沉積相綜合解釋技術1

沉積相綜合解釋技術課程介紹：

學時；內容；考核教師：

Name：張帆，

Tel：2057/2041（O），2786（H）；Email：wpzhfan@126.com主要參考書：沉積環(huán)境與相，H.G.READING

沉積相模式，R.G.WALKER

地質歷史中的碳酸鹽相，J.L.WILSON

巖相古地理基礎和工作方法，劉寶王君，曾永孚測井地質學地震地層學現(xiàn)代地層學，吳瑞棠等

FACIESMODELS,R.G.WALKER&N.P.JAMES

INTERPRETATIVEGEOLOGICALSUBSURFACEMAPPING,D.F.MINKEN沉積巖沉積相基礎知識：幾個問題：

?沉積巖的定義？

?沉積物質的主要來源？

?簡述沉積巖的形成過程。

?簡述沉積巖的分類。

沉積環(huán)境：在物理上，化學上及生物上有別于相鄰地區(qū)的地球表面。相（facies）：某些可識別特征的綜合巖相－沉積巖的巖石學特征綜合，如交錯層砂巖相，筆石頁巖相生物相，遺跡相，地球化學相

沉積相－①沉積環(huán)境的物質表現(xiàn)――描述性②即是沉積環(huán)境――解釋性③特定沉積環(huán)境及其在該環(huán)境中形成的沉積巖（沉積物）特征的綜合――描述+解釋

沉積相主要包括兩部分－沉積巖和沉積環(huán)境；而沉積巖最重要的是巖石類型，古沉積環(huán)境最核心的古地理特征，因此也有學者提倡用“巖相古地理”，以避免對沉積相概念理解上的差異。

沉積相的分類:以沉積環(huán)境的分類為基礎相組――相――亞相――微相?

setsfaciessub?micro?

沉積相研究歷史與進展－讀書報告（3000字左右）

沉積相分析是利用各種資料分析沉積巖的形成作用和形成過程，并解釋和重塑古沉積環(huán)境。

沉積相分析最基本的工具：相律、相標志、相模式、沉積相解釋成果：圖件相律（WALTHER相律；相序遞變律）:在連續(xù)的沒有間斷的地層剖面中，垂向上有成因聯(lián)系的相相互疊置出現(xiàn)的順序與它們在橫向上出現(xiàn)的順序是一致的。即只有在橫向上彼此相鄰且具有成因聯(lián)系的相，才能在無間斷的連續(xù)沉積的地層剖面中相互疊置。―反映沉積相在空間和時間上的有序性。第一部分相標志（沉積相鑒別標志）能反映沉積環(huán)境特征（物理的、化學的、生物的）及沉積作用過程的沉積巖的特征。沉積流體種類，性質；流體動力條件；水體深度，濁度；Eh和Ph值；鹽度；動植物種類，數(shù)量等沉積環(huán)境標志沉積相分析就是利用相標志來研究和解釋沉積巖的形成（沉積）過程及沉積時環(huán)境的特征，以達到了解由此決定的沉積巖空間分布規(guī)律和其他性質，從而為油氣勘探開發(fā)服務之目的。

①巖石學特征－巖石的成分、結構、構造、顏色、類型、自生礦物等②沉積構造－反映流體性質及特征。具有水力學意義的原生沉積構造，如層理構造，層面構造變形構造等③生物化石－指示海陸環(huán)境,水體鹽度,深度,濁度遺體化石（實體化石，BodyFossils）（大化石，微體化石，超微化石）遺跡化石（TraceFossils）④巖體(砂體)形態(tài)－平面形態(tài)，剖面形態(tài)⑤古水流方向⑥剖面結構（沉積層序）－一套有成因聯(lián)系的沉積巖層的巖石學特征在縱向上的變化規(guī)律。

⑦測井響應⑧地震響應1-1巖石學標志顏色：主要與礦物成分、變價元素價態(tài)、有機質含量等有關。原生色－繼承色：主要由碎屑物質所產生的顏色。

自生色：由自生礦物所產生的顏色。次生色―由原生色變化形成的顏色（表生或風化作用）。

紅色、黑色、綠色、灰色……

自生礦物：反映環(huán)境的物理化學條件－溫度、Ph、Eh、水體深度等

例如－含鐵自生礦物：褐鐵礦－赤鐵礦－海綠石－綠泥石－菱鐵礦－黃鐵礦（氧化――弱氧化/弱還原－還原－強還原）巖石類型：一般不是良好的相標志，但是某些特殊巖類形成條件比較局限，可以指示沉積環(huán)境。

