沉积相的一些术语定义的评论

近年来,在《古地理学报》(中文版和英文版)的已刊文章和来稿中,一些作者把岩石或岩石类型称作“微相”或“岩相”,把岩石薄片中的微观特征称作“微相”,把岩石的宏观特征称作“宏观相”。笔者曾写过2篇中文的短文《主编的话——岩石不是微相》和《主编的话——岩石不是岩相》,刊于《古地理学报》(中文版)中。但是此二文尚未引起国内外广大读者的关注。还有,在20世纪80年代,一些中国沉积学家根据野外露头和钻井岩心的岩石宏观特征,提出了“亚相”和“微相”。这个“微相”的定义与外国沉积学家在20世纪40年代根据岩石的显微镜下微观特征提出的“微相”的定义完全不同。这些问题屡屡出现从而迫使笔者,作为《古地理学报》(中文版和英文版)的主编,应该遵循“百花齐放和百家争鸣”的方针,再写出1篇中文及英文兼有的新文章,即《沉积相的一些术语定义的评论》(A review on the definitions of terms of sedimentary facies),把沉积相的一些术语,如“相”、“沉积相”、“岩相”、两种“微相”、“宏观相”、“亚相”等术语的定义讲清楚,并把此文同时在《古地理学报》(中文版和英文版)中刊出。希此文能引起国内外广大读者的关注,并撰写文章和参与这些问题讨论及争鸣,争取逐步得到一些共识,从而促进沉积学和古地理学的进步与发展。     

论古地理图

古地理图是地质历史时期和人类历史时期自然地理特征的图示,是古地理学研究的最重要的成果。笔者作为《古地理学报》中文版及英文版的主编,针对近年来这两个期刊的来稿及刊登的文章中的一些问题,也涉及其他文章和著作中的一些相关的问题,结合笔者自己长期从事古地理学研究及编制古地理图的实践,写出了本文。其主要内容包括编制古地理图的资料,编制古地理图的方法问题,“单因素分析多因素综合作图法——定量岩相古地理学方法论”即“四步成图法”,古地理图中各古地理单位的命名,古地理图中各古地理单位的说明,古地理图及古地理学文章和著作的理论意义和生产意义的说明,古地理图及古地理学文章和著作的评价标准,自我评价,对作者、读者和社会负责等。敬请广大读者批评指正。     

沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章

近年来,《古地理学报》(中文版及英文版)连续收到一些来稿,其作者根据迈尔(Miall,1985)文章的观点和方法,把他们研究地区碎屑岩剖面中的每个岩层中的岩石挑出来,归纳出一些岩石类型,如砾岩、砂岩、细粒岩等,并称它们为岩相(lithofacies)。这不符合沉积相的定义。我曾写过几篇文章,即冯增昭(2018,2020)及Feng(2019),指出这些问题,希望国内外的作者、尤其是国内的作者,不再继续盲目地引用和传播迈尔(1985)文章的观点和方法。迈尔是第1个称岩石(实际上是沉积物)为岩相的人,他的观点和他提出的相分析方法误导了沉积相的正确定义及正常的相分析方法。本文主要讨论迈尔(Miall,1985)文章中的问题,即他把沉积物当作岩相并用岩相分析相。不讨论他文章的贡献及建筑单元中的一些术语欠严谨的问题。在这里,必须申明,本文中的相,是沉积岩石学中的相,不是火成岩岩石学、变质岩岩石学、古生物学、地层学、地球物理学、地球化学等地质学分支学科中的相。岩相、相和沉积相是同义的术语。当然,这些术语的定义是有争议的,希望遵循“百花齐放和百家争鸣” 的方针和地质实践,逐步地解决这些争议。     

沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章

近年来,《古地理学报》(中文版及英文版)连续收到一些来稿,其作者根据迈尔(Miall,1985)文章的观点和方法,把他们研究地区碎屑岩剖面中的每个岩层中的岩石挑出来,归纳出一些岩石类型,如砾岩、砂岩、细粒岩等,并称它们为岩相(lithofacies)。这不符合沉积相的定义。我曾写过几篇文章,即冯增昭(2018,2020)及Feng(2019),指出这些问题,希望国内外的作者、尤其是国内的作者,不再继续盲目地引用和传播迈尔(1985)文章的观点和方法。迈尔是第1个称岩石(实际上是沉积物)为岩相的人,他的观点和他提出的相分析方法误导了沉积相的正确定义及正常的相分析方法。本文主要讨论迈尔(Miall,1985)文章中的问题,即他把沉积物当作岩相并用岩相分析相。不讨论他文章的贡献及建筑单元中的一些术语欠严谨的问题。在这里,必须申明,本文中的相,是沉积岩石学中的相,不是火成岩岩石学、变质岩岩石学、古生物学、地层学、地球物理学、地球化学等地质学分支学科中的相。岩相、相和沉积相是同义的术语。当然,这些术语的定义是有争议的,希望遵循“百花齐放和百家争鸣” 的方针和地质实践,逐步地解决这些争议。     

Research Hotspots of Karst in 2016 Based on Bibliometrics Analysis

Karst is a special type of landscape that is formed by the dissolution of soluble rocks and forces the investigators to pay attention to hydrological and ecological problems, karst hazards, karst management, and the sustainability of karst environments, etc. To better explore the research hotspots of karst in 2016, 1472 papers included in the Web of Science (WoS) and China National Knowledge Infrastructure (CNKI) were collected and the CiteSpace software was used to generate visualizing information for bibliometrics analysis. The frontiers in the karst research can be reflected, which provides the basis information for scholars to achieve concise objectives and find breakthrough innovation in the future. When karst or stalagmite was selected as the key word, 795 SCI papers published in 2016 were collected. The clustering results of key words in 795 papers showed that the main research hotspots were “karst hydrochemistry”, “karst rocky desertification and biogeochemistry”, “climate change and paleoenvironmental reconstruction” and “karst engineering and hazard”. China has made great contributions to these papers on karst research, which reflects the regional comparative advantage on karst research in China, though Chinese scholars are lacking in the tight linkage with scholars from other countries. Moreover, 677 papers were collected when karst or stalagmite was chosen as the key word in CNKI. The clustering data showed that the main research hotspots in CNKI were “karst hydrochemistry”, “karst rocky desertification and biogeochemistry”, “karst oil and gas resources” and “karst engineering and hazard”. From the above results, it was found that domestic and international research hotspots of karst were different.     

准噶尔盆地东部中二叠统平地泉组具“斑状”结构热水喷流沉积岩的成因及地质意义*

准噶尔盆地东部中二叠统平地泉组(相当于芦草沟组)发育一套陆内裂谷背景下的湖泊相砂岩、泥岩、灰岩、白云岩、凝灰岩互层以及它们的过渡岩石,是区内最主要的烃源岩和储集层。近年来,在帐北断褶带、石树沟凹陷和吉木萨尔凹陷中二叠统平地泉组暗色泥岩、泥晶白云岩中发现了一类特殊的沉积岩,该类岩石发育类似火山岩的斑状结构。“斑晶”主要为粗晶白云石、方解石、黄铁矿及方沸石等,在岩心标本上呈“树枝状”或“雪花状”散布于基质中;基质则主要由泥晶白云石或泥质沉积物构成,富含有机质,发育水平层理及小型变形层理等。岩石学和矿物学分析表明,“斑晶”往往为粗晶方解石或白云石的集合体,也常见黄铁矿、方沸石与碳酸盐矿物共生,“斑晶”方解石发育环带,而白云石未见明显环带。电子探针分析表明“斑晶”方解石具有低镁、低铁及锶分布不均匀的特点,而“斑晶”白云石(FeO含量介于7.272%~11.086%之间)与“基质”泥晶白云石(FeO含量为1.027%)相比具有明显富铁的特点。流体包裹体分析表明“斑晶”方解石均一温度平均为180.68,℃,“斑晶”白云石均一温度平均为320.95,℃。这种特殊 “斑状”白云岩和“斑状”泥质岩很可能是湖底热液喷流作用的结果。当湖水沿深大断裂下渗至地下深处,与围岩发生物质交换并被加热后再沿断裂返回地表喷涌而出,热液流体携带的离子达到过饱和后就会析出方解石、白云石及黄铁矿等集合体,随热液的喷涌作用上升并破碎散落于湖底细粒沉积物内。“斑状”白云岩的发现对新疆北部中二叠统热水喷流沉积作用及该区油气的成因研究具有重要的意义。     

