CN114442192A - 基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法及系统 - Google Patents
基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法及系统，具体包括：(1)全面收集研究区内的露头和钻井资料，对资料质量进行区分。(2)梳理研究区区域地质背景；(3)层序界面精细厘定，即充分利用常规测井、成像测井、岩心、岩屑或地震合成记录等资料，根据旋回地层学证据、岩性岩相证据、不整合面及对应的整合界面证据，进行层序界面划分；(4)建立层序地层格架；(5)作颗地比和地层厚度的交汇图；(6)沉积古地貌恢复；(7)沉积相及共生组合研究；(8)沉积相时空分布规律研究；(9)各层位关键时间断面层序‑岩相古地理重建。本发明克服目前岩相古地理恢复方法中存在的缺陷，提升岩相古地理恢复的准确度。
Description
技术领域
本发明属于碳酸盐岩古地理学和沉积学领域，尤其涉及基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法及系统。
背景技术
碳酸盐岩岩相古地理学是一种研究古代碳酸盐岩沉积环境的学科，在油气藏勘探开发过程中广为应用。前人恢复碳酸盐岩岩相古地理所使用的技术包含定性法和定量法两项技术方案。这两种方法首先需要收集大量野外露头和钻井资料。定性法强调使用对剖面和钻井取心进行宏观和微观角度的观察和描述，以岩性、颜色、结构、构造为基础；结合物探和测井资料，确定单剖面或单井沉积相，继而将研究区内为数众多的钻井和剖面资料结合起来，分析研究区古环境的平面分布情况。定量法的实施过程中，首先需要对已有的钻井和剖面资料进行整理，将目标层位中包含的各种岩石物质进行系统岩类学划分，筛选出能够指征沉积环境的组分，继而对该种组分在整套地层中所占的比例分别统计，并独立形成等值线图，最后再将等值线图叠加起来，综合分析研究区的岩相古地理平面分布。
但传统方法恢复岩相古地理方法具有如下问题：
①选取大量非一手资料，资料质量和可行度参差不齐；②一般以岩石地层单元作为编图单元划分的依据，由于地层“穿时”现象，往往无法将地质体置于同一等时单元约束下进行空间对比，这使得对沉积充填规律认识有误，极大降低了编图准确性。③传统方法针对颗粒滩、生物丘、台坪等等对油气藏分布具有指示意义的亚相、微相缺乏重点刻画，造成对沉积规律认识不清，影响了编图准确性。④定性研究与定量手段往往孤立使用，降低了岩相古地理的恢复精度。
层序地层学是指研究以侵蚀面或无沉积作用面以及可与之对比的整合面为界的、有成因联系并具旋回性的地层的年代地层格架内的岩石关系为主要内容的一门学科。其优势在于，可将地层界面精确锁定在某一时间断面，将地质体置于等时格架内进行对比研究和分析，有助于地质学家认识地层的沉积充填规律，因而被广泛应用在沉积学研究领域。此外，在相变频繁的浅海碳酸盐岩沉积区的古地理编图应用中，同样具有广泛的前景。
现有技术一
恢复岩相古地理的技术方案
①发明专利《基于多信息的碳酸盐岩岩相古地理重构方法》
②发明专利《一种重建岩相古地理的方法及装置》
③冯增昭.单因素分析综合作图法——岩相古地理学方法论[J].沉积学报，1992(03)：70-77.
