吳因業(yè) 朱如凱 羅 平 袁選俊 候連華 張?zhí)焓?/p>

(1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)研究所 北京 100083; 2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)油氣儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100083; 3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)研究中心 北京 100083;4.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院塔里木分院 北京 100083)

0 引言

第18屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)于2010年9月26日在安第斯山腳的門多薩勝利召開。中國(guó)石油代表團(tuán)一行6人于2010年9月25日-10月6日赴阿根廷門多薩市參加IAS(國(guó)際沉積學(xué)會(huì))組織的第18屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)和野外地質(zhì)考察。會(huì)議舉辦方為阿根廷沉積學(xué)會(huì),約600多名來(lái)自五十多個(gè)國(guó)家的地質(zhì)學(xué)家參會(huì)。會(huì)議有12個(gè)技術(shù)專題,6個(gè)討論專題,分口頭發(fā)言和Poster展示兩種方式。會(huì)議設(shè)了8個(gè)會(huì)場(chǎng)。每天上午、下午各有一場(chǎng)主題發(fā)言(Keynote),由知名專家就其研究領(lǐng)域的前沿方向作綜述和前瞻性發(fā)言,共有8位專家發(fā)言。9月29日進(jìn)行了會(huì)間地質(zhì)考察,沿門多薩河谷深入安第斯山進(jìn)行10個(gè)小時(shí)的地質(zhì)考察。會(huì)議共計(jì)約374個(gè)口頭報(bào)告,441個(gè)粘貼專版(Poster)。12個(gè)大會(huì)專題包括:1、碎屑沉積體系與沉積層序(包括湖泊體系、冰川體系、風(fēng)成體系等7個(gè)內(nèi)容);2、碳酸鹽巖與蒸發(fā)巖(包括海相碳酸鹽巖:環(huán)境和過(guò)程,陸相碳酸鹽巖:沉積過(guò)程和氣候記錄,微生物:一個(gè)研究碳酸鹽的地球生物學(xué)方法等8個(gè)內(nèi)容);3、沉積過(guò)程及沉積實(shí)驗(yàn)(包括水槽實(shí)驗(yàn)和沉積過(guò)程);4、不同盆地類型沉積分析(包括構(gòu)造氣候與沉積、前陸盆地沉積、斷陷盆地沉積、走滑和弧前盆地的沉積等5個(gè)內(nèi)容);5、沉積學(xué)的數(shù)值模擬(數(shù)值模擬盆地填充、盆地模擬和水資源等3個(gè)內(nèi)容);6、碎屑巖沉積物地球化學(xué)(成巖巖石學(xué)研究、巖石學(xué)和地球化學(xué)研究、物源與風(fēng)化作用、粘土礦物學(xué)和地球化學(xué)等5個(gè)內(nèi)容);7、火山沉積學(xué)(火山沉積、火山爆發(fā)和火山灰擴(kuò)散和火山巖相模式);8、古生物學(xué)和沉積;9、地質(zhì)災(zāi)害與應(yīng)用沉積學(xué)(環(huán)境沉積學(xué)和人類對(duì)沉積旋回的影響、滑坡-液化和重力流、塊體破壞事件與沉積物、遙感與沉積體系、環(huán)境災(zāi)難與沉積記錄等8個(gè)內(nèi)容);10、資源沉積學(xué)(包括油氣沉積:煤,石油和天然氣、砂礦和聚合資源、烴源巖與儲(chǔ)集層等5個(gè)內(nèi)容);11、古氣候(包括第四紀(jì)氣候、古湖沼學(xué)等5個(gè)內(nèi)容);12、沉積學(xué)的教育交流[1]。

第18屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)是沉積學(xué)界的奧林匹克盛會(huì)。大會(huì)的這些專題都是現(xiàn)今沉積學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容或前沿領(lǐng)域,是相關(guān)國(guó)家或國(guó)際合作地質(zhì)計(jì)劃(國(guó)際大陸鉆探計(jì)劃與海洋鉆探計(jì)劃)的重點(diǎn)研究范疇,研究水平較高。綜合第18屆國(guó)際沉積大會(huì)有關(guān)沉積儲(chǔ)層研究論文的摘要、口頭發(fā)言及展講內(nèi)容,對(duì)含油氣盆地沉積學(xué)和層序地層學(xué)等方面的主要進(jìn)展作一簡(jiǎn)述。

1 三級(jí)層序和體系域類型及其石油地質(zhì)意義

第18屆IAS國(guó)際沉積學(xué)大會(huì),總計(jì)有186篇論文涉及層序地層學(xué)及油氣儲(chǔ)集層評(píng)價(jià),在展廳也有許多專題涉及,反映近年來(lái)層序地層學(xué)研究取得的重大進(jìn)展。我國(guó)層序地層學(xué)理論研究及應(yīng)用的廣度、深度與國(guó)外尚有一定差距。層序地層學(xué)的研究仍然是本次大會(huì)的一個(gè)議題,其中包括了層序地層與沉積環(huán)境的關(guān)系、大陸邊緣盆地的沉積體系與層序地層的關(guān)系以及利用露頭剖面開展層序地層劃分等多個(gè)研究?jī)?nèi)容。對(duì)于利用層序地層原理開展不同地區(qū)實(shí)例研究的文章較多,比如Robert O Salvador Francisco D'Avila等人對(duì)巴拉那盆地石炭系Itarare組泥質(zhì)巖、濁積巖以及冰川沉積進(jìn)行了露頭沉積層序研究,劃分出五個(gè)沉積序列;Zelenda JKoch等人對(duì)南極洲上古生界開展層序地層研究。而對(duì)于層序地層研究方法和未來(lái)趨勢(shì)的探討較少,多數(shù)將層序地層與沉積體系演化相結(jié)合。其實(shí)目前對(duì)于層序地層的前沿內(nèi)容主要集中在層序地層標(biāo)準(zhǔn)化的建立與層序地層識(shí)別劃分方法的運(yùn)用。在2009年北美Catuneanu O,Abre V等25位著名沉積學(xué)家在Earth-Science Reviews雜志發(fā)表了“走向?qū)有虻貙拥臉?biāo)準(zhǔn)化”(Towards the standardization of sequence stratigraphy)的文章指出層序地層標(biāo)準(zhǔn)化可能成為未來(lái)層序地層研究的重要領(lǐng)域[2～5]。