巖石結構：顆粒粒度－與沉積流體性質和沉積作用有關（問題：常用的粒度分級標準？粒度分級表）沉積物（巖）的粒度資料取得－篩析、薄片粒度分析

粒度概率累積曲線－次總體代表搬運方式，斜率反映分選性

粒度C－M圖－反映搬運方式

C－第一百分位數(shù)，代表最大搬運能力

M－中值，代表平均搬運能力

顆粒支撐性－反映流體性質顆粒支撐－牽引流沉積顆粒支撐性－反映流體性質基質支撐－重力流沉積園度－反映搬運介質性質（牽引流/重力流，大氣流）；搬運距離；沉積過程被改造程度顆粒表面特征－風成砂霜面，冰石責石有特殊擦痕，海灘砂常有V形撞擊痕等。

1-2沉積構造標志層理－反映沉積流體性質與流態(tài)弗勞德數(shù)：Fr＝V/（gD）1/2

波痕－保存在層面上的床沙形體交錯層理－保存在層內的床沙形體遷移痕跡反映沉積流體類型：巨型交錯層理－大氣流潮汐層理、羽狀交錯層理－潮汐浪成交錯層理，丘狀/洼層理（HCS/SCS）－波浪水平層理、沙紋層理、板/槽狀交錯層理－單向水流遞變層理－重力流反映水動力條件：水平層理－沙紋層理－板/槽狀交錯層理－逆行沙波層理（弱――――――――――――――――――強）

11111Antidunes層面構造：波痕－層理在層面上的反映；雨痕、雹痕、干裂－極淺水/暴露1同生變形構造－快速沉積（三角洲、濁流）

遞變層理/粒序層理－沉積物重力流沉積

1-3生物化石標志生物是環(huán)境的重要組成部分，生物的生存生活過程就是對環(huán)境的適應過程；生物（特別是低等生物）對環(huán)境特別敏感。因此，生物化石是最重要的相標志之一。（問題：廣鹽性生物/窄鹽性生物）1-3-1遺體化石（實體化石）

包括大化石、微體化石、超微化石，反映海/陸環(huán)境、水體鹽度、溫度、深度、濁度、含氧狀況等

指示水體氧化還原狀況：缺乏底棲生物、生物種類單調－還原

指示水體深度：松藻（10-50m水深）、水螅（潮間-50m）、珊瑚和苔蘚蟲（幾米-50m米）、腕足（10-200m）、腹足（大陸-深海）、顆石藻（大于200m）

指示水體濁度：海綿、珊瑚、腕足、三葉蟲大多是清水，瓣鰓、有孔蟲、介形蟲一般混濁水

指示水體溫度：珊瑚、海綿生活在溫暖水區(qū)，硅藻主要是寒冷水區(qū)

指示鹽度：

研究（古）生物的種屬、骨骼成分、形態(tài)、生活習性等與環(huán)境的關系－（古）生態(tài)學

11相應地，不同的沉積環(huán)境有不同的生物化石組合

注意：利用生物化石進行沉積相分析（沉積環(huán)境解釋）時，特別要注意區(qū)分原地化石與異地化石。異地化石不能反映其生活環(huán)境。

1-3-2遺跡化石（痕跡化石）：保存在巖石中的地史時期生物（主要是動物）生活活動（居住、運動、捕食、代謝等）的痕跡。生物沉積構造――遺跡化石――遺跡化石學

特點：同時性－與沉積物形成同時同地性－原地形成，未經搬運其特征主要取決于環(huán)境，而不是取決于生物種類－生態(tài)學研究表明，不同門類的生物在相同的環(huán)境中有相似的生活習性和行為，產生相似的遺跡類型；同類生物在不同的環(huán)境有完全不同的生活習性和行為，產生不同的活動痕跡。即生物遺跡是生物適應環(huán)境的產物，因此最能反映環(huán)境的特征。分類：形態(tài)分類－垂直潛穴，U形潛穴，螺旋狀跡、網(wǎng)狀跡……行為方式分類－居住跡、爬行（行走）跡、停息跡、覓食跡、嚙食跡