问题如下：
①选取大量非一手资料，资料质量和可信度参差不齐；
②一般以岩石地层单元作为编图单元划分的依据，由于地层“穿时”现象，往往无法将地质体置于同一等时单元约束下进行空间对比，这使得对沉积充填规律认识有误，极大降低了编图准确性。
③传统方法针对颗粒滩、生物丘、台坪等对油气藏分布具有指示意义的亚相、微相缺乏重点刻画，造成对沉积规律认识不清，影响了编图准确性。
④定性手段与定量手段往往孤立使用，降低了岩相古地理的恢复精度。
现有技术二
基于层序地层学进行地质编图的方法
①发明专利《一种基于层序地层学的碳酸盐地层古地质图的编制方法》
②发明专利《以高分辨率层序地层学为基础的油层划分与对比方法》
问题如下：
主要是应用在较为简单的小层划分和古地质图编制上，并未系统应用于碳酸盐岩岩相古地理恢复工作。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法及系统，以克服目前岩相古地理恢复方法中存在的缺陷，提升岩相古地理恢复的准确度。
本发明采用如下技术方案：
基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法，具体包括：
(1)全面收集研究区内的露头和钻井资料，对资料质量进行区分，具体划分方案为：
一级露头：目标层位出露完整、顶底清楚并可全区对比的第一手实测露头资料；
二级露头：目标层位少量缺失，但顶底完整的实测露头资料或文献中详细报道过的完整露头剖面；
三级露头：目标层位缺失较多，但顶底完整的观测露头资料或区域普查资料中有记载的较完整露头剖面；
一级钻井：测井曲线完整、分层解释资料详实、且对目标层位取心段进行了岩心观察的钻井；
二级钻井：测井曲线完整、分层解释资料详实、且文献中对取心层位有过详细报道的钻井；
三级钻井：测井或分层资料较为完整、未取心或仅获取了岩屑资料的钻井。
其结果如下表1所示：
表1 露头和钻井资料品质分级表：
(2)梳理研究区区域地质背景
获取研究区区域地理位置、现今构造背景、古板块构造和古环境背景，明确研究区层位各关键时代的关键构造事件发生及演化过程。
(3)层序界面精细厘定
充分利用常规测井、成像测井、岩心、岩屑、地震合成记录，根据旋回地层学证据、岩性岩相证据、不整合面及对应的整合界面证据，进行层序界面划分工作。
(4)建立层序地层格架
依据统一的层序界面划分方案，对全部露头和钻井进行分层，建立覆盖全区的层序地层连井格架，进行等时地质体时空对比，识别通过超覆、削蚀等地层接触关系，初步判断地层充填规律。
(5)作颗地比和地层厚度的交汇图
全面统计各小层地层厚度，并识别关键露头和小层取心完整的钻井(一级露头和钻井)的浅水优势相(潮坪、颗粒滩、生物丘等)，统计优势相厚度。以一级露头和钻井的优势相颗地比为横坐标，地层厚度为纵坐标，作颗地比和地层厚度的交汇图。在不存在大规模暴露剥蚀的情况下，二者为正相关关系说明地层充填规律为古地貌高地成滩造丘速率快，低地沉积物堆积速率慢(规律一)；二者为负相关关系说明古地貌低地为沉降中心，地层由沉降中心向古地貌高地超覆或填平补齐(规律二)。
(6)沉积古地貌恢复
作各小层地层厚度等值线图。适用于规律一的小层，可使用“残厚法”恢复其沉积古地貌；适用于规律二的小层，可使用“印模法”恢复其沉积前古地貌。
(7)沉积相类型划分及岩电解释模型建立
进行沉积相类型特征研究，在此基础上建立高精度岩电解释模型，解释研究区各优势相厚度。
(8)沉积相时空分布规律研究
综合利用一级、二级露头、钻井资料、岩电解释模型，进行沉积相单井解释，明确优势相厚度，开展连井对比，明确沉积相时空分布规律。
(9)各层位关键时间断面层序-岩相古地理重建
以地层厚度等值线图为基础，以古地貌控相理论为核心，依据沉积相定性研究成果和优势相厚度单因素，以定性和定量结合的手段，恢复研究区各关键时间断面的层序-岩相古地理。
基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复系统，包括：
