CN105649618A - 一种海侵事件煤层关键界面的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海侵事件煤层关键界面的识别方法。该方法从煤层顶界面、底界面、煤层层内结构三个层面，煤层顶部岩层中海相微量元素类型、丰度，煤层底部岩层中暴露沉积微量元素类型、丰度，煤层、顶部、底部岩层中微体古生物类型、丰度以及煤层中动物化石、微体古生物类型、丰度识别和界定海侵事件的存在，从沉积特征、生物特征、测井曲线及微观等方面寻找证据，单井、单点、单剖面开始，通过连井剖面、区域连片实现点、线、面大区域的空间链接和对比，从而有效识别海侵事件煤层的关键界面。
Description
技术领域
本发明属于资源调查和预测领域，具体涉及一种海侵事件煤层关键界面的识别方法。
背景技术
在陆表海沉积的含煤地层中，海侵沉积与煤层的直接组合关系比较突出，即海相沉积直接压煤且呈多旋回交替出现，构成了一种特殊的沉积相组合。而直接伏于海相灰岩之下的煤层则不含任何海相动化石。这种浅海相沉积大面积覆盖在非海相沉积物之上的现象在陆表海盆地东南缘充填沉积垂向序列上反复出现多次，代表了多个典型的特殊旋回。海相层与下伏煤层之间具有相序缺失，即没有海水逐渐侵没(向陆侵进过程的相应的沉积序列)。海相沉积与煤层的组合受海平面变化周期的控制，在低级别的海平面变化周期中形成薄层海相灰岩与较厚煤层的组合，高级别的海平面变化周期中则多形成厚层海相沉积与薄煤层的组合。在层序地层格架中，海侵体系域的煤层位于体系域的底部，而海退成因的煤层则位于高水位体系域的顶部。可以说，煤层的发育都与海平面升降变化中的转折期有关，而海侵成煤成为陆表海盆地成煤的重要特色。在低级别的海平面变化周期内，适合泥炭沼泽发育的持续时间相对较长，尽管海平面波动对泥炭堆积产生重要影响，但泥炭堆积得以较稳定的进行且最终成煤。从盆地较大范围观察煤层与海侵沉积的稳定性，煤层与海侵沉积间存在互相消长的关系，靠陆方向煤层较厚，靠盆地方向煤层较薄，而海相灰岩则恰恰与之相反。海侵事件是陆表海盆地沉积中的重大事件，影响到成煤作用及煤的聚积规律，海侵事件界面的识别是关键工作。
发明内容
本发明的目的在于提出一种海侵事件煤层关键界面的识别方法，通过进行陆表海沉积序列中事件沉积的识别，以建立具有等时性的地层对比框架。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种海侵事件煤层关键界面的识别方法，包括如下步骤：
a煤层与上部岩层分界面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，
沉积特征识别包括如下三个方面：
a1不同水域环境中沉积物的差异特点；其中，水域环境包括深水和浅水环境；
a2反映生物发育环境差异大的生物物种突变特点；其中，发育环境包括浅水、深水、淡水及海洋环境；
a3沉积物质组成及沉积构造差异分界；
b煤层与下部岩层分界面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，沉积特征识别包括如下两个方面：
b1煤层之下直接接触岩层植物根系的形态和产状；
b2煤层之下直接接触岩层古土壤层的特征，包括厚度和沉积物质；
c煤层层内异质结构面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，沉积特征识别包括如下两个方面：
c1特别结核层分布；其中，特别结核层包括黄铁矿结核层和菱铁矿结核层；
c2特殊异质沉积；其中，特殊异质包括物源物质和海洋沉积物；
d微观证据综合判识，包括如下四个方面：
d1煤层顶部岩层中海相微量元素类型、丰度；
d2煤层底部岩层中暴露沉积微量元素类型、丰度；
d3煤层、顶部、底部岩层中微体古生物类型、丰度；
d4煤层中动物化石、微体古生物类型、丰度；
e单井、单剖面识别，宏观与微观特征综合起来判识；
f连井、长距离剖面、同一层位大区域对比。
本发明具有如下优点：
本发明方法从煤层顶界面、底界面、煤层层内结构三个层面，煤层顶部岩层中海相微量元素类型、丰度，煤层底部岩层中暴露沉积微量元素类型、丰度，煤层、顶部、底部岩层中微体古生物类型、丰度，以及煤层中动物化石、微体古生物类型、丰度识别和界定海侵事件的存在，从沉积特征、生物特征、测井曲线及微观等方面寻找证据，单井、单点、单剖面开始，通过连井剖面、区域连片实现点、线、面大区域的空间链接和对比，从而有效识别海侵事件煤层的关键界面。通过本发明方法，可以建立具有等时性的地层对比框架。
附图说明
图1为本发明海相灰岩层直接压在煤层之上的现象图；
图2为本发明中一种海侵事件煤层关键界面的识别方法的流程图；
图3为本发明陆表海盆地海侵事件沉积灰岩对比图；
图4为本发明岩心与测井识别海侵事件界面图；
图5为本发明陆表海盆地充填沉积中的连续沉积与非连续沉积的比较图；
