从地层记录的时空有序性解读地层学发展

自20世纪70年代以来,随着多重地层划分理论的提出和各种测试方法、手段的应用,一系列地层学分支学科开始出现。众多的地层学的分支学科极大地开阔了地层学研究领域,使地层学理论百家争鸣,向着多侧面、多层次和多尺度的方向发展,但较为专一的研究对象也使其趋向碎片化。因而,重新回顾地层学的发展历程,发现依据不同特征和属性建立的地层单位之间的关联,将趋向碎片化的地层学作为一个整体进行思考很有必要。就此从时空有序性的角度,系统总结和梳理了地层记录的不完备性、穿时性、旋回性、非渐变性和不可逆性。发现在地层记录中,尽管岩性变化、生物变化、物理变化和化学变化并不是严格地统一到时间变化中,但它们在时间和空间中的分布是有序和有规律的,是虽然不具备等时性但具备时间秩序性的沉积体。从下老上新的斯坦诺地层三定律,到空间上毗邻关系可以转化为时间上相随历史的瓦尔特相律,地层学不仅用上、下、左、右表达空间概念,也揭示其时间属性;不整合刚提出时仅仅是一个构造概念,是褶皱幕或造山幕导致的地层关系在空间上的不协调,但现今却包含了更多的时间属性,定义为地层记录的长时间缺失;地层旋回一开始是对地层重复性的描述,但随着第四纪米兰科维奇旋回的研究,证实它与沉积层序都是天文节律（时间）的产物。在复杂的地层记录中发现和恢复其有序的时空关系,揭示地层记录的时空有序性成为了地层学所有分支学科共同面临的主题,也使其相互交融。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷梧桐沟组层序地层划分

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系梧桐沟组作为一套重要的储集岩,具有良好的油气成藏前景,但对其层序划分及地层沉积样式的认识一直存在争议。在构造背景分析的基础上,结合岩芯、测井及地震资料,对研究区梧桐沟组层序地层划分及地层沉积样式研究表明,梧桐沟组沉积时期构造强度较弱,地形较为平缓,地层在全区稳定分布;中晚二叠世盆地发生造山运动,吉木萨尔凹陷东南边缘区域经过构造抬升,上部地层遭受不同程度的剥蚀,形成了现今"底平顶削"的地层样式。以凹陷中部少数地层保存较全的井的地层叠加样式分析为基础,通过井-震结合识别不同类型界面,特别是最大湖泛面,建立了区域层序地层格架,即梧桐沟组为一个完整的长期基准面旋回(三级层序),并在其内部识别出5个中期旋回。梧桐沟组地层在不同的层序发育时期表现出不同的旋回叠加样式:下段沉积时期,即最大湖泛面以下,随着可容纳空间的增大,地层表现为明显的退积叠加样式;上段沉积时期,即最大湖泛面以上,随着可容纳空间的减小,地层表现为明显的进积叠加样式,符合沉积物体积分配原理。     

门克庆井田水文地质条件对矿井开采顺序的影响

门克庆矿井水文地质类型为"复杂型",矿井达产时,设计布置3-1煤1个工作面和2-2中煤1个工作面,2层煤之间平均距离为34 m,2煤层回采过程中主要的充水含水层均为直罗组底部七里镇砂岩含水层。该含水层水压力大,达到4 MPa,疏放水钻孔单孔涌水量最大达到180 m3/h,富水性相对较强,且距离2-2中煤距离多小于5 m,导致2-2中煤巷道掘进过程中出现顶板淋水严重,锚索锚固困难等现象,无法保障2-2中煤的安全生产。笔者提出先开采下层3-1煤,待七里镇砂岩含水层水量、水压被疏降至可以保障2-2中煤顺利掘进和生产时,再开采上层2-2中煤的"反层序"采煤方法。生产实践证明,该方案是可行的。      

测井地质学前世、今生与未来——写在《测井地质学·第二版》出版之时

测井地质学以地质学和测井学的方法理论为指导,综合运用各种测井信息,来解决基础地质和石油地质的地质问题。经过数十年发展,测井地质学在油气勘探开发各个环节得到广泛应用。非常规油气的兴起使得测井地质学正面临多重挑战和全新探索,亟需建立针对非常规油气的测井地质学综合方法理论体系。本文以《测井地质学·第二版》出版为契机,系统归纳了测井地质学的起源及发展历程、主要研究内容和研究方法流程。然后总结了测井资料与地震、地质信息的匹配性,并分析了不同探测特性测井方法纵向分辨率区间特征。在此基础上评述了测井地质学在井旁构造解析、沉积学特征研究、层序地层划分、地应力方向判别及大小计算、井壁裂缝识别与评价、烃源岩评价以及非常规油气“七性关系”综合评价当中的应用。但由于测井资料的负载能力有限性、测井与地质信息属性不对应性以及测井资料本身的多解性,使得测井地质学在测井—地质转换、非常规油气测井评价及其与人工智能融合方面还存在一定的问题。因此加强基础岩石物理研究,挖掘测井曲线中包含的地质信息,并与人工智能相结合,将拓展测井地质学研究的精度和广度,从而使其未来可更好地应用至非常规油气测井评价等实践工作中。     

