S)的变化,在相同的沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用,导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型以及岩石结构和相组合类型发生变化。
基本理论包括基准面原理、体积划分原理、相分异原理和旋回等时对比法则。
其理论的关键点是基准面变化控制了层序地层的发育。
2 “高分辨率层序地层学”概念的剖析由于“层序地层学”概念诞生于前,“高分辨率层序地层学”概念诞生于后,在“层序地层学”概念先入为主的情况下,可能会有人认为“高分辨率层序地层学”一词的核心是“层序地层学”。
其实不然,只要深刻地理解了高分辨率层序地层学的理论方法体系构成,不难得出,它与经典的层序地层学是有质的差异的,二者之间无论是在概念、理论体系构成上,抑或是在方法体系构成上都有不同。
高分辨率层序地层学虽然借鉴了经典层序地层学的某些思想,但它不是对经典的层序地层学的一种简单升级,而是质的革新,具有一套完全独立于经典层序地层学的、不但适用于海相地层而且适用于陆相地层的理论方法体系,它摆脱了经典层序地层学关于海平面变化控制层序形成这一思想对陆相层序地层研究的束缚,通过对基准面旋回的不同层次性分析,实现不同级次的层序地层划分与对比,从而构建起高分辨率层序地层格架。
划分层序的方法及技术手段综述
在砂泥岩剖面，纯砂岩GR最低，粘土最高，泥质砂岩较低，泥质粉砂岩和砂质泥岩较高。即自然伽电阻率高，泥岩电阻率低，因而可以通过电阻率曲线的变化来判断岩性，进而进行层序划分。
3.通过地震资料进行地层划分
1.对地震反射的终止进行识别，将其视为框架顶底的界面；
关键词：地层层序、方法、岩性、测井、地震
引言
层序地层学自1987年由Vail等提出以来，已为大多数地质学家所接受，并在地层划分对比、沉积相及沉积环境研究、古地貌恢复、油气藏研究中发挥了重要作用。最初，地层层序的划分主要通过岩性岩相的方法，即通过野外露头的观察来进行层序划分。随着Cross等人建立了以基准面旋回为基础的高分辨率层序地层学理论体系，测井及地震资料在划分地层层序中起着越来越重要的作用。近年来，伴随着页岩油、页岩气的开发，深水细粒沉积物层序的划分逐渐成为层序划分的难点和热点。在进行地层划分时，要根据当地实际的地质情况，往往选择多种方法相结合来划分地层层序。
4.2TOC的应用
在厌氧条件下，TOC值与相对海（湖）平面呈正比。因此，最大海（湖）泛面的TOC值最高。在低位体系域，TOC值逐渐降低至最小值；在海侵体系域，TOC值逐渐增大到最大值[7]。
5.其他划分方法
5.1利用黄铁矿化程度划分层序
DOP(Degree of Pyritization)是指黄铁矿化程度，是目前判别古海洋氧化还原环境最有效的指标之一。当DOP<0.45代表富氧环境，0.45<DOP<0.75代表次富氧或受限环境，DOP>0.75代表贫氧和缺氧环境[7]。
5.2利用古生物划分层序
利用古生物确定层序边界的依据为：（1）有孔虫丰度特别是浮游有孔虫的丰度低；（2）出现近岸型微体生物化石组合。确定最大海泛面的依据为：（1）有孔虫丰度、浮游有孔虫丰度高；（2）出现深水型（或远洋型）微体古生物化石组合[8-9]。
地震属性在古地貌分析中的应用
理 学上用 地 震属 性参 数 表示 。地 震属 性 指 的是 那些 由叠前 或 叠后 地 震 数 据 ， 过 数 学 变 换 导 出 的有 关 经 地震 波 的几 何形 态 、 动 学特 征 、 力学 特征 和 统计 运 动 学 特征 ， 中没 有 任 何 其 它 类 型 数 据 的介 入 ［这 些 其 ３ ］
特 征 既可 直接 度 量 ， 又可 通 过 基 于 逻辑 或 实践 的推 理得 到 Ｌ 。 过对 这些 属 性 的分析 ， 利 于在 三维 空 ３通 ］ 有
间 准 确 地 表 征 、 述 断 层 、 缝 、 层 不 整 合 、 河 描 裂 地 古
道、 冲积 扇 、 殊 沉 积 体等 构 造 、 层 和 岩 性 方 面 的 特 地 地 质 现象 。地 层岩 性 的变 化 引起 地震 波传 播 速度 的
２ １ 年第 ２ 期 ００ ２
内 蒙 古石 油化 工
１ ３
地 震 属 性 在 古地 貌 分 析 中 的应 用
安 晋超 ， 建军 ， 毕 徐 琳 ， 明光 ， 于 高星 星 ， 姚 建
（ 国矿 业 大 学 （ 京 ）地 球 科 学 与 测 绘 工 程 学 院 １ ０ ８ ） 中 北 ， ０ ０ ３
面 的显 示 图像 ，并 且从 这 些 图像 中可 以解释 出 沉积 要 素和 沉 积体 系 ， 而 反 映地 下古 地貌 。 序地层 学 从 层 的诞 生 为地 震 古 地 貌研 究提 供 了强 有 力 的支 持 ； 地