中国含煤岩系古地理及古环境演化研究进展*

随着含煤岩系沉积学从最初的旋回层理论到沉积模式,再到现阶段层序地层学理论的发展,中国学者已经在含煤岩系沉积学研究领域取得了显著的成果。(1)层序地层格架下基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率之间平衡关系的厚煤层聚集模式受到重视,层序地层学提供了等时性地层单元,用于中国六大聚煤区等时性层序地层格架下岩相古地理的重建,为预测各聚煤期聚煤中心及富煤带的分布起到指导性作用。随着层序地层学理论的深入研究,煤相及沉积有机相的发育特征、研究方法以及划分方案也取得了新的进展。(2)近年来,煤系共伴生矿产已经成为当今煤地质学研究的热点问题之一,含煤盆地的煤层气、页岩气、天然气水合物、铀矿、三稀矿产、石墨等矿产资源具有重要的经济价值,部分共伴生矿产潜在的价值甚至超过煤炭本身。古地理作为研究煤系矿产资源的先决条件,与之联系密切,为这些矿产的研究和勘探提供极大的帮助。(3)煤作为泥炭地的产物和重要的沉积载体,其中蕴藏着丰富的“深时”古气候信息。以米兰科维奇旋回作为地层时间的“度量”工具,可以通过分析煤中碳的聚集速率,进而分析泥炭地的碳聚集速率、净初级生产力以及大气CO₂的变化趋势;而随着对煤中惰质组成因的重新认识,蕴含在煤中的古野火信息越来越受到重视,基于煤中惰质组的含量对地质历史中古泥炭地野火事件以及大气氧含量的估算也成为古环境研究的新方向。中国聚煤模式及聚煤古地理今后的研究需进一步加强对不同构造背景下含煤盆地的层序地层模式、各聚煤期的聚煤古地理及聚煤规律、有益煤系共伴生矿产的古地理重建、含煤岩系“深时”古气候信息以及大数据驱动下的含煤岩系古地理定量化研究等方面的探索。     

塔里木盆地塔河油田奥陶系数字岩心图像中生物扰动的定量表征*

生物扰动对塔里木盆地塔河油田奥陶系碳酸盐岩“基质储集体”储集性能的改造效应具有重要影响。以塔河油田奥陶系岩心为研究对象,利用Adobe^® Photoshop^® CS6软件提供的生物扰动数字图像分析软件包,对岩心数字图像中生物扰动区域进行了识别和定量表征。结果表明: (1)在生物扰动数字图像分析软件包提供的方法中,“相似像素选择法”和“魔棒法”是对生物扰动识别与定量表征最为有效的方法,但二者适用范围不同;(2)“相似像素选择法”适用于生物扰动程度较大,单个形体相对较小且离散度相对较高的情况:当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较大时,应用“选取相似”操作效果最好;而当生物扰动充填物和围岩基质边界对比度较小时,应用“色彩范围”操作识别效果最好;这2种操作都仅能执行1次;(3)“魔棒法”对于识别生物扰动区域形体大而分布连续,且充填物颜色不同的情况具有独到优势;该方法可以通过多次重复操作以及调整“容差”来提高生物扰动区域与围岩基质的识别度。该研究对从生物成因角度解释碳酸盐岩“基质储集体”的非均质性与分布规律、实现增强储集性能生物扰动属性表征、丰富海相碳酸盐岩储集层地质学理论、指导该类油气藏远景勘探和储量计算以及选择合理的开发方案等具有重要意义。     

Three-dimensional publication mode of Journal of Palaeogeography(Chinese Edition)

The network technology has provided impetus and channels for the development of sci-tech periodicals and promoted the transformation of the publication mode of Journal of Palaeogeography(Chinese Edition). Through the independent website construction,providing readers with diversified access to articles,diversified communication methods,personalized accurate article push,joining the OSID open science program,etc.,a three-dimensional publication mode adapted to the development of periodicals has been gradually formed.     

