全球海平面变化指标及海相构造层序研究方法——以塔里木盆地奥陶系为例

基于碳、氧同位素长期分馏原理,提出海相碳酸盐岩全岩或古生物化石壳的碳、氧同位素可作为反映全球海平面相对变化的指标。一般地,碳同位素变重或氧同位素变轻反映了全球海平面相对上升,反之则相对下降,对于古近纪之前的古老碳酸盐岩,碳同位素较氧同位素更为稳定且更适于作为全球海平面相对变化指标。由于三级层序时限(1~10 Ma)内碳酸盐台地一般不会发生大的纬度带变迁及其碳酸盐产率的显著变化,据此提出了海相构造层序研究方法--碳、氧同位素-沉积旋回对比分析法。该方法将海相三级层序划分为主要受全球海平面变化控制的全球海平面层序及主要受地区性构造沉降-抬升作用控制的构造层序2类,全球海平面层序的沉积旋回及沉积古水深变化趋势与碳、氧同位素反映的全球海平面相对变化趋势总体一致,构造层序的沉积旋回及沉积古水深变化趋势则与碳、氧同位素反映的全球海平面相对变化趋势不同。对塔里木盆地奥陶系三级层序研究表明,下奥陶统所发育的2个三级层序属于全球海平面层序,而中-上奥陶统所发育的6个三级层序主要受阿尔金岛弧及库地岛弧与塔里木板块的碰撞挤压运动控制、属于构造层序,尤其是上奥陶统层序OSQ6(良里塔格组)属于典型的构造层序。     

中-上扬子地区奥陶系层序地层格架

在系统分析典型露头剖面的岩性和沉积序列发育特征的基础上,结合古生物牙形石、全岩碳同位素和氧同位素、岩石薄片分析以及典型钻井、测井和地震的综合层序分析,将中-上扬子地区奥陶系海相地层划分为8个区域上可对比的三级层序,即层序OSQ1-层序OSQ8。建立了年代地层、牙形石生物地层、岩石地层与层序地层之间的相互关系。识别出Ⅱ型及Ⅲ型（淹没不整合型）2种层序界面。区域上以发育Ⅱ型层序界面为主,仅层序OSQ7的顶界面（即临湘组与五峰组的分界面）属典型的Ⅲ型层序界面。中-上扬子地区奥陶系碳酸盐台地/缓坡相沉积的淹没是一个渐进发展的过程,从早奥陶世晚期至晚奥陶世晚期,持续时间超过25 Ma。通过对比反映全球海平面相对变化的全岩碳同位素旋回和反映沉积古水深相对变化的沉积旋回,分析揭示,在古气候和沉积充填速率影响不大的背景下,中-上扬子地区下奥陶统下部层序OSQ1的发育主要受控于全球海平面变化,而层序OSQ2-层序OSQ8的发育主要受控于区域构造运动,即扬子板块向华夏板块的俯冲会聚所产生的挤压构造作用,属于较为典型的前陆挤压层序。     

塔里木盆地柯坪露头剖面中上奥陶统烃源岩地球化学特征与海相油源对比

采用有机地球化学扫描分析方法,对塔里木盆地柯坪地区6条剖面上发育的中上奥陶统烃源岩进行了细致分析。大湾沟剖面、喀马提坎剖面、通古斯布隆剖面中上奥陶统萨尔干组烃源岩较为发育,泥页岩有机碳含量大多大于1.0%;上奥陶统印干组烃源岩仅在大湾沟剖面发育。结合肖尔布拉克剖面、苏盖特布拉克剖面、于提西剖面下寒武统玉尔吐斯组烃源岩地球化学分析,发现柯坪地区玉尔吐斯组、萨尔干组、印干组在分子地球化学参数上显示出相似性,呈现以C23三环萜烷为主峰、伽马蜡烷和C28甾烷含量较高的特征,烃源岩生物标志物面貌趋同与烃源岩较高成熟度有关。而海相原油中C28甾烷含量大多小于25%,与柯坪地区寒武系-奥陶系烃源岩具有较大的差异性。在组分碳同位素组成上,下寒武统玉尔吐斯组烃源岩均显示比中上奥陶统烃源岩值偏低的特点,特别是玉尔吐斯组干酪根碳同位素值,偏低超过5‰。中上奥陶统萨尔干组和印干组烃源岩组分碳同位素之间差异并不十分显著。在排除油气藏的TSR作用前提下,烃源岩干酪根碳同位素可以作为潜在的油源对比指标。     