准噶尔盆地下侏罗统八道湾组底界面古地貌恢复
准噶尔盆地下侏罗统八道湾组底界面古地貌恢复X王 俊(大庆钻探工程公司地质录井一公司,黑龙江大庆 163453) 摘 要:古地貌恢复研究目前大都停留在定性阶段,沉积记录资料越多则恢复精度越高,故一些定量化手段有待进一步研究。
本次研究综合利用钻孔、地震、测井等资料,在残余地层厚度平面图的基础上,经去压实校正,得出八道湾组的原始沉积厚度,并由此恢复出八道湾组沉积期的古地貌。
研究结果表明,古地貌对八道湾组沉积体系分布具有明显的控制作用。
关键词:古地貌;古物源;沉积体系;八道湾组;准噶尔盆地 中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)11—0155—021 地质背景准噶尔盆地地处中亚腹地,位于新疆北部,行政上隶属于新疆维吾尔自治区管辖。
地理坐标大致介于北纬43°20′～46°40′和东经82°30′～91°30′之间,盆地四周被褶皱山系所包围,西北边界为扎伊尔山、哈拉阿拉特山;东北界为阿尔泰山、青格里底山和克拉美丽山;南界为天山;东西长,南北窄,略呈三角形,面积13.6×104km2。
地表条件主要为戈壁和沙漠,盆地发育中上石炭统—第四系沉积盖层,最大沉积盖层厚度可达15000m,是我国西部四大含油气沉积盆地之一。
盆地油气勘探工作始于解放前1936年,但大规模的勘探是从解放后1950年开始的。
到2003年底,已先后发现了独山子、克拉玛依、石西、彩南、沙南、陆梁等25个油气田,累计探明石油地质储量18.47×108t,天然气地质储量644.8×108m3,这些地质储量绝大多数分布在西北缘地区。
根据准噶尔盆地第三次资源评价,全盆地石油总资源量为85.87×108t,天然气总资源量为20927×108m3,已成为我国陆上石油资源的战略接替区之一。
2 八道湾组底界面古地貌恢复的方法与思路2.1 编制八道湾组底界面的残余地层用厚度法恢复八道湾组古地貌的步骤如下。
层拉平法在古地貌恢复中的应用——以丽水凹陷灵峰潜山周缘地区为例
一
层拉平法在古地貌恢复 中的应用
地 层 回剥 分 析法 ；地 层残 留厚 度分 析法 ；层序 地 层学 分析 法 。
反射 层Ｔ０ ４，即 明月峰组顶界 面 ，在 盆地连续 沉积 ，大 范 围
本文在研 究区物探 资料不断 完善和新技 术趋于成熟 下 ，结 合层 可见 ，在地震剖 面上 ，盆地边缘 呈现 顶超 反射特性 ，盆地 中心表
之 一。恢 复古地貌形 态有助于研 究古地貌 对沉积相类 型 、特征 浅 海一 三 角洲 砂泥 质沉积 ，厚 度 ４００～６００ｍ ０。通 过对 测井 、钻
以及沉 积环境 的控 制作 用 ，有 助于有利 储 层发育带 的寻找 ，能 井 、古生物 资料 和地 震反射 特征 的综合 分析 ，认 为 明月峰组 是
古地 貌 形 态特 征 。
在使 用层拉平 法恢复古 地貌前 ，应该对研 究区 的地 层层序
关 键 词 ：层拉 平 法 ；古 地 貌 恢 复 ；丽 水 凹 陷
进行 充分的分析 和识别 。明月峰组沉 积时期盆地 在裂 陷末 期 ，
古地貌 恢 复是 国内外 含油 气盆地 研 究内容 的难 点和重 点 断 层活动较弱 ，但对沉积作用 仍有明显控制作用 ，充填 了一 套滨
参考文献 ：
同大小的 曲率 。所 以 ，把等时 基准面作 为对 比参 照面来恢复 下
序 地层 学理论基础 ，采 用层拉平 古地貌恢复 法对研究 区古新统 现连 续的 反射特 征 。反射 层 Ｔ２ ４，即 明月峰组 底 界面 ，海 平面
沉积盆地中古地貌恢复的方法与思路_以准噶尔盆地西山窑组沉积期为例_王敏芳
项目资助:中石化西部新区油气勘探指挥部横向项目《准噶尔盆地中新生界层序地层、沉积体系、古地貌、高效储层研究及隐蔽油气藏预测》资助;本文系中国地质大学(武汉)湖北省油气勘探开发理论与技术实验室资助成果收稿日期:2005-11-04;修订日期:2006-03-14;作者E-mail:wang_minfang@沉积盆地中古地貌恢复的方法与思路——以准噶尔盆地西山窑组沉积期为例王敏芳1,焦养泉1,任建业1,由伟丰2,杨江锋3,徐志诚1(1.中国地质大学资源学院,湖北 武汉 430074;2.中国石化石油勘探开发研究院西部分院,新疆 乌鲁木齐830011;3.中国石化石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏 南京 210014)摘 要:古地貌恢复需要借助两类参数,即特征参数(CP)和属性参数(PP).