《古地理学报》的立体办刊模式

网络技术为科技期刊的发展提供了动力和渠道,促进了《古地理学报》办刊模式的转变。通过建立独立网站、为读者提供多样化的文章获取渠道、多样化的沟通方式、个性化的文章精准推送、加入OSID开放科学计划等,逐步形成了适应期刊发展的立体办刊模式。     

物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化*

长期以来,中国沉积学界存在一个认识误区,认为“碎屑物质在流水搬运过程中,其不稳定成分逐渐变少,粒度逐渐变小,圆度逐渐变好”,并把这一认识错误地运用到对砂岩的物源分析中。作者基于文献调研和现代河流砂研究成果,评述了关于砂粒的不稳定矿物含量、磨圆度、粒度这3个重要参数的研究进展,认为河流搬运过程中砂粒并没有向下游出现明显的不稳定矿物丢失,粒度和磨圆度也没有明显变化,这3个参数与搬运距离并无必然关系。因此,根据长石、岩屑、不稳定重矿物的多寡以及粒度大小、磨圆度好坏来推测砂岩物源区的距离远近是缺乏科学依据的。     

准噶尔盆地滴北凸起早石炭世沉积充填特征及油气地质意义

利用钻井、测井、地震、古生物及地化分析资料,研究了准噶尔盆地滴北凸起早石炭世构造环境、沉积充填特征及其油气地质意义。结果表明,滴北凸起早石炭世发育半地堑式伸展断陷,发育海相复理石建造并发育海底火山喷发岩,具备烃源岩的发育环境。泉5井最新的地化分析表明,该区烃源岩发育且成熟度高,为好较好烃源岩;这个结果改写了滴北凸起石炭系烃源岩成熟度低、无勘探潜力的认识。依据克拉美丽气田“近源隆控”的成熟勘探模式,提出滴北凸起发育“源储一体”和“近源隆控”2种模式,明确了有利勘探区带。     

国土空间生态修复若干重大问题研究

国土空间生态保护与修复是实现美丽中国、关系中华民族永续发展的根本大计。本文采用文献资料综合分析法、系统回顾法、实证分析法、类比分析法、趋势外推法、政策环评等相结合的方法开展了一系列工作:从国家方略、顶层设计两个方面,梳理了国土空间生态保护与修复的脉络;从国土空间生态修复规划、技术路经与方法、野外台站和科研样地等角度,阐明了国土空间生态保护与修复研究的方法论;举例辨析了国土空间生态保护与修复的若干“伪生态”和“假技术问题”;指出了国土空间生态保护与修复发展的战略方针、战略目标、战略方向、战略原则、战略重点、战略对策;从生态保护与修复的重大科学问题和热点、语境分析、分区分类、差异化、生态补偿机制等5个方面,提出了助推中国国土空间生态保护与修复需要的科技支撑;讨论了“两屏三带”、科学推进生态修复,以及管理逻辑与技术逻辑融合问题。研究结果为破解国土空间“整体保护、系统修复与综合治理”过程中生态要素的综合性与管理事权的部门化、生态空间的连续性与区域的政区化、生态工程的长期性与行政管理的届次化三大矛盾,提供了科学依据。     

长江中下游成矿带铁-铜成矿系统结构的地球物理探测: 综合分析

成矿系统是在深部过程驱动下形成的、具有自组织的能量及物质迁移-汇聚系统。系统在形成和演化过程中,在岩石圈不同尺度上留下“痕迹”,这种“痕迹”可以通过地球物理、地球化学和遥感等方法进行探测或观测。文章尝试在成矿系统理论框架下,对近10多年来在长江中下游成矿带进行的多尺度地球物理、地球化学探测结果进行分析,识别典型陆内成矿系统“源区”“通道”“场所”的地球物理、地球化学“痕迹”,尝试构建陆内成矿系统的空间结构模型。主要结论有:(1)长江中下游晚中生代的大规模铁、铜多金属成矿作用是一个完整的成矿系统。该系统包括3个子系统,分别为与高钾钙碱性岩浆岩有关的夕卡岩-斑岩成矿子系统、与橄榄安粗岩有关的陆相火山岩铁(硫)成矿子系统和与碱性岩有关的铜-金(铀)成矿子系统。(2)成矿系统的“源区”来自富集地幔的熔融、底侵,并在壳/幔边界与下地壳物质的混合,具有多级分布特点。幔源岩浆与地壳物质混合的比例决定了成矿金属的类型。(3)成矿带发育的“鳄鱼嘴”构造是铁铜成矿系统的主干“通道”。成矿系统“末端”矿质沉淀的“场所”主要受近地表褶皱、断裂、层间滑脱断层,以及由它们形成的断裂(裂隙)网络控制。(4)区域磁异常、放射性和地球化学异常是成矿系统残留“痕迹”的响应和“标识”。通过分析不同尺度的“标识”特征,可以深入认识成矿系统的空间结构,并可用于深部成矿预测。     

