《含油氣盆地分析》研究生課件05第5講沉積充填學(xué)分析

1、本講提要序言1 沉積充填分析的基礎(chǔ)2 盆地層序分析3 盆地沉積體系和沉積相分析序言構(gòu)造骨架沉積、地層是血肉沉積充填的控制因素：構(gòu)造（地形）海平面（湖平面）升降、沉降物源沉積環(huán)境能做？想到能做！1 沉積充填分析的基礎(chǔ)一、基本思路盆地地層層序的劃分和年代框架的建立盆地沉積體系的建立和沉積相的確定二、有關(guān)概念1、地層單元巖石地層單元具有與相鄰地層單元不同的巖石顏色、礦物成分、粒度、沉積構(gòu)造、沉積旋回及覆蓋曲多種測井響應(yīng)等特征的巖石組合?？蓜澐譃槿骸⒔M、段、層四個級別往往是“穿時”的生物地層單元根據(jù)地層中生物化石特征劃分的地層單元，具有相同的化石組合。一般規(guī)模較大，可用于全球性和大區(qū)域?qū)Ρ仍谀甏貙訉?/p>

2、比和劃分方面非常重要在大多數(shù)情況下與年代地層單元界線一致年代地層單元具有相同地質(zhì)年代的一組地層包括宇、界、系、統(tǒng)、階、帶六個等級地層年代主要通過放射性同位素、古地磁（地球磁極性變化）、生物地層學(xué)和地震地層學(xué)等方法測定2、地層接觸關(guān)系整合與不整合整合將新老地層分開但沒有顯著沉積間斷的界面。不整合老概念新概念（廣義）把新地層和老地層分開的侵蝕面或無沉積作用面，并且代表一個重要沉積間斷。不整合面在地震反射剖面中常常響應(yīng)于削蝕、上超、下超和頂超等反射中止關(guān)系。扇三角洲3、地震反射中止關(guān)系上超下超頂超削截（蝕）上超一個初始水平層覆蓋在一個初始的傾斜面上，或一個初始傾斜層覆蓋在傾斜度更大的面上下超一個初始

3、的傾斜層向下殲滅在一個初始水平的不規(guī)則的或傾斜的面上上超和下超合稱底超頂超地層層序在上部邊界處的地層超覆。在初始地層傾斜處，頂超是比較普遍的，如三角洲前積層沉積。削截（蝕）初始水平的地層于被剝蝕的傾斜地層之間的接觸關(guān)系界面存在侵蝕作用前積前積雜亂雜亂扇三角洲削截關(guān)系4、層序和準層序?qū)有蛞惶紫鄬y(tǒng)一的、成因上存在聯(lián)系的、頂?shù)滓圆徽厦婊蚺c之相對應(yīng)的整合面為界的地層單元。由沉積在一個海平面升降旋回之間的各種沉積物組合而成。準層序 一個以海泛面或與之相應(yīng)的面為界、有成因聯(lián)系的層或?qū)咏M構(gòu)成的相對整合層序5、型和型層序和層序邊界型層序邊界型層序邊界型層序型層序型層序邊界是一區(qū)域性的不整合，是全球海平面下

4、降速度大于沉積濱線坡折帶處盆地沉降速度時（即海平面相對下降）產(chǎn)生的。以河流回春作用、沉積相向盆地方向遷移、海岸上超點向下遷移、以及地層的陸上暴露和發(fā)生侵蝕作用為特征。型層序邊界是一區(qū)域性界面，是全球海平面下降速度小于沉積濱線坡折帶處盆地沉降速度時（即海平面相對上升）產(chǎn)生的。沉積相向陸地方向遷移、海岸上超點向上遷移為特征。沒有河流的回春作用和地層的陸上暴露和發(fā)生侵蝕作用。型層序和型層序底部以型層序界面為底界，頂部以型層序界面或型層序界面為頂界的層序底部以型層序界面為底界，頂部以型層序界面或型層序界面為頂界的層序6、體系域一系列同期形成的沉積體系（有成因聯(lián)系的、相的三維空間組合）的集合體。是一個三