前者主要包括了残留地层厚度参数、剥蚀厚度参数、压实校正参数和古水深恢复参数,后者包括了古湖泊、古物源和古环境参数等一系列沉积学研究参数.单参数的研究仅是古地貌恢复的基础工作,而两类参数的对比分析才是古地貌恢复的核心.准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌恢复的成功实例证实了本文研究思路的可行性和准确性.关键词:特征参数;属性参数;对比分析;古地貌恢复;准噶尔盆地;西山窑组古地貌是控制沉积体系发育的关键因素之一,因此研究古地貌有助于揭示物源体系、沉积体系的发育特征与空间配置关系,有利于指导下一步的油气勘探.目前对古地貌恢复的研究往往都是以某一地区为例进行古地貌的特征描述[1~4],未形成一套完整的用于古地貌恢复的方法与思路.笔者在调研了大量文献资料的基础上,以准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌恢复为例,提出了可用于沉积盆地古地貌恢复的方法与思路,并提出可用于古地貌恢复的“特征参数”和“属性参数”这两个概念.1 古地貌恢复的研究内容目前对古地貌恢复的研究大都停留在定性阶段,沉积记录资料越多则恢复精度越高.其成果表征是古地貌图,它是指盆地发育某一时期的某个界面上等深度线所表示的此界面表面凹隆状态图.要对古地貌进行恢复需要借助一系列的研究参数,笔者将他们分为两类:一类是特征参数CP(character parameter),另一类是属性参数PP(property parameter).前者是指与表征古地貌形态特征相关的一系列参数,包括了残留地层厚度参数、剥蚀厚度参数、压实校正参数和古水深参数.后者是指与表征古地貌属性相关的系列参数,常用的有古湖泊、古物源和古环境参数等.笔者以准噶尔盆地西山窑组沉积期为例,提出了用于盆地古地貌恢复的一般研究方法与思路.准噶尔盆地位于新疆维吾尔自治区北部,四周为褶皱山系所环绕,西北为扎伊尔山和哈拉阿拉特山,东北为青格里底山和卡拉麦里山,南面是天山山脉的依连哈比尔尕和博格达山,盆地构造单元可以划分为6个一级构造单元、44个二级构造单元(图1)[5].现今盆地平面形态大致呈南宽北窄的近三角形,东西长700 km,南北宽370 km,面积约13.4×104 km 2,平均海拔约为500 m,沉积岩最大厚度约14 000 m,是我国西部4大含油气沉积盆地之一.2 古地貌恢复的特征参数2.1 残留地层厚度参数它是古地貌恢复研究中最基础的参数,反映了沉积盆地在经受长期地质历史时期后,现今残留下来的地层厚度分布特征.这一参数的拾取,可以通过对钻孔分层数据的获取来进行平面厚度图的编制.如果研究区钻孔密度过稀,以致无法控制整个研究区的地层厚度展布趋势时,合理利用地震资料不失为一种切实有效的方法.笔者依据准噶尔盆地34条区域二维地震测线资料,结合钻孔分层数据,利用Landmark 工作站平台的Z-map 成图软件编制了准噶尔盆地西山窑组残留地层厚度平面图(图2-A). 2.2 剥蚀厚度参数当沉积盆地中存在着较大剥蚀时,必须进行剥蚀厚度恢复.恢复地层剥蚀厚度的方法很多,常用的方法有地层对比法、参考层厚度对比法、沉积速率法、测井曲线法、镜质体反射率法、地震地层学法、最优化方法、沉积盆地波动方程法和磷灰石裂变径迹法等[6~14].每一种恢复方法都有各自的适用性,在实际应用中,应根据研究区的具体情况选择适合本区的剥蚀厚度恢复方法.对准噶尔盆地西山窑组进行剥蚀厚度恢复时,笔者采用了地质学方法(地层对比法和沉积速率法).研究结果表明,准噶尔盆地西山窑组剥蚀厚度从200~400 m不等,且自北向南剥蚀厚度逐渐增大(图2-B).2.3 压实校正参数现有的压实校正方法都是建立在“地层骨架体积不变”原则上的,这一原则也被广泛应用于许多盆地模拟软件中,如EBM、Basin2、IES等.在古地貌恢复研究中,压实校正一般是通过盆地模拟软件加以实现的.然而,在研究程度较高的地区,也可以尝试着考虑直接利用压实计算公式来进行压实校正计算[15].需要指出的是,我们在压实校正过程中,当盆地存在较大剥蚀时,必须先恢复剥蚀厚度.在对准噶尔盆地西山窑组压实校正过程中,就是在剥蚀厚度恢复的基础上进行的(图2-C).2.4 古水深恢复参数目前,人们对古水深或古海面的研究多注重一些岸线的标志物[16],如具有一定水深意义的生物证据,像有孔虫、介形虫、硅藻、孢子花粉、珊瑚藻、珊瑚礁、贝壳堆积、牡蛎礁或其他一些无脊椎动物及一些可反映特定水深的沉积构造和结构,这些研究都为古水深及古海面的确定提供了有用的信息[17].