水下收缩裂隙形成过程及裂缝充填模式研究

通过野外实地考察测试,对水下收缩裂隙整体形成过程、裂隙内充填物沉积模式、影响因素等进行了详细讨论,并且建立了相应的地质理论模型。水下收缩裂隙的形成共分4个阶段,依次为:泥水混合物进入低洼地带的初始混浊状态;沉积压实稳定阶段;水位线下降,盐度增大,裂隙形成阶段;沉积裂隙充填阶段。其中“异常高压作用”,对于初始裂隙的形成、沉积物孔隙水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。上述两种地层裂隙内充填物沉积特征均与后期充注期次相对应,表现出很好的韵律性。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。     

水下收缩裂隙天然实验研究中获得的新认识

通过青岛市唐岛湾沿岸7个实验工区的考察测试、实验分析、数据处理等,对现代泥质沉积物水下收缩裂隙的整体形成过程、定量分级、各参数间拟合关系、开裂规律以及充填物沉积模式等进行了详细研究,并且建立了相应的地质演化模型。裂隙整体形成过程分4个阶段,依次为:泥水混合物初始混浊阶段;沉积物压实稳定阶段;裂隙形成阶段以及裂隙充填阶段。裂隙形态定量分级可分别用横缝长、纵缝长、裂隙面积和基块面积等参数表示,共分4级。其中裂隙各参数之间的拟合关系以及开裂规律地质建模分析等,对于定量描述裂隙形态、结构、变化规律,预测区域性裂隙规模、判别区域沉积环境等具有重要意义。沙泥质地层裂隙开裂过程中的异常高压作用(形成机理与大地构造中的异常高压相似)以及裂隙分叉角度的统计分析(最多为90°,其次为120°)均属首次提出。其中异常高压作用对于初始裂隙的形成、沉积物粒间水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对于裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。     

塔南凹陷东部构造带南屯组储层宏观非均质性对油气分布的影响

塔南凹陷东部构造带南屯组地层主要发育近岸水下扇沉积,局部发育三角洲沉积。复杂的沉积充填样式塑造了本区复杂的岩性油藏。在细分地层单元内对储层岩性、物性、含油性统计分析的基础上,优选多种储层非均质性分类方案,结合砂体成因、叠置样式、平面展布特征以及渗透率韵律性等方面的分析,按照层间、平面、层内3个层次对储层宏观非均质性进行了解剖分析。结果表明：层序旋回对储层垂向岩性、物性的变化具有控制作用;凝灰质的发育对南屯组储层具有破坏作用,影响油气的运聚;水下分流沟道及河道砂是油气聚集的主要砂体类型;水下扇中扇是油气主要聚集区带。     

试论皖北奥陶纪豹皮灰岩的古岩溶成因

本文通过对安徽北部两个奥陶系剖面豹皮灰岩(俗称豹斑)的宏观、微观及地球化学特征研究,认为豹皮灰岩的形成与奥陶纪灰岩沉积过程中的古岩溶作用及其后生改造密切相关。其形成演化模式可概括为4个阶段:①碳酸盐岩沉积间断暴露地表发育裂隙;②各种裂隙淋滤溶蚀形成沉积岩溶洞穴体系;③海侵导致海相沉积物充填岩溶洞穴;④回流渗透或混合作用使充填物白云石化而形成“斑”。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组溶斑形成机理

鄂尔多斯盆地中部气田奥陶系马家沟组属蒸发边缘海相地层,其风化壳是中部气田的主要产气层段。该层中广泛发育毫米级、厘米级的溶斑,这些溶斑的产状、大小、成分以及溶孔内的充填物十分复杂,有的具多期充填,充填物为石膏、石英、方解石、白云石、高岭石、黄铁矿等多种矿物。溶斑中下半部残留的岩石经溶蚀后的白云石晶粒形成的渗流砂示底构造十分明显。研究表明,溶斑的形成不仅具有适宜的岩相古地理环境和其复杂的生成演化史,而且与原始沉积以及不同地史阶段的岩溶作用相关。     

