沉积地质学发展新航程——地震沉积学

地震沉积学是在地震地层学和层序地层学基础上发展起来的、沉积地质学与地球物理学相互交叉的新兴学科,在刻画薄层砂体、表征储集层和预测岩性圈闭等方面发挥了重要作用。在表述地震沉积学发展简史的基础上,介绍了地震沉积学的基本概念、基本原理和主要研究流程;在建立精细层序地层格架基础上,重点阐述了90°相移、分频处理与频谱分解、属性优选、地层切片、地球物理反演、地震岩性解释和RGB(红色、绿色、蓝色)地震属性融合等地震沉积学关键技术以及地震沉积相实例分析。认为中国地震沉积学应该围绕不同类型沉积盆地开展油气勘探阶段地震地貌学(地震沉积相模式)和复杂(多样)地震岩性学综合研究,在油气开发阶段,充分利用RGB地震属性融合等多种地球物理方法技术,开展多种成因类型砂体构型和储集层定量表征研究。综合研究表明,地震沉积学是沉积地质学发展的新航程。     

中国地震沉积学研究现状和发展思考*

地震沉积学是地震地层学和层序地层学的延续发展。最近10多年来,地震沉积学研究受到人们的高度重视,在地震沉积学理论、陆相碎屑沉积砂体、海相沉积砂体、碳酸盐岩和混积岩刻画、地震成岩相预测、砂体精细表征和开发地质应用、地球物理新方法新技术、RGB(Red-Green-Blue)地震属性融合、储集层预测技术以及三维可视化技术雕刻地质体等10个方面取得了长足进展。未来地震沉积学应该关注地震地貌学理论模型、地震岩性学新方法、勘探地震沉积学、开发地震沉积学、地球物理反演新方法和人工智能技术等方面的研究,不断完善地震沉积学理论方法,拓展地震沉积学在油气勘探开发等领域的应用,助力油气勘探开发提高经济效益。     

歧口凹陷沙河街组一段层序格架和储层质量分析

层序地层格架与储层质量之间具有明显的关联,不同沉积体系域具有不同的岩性组合,经历了不同的成岩过程,造成了储层质量差异。本文综合利用地质和地球物理资料,以歧口凹陷沙一段为研究对象,重点讨论了沙一段层序地层格架、成岩演化和储层质量之间的关系,指出沙一段可划分成三个三级层序,每个层序均发育低位、湖侵和高位体系域。低位和高位体系域多发育三角洲和水下扇成因的砂砾岩,这些沉积砂砾岩目前处于成岩演化的中期。受原始沉积环境和成岩环境等因素的影响,不同沉积体系的储层质量存在明显的不同。高位体系域多发育三角洲和重力流成因的、相对较粗的砂砾岩,加之埋深相对较浅,所以相对于低位体系域储层来说,具有较好的储层质量。最后,依据层序格架、沉积类型和成岩作用综合研究,指出歧北次凹沙一段储层的储集物性比歧南次凹好,沙一上层序的储层物性比沙一下层序和沙一中层序的好,从而评价预测了沙一段有利储层的空间分布。     

古物源体系多方法表征

古物源体系是深时“源—汇”系统研究的重要环节。随着沉积学理论和技术的发展,物源示踪的表征方法已从单一迈向综合、由定性走向定量,这将有助于更全面地揭示母岩发育特征、物源区构造背景、沉积物路径系统等,进而建立更可靠的古物源体系发育模式。碎屑锆石U-Pb定年等多方法物源体系表征研究表明,沾化凹陷渤南洼陷沙四下亚段（Es4x）砂岩样品主要发育岩浆成因的锆石,这些锆石颗粒自形程度较好,具有清晰的岩浆环带,其Th/U>0.4,稀土元素普遍具有“Ce正异常、Eu负异常”特征。微量/稀土元素地球化学指标和砂岩岩石学特征揭示了研究区沙四下亚段陆源碎屑具有岩浆岛弧/活动大陆边缘酸性花岗质源岩的属性。母岩的发育与华北克拉通在新太古代—古元古代及晚古生代—中生代的地球动力学背景密切相关。综合优势年龄贡献、母岩属性、岩石学特征、地球动力学背景,最终建立了渤南洼陷沙四下亚段古物源体系发育模式,即渤南洼陷沙四下亚段同时发育“近源堆积”和“远源供给”两类路径系统,发育东侧中生界岩浆岩主导型物源系、南侧新太古界/古元古界/上古生界/中生界母岩联合控制型物源系、中部混合物源系。其中,东侧物源系和中部物源系的关联性较大,应属于同一沉积物路径系统,南侧物源系相对独立。     

