中国海相碳酸盐岩勘探领域拓展历程及沉积学的基本驱动作用

回顾中国碳酸盐岩油气勘探领域的拓展历程,共经历了三个阶段:第一阶段,上世纪中后期以靖边气田等为代表的找构造高部位的岩溶型油气藏阶段;第二阶段,2000年以来以普光气田等为代表的台地边缘礁滩油气藏拓展阶段;第三阶段,2010年以来克拉通内幕白云岩油气藏新拓展阶段。沉积学的三种基本的水动力储层宏观成因模式是三大碳酸盐岩勘探领域拓展的基本驱动因素:早期勘探阶段的构造高部位岩溶储层宏观分布受控于隆起暴露期的大气水岩溶作用,台缘礁滩储层的宏观分布受控于镶边台地边缘持续的波浪作用,内幕白云岩储层的宏观分布则受控于潮汐作用。大气水岩溶模式的古水文地质系统除了作用于不整合面附近的隆起区,构造低部位和被断裂沟通的远离不整合面地区也能够发育岩溶储层,值得注意的是短暂暴露的准同生岩溶是未来重要勘探方向。浪控台缘礁滩模式具有“盆包台”、“台包盆”、“盆切台”等多种台缘结构模式,它们的储层宏观分布都处于波浪作用的高能礁滩带上,都基本符合威尔逊碳酸盐岩台地模式,只是不同地区的台地边缘具有不同的复杂形状而已,识别深部隐伏裂陷及其周缘礁滩相带是该领域勘探的难点。潮控陆表海台地潮坪模式指导了碳酸盐岩勘探向克拉通内幕白云岩的拓展,该类白云岩储层呈大面积薄互层席状产出,其宏观分布具有进积潮坪楔和潮坪岛拼嵌两种样式,是一个重要的勘探新领域。     

雪峰山西侧地区中上寒武统——层序地层学特征及层序格架

综合利用沉积学、岩石矿物学、碳同位素地球化学等分析手段,对研究区中-上寒武统层序地层学特征进行了分析。结果表明:中-上寒武统可以划归为1个二级层序和5个三级层序,在二级层序时限范围内,浅水相区经历了由局限台地潮坪→开阔台地→局限台地潮坪的沉积演化,斜坡过渡带则经历了由台地边缘→前缘缓斜坡→台地边缘的演化,研究区东南部的深水相区则由深陆棚→盆地→浅水陆棚组成。三级层序海侵体系域中沉积的颗粒白云岩、叠层石礁以及晚期高水位体系域中形成的溶孔白云岩、岩溶角砾白云岩的层位具有重要的油气勘探潜力,是值得关注和研究的领域。     

川北地区下寒武统龙王庙组沉积相 及与储层的关系

以四川盆地北部下寒武统龙王庙组为研究对象,利用野外露头、测井及岩心等资料,探讨了川北地区下寒武统龙王庙组的沉积相类型及特征,并分析了其对储层的影响。研究认为:川北地区在早寒武世龙王庙期的沉积环境为碳酸盐台地,发育潮坪、局限台地和开阔台地等3种相带,这些相带又进一步细分为混积潮坪、台内点滩、潟湖和滩间海等4种亚相。其中,混积潮坪亚相主要发育砂质白云岩坪、白云岩坪等,部分地区可见潮道;台内点滩亚相以砂屑白云岩最为常见,沉积厚度不大;潟湖亚相以白云质潟湖沉积和白云质灰质潟湖沉积为主,分布面积大;滩间海亚相沉积物以深灰色块状石灰岩为主,局部夹白云质豹斑灰岩。纵向上,大部分地区龙王庙组沉积由2次海退旋回构成,潟湖主要发育在单个沉积旋回的中下部;台内点滩主要发育在沉积旋回的中、上部,单个滩体厚度较薄;混积潮坪发育在旋回顶部,即旋回末期。平面上,由于受古陆影响,研究区自西向东具有物源供应减少、沉积水体逐渐变深,以及沉积相从潮坪—局限台地—开阔台地过渡的特征,台内点滩主要围绕局限潟湖分布。结合不同沉积相带储层物性的分析,认为台内点滩的颗粒白云岩储集性能最好,晶粒白云岩次之,膏盐岩最差。龙王庙组储层发育的最有利沉积环境为台内点滩。     