如果研究区古生物资料较丰富时,利用化石群分异度,如简单分异度中的优势度(dm)和复合分异度中的信息函数(Hs),可以对古水深进行研究;若研究区古生物资料不存在或不丰富时,可以利用岩心相和测井相的分析结果,结合盆地古水介质等古地理背景分析,建立起古水深曲线,从而确定各种岩相相对古水深范围.前人研究成果表明,古水深具有这样的分布规律:冲积-河流相古水深为0 m;扇三角洲相发育区的古水深不大于30 m;滨湖相古水深小于 5 m;浅湖相为5~20 m;深湖20~100 m或更深;滨海相为0~10 m;内浅海相10~50 m;外浅海相为50~200 m;半深海相为200~2 000 m[18].古水深参数对于海相盆地很重要,而图1 准噶尔盆地构造单元划分图Fig 1 Tectonic unit division of Junggar Basin1.构造单元分界线;2.盆地边界328新疆地质图2 准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌特征参数平面图Fig 2 Plan view of character parameters for paleogeomorphology reconstruction of J2x in Junggar Basin A——残留地层厚度参数;B——剥蚀厚度参数;C——压实量参数1.剥蚀边界;2.作图边界;3.等值线;4.盆地边界对于陆相盆地则可以省略[19].3 古地貌恢复的属性参数3.1 古湖泊参数古水深参数是古湖泊研究的基础,在实际应用中还需要结合同位素和古生物资料,通过一系列的古生态分析和沉积地球化学分析,对古湖泊进行相带划分,最后绘制出同沉积期古湖泊的平面分布图,并在此基础上,揭示其发生、发展等演变规律,探讨湖相烃源岩形成、保存条件及其时空展布特征.3.2 古物源参数高低起伏的古地貌形态控制了物源区的分布情况.综合利用重矿物分析法、碎屑岩类分析法、沉积法、裂变径迹法、地球化学法和同位素法等[20],对研究区目的层的古物源进行分析,可与古地貌形态特征相互佐证,探讨其对沉积体系及油气藏分布规律的控制作用.3.3 古环境参数古地貌形态特征是控制一个盆地后期沉积相发育与分布的一个主要因素,同时在一定程度上控制着后期油藏的储盖组合[21].通常编制的砂体厚度平面图、含砂率平面图和沉积相图等都是古环境图的基础图件.为了准确地获得这一参数,要求充分利用露头、钻孔和地震信息,同时结合层序地层、砂分散体系和沉积体系的精细解剖,以期更准确的表征出古环境特征.4 古地貌恢复通过对准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌恢复的研究实践,提出了古地貌恢复的一般工作方法与思路.基础地质分析包括了研究区、目的层位的选择和基础地质背景资料的获得等.特征参数分析包括上述4个特征参数的获取,并在此基础上进行古地貌的形态特征恢复.在形态特征恢复中,主要应用了网格运算技术,它是指通过网格化方法,对数据进行空间信息插值,使得不同数据体在插值后的数据信息具备点一一对应关系,然后通过对每一个数据点的网格加运算,获得作图参数值(即原始沉积地层厚度),最后得到沉积期的古地貌.在该思路的指导下,笔者对图2中各特征参数分别进行了矢量化和数字化工作,并利用Surfer地质绘图软件中的网格化模块,分别对各自的数据体进行了相同网格范围和网格间距的网格化工作,使得这3个数据体具备相同的数据点和数据点距,最后通过各点的网格加运算功能,求得每个网格点的原始沉积厚度,并编制了古地貌形态特征图(图3-A).属性参数分析其研究内容本质上就是指通过沉积学方法研究古地貌,主要包括了古湖泊、古物源和古环境的分析.对准噶尔盆地西山窑组,笔者根据岩心、测井、钻井并结合前人研究成果,进行了西山窑组沉积相图的编制(图3-B),据此对西山窑组沉积期的古物源和古环境进行了初步分析.参数对比分析依据特征参数分析获得的盆地古地貌形态特征图,只有与其属性参数进行对比分析,才最具研究意义.图3准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌形态特征图(A)、沉积相图(B)和参数对比图(C)Fig 3 Paleogeomorphologic map (A), sedimentary facies (B) and parameters comparison (C) of J2x in Junggar Basin 1.剥蚀边界;2.作图边界;3.原始沉积厚度等值线;4.沉积相边界;5.盆地边界在准噶尔盆地,笔者尝试将西山窑组沉积相图与同沉积期的古地貌形态特征图对比分析(图3-C),发现古地貌对沉积相、古物源和古环境具有明显的控制作用.