四川盆地二叠纪栖霞—茅口期古地理格局转换及勘探启示

层序岩相古地理的重建工作对认识盆地的构造—沉积演化、沉积建造时空分布和油气勘探具有重要意义。特殊的构造位置和演化历史造就了四川盆地二叠纪的构造—沉积分异的复杂性。前人对四川盆地二叠纪的原始地理格局认识差异较大,一定程度上制约了栖霞—茅口组有利勘探相带的预测。在综合油气勘探地震、钻井及盆地周缘的露头剖面资料上,通过沉积旋回和层序界面的识别,将栖霞组划分为SQ1和SQ2两个三级层序,茅口组划分为SQ3—SQ5三个三级层序;基于沉积相标志和地层层序的宏观分布特征,重建了四川盆地栖霞—茅口期各层序的岩相古地理。结果表明:岩相古地理相带宏观展布揭示了盆地构造形迹由栖霞期的北东向转变为茅口期的北西向;构造—沉积格局由栖霞期准稳定背景的“隆—坳”分异向茅口期非稳定背景的“台—槽”分异转换;准稳定期的栖霞组有利勘探相带以相对平坦地貌的水下微幅隆起控制为主,呈现出“一带一环”的白云岩浅滩分布,非稳定期的茅口组则在区域张裂构造背景及同沉积正断裂活动的影响下,有利勘探相带受“一槽一半岛”的控制;栖霞—茅口期的台地边缘性质是先成浅水地貌成因的边缘,有利勘探区主要分布在边缘内侧的岸后云质浅滩相带,不同于礁滩沉积铸造的有利勘探相带为滨岸高能礁滩体的镶边台地边缘。     

朝鲜半岛平南盆地地质演化综述

平南盆地位于朝鲜半岛中部,处于华北克拉通(中朝克拉通)东缘;其演化历史长达10亿年,其地质记录为揭示东亚现今构造格局的形成提供重要制约。盆地发育中元古界-中生界,从下至上包括黄海群(1.3~1.1Ga)、祥原超群(1.0~0.9Ga,自下而上包括直岘群、祠堂隅群、默川群和灭岳山群等)、燕滩群(狗岘系,0.72~0.54Ga)、黄州系/超群(0.52~0.46Ga,包括下部黄州群和上部法洞群)和平安超群(0.33~0.24Ga)等5个构造层序;各单元之间均为平行不整合;沉积跨度超过10亿年,沉积物厚度累计达到15000m。另外,平南盆地南部发育临津群(0.42~0.35Ga),该地层与中元古界上部-奥陶系很可能呈构造接触关系。平南盆地沉积中心自中元古代晚期从南部逐渐向北部转移,新元古代及早古生代均位于中部,二叠纪盆地沉积中心位于北部。平南盆地沉积碎屑锆石年龄则显示物源发生多期变化:中元古代以盆地北侧基底~1.8Ga峰期岩浆-变质作用岩石为主;中元古代晚期以同沉积就位的岩浆岩为主;新元古代以1.6~1.5Ga和1.2~1.1Ga峰期的岩浆岩为主;寒武纪以~2.5Ga和~1.8Ga峰值的变质基底岩石为主。以上变化反映了古地理格局的显著变化。推测新元古代早期及之前,华北克拉通曾与某个发育1.6~1.5Ga和1.2~1.1Ga岩浆作用的克拉通或者岩浆弧相邻(近邻或远邻);地层记录了迄今所知新元古代最早的碳同位素负漂移(默川负漂移,~0.92Ga),地层可能还记录了最晚的负漂移(燕滩负漂移,可能对应全球Gaskiers负漂移,~0.55Ga),它们可能是对新元古代全球长期多次岩浆-裂解-冰期事件的响应。     

