空间数据库技术在定量单因素作图法中的应用——以鄂尔多斯盆地奥陶系SQ17岩相古地理研究为例

对野外剖面记录、测井和录井资料等海量空间数据的对比分析是层序岩相古地理研究的根本途径。应用空间数据库技术与单因素分析作图法相结合,将鄂尔多斯奥陶系基础地质数据以自然层为单位,按照统一标准定量化处理,并利用空间数据库技术系统管理。然后,以层序为单位计算、统计和分析,进而提取厚度、含量(如白云岩和陆源物等含量)、平均颜色值和准层序个数等反映沉积环境和特征的单因素;定量绘制出各单因素等值线图;在区域地质背景下,通过单因素叠加、多因素综合分析等方法绘制古地理图。以鄂尔多斯盆地奥陶系马五组底部SQ17层序为例,有效地识别出其古地理单元,提高了研究的精度与可靠性。实践证明,空间数据库技术与单因素作图法相结合,是岩相古地理研究的一种有效技术途径,并可推广使用。      

中国南方二叠纪岩相古地理

在各基于剖面的地层学及定量沉积不伯基础上，根据作者倡导的“单因素分析综合作图法”对中国南方二叠纪的岩相古地理进行了研究及编图，共编制出早二叠世的栖霞期与茅口期，晚二叠世的龙潭期与长兴期的单因素基础图件２３幅，岩相古地理图４幅，比例尺均为１：２５０万，在这些岩相古地理图中，各一、二、三级岩相古地理单元的确定都有定量的单因素数据为依据，这就使岩相古地理图和岩相古地理发展到了定量阶段，各期岩相古地理的格     

中国西北地区寒武纪岩相古地理

西北地区是指贺兰山及六盘山以西和昆仑山以北的我国西北部的广大地区。作者在各露头剖面及钻井剖面的地层学和岩石学研究的基础上,采用单因素分析综合作图法,编制出了中国西北地区寒武系各统的各种单因素图和寒武纪各世的岩相古地理图。这些岩相古地理图具有定量、多级别和多类型的特点。定量,即每个古地理单元的划分和确定都有确切的定量的单因素数据和图件为依据。多级别,即已划分出三级古地理单元,如陆和海为一级;在海中又划分出台地、盆地和斜坡,为二级;在台地中,又划分出滩、坪、湖等,为三级。多类型,即每个古地理单元,主要是二级和三级古地理单元,还可根据其岩石特征区分出不同的类型,如台地可区分出碳酸盐岩台地、碎屑岩台地等,盆地可区分出硅质岩盆地、碎屑岩盆地、石灰岩盆地、复理石盆地、火山岩盆地等,滩可区分出亮晶颗粒滩（准滩、雏滩）、灰泥颗粒滩（准滩、雏滩）等。这种古地理图在西北地区还是首次出现。西北地区寒武纪岩相古地理格局可概括为“陆海并存,海中台盆相间分布,台中有滩坪湖,台盆间有坡”。新疆北山地区和西昆仑甘青地区的古地理特征有所不同,但其古地理格局和演化阶段以及海进过程则是相同的。     

单因素分析多因素综合作图法——定量岩相古地理重建

笔者倡导并持续采用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。单因素是能独立地反映某地区、某地质时期、某沉积层段沉积环境某些特征的因素,它的有无或含量的多少均可独立地反映该地区、该层段沉积环境的某些特征,如沉积环境水体的深浅、能量大小、性质等。某沉积层段的厚度、岩石类型、结构组分、矿物成分、化学成分、化石及其生态组合等，均可作为单因素。单因素分析多因素综合作图可分三个步骤：第一，是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，取得各种第一手的定性和定量资料，尤其是定量资料，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，按要求的作图单位，选择出那些能独立地反映其沉积环境特征的因素，即单因素；并把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，作出各种相应的单因素图，主要是等值线图。这些单因素图可以从不同的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，并结合该地区该沉积层段的其他定量和定性资料，去粗取精，去伪存真，全面分析，综合判断，即可编制出该地区该沉积层段的定量岩相古地理图。这就是多因素综合作图。这一方法论的核心是定量，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，最后作出定量的岩相古地理图。在这种岩相古地理图中，各古地理单元的确定都有确切的定量资料和单因素图为依据。定量是笔者等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。这就使岩相古地理图和岩相古地理学发展到了定量的阶段。这在古地理学中是个重大的进展。     

层序地层和岩相古地理研究中空间数据库的设计与应用——以鄂尔多斯地区寒武系—奥陶系研究为例

在层序地层与岩相古地理研究中,需要对野外地质剖面记录、测井、录井记录等海量数据进行对比分析。如何将海量数据用空间数据库管理并加以分析,无疑是层序地层与岩相古地理研究中的重要技术手段。以鄂尔多斯盆地中一个层序的岩相古地理图的分析、绘制为例,介绍了空间数据库的设计、分析、应用等关键技术。     