反映沉積時底層水體含氧狀況－即使沒有實體化石，但遺跡化石豐富，不缺氧；有實體化石，但無底棲生物化石和遺跡化石，缺氧。

反映沉積速率－生活在沉積物內的底棲生物的位置會根據(jù)上覆沉積的多少發(fā)生變化，形成的遺跡的特征可反映沉積速率和沉積間斷。

反映水體流動狀況－流動強弱，流動方向

反映水體深度－不同類型遺跡化石的形成深度不同；一般層面的痕跡是水愈深愈復雜，層內的痕跡是由淺水－深水，垂直－傾斜－水平。

遺跡相（ichnofacies）－不同沉積環(huán)境的遺跡化石及其組合特征

大陸-潮上：陸生動物足跡為主濱岸（潮間-淺潮下）：垂直潛穴，U形潛穴，鉆孔，洞穴淺海內陸棚：淺的、傾斜或水平狀潛穴為主；停息跡，爬行跡等淺海外陸棚－斜坡：復雜覓食構造和潛穴系統(tǒng)深海：沉積物表面復雜的網(wǎng)狀、彎曲狀、螺旋狀覓食和嚙食跡

1-4古流向標志反映與沉積環(huán)境有關的沉積流體流動方向和沉積盆地內古水流體系分布特征

指向構造：能指示古水流方向的原生沉積構造

1-4-1

常見指向構造的意義：

交錯層理－前積層傾向指下游

不對稱波痕－陡面指下游

對稱波痕－水流方向垂直波脊

槽模－鈍端指上游

溝模、剝離線理－平行流體流動方向

礫石疊瓦狀排列－最大扁平面傾向上游

長形生物化石定向排列－長軸平行水流方向

1-4-2

古流向資料整理：測量，制圖

局部古流向分布－玫瑰圖

單極向（一個優(yōu)選方位）－河流，洋流，重力流雙極向（兩個優(yōu)選方位）－潮汐流，波浪多極向（兩個以上優(yōu)選方位）－濱湖、濱海復雜水流系統(tǒng)風成沉積可以為各種類型

區(qū)域古流向分布圖－反映古水流體系帶狀－河流扇狀－沖積扇、三角洲、海底扇復雜/不規(guī)則狀－湖盆，淺海，半深海

1-5巖體幾何形態(tài)巖體（砂體）幾何形態(tài)指巖相或地層單元的空間展布特征，反映不同沉積作用類型及沉積環(huán)境。剖面形態(tài)/平面形態(tài)河道充填：頂平底凸的透鏡狀/帶狀邊灘：板狀/帶狀或團塊狀湖泊：蓆狀或板狀/環(huán)帶狀濱岸：蓆狀或板狀/帶狀三角洲：透鏡狀或蓆狀/扇狀、鳥足狀濁流：蓆狀、板狀/扇狀、帶狀1-6沉積序列（剖面結構，相序）在沉積剖面上，沉積特征（巖性、結構、構造、層厚、生物化石等）的組合及變化情況反映沉積作用及環(huán)境特征隨時間的演化

1-6-1兩種基本沉積序列類型：

向上變細變?。上轮辽?，粒度變細，層厚變薄巖性由粗粒巖類逐漸變化為細粒巖類，層理由大型變小型，反映隨沉積作用的進行，水動力條件逐漸變弱（水體由淺變深或由淺變暴露）

向上變粗變厚－由下至上，粒度變粗，層厚變厚巖性由細粒巖類逐漸變化為粗粒巖類，層理由小型變大型，反映隨沉積作用的進行，水動力條件逐漸變強（水體由深變淺或由陸上過渡為水下）

1-6-2成因：海平面升降－海進/海退，沉積充填/構造下沉

沉積作用水平遷移－三角洲向海推進，河流側向遷移

三角洲進積形成向上變粗剖面結構示意圖1-7沉積巖（層）測井響應測井（油氣田地球物理測井）是應用物理方法研究鉆井地質剖面和井的技術狀況，為油氣勘探和開發(fā)服務的一門應用技術。沉積巖（層）有多種物理特性，如電化學、電導、聲學、核、熱、磁特性等，統(tǒng)稱為地球物理特性。利用專門儀器沿井孔測量、記錄這些特性－測井，得到的結果－測井響應。由于沉積巖（層）的這些特性一般是隨巖性、物性（孔隙性、滲透性、密度等）及所含孔隙流體性質不同而變化的，因此測井曲線的特征（數(shù)值大小、形態(tài)、組合變化趨勢）就間接反映巖石的特點，如巖石類型、礦物成分、結構、構造，及其變化趨勢。測井相－反映沉積巖（層）的特征，并使其與其他沉積巖（層）區(qū)別開來的一組測井響應。

川東雙家壩構造七里8井三疊系飛仙關組測井解釋成果圖1-7-1不同測井類型的地質應用1-7-2測井曲線形態(tài)的沉積環(huán)境意義

用于曲線形態(tài)分析的的測井類型：自然電位－以泥巖自然電位為基線，異常幅度反映泥質含量自然伽馬－泥質含量愈高，曲線幅度愈大。聲波時差－反映巖石孔隙度和骨架密度。巖石愈疏松、孔隙度愈高，則時差愈大。一般煤層的聲波時差很大；泥頁巖大于砂巖和石灰?guī)r。常見測井曲線形狀的沉積環(huán)境意義：