四川盆地下寒武统龙王庙组浅水碳酸盐岩台地沉积相特征及模式*

准确建立四川盆地龙王庙组沉积模式和精细刻画颗粒滩时空分布规律,是提高天然气勘探成功率的关键。依据野外露头、钻井、测井和地震等资料,综合分析四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组沉积相类型及特征;以四级层序为单元,精细刻画等时地层格架内沉积相时空展布特征,建立沉积模式,揭示颗粒滩发育规律,指出下一步天然气勘探方向。结果表明: (1)四川盆地及周缘龙王庙组发育典型浅水碳酸盐岩镶边台地沉积体系,自盆地西缘向东依次发育混积潮坪、局限台地(颗粒滩、云坪和咸化潟湖等微相类型)、开阔台地(颗粒滩、灰坪等微相类型)、台地边缘和斜坡—盆地等沉积相类型;(2)建立了“一凹两隆,双滩成带”的沉积模式,颗粒滩的发育主要受控于古地貌和相对海平面升降,具体表现为垂向上主要发育于四级层序海退时期,平面上沿台地边缘带和围绕咸化潟湖的相对隆起区呈带状分布。由于颗粒滩是优质储集层发育的有利相带,因此该结果可为四川盆地寒武系龙王庙组下一步天然气勘探提供沉积地质基础。     

四川盆地下寒武统龙王庙组浅水碳酸盐岩台地沉积相特征及模式

准确建立四川盆地龙王庙组沉积模式和精细刻画颗粒滩时空分布规律,是提高天然气勘探成功率的关键。依据野外露头、钻井、测井和地震等资料,综合分析四川盆地及周缘下寒武统龙王庙组沉积相类型及特征;以四级层序为单元,精细刻画等时地层格架内沉积相时空展布特征,建立沉积模式,揭示颗粒滩发育规律,指出下一步天然气勘探方向。结果表明:(1)四川盆地及周缘龙王庙组发育典型浅水碳酸盐岩镶边台地沉积体系,自盆地西缘向东依次发育混积潮坪、局限台地(颗粒滩、云坪和咸化潟湖等微相类型)、开阔台地(颗粒滩、灰坪等微相类型)、台地边缘和斜坡—盆地等沉积相类型;(2)建立了"一凹两隆,双滩成带"的沉积模式,颗粒滩的发育主要受控于古地貌和相对海平面升降,具体表现为垂向上主要发育于四级层序海退时期,平面上沿台地边缘带和围绕咸化潟湖的相对隆起区呈带状分布。由于颗粒滩是优质储集层发育的有利相带,因此该结果可为四川盆地寒武系龙王庙组下一步天然气勘探提供沉积地质基础。     

中国海相碳酸盐岩储层研究进展及油气勘探意义

中国海相碳酸盐岩具有克拉通台地小、位于叠合盆地下构造层、埋藏深和年代老的特点,储层成因和分布是油气勘探面临的诸多科学问题之一。综述了近5年来中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室项目团队在中国海相碳酸盐岩沉积储层研究领域取得的3项创新性成果认识:①通过对四川盆地震旦系—寒武系、二叠系长兴组—三叠系飞仙关组等层系构造-岩相古地理的解剖,发现小克拉通台地台内裂陷普遍发育,建立了"两类台缘"和"双滩"沉积模式,揭示了台内同样发育烃源岩和规模储层,这为勘探领域由台缘拓展到台内提供了理论依据,并为安岳气田的发现所证实。②基于塔里木盆地勘探实践所提出的岩溶储层成因、内幕岩溶储层类型和分布规律的认识,突破了岩溶储层主要分布于潜山区的观点,创新提出碳酸盐岩内幕同样发育岩溶储层,这使勘探领域由潜山区拓展到内幕区,并为塔北南斜坡哈拉哈塘油田、顺北油田的发现所证实。③深层和古老海相碳酸盐岩储层仍具相控性、继承性大于改造性的地质认识,揭示了深层和古老海相碳酸盐岩储层的规模性和可预测性,确立了深层和古老碳酸盐岩油气勘探的地位和勘探家的信心,并为塔里木盆地、四川盆地油气勘探实践所证实;礁滩(丘)相沉积、蒸发潮坪、层序界面、暴露面和不整合面、古隆起和断裂系统控制深层和古老海相碳酸盐岩规模优质储层的分布。这些认识不但对碳酸盐岩沉积储层学科发展具重要的理论意义,而且为勘探领域的拓展提供了依据。     