水下收缩裂隙沉积模式及定量化研究

通过野外实地考察测试、室内实验分析、数据处理等,对水下收缩裂隙的形成过程、裂缝充填模式、定量分级、各参数之间的拟合关系、微小扰动对裂缝形成的影响等进行了详细讨论,并且建立了水下收缩裂隙产生的地质理论模型以及对未来研究方向提出的几点建议。这些对于定量描述裂缝形态、结构、变化规律,预测区域性裂缝规模、分布范围,判别区域沉积环境具有十分重要的理论意义和现实意义。      

四川盆地震旦系灯影组葡萄状白云岩成因讨论

四川盆地震旦系灯影组葡萄状白云岩是天然气藏的重要储集层和铅锌矿床的重要容矿围岩,但关于其特征和成因研究却充满争议。基于传统沉积学研究方法和手段,结合地球化学分析,并与前人研究成果进行对比,认为四川盆地灯影组葡萄状白云岩主要由顺地层、(层间和穿层)溶蚀孔缝中产出的拟晶白云石化的葡萄状团块和葡萄状、栉壳状胶结物或充填物组成。葡萄状团块主要顺地层产出,包括核心和包壳两部分:核心为葡萄石,主要成分为泥、微晶高镁方解石,由沉积阶段的海水沉积作用和微生物捕获、粘结作用形成;包壳主要成分为等厚纤维状环边文石,主要形成于沉积—同生阶段,有厚、薄之分,其中薄包壳形成于相对动荡的海底,而厚包壳形成于相对安静的海底。葡萄状、栉壳状充填物主要在溶蚀孔缝中产出,主要成分为等厚纤维状文石和高镁方解石,为准同生阶段大气淡水作用和海水沉积作用的产物;也存在顺地层葡萄状团块、内碎屑等颗粒粒间或顶部产出的葡萄状、栉壳状胶结物或层状胶结壳,主要为同生—准同生阶段海水潜流带沉积。在葡萄状或栉壳状团块、充填物、胶结物的形成过程中,文石和高镁方解石结晶析出后迅速发生拟晶白云石化作用,并保留其原生的结构和构造。文中关于葡萄状团块和拟晶白云石化作用的研究,为葡萄状白云岩成因研究提供了新的思路和认识。     

西准噶尔地区石炭纪残余洋盆充填演化的地层学记录北大核心CSCD

准噶尔盆地位于古亚洲洋构造域南部,是中亚造山带的重要组成部分。早石炭世,该盆地继承了晚泥盆世多洋岛的古地理格局,沉积了一套巨厚海相沉积物。随着古准噶尔洋持续收缩,海水逐渐退去,区内形成多个残余洋盆,并最后被充填及消亡。太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组为西准噶尔地区从下到上的石炭纪沉积序列,完整记录了西准噶尔残余洋盆充填消亡的全过程。根据上述三组地层岩性及其组合特征、沉积构造特征,将残余洋盆收缩充填过程分为3个阶段:太勒古拉组以暗色硅质岩、硅质泥岩夹粉砂岩为主,代表着洋盆沉积记录,即盆地阶段;包古图组以硅质岩、粉—细砂岩和含砾砂岩为主,毫米—厘米级鲍马序列极为发育,代表洋盆缓慢收缩充填的开始,即缓慢充填阶段;希贝库拉斯组以含砾砂岩、砾岩、角砾岩夹砂岩和泥岩为主,浊流沉积和风暴沉积较为发育,水体较浅,残余洋盆进入快速充填—消亡阶段。     