地震相干体技术识别低序级断层方法研究

正确识别低序级断层对于复杂断块油藏的勘探开发有着重要的意义，低序级断层与高序级断层在成因上没有明显区别。本文在介绍地震相干原理的基础上，提出了优化的、抗干扰能力强的相干系数法，分析和总结了相关计算时窗、倾角搜索时窗、相邻计算道数等参数对相干体计算结果的影响，在曲堤油田的实际应用中，识别了一系列正断层和正-滑断层成因类型的低序级断层，使得该区的构造刻划更为细致。     

当今沉积学研究热点讨论——第20届国际沉积学大会评述

第20届国际沉积学大会于2018年8月13日-17日在加拿大魁北克城召开。来自51个国家、930余名专家学者参加了本次会议。基于本届大会论文专题设置情况,指出目前沉积学研究热点主要包含人类世沉积学、湖泊沉积环境、深水沉积过程、“源-汇”系统、微生物岩沉积学及沉积过程模拟等多个主要方面。当前人类活动对地貌影响、沉积物收支平衡影响不容忽视;湖泊沉积砂体研究不仅具有油气勘探价值,而且对古气候研究具有重要意义;沉积深水重力流的流态特征、沉积机理及实地监测等研究取得较大进展;“源-汇”系统研究思想在盆地构造演化、源区母岩性质及沉积物分散样式等方面具有更加实际的指导意义;微生物岩沉积学研究进展包括微生物矿化作用、成岩作用及其对于古地理重建的意义等方面;沉积物风化过程及其在不同环境下搬运及沉积过程是目前沉积学物理、数值模拟的主要内容。就近年来国际沉积学会议热点以及国际重点地质研究计划的实施情况来看,认为深时沉积记录、过程-产物研究方法、多学科交叉渗透是未来若干年内沉积学的发展方向。我国当今沉积学研究以应用沉积学为主,除了重视现代实验分析技术,还应加强野外基本地质研究方法和沉积过程机理研究。在沉积学快速发展的黄金时期,应抓住难得的机遇,不断将我国沉积学研究推向国际先进水平。     