1.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)層序和體系域

對(duì)阿根廷Andes露頭及對(duì)許多在擠壓型、伸展型和鹽構(gòu)造背景下生長(zhǎng)的地層調(diào)查發(fā)現(xiàn),生長(zhǎng)地層的同沉積變形可以構(gòu)成由運(yùn)動(dòng)學(xué)體系域組成的“運(yùn)動(dòng)學(xué)層序”,其地層單元局部被不整合限定,可通過(guò)地震剖面或露頭的反射終止形式來(lái)確定和識(shí)別。將運(yùn)動(dòng)學(xué)體系域與基于露頭和地下界面系統(tǒng)的沉積相分布和(或)地質(zhì)年代學(xué)數(shù)據(jù)對(duì)比,研究生長(zhǎng)斷層、鹽構(gòu)造和同生褶皺的幕式生長(zhǎng)特征及沉積相展布,可以恢復(fù)生長(zhǎng)地層運(yùn)動(dòng)學(xué)歷史[1,5]。

1.2 體系域類型及其石油地質(zhì)意義

沉積體系域研究的新進(jìn)展表現(xiàn)為4個(gè)方面:1)沉積體系域的S2S(Source-to-Sink)分析方法。地震地層學(xué)和層序地層學(xué)被認(rèn)為是第二代和第三代的分析方法,沉積體系的S2S(Source-to-Sink)分析方法則認(rèn)為是第四代的,主要是運(yùn)用新技術(shù)新方法從源(Source)到匯(Sink)對(duì)地貌參數(shù)、古氣候、水系、沉積過(guò)路區(qū)(Bypass)、沉積面積及沉積物供給進(jìn)行定量評(píng)價(jià)后,開展體系域研究的新方法。除了經(jīng)典層序地層學(xué)中對(duì)沉積區(qū)和沉積物的評(píng)價(jià)外,S2S方法還強(qiáng)調(diào)物源區(qū)的分析及其與沉積區(qū)的有機(jī)聯(lián)系,包括物源區(qū)的面積、發(fā)育、發(fā)展和泥沙推算(sediment routing)。事實(shí)上,這種方法可以是全球沉積體系模擬(Earth Systems Modelling)的延伸(據(jù)Ole JMartinsen,2010),提供了含油氣系統(tǒng)評(píng)價(jià)的新手段[6～8]。2)河流環(huán)境體系域引入低可容空間體系域和高可容空間體系域,指導(dǎo)我國(guó)河流體系的油氣勘探,如渤海灣盆地館陶組砂體、柴達(dá)木盆地古近系砂體。3)下降期體系域強(qiáng)調(diào)深水環(huán)境的砂體沉積,對(duì)我國(guó)石油勘探的接替領(lǐng)域之一——深水砂質(zhì)碎屑流的研究,將有重要的指導(dǎo)意義。下降期體系域指在濱線強(qiáng)制海退期間所有堆積在沉積盆地中的地層,尤其指深水地區(qū)的沉積物。4)湖域勘探中的體系域新認(rèn)識(shí)是以湖侵體系域、湖退體系域?yàn)榍腥朦c(diǎn),解剖準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組及其疊加方式,預(yù)測(cè)湖域體系的巖性地層油氣藏[9～11]。

1.3 氣候變化是高頻層序的主控因素

米蘭柯維奇地球軌道旋回理論對(duì)分析層序很有用。有證據(jù)表明,(40 X 10)a的離心率周期造成了白堊紀(jì)-古新世全球海平面變化。巴西大西洋邊緣中生代裂谷沉積研究亦表明,氣候變化與高頻的米蘭柯維奇振蕩旋回關(guān)系密切。

2 層序地層在非常規(guī)油氣勘探中的應(yīng)用

2.1 深水頁(yè)巖層序地層

深水頁(yè)巖對(duì)海平面的響應(yīng)及層序劃分歷來(lái)是高難度的課題。在晚泥盆世Chattanooga黑色頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)了含黃鐵礦的滯后沉積物,頁(yè)巖中的牙形石可記錄1Ma內(nèi)的海平面波動(dòng)。滯后沉積物具有波浪形成特征,反映存在海平面下降形成的剝蝕面。覆蓋剝蝕面的黑色頁(yè)巖記錄了海平面上升,鮞綠泥石層反映海平面低位期,大量藻類孢囊充填豐富的二氧化硅和黃鐵礦,與高水位條件一致,可能反映海平面的高水位期。

巴西Paraná盆地的泥盆系Ponta Grossa組是一套暗色頁(yè)巖地層,含HST和TST兩個(gè)體系域。微相分析顯示:TST內(nèi)的TOC較低(0.5%),有強(qiáng)烈的破浪改造和生物擾動(dòng)作用;HST具有較強(qiáng)的底流改造作用,TOC值較高。頁(yè)巖微相反映了一個(gè)很有潛力的非常規(guī)頁(yè)巖氣藏。

2.2 層序地層與成巖作用

在意大利Monte Camposaura的白堊系碳酸鹽巖成巖作用與層序地層研究中,提出了成巖礦化度旋回的概念。一個(gè)完整的旋回從海水成巖作用開始,經(jīng)過(guò)混合作用、淡水作用、混合水作用和海水作用過(guò)程,潛水面變化可能與相對(duì)海平面波動(dòng)旋回有關(guān)。成巖礦化度旋回保存于海相的文石相和方解石相中,可以根據(jù)上傾方向成巖作用預(yù)測(cè)下傾方向的沉積層序,或據(jù)下傾方向的層序地層預(yù)測(cè)上傾方向成巖作用。

2.3 層序地層與油砂勘探

加拿大阿爾伯達(dá)的Athabasca油砂礦是全球最大的油藏之一,具有復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)造和巨大的石油粘度。其白堊紀(jì)地層,受潮汐作用的影響,儲(chǔ)層分布與物性特征復(fù)雜,如潮道相常被傾斜異粒地層的不連續(xù)單元切斷。這些插入的異粒地層,對(duì)于識(shí)別流體障壁和隔板意義重大。利用層序界面(包括洪泛面)可以建立年代學(xué)模型,有助于定義各獨(dú)立的儲(chǔ)集單元。