湖北兴山早奥陶世沉积环境

兴山下奥陶统由西陵峡组、南津关组、分乡组、红花园组、大湾组和牯牛潭组组成。岩石类型包括泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、内碎屑灰岩、白云岩等,为一套典型的台地或沉没台地型陆表海碳酸盐沉积。颗粒灰岩在剖面中占绝大多数,其中,鲕粒灰岩、内碎屑灰岩和多数生物碎屑灰岩均为亮晶方解石胶结。鲕粒和砂屑的粒度参数和曲线分布特征说明,砂屑和鲕粒在形成过程中均经历了较强的水动力搬运或搅动。早奥陶世从西陵峡组沉积开始到牯牛潭组沉积结束,沉积环境经历了从局限台地潮坪环境到开阔台地再到浅海陆棚的演化。其中,潮坪环境包括云坪、灰坪、灰云坪等,而开阔台地环境为各种颗粒滩和生物礁。环境的演化反映了从早到晚海水逐渐加深的过程。     

鲁西豫东地区奥陶纪岩相古地理特征及其演化*

鲁西豫东地区奥陶系碳酸盐岩地层是重要的石油和地下热水储集层。受限于基础地质资料,前人对鲁西豫东地区奥陶系层序划分存在争议,缺少对岩相古地理演化的精细刻画。为明确奥陶系层序地层特征与各期岩相古地理演化特征,通过对鲁西豫东地区周缘野外地质剖面考察、19口井岩心观察以及测井曲线特征分析,在层序地层格架内,对奥陶纪岩相古地理展布及其演化特征进行了研究。结果表明,根据层序界面类型和最大海泛面发育位置,研究区奥陶系可划分为SSQ1-SSQ2共2个二级层序和SQ1-SQ4共4个三级层序; 沉积相类型为海相碳酸盐岩台地,包括局限台地、开阔台地和蒸发台地3种亚相,并进一步细分为灰坪、颗粒滩、泥灰坪、灰-云坪、云坪、潟湖、含膏云坪和膏云坪8种沉积微相; 岩相古地理单元整体表现出陆表海的沉积建造特征,各期旋回性沉积为储集层叠置发育奠定了物质基础,云坪、膏云坪、含膏云坪、颗粒滩微相易于形成有利储集空间,是区域地热资源勘探开发的重点领域。     

中上扬子克拉通加里东期(寒武-志留纪)沉积层序充填过程与演化模式

以"构造控盆、盆地控相、相控组合"的思路和"过程-响应"原理为指导,即壳-幔耦合、板块活动和构造运动形成盆地,盆地沉积充填形成层序及相带组合的时空展布,而不同级别层序格架中层序结构、体系域叠加样式及相带的时空组合与盆地沉积充填过程密切相关。在前人对中上扬子克拉通盆地取得丰富的研究与勘探成果基础上,加强沉积环境、层序结构与沉积充填过程等方面的研究,对深化研究区认识以及油气资源勘探具有重要意义。因此,通过层序剖面结构、体系域叠加样式和相带组合的沉积响应记录,分析这些记录特征的时空变化规律来有效地揭示盆地沉积充填过程。具体以反映盆地整体特性的构造-层序(二级层序)为基础,以反映盆地充填格架的层序地层(三级层序)为单元,以反映层序沉积充填过程的层序结构、体系域叠置方式(四级以上层序)和相带分布规律为剖析对象"的技术路线,基于中上扬子加里东期克拉通盆地类型与演化阶段的划分,剖析了典型盆地的沉积充填过程,探讨了沉积层序充填特征及其差异性,并分阶段建立沉积演化模式。研究认为,中上扬子克拉通加里东期由克拉通内和克拉通边缘两大沉积域组成,盆地经历了由伸展机制到挤压机制的两个演化阶段,包括由裂谷型、裂陷型和坳陷型盆地构成的3期沉积充填过程。加里东期克拉通盆地在不同演化阶段,以及相同阶段不同类型盆地,具有不同的沉积建造类型、层序结构和体系域叠加样式等沉积响应,反映了个性鲜明的沉积充填特征和差异明显的控制因素。构造-层序充填过程的控制因素复杂多变,包括基底构造特征、构造运动、深大断裂、古隆起、相对海平面变化、气候变化和物源供给等,而多因素相互作用、综合影响,是特定时期特定盆地形成特有层序结构和叠加样式的关键所在。各阶段沉积模式在充填背景、建造类型、相带展布规律、演化过程与控制因素等方面具有继承性和差异性。加里东期中上扬子克拉通以隆坳相间格局为特征,克拉通台地边缘滩体与台地内广泛发育的白云岩滩和膏盐岩对油气的赋存和封盖意义重大。     

鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩构造-沉积分异及成藏效应

鄂尔多斯盆地碳酸盐岩是当前的油气勘探热点。当前对鄂尔多斯盆地不同构造区的潜在碳酸盐岩储层及圈闭仍认识不清，阻碍了勘探目标优选。本文通过构造-沉积分异特征分析，揭示了鄂尔多斯盆地早古生代碳酸盐岩台地的构造-沉积分异演化过程及其后期构造改造分异特征。结果表明，受中央古隆起和陆表海环境的控制，盆地南缘以发育镶边礁滩相储层为特征，西缘以发育层状弱镶边礁滩储层为特征，内克拉通则以局限的台地潮坪白云岩储层为特征；三个不同构造-沉积分异区的碳酸盐岩建造都具备成藏条件，但遭受的构造形变具有显著差异，可分为西缘压性构造区、南缘张性构造区和内克拉通稳定构造区；西缘陆内前陆盆地的破碎褶皱带的有利圈闭包括逆掩断层遮挡圈闭和向斜中的次级背斜圈闭；南缘受渭北地堑影响形成的张性构造带发育基底潜山相关圈闭；内克拉通的伊陕斜坡带为一长期保持构造稳定的弱改造的大型单斜构造，以发育岩性圈闭型为特征，岩性圈闭的沉积相分布主要受陆表海旋转潮汐流的约束。      

川西南犍为地区下三叠统嘉陵江组沉积相及其演化特征

以岩心精细描述、薄片鉴定和测井曲线分析为基础,通过对川西南犍为地区嘉陵江组的岩石类型组合、古生物化石、沉积结构、沉积构造和沉积序列等沉积相标志的详细研究,结合区域沉积背景,认为犍为地区嘉陵江组为半局限海-局限海台地沉积,进一步识别出混积潮坪、潮缘滩、半局限泻湖、局限泻湖和蒸发潮坪等5种沉积亚相类型;在此基础上,通过连井沉积相横剖面对比和重点层段沉积相平面分布特征的研究,揭示出嘉陵江组的沉积相演化规律由下至上从混积潮缘到潮下低能,再到潮上蒸发环境,构成一个完整的海进一海退发展旋回;其中的潮缘滩相颗粒岩和潮坪相云岩可成为有利的油气储集相带。     

燕山冀北凹陷雾迷山组沉积相研究

在收集前人及野外采集资料基础上,利用薄片鉴定、岩石密度分析,对冀北坳陷中新元古界雾迷山组的岩石类型与特征、沉积相标志、剖面相研究了其沉积相类型。结果认为研究区属于典型的陆表海碳酸盐台地沉积环境,根据岩性及叠层石特征可细分为潮下、潮间和潮上带。其中一、二段由近35个小型韵律层组成了一个完整的由海侵到海退的沉积序列,具有自潮下至潮间再至潮上的潮坪相为主的沉积样式,为典型的雾迷山韵律沉积。第三段小型叠层石只见于三段的下部,而从第12层开始出现大型叠层石。第四段灰质白云岩中含沥青质块体,层理一般平直,或微波状,有时可见斜层理和波痕,为潮间带一潮下带沉积。     