特约主编致读者

全球常规和非常规油气资源极为丰富,其中常规石油可采资源量为5 350×108 t,非常规石油可采资源量为5 834×108 t。随着油气勘探面临的对象向“深层、深水、薄层岩性圈闭、非常规油气资源”等方向的转变和新方法新技术的广泛应用,沉积储集研究作为深层、深水、岩性圈闭和非常规油气资源勘探的基础,面临着一些列重大的沉积储层理论和方法技术瓶颈问题,如深时沉积过程和沉积动力学、沉积作用与构造活动、事件沉积作用、细粒沉积环境、复杂储层形成机制和“甜点”预测、模拟实验、多学科综合开展沉积储层研究等。显然,加强沉积储层研究对于发展完善沉积地质学、储层地质学理论,发现矿产资源,特别是指导油气资源勘探开发具有重要的科学意义和战略价值。 “沉积盆地构造沉积储层响应”主题专辑包括24篇学术论文,将从某些触角去探讨典型含油气盆地构造活动、沉积体系和储层发育的基本特征和相互关系,阐明盆地构造演化、层序地层格架、深时沉积体系、致密储层成因机理、页岩源储关系等前沿地学问题以及油气勘探开发实际问题,反映层序沉积储层研究新进展。 原型盆地恢复具有十分重要的石油地质意义,但原型盆地恢复难度大,难以用一种方法或几种方法确定盆地构造背景和沉积盆地边界。鄂尔多斯盆地富含煤、石油、天然气、页岩气和砂岩型铀矿等资源,在新元古代发育拗拉谷,早古生代演化为浅海台地,晚古生代和中生代逐渐向内陆湖泊演化,新生代沉降回返并定型为现今的地貌。研究表明,中—晚三叠世鄂尔多斯原型盆地北部边界位于内蒙古达拉特旗—山西大同一线,东部边界为山西宁武—太原—太谷—榆社—河南安阳—开封—登封一线,南部边界位于陕西陈河—洛南—栾川—南召一线,西部以肃南马良沟为界,西北则以贺兰山断裂带为界,原型盆地面积巨大,北坡发育曲流河三角洲湖泊沉积体系,南部发育粗粒的冲积扇辫状河/扇三角洲湖泊沉积体系。 多幕裂陷盆地构造演化特别是复杂的断裂发育特征及其活动方式是当前国际上盆地分析关注的热点和难点。多幕次裂陷作用下断裂活动方式的转型,必然会导致物源水系、沉积物入口及砂体分散方式的系统性差异。在第一幕裂陷或者单幕裂陷盆地中断裂往往会发生分段联接,在盆地演化的早期各个洼陷较为分散和孤立,主要以陡坡带和缓坡带水系供源为主,而在断裂发生连锁之后,轴向水系供源体系逐渐开始占据主导;第二幕裂陷作用下盆内断裂活动方式及其沉积响应关系较为复杂。在伸展应力方向偏转的多幕裂谷盆地,晚期裂陷阶段往往以特定的边界断层迅速生长和复活为特征,近似垂直于新的应力场方向的先存断层优先活动,位移量快速达到最大,有利于大型的轴向供源体系的形成;未复活断层控制的地区其构造沉降弱,继承了早期裂陷结束时长轴水系供源的特征。 浅水三角洲和陆架边缘三角洲是当今沉积学研究热点,人们在三角洲形成背景、沉积作用过程、沉积亚微相表征和沉积模式、主要控制因素等方面取得了系列研究成果。苏丹穆格莱德盆地Unity凹陷白垩纪Aradeiba期古地貌宽缓,古气候温暖潮湿,物源充足,古水体水浅动荡,形成了以水下分支河道为主要砂体的浅水三角洲,湖平面下降、强烈断裂活动和充足物源供给有利于大型浅水三角洲发育。巴布亚盆地侏罗系发育受潮汐影响的被动陆架边缘三角洲,主物源来自澳大利亚北部克拉通,形成的三角洲前缘砂坝受高能量的潮汐作用改造呈朵状或指状,储层物性好,为优质储层发育相带。 随着致密油气勘探开发的蓬勃发展,地质学家们对储集油气资源的致密储层、页岩储层的认识程度在不断提高。目前,人们关注致密/页岩储层类型划分、岩石类型及其地质特征、成岩过程和储层物性定量评价、致密/页岩储层形成机理和有利储层预测等。特别是“甜点”储层（异常高孔段、裂缝发育段、有机孔发育段）的形成机理和预测成为当前致密/页岩储层勘探开发的重要科学问题。中国陆相含油气沉积盆地发育多种类型致密/页岩储层,强烈的压实作用和胶结作用是储层致密化的主要原因。渤海湾盆地济阳坳陷渤南洼陷沙河街组深层砂砾岩储层平均孔隙度8.6%,平均渗透率3.81 mD,孔隙连通性差,储层非均质性强。压实作用造成沙河街组砂砾岩原生孔隙损失率约77%,是储层致密的重要机制。二连盆地下白垩统发育一套富含油气的、特低低孔、超低特低渗湖相云质岩储层,早期方解石胶结是储层物性降低的主要因素,物性变差主要与凝灰质蚀变促进早期胶结作用和生成黏土矿物有关。四川盆地五峰组—龙马溪组过成熟海相页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝。微裂缝多呈条带状,能有效沟通有机孔和无机孔。页岩孔隙以孔径<10 nm的微孔和介孔为主,孔隙数量和体积占比均大于80%。有机孔面孔率随着孔径增大而增大,孔径为100~400 nm的孔隙面孔率占比最大。溶蚀孔隙度与碳酸盐矿物含量呈正相关,过成熟海相页岩中微孔和小孔径介孔孔隙大量分布,有利于页岩气以吸附态赋存。四川盆地下侏罗统大安寨段为一套以暗色页岩与介壳灰岩不等厚互层为主的浅湖半深湖沉积,页岩有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主;页岩的储集空间包括有机孔、无机孔与宏微观裂缝,页岩中黏土矿物粒缘孔和晶间孔最为发育,有机孔次之,微裂缝发育程度与连通性较好。 当今国际沉积地质学和储层地质学研究关注全球气候变化沉积记录、深水沉积与事件沉积、碳酸盐与微生物沉积、深时源渠汇系统、盆地沉积动力学机制、储层次生孔隙形成机制和页岩储层发育演化等热点问题。结合中国沉积盆地构造背景,针对未来构造沉积储层研究应该加强中国不同类型含油气盆地沉积古地理、不同类型储层形成发育机理以及深埋薄层砂体识别预测等重要基础和高新技术研究,研究地质时期构造运动、古气候的突变、火山活动等诱发因素以及古地形的变化,探讨不同地质因素与重力流或事件沉积过程之间的关系,建立反映不同盆地背景的沉积模式,实现湖盆沉积过程和事件沉积研究的新突破;阐明常规储层和非常规储层形成机制,基于定量沉积相、成岩相综合研究,有效预测“甜点”储层分布;创新建立细粒岩与混积岩研究方法体系,建立统一的岩性/岩相/微相分类体系,研究细粒和混合沉积的机械作用、地球化学与生物过程（多种沉积过程叠加）以及细粒和混合沉积的动力学机理（细粒沉积学和混合沉积学）;不断深化现代沉积和露头沉积学、实验沉积学、地震沉积学、遥感沉积学、大数据和信息技术、物理和数值模拟沉积学等新方法技术在沉积机理和砂体预测等方面的应用,不断促进沉积学由定性描述向定量研究发展,加强应用研究与沉积机理研究紧密结合,形成具有中国地域特色的沉积学理论和方法体系。 希望该专辑讨论的关于沉积盆地构造、沉积、储层响应关系等方面的研究成果在推进中国沉积地质学、储层地质学研究以及常规和非常规油气勘探开发过程中发挥积极作用。 衷心感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版付出的辛勤劳动！     