塔里木盆地玉尓吐斯组高频层序沉积充填演化特征及控烃作用

结合9个野外剖面和17口井,对塔里木盆地玉尔吐斯组沉积演化及其对烃源岩的制约作用进行了系统研究和分析。在精细对比后发现,塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组可分为2个三级层序(SQ1、SQ2)、5个四级层序(sq1—sq5),其中三级层序SQ1可分为3个四级层序,SQ2可分为2个四级层序。SQ1发生在寒武纪初期,海进速度较慢,影响范围相对局限,而SQ2的海进则相对迅速,影响范围较大。四级层序sq1发生在第一次海侵初期,水体浅,主要沉积紫红色白云岩、灰黑色砂屑白云岩,起填平补齐的作用;sq2、sq4发生在海侵—海退的转换时期,是两套深水的沉积,岩性以黑色泥岩、硅质泥岩和硅质岩为主,局部发育泥岩与条带状白云岩互层;sq3、sq5是海退过程中的浅水沉积,主要发育灰色白云岩和藻白云岩,局部有泥质夹层。利用Mn、Fe、Ti、Rb、K、Sr、Ba、Cu、U、V、Mo等元素及其比值进行沉积环境分析表明,sq2时期,水体深度大、盐度低、气候温暖湿润,有利于生物发育,并且其硫化缺氧的环境极其有利于有机质的保存;sq4时期,水体深度较大,盐度相对较小,气候相对温暖湿润,较为适合生物生存,并且其硫化缺氧夹次氧化的环境,较为适合有机质保存。高频海平面变化与沉积环境演化影响着玉尔吐斯组的烃源岩分布与品质,sq2时沉积的烃源岩品质优于sq4,但是其分布范围小于sq4。     

珠江口盆地中中新世SQ14.8层序-沉积演化及其地质意义

中中新世,位于南海北部陆缘的珠江口盆地发生了构造、沉积和古气候格局的骤然变迁,而对古珠江沉积体系层序、沉积的研究为重塑该变革提供了良好契机.本文利用珠江口盆地三维地震和钻井资料,选取中中新世SQ14.8三级层序开展了系统的层序地层和沉积解剖,通过厘定关键层序、体系域界面,建立了高精度区域四分体系域格架,并在此基础上重建陆架-陆坡区主要沉积体系的宏观展布特征和演化过程.研究发现,SQ14.8三级层序记录了珠江口盆地新近纪以来最大规模的一次相对海平面下降,引发沉积滨线跨越陆架长距离迁移到陆架坡折,发育了从低位到强制海退完整的体系域单元.古珠江三角洲作为陆架区主要的沉积体系,在相对海平面升降旋回的驱动下,其发育位置从内陆架到陆架边缘的迁移过程中,发育主控因素也由河流作用为主逐渐变为河流和海洋水动力共同控制.强制海退体系域的识别及沉积展布研究为预测深水储层提供了依据,该时期发育的陆架边缘三角洲下方陆坡区是寻找富砂重力流储集体的有利地区,而陆架边缘三角洲侧翼砂质沉积较少,下方的扇体以泥质扇为主.综合分析认为中中新世变冷事件是造成13.8 Ma相对海平面强烈下降的主要原因,在珠江口盆地促成SQ14.8层序典型强制海退体系域及陆架边缘三角洲的发育,进一步证明该事件是一次全球性的气候事件,其响应不仅可以在大洋钻孔获取的O同位素中找到证据,在边缘海盆的沉积记录中也有明显反映.     

云南楚雄盆地上三叠统沉积及地球化学的海相特征

楚雄盆地为中生代形成的典型前陆盆地。三叠纪是其形成的主体阶段和盆山转换的重要时期,也是由海相向陆相沉积环境的转折期,同时上三叠统是楚雄盆地最重要的油气资源层系。通过对楚雄盆地上三叠统进行系统的沉积学、层序地层学和波动地质学分析,在上三叠统识别出3个三级层序,建立了层序地层格架和高频波动曲线。对层序地层格架内的碳、氧同位素和微量元素的特征进行分析,发现楚雄盆地晚三叠世诺利晚期—瑞替期沉积具有海相沉积环境的地球化学特征,同时综合多学科的研究成果,指出楚雄盆地该时期为一与海域相接的近海湖盆,并受到间歇性海侵的影响。而海相烃源岩与陆相烃源岩在生烃能力、分布规律等方面均具有较大的差异。因此,这一认识对于重新评价楚雄盆地晚三叠世烃源岩具有重要意义。     

轮南古潜山东—草湖凹陷东河砂岩段—角砾岩段高分辨率层序地层与沉积相特征

为查明塔里木盆地塔北隆起轮南古潜山东—草湖凹陷地区下石炭统巴楚组东河砂岩段—角砾岩段的层序地层与沉积相展布特征,基于钻井、测井和地震资料,应用沉积学、层序地层学和地震沉积学原理,对研究区巴楚组的层序地层与沉积环境进行了详细研究。结果表明：（1）从下至上,巴楚组的下部东河砂岩段可划分为1个准层序组、3个准层序（DH1、DH2、DH3）,上部角砾岩段可划分为1个准层序组、1个准层序（DH4）,4期准层序沉积期均为水进沉积环境。（2）研究区在巴楚组沉积期主要发育扇三角洲-滨岸沉积体系,其中第1期准层序（DH1）与第4期准层序（DH4）以扇三角洲沉积为主,第2期准层序（DH2）与第3期准层序（DH3）以海相滨岸砂岩沉积为主。