裂谷作用对层序地层充填样式的控制——以西非裂谷系Termit盆地下白垩统为例

Termit盆地位于尼日尔东南部,属于西非裂谷系的北延部分,是发育于前寒武系—侏罗系基底之上的中、新生代裂谷盆地。该盆地早白垩世—古近纪经历了"裂谷—坳陷—裂谷"的构造演化过程及"陆相—海相—陆相"的沉积演化过程,表现为晚白垩世大规模海侵、早白垩世和古近纪两期裂谷叠置的特点。基于构造作用影响裂谷盆地层序发育的观点,分析了Termit盆地下白垩统裂谷阶段内的层序地层充填样式。根据裂谷作用的强弱,将早白垩世裂谷阶段划分为裂谷初始期、裂谷深陷期及裂谷萎缩期3个阶段。裂谷初始期层序断裂活动弱,构造沉降小,长轴物源体系较为发育,陡坡带为加积至退积型河流或三角洲沉积,缓坡带发育加积型河流或三角洲体系。裂谷深陷期层序断裂活动强烈,构造沉降大,陡坡带形成退积型水下扇或滑塌扇沉积,缓坡带发育退积型三角洲体系,盆地中心为泥岩充填。裂谷萎缩期层序断裂活动减弱并趋于停止,陡坡带为进积型扇三角洲沉积,缓坡带发育进积型三角洲体系。研究表明:裂谷作用对层序地层充填样式具有明显的控制作用,以构造作用为主线的裂谷盆地层序地层分析方法,能有效预测沉积体系和储层分布。     

陆源碎屑细粒沉积岩中收缩裂隙形成机制研究进展及地质意义

陆源碎屑细粒沉积岩收缩裂隙广泛发育（湖）海陆过渡相中,其成因机制对古环境研究具有重要指示意义,也是震积岩和微生物成因沉积构造领域的研究热点。通过调研国内外收缩裂隙的相关研究,系统总结了收缩裂隙的形态特征、成因机制及其研究的地质意义。结果表明：收缩裂隙主要发育在（湖）海陆过渡相粉砂岩与黏土岩互层的陆源碎屑细粒沉积岩中,通常发育在粉砂岩层的底面,向下逐渐尖灭于下部黏土岩层,呈肠状、脉状或蠕虫状的粉砂质充填,其层面形态可分为纺锤形裂隙、不规则裂隙、多边形裂隙等多种类型,反映了不同的沉积环境。收缩裂隙的成因包括与盐度变化相关的合气作用、地震作用、风暴作用、微生物席破裂作用等。收缩裂隙对沉积环境、事件性沉积、高频（湖）海退—（湖）海侵界面具有重要指示意义。根据收缩裂隙的形态特征及其组合可以指示沉积相带,根据收缩裂隙的发育特征及其伴生现象可以指示地震、风暴、重力流等事件性沉积;微生物成因的收缩裂隙具有沉积物暴露的指示作用,能够指示不同级次的（湖）海退—（湖）海侵界面及古（湖）海平面变化。     

Microbial mats implicated in the generation of intrastratal shrinkage (‘synaeresis’) cracks

Intrastratal shrinkage (often termed ‘synaeresis’) cracks are commonly employed as diagnostic environmental indicators for ancient salinity‐stressed, transitional fluvial‐marine or marginal‐marine depositional environments. Despite their abundance and use in facies interpretations, the mechanism of synaeresis crack formation remains controversial, and widely accepted explanations for their formation have hitherto been lacking. Sedimentological, ichnological, petrographic and geochemical study of shallow marine mudstone beds from the Ordovician Beach Formation of Bell Island, Newfoundland, has revealed that crack development (cf. synaeresis cracks) on the upper surface of mudstone beds is correlated with specific organic, geochemical and sedimentological parameters. Contorted, sinuous, sand‐filled cracks are common at contacts between unbioturbated mudstone and overlying sandstone beds. Cracks are absent in highly bioturbated mudstone, and are considered to pre‐date firmground assemblages of trace fossils that include Planolites and Trichophycus. The tops of cracked mudstone beds contain up to 2·1 wt% total organic carbon, relative to underlying mudstone beds that contain around 0·5 wt% total organic carbon. High‐resolution carbon isotope analyses reveal low δ¹³C_org values (?27·6‰) on bed tops compared with sandy intervals lacking cracks (?24·4 to ?24·9‰). Cracked mudstone facies show evidence for microbial matgrounds, including microbially induced sedimentary structures on bedding planes and carbonaceous laminae and tubular carbonaceous microfossils in thin section. Non‐cracked mudstone lacks evidence for development of microbial mats. Microbial mat development is proposed as an important prerequisite for intrastratal shrinkage crack formation. Both microbial mats and intrastratal shrinkage cracks have broad palaeoenvironmental distributions in the Precambrian and early Phanerozoic. In later Phanerozoic strata, matgrounds are restricted to depositional environments that are inhospitable to burrowing and surface‐grazing macrofauna. Unless evidence of synaeresis (i.e. contraction of clay mineral lattices in response to salinity change) can be independently demonstrated, the general term ‘intrastratal shrinkage crack’ is proposed to describe sinuous and tapering cracks in mudstone beds.     