南襄盆地泌阳凹陷深凹区核三段沉积特征及演化

通过测井、录井、粒度分析资料,结合区域地质资料、前人研究成果、岩心描述和地震反射资料,认为核三段发育辫状河三角洲、近岸水下扇、滑塌浊积扇及湖泊沉积,并进一步识别出5个亚相及6个微相。其中,近岸水下扇发育于研究区西南部和东南部的控边断层处,辫状河三角洲发育于东北部,滑塌浊积扇发育于辫状河三角洲前端的半深湖-深湖区域。近岸水下扇岩性主要为灰白色中、细砾岩,砾石成分复杂,分选差,磨圆程度低。辫状河三角洲发育平行层理、交错层理及冲刷充填构造,垂向上构成间断正韵律,其岩性为浅灰色砾岩、砾质砂岩、砂岩,中-厚层或块状,自然电位曲线和电阻率曲线呈钟形或箱型。辫状河三角洲前缘砂体失稳,产生滑塌,在深湖区形成滑塌浊积扇,其岩性为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,多呈正韵律,发育块状层理、液化变形层理、波状层理及泥岩撕裂屑、槽模、沟模构造等,电测曲线表现为钟形、箱形、漏斗形等。湖泊沉积主要发育于三角洲前缘和近岸水下扇前方的深凹区。从H38-H31研究区经历了水体由深到浅再略加深的沉积演化。     

基于微量元素分析的古沉积背景重建——以准噶尔盆地西北缘安集海河组为例

作为沉积背景变化的敏感性指标,微量元素丰度及其比值对物源构造背景识别、沉积环境恢复和古气候重建等具有重要意义。本文对准噶尔盆地西北缘古近系安集海河组23件泥质岩类样品开展微量、稀土元素分析测试,结合岩心与薄片等相标志,完成了研究区古沉积背景的恢复。研究表明：①稀土元素球粒陨石标准化分配模式、微量元素上地幔标准化蛛网图以及Th/Sc- Zr/Sc、La/Yb- REE、La- Th- Sc判别图解综合分析指示,安集海河组沉积期物源供给较为稳定,物源区风化程度较高,再旋回及分选作用不明显;沉积物源主要来自上地壳的长英质岩石,母岩岩石类型以酸性火成岩为主,主要为大陆岛弧成因,扎伊尔山早石炭世侵入岩是可能的物源区;②元素Li、Sr、Sr/Ba和Th/U组合以及U/Th、 δ U、 δ Ce、Ceanom和Ce/La组合指示,安集海河组沉积期表现为陆相半咸水的氧化型沉积环境,该沉积环境受古近纪系列热气候事件的影响,在极热气候背景下,湖盆水体蒸发强烈,湖平面略有下降且湖水浓缩,水体盐度增高,部分湖底沉积物因暴露水面而被氧化,该现象可在陆相红层的特殊沉积物中得到进一步印证;③纵向上,安集海河组Sr/Cu以及Cu和Cs含量变化整体呈上升趋势,反应气候的干旱程度不断增加,同时风化作用指数Rb/Cs整体呈下降趋势,表明受气候干旱的影响,该时期风化作用逐渐减弱。综上,安集海河组沉积期,研究区气候经历了由湿热向干热转变的过程。     

准噶尔盆地春光探区白垩纪古地貌恢复及其控砂机制

古地貌恢复是盆地沉积体系研究的重要手段之一。准噶尔盆地春光探区井位分布不均,无法有效地对白垩系凹陷区的储集层潜力进行评估。首先利用三维地震、测井和岩心等资料,采用高精度古地貌恢复方法,在建立全区层序地层格架的基础上,综合考虑压实校正、剥蚀量恢复和古水深恢复,按砂组恢复出春光探区白垩纪古地貌特征,识别出了下切谷、坡折带和局部凸起等地貌单元。结果表明春光探区白垩系沉积经历了扩张—收缩—逐渐填平补齐的过程,沉积体系继承性较好;精确的古地貌恢复反映了盆地的沉积过程,有助于储集层预测和微相划分,对白垩系沉积特征研究有重要意义。其次,分析了地貌单元对砂体分布和沉积相展布的控制作用,认为研究区古地貌对砂体控制作用明显,其中局部凸起对砂体有分隔作用,坡折带控制着砂体展布和成因类型,下切谷作为搬运通道控制着砂体发育位置和规模。最后,对沟谷体系进行了精细刻画,总结了古沟谷的V-U-W型发育模式,并定量分析其搬运能力。