资料质量区分单元，用以全面收集研究区内的露头和钻井资料，对资料质量进行区分；
梳理研究区区域地质背景单元，用以获取研究区区域地理位置、现今构造背景、古板块构造和古环境背景，明确研究区层位各关键时代的关键构造事件发生及演化过程；
层序界面精细厘定单元，用以利用常规测井、成像测井、岩心、岩屑、地震合成记录，根据旋回地层学证据、岩性岩相证据、不整合面积对应的整合界面证据，进行层序界面划分工作；
建立层序地层格架单元，依据统一的层序界面划分方案，对全部露头和钻井进行分层，建立覆盖全区的层序地层连井格架，进行等时地质体时空对比，识别通过超覆、削蚀的地层接触关系，初步判定地层充填规律；
作颗地比和地层厚度交汇图单元，用以全面统计各小层地层厚度，并识别关键露头和小层取心完整的钻井的浅水优势相，统计优势相厚度，以一级露头模块和钻井的优势相颗地比为横坐标，地层厚度为纵坐标，作颗地比和地层厚度的交汇图，在不存在大规模暴露剥蚀的情况下，二者为正相关关系说明地层充填规律为古地貌高地成滩造丘速率块，低地沉积物堆积速率慢；二者为负相关关系说明古地貌低地为沉降中心，地层由沉降中心向古地貌高地超覆或填平补齐；
沉积古地貌恢复单元，用以作各小层地层厚度等值线图，适用于规律一的小层，使用“残厚法”恢复其沉积古地貌；适用于规律二的小层，使用“印模法”恢复其沉积前古地貌；
沉积相及共生组合研究单元，进行岩石微相及其组合研究，在此基础上编制高精度岩电解释模型，解释研究区各优势相厚度；
沉积相时空分布规律研究单元，综合利用一级露头模块、二级露头模块、钻井资料、岩电解释模型，进行沉积相单井解释，明确优势相厚度，开展连井对比，明确沉积相时空分布规律；
各层位关键时间断面层序-岩相古地理重建单元，以地层厚度等值线图为基础，以古地貌控相理论为核心，依据沉积相定性研究成果和优势相厚度单因素，以定性和定量结合的手段，恢复研究区各关键时间断面的层序-岩相古地理。
进一步的，资料质量区分单元按照下述方式进行区分：
目标层位出露完整、顶底清楚并可全区对比的第一手实测露头资料为一级露头模块；
目标层位少量缺失，但顶底完整的实测露头资料或文献中详细报道过的完整露头剖面为二级露头模块；
目标层位缺失较多，但顶底完整的观测露头资料或区域普查资料中有记载的较完整露头剖面为三级露头模块；
测井曲线完整、分层解释资料详实、且对目标层位取心段进行了岩心观察的钻井为一级钻井模块；
测井曲线完整、分层解释资料详实、且文献中对取心层位有过详细报道的钻井为二级钻井模块；
测井或分层资料较为完整、未取心或仅获取了岩屑资料的钻井为三级钻井模块。
本发明的有益效果：
(1).对资料进行分级整理，高质量露头、钻井用于卡定层位、确定岩石微相和编制解释模型，低质量露头、钻井用于拾取单因素和控制平面相分布。
(2).使用层序地层学手段，包括识别层序界面、搭建层序地层格架，将地质体约束在同一等时框架下进行研究。并进一步结合颗地比和地层厚度交汇图确定地层沉积充填规律，为编制各关键时间断面的古地貌图奠定基础。
(3).以古地貌恢复成果为基础，以古地貌控相理论为技术核心，结合沉积相定向研究成果和单因素解释成果恢复岩相古地理。
附图说明
图1为本发明的步骤流程示意图；
图2(a)为梁山组-栖霞组分界线附近露头特征图；
图2(b)为梁山组含生屑钙质石英粉-细砂岩图；
图2(c)为栖霞组底部含钙质石英粉-细砂岩图；
图2(d)为栖一段-栖二段分界线附近露头特征图；
图2(e)为栖霞组-茅口组分界线附近露头特征图；
图3(a)-图3(d)为栖霞阶三级层序界面岩电响应特征图(图3(d)为图例)；
图4(a)为地层厚度与沉积相厚度散点图Ⅰ；
图4(b)为地层厚度与沉积相厚度散点图Ⅱ；
图4(c)为地层厚度与沉积相厚度散点图Ⅲ；
图5(a)为梁山组+栖一段地层厚度等值线图；
图5(b)为栖二B亚段地层厚度等值线图；
图5(c)为栖二A亚段地层厚度等值线图；
图6(a)为川西北地区栖霞组丘滩复合体测井解释模型Ⅰ；
图6(b)为川西北地区栖霞组丘滩复合体测井解释模型Ⅱ；
