碎屑岩沉积过程与油气：研究现状与发展趋势

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1、碎屑岩沉积过程与油气：研究现状与发展趋势碎屑岩沉积过程与油气：研究现状与发展趋势古气候古物源古水系古地貌古水深古岸线汇报提纲 古物源与古水系研究现状与发展趋势古物源与古水系研究现状与发展趋势 古岸线研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古地貌研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古水深研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古气候研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 层序地层学研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 结论1.物源识别方法沉积学方法砾石产状、层理及层面构 造、砾岩成分、砂岩碎屑 组分、重矿物组合地球物理方法 地震测线前积结构、沟道 侵蚀、地层倾角测井元素地球化学方法 常量元素、微量元

2、素、稀 土元素 、同位素定年、 裂变径迹 单一的方法往往具有局限性。因此，确定物源区位置和 母岩性质需要结合地区特点，选择合适的方法。对物源 进行综合分析，才能较为准确的确定物源。 古物源与古水系研究现状2.剥蚀量恢复方法地质方法 沉积速率法 未被剥蚀地层趋势延伸法 地球物理方法 声波时差法 物质平衡法 地球化学方法 有机地球化学指标方法 磷灰石裂变径迹法 宇宙成因核素分析法 研究现状沉积区沉积过路区剥蚀区单一物源和单一沉积区剥蚀 与沉积过程模式图双物源和单一沉积区剥蚀与 沉积过程模式图剥蚀区剥蚀区沉积过路区沉积过路区 沉积区剥蚀区沉积区 沉积区单物源双沉积区剥蚀 沉积过程模式图3.物源区剥蚀

3、过程与再沉积过程模式理论上，盆地充填的过程与物源区的 剥蚀过程原则上应该是一个连续的过 程。沉积区的沉积地层分布的层位， 与物源区被剥蚀物质呈镜像对称。根 据物质守恒定律，沉积区物质总和应 该等于物源区被剥蚀的物质总量。 研究现状存在问题2.物源区剥蚀量计算，虽然方法众多，但应用具有局限 性。多数方法只适用于盆地内部的物源，对盆地外部对 物源研究不适用；有些方法只适用于中新生界以上的地 层；有的要求地层的被剥蚀厚度大于现今地层的上覆厚 度；还有的地层的欠压实、岩性的变化对剥蚀量恢复精 度都会产生很大的影响。这些方法中没有哪一种方法能 恢复和确定任何条件下的地层剥蚀量。 3. 计算得出的剥蚀厚度

4、，没有有效方法对其进行较好 的验证，无法检验其准确程度。 1.物源区的研究多为定性判断物源区的位置、方向等， 对于物源区海拔、多物源贡献分配、物源区剥蚀过程以 及古地形还原等定量分析研究较少。发展趋势1.完善多物源、多沉积区及单一物源不同海拔位置母岩对 沉积的贡献大小分析。2. 元素地球化学方法应用将越来越广，完善构造及剥蚀 作用研究，物源研究精度会越来越高。 3.利用孢粉含量，结合古气候确定古海拔。不同的海拔高 度，生长不同的植物，形成不同的孢粉组合。根据孢粉的类 型分析，确定物源区的最高海拔和最低海拔。4.计算机模拟剥蚀沉积过程。将沉积区沉积物质按照一定 比例缩小，设定各种典型指标（水动力

5、条件、地形趋势等） ，通过计算机模拟，把整个剥蚀沉积过程模拟出来。汇报提纲 古物源与古水系研究现状与发展趋势古物源与古水系研究现状与发展趋势 古岸线研究现状与发展趋势古岸线研究现状与发展趋势 古地貌研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古水深研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古气候研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 层序地层学研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 结论岸线的形成与识别标志 1.岸线形成岸线是海（湖）平面与陆地的交线，是陆上和水下沉 积的分界线，是水-陆作用的边界，因此，岸线的形成与演 化受到海（湖）平面变化、岸线附近地貌特征、水动力环 境及沉积物供给的共同控制。相对海（湖

6、）平面上升，岸 线向陆地方向推进，反之，向盆地方向推进；岸线附近地 形坡度大，海（湖）岸带范围窄，水体较深，波浪作用强 烈，岸线附近地形坡度较缓，海（湖）岸带范围宽，水体 较浅，波浪作用较弱；沉积物供给充足，岸线向盆地方向 推进，沉积物供给不足，岸线则会保持稳定状态。岸线在 上述因素的控制下表现为一个动态平衡的界面。 2.古岸线识别标志岸线的形成与识别标志 地貌特征海蚀台地、海蚀崖、海蚀柱、海蚀洞穴、海蚀阶地等（识别没 有被沉积物埋藏的古岸线）岩性标志泥炭层、煤层、蒸发岩、海岸风成沙、海（湖）滩岩等（海滩 岩的高程分布比较大，精度不够高）沉积构造标志生物潜穴、泥岩中的氧化条带、植物根迹、浪成交