塔中地区寒武系一下奥陶统白云岩层序不整合面控制的大气水溶蚀作用研究

塔里木盆地塔中地区寒武系一下奥陶统主要为碳酸盐岩沉积,受沉积相的影响,层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用广泛发育。依据岩心、岩石薄片、碳氧稳定同位素分析、锶同位素分析、阴极发光分析等资料的研究,探讨认识了层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用的岩石矿物学特征、地球化学特征及岩溶作用特征,在此基础上,建立了塔中地区寒武系一下奥陶统层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用模式。     

塔中地区寒武系-下奥陶统白云岩层序不整合面控制的大气水溶蚀作用研究

塔里木盆地塔中地区寒武系-下奥陶统主要为碳酸盐岩沉积,受沉积相的影响,层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用广泛发育.依据岩心、岩石薄片、碳氧稳定同位素分析、锶同位素分析、阴极发光分析等资料的研究,探讨认识了层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用的岩石矿物学特征、地球化学特征及岩溶作用特征,在此基础上,建立了塔中地区寒武系-下奥陶统层序不整合面控制的早期大气水溶蚀作用模式.     

建南地区上二叠统长兴组层序地层特征研究

运用Vail经典层序地层学原理,以野外剖面、钻井、测井和地震等资料为基础,结合区域地质背景,在建南地区上二叠统识别出局部暴露不整合界面和岩性岩相转换界面2种层序界面类型,据此将长兴组（P3cx）划分为2个Ⅱ型三级层序：Sq1和Sq2.每个三级层序内部仅发育并保存了海侵体系域（TST）和高位体系域（HST）,且HST厚度明显大于TST.根据测井曲线及岩性资料,结合礁、滩发育的旋回性,将Sq1进一步划分为3个四级层序：sq1、sq2和sq3;Sq2进一步划分为2个四级层序：sq4和sq5.通过对单井层序地层特征分析,结合三维地震资料,选择典型连井剖面进行了层序地层横向对比,建立了P3cx四级层序地层格架及井-震联合三级层序地层格架.     

塔中地区前中生界层序地层特征与非构造圈闭

塔里木盆地塔中地区前中生界发育4级不整合面。根据不整合面发育特征，将震旦系-二叠系划分为3个I级层序、9个Ⅱ级层序和19个Ⅲ级层序。塔中地区古生界各种类型非构造圈闭的发育均与多期重大不整合面(地层削截面、超覆面、缺失面等)及层序界面密切相关，可划分为三大类10个亚类，主要分布在I级层序震旦系-下奥陶统巨层序(MSI)和中、上奥陶统-泥盆系巨层序(MS2)顶面的上、下岩性段内，规模很大，是寻找非构造油气田(藏)的重要勘探领域。图3表1参8     

乌尔逊凹陷南部层序地层特征及成藏条件

乌尔逊凹陷沉积过程与构造演化对应,具有阶段性。层序地层学分析结果表明,凹陷南部白垩系发育2个一级层序(TSq1和TSq2)、5个二级层序(Ⅰ—Ⅴ)和12个三级层序(Sq1—Sq12)。层序界面特征明显,层序内部沉积体系类型丰富。凹陷沉积演化经历了2个旋回,分别从T₄时期和T₀₄时期开始,其中后者为不完整旋回。总的构造格局决定了凹陷形态与沉积物在可容纳空间内的分布,这是油气成藏的先决条件;地层充填沉积,沉积体系叠置匹配,为成藏提供了必要的物质条件。二级层序Ⅱ和Ⅲ中各层序的密集段是烃源岩的主要分布区,尤以其中的Sq4和Sq5的暗色泥岩为最佳;这2个二级层序内的低位扇、低位楔,高位三角洲前缘、扇三角洲前缘沉积以及湖底浊积扇体系是形成油气藏的有利部位。     