3 古土壤和遺跡化石在層序識(shí)別中的意義

對(duì)西班牙東部Ebro盆地的研究表明,古近系河流層序中發(fā)育的古土壤,包括含碳酸鈣結(jié)核的泥巖,在層序地層學(xué)研究中具有特別的指示意義。遺跡化石是指地史時(shí)期生物的生命活動(dòng)在沉積物和其他底質(zhì)中留下的痕跡。生物的生命活動(dòng)主要包括運(yùn)動(dòng)、覓食、潛穴、鉆孔、休息、捕食、耕作、住居、孵化、新陳代謝等,如三葉蟲的爬痕、恐龍足印、糞化石、卵化石、疊層石和微鉆孔等。由于遺跡化石大都是原地埋藏、通常保存在實(shí)體化石和其他無(wú)機(jī)沉積構(gòu)造不發(fā)育的地層中,因此,遺跡化石在古環(huán)境、古生物、古生態(tài)和古海洋、古氣候的重建,在能源和其他沉積礦產(chǎn)資源的尋找和勘探中具有特別重要的作用。加強(qiáng)遺跡化石在海、陸相油氣資源評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用;改進(jìn)遺跡化石的研究手段及其應(yīng)用研究方法是值得今后進(jìn)一步關(guān)注的問(wèn)題。

4 盆地類型與沉積體系研究進(jìn)展

4.1 前陸盆地與沉積體系

盆地與沉積關(guān)系顯然是沉積學(xué)研究的一個(gè)新內(nèi)容,愈來(lái)愈引起沉積地質(zhì)學(xué)家的重視。本次大會(huì)對(duì)于盆地與沉積之間的研究出現(xiàn)在主題4——盆地分析。在主題4里共有5個(gè)次級(jí)內(nèi)容,其中包括了構(gòu)造、氣候與沉積方面、前陸盆地沉積、裂谷盆地沉積、走滑盆地沉積以及盆地內(nèi)的形成、風(fēng)化與搬運(yùn)過(guò)程五個(gè)內(nèi)容。由于前陸盆地是我國(guó)重要的盆地類型,特別是在我國(guó)中西部地區(qū)更是油氣聚集的重要場(chǎng)所,因此,對(duì)前陸盆地沉積內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要的總結(jié)。其中大會(huì)對(duì)前陸盆地沉積方面的討論有25篇,涉及的研究方向有前陸盆地沉積充填的研究、前陸盆地埋藏史對(duì)沉積體系的控制研究、構(gòu)造演化對(duì)河流沉積的影響等方面,內(nèi)容廣泛。這些成果將前陸盆地類型下的沉積作用與構(gòu)造演化過(guò)程密切結(jié)合,是研究前陸盆地類型與沉積作用過(guò)程的前緣領(lǐng)域。

前陸盆地沉積充填受控于前陸盆地局部構(gòu)造與海平面升降的共同控制。據(jù)German Bayona等人研究認(rèn)為,始新世-上新世的哥倫比亞地區(qū)Llanos前陸盆地充填模式表明巖石圈尺度的局部構(gòu)造和海平面控制了陸相前陸沉積充填特征。根據(jù)哥倫比亞亞Llano盆地始新世-上新世記錄的完整沉積特征揭示相鄰的哥倫比亞山脈東部的增長(zhǎng)。研究在(342 X 470)km里利用了170口鉆井揭示構(gòu)造和海平面對(duì)沉積體系的影響。采用了地震解釋、構(gòu)造沉降恢復(fù)、孢粉校正層位以及巖芯測(cè)井綜合分析表明,Llanos前陸盆地由于斷裂的控制,致使前緣隆起向東遷移,導(dǎo)致沉積充填產(chǎn)生相應(yīng)的變化,粗粒Llanos前陸盆地在繼承前陸盆地碎屑巖后在西北角的快速沉降,相關(guān)的共軛東部山脈和安第斯山脈梅里達(dá)垂直隆起,控制了沉積充填特征。

4.2 盆地構(gòu)造造山運(yùn)動(dòng)與體系域

Victoria B Ershova等人揭示了東西伯利亞克拉通邊緣Priverkhoyansk前陸盆地構(gòu)造作用對(duì)Lena河流沉積的影響作用。研究者將河流相沉積的傳統(tǒng)低位、海侵、高水位體系域的命名取代為低位和高位沉積體系域,反映構(gòu)造沖斷引起的的沉積條件。低位體系域是指以中至粗粒白色至淺灰色砂巖為主的連續(xù)堆疊河道。高位體系域發(fā)育河漫沉積與湖相沉積,以及對(duì)廢棄河道充填的細(xì)粒沉積。研究表明,前陸盆地低位與高位的地層結(jié)構(gòu)通常是由其相對(duì)沉降而形成差異的沉積物構(gòu)成。前陸盆地構(gòu)造沉降是誘發(fā)沉積充填的主要因素,主要在沖斷帶由彎曲載荷的加載導(dǎo)致盆地迅速充填。最終認(rèn)為Priverkhoyansk前陸盆地高構(gòu)造沉降速率是產(chǎn)生充填低位體系沉積物的重要因素,因而缺乏明顯的沖刷面。

Frank R.Ettensohn等人利用黑色頁(yè)巖了解造山運(yùn)動(dòng)和前陸盆地發(fā)展。根據(jù)黑色頁(yè)巖的分布與沉積特征研究前陸盆地在空間和時(shí)間的遷移,跟蹤進(jìn)度和造山運(yùn)動(dòng)的位置。認(rèn)為造山運(yùn)動(dòng)不是單一的,長(zhǎng)期的活動(dòng),一個(gè)相關(guān)的系列組成收斂或碰撞事件,稱為構(gòu)造相(tectophases)。黑色頁(yè)巖易形成于前陸盆地的早期,因此,根據(jù)黑色頁(yè)巖的分布與沉積特征來(lái)區(qū)分不同構(gòu)造相階段的前陸盆地發(fā)育位置與時(shí)間。