在准噶尔盆地西山窑组沉积期,发育了3支辫状河三角洲沉积体系,它们的展布方向明显受古地貌控制:第一支发育于盆地的西北缘,三角洲推进方向指向地貌较低处(即原始沉积厚度大于500 m处);第二支发育于盆地的西缘,物源供给能力不及西北缘的那一支,但亦是朝地貌低处推进(即原始沉积厚度大于400 m处);第三支发育于盆地的东缘,物源供给充分,自东向西长驱直入,直至地貌较低处(即原始沉积厚度大于500 m处)终止.通过参数对比分析,总结了准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌对古物源和沉积体系的控制作用.一般而言,古地貌正向地貌单元控制了物源区的分布,即沉积物总是从盆缘向盆内供给;古地貌微正-微负地貌单元控制了沉积体系的沉积轨迹;古地貌负向地貌单元控制了沉积体系的终止位置.5 结论通过对准噶尔盆地西山窑组沉积期的古地貌恢复,提出了用于沉积盆地古地貌恢复的方法和思路,即在获得古地貌特征参数的基础上,利用网格运算技术,获取目的层位的原始沉积厚度,以此恢复目的层位的古地貌形态.然而,古地貌特征恢复只是古地貌恢复的基础,其核心是将古地貌特征参数与属性参数有机结合,以此揭示古地貌对物源、沉积体系、油气成藏等的控制作用.准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌恢复的成功研究实例,不但表明了准噶尔盆地西山窑组沉积期古地貌对古物源和沉积体系有明显的控制作用,同时也证实了本文研究思路的可行性和准确性.致谢:本文在完成过程中,始终得到了中石化西部新区勘探指挥部准中联合项目组的大力支持,在此向准中联合项目组所有成员的指导与帮助,表示真挚的感谢.参考文献[1] 王家豪,王华,赵忠新,等.层序地层学应用于古地貌分析——以塔河油田为例[J].地球科学——中国地质大学学报,2003,28(4):425-430.[2] 拜文华,吕锡敏,李小军,等.古岩溶盆地岩溶作用模式及古地貌精细330新疆地质刻画——以鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳为例[J].现代地质,2002,16(3):292-298.[3] 徐希坤,刘树根,黎剑,等.和田古隆起海西早期古地貌恢复[J].特种油气藏,2003,10(3):32-34.[4] 宋国奇,徐春华,樊庆真,等.应用层序地层学方法恢复加里东期古地貌——以济阳坳陷沾化地区为例[J].石油实验地质,2000,22(4):350-354.[5] 徐希坤,沈扬,赵宏亮,等.准噶尔盆地油气成藏规律与中石化区块勘探前景[A].见:刘光鼎,贾承造.准噶尔油气勘探——中国地球物理学会准噶尔盆地油气勘探研讨会文集[C].北京:石油工业出版社,2004,23-46.[6] 牟中海,唐勇,崔炳富,等.塔西南地区地层剥蚀厚度恢复研究[J].石油学报,2002,23(1):40-44.[7] Magara 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Institute of geophysical prospecting of Petroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC,Nanjing, Jiangshu, 210014, China)Abstract:Palaeogeomorphologic reconstruction needs two type parameters: CP (character parameter) and PP (property parameter). The former mainly includes residual stratum thickness, denuded stratum thickness, compaction adjusting and paleobathymetry; the latter includes palaeo-lake, paleo-provenance and paleo-environment, etc. Study of each parameter is the base of palaeogeomorphologic reconstruction, and parameters comparison is the core of palaeogeomorphologic reconstruction. The successful example in Junggar Basin is the best proof for the method and thinking of palaeogeomorphologic reconstruction presented in this paper.Key words: character parameter; property parameter; parameters comparison; palaeogeomorphologic reconstruction ; Junggar basin; Xishanyao Formation。