图6(c)为川西北地区栖霞组丘滩复合体测井解释模型Ⅲ；
图7(a)为栖一段沉积相平面分布图；
图7(b)为栖二B亚段沉积相平面分布图；
图7(c)为栖二A亚段沉积相平面分布图；
图8为栖霞组沉积相模式图；
图9为何家梁-ST101-ST10-SY132-SY001-1-ST1-ST18梁山—栖霞期层序对比剖面；
图10为何家梁-ST101-ST10-SY132-SY001-1-ST1-ST18梁山—栖霞期沉积相连井剖面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
四川盆地下而叠统台缘/台内滩相复杂非均质白云岩是该区重要储层，因此优势相的平面分布规律是储层预测的重点和难点。本发明针对四川盆地川西北部双鱼石区块及周边进行了岩相古地理恢复工作，可有效提高优势相预测精度，进一步指导勘探生产。
四川盆地栖霞组气藏以白云岩岩性气藏为主，滩相白云岩为最优质储层。应用本发明方法对四川盆地西北部双鱼石地区及周边区域进行岩相古地理恢复后，认为该区主要为台缘滩相沉积，滩体向双鱼石构造带西南部延伸，为下一步勘探指明了方向，在此认识指导下部署的双鱼X1133井获气142.51万方/天，拓展了四川盆地古老深层碳酸盐岩储层的勘探领域。
实施例
1.层序界面特征确定
基于一级露头和钻井剖面的宏观岩石学、自然伽马和成像测井资料，在研究区的梁山组+栖霞组识别出3个三级层序界面，自下而上分别为梁山组底界面(Ⅰ型)、栖一段/栖二段界面(Ⅱ型)和栖霞组/茅口组界面(Ⅰ型)。
野外露头旺苍正源中可以看到，梁山组滨岸沙坝夹滨岸沼泽向上逐渐过渡为栖霞组底部含生屑钙质石英粉-细砂岩的混合沉积，如图2(a)-图2(c)所示，认为此套沉积为连续海侵过程(TST)的产物，由此认为梁山组和栖霞组界线为旋回内部岩性突变面，而非三级层序界面。
1.1下伏地层/梁山组(SBI)
该界面为云南运动后形成的大型不整合界面，为Ⅰ型层序界面。在岩性上，由界面之下的石炭系、泥盆系的灰岩、云岩和志留系泥页岩向上过渡为界面纸上的梁山组的一套碎屑滨岸，如图2(a)-图2(b)；常规测井曲线上，界面之下的志留系泥页岩的GR特征呈现锯齿状高值，如图3(a)，石炭系和泥盆系的灰岩、云岩在GR呈现锯齿状或箱状低值，而界面之上梁山组的泥页岩的GR曲线呈现锯齿状高值，石英砂岩的GR曲线则多为锯齿状低值，如图3(a)-图3(d)。
1.2栖一段/栖二段
该界面为一短暂的暴露面，在部分剖面及钻井中可见风化层及岩溶特征，如图2(d)。在岩性上，由界面之下的栖一段顶部灰色中-厚层云质生屑灰岩和生屑灰岩，偶见紫红色泥粉晶云岩，向上过渡为界面之上的栖二段生屑泥晶灰岩，如图2(d)；测井曲线上，栖一段顶部GR常为箱状或钟形低值，界面之上的GR曲线数值明显升高，并快速达到栖二段的最大值，如图3(b)。
1.3栖霞组/茅口组
该界面为一次中短期暴露形成的不整合界面(芦飞凡等，2021)，界面之下岩性主要为浅色中-厚层生屑灰岩，向上过渡为茅口组的中-薄层眼球状灰岩；测井曲线上，界面之下的GR曲线表现为锯齿状或箱状低值，向上迅速升高为锯齿状高值，如图3(c)。
2.层序划分与层序地层充填规律
2.1层序划分方案(参见文献1)
本实施例对研究区所有露头和钻井剖面进行层序地层划分，共划分出3个三级层序，SQ1对应于梁山组和栖一段，SQ2对应栖二B亚段，SQ3对应栖二A亚段，并在此基础上，可进一步细分为6个四级层序(如图9)。
2.2层序充填格架与充填过程
通过将栖一段/栖二段分界面拉平，展示川西北双鱼石地区层序格架内栖霞阶的沉积充填特征。结果如图9所示，研究区SQ1层序向北西厚度减薄并超覆，说明研究区西北存在高带；SQ2和SQ3研究区南部层序增厚，向西北地层减薄，这说明栖二期研究区南部的古地貌较高，这可能是北西构造沉降加速和双鱼石主体区的差异抬升所致。从连井剖面来看：梁山-栖一段地层存在向西北方向超覆的特征，说明研究区铸体栖霞沉积早期地形为洼地；栖二段存在厚薄相间的特征，表明研究区开始隆起，并存在隆凹相间，结合前人对研究区北东—南西向同沉积断层大量分布的论断(杨跃明等，2018；Zhong et al.,2020；胡笙等，2020)可知，这可能是栖二期同沉积断裂系统的活动加剧，使得地层差异抬升导致的。此外，如图9所示，由于栖霞组顶部的短暂整体暴露，栖二段地层顶部往往存在旋回缺失现象。