柱狀－無明顯變化趨勢，代表教均一的不含泥頁巖的純砂巖或碳酸鹽巖；風成、辮狀河、碳酸鹽巖陸棚、生物礁、海底峽谷充填等沉積。漏斗狀－向上變粗，頂部突變；沖溢扇、分流河口砂壩、碎屑濱岸平原、障壁島、淺海蓆狀砂、碳酸鹽淺灘化層序、海底扇等沉積鐘狀－向上變細，底部突變；河流、潮坪、海進陸棚砂沉積對稱狀－過渡的頂?shù)撞?；濱外砂壩、某些海進陸棚砂、向上變粗和向上變細的合并不規(guī)則狀－無明顯變化趨勢，代表純砂巖或碳酸鹽巖類與泥頁巖混合混合沉積；河流泛濫平原、碳酸鹽陸坡、碎屑陸坡沉積平落9井沙溪廟組曲流河沉積平落9井沙溪廟組三角洲平原沉積

白淺26井蓬萊鎮(zhèn)組Ⅲ3亞段三角洲前緣沉積

1-8地層地震響應地震（seism），自上個世紀20年代問世以來，已發(fā)展成為油氣勘探必不可少的重要技術手段。它是利用巖層傳播、反射地震波的特性，采用人工激發(fā)地震波，并用專門儀器接收和記錄反射波信號，然后對獲得的資料進行處理、解釋，從而查明地下地質情況。包含地震資料采集、處理、解釋三個方面。地震資料解釋－將地震信息轉換成地質信息。其核心是依據(jù)地震剖面的特征，應用地震原理和地質理論，賦予其明確的地質意義。隨著地震技術（激發(fā)、采集、處理）及相關技術的發(fā)展，地震資料解釋也由最初僅限于構造解釋逐步發(fā)展到多種地質概念的解釋?，F(xiàn)在，根據(jù)地震資料，除了進行地下構造解釋外，還可進行地層、巖性、沉積相、儲層分布等方面的解釋，以及直接檢測油氣和開發(fā)期油藏動態(tài)監(jiān)測。

1-8-1地震相的概念地震相－由特定的地震反射參數(shù)所限定的三維空間的地震單元，其地震反射特征與相鄰單元不同，是特定的沉積相或地質體的地震響應。一般來說，地震相總是與某一級別的沉積相或沉積體系相當，通過解釋可將地震相轉為沉積相。但是二者之間不存在絕對的對應關系。

1-8-2地震相參數(shù)及特征我們用一系列參數(shù)來界定地震相，即一種地震相有其自有的特征，并由此與其他地震相相區(qū)別。

內部反射結構：是指地震剖面上層序內反射間相軸的延伸情況及同相軸之間的相互關系。它是揭示總體地震相模式戎沉積體系最可靠的地震相參數(shù)。根據(jù)形態(tài)可劃分為平行與亞平行、發(fā)散、前積、波狀、亂崗狀。平行與亞平行結構:平行、亞平行是最簡單、最常見的結構,反射層為平直狀或微波狀;反映一種穩(wěn)定水體的勻速沉積作用,常見于陸棚、濱淺湖或盆地中心區(qū)。發(fā)散結構:這種結構往往出現(xiàn)在楔形單元中,反射層在楔形體收斂方向上常出現(xiàn)非系統(tǒng)性終止現(xiàn)象(內部收斂),向發(fā)散方向反射層增多并加厚;反映一種沉積速度的變化造成不均衡沉積或盆地范圍擴大引起沉積界面逐漸傾斜形成的沉積作用。前積結構:前積結構是較為典型的反射結構,表現(xiàn)為一套傾斜的反射層依次向盆地方向前積,主要是由順沉積物走向過積作用產生的。每個前積反射層代表某一時期的等時界面,并指示前積單元的古地形和古水流方向。往往指示三角洲前緣沉積。根據(jù)前積結構的內部形態(tài)差別,可進一步分為：

S形前積結構,斜交形前積，S形-斜交復合前積。

亂崗狀結構:是由不規(guī)則、連續(xù)性差的反射段組成,常有非系統(tǒng)性反射終止和同相軸分叉現(xiàn)象;反映分散性弱水流沉積,常見于三角洲、扇三角洲或三角洲間灣沉積中。雜亂狀結構