数字地质与数字矿产勘查

矿产勘探的理念,在西方国家被称为“勘探哲学”,是指导矿产勘探的思想、方法、技术、目标和组织。矿产勘查的3个基本要素是“找什么”、“哪里找”和“如何找”。随着“三要素”的发展,矿产勘查的概念正在逐渐变化,“三要素”为改变矿产勘探的概念、方法和技术提供了强大的动力。矿产勘查概念的创新是持续的勘查和开发与时俱进的结果。“数学地质学”和“信息技术”的结合被称为“数字地质学”。数字地质学是地质科学的数据分析的组成部分。地质数据科学是一种根据地质数据的特征和地质工作的需要,利用数据科学的一般方法来研究地质学的科学。数字矿产勘查是数字地质学在矿产勘查中的应用,以减少找矿的不确定性。     

鄂尔多斯盆地延长探区低渗致密油气成藏理论进展及勘探实践

延长石油集团在鄂尔多斯盆地大力推动石油、天然气、页岩气勘探开发理论研究和技术攻关,多类型资源协同发展,取得显著效果。在石油勘探方面,提出延长组特低渗石油“交替式”成藏理论认识,建立盆地中生界多期差异性成藏新模式,近10年特低渗石油年均探明地质储量超1×10⁸ t。建立细粒沉积风暴、地震等控砂理论,以及甜点预测方法,致密油累计探明地质储量2.1×10⁸ t。针对致密气田砂体成因机理不明、天然气运聚成藏规律不清等主要难题,揭示了“浅水环境岸线频繁迁移控砂”机制,建立了致密砂岩气优质储层成储模式,明确纯石英砂岩和富石英低塑性颗粒岩屑砂岩是致密气分布的“甜点”,形成了基于多要素、全过程天然气运聚模拟的目标优选技术。经勘探实践,发现了延安气田,累计探明天然气地质储量7 635×10⁸ m³。页岩气方面,提出陆相页岩气“三元”成藏富集地质理论的创新认识,认为湖相优质页岩是陆相页岩气富集高产的物质基础,多类型、跨尺度的复杂孔隙网络决定页岩气赋存条件,厚层页岩自封闭能力及高压是保存的关键,实现陆相页岩气产量突破。未...     

油气聚集链:内涵、特征与勘探实践:以渤海湾盆地冀中、黄骅坳陷为例

成熟盆地仍然蕴藏着可观的油气资源,目前的油气成藏理论面临越来越难、复杂、隐蔽油气藏勘探的挑战。受“链”事物属性的启发,通过调研、类比国内外油气成藏过程与分布规律,在继承和发展已有油气成藏理论基础上,结合勘探实践,学界提出了“油气聚集链”的概念和认识。油气聚集链指在成因上有密切联系、空间上多呈串珠状链式排列在一起的一系列油气藏组合,是油气成藏与分布本质规律的客观体现。油气聚集链在形式上多表现为油气藏多呈串珠状的链式空间分布特征,实质上表现为油气生成、运移、聚集的沿优势运移通道的链式反应和成藏事件;现今复杂的油气分布是地史上多条油气聚集链叠合的反映;一条完整的油气聚集链由内链、中链和外链组成,它们在成藏背景、成藏条件、成藏机理、富集规律和分布模式上既各有特征,又有连续性,更是紧密有机的油气生运聚成藏整体。“同源多链、一链多藏、多链成域、主链富集”是“油气聚集链”的四大特征。与目前油气成藏理论相比,油气聚集链认识的突出优势在于:发现和论证了油气聚集的链式成藏特点和多呈串珠状链式分布规律,提出沿“油气聚集链”寻找油气藏,比沿“油气聚集带”寻找油气藏的效率更高;将勘探目标的预测精度从油气聚集区带范围提高到某个具体圈闭或甜点。油气聚集链认识具有目前其他油气成藏理论所不具有的独特优势——链式思维,精准定位。依据油气聚集链的认识,提出了“找准链源,梳理链节,确定链环,重视主链”和“全链思维、整体研究,顺链找油、精准勘探”的思路,对指导成熟盆地继续挖掘勘探潜力、新区新领域获得勘探突破,都具有重要现实意义。以油气聚集链的认识为指导,转变勘探思维,在冀中、黄骅坳陷油气勘探中获得重大突破。     