综上，梁山组—栖一段地层存在穿时现象，地层具有向沉积前古地貌高地超覆的特征，而顶部地层存在不同程度的销蚀现象，呈现出“底超顶削”的地层充填过程。此外，栖霞组早期地层充填过程受控于二叠系沉积前地貌，而栖霞组中后期的沉积过程则受控于垒堑式块断活动，以及研究区主体区的相对抬升，如图9。
2.3层序格架内地层分布规律
颗地比和地层厚度呈现显著负相关(图4(a)-图4(c))，再次证实栖一以低地充填、超覆沉积模式为主，属填平补齐过程。因此本次拉平栖一顶部，使用梁山组+栖一段厚度来反演双鱼石地区二叠系地层沉积前古地貌。而栖二段深水沉积与地层厚度呈负相关，浅水沉积(丘滩、潮坪)与地层厚度呈正相关，(图4(b)-图4(c))，因此栖二厚度受到碳酸岩建造速率控制，由此，本次通过栖二A亚段和栖二B亚段的厚度来反映这两个关键时期的沉积古地貌。
在上述方案指导下，结合古地理背景资料(李晋僧等，1994；WangYueetal.2000)，使用印模法绘制了SQ1层序(对应梁山组+栖一段)的地层厚度等值线图(参见图5(a))，使用残厚法绘制了SQ2层序(对应栖二B亚段)和SQ3层序(对应栖二A亚段)的地层厚度等值线图(参见图5(b)-5(c))。
结果显示，SQ1时期，研究区中南部构造区域地层沉积厚度较大，而向西北部地层沉积厚度逐渐减薄，向东南的泥盆系剥蚀线区域地层厚度则逐渐减薄，由此，形成了“两薄夹一厚”的地层充填格局，结合前述的地层充填规律，较早接受沉积的研究区中南部地区在二叠沉积早期地形总体较为低洼，而东南侧临近泥盆系尖灭线(如图5(a))一侧二叠沉积前地层泥盆系已被剥蚀，因而该区在二叠系沉积初期应为高地；而SQ2时期，研究区地区开始隆起，丘滩建造主要在该区沉积，由于丘滩建造速率相对较快，而地层厚度较大(如图5(b))；SQ3时期是对SQ2时期地貌的继承和强化(如图5(c))。
3.主要沉积相类型与特征
研究区栖霞组整体属于具缓斜坡的沉积型台缘沉积体系，可总体划分为以下沉积相类型，如表2所示。
表2 研究区中二叠统栖霞组沉积相类型划分简表
3.1半局限台地
该类亚相主要发育在栖一段，代表总体局限背景下的静水低能环境，水深在几十米以内。
(1)潮坪
双鱼石地区栖一段顶部常见，岩性粒度较细，正粒序清晰，偶见泥质条带和韵律层。
(2)半局限海
该亚相沉积范围较大，水体能量较低，沉积物以似球粒组构和生屑为主，具有较高的有机质丰度。
(3)丘滩复合体
在双鱼石地区栖霞组丘滩复合体亚相的主要岩性有泥晶生屑微生物黏结灰岩、泥晶或亮晶生屑微生物黏结灰岩、亮晶生屑灰岩等，部分经后期成岩改造，发生重结晶作用或白云石化作用。
(4)风暴岩沉积
该亚相多在各序列底部的海侵初期阶段发育，岩性主要有微生物黏结灰岩，及生屑具定向性与磨蚀特征的泥晶生屑灰岩，颗粒常具正粒序。双鱼石地区的风暴沉积厚度在1-10cm，总体规模有限。
(5)台内洼地
该亚相主要在双鱼石栖二段可见，以能量较低的含泥灰岩，泥灰岩为主。
3.2台地边缘
研究区台地边缘相区可具体划分为丘滩复合体和丘间海两个亚相。
(1)丘滩复合体
与半局限台地中的丘滩复合体相比，台地边缘发育的丘滩复合体具有更加高能的特点，多发育具亮晶胶结泥粒微生物黏结灰岩、砂屑生屑灰岩。在研究区，主要见于栖二段。该亚相在测井资料上具有低伽马值的特点，伽马曲线呈箱状。
(2)丘(滩)间海
该亚相位于丘滩复合体之间，后者其他正地貌包围的低洼区域，整体能量较低，水深相对较大，发育有泥晶灰岩，含泥灰岩等，在整个栖霞组均可见。
4.岩电解释模型建立