《高分辨率层序地层学》基准面旋回的基本结构类型和沉积序列
图4-4 湖泊三角洲沉积体系中常见的超短期和短期旋回层序结构
A1..低可容纳空间向上“变深”亚类型；A2.高可容纳空间向上“变深”亚类型；C1.上升半旋回为主的不完全对称型；
C2.近完全—完全对称型（实际资料来自济阳盆地胜坨油田胜一区沙河街组二段）
图4-6 湖底浊积扇沉积体系中常见的超短期和短期旋回结构类型
A1.低可容纳空间向上“变深”非对称型；A2.高可容纳空间向上“变深”非对称型；B1.低可
容纳空间向上变浅非对称型；B2.高可容纳空间向上变浅非对称型；C1.近完全—完全对称型；
C2.上升半旋回为主的不完全对称型；C3.下降半旋回为主的不完全对称型
（1）向上“变深”非对称型(A型)
此类型以层序中仅保存基准面上升半旋回沉积记录，下降半旋回则处于侵蚀冲刷状态而具有向上“变深”的非对称型旋回结构，以及层序的底、顶界面都为冲刷面为显著特征。在不同的沉积环境中此类型均可广泛发育，虽然沉积微相、沉积构造和物质组分的组合特征不一样，但由粒度变化显示的沉积序列非常相似，其共同的特点为：A.仅保存上升半旋回沉积记录，下降半旋回表现为冲刷间断面；B.层序底界面为冲刷面，向上以发育变细的沉积序列显示“变深”的半旋回结构；C.主要发育在物源供给非常充沛的条件下；D.按岩性组成特征和保存状况，可细分为低可容纳空间和高可容纳空间两种亚类型：
图4-12 尤塔盆地绿河组河流-三角洲-湖泊体系体积划分
与基准面旋回结构和对称性变化
（据邓宏文，1995.略作修改）
2.短期旋回结构类型和沉积序列
短期旋回是根据野外剖面露头、钻井岩芯或测井曲线等实际资料所能识别的较小成因地层单元（表2-1），此类层序以Ⅴ级界面为层序边界（表2-6），与Vail的Ⅵ级旋回或准层序级别相当，厚度为数米至十数米级，时限跨度为0.1～0.5Ma，一般由数个具相似结构和岩性组合的超短期旋回层序叠加而成，个别与单个超短期旋回层序相当。在沉积序列上，通常为若干个微相叠置所构成的相组合和相序，可明确指示沉积环境变迁的方向。层序的结构类型和分布模式与超短期旋回层序基本一致（图4-2至11），亦可细分出向上“变深”非对称型、向上变浅非对称型、对称型3类基本层序，以及低或高可容纳空间，对称或不完全对称等7个亚类型（图4-1），显示此类层序的形成与超短期旋回层序有着相似的地层过程和沉积动力学条件。
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第30卷 第1期 成都理工大学学报(自然科学版) V o l.30N o .1 2003年2月JOU RNAL O F CHEN GDU UN I V ERS ITY O F TECHNOLO GY (Science &Techno logy Editi on )Feb .2003 [文章编号]167129727(2003)0120076206高分辨率层序地层学方法在沉积前古地貌恢复中的应用[收稿日期]2002205227[作者简介]赵俊兴(1972-),男,博士生,含油气盆地分析与层序地层学专业.赵俊兴,陈洪德,向 芳(成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室、沉积地质研究所,成都610059)[摘要]古地形地貌是控制盆地内沉积相发育与分布的主导因素,是沉积学研究的基本内容之一。
高分辨率层序地层学是以基准面旋回变化和可容纳空间变化原理为基础,揭示基准面旋回层序与沉积动力学和地层响应过程的关系。
应用高分辨率层序地层学方法进行地层对比能使地层对比等时性更强、精度更高,进而能更好地反映原始古地貌特征。
高分辨率层序地层学方法恢复古地貌是建立在沉积相分析基础上,其技术关键是对比参照面的选择。
文章详细讨论了单一沉积体系和多种沉积体系组合沉积前古地貌恢复的基本方法和步骤,并提出了在实际操作中应注意的问题。