层序地层和岩相古地理研究中空间数据库的设计与应用——以鄂尔多斯地区寒武系-奥陶系研究为例

在层序地层与岩相古地理研究中,需要对野外地质剖面记录、测井、录井记录等海量数据进行对比分析。如何将海量数据用空间数据库管理并加以分析,无疑是层序地层与岩相古地理研究中的重要技术手段。以鄂尔多斯盆地中一个层序的岩相古地理图的分析、绘制为例,介绍了空间数据库的设计、分析、应用等关键技术。     

中国南方早中三叠世岩相古地理

在各基于剖面的地层学及定量岩石学研究的基础上,采用单因素分析综合作图法,编制出了中国南方早中三叠世飞仙关期(印度期)、嘉陵江期(奥伦期)、雷口坡期(安尼期)和天井山期(拉丁期)的各种单因素基础图件及定量岩相古地理图。在这种古地理图中,各一、二、三级古地理单元的确定都有定量的单因素数据为依据。各期岩相古地理的特征可概括为陆海相间,台盆相间,台中有盆,盆中有台,台中有滩和坪,台盆间有斜坡。各期岩相古地理有明显的继承性和发展性。从早三叠世飞仙关期到中2叠世天井山期,是一个较大的海退过程。这种定量的岩相方地理图,为中国南方中下三叠统的油气勘探提供了科学依据。     

中国南方中及晚奥陶世岩相古地理

中国南方是指西至金沙江一元江断裂、西北至龙门山断裂、北至城口-房县-襄樊-广济断裂、东北至郯城-庐江断裂、东至黄海和东海、南至南海的中国南方的广大地区，面积约200万km^2。在露头剖面和钻井剖面的地层学和岩石学研究所取得的各种定量及定性资料的基础上，采用单因素分析综合作图法，编制出了中国南方中奥陶统胡乐阶(庙坡阶)和}韩江阶(宝塔阶)以及上奥陶统石口阶(临湘阶)和五峰阶的各种单因素图以及相应的各世的岩相古地理图。在这些古地理图中，有7个主要的古地理单元，即滇西台地、康滇陆、扬子台地、斜坡、江南盆地、东南台地和华夏陆。前5个古地理单元属康滇古地理体系，后两个古地理单元属华夏古地理体系。这些古地理图的最大特征是定量，即每个古地理单元的划分和确定都有确切的定量的单因素图和数据为依据。这种定量的岩相古地理图在我国南方中及晚奥陶世还是首次出现。这种定量岩相古地理图在古地理学中是个重大的进展，对石油、天然气以及其他沉积矿产的预测和勘探有重要的指导作用。最后，对两个古地理体系和7个主要古地理单元在整个寒武纪和奥陶纪各期或世的历史演化进行了较详细的探讨。     

利用GBDB数据库与GIS技术绘制高精度古地理图

进入21世纪,随着互联网、数据库和地理信息系统(GIS)技术的快速发展,古地理学研究及古地理图的绘制也面临新的机遇与挑战,逐渐从定性走向定量,从基于单因素、单学科信息到基于多因素、多学科综合信息。新一代基于数据库和GIS技术的高精度古地理图的绘制,与传统的定性或手工绘制的古地理图相比,涵盖的学科信息广、涉及的数据量大、图件精度高、可叠加各种定量分析的结果,是未来古地理图绘制的主流方向,并将成为定量古地理研究的重要辅助手段。GBDB数据库庞大的地层学和古生物学数据资源,以及以剖面为核心的数据结构,使其成为目前最适合开展定量古地理研究和古地理图绘制的开放数据平台。作者收集、整理了华南435个剖面的综合地层数据,通过数据的标准化和专家厘定,绘制得到了华南奥陶纪凯迪晚期的高精度古地理图。研究表明,凯迪晚期,扬子地台上广泛发育五峰组黑色页岩沉积;扬子地台的西北缘、西南缘、湖南中南部、下扬子地区等沉积了其他岩相地层;华南南部大范围地区、四川中部等均已抬升暴露,缺失本期地层。总体来看,该时期华南呈现了三面古陆环绕的浅水台地这一古地理格局。     