四川盆地及其邻区中上寒武统洗象池群沉积相与沉积模式特征研究

近年来,我国海相碳酸盐岩油气勘探正处于大发现期,其中四川盆地龙王庙组气藏的突破,使得寒武系碳酸盐岩储层越来越获得研究者的重视。洗象池群作为寒武系有利储集层段目前还处于勘探初期,地质研究程度相对滞后。为此,基于前人的研究成果,通过综合分析露头、钻井、地震和测井等资料,研究了四川盆地及邻区洗象池群沉积相、沉积体系模式,编制岩相古地理图,建立洗象池群“三滩夹两凹”沉积模式,指出了该区下一步天然气勘探的方向。研究结果表明:(1)四川盆地洗象池群呈现碳酸盐岩镶边台地的古地理格局,发育蒸发台地、局限台地、半局限台地、台地边缘、斜坡盆地等5种沉积相;(2)建立了洗象池群“三滩夹两凹”沉积模式,其中一条为台地边缘颗粒滩,分布于该盆地东缘,另外两条为台内颗粒滩,分布于局限台地相的东西两侧,分属局限台地相和半局限台地相;(3)台内颗粒滩发育主要受古地貌及高频海平面升降变化所控;台地边缘颗粒滩主要分布于盆地的东缘,发育受沉积古地貌坡折控制。结论认为:台内颗粒滩和台地边缘滩储层质量好,是天然气勘探的重要领域;洗象池群“三滩夹两凹”沉积模式和颗粒滩带分布的新认识,对古老地层的沉积体系研究具有重要的理论意义。     

Chinese Earth Science at Its Turning Point

Since 2010, China has become the second biggest publisher of scientific research papers in the world, but remains far behind the global leadership with regards to the ability of creative innovation. Just like its economy, Chinese science is at a turning point, and the key is to avoid the “Middle-income trap”. Instead of blindly going after quantity of SCI publications, Earth science in China is to address major scientific problems and to perform transition to a new level of innovative researches. This is a written speech to the 4^th Conference on Earth System Science,Shanghai.     

全球页岩油形成分布潜力及中国陆相页岩油理论技术进展

全球非常规页岩层系油气资源丰富,富有机质页岩主要沉积在劳亚构造域和特提斯构造域的上侏罗统、渐新统—中新统、白垩系和上泥盆统4套页岩层系内。交汇分析北美典型页岩油区块产量与R_o数据关系,提出R_o为0.7%作为低熟页岩油和中高熟页岩油的界限,系统评价了全球116个盆地157套页岩层系中高熟页岩油、低熟页岩油技术可采资源量约2 512亿t,主要分布在北美洲、南美洲、北非和俄罗斯,以前陆盆地中新界、克拉通盆地古生界、裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的中生界为主。海相页岩油受显生宙以来的海侵影响,富集在稳定克拉通和前陆等类型盆地中,具大面积稳定分布、成熟度适中等特征;陆相页岩油受暖室期气候影响,主要在坳陷、断陷等类型盆地中发育,以微纳米级无机孔隙和微页理裂缝为主要储渗空间通道,具有沉积相横向变化大、“甜点区段”局部富集等特征。中国石油工业正经历从“陆相页岩生油”向“陆相页岩产油”转变,初步形成源岩油气“进源找油”地质理论、陆相页岩油高效勘探及低成本开发技术体系,推动中国陆相页岩油取得重要突破。着力加强应用基础理论研究与关键技术攻关,构建地质-工程一体化模式,...