5 深水沉積學(xué)研究進(jìn)展

5.1 海洋深水區(qū)的深水扇

海洋深水區(qū)的深水扇(海底扇)已成為目前國(guó)際油氣工業(yè)研究重要而活躍的領(lǐng)域。20多年來(lái)的勘探實(shí)踐也證明,深水區(qū)是油氣蘊(yùn)藏極為豐富的領(lǐng)域。近15年來(lái),在南美、西非大西洋沿岸、墨西哥灣、北海、巴倫支海、喀拉海以及東南亞、澳大利亞西北大陸架等海域相繼發(fā)現(xiàn)了許多大型油氣田,勘探領(lǐng)域擴(kuò)展到水深3 000 m的深海區(qū)。深水沉積理論主要分為兩個(gè)學(xué)派:一是海洋沉積學(xué)學(xué)派;二是層序地層學(xué)學(xué)派。對(duì)深水研究做出重要貢獻(xiàn)的有Walker、Stow、Shanmuguam等沉積學(xué)家.alker的研究主要涉及再沉積礫巖、深水多礫石砂巖與礫巖儲(chǔ)層等粗粒沉積.tow的研究重點(diǎn)是深海細(xì)粒沉積物.hanmuguam的研究多涉及(砂質(zhì))滑塌、(砂質(zhì))碎屑流、滑塌和碎屑流為主的相、底流再作用、海底扇模式、發(fā)育、分類和含義等。

本次沉積學(xué)大會(huì)針對(duì)深水沉積的研究?jī)?nèi)容多樣,歸納起來(lái)包括了深水沉積的各種沉積類型的實(shí)例研究(濁流、碎屑流等)、深水砂巖沉積特征、利用三維地震技術(shù)刻畫深水沉積地貌特征以及利用露頭伽瑪儀對(duì)濁流沉積層序的劃分等方面。其中來(lái)自荷蘭的Joris T.Eggenhu Isen等學(xué)者對(duì)英國(guó)北海晚白堊統(tǒng)深水沉積的Britannia砂巖塊體搬運(yùn)沉積體系進(jìn)行了詳細(xì)研究,認(rèn)為厚層碎屑沉積會(huì)發(fā)生整體搬運(yùn),呈現(xiàn)沉積體的整體沉積交替或掩埋前部沉積單元的大規(guī)模塊體搬運(yùn),從而影響砂巖的分布與儲(chǔ)層內(nèi)部的非均質(zhì)。晚白堊統(tǒng)的 Britannia深海砂巖沉積在 Witch Ground地塹,形成了主要凝析氣的地層圈閉。在根據(jù)遍及鉆井的20 km2Britannia砂巖鉆探區(qū)11口鉆井2 000 ft(610m)高品質(zhì)的巖芯資料與27口相鄰鉆井的詳細(xì)研究發(fā)現(xiàn),低位儲(chǔ)層內(nèi)部具有高度的不均質(zhì)性,厚層碎屑沉積交叉或取代前部低位砂巖,從而在塊體搬運(yùn)內(nèi)部形成沉積單位的這種大規(guī)模的重構(gòu)現(xiàn)象,大大影響了砂巖的分布。這種砂體的重構(gòu)現(xiàn)象主要受到地形高低的誘發(fā),是最終形成砂體形態(tài)的重要因素,揭示了深水砂體沉積中形態(tài)與過(guò)程之間的重要聯(lián)系。

5.2 深水碎屑流沉積中的滑坡體識(shí)別研究

Emmanuel E.Adiotomre等人通過(guò)三維地震資料的解釋對(duì)安哥拉近海碎屑流沉積地貌特征開展了詳細(xì)研究。重點(diǎn)開展深水碎屑流沉積中的滑坡體(slide)的識(shí)別研究。指出三維地震屬性分析仍然是刻畫深水沉積體形態(tài)的最有利技術(shù)手段。在研究中利用頻譜分解、RGB混合和變異屬性刻畫深水斜坡碎屑流的形態(tài),最終發(fā)現(xiàn)褶皺和斷裂演化改變了古海底和傾角的方向,從而控制了引起安哥拉近海碎屑流沉積體滑坡體空間分布的地貌要素,并在三維地震剖面上劃分為三個(gè)滑坡地震相.mmanuel E Adiotomre等人研究的深水滑坡體的形態(tài)研究就是美國(guó)深水沉積學(xué)家Shanmugam教授指出的砂質(zhì)塊體搬運(yùn)主要形態(tài)中的砂質(zhì)滑動(dòng),后者將深水環(huán)境中砂質(zhì)塊體運(yùn)移分為四個(gè)部分,砂質(zhì)滑動(dòng)(sand slide)、砂質(zhì)滑塌(sand slump)、砂質(zhì)碎屑流(sand Debris)與砂質(zhì)濁流(sand Turbidity).mmanuel E.Adiotomre等人的研究結(jié)果提供新的造成滑坡的可能原因的見解,值得在石油和天然氣勘探慎重考慮和。意大利的Domenico Capolongo對(duì)陸上地震誘發(fā)的滑坡與斜坡剝蝕作用機(jī)制的研究可能為我們開展深水沉積誘發(fā)機(jī)制研究方面提供一些啟發(fā)。文章指出中強(qiáng)地震可能引發(fā)從幾百到幾十萬(wàn)方滑坡作用,并且地震引起對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響不僅限于一個(gè)強(qiáng)烈地震振動(dòng)短暫的時(shí)期,而且在某些情況下存在延遲滑坡,會(huì)在幾小時(shí)甚至發(fā)生地震后數(shù)天才會(huì)引起滑坡。特別是地震引起的山體滑坡與后期的斜坡剝蝕作用共同產(chǎn)生多次的滑坡現(xiàn)象。