不同成岩期泥质岩非构造裂缝发育规律、形成机理及其地质意义

通过野外剖面踏勘、井下岩芯观测、镜下微区扫描等,初步探讨了泥质岩非构造裂缝（泥裂）的发育期次、空间展布形态、裂缝开裂模式及影响因素等。研究表明:（1）泥裂发育可以分为3个期次,依次为同生成岩期、埋藏成岩期（早成岩期和中-晚成岩期）和表生成岩期,各期泥裂发育数量与面孔率表现为∑同生期＞∑表生期＞∑埋藏期;（2）泥裂开裂方式主要包括3大类7种模式; （3）现代泥裂发育通常经历四个阶段,其中砂-泥旋回地层中砂层的润滑作用有助于泥裂的形成,并为早期裂缝填充提供了物质保障,同时,此类地层也有利于异常高压缝的发育;（4）泥裂单边延展开裂后期通常产生分叉,分叉角度多为120°,其次为90°,主要与沉积物颗粒均质性和能量释放有关;（5）影响泥裂发育的因素有多个方面,其中粘土含量和盐度决定着泥裂的发育程度,地形坡度控制着泥裂的空间组合形态,沉积旋回影响着泥裂的开裂方式、位置及裂缝内填充模式等;（6）构造裂缝的存在对泥裂的发育与保存具有一定的积极作用,二者互相影响。     

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。     

二维沉积层序计算机模拟研究

本项研究建立了综合性的二维沉积层序模拟系统SSMS。该模拟系统由盆地的沉降过程模拟与盆地充填过程模拟两个子系统构成。盆地的沉降模拟结合了反演的沉降回剥和盆地形成的正演模型;盆地充填过程模拟综合考虑了盆地沉降、重力均衡作用、海（湖）平面升降、沉积物供给、侵蚀作用、沉积物分布和压实等因素。结合实例分析表明,该模拟系统可用于定量分析盆地构造、海（湖）平面、沉积物供给等变化对沉积层序的形成过程、几何形态及其沉积体系分布的控制作用,检验地质模型和进行预测。     

中上扬子克拉通海西-印支期(泥盆纪-中三叠世)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与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,探讨和实践了中上扬子克拉通盆地海西-印支期沉积层序充填过程,剖析典型盆地的充填特征,与分阶段建立沉积演化模式。研究认为,中上扬子克拉通海西-印支期与加里东期的相似性是均由克拉通内和克拉通边缘两大沉积域组成,经历了克拉通边缘伸展和由伸展到挤压的2个盆地演化阶段,差异性是该期盆地类型与演化分异明显。典型盆地沉积充填特征表明,不同时期盆地充填特征的差异性决定于沉积充填控制因素的变化,各因素的控制作用因时因地而异。构造-层序充填过程的控制因素复杂多样,包括同沉积断裂、古地理格局、古隆起、碳酸盐生产率变化、相对海平面变化、基底构造特征和构造运动等,各种控制因素通过对层序沉积充填的边界条件、古地理背景、沉积环境、物源性质、层序结构和叠加样式等方面的影响来控制层序的发育,而且是造成沉积层序充填特征差异性的根本原因。各阶段沉积模式具有个性鲜明的充填背景、沉积建造类型、相带展布规律、演化过程和控制因素。海西-印支期中上扬子克拉通台地内保持隆坳相间,台缘以台盆相间为特征,优质储层发育于台地内和台缘高能礁滩环境,台内滞留环境和台盆区为有利盖层和烃源岩发育区。     