5、維沉積單元，邊界可以是層序的邊界面、最大海泛面和首次海泛面。低位體系域海侵體系域高位體系域低位體系域型層序界中位置最低、沉積最老的體系域，是在相對海平面下降到最低點并且開始緩慢上升時形成的。由海平面相對下降時形成的盆底扇、斜坡扇，以及海平面相對上升時形成的低位前積楔狀體及河流深切谷充填物組成。全球油氣勘探表明陸坡及其控制的低位域最有利于形成非構(gòu)造油氣藏據(jù)Stow(2000) 估計世界上有1200-1300個油氣田是來自于陸坡附近的深水沉積體系中，巨型油氣田有四十余個，其中非構(gòu)造油氣藏占相當重要的地位。4個特大油田112108桶 6個大油田173108桶104個油田60108桶80年代以來在低位

6、域勘探中見效最大的是在南美、西非等大西洋沿岸及墨西哥灣等被動大陸邊緣盆地中，在深切谷、盆底扇、斜坡扇和前積楔狀體中找到了上千億桶原油，1/3是地層、巖性油氣藏，1/3是地層、巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉。在不具有陸坡的緩坡邊緣，一般只發(fā)育低水位楔形體，深切谷也不很發(fā)育，因地層、巖性在橫向上比較穩(wěn)定而相對不利于非構(gòu)造圈閉的發(fā)育。 全球油氣勘探表明受陸坡控制的低位域最有利于形成非構(gòu)造油氣藏形成非構(gòu)造圈閉的關(guān)鍵是地層、巖性的橫向不連續(xù)，這恰恰是陸坡控制的低位域的特點。在不同性質(zhì)的基準面升降旋回中，由于其坡度發(fā)生突然變化的特殊古地貌條件，使可容空間在坡折上下的形態(tài)和演化復(fù)雜多變，導(dǎo)致了非常活躍的剝蝕沉積響應(yīng)，為

7、形成非構(gòu)造圈閉創(chuàng)造了優(yōu)越的條件。陸坡控制的低位域有利于形成非構(gòu)造油氣藏的根本原因在低水位期，隨著灣線向盆地遷移至坡折之下，基準面也隨之下降而低于陸架表面，從而使陸架之上成為剝蝕區(qū)或暴露區(qū)，形成復(fù)雜的河流或深切谷體系；同時大量陸源物質(zhì)被河流搬運到坡度大、水體深的陸坡處入海，形成以重力流為主的進積型的盆底扇、斜坡扇等深水沉積體系；重力流在搬運過程中也對水下地層產(chǎn)生侵蝕作用，從而使深水沉積體系具有高度復(fù)雜的空間疊置關(guān)系。深水中碎屑物搬運如此之遠，可達數(shù)百公里深水區(qū)水下侵蝕如此之強，深海扇的幾何特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜深水油氣勘探揭示出令人意想不到的現(xiàn)象我國海相盆地分布及坡折帶勘探潛力新生代：珠江口、瓊

8、東南、鶯歌海、東海、南海南部中生代：羌塘古生代：塔里木、四川、鄂爾多斯湖相盆地能否借鑒陸坡深水油氣勘探的理論模式？其關(guān)鍵科學(xué)問題何在？1、在湖盆中是否有坡折帶發(fā)育？2、在湖盆坡折帶特別是大型坳陷湖盆的坡折帶，是否發(fā)育有深切谷、深水重力流體系和相應(yīng)非構(gòu)造圈閉？3、湖盆坡折帶能否達到形成深切谷和深水重力流體系的臨界坡度、臨界高差和臨界寬度？湖盆坡折帶與陸架坡折帶對比分析研究區(qū)分布圖瓊東南新近紀被動大陸邊緣盆地渤海灣古近紀裂陷盆地松遼白堊紀裂后沉降盆地準噶爾侏羅紀擠壓撓曲盆地準噶爾松遼瓊東南 陸架坡折帶與湖盆坡折帶的對比渤海灣準噶爾松遼瓊東南 陸架坡折帶與湖盆坡折帶的對比渤海灣湖盆坡折帶與陸架坡折帶