塔里木盆地肖尔布拉克剖面奇格布拉克组层序界面与沉积相研究

震旦纪是塔里木盆地被动大陆边缘盆地重要的发育期。通过对阿克苏肖尔布拉克剖面上震旦统奇格布拉克组的实测及综合分析认为:奇格布拉克组的底、顶部分别发育Ⅲ级沉积间断的岩相转换面和Ⅱ级海侵上超层序不整合界面;内部发育加深间断面、向上变浅的Ⅳ至Ⅴ级层序界面,发育了受海平面变化控制的环潮型(向上变浅、变细、变薄)至潮下型(向上变浅、变粗、变厚)的碳酸盐岩米级旋回,叠层石相对发育,可能由多种形态的微生物席构成。奇格布拉克组可划分为下、中、上3个岩性段:其中,下亚段为潮上至潮间、潮间下部至潮间、潮间至潮上的振荡变化,中段为潮间下部至潮下带的频繁、振荡变化至潮下稳定的沉积环境;对应的碳同位素呈底部较强烈正偏,中上部较为稳定,且上部稍弱正偏的特征;海平面具有下部频繁变动、中上部稳定下降的变化趋势。     

塔里木盆地沙雅隆起与柯坪露头中上奥陶统地层对比及烃源岩分布

柯坪露头奥陶系地层是塔里木盆地大型碳酸盐岩台地的西延部分,两者经历了相同的沉积演化过程。以古生物资料为基础,通过碳同位素地层对比,认为沙雅隆起中奥陶统一间房组发育的中达瑞威尔阶碳同位素正漂移(MDICE)和上奥陶统良里塔格组内发育的凯迪阶早期古登伯格碳同位素正漂移(GICE),分别对应于柯坪露头萨尔干组下部和其浪组中下部的正漂移,推测其浪组上部存在加里东中期Ⅱ幕构造运动的不整合面,不整合面之上的其浪组和印干组地层对应于沙雅隆起上奥陶统桑塔木组。受早-中奥陶世全球海平面上升的影响,塔里木盆地北部中下奥陶统台地东侧表现为陡坡,台地厚度向西北逐渐减薄,沙雅隆起西北地区和阿瓦提-柯坪北部地区属于斜坡-盆地沉积体系。萨尔干组海相烃源岩主要由达瑞威尔阶中晚期凝缩段沉积构成,结合露头和沙雅隆起钻井电性特征,认为该套烃源岩在阿瓦提和沙雅隆起西北地区也有分布。良里塔格组沉积时期,柯坪、塔中和沙雅隆起小型碳酸盐岩台地之间的凹陷是GICE对应的良里塔格组烃源岩有利发育地区。印干组烃源岩分布范围最广,在阿瓦提和沙雅隆起均有分布。      

柯坪—巴楚露头区蓬莱坝组白云岩特征及孔隙成因

塔里木盆地下奥陶统蓬莱坝组白云岩是重要的潜在勘探领域,但因其勘探、研究程度低,导致目前的认识无法满足油气勘探需求,而其孔隙成因及发育规律是非常重要的制约因素之一。通过对柯坪水泥厂剖面及巴楚达坂塔格剖面的精细岩石特征描述,发现研究区蓬莱坝组白云岩孔隙主要发育于细—粗晶白云岩中,孔隙类型以晶间孔、晶间溶孔为主,且相对均质,一般孔隙度3%~5%。微量元素、稀土元素及氧、碳、锶同位素特征反映白云石化作用主要发生于早—中埋藏期,局部受到晚埋藏期热液的改造,白云石化流体主要为海源地层水。在对重点白云岩层段进行精细岩相、高频层序地层分析及利用显微、荧光技术恢复白云岩原岩结构的基础上,认为蓬莱坝组白云岩孔隙的发育具有成层性和旋回性,台内高能滩是孔隙发育的优势相带,六级或五级高频旋回向上变浅序列的上部为有利孔隙发育位置。白云石化作用并不直接产生孔隙,而是使原岩孔隙得到继承,并起保护孔隙的作用。     