6 盆地分析與資源沉積學(xué)研究進(jìn)展

6.1 盆地分析

本次大會(huì)涉及的盆地分析方面的論文有7篇。分別介紹了歐洲南二疊盆地、埃及El Qaa Basin盆地、亞洲富國(guó)-貢布索姆盆地、巴西南部ParanáState東區(qū)的Curitiba盆地的盆地結(jié)構(gòu)與發(fā)育演化特征。荷蘭 Hubert Kiersnowski通過(guò)對(duì)歐洲南二疊盆地(SPB)的沉積演化特征研究,提出了通過(guò)傾角測(cè)量可以確定古風(fēng)向并預(yù)測(cè)古沙丘的分布位置,有助于找到目標(biāo)圈閉的新認(rèn)識(shí)。晚二疊世早期,由于古氣候的變化和海平面的升降,SPB的風(fēng)成沉積系統(tǒng)在8 Ma年間經(jīng)歷了多次擴(kuò)張與收縮?？焖俸Ｇ謺r(shí)期,大量重力流(滑塌或滑坡)沉積在丘間地區(qū)發(fā)育;水體的再改造導(dǎo)致不規(guī)則的沙質(zhì)蓋層形成;鹽巖和硬石膏在埋藏的沙丘頂部沉淀形成封隔層。因此在沙丘和間沙丘期間發(fā)育了巨厚的沉積蓋層(可達(dá)1 000 m)。到晚三疊世和侏羅紀(jì),天然氣開始排烴,運(yùn)移進(jìn)入地貌圈閉(埋藏的沙丘)形成Polish Rotliegend盆地大氣田群(數(shù)平方千米,幾十至上百米厚)。沙丘的形成具有多種形式,常發(fā)展成為復(fù)合型沙丘。

Hernán M.Reijenstein等通過(guò)地震水平切片等技術(shù),識(shí)別出泰國(guó)灣水下河流與河口沉積的準(zhǔn)確空間分布。圖像表明水下河流大都具有下切谷、河道、間灣、牛扼湖、截彎取直、點(diǎn)砂壩等特征。泥質(zhì)充填的連續(xù)河道可將儲(chǔ)集系統(tǒng)(點(diǎn)砂壩)分隔成離散的部分。了解這種河流相的構(gòu)造及其形成過(guò)程,有助于預(yù)測(cè)砂體的展布并劃分儲(chǔ)層的區(qū)域,對(duì)儲(chǔ)層建模意義重大。此外,這種河流系統(tǒng)也可作為深水河流勘探目標(biāo)的類比模型。

Lorna JStrachan通過(guò)對(duì)蘇伊士海灣的三維地震和露頭資料研究,重新建立了埃及El Qaa裂谷盆地的構(gòu)造-沉積模型,提出如果裂谷盆地邊緣和中心具有沉積相關(guān)性,那么在裂谷盆地中心能夠發(fā)育碎屑流砂巖和礫巖等粗粒沉積,并形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

阿根廷Neuquén盆地,從侏羅紀(jì)的弧后裂谷發(fā)育而來(lái),擁有一系列坳陷和凹陷。裂谷期的快速沉降使沉積中心成為深湖,有效保存了有機(jī)質(zhì),而后裂谷內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)循環(huán)使湖盆具有很高的生產(chǎn)率,各凹陷發(fā)育不同品質(zhì)和數(shù)量的烴源巖。盆地西南彎曲邊緣帶發(fā)育的河流相砂巖可作為儲(chǔ)層。后裂谷期的蒸發(fā)巖、湖相泥巖以及與之互層的凝灰?guī)r是良好蓋層。圈閉的形成與侏羅紀(jì)的地層反轉(zhuǎn)有關(guān)。

6.2 資源沉積學(xué)

本次大會(huì)涉及的資源沉積學(xué)方面的論文有10余篇。常規(guī)油氣資源勘探研究進(jìn)展介紹南美巴西、阿根廷等國(guó)的實(shí)例較多。其次是介紹油砂、頁(yè)巖氣等非常規(guī)資源的勘探實(shí)例,如全球最大的加拿大阿爾伯達(dá)的Athabasca油砂礦形成的沉積學(xué)特征,還有少量論文介紹水能等。

巴西Paraná盆地的泥盆系Ponta Grossa組是一套暗色頁(yè)巖地層,頁(yè)巖微相反映了一個(gè)很有潛力的非常規(guī)頁(yè)巖氣藏。

波斯灣早白堊世(Sarvak/Mishrif組)的淺海碳酸鹽巖已勘探40余年,發(fā)現(xiàn)了一系列大型油田.arvak/Mishrif組由低能末端斜坡-中高能淺海灘相組成,主要儲(chǔ)層位于上部層段。深部的鹽構(gòu)造對(duì)中白堊世碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)展有主控作用。地震分析顯示, Sarvak/Mishrif的儲(chǔ)層頂部有剝蝕和/或未沉積現(xiàn)象,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)積體發(fā)育在側(cè)翼,因此預(yù)測(cè)丘狀構(gòu)造的側(cè)翼具有更好的勘探潛力。

7 火山巖儲(chǔ)層研究進(jìn)展

第18界國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)上宣讀和張貼展板中有關(guān)火山巖的較少,共宣讀有關(guān)火山巖論文9篇,占宣讀論文總數(shù)的2.1%,張貼展板6塊,占張貼展板總數(shù)的1.2%。

關(guān)于火山巖研究?jī)?nèi)容主要集中于火山沉積學(xué)方面,包括火山地貌學(xué)、火山沉積層序、火山地貌沉積建造、火山巖地球化學(xué)等三個(gè)方面。在地下火山巖及油氣儲(chǔ)層方面沒有相關(guān)的研究論文。

火山地貌學(xué)研究主要是對(duì)不同環(huán)境、噴發(fā)強(qiáng)度和地面地貌條件下火山噴發(fā)形成的地貌特征的研究,通過(guò)現(xiàn)代火山盆地形成的地貌特征與古火山形成的古地貌特征進(jìn)行對(duì)比,利用露頭資料建立火山地貌的地質(zhì)模型。