中国南方石炭纪岩相古地理

在各露头及钻井基干剖面的地层学及定量岩石学研究的基础上,采用单因素分析综合作图法,编制出了中国南方早石炭世岩关期和大塘期以及晚石炭世威宁期和马平期的各种单因素图及岩相古地理图。这些古地理图具有定量、多级别和多类型的特点。定量,即每个古地理单元的划分和确定都有确切的定量的单因素数据为依据。多级别,即已划分出三级甚至四级古地理单元。如陆和海,为一级;在海中,又划分出台地、盆地和斜坡,为二级;在台地中,又划分出滩、坪、礁,为三级;在二级盆地中,又有三级台地,此三级台地中又有滩和礁,即为四级。多类型,即每个古地理单元,尤其是第二、三级古地理单元,还可根据其岩石特征,区分为不同的类型。如台地可区分为碳酸盐岩盆地、碎屑岩台地等,盆地可区分为碳酸盐岩盆地、碎屑岩盆地、硅岩盆地、浊积岩盆地等,滩可区分亮晶颗粒滩、灰泥颗粒滩、混合颗粒滩等。石炭纪各期的岩相古地理特征可概括为“有陆有海,海中有台地、盆地和斜坡,台地中有滩和礁,台地中又有盆地,盆地中又有台地,台地和盆地间有斜坡,台盆滩类型多样”。从早石炭世岩关期至晚石炭世马平期,岩相古地理演化呈现出继承性、发展性和阶段性的特点。     

四川盆地奥陶系岩相古地理与勘探潜力

在前人研究基础上,依托露头和钻井资料,以沉积相分析为核心,结合四川盆地构造演化,采用单因素分析多因素综合法,以"组"为单元编制了奥陶纪岩相古地理图。奥陶纪四川盆地及邻区总体呈现西高东低的古地理格局,自西向东发育滨岸相、混积潮坪相、局限台地相、开阔台地相和斜坡相—盆地相。从岩相古地理视角对成藏条件的分析表明:奥陶系五峰组沉积期四川盆地主体属于局限海环境,发育了一套优质烃源岩,此外,与奥陶系临近的上覆志留系龙马溪组和下伏寒武系筇竹寺组烃源岩在有断层沟通的情况下可提供有效气源;奥陶系碳酸盐岩总体致密,白云石化、表生溶蚀和裂缝的存在是储层形成的关键因素,对应发育了桐梓组—红花园组颗粒滩白云岩储层、岩溶储层和宝塔组裂缝储层等三类储层;奥陶系发育下部(下生上储)和上部(上生下储)两套成藏组合,具有较好的勘探潜力。     

塔里木盆地玉北地区奥陶系沉积相与沉积演化模式

在塔里木盆地玉北地区奥陶系层序地层格架建立的基础上,通过对岩心、钻井、测井、地震及古生物等相关资料分析,以地震地层学和海相碳酸盐岩沉积模式为指导,对玉北地区奥陶系沉积相进行详细的研究,结果表明研究区奥陶系可划分为台地潮坪、局限台地、开阔台地、台地边缘、陆架内缘斜坡和陆棚等6种沉积相,并明确了研究区奥陶纪各期沉积相平面展布特征,总结了纵向上的沉积演化规律为:早奥陶世早期发育台地潮坪相;早奥陶世晚期随着海平面的持续缓慢上升,过渡为局限台地相;中奥陶世演化为开阔台地相;晚奥陶世早期演变为斜坡相,至晚奥陶世中晚期则发育陆棚相沉积体系。综合考虑古地理沉积环境、沉积相平面组合规律及控制因素,建立了玉北地区奥陶系沉积演化模式。     

华北地区奥陶纪岩相古地理

通过收集、吸收前人研究以及最新的大地调成果资料,以"构造控盆、盆地控相"为编图思路,在现今纬度下对中国华北地区开展岩相古地理的研究。本文认为,华北板块在早奥陶世和中-晚奥陶世处于不同的构造背景之下,不同的板块边界类型以及原始构造单元的基底形态控制着该时期古地理的展布。在此基础上,采用优势相以及压缩相的方法,总结划分出潮坪、局限台地、开阔台地、蒸发台地、浅(礁)滩、台地边缘斜坡、深水斜坡-盆地等7类沉积环境类型;梳理了华北克拉通沉积盆地在奥陶纪的古地理演化过程,编制了早奥陶世特马豆克期、早奥陶世弗洛期、中奥陶世大坪期-达瑞威尔期、晚奥陶世桑比期-凯迪期早期以及晚奥陶世凯迪期晚期-赫南特期等5个时期的华北地区古地理图。     