[关键词]高分辨率层序地层学;古地貌;基准面旋回级次[分类号]T E 121.34 [文献标识码]A 为了认识预测并确定油气储集岩的位置及其特征,就必须研究砂体的几何形状、岩性、沉积构造等问题;要解决这些问题则必须了解沉积环境、古地貌和古地理;要了解沉积环境,就需要有现代沉积学的知识;要了解古地貌,则需要有现代地貌学理论的基础。
正如毕的钟指出:“沉积环境的分析基本上就是古地貌学。
而沉积学者在从事沉积环境的重建时,实际上就成为一位地貌学者”(引自谢又予,2000)。
古地形地貌是控制一个盆地后期沉积相发育与分布的一个主要因素,同时在一定程度上控制着后期油藏的储盖组合;因此开展古地貌恢复工作及探讨古地貌对后期油气藏关系对于油田勘探具有重要的指导意义。
同现在地貌一样,古地貌形态受到了所处的区域构造位置、气候、基准面变化及构造运动等因素综合作用的结果。
对于古地貌的重建,前人试图从不同角度出发来研究恢复沉积前古地貌。
就目前而言,关于沉积前古地貌恢复仍旧停留在传统的沉积相分析基础上,通过剖面柱状对比图来概略反映古地貌轮廓。
而对于进行剖面柱状对比时所使用的参照面仍然比较混乱。
现代地震剖面技术为我们提供了有力武器,而其所反映出的仅是现代保留(残留)地貌轮廓,并不是一套地层沉积前的原始形态。
其实,恢复沉积前原始古地貌是一项综合性很强的工作,沉积学分析方法是主要的,作为当代沉积学的理论前缘,高分辨率层序地层学方法能否在古地形地貌恢复工作中发挥更好的作用,使恢复精度更大地提高一步呢,回答是肯定的。
本文主要就古地貌恢复方法从高分辨率层序地层学角度进行了可行性理论探讨。
1 理论基础对盆地古地貌恢复,沉积学分析方法是主要的。
在应用沉积学方法进行沉积前古地貌恢复,主要是利用各种基本地质图件,同时结合成因相分析、古流向分析、古构造发育特点等多种沉积学分析手段进行综合研究,得出沉积前古地貌的大概轮廓。
其中每种资料都是互相补充、相互修正完善的。
高分辨率层序地层学则可以建立在上述定性分析的基础上对不同沉积体系来进行小范围的较高精度的古地貌恢复。
高分辨率层序地层学这一理论体系的核心内容是:在基准面旋回变化过程中,由于可容纳空间与沉积物补给量比值(A S )的变化,相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用,导致沉积物的保存程度、地层堆积式样、相序、相类型及岩石结构和组合类型发生变化。
因此,通过由基准面旋回变化所控制的地层单元结构类型、叠加式样及其在基准面旋回中所处的位置与沉积动力学关系等可以对沉积地层进行高分辨率的等时地层对比。
同样,高分辨率层序地层学进行沉积前地貌分析也是建立在等时基准面的基础上进行的,因此,在这里首先需要对基准面进行介绍。
对于基准面(图1)的理解需要强调以下几个方面:(1)基准面并非是一个物理界面,而是相当于河流平衡剖面的抽象势能面。
地表为了达到与基准面的平衡,要通过沉积或侵蚀作用来改变其形态,并向靠近基准面的方向移动。
(2)在基准面的升降变化过程中,其总是向幅度最大或最小值单向移动,并由上升和下降两个半旋回构成一个完整的基准面旋回结构。
(3)基准面的升降可发生地表之上,或地表之下,也可以从地表之下越过地表上后再摆动到地表之下。
当基准面位于地表之上时,其以沉积作用为主;当基准面与地表重合时则为过路状态,沉积作用与侵蚀作用相平衡;当基准面位于地表之下时,以侵蚀作用为主。
(4)一个基准面旋回升降过程中所保存下来的岩石为一个成因地层单元,即成因层序,以时间为界面,是等时的。
传统上,运用地层柱状剖面对比来反映沉积前古地貌形态通常是以剖面顶界对齐后所反映出的底面轮廓来表示古地貌形态,其参考面是地层顶界面。
而理论上,顶界面本身并不处于同一水平面上,因此把顶界面作为对比参照面具有很大的局限性,所反映出的古地貌形态同样与实际形态不一致。
在高分辨率层序地层学方法中将基准面作为地层对比参照面,而且最大海泛面在实际对比中具有更好的实际操作性,因此将两者相结合进行地层柱状剖面对比来反映沉积前古地貌形态是该方法的技术关键。
对于具有等时性的基准面,在整个盆地中并非一个水平面,而是一个连续光滑的曲面,而且在不同的沉积体系发育位置,其曲率大小是不同的。
例如对于一个河流平衡剖面,其中下游的曲率小,可以近视为一条直线(切线),这样,就可以通过基准面等作为对比参考面来恢复出下伏地层的沉积前的原始古地貌形态。