川南马边黄家坪磷矿下寒武统麦地坪组沉积相特征及磷成矿模式研究

川南马边地区下寒武统麦地坪组是昆阳式磷矿的重要赋矿层位,磷矿的分布受沉积古环境控制。以马边黄家坪地区麦地坪组含磷地层野外剖面实测及钻孔岩芯观察为基础,对麦地坪组沉积相特征、磷块岩特征、磷矿成因模式进行了详细研究。研究表明：黄家坪地区麦地坪组发育碳酸盐岩潮坪相沉积,可识别出潮上坪、潮间坪和潮下坪3个亚相共计6种微相类型：潮上坪包括潮上滩和潮上云坪微相;潮间坪包括潮汐水道、潮间滩、潮间灰坪;潮下坪则仅发育低能潮下坪,垂向上表现出海退-海侵的沉积演化序列。据此建立了麦地坪组海湾潮坪相沉积模式。磷块岩的富集严格受沉积相带控制,潮间坪内高能水动力的潮间滩和潮汐水道是最有利于磷块岩形成的微相环境,砂砾屑磷块岩是马边地区发育较为广泛的磷块岩类型。磷矿床的成矿模式为上升洋流将富磷海水带入到海湾潮坪环境内,受生物-化学作用使磷以胶体-化学的形式发生凝聚富集,形成半固结—弱固结的磷酸盐沉积物,后遭受水流的冲刷、破碎、搬运、簸选再次发生沉淀,经压实、固结即形成高品位的磷块岩。     

鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县地区山西组页岩岩相与沉积相特征

以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县地区二叠系山西组为研究对象,综合应用岩心、薄片及测井资料,开展山32亚段岩相类型、岩相组合和沉积相研究,研究结果表明:山32亚段包括粉砂质泥岩/页岩相、纹层状层理含粉砂泥岩/页岩相、透镜状层理粉砂质泥岩/页岩相、钙质页岩相、煤层、碳质页岩相、黑色页岩相、波状层理泥质粉砂岩相、交错层理中—细砂...     

重庆彭水地区震旦系灯影组沉积地质新认识

重庆彭水太原乡老厂坪背斜核部的灯影组白云岩自下而上可划分为两段,下段"富藻",上段"富硅";沉积环境为浅水台地背景下的潮坪-局限台地,可据沉积物差异、沉积构造特征划分出潟湖、潮下、潮间及潮上四个微相类型。通过区域对比,建立了上扬子地区震旦系灯影组的沉积模式。纵向上,沉积相序表明其沉积时期海平面经历了两次升降变化,海侵十分短暂,海退为主体,海平面总体呈下降趋势;横向上,由北西至南东,水体逐渐加深,沉积环境经历了由潮坪-潟湖到局限台地-开阔台地,再到台地边缘以及陆棚的过渡。     

福建石炭纪岩相古地理分析

笔者总结了福建省石炭纪生物地层与岩石地层的研究成果,提出了生物地层与岩石地层的划分对比。在详尽的相分析基础上对该纪地层进行了相系、相、亚相及微相的划分,并按“优势相”的原则分期编制了林地期、黄龙期及船山期的岩相古地理图。笔者采用“相、层、位”控矿观点对石炭纪的矿产成因及成矿规律作了探讨。     

蒸发背景沉积序列精细刻画及沉积学解译:以鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马五6亚段为例*

云膏共生组合是受化学沉积分异作用控制而形成的岩石组合,对其沉积序列精细刻画,有利于揭示诸多蒸发环境下的沉积学信息。依据鄂尔多斯盆地中部奥陶系马家沟组五段6(简称“马五₆亚段”)亚段钻井、岩心资料,开展了岩石宏观和微观观察、典型沉积序列刻画等工作。研究结果表明: (1)鄂尔多斯盆地中部马五₆亚段普遍发育碳酸盐岩与蒸发岩共生组合,主要由10种岩石类型构成;(2)主要发育5种沉积序列,下云上膏的岩性组合和序列顶部多发育暴露面等特征表明单个序列具有向上变浅、变咸的演化特征,是蒸发台地叠合海水渐次补给作用的结果;(3)在局限—蒸发台地环境下,主要发育潟湖/滩间海、颗粒滩、灰泥丘、台坪4种沉积亚相及11种沉积微相,与经典的蒸发潮坪序列在岩性组合与沉积构造方面存在明显的差异;(4)马五₆亚段沉积期发育2次海平面升降,沉积环境可分别对应于云(膏)质潟湖—灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖和灰泥丘/颗粒滩—膏质潟湖—蒸干膏质潟湖—台坪。该研究结果可为鄂尔多斯盆地马五₆亚段沉积环境与海平面变化研究提供系统的岩石学证据。     

塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩储层类型与分布特征

塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩是台盆区最重要的储层之一,发育4种类型:①潮坪白云岩。以含膏泥晶白云岩为主,石膏溶孔及白云岩砾间孔发育,发育于潮间-潮上坪蒸发环境。白云石表现为MgO-CaO呈线性正相关、低Mg/Ca值及高∑REE值、锶同位素值分布在0.7085～0.7100之间,略高于同期海水值0.7090、阴极发光不发光或暗色光。储层分布主要受沉积相控制,发育于中下寒武统地层;②蒸发台地白云岩。以藻丘及颗粒灰岩选择性白云石化为特征,发育铸模孔、膏溶孔和残留粒间孔,白云石Mg/Ca值变化范围大、δ13C、δ18O值相对偏正、分别大于2‰和-4‰、阴极发光发较亮红光。储层主要发育于台内靠近台缘一侧;③埋藏白云岩。发育细晶、中晶及粗晶白云岩,以晶间孔及晶间溶孔为主,δ18O值偏负在-5‰～-10‰(PDB)之间,87Sr/86Sr值相对较大,为0.7090～0.7110,阴极发光以发暗棕褐色、紫色光为主。埋藏白云岩储层发育主要受成岩相控制,但也表现出与沉积相具有相关性,这是因为物性好的台缘、台内礁滩体及有裂缝沟通构成的开放体系更有利于埋藏白云石化作用发生;④热液白云岩。以受热液改造的结晶白云岩为特征,往往伴生热液矿物,白云石δ18O值异常偏负、一般小于-9‰(PDB)、阴极发光多发明亮红光、稀土元素标准化配分曲线中Eu出现正异常、出现高于地层背景值的异常高温包裹体;主要发育在具有上覆隔挡层的不整合面之下地层及大断裂发育带附近。上述四类白云岩在规模与分布上有不同,但都可预测。埋藏和热液白云岩规模较大,受原始沉积相带和成岩流体来源双重约束。潮坪和蒸发台地白云岩规模可变性较大,可由沉积环境重建,结合成岩相研究预测评价。     

Impact of dynamic sedimentation on facies heterogeneities in Lower Cretaceous peritidal deposits of central east Oman

This study, based in the Haushi‐Huqf area of central east Oman, aims to characterize the controls on facies distribution and geometries of some of the best preserved examples of Lower Cretaceous tidal flat facies within the Tethyan epeiric platform. Field, petrographic and geochemical data were acquired from the Barremian–Aptian Jurf and Qishn formations that crop out in a 500 × 1000 m² butte, thus allowing for pseudo three‐dimensional quantitative data acquisition of the dimensions and spatial distributions of discontinuity surfaces and sedimentary bodies. The interpretation presented here suggests that the main processes impacting sedimentation in the Lower Cretaceous peritidal environment of the Haushi‐Huqf were transport and erosion processes related to storm waves and currents. The vertical evolution of the carbonate system is organized into six types of metre‐scale depositional sequences, from subtidal dominated sequences to supratidal‐capped sequences, which are bounded by regional discontinuity surfaces. At subaerial exposure and submarine erosion surfaces associated with a base level shift, sedimentary horizons along the entire depositional profile are cut by scours possibly created by storm events. Chemostratigraphy allows correlation between the Haushi‐Huqf and the age‐equivalent sections logged in the interior of the platform in Oman. The correlation suggests that the change from subtidal to intertidal depositional sequences during the late highstand is coeval with the development of rudist dominated shoals on the shelf. This study is the first to discuss the controls on Lower Cretaceous peritidal carbonate cyclicity of the Arabian epeiric platform. The results presented here also offer a unique quantitative dataset of the distribution and dimensions of peritidal carbonate shoals and storm scours in a regional sequence stratigraphic context.