坳陷湖盆古地貌对沉积体系的控制作用 ——以准噶尔盆地中部侏罗系三工河组二段一砂组为例

为了明确坳陷湖盆古地貌对沉积体系的控制作用，认识沉积体系展布规律，优选下一步勘探领域，以准噶尔盆地中部侏罗系三工河组二段为例，采用地层厚度法恢复了古地貌，细化了古地貌单元，并通过岩芯观察，识别了沉积微相，在此基础上，通过古地貌单元与沉积微相叠合分析，提出了坳陷湖盆沉积期古地貌对沉积体系、沉积微相和岩性圈闭的形成具有重要的控制作用。研究结果表明：准噶尔盆地中部三工河期为隆凹相间的古地貌格局，具有水下古低凸、水下古沟槽、古坡折和水下古平台等4类古地貌单元，发育湖泊-三角洲沉积体系，可进一步识别出水下分流河道、分流间湾、席状砂和砂质碎屑流微相。水下古沟槽充填水下分流河道微相砂体，水下古低凸主体部位发育分流间湾相泥岩，古坡折之下的水下古平台发育砂质碎屑流砂体。水下古低凸翼部发育的水下分流河道砂体向低凸方向超覆尖灭，水下古平台发育的砂质碎屑流砂体呈“泥包砂”结构，储层性质较优，岩性圈闭条件好，成藏条件优越，为下一步最有利勘探领域。     

辽宁兴城中元古界常州沟组砂岩中微生物成因沉积构造

辽宁兴城夹山中元古界常州沟组潮间带相砂岩层面产出裂隙状构造。这些构造由0.8~3 cm长的纺锤状短裂隙和超过7 cm的长延伸裂隙组成,孤立为主,部分相连。通过与类似的层面裂隙和现代微生物席干缩裂隙的比较分析,将其解释为微生物成因沉积构造分类体系中的收缩裂隙（Shrinkage crack）,并参考席裂多边形（Mat-crack polygon）的术语称其为席裂（Mat-crack）。微生物席在脱水不充分的情况下形成纺锤状席裂,脱水充分的情况下形成席裂多边形。这些构造在常州沟组的出现,表明微生物生态系统在华北克拉通中元古代海侵初期已经开始影响古海岸带的地质作用,这对于恢复燕山裂陷槽盆地的生物—沉积作用和环境演化具有重要意义。     

Neoproterozoic trace fossils vs. microbial mat structures: Examples from the Tandilia Belt of Argentina

The Tandilia Belt in northeast Argentina includes a Neoproterozoic sequence of sediments (Sierras Bayas Group), in which the Cerro Largo Formation, ca. 750 Ma in age, forms a siliciclastic, shallowing upward succession of subtidal nearshore to tidal flat deposits. Trace fossils Palaeophycus isp. and Didymaulichnus isp. have been described from the upper part of this succession. Specific sedimentary structures consisting of round-crested bulges, arranged in a reticulate pattern, and networks of curved cracks are associated with the trace fossils. These structures are considered to be related to epibenthic microbial mats that once colonized the sediment surface. They reflect stages of mat growth and mat destruction, if compared to analogous structures in modern cyanobacterial mats of peritidal, siliciclastic depositional systems. Also the trace fossils are interpreted as mat-related structures, partly forming components of networks of shrinkage cracks, partly representing the upturned and involute margins of shrinkage cracks or circular openings in desiccating and shrinking, thin microbial mats.

The definition of Didymaulichnus miettensis Young as a Terminal Proterozoic trace fossil is questioned, and it may be considered to interpret the ‘bilobate’ structure as the upturned, opposite margins of microbial shrinkage cracks which have been brought back into contact by compaction after burial.     

Problems of the relationship between lithology and tectonics in the study of sedimentary basins

Interrelation of tectonic and sedimentary processes is realized at different hierarchical levels (from a common geodynamic setting of sedimentary basin to the behavior of its local structures) and at different stages of basin evolution (from sedimentation to rock formation). Based on several examples, the paper considers issues related to the reflection of tectonic processes in sedimentary sequence, the development of complex tectonosedimentation models of sedimentary basins, the identification of mineralogical-petrographical and petrochemical indicators of tectonic settings, as well as the study of mutual influence of tectonic and lithogenetic factors on the rock formation in the basins.