火山沉積層序主要從巖性、巖相和年齡測(cè)定(K/ Ar、U-Pb、LA-MC)等方面開展研究,通過(guò)火山噴發(fā)期次、序列和旋回綜合劃分火山沉積層序。通過(guò)異體層序研究裂谷盆地的火山沉積序列,火山噴發(fā)沉積在同生裂谷盆地火山層序中具有明顯特征,噴發(fā)形成的地層和后期剝蝕形成的地層在異體層序中有差別,火山噴發(fā)和后期風(fēng)化形成的粘土礦物搬運(yùn)后形成的沉積層也是異體層序重要的標(biāo)志層,可利用露頭建立3D模型。

火山地貌沉積建造主要從古氣候、古地貌、古構(gòu)造等方面開展研究,通過(guò)大陸鉆探(ICDP)揭示火山發(fā)育區(qū)對(duì)沉積建造的控制作用,特別是對(duì)現(xiàn)代沉積的控制作用,如對(duì)有500000年沉積史的世界第四大湖lake Vans沉積的控制作用研究,火山地貌、氣候變化和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相互作用對(duì)現(xiàn)代沉積的地化及物理指標(biāo)起到關(guān)鍵作用。同時(shí)揭示火山噴發(fā)及并發(fā)的地震對(duì)沉積事件的控制作用,在沉積地層中造成明顯的斷裂[12,13]。

火山巖地球化學(xué)研究方面,在火山巖提供物源區(qū),提出利用Th/Sc、Zr/Sc等比值研究沉積物物源和搬運(yùn)過(guò)程,通過(guò)U-Pb年齡確定沉積時(shí)間,通過(guò)追蹤搬運(yùn)距離,最遠(yuǎn)的搬運(yùn)距離可達(dá)1 000 km,火山巖原始物質(zhì)的年齡、石英及鋯石可進(jìn)行火山沉積區(qū)的沉積重建,這種方法要優(yōu)于砂巖物質(zhì)地球化學(xué)的沉積過(guò)程重建。同時(shí)還可以通過(guò)不同來(lái)源石英的陰極發(fā)光顏色,來(lái)判斷物源的來(lái)源,如來(lái)源于火山巖的石英的陰極發(fā)光顏色為紅色。

國(guó)外在野外露頭及建模方面研究深入,值得我們學(xué)習(xí),特別是對(duì)不同環(huán)境噴發(fā)的火山巖建模及對(duì)異體沉積的控制方面研究深入,利用大量實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析,得到了較可靠結(jié)論,而我們?cè)谶M(jìn)行露頭研究時(shí)主要注重于對(duì)現(xiàn)有地層的測(cè)量和觀察,對(duì)其成因和異體沉積的控制作用研究較少,我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦袘?yīng)加強(qiáng)和借鑒。對(duì)露頭與地下對(duì)比、火山巖儲(chǔ)層成因及控制因素等方面的研究沒有涉及,而這些研究正是油氣勘探所需要的。

8 元素地球化學(xué)研究進(jìn)展

元素地球化學(xué)方面的進(jìn)展在本次沉積學(xué)大會(huì)上可謂內(nèi)容眾多,多種元素地球化學(xué)方法與手段被用于進(jìn)行盆地沉積環(huán)境、物源分析、成巖特征以及構(gòu)造環(huán)境分析等多個(gè)方面。其中利用巖石學(xué)與地球化學(xué)方法開展盆地物源與構(gòu)造環(huán)境分析的文章有來(lái)自智利的Paula Castillo學(xué)者,他利用巖相學(xué)、全巖微量元素、稀土元素?cái)?shù)據(jù)上的差異綜合開展了南極半島Trinity Peninsula組的物源與構(gòu)造環(huán)境分析,并且充分利用砂礫巖中重礦物的組合特征進(jìn)行物源分析。值得一提的是在進(jìn)行物源分析時(shí),利用電子探針分析石榴子石進(jìn)行物源恢復(fù)的嶄新方法可以用在以后的實(shí)際研究中。利用多元統(tǒng)計(jì)分析物源特征,確定斷層邊界對(duì)盆地形成演化控制的研究也是一個(gè)重要研究方向。巴西學(xué)者Andre Marconato在對(duì)巴西南部Camaqu盆地開展研究時(shí)發(fā)現(xiàn),多元統(tǒng)計(jì)物源分析方法是一種開展盆地演化分析的有效方法。其先對(duì)Ediacaran alluv ial沖積扇與braided繼承性河流卵石成分、大小統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過(guò)對(duì)數(shù)比值變換,從而由此產(chǎn)生的聚類現(xiàn)象是用來(lái)了解源區(qū)的地理和地層變化的依據(jù)。這種卵石大小成分的聚類現(xiàn)象反映了流域邊界高地的演進(jìn)與同步沉積盆地邊界斷層的運(yùn)動(dòng),最終恢復(fù)盆地演化的受控因素。在對(duì)成巖特征的研究方面,阿根廷的Pamela Aparicio Gonzalez介紹了利用成巖變質(zhì)特征來(lái)表征古生代泥質(zhì)單元特征的方法。依據(jù)KI指數(shù)表征成巖變質(zhì)程度,并利用雙目放大鏡、光學(xué)和掃描電子顯微鏡(SEM)、X衍射等方法分離測(cè)定泥質(zhì)巖中礦物結(jié)構(gòu)、成分和巖性,最終確定成巖變質(zhì)特征。巴西的Marta Maria Do Rego Barros Fernandes De研究者利用泥質(zhì)沉積磁場(chǎng)分析開展了泥質(zhì)沉積的演化特征研究。

9 碳酸鹽巖沉積學(xué)進(jìn)展及前瞻

9.1 微生物碳酸鹽巖沉積學(xué)(Microbial Carbonate Sedimentology)