9、具有很多相似性，因此在湖盆油氣勘探中可以并且應(yīng)當借鑒全球陸坡深水油氣勘探的理論模式。但湖盆坡折帶與陸架坡折帶之間有重要差異，因此只能借鑒，不能套用。必須開展理論創(chuàng)新，建立適合于我國地質(zhì)實際的理論模式。準噶爾盆地大型擠壓坳陷湖盆侵蝕坡折斷裂坡折撓曲坡折海侵體系域是型和型層序中部的體系域，是在全球海平面迅速上升與構(gòu)造沉降共同產(chǎn)生的海平面相對上升時期形成的體系域以沉積作用緩慢、低砂泥比值、一個或多個退積型準層序組為特征。高位體系域是型和型層序上部的體系域，是在海平面相對上升轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬ο陆禃r期形成的。發(fā)育向盆內(nèi)進積的一個或多個準層序組。河流作用明顯，河道砂發(fā)育7、沉積體系 一定地質(zhì)歷史時期形成的、有成

10、因聯(lián)系的、沉積相的三維組合基本建設(shè)單元是相。三、三大類盆地沉積充填的基本特征1、陸內(nèi)裂陷盆地2、被動大陸邊緣盆地3、前陸盆地1）一般特征地殼減薄熱流值大寬闊負異常背景上，有時疊加有小范圍的正異常地震活動頻繁，但震級小巖漿活動廣泛沉積物厚度較大1、陸內(nèi)裂陷盆地地殼減薄大陸裂谷軸部，地殼有所減薄，巖石圈明顯變薄，莫霍面系上抬升，顯示地幔物質(zhì)沿軸帶的上涌。(據(jù)E.J. Tarbuck, 1987)大陸裂谷模型 熱流值大在大陸中，大陸裂谷具有最大的熱流值，可達2-4HFU，堪與洋中脊的熱流值相比。寬闊負異常背景上，有時疊加小范圍的正異常大陸裂谷具有負布格異常。負異常是厚的沉積層及低密度異常地幔的反映。

11、有時在寬闊分異常的背景上，疊加有小范圍的正異常，這是來自地幔高密度基性侵入體的反映。地震活動頻繁，但震級小大陸裂谷的地震活動相當頻繁，但一般不甚強烈，震源淺（小于45km），較大的地震出現(xiàn)在邊界斷層處。震源機制表明，地震屬正斷層型，顯示垂直裂谷走向的伸展作用。但擴張緩慢，速度大多在1mm/a以下。巖漿活動廣泛大陸裂谷多伴有火山和深成巖漿活動，東非裂谷等廣有火山分布，火山巖多以玄武巖為主，多見拉斑玄武巖、堿性玄武巖。發(fā)育雙峰系列的火山巖（圖）。深成巖有堿性花崗巖。沉積物厚度較大大陸裂谷的沉積物厚約數(shù)公里，如貝加爾裂谷的沉積物厚度為5km左右。有的古裂谷沉積物厚度10-12公里。沉積巖中可夾有熔巖

12、和火山碎屑巖。2）沉積充填特征陸相沉積體系雙重結(jié)構(gòu)：下部斷陷沉積體系和上部拗陷沉積體系，中間被不整合分隔碎屑巖占絕對主導(dǎo)地位沉積地層中夾有玄武巖1）一般特征被動大陸邊緣是與板塊的離散運動有關(guān)，由寬闊的大陸架、較緩的大陸坡以及緩坦的大陸簏組成（圖），它以生成巨厚的淺海沉積、巖漿活動微弱、基本上不變形與活動大陸邊緣相對照。它缺失海溝俯沖帶，位于板塊的內(nèi)部。探測結(jié)果表明，地殼厚度在大陸邊緣有急劇的變化：大陸一側(cè)為正常的陸殼，大洋一側(cè)為正常的洋殼，兩者之間為過渡階段地殼（圖）被動大陸邊緣分布極廣（被動大陸邊緣分布圖）。2、被動大陸邊緣被動大陸邊緣2）演化階段被動大陸邊緣的演化總的可分三個階段大陸裂谷階