栖霞组主要分为发育储层的丘滩复合体与储层不发育的非丘滩复合体。丘滩复合体的演化与分布是沉积与储层研究的关键。因此可通过已有的岩心来标定未取心的井，建立颗粒滩与丘滩复合体的解释模型。研究发现，可以利用电测井曲线中的自然伽玛曲线对颗粒岩等高能沉积相进行识别，并且这套方法在川中地区、蜀南地区嘉陵江组、蜀南威远地区寒武系等滩相储层以及川东、蜀南茅口组碳酸盐岩储层研究中均得到了验证(谭秀成等，2008；周彦等，2007；张本健，2019)。研究区丘滩复合体在测井曲线上响应较为明显，本次采用常规的0～120API标尺分布值作为自然伽玛曲线的刻度标尺，结合密度和电阻率曲线、成像测井资料以及岩心观察记录和实际经验判别研究区主要沉积类型。
利用研究区取心或岩屑井描述资料，充分结合区内及邻区测井、录井和配套分析资料进行标定解释表明：区内高能沉积主要发育在栖二段，栖一段偶有发育。通过对取心井段岩心观察及薄片鉴定成果与相对应的自然伽马曲线特征、成像测井特征分析，认为区内取心井段颗粒岩段与测井曲线响应特征的变化具有明显对应关系，以此建立测井模型识别研究区非取心井段岩性。栖二段丘滩复合体的自然伽马值在K2井一般小于20API，ST3井一般小于25API；YB6井一般小于25API，ST7井一般小于35API，ST9井一般小于20API，栖一段的丘滩复合体的自然伽马值在ST9井一般小于35API，何家梁野外剖面一般小于40API，而在长江沟野外剖面一般小于50API；丘间海、半局限海等相对低能的沉积自然伽马值相对较高，正源剖面在65API左右，而在K3井则在40API以上，如图7(a)-图7(c)。
综上，通过对取心井岩心的观察及薄片鉴定的成果与对应的自然伽玛曲线特征分析，认为丘滩复合体与自然伽马值关系较为紧密。栖二段微生物丘滩复合体段在研究区内对应的自然伽马值都小于35API，大部分值小于25API，说明丘滩复合体自然伽马数值更低(局部可能受岩溶系统内部的细粒充填物影响，值相对会有升高的趋势)。成像测井显示，丘滩复合体沉积成像特征较为均质，体现了其泥质含量较低的特征。
因此，综合利用岩心、岩屑段测井响应及薄片镜下观察校正，建立研究区栖霞组丘滩复合体与非丘滩复合体标准，将35API作为分界线，认为栖二段GR测井小于35API的层段丘滩复合体较为发育；而栖一段丘滩复合体GR数值则小于50API。
5.沉积相时空分布特征
综合岩电解释模型、露头实测资料和钻录井资料，总结了研究区双鱼石地区沉积相时空分布规律。
如图10，SQ1时期(对应梁山组+栖一段)丘滩复合体沉积主要发育在何家梁、ST18等古地貌高部位周围。SQ2时期(对应栖二A)为研究区最主要的成滩期，丘滩复合体的沉积范围显著扩张，并在原本地势较为低洼的研究区中部大规模发育，这可能是由于北东向基底断层在栖二期已开始活跃，发生差异构造升降运动，使得研究区中部差异抬升，成为新的高能沉积区。SQ3时期(对应栖二B)总体是对SQ2沉积规律的继承，但由于长期持续海退，可容空间减小，丘滩体侧向迁移造成了普遍的浅滩化现象。
双鱼石主体区向南东方向，存在向泥盆系尖灭线方向丘滩相靠下发育的规律。无论是从ST12井至ST9井，还是自ST7井至ST18井，均存在越靠近泥盆系尖灭线则浅滩(及滩控白云岩)发育层位由栖二向栖一延伸的规律。这说明双鱼石地区栖霞沉积早期，主要受到地貌控制，而中后期东吴运动的早幕活跃使得双鱼石主体区差异抬升，构造块体相对运动控制了浅滩的沉积。进一步观察显示，栖二期总体为栖霞组最重要的成滩期，丘滩集中发育在该层段，但研究区中南部更靠近泥盆尖灭线的ST9和ST18井丘滩则在进入栖二沉积阶段后愈发减少，说明沉积古地貌在栖二已发生了反转，高地向西北一侧迁移，如图10。
6.沉积相平面分布规律及沉积模式
6.1栖霞组丘滩体平面分布规律
以地层充填规律所得出的认识为基础，进一步利用测井解释模型，测得了SQ2+3(对应栖二A、B段)，SQ1(对应梁山组+栖一段)高/低能丘滩体的厚度，并分别计算出各露头、钻井的丘滩体厚度和颗地比，在此基础上，分别绘制了三个关键时间的沉积相平面分布图。