7、错层理、冲 洗交错层理、碳酸盐岩溶蚀带、古土壤、沿着沿岸流方向出现 成层分布的分选和磨圆较好的砾石层、砂岩层等沉积相特征河口坝、沿岸砂坝、三角洲平原、泻湖和沼泽沉积、湖缘峡谷 地震反射标志 上超尖灭、坡折点的迁移、前积反射结构或地层叠置样式古生物标志贝壳滩（堤）、珊瑚礁、微体古生物（有孔虫、介形类、硅藻 组合等）、孢粉、遗迹化石其他标志粘土矿物含量及组合、文化遗址海岸线与海蚀地貌示意图（William R. Dickinson等，2001） 声波脉冲剖面阶地特征与古岸线（Cecilia M.G. McHugh等. 2008） 古岸线在地震反射上的特征（尖灭反射） （Dwight F. Cole

8、man，et al.，2007） 岸线附近的灰岩溶蚀现象 （Marco Mancini, et al.，2008）古岸线附近的大型交错层理（Goro Komatsu，et al.，2001） 岸线附近生物活动遗迹（Chirananda De，2005） 面向一致的足迹群（胡勇等，2004） 古岸线与砂体类型及分布 冲积扇、河流、三角洲平原、扇三角洲平原、 辫状河三角洲平原近岸水下扇、扇三角洲前缘、三角洲前缘、 辫状河三角洲前缘、滩坝古岸线之上的砂体：古岸线之下的砂体：古岸线控砂： （1）水上砂体到水下砂体，砂体厚度和砂体规模明显有增大趋势，水上砂 体规模小，砂体连续性差，而水下砂体规模大，砂体

9、连续性好； （2）岸线控制了滩坝砂体的空间展布，滩坝砂体大部分平行于岸线分布； （3）岸线进退控制了砂体的叠加样式，岸线向盆地方向移动，主要发育进 积式砂体，岸线相陆地移动，主要发育退积式砂体，岸线保持稳定，主要发育 加积式砂体； （4）岸线类型控制了砂体的平面分布，陡坡型岸线，海（湖）岸带较窄， 沉积物入水以后直接进入深水区，砂体在平面上展布范围小，垂向厚度大；缓 坡型岸线，海（湖）岸带较宽，沉积物入水以后运移距离较远，平面展布面积 大。古岸线与储层质量 古岸线对沉积砂体的改造，有利于形成优质储层：（1）岸线附近是多种砂体发育的有利区带，例如滩坝砂体、 三角洲前缘河口坝、水下分流河道砂体等，

10、这些砂体与水上的 冲积扇、三角洲平原砂体相比本身就是较好的储集砂体，是优 质储层形成的物质基础； （2）岸线附近具有较强的水动力条件，对岸线附近的砂体的 改造能力较强，波浪和沿岸流的综合作用不断地对砂体进行簸 选淘洗，使砂体的杂基含量减少，孔渗性得到极大的改善，容 易形成优质储层； （3）在沉积埋藏以后，岸线附近的砂体具地表较近，压实作 用相对较弱，流体活动强烈，特别是来自陆地的淡水淋滤作用 对砂体的成岩改造非常有利，有利于次生孔隙的形成。古岸线与储盖组合 （1）岸线一般位于滨岸坡折附近，对于湖平面的升降变化 响应快，这对沉积相垂向上的变化非常有利，低位砂体与湖 进泥岩的垂向互层能够形成较好的

11、储盖组合； （2）岸线附近的砂体一般表现为向陆地方向一侧尖灭的楔 形，这样的砂体能够具有比较好的侧向遮挡，有利于油气成 藏； （3）岸线附近的高位砂体在湖平面快速下降岸线迅速向湖 退却的过程中，处于风化剥蚀状态，在盆地边缘形成不整合 ，在后期湖平面上升之后，这种具有风化壳的盆缘不整合也 具有良好的封堵作用，垂向和侧向上的遮挡，形成较好的储 盖组合； （4）岸线进退交替变化，形成距离较宽的砂体叠置复合的 砂岩储集带, 可形成上生下储、下生上储、自生自储、侧生 侧储多套储盖组合。古岸线与圈闭类型 海（湖）盆岸线基本 上对应于盆地坡折带，是产 生明显差异升降和沉积地貌 突变的古构造枢纽带。岸线迁移变