13、段新生大陸邊緣階段成熟大陸邊緣階段(據(jù)E.J. Tarbuck, 1987)被動大陸邊緣演化階段示意圖大陸裂谷階段大陸或超級大陸張裂，形成大陸裂谷，其時地殼拉伸變薄，接受地塹相沉積物（圖a）。本階段是形成被動大陸邊緣的準備階段。新生大陸邊緣階段（紅海階段，圖b）隨著進一步張裂，大陸巖石圈完全斷裂，新洋盆生成，隨之形成新生大陸邊緣大陸與新洋盆的過渡地帶。新生大陸邊緣的陸架較窄，陸坡較陡，陸基（大陸麓）不甚發(fā)育。由于洋盆狹窄，與外洋聯(lián)系困難，深層水體處于停滯狀態(tài)。有機物質(zhì)在還原環(huán)境下保存下來。新洋盆的集水面積有限，加上干燥環(huán)境，易形成很厚的蒸發(fā)巖。成熟大陸邊緣階段（大西洋階段,圖c）隨著板塊擴張與

14、大洋展寬，作為擴張中心的大洋裂谷有完全推出大陸邊緣以外，這時的大陸邊緣已不屬于板塊邊界的范圍，巖漿活動也漸趨平息。這一階段在陸架上可接受陸源（特別是三角洲沉積）或碳酸鹽巖沉積，陸坡和陸基主要接受濁流沉積，陸基的等深流也很活躍。3）沉積作用剖面上，一個被動大陸邊緣的沉積記錄由上、下兩部分組成，中間由不整合隔開（破裂不整合），下部稱裂谷系沉積物，是巖石圈尚未斷裂階段的產(chǎn)物，主要有湖相沉積、砂巖為主的粗碎屑巖沉積或紅層，還有玄武質(zhì)火山巖夾層（代表大陸裂谷環(huán)境）；上部移離系，代表新的大洋殼出現(xiàn)、巖石圈側(cè)向移離過程中沉積的產(chǎn)物，可出現(xiàn)黑色頁巖、蒸發(fā)巖等閉塞海灣相沉積（代表紅海環(huán)境），再向上過渡為陸架-陸

15、坡-陸基沉積相組合，包括陸源碎屑巖、碳酸鹽巖和成熟型濁流沉積等（圖）4）大陸堤當陸源沉積物來源極其充足，可發(fā)生大規(guī)模的前展作用，可以形成巨厚的大陸堤（Continental embankment)。大陸堤 的前展類似于三角洲的前展生長，其內(nèi)部沉積物由一系列相疊覆的透鏡體組成（圖）。每一 透鏡體沉積層在側(cè)向上均出現(xiàn)有規(guī)律的相變：陸側(cè)是砂質(zhì)為主的濱岸相和三角洲相，向前過渡為富含有機質(zhì)的泥質(zhì)為主的前三角洲相，再向前漸變?yōu)闈崃鞒练e相。當大陸堤形成時，陸架外緣及大陸坡已向前推進到大洋型地殼之上。3、前陸盆地上部淡水磨拉石，是最后充填消亡的粗的陸相碎屑沉積上部海相磨拉石，代表淺海和海灣、河口灣沉積體系；下