如图7(a)显示，SQ1(对应栖一段)双鱼石滩体发育频率一般，受泥盆系尖灭线约束明显，地形总体东南高西北低；如图7(b)，SQ2(对应栖二B亚段)由于海平面下降，构造分异发生，双鱼石主体开始隆升，丘滩复合体分布范围增大，与北部竹园坝-矿山梁一线呈清晰两带特征；如图7(c)，SQ3(对应栖二A亚段)总体继承栖二沉积早期地貌，丘滩体开始连片发育，总体面积进一步扩大，但内部水体循环通畅性变差，微生物岩发育规模增加。
6.2沉积相模式
研究区栖霞组地层充填主要受到海西期云南运动与逐渐增强的东吴运动的控制。在梁山组沉积前，石炭纪末的云南运动造成地壳的抬升，使得上扬子区域广泛遭受剥蚀，并在矿山梁地区形成局部古地貌高地，而双鱼石地区则相对低洼，而双鱼石东南侧的泥盆系尖灭线以东则地形地貌显著较高。一方面，在川西北台缘带外带以西，古地貌高地处栖霞组沉积时间短，而低地处沉积时间长，栖霞地层的充填表现出由低地向高地超覆的特征。超覆的结果导致在栖一段沉积期丘滩体由低向高地逐渐爬升，最后使该区域地貌趋于填平。另一方面，双鱼石地区栖霞沉积早期，受地貌控制，靠近泥盆系尖灭线位置的研究区西南一侧栖一段浅滩更加发育。如图8所示。
SQ1末期构造活动加剧，块断式运动使得研究区中部地区整体抬升，而研究区西部块体的整体沉降，则导致SQ2沉积初期，丘滩体在断块高处沉积，并随着断块活动的加剧，使得丘滩复合体逐渐向更高层叠置迁移。SQ3的沉积过程是对SQ2的继承，该期丘滩面积进一步扩大，但丘滩沉积期水体能量显著降低。最终结果为在川西北地区上扬子西北缘形成台缘带沉积体系，台缘丘滩体主要沿断块抬升部位呈带状分布，形成双探9-双探10的台缘高带(内带)，及外侧大木垭—矿2一带的台缘丘滩发育带(外带)，而台内区域则沿着水下古隆前缘微古地貌高地沉积丘滩复合体，如图8所示。
文献1.四川盆地西北部二叠系栖霞阶层序地层特征及地质意义，作者胡笙、谭秀成、罗冰、张本建、张亚、苏成鹏、芦飞凡、李明隆。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复方法，其特征在于，包括：
步骤1.全面收集研究区内的露头和钻井资料，对资料质量进行区分，具体划分方案为：
一级露头：目标层位出露完整、顶底清楚、适合进行全区对比的第一手实测露头资料；
二级露头：目标层位少量缺失，但顶底完整的实测露头资料或文献中详细报道过的完整露头剖面；
三级露头：目标层位缺失较多，但顶底完整的观测露头资料，或区域普查资料中有记载的较完整露头剖面；
一级钻井：测井曲线完整、分层解释资料详实、且对目标层位取心段进行了岩心观察的钻井；
二级钻井：测井曲线完整、分层解释资料详实、且文献中对取心层位有过详细报道的钻井；
三级钻井：测井或分层资料较为完整、未取心或仅获取了岩屑资料的钻井；
步骤2.梳理研究区区域地质背景
获取研究区区域地理位置、现今构造背景、古板块构造和古环境背景，明确研究区层位各关键时代的关键构造事件发生及演化过程；
步骤3.层序界面精细厘定
充分利用常规测井、成像测井、岩心、岩屑、地震合成记录，根据旋回地层学证据、岩性岩相证据、不整合面及对应的整合界面证据，进行层序界面划分工作；
步骤4.建立层序地层格架
依据统一的层序界面划分方案，对全部露头和钻井进行分层，建立覆盖全区的层序地层连井格架，进行等时地质体时空对比，识别通过超覆、削蚀的地层接触关系，初步判断地层充填规律；
步骤5.作颗地比和地层厚度的交汇图
全面统计各小层地层厚度，并识别关键露头和小层取心完整的钻井的浅水优势相，统计优势相厚度，以一级露头和钻井的优势相颗地比为横坐标，地层厚度为纵坐标，作颗地比和地层厚度的交汇图，在不存在大规模暴露剥蚀的情况下，二者为正相关关系说明地层充填规律为古地貌高地成滩造丘速率块，低地沉积物堆积速率慢；二者为负相关关系说明古地貌低地为沉降中心，地层由沉降中心向古地貌高地超覆或填平补齐；
步骤6.沉积古地貌恢复
作各小层地层厚度等值线图，适用于规律一的小层，使用“残厚法”恢复其沉积古地貌；适用于规律二的小层，使用“印模法”恢复其沉积前古地貌；
步骤7.沉积相及共生组合研究
进行岩石微相及其组合的研究，在此基础上编制高精度岩电解释模型，解释研究区各优势相厚度；