图6为本发明海侵层序中的典型海相动物化石类型图；
图7为本发明海侵层地球化学特征变化曲线特征图。
具体实施方式
如果在煤层底板识别出暴露沉积，那么，这种暴露沉积可能代表一种曾受到剥蚀或无沉积面，实际上可能为一种沉积间断面，如图1所示，煤层的底板、煤层、煤层之上的海侵沉积分别代表三种不同环境的沉积，三者之间就代表不同沉积学意义的界面。如煤层中含有夹石层，而这种夹石层正如有些学者研究的那样，为火山灰降落事件沉积，那么，煤层与海相灰岩的组合关系就更加复杂化了，事件沉积所代表的则是另外一种意义的沉积，其等时性和大面积分布的特点指示了层序地层划分的重要界面。因此，华北陆表海盆地的上述特殊沉积序列代表了环境演化中的特殊事件，在进行层序划分和恢复盆地演化史中是不可忽视的。
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图2所示，一种海侵事件煤层关键界面的识别方法，其包括如下步骤：
a煤层与上部岩层分界面识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，
沉积特征识别包括如下三个方面：
a1不同水域环境中沉积物的差异特点；其中，水域环境包括深水和浅水环境；
a2反映生物发育环境差异大的生物物种突变特点；其中，发育环境包括浅水、深水、淡水及海洋环境；
a3沉积物质组成及沉积构造差异分界；
经过测井资料识别，煤层与上部岩层分界面测井数值、形态突变、幅度较大，对比明显，拐点清楚。常用的测井曲线有电阻率、自然电位、密度、自然伽马、声波时差等。
b煤层与下部岩层分界面识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，沉积特征识别包括如下两个方面：
b1煤层之下直接接触岩层植物根系的形态和产状；
b2煤层之下直接接触岩层古土壤层的特征，包括厚度和沉积物质；
经过测井资料识别，煤层与其下部岩层曲线形态变化明显，但拐点不显著。常用的测井曲线有电阻率、自然电位、密度、自然伽马、声波时差等。
c煤层层内异质结构面识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，沉积特征识别包括如下两个方面：
c1特别结核层分布；其中，特别结核层包括黄铁矿结核层和菱铁矿结核层；
c2特殊异质沉积，即非煤层沉积；其中，特殊异质包括物源物质和海洋沉积物；
经过测井资料识别，煤层测井曲线呈锯齿状、形状复杂，不含异质沉积的煤层测井曲线一般呈箱状、单一状。
d微观证据综合判识，包括如下四个方面：
d1煤层顶部岩层中海相微量元素类型、丰度，界面上下变化异常；
d2煤层底部岩层中暴露沉积微量元素类型、丰度，界面上下变化异常；
d3煤层、顶部、底部岩层中微体古生物类型、丰度，界面上下变化异常；
d4煤层中动物化石、微体古生物类型、丰度，界面上下变化异常。
e单井、单剖面识别，宏观与微观特征综合起来判识；
其中，单井是指单个钻井柱子的识别，是一个自下而上完整的钻井地层序列，代表点上的情况。单井识别就是对一个完整的钻井地层序列的逐一层位和界面进行识别，找出上下地层形成环境突变的分界点，就达到了单井识别的目的。单剖面识别是指沿着一定方向，如东西向、南北向等，几个或几十个、或更多的单井连接起来，进行地层及其界面的对比连接形成的二维剖面，各单井识别出的界面能够对比连接起来，就完整了单剖面识别的过程。
f连井、长距离剖面、同一层位大区域对比，稳定分布，突变界面可追踪。
其中，连井是指连井二维剖面，其含义同上。但这里的连井剖面要长一些，有的是跨地区和矿区的，因此称为长距离剖面。对于单井、单剖面识别出的层位和界面(指本发明特指的海侵事件界面)在长距离剖面上进行对比连接，跨地区、跨矿区、甚至跨省区的剖面，就是同一层位大区域对比连接。如果层位和界面都能连接起来，就是稳定分布，这种稳定分布的层位和界面才有意义。突变界面是指本发明所特指的海侵事件界面，突变是指海水的突然侵入导致的沉积界面，由水深完全不同的沉积物组合在一起。这是本发明中的核心创新部分。
步骤f是基于步骤a、b、c、d、e来完成的，是证据链。
海侵事件沉积界面等时性，可以进行全区的对比，如图3所示。经过对若干个钻孔分析研究，可以发现，海侵层可以进行广泛的区域对比。
图3中，右侧数字1-16分别代表如下含义：1代表粗砂岩，2代表中砂岩，3代表细砂岩，4代表粉砂岩，5代表泥质粉砂岩，6代表泥岩，7代表铝质泥岩，8代表铁质泥岩，9硅质泥岩，10代表凝灰层，11代表灰岩，12代表煤，13代表炭质泥岩，14代表海相动物化石，15代表平行不整合，16代表褐铁矿层。图3中K2-K5、K3b以及L2-L13分别代表单井井号。
找出识别海侵体系域的重要标志。海相灰岩压煤现象如图4所示，体现出初始海侵的开始，可以作为海侵体系域的重要初始界面，并可以进行区域对比。