16、部淡水磨拉石，第一期河流、湖泊沉積1）瑞士北亞平寧盆地下部海相磨拉石，從陸架到濱岸的沉積；北Helvetic地層代表的由活動造山帶瀉入的濁流沉積體系灰?guī)r和灰泥巖地層代表的前陸盆地的水侵；前陸巖石圈抬升引起的基底不整合2）臺灣西部晚第三紀前陸盆地大致有五種沉積環(huán)境，反映了從深海至河流沉積環(huán)境的變遷最深水環(huán)境，沉積泥和粉砂淺海環(huán)境，沉積含化石的泥粉砂和細砂濱海環(huán)境，含粗粒砂、含泥少等與淺海環(huán)境相區(qū)別和為河流環(huán)境四、影響海平面變化的因素1、影響因素大洋中脊的演化(300m)冰川有效水體的變化（6090m)沉積物的堆砌和移出巖石圈的分異作用天文驅(qū)動力變化2、海平面變化周期的控制因素一級：泛大陸的形成和

17、解體二級：全球板塊運動的變化三級：全球大陸冰蓋的生長和消亡，板塊的次級運動變化四級：大陸冰蓋的生長和消亡，天文因素五級：米氏旋回2 盆地層序地層分析層序地層學(xué)研究以不整合面或與之相對應(yīng)的整合面為邊界的年代地層格架中具有成因聯(lián)系的、旋回性序列間相互關(guān)系的地層學(xué)分支學(xué)科。根據(jù)地震、鉆井、測井、露頭資料，通過沉積環(huán)境和巖相對地層作出解釋，建立以地層不整合面為界的、成因上有聯(lián)系的、旋回性地層的年代地層體制。對盆地地層構(gòu)型進行綜合分析，確定沉積層序的時空展布規(guī)律及各沉積層序內(nèi)部地層的疊置樣式。一、盆地地層格架的建立以識別沉積層序邊界為出發(fā)點，以確定層序內(nèi)部沉積物堆砌樣式為重點，來建立盆地地層格架，以及地

18、層格架內(nèi)沉積物的充填序列和空間分布規(guī)律。盆地類型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造演化歷史的了解利用地震資料反射中止關(guān)系或露頭巖心資料識別不整合界面，進而建立以不整合面及與之可對比的整合面為邊界的等時盆地地層格架，并利用多種定時方法技術(shù)，賦予地層格架的時代意義。一、盆地地層格架的建立對盆地覆蓋區(qū)的鉆、測井資料或?qū)β额^區(qū)的實測剖面進行層序、體系域、準層序組和準層序分析，對盆地地層格架進行詳細劃分，建立盆地地層構(gòu)型。通過層序時頻特征分析，確定沉積盆地演化地質(zhì)波動規(guī)律，明確層序的周期成因，恢復(fù)海平面的相對變化曲線，建立層序周期與構(gòu)造沉降、古氣候、海平面變化、物源變化周期的關(guān)系，確定層序構(gòu)型的主控因素。一、盆地地層格架的建立盤山凹陷的負花狀構(gòu)造確立層序格架中層序或各體系域中沉積物充填序列及空間展布，確立沉積體系類型以及礦產(chǎn)富集的有利地區(qū)。建立盆地地層格架與生油巖、儲層、蓋層之間的對應(yīng)關(guān)系，建立層序或體系域與油氣成藏過程的的關(guān)系，建立層序格架與地層、巖性油氣藏分布之間的關(guān)系。一、盆地地層格架的建立盤山凹陷的負花狀構(gòu)造興隆臺潛山發(fā)育的頂部塌陷構(gòu)造西部凹陷新生界可以劃分為5 個構(gòu)造層沙四段構(gòu)造層沙三段構(gòu)造層沙二一構(gòu)造層?xùn)|營組構(gòu)造層館陶第四系構(gòu)造層(新近系構(gòu)造層）構(gòu)造層的劃分和分布1601inline1601構(gòu)造層之間的接觸關(guān)系沙三與沙四：不整合（超覆，分布在西部斜坡）或整合接觸（凹陷區(qū)）超覆關(guān)系沙一