12、化表现为 超覆、退覆和削蚀，导致沉 积环境发生变化，沿着不同 期次的岸线，滩坝砂体等非 构造圈闭分布具有群带性和 规模性的特点，易于形成地地 层超覆圈闭，岩性上倾尖灭层超覆圈闭，岩性上倾尖灭 体和透镜体圈闭及不整合遮体和透镜体圈闭及不整合遮 挡圈闭挡圈闭。 湖盆岸线与岩性圈闭 （以松辽盆地青山口组为例，柳成志，2005） 古岸线与油气分布古岸线具有控源、控砂、控储、控圈闭的作用，因而对于油气的 分布也应具有控制作用，我国陆相含油气盆地油气藏围绕盆地边缘 呈“环带”状分布的特征就是岸线控制油气分布的表现。 （1）岸线控制了储集砂体的成因和分布，这些砂体经过强水动力 环境和后期成岩改造一般具有良好

13、的储集性能。 （2）岸线控制了砂体的储盖组合，纵向上、横向上泥岩和不整合 面具有封盖作用，有利于油气的保存。 （3）岸线控制了烃源岩和油气输导，盆地深水沉积区发育优质烃 源岩，在岸线周缘的断裂、不整合、骨架砂体沟通了烃源岩与储集 砂体，有利于油气运移成藏。 （4）岸线控制了圈闭，岸线一般位于盆地的高部位，有利于油气 聚集，其主要的圈闭类型主要有地层超覆圈闭、不整合遮挡圈闭、 断层岩性圈闭、岩性尖灭圈闭等。松辽盆地西部斜坡 青山口至姚家组坳 陷时期沉积相与油 田分布（据卫平生 ，2007）油田沿古岸线成 “ 环带”分布，并且 与古岸线具有相同 的迁移趋势。表明 古岸线控制油藏分 布。大牛地气田盒

14、2 、盒3段各小层 气藏发育平面位 置图表明：湖泊 面积不断变小， 岸线向西南方向 迁移，各个层位 气藏的发育范围 也是逐渐变小， 向西南方向迁移 的，充分表明岸 线对气藏的控制 作用。 古岸线存在的问题与发展趋势 （1）古岸线的研究内容不均衡：目前关于古岸线的研究主要 针对第四纪以来海岸线的变迁及海岸环境，很少有研究涉及第 四纪以前的研究，研究内容以古气候、古环境为主，基本不涉 及沉积盆地的油气成藏； （2）古岸线的识别标志不清楚：现在论述到的古岸线的识别 标志对第四纪以后的古岸线比较适用，而对于更久远的古岸线 特别是地质埋藏的古岸线不适用，因此探讨古岸线在地震、测 井上的响应是研究沉积盆地

15、古岸线的重要方向； （3）古岸线对砂体和油气控制作用的研究不系统：目前绝大 部分研究只是在进行层序、沉积体系研究的过程粗略的提及古 岸线，古岸线如何控制砂体和油气分布的研究基本上停留在定 性分析的层面上，下一步如何针对不同类型的古岸线特别是缓 坡型古岸线和陡坡型古岸线引入定量分析的手段对岸线与砂体 的成因分布和油气成藏进行研究是一个重要方向。汇报提纲 古物源与古水系研究现状与发展趋势古物源与古水系研究现状与发展趋势 古岸线研究现状与发展趋势古岸线研究现状与发展趋势 古地貌研究现状与发展趋势古地貌研究现状与发展趋势 古水深研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 古气候研究现状与发展趋势研究现状与发

16、展趋势 层序地层学研究现状与发展趋势研究现状与发展趋势 结论20世纪70年代开始，古地貌研究得到广泛重视，但主要停留 在定性阶段。 古地貌恢复方法：残留厚度和补偿厚度印模法回剥和填平补齐法沉积学分析法层序地层学恢复法 相关技术：压实恢复技术平衡剖面恢复技术 残留厚度和补偿厚度印模法,回剥和填平补齐法，是比较传统 的古地貌恢复法。但在近几年的应用中, 发现它们只有当沉 降速率与沉积速率相等时，才可应用，事实上，在沉积过程 中很难满足这样的条件，因此导致古地貌恢复必然存在相当 大的误差。 目前常用的是沉积学分析法及高分辨率层序地层学恢复法。研究方法1.沉积学分析法恢复古地貌流程研究方法沉积学分析法原理真厚度校正 埋藏史恢复前提条件： A假设地层压实过程中，岩石骨架体积保持不变 ，地层孔隙度体积变小导致地层体积变小，地层压 实具不可逆性，由地层最大埋深控制； B地层在横向上保持不变，仅是在纵向上的厚度 随地层体积变化； C同一地层的沉积速率相等，如果有剥蚀，假设 同一地层被剥蚀掉的部分都