事件沉积具有一定的沉积相序间断等特点，应正确的寻找事件沉积。经详细研究陆表海盆地的充填沉积特点，发现其沉积相的组合具有较大的差异。相与相间发育的间断面，为不连续沉积组合，但在时间序列上是连续的即自下而上依次为暴露沉积、潮坪沼泽及泥炭沼泽、浅海沉积，其中：暴露沉积代表了一种剥蚀或沉积间断，而沼泽与海侵沉积之间存在海侵过程沉积相序缺失，两者之间存在饥饿沉积或无沉积面，实际上缺少海水向岸扩展的海岸退积序列。这种序列反映了陆表海盆地沉积环境演化上的突发性。在基底有暴露的情况下，基准面低于盆地基底，则发生暴露土壤化作用，也可能遭受剥蚀。此种情况下，暴露沉积之上的煤层代表了一种基准面开始上升的标志，即在土壤化基础上，海平面上升导致基准面上升，土壤开始湿润，泥炭沼泽发育，紧随其后的大面积海侵使泥炭沼泽发育中断，并使泥炭快速处于深水环境而最终形成煤层，如图5所示。
本发明中陆表海海侵事件强调的是水体的突进，带有“灾变”现象，是快速倒灌式的，因此，其沉积物具有下列特点：
①时间上的连续性和沉积相序上的不连续性。经常见到海陆相频繁交替，而其间并无侵蚀间断；也常见形成深度不同的沉积物直接接触；所谓的时间上的连续性与相序上的不连续性应该联合起来思考，也就说，事件型海侵所形成的沉积是无间断的沉积，但是其在沉积表现则表现为相序的缺失，地层垂向序列表现浅水沉积物与深水沉积物直接接触，且相互之间并没有水体变深的过渡性沉积物，沉积相解释来说就是深水相(一般是海相)与浅水相(陆相)的相互叠加。
②海相层一般为单一的同性相，分布面积广，横向稳定，除底部地形起伏引起的相变外，一般无明显相变；
③海侵层在时间上具有极好的等时性，既是同性相，又是等时相，因此可以作为地层对比的标志层；
④受限陆表海具很好的生油环境，峡口启闭引起的事件型海侵海退，必然引起生物群的突发性兴衰，世界上的许多含油气盆地，包括我国的一些陆相盆地在内，都有多次事件型海侵的纪录，这一现象值得进一步研究。
⑤海相灰岩—深水泥岩—煤层—铝质泥岩或根土岩组合。煤层顶板为浅海相薄层泥岩，富含腕足类、有孔虫、海面骨针、蜓、牙形刺等海相动物化石等化石，如图6所示。
⑥充分利用海侵灰岩沉积层与煤层、煤层顶部和其底部的微量元素特点，判识海侵事件沉积及界面，如B(硼)、Sr/Ba等参数，如图7所示。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (1)
1.一种海侵事件煤层关键界面的识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
a煤层与上部岩层分界面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，
沉积特征识别包括如下三个方面：
a1不同水域环境中沉积物的差异特点；其中，水域环境包括深水和浅水环境；
a2反映生物发育环境差异大的生物物种突变特点；其中，发育环境包括浅水、深水、淡水及海洋环境；
a3沉积物质组成及沉积构造差异分界；
b煤层与下部岩层分界面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，
沉积特征识别包括如下两个方面：
b1煤层之下直接接触岩层植物根系的形态和产状；
b2煤层之下直接接触岩层古土壤层的特征，包括厚度和沉积物质；
c煤层层内异质结构面的识别，包括沉积特征识别和测井资料识别；其中，
沉积特征识别包括如下两个方面：
c1特别结核层分布；其中，特别结核层包括黄铁矿结核层和菱铁矿结核层；
c2特殊异质沉积；其中，特殊异质包括物源物质和海洋沉积物；
d微观证据综合判识，包括如下四个方面：
d1煤层顶部岩层中海相微量元素类型、丰度；
d2煤层底部岩层中暴露沉积微量元素类型、丰度；
d3煤层、顶部、底部岩层中微体古生物类型、丰度；
d4煤层中动物化石、微体古生物类型、丰度；
e单井、单剖面识别，宏观与微观特征综合起来判识；
f连井、长距离剖面、同一层位大区域对比。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106194181A (zh) * | 2016-08-08 | 2016-12-07 | 西安科技大学 | 基于地质数据的智能化工作面煤岩界面识别方法 |
| CN106719110A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 中国海洋大学 | 海洋微宇宙体系及构建方法和快速评估海洋中溢油污染物生物毒性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105649618B (zh) | 2017-02-15 |
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