在這屆大會(huì)上,微生物碳酸鹽巖沉積學(xué)是一個(gè)重要的研究方向。幾個(gè)主題發(fā)言中,有兩位專家就這個(gè)領(lǐng)域發(fā)言。美國(guó)田納西大學(xué)教授Robert Riding對(duì)近十年的進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)發(fā)言。同沉積的微生物碳酸鹽巖包括兩個(gè)方面:一種是沉積物內(nèi)部發(fā)生的細(xì)菌引起了生物沉淀產(chǎn)物,如現(xiàn)代海洋中天然氣海底泄漏(氣苗)處的規(guī)模碳酸鹽巖結(jié)核層;第二種是沉積物-水界面處的生物膜——菌藻席(通常為疊層石),在藍(lán)細(xì)菌作用下,水體中的微晶碳酸鹽巖顆粒無(wú)機(jī)沉淀(白化作用)?？傮w有三種微觀形態(tài):一種前寒武系大量發(fā)育的疊層石;第二種是凝塊狀的,發(fā)育在碳酸鹽還原的條件;第三種是藍(lán)細(xì)菌藻類的外鞘鈣化作用,這種作用還能導(dǎo)致白化作用,形成元古界地層的“臼齒”石灰?guī)r構(gòu)造,早古生界藍(lán)細(xì)菌和其他微生物形成大量的凝塊石-枝狀石。奧陶紀(jì)以后,吃藻的軟體動(dòng)物繁盛,只有在一些嚴(yán)酷的環(huán)境才能看到微生物碳酸鹽巖沉積,如在蒸發(fā)瀉湖中才能看到疊層石;在一些礁體內(nèi)部的空洞內(nèi)壁發(fā)育有隱蔽微生物碳酸鹽巖,同時(shí)在內(nèi)陸的鈣化河流、湖泊中大量出現(xiàn)出現(xiàn)泉華、鈣華的微生物碳酸鹽巖。這些沉積對(duì)我們認(rèn)識(shí)我國(guó)三大海相盆地∈、O系碳酸鹽巖至關(guān)重要。

9.2 碳酸鹽巖與碎屑巖混積沉積

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)陸源碎屑出現(xiàn)對(duì)碳酸鹽巖沉積是不利的。證明這一觀點(diǎn)主要的證據(jù)是淹沒了的碳酸鹽巖臺(tái)地常被碎屑巖所覆蓋這一現(xiàn)象。美國(guó)邁阿密大學(xué)Gregor P Eberli認(rèn)為實(shí)際情況是海平面變化造成陸架型沉積在垂向上出現(xiàn)碳酸鹽巖與碎屑巖沉積的交替。在高海平面高位期,陸架邊緣形成碳酸鹽巖臺(tái)地,而在低位期陸源碎屑在陸架邊緣沉積,覆蓋于碳酸鹽巖沉積之上,構(gòu)成了交替狀態(tài)。同時(shí)沿岸流或深水等深流可以將碎屑巖搬運(yùn)到碳酸鹽沉積環(huán)境中去。尤其是深水部位的沿岸流,將細(xì)粒(往往是粘土大小)搬運(yùn)到碳酸鹽巖的臺(tái)地斜坡部位,形成一些等斜沉積結(jié)構(gòu)。因此,在平面上,海岸帶可以是碎屑巖沉積,邊緣帶是碳酸鹽沉積,而深水區(qū)是細(xì)粒碎屑巖沉積區(qū);縱向上,在陸架邊緣碳酸鹽巖與碎屑巖可以互相交替出現(xiàn)。

9.3 冷水碳酸鹽巖

傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)是碳酸鹽沉積在低緯度潔凈溫暖的淺海海水中。經(jīng)過(guò)多年的深海鉆探和大洋調(diào)查,這個(gè)認(rèn)識(shí)已被大大地深化了。本次大會(huì)設(shè)定了一個(gè)專題來(lái)討論此事,有22位專家作了發(fā)言。例如在挪威的深水峽灣中,一些高緯度地區(qū),在一些深水(>1 000 m)區(qū)都發(fā)現(xiàn)了第四紀(jì)的碳酸鹽生物沉積體,形成許多生物丘建造。目前來(lái)看,這些領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)都是基于第四系地質(zhì)調(diào)查,對(duì)古代的論述尚處于萌芽狀態(tài),僅有兩位發(fā)言涉及到上奧陶統(tǒng)和二疊系的例子。這些基礎(chǔ)性研究無(wú)疑對(duì)我國(guó)三大海相盆地的研究會(huì)起引領(lǐng)的作用。

9.4 碳酸鹽巖成巖變化與地球化學(xué)

碳酸鹽巖的成巖變化研究已經(jīng)緊密的與地球化學(xué)聯(lián)系在一起。除了傳統(tǒng)的微量元素分析.、O同位素分析外,近年,Sr和S同位素也不斷引入到研究中來(lái),稀土元素和包體分析已漸成常態(tài)。分析方法已從塊樣分析進(jìn)入到微區(qū)定點(diǎn)定量分析,尤其是國(guó)外先進(jìn)分析技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)能夠開展微區(qū)定點(diǎn)同位素的分析,極大地提高了對(duì)古流體的研究水平。近年還不斷開發(fā)新的分析手段,尤其是針對(duì)白云巖成因這個(gè)難題,在大會(huì)上推出了一個(gè)全新的同位素指標(biāo),即鎂同位素。這是一個(gè)新的探索領(lǐng)域,正在成為新的白云巖判別指標(biāo)。加拿大的教授認(rèn)為Mg同位素是一個(gè)強(qiáng)有力的潛在判別白云巖成因的工具。利用MC-TCP-MS測(cè)試手段確定δ26Mg與δ25Mg的比值,與其他地球化學(xué)指標(biāo)相結(jié)合,可以確定鎂離子來(lái)源,為加拿大古生界白云巖的形成提供可靠依據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)正在開發(fā)之中。

10 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)第18屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)相關(guān)專題的初步總結(jié),總體認(rèn)為沉積地質(zhì)學(xué)作為地球科學(xué)的研究基礎(chǔ),在國(guó)際上受到了越來(lái)越多的注意和重視。

10.1 重視露頭和現(xiàn)代沉積研究

露頭和現(xiàn)代沉積是觀察地質(zhì)現(xiàn)象最直觀的場(chǎng)所, 90%的沉積學(xué)家選擇出露良好的露頭地區(qū)開展研究,進(jìn)行二維,甚至三維的露頭地質(zhì)調(diào)查。在關(guān)鍵層段,進(jìn)行一厘米一厘米詳細(xì)觀察和取樣;許多沉積地質(zhì)理論就是從這種全面感知第一手材料中總結(jié)出來(lái)。新的學(xué)科命題也是來(lái)源于露頭科學(xué)觀察。例如,目前碳酸鹽巖研究的前沿,主要觀察了澳大利亞Shark bay陸內(nèi)的河流鈣華、泉華沉積,各類蒸發(fā)湖泊的碳酸鹽沉積,以及與古生界和元古界的露頭沉積得出新的認(rèn)識(shí)。河流沉積的進(jìn)展也與現(xiàn)代河道中的觀察有密切關(guān)系,單元壩概念的提出是一個(gè)明顯的沉積學(xué)進(jìn)展,這基于現(xiàn)代河流多年的研究觀察。