2 技术方法探讨在使用高分辨率层序地层对比进行沉积前古地貌恢复时,首先应建立高分辨率层序地层格架,正确划分基准面旋回级次,在此基础上进行井间地层对比,具体划分方法参考有关文献,这里不再赘述;同时,为了提高恢复精度,应考虑压实作用影响,使用压实率系数进行原始沉积厚度校正;另外,在使用高分辨率层序地层学方法进行古地貌恢复的前提是要运用沉积学方法判定沉积体系发图1 基准面形态与沉积动力学关系图F ig .1 T he relati onsh i p betw een the base 2level shape and depo siti on k inetics(据郑荣才,2001)・77・第1期赵俊兴等:高分辨率层序地层学方法在沉积前古地貌恢复中的应用育的类型,以便确定出进行对比参考面的形态。
以下就对不同情形的基准面形态来详细地加以讨论。
2.1 对基准面变化幅度不大的单一沉积体系在这类沉积体系中,就可以将基准面近似看作一条水平面,通过等时基准面来恢复出下伏地层的沉积前古地貌底形。
像冲积平原河流体系、浅湖沉积及深海平原等,在这种条件下恢复古地貌的技术方法比较简单。
下面仅以冲积平原河流沉积体系为例来进行说明。
在河流沉积体系中,整个冲积平原可以近似看作一个水平面,基准面升降可以近似于一条水平线的相对升降。
对于河流沉积准层序来讲,从现代沉积来看,其相序通常为河床沉积-天然堤沉积-洪泛平原沉积,在岩性上表现为向上变细的结构特征。
其所构成的短期基准面旋回往往表现出向上“变深”的非对称旋回结构,即以保留上升半旋回结构为主(图2)。
下面通过举例来说明在河流沉积地区恢复其沉积前古地貌的技术方法。
例如,在某一河流沉积体系中,运用高分辨率层序地层学方法建立各井基准面层序叠加结构,在等时层序地层对比的基础上,我们要恢复出某一中期基准面旋回格架中上升半旋回沉积前的古地貌形态,可以通过以下具体步骤进行古地貌恢复工作:首先,对各井进行高分辨率层序地层划分,正确划分出中期和短期基准面旋回结构。
其次,将各级次基准面旋回进行正确对比。
第三,取出某一中期基准面上升半旋回,并使各井该期基准面旋回中最大海(湖)泛面点拉齐成一水平直线(即以河流沉积体系基准面的切线形态作为对比参照面)。
第四,连接旋回底界面,并尽量使其光滑,所得到的底面形状即为该旋回沉积前的原始古地貌形态。
2.2 对基准面形态变化幅度较大的单一沉积体系这种沉积体系主要发育形态为扇形体,如三角洲沉积体系、冲积扇体系及各种水下扇沉积等。
在此情形下来恢复沉积前原始古地貌形态比较复杂,下面以三角洲沉积体系为例来加以说明。
其技术关键是参照井(参照剖面)和对比参考面的选择。
三角洲体系主要包括了三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲等沉积亚相,三角洲平原亚相的沉积相序叠加方式基本上与平原河流沉积相同,主要以向上变深的上升半旋回为主,单个亚相内的小范围地貌恢复与河流相同;三角洲前缘沉积的相序叠加结构比较复杂,主要的基准面旋回叠加式样随发育位置的不同而异(图3),但主要以发育由向上变深的上升半旋回和向上变浅的下降半旋回组成的对称旋回结构;前三角洲亚相则以发育向上变浅的下降半旋回为主。
由于各个亚相发育的基准面旋回叠加结构式样不同,因此在按照沉积前地形特征进行旋回对比过程中所存在的误差相对较大。
为了尽量减少误差又能反映出古地貌特征,我们可以按如下原则进行旋回对比:在同一个基准面变化旋回中,(1)在三角洲平原地区的沉积基准面旋回结构中的最大海泛面与三角洲前缘地区的沉积厚度最大(参照井)的旋回结构的最大海泛面近似看作为一条水平直线,然后进行底面对比。
(2)在三角洲前缘与前三角洲对比中,则用三角洲前缘沉积保留厚度最大(旋回结构最图2 河流体系基准面旋回及沉积响应关系图F ig .2 T he river base 2level cycle and its depo siti onal characteristics・87・成都理工大学学报(自然科学版) 第30卷图3 三角洲体系基准面旋回与沉积物响应关系图F ig.3 T he depo siti onal characteristics and the base2level cycle of a delta system(据罗立民,1997)完整,即参照井)的向上变浅的下降半旋回的底(亦即上一次沉积的最大海泛面)与前三角洲沉积的下降半旋回的底(同为上一次沉积的最大海泛面点)近似看作是在同一条水平直线上,并进行对比。
具体步骤如下。
第一,对各井进行高分辨率层序地层学研究,正确划分各级次基准面旋回结构。
第二,将各井按不同级次基准面旋回进行对比。
第三,针对某一旋回,找出在三角洲前缘亚相中保留厚度最大最完整的井作为参照井。
第四,以参照井的本次沉积的最大海泛面和上一次沉积的最大海泛面为理想参照面,把三角洲平原亚相地区井的最大海泛面与参照井的本次沉积的最大海泛面拉平在一条直线上,同时将前三角洲亚相地区井的上次沉积的最大海泛面与三角洲前缘的上次沉积的最大海泛面拉平为一条直线。