步骤8.沉积相时空分布规律研究
综合利用一级露头、二级露头、钻井资料、岩电解释模型，进行沉积相单井解释，明确优势相厚度，开展连井对比，明确沉积相时空分布规律；
步骤9.各层位关键时间断面层序-岩相古地理重建
以地层厚度等值线图为基础，以古地貌控相理论为核心，依据沉积相定性研究成果和优势相厚度单因素，以定性和定量结合的手段，恢复研究区各关键时间断面的层序-岩相古地理。
2.基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复系统，其特征在于，包括：
资料质量区分单元，用以全面收集研究区内的露头和钻井资料，对资料质量进行区分；
梳理研究区区域地质背景单元，用以获取研究区区域地理位置、现今构造背景、古板块构造和古环境背景，明确研究区层位各关键时代的关键构造事件发生及演化过程；
层序界面精细厘定单元，用以利用常规测井、成像测井、岩心、岩屑、地震合成记录，根据旋回地层学证据、岩性岩相证据、不整合面积对应的整合界面证据，进行层序界面划分工作；
建立层序地层格架单元，依据统一的层序界面划分方案，对全部露头和钻井进行分层，建立覆盖全区的层序地层连井格架，进行等时地质体时空对比，识别通过超覆、削蚀的地层接触关系，初步判定地层充填规律；
作颗地比和地层厚度交汇图单元，用以全面统计各小层地层厚度，并识别关键露头和小层取心完整的钻井的浅水优势相，统计优势相厚度，以一级露头模块和钻井的优势相颗地比为横坐标，地层厚度为纵坐标，作颗地比和地层厚度的交汇图，在不存在大规模暴露剥蚀的情况下，二者为正相关关系说明地层充填规律为古地貌高地成滩造丘速率块，低地沉积物堆积速率慢；二者为负相关关系说明古地貌低地为沉降中心，地层由沉降中心向古地貌高地超覆或填平补齐；
沉积古地貌恢复单元，用以作各小层地层厚度等值线图，适用于规律一的小层，使用“残厚法”恢复其沉积古地貌；适用于规律二的小层，使用“印模法”恢复其沉积前古地貌；
沉积相及共生组合研究单元，进行岩石微相及其组合研究，在此基础上编制高精度岩电解释模型，解释研究区各优势相厚度；
沉积相时空分布规律研究单元，综合利用一级露头模块、二级露头模块、钻井资料、岩电解释模型，进行沉积相单井解释，明确优势相厚度，开展连井对比，明确沉积相时空分布规律；
各层位关键时间断面层序-岩相古地理重建单元，以地层厚度等值线图为基础，以古地貌控相理论为核心，依据沉积相定性研究成果和优势相厚度单因素，以定性和定量结合的手段，恢复研究区各关键时间断面的层序-岩相古地理。
3.根据权利要求2所述的基于层序地层学的碳酸盐岩岩相古地理精细恢复系统，其特征在于，资料质量区分单元按照下述方式进行区分：
目标层位出露完整、顶底清楚、适合进行全区对比的第一手实测露头资料为一级露头模块；
目标层位少量缺失，但顶底完整的实测露头资料或文献中详细报道过的完整露头剖面为二级露头模块；
目标层位缺失较多，但顶底完整的观测露头资料或区域普查资料中有记载的较完整露头剖面为三级露头模块；
测井曲线完整、分层解释资料详实、且对目标层位取心段进行了岩心观察的钻井为一级钻井模块；
测井曲线完整、分层解释资料详实、且文献中对取心层位有过详细报道的钻井为二级钻井模块；
测井或分层资料较为完整、未取心或仅获取了岩屑资料的钻井为三级钻井模块。
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| 胡明毅;魏国齐;胡忠贵;杨威;胡九珍;刘满仓;吴联钱;向娟;: "四川盆地中二叠统栖霞组层序――岩相古地理", 古地理学报, no. 05, 1 October 2010 (2010-10-01) * |
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| CN114442192B (zh) | 2024-05-31 |
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