10.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)和沉積地球化學(xué)

實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)沉積學(xué)的發(fā)展舉足輕重,一些關(guān)鍵層位、層序的劃分,重要界線厘定,都離不開對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的要求。目前,發(fā)展最快的是沉積地球化學(xué),對(duì)礦物中的同位素分析、稀土分析技術(shù)發(fā)展進(jìn)展快。已經(jīng)提出了對(duì)鎂同位素進(jìn)行研究,多種同位素綜合分析,以解決實(shí)際地質(zhì)問(wèn)題也是一種趨勢(shì)。

10.3 沉積實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)值模擬

沉積模擬是沉積學(xué)發(fā)展的重要手段,傳統(tǒng)的物理模擬輔以數(shù)學(xué)模擬會(huì)更加精確,尤其結(jié)合盆地演化的碳酸鹽臺(tái)地發(fā)育的模擬更是達(dá)到了新的層次。

10.4 層序地層與前陸盆地研究

層序地層研究在國(guó)際上的進(jìn)展明顯。與國(guó)際上相關(guān)研究領(lǐng)域及研究進(jìn)展相比較,在陸相層序地層與前陸盆地研究方面,中國(guó)所處的大地構(gòu)造位置與沉積環(huán)境獨(dú)特,研究具有一定的優(yōu)勢(shì)。但在其他方面還存在一定的差距,如在沉積機(jī)理、露頭沉積學(xué)以及一些新技術(shù)方法等方面的研究,中國(guó)學(xué)者盡管有不同程度的涉足,但與國(guó)際研究成果相比尚有一定的不足。國(guó)際學(xué)者重視構(gòu)造與沉積層序的結(jié)合,利用沉積盆地沉積物的特征反演斷裂構(gòu)造的演化。

References)

1 第18屆國(guó)際沉積學(xué)大會(huì)論文摘要集[C]。阿根廷門多薩,IAS, 2010[Abstracts from 18th International Sedimentology Congress[C].endoza in Argentina,IAS,2010]

2 Catuneanu O.Sequence stratigraphy of clastic systems:concepts,merits and pitfalls[J].ournal of African Earth Science,2002,35:1-43

3 Catuneanu O.Principles of Sequence Stratigraphy[M].msterdam, Elsevier,2006

4 Catuneanu O,Abreu V,Bhattacharya JP,et al.Towards the standardization of sequence stratigraphy?[J].arth-Science Reviews, 2009,92:1-33

5 賈承造,劉德來(lái),趙文智,等。層序地層學(xué)研究新進(jìn)展[J]。石油勘探與開發(fā),2002,29(5):1-4[Jia Cengzhao,Liu Delai,Zhao Wenzhi,et al.Some new achievements in sequence stratigraphy research[J].etroleum Exploration and Development,2002,29(5):1-4]

6 Martinsen O J,Helland-Hansen W.Strike variability of clastic deposi-tional systems:does it matter for sequence-stratigraphic analysis? [J].eology,1995,23:439-442

7 Vail PR.Sequence StratigraphyWorkbook,Fundamentals of Sequence Stratigraphy。1988 AAPG Annual Convention Short Course:Sequence Stratigraphy Interpretation of Seismic Stratigraphy Interpretation Procedure[M]∥Bally A W.AAPG At-Las of Seismic Stratigraphy,1988: 217-259

8 Van W JC.Sequence Stratigraphy and Marine To Nonmarine Facies Architecture of Foreland Basin Strata,Book Cliffs,Utah,U.S.A。[C].equence Stratigraphy of Foreland Basin Deposits.Outcrop and Subsurface Examples from the Cretaceous of North America.AAPG Memoir 64,1995:137-223

9 吳因業(yè),張?zhí)鞓?張志杰,等。沉積體系域類型、特征及石油地質(zhì)意義[J]。古地理學(xué)報(bào),2010,12(1):69-81[Wu Yinye,Zhang Tianshu,Zhang Zhijie.et al.Types and characteristics of depositional systems tract and its petroleum geological significance[J].ournal of Palaeogeography,2010,12(1):69-81]

10 吳因業(yè),顧家裕,Cedric G,等。塔里木盆地滿西區(qū)塊強(qiáng)制海退體系域沉積模式[J]。石油學(xué)報(bào),2003,24(4):21-25[Wu Yinye,Gu Jiayu,Cedric Griffths,et al.The depositionalmodel of forced regressive systems tract of Manxi Block in Tarim Basin[J].cta Petrolei Sinica,2003,24(4):21-25]

11 吳因業(yè),宋巖,賈承造,等,柴北緣地區(qū)層序格架下的沉積特征[J]。地學(xué)前緣,2005,12(3):195-203[Wu Yinye,Song Yang, Jia Chengzhao,etal.Sedimentary features in a sequence stratigraphic framework in the north area of Qaidam Basin[J].arth Science Frontiers,2005,12(3):195-203]

12 鄒才能,趙文智,賈承造,等。中國(guó)沉積盆地火山巖油氣藏形成與分布[J]。石油勘探與開發(fā),2008,35(3):257-271[Zou Caineng,Zhao Wenzhi,Jia Chenzao,et al.Formation and distribution of volcanic hydrocarbon reservoirs in sedimentary basins of China [J].etroleum Exploration and Development,2008,35(3):257-271]

13 朱如凱,毛治國(guó)。火山巖油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)——思考與建議[J]。巖性油氣藏,2010,22(2):7-13[Zhu Ru-kai,Mao Zhi-guo.Volcanic oil and gas reservoir geology:Thinking and forecast[J].ithologic Reservoirs,2010,22(2):7-13]