造山带岩相古地理研究与实践--以甘肃省奥陶纪为例

造山带古地理的恢复与重建难度较大且尚无研究方法体系可循。选择地处复杂中央造山带的甘肃省奥陶纪为例,结合前人研究资料首次编制了早、中晚奥陶世的沉积构造格架及沉积盆地类型图,分析了它们之间的空间配置关系。在“构造控盆、盆控相”的思路控制下,以沉积岩性、结构-构造、古生物组合等为基础,以优势相原则,共划分出滨浅海相、浅海陆棚相、开阔台地相、台地边缘浅滩相、潮坪相以及半深海(含斜坡相)-深海相等7类沉积相类型,采用“在同一板块、构造背景下形成的沉积盆地内及空间连续配置的沉积盆地之间采用瓦尔特相律对古地理进行合理的恢复;对不同的板块及构造背景下形成的沉积盆地或者是空间不连续配置的沉积盆地之间,古地理单元的恢复则按现今出露地层所反应出的沉积环境忠实地表现,古地理单元之间可以不遵循瓦尔特相律”的方法恢复与重建了研究区的古地理面貌,编制了相应的古地理图。为造山带岩相古地理的研究提供了一种编图思路,具理论和实践意义。     

川中—川南过渡带嘉陵江组二段沉积相及其展布特征

川中—川南过渡带下三叠统嘉陵江组划分为局限台地相、蒸发台地相、开阔台地相3个相,8个亚相(开阔潮下、台内滩、台内雏滩、局限潟湖、台内洼地、局限潮坪、蒸发潟湖、蒸发潮坪)和18个微相。区域上嘉陵江组二段纵、横向沉积相对比结果表明:嘉陵江组二段沉积相横向上较均一、相变化较小;沉积相垂向上变化在较大范围内具有同步性。嘉二段共分5个作图单元,采取单因素法和优势相法相结合,并融合了层序地层学研究成果,较精确地展示了嘉陵江组二段不同层段的沉积相展布和演化。相对海平面升降变化和碳酸盐台地内隆坳相间古微地貌共同控制着沉积相带展布和演化。嘉陵江组二段以局限台地相和蒸发台地相为主,储集体有利发育相带是台内雏滩亚相和局限潮坪亚相,台内雏滩发育于潮坪与潟湖的过渡区附近相对高能带,局限潮坪则分布广泛。     

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。     

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。     

Sedimentary facies and sequence stratigraphy of the Silurian at Tabei uplift,Tarim Basin,China

Sequence stratigraphy division and comparison of the Silurian in Tarim Basin were a hot research field in oil industry and academia. However, basic geological problems limited the exploration needed for further research. In this paper, 21 lithofacies and 5 facies associations were identified based on the grain size of sediments, sedimentary characteristics, and bioturbation conditions: (1) fluvial-dominate delta front facies association; (2) tidal flat facies association; (3) tidal channel facies association; (4) offshore-transition facies association; (5) shoreface facies association. The seismic, outcrops, and logging data were involved to divide the Silurian (including upper Ordovician Tierekeawati Fm.) at Tabei uplift into five sedimentary sequences. SQ1 (Tierekeawati Fm.) is mainly characterized by tidal flat facies association, while delta front facies association locally develops; SQ2 (the lower Kepingtage Fm.) generally consists of offshore-transition facies association; SQ3 (the upper Kepingtage Fm.) is mainly characterized by shoreface and delta front facies association. For SQ4 (Tataaiertage Fm.), the transgressive system tract (TST) is dominated by shoreface facies association, while the fluvial-dominate delta facies association widely develops in highstand system tract (HST). SQ5 (Yimugantawu Fm.) is mainly characterized by tidal flat facies association. From SQ1 to SQ2, an overall sea level transgressive process is shown, while an overall sea level regressive process is found from SQ2 to SQ5. The results are consistent with the progradation and regression trends of large regions reflected by sequence framework pattern. As to SQ3 sequence, TST and HST sandstones are the main reservoir intervals in the Silurian. Hercynian movement led to the strong uplift and extensive erosion in the Silurian at Tabei and Tazhong uplift, and is favorable to the formation of strata erosion unconformable traps.     

塔里木盆地柯坪地区中下奥陶统碳酸盐岩露头层序地层学研究

在前人岩石地层、生物地层、年代地层研究基础上,作者运用层序地层学理论结合沉积微相分析,对柯坪地区中下奥陶统露头碳酸盐岩进行了层序地层解剖。研究区共识别出二种界面类型 (暴露层序不整合界面和淹没层序不整合界面 )、三种准层序组构特征 (潮坪、浅滩和滩下陆棚 )和两种主要类型的体系域构成 (海侵体系域和高位体系域 ),在此基础上把该套碳酸盐岩划分为 7个三级层序,其中Sq1～ 2对应于蓬莱坝组地层、Sq3～ 6对应于鹰山组地层和Sq7对应于大湾沟组地层。Sq1～ 2三级层序由潮坪旋回的藻纹层白云岩、细粉晶白云岩和灰岩组成;Sq3～ 4三级层序由潮坪旋回的藻纹层灰岩和颗粒灰岩组成;Sq5～ 6三级层序由潮下浅滩相旋回的颗粒灰岩组成;Sq7三级层序由滩下陆棚环境藻灰岩和泥质瘤状灰岩组成