珠江口盆地新生代晚期层序地层划分和海平面变化

介绍了在珠江口盆地钻井中使用的有孔虫化石定量分析方法 ,并利用获得的资料进行了层序地层分析和海平面升降旋回图绘制。从具有有孔虫化石定量分析资料的钻井中选取 2 6口井 ,选用能反映海相程度的浮游有孔虫化石 (粒径大于 0 2 5mm)的丰度和百分含量 ,以及单井层序划分数据绘制成 5幅层序地层剖面图 ,从而获得了渐新世第四纪的完整层序地层剖面 ,从剖面上可分辨出 5个二级层序和 2 0个三级层序。利用珠江口盆地中部 13口钻井的层序地层及相关资料 ,编制了珠江口盆地新生代晚期海岸上超图。通过对BY7 1 1井浮游有孔虫化石壳体氧、碳同位素和其它资料的分析 ,认为珠江口盆地 13 8Ma的大海退与全球气候变冷有密切关系。     

四川盆地东北地区中—下二叠统层序地层特征研究

在野外地质剖面实测、岩性地层、沉积相和可容空间变化分析的基础上,运用层序地层学的原理,对川东北地区宣汉县渡口镇羊鼓洞中—下二叠统剖面的层序地层进行研究,识别出3种类型6个层序界面,将中—下二叠统划分为2个Ⅱ级、5个Ⅲ级层序地层,其中在梁山组、栖霞组和茅口组分别识别出1、2和2个Ⅲ级层序地层。在II级层序中,低位体系域主要发育滨岸沼泽相沉积,海侵体系域沉积相主要为局限台地或碳酸盐缓坡,高位体系域主要发育开阔台地沉积。同时,在层序划分的基础上建立了川东北地区中—下二叠统的层序地层格架。将可容空间变化曲线与露头层序地层划分之间进行对比,发现二者之间存在着良好的对应关系,这也佐证了层序地层划分的正确性。      

塔河油田奥陶系碳酸盐岩沉积相及地层学研究

根据岩心和薄片观察,塔河南缘S69—S76井的亮晶鲕粒灰岩和藻粘结灰岩与其它地区的微晶灰岩、亮晶砾砂屑灰岩及微亮晶砂屑灰岩形成对比,因而早奥陶世的沉积格局分界线应西移到库南2井—满参1井一线。依据岩性、岩石结构、沉积构造、剖面结构、古生物组合等标志,识别出下奥陶统有开阔台地相、台内浅滩相和台地边缘丘滩相3种沉积相类型;中上奥陶统为较深水陆棚相和潮缘沉积相。从层序地层学的角度将下奥陶统划分为海侵体系域和高水位体系域两个二级层序;中上奥陶统划分为海侵体系域、高水位体系域和低水位体系域。同时研究了层序和体系域的发育特征,初步确定了下奥陶统层序地层的对比方案。      

川西地区中三叠统雷四上亚段层序地层研究

通过大量文献调研,结合野外露头剖面、钻井岩心以及地震资料,将川西地区中三叠统雷口坡组划分为SQ1和SQ2两个三级层序。SQ1由雷一段和雷二段构成,SQ2由雷三段和雷四段构成,并且雷二段和雷三段之间界面为三级层序界面。根据测井响应、岩性垂向序列和岩石颜色变化,将雷口坡组四段上亚段划分为两个四级层序(SSQ1和SSQ2)和11～12个五级层序,其中下部四级层序SSQ1由6～7个五级层序组成,上部四级层序SSQ2由5个五级层序组成。最后,根据层序、古生物组合、地震剖面响应等特征,最终认为原雷口坡组雷四上亚段上储层在地层上应归入天井山组。     

柴西红三旱一号-牛鼻子梁地区新近系沉积演化与有利区带预测

在高分辨率层序地层学原理和分析方法指导下,通过对野外露头剖面、钻井、测井和二维地震资料的综合分析,在柴达木盆地西部红三旱一号-牛鼻子梁地区新近系中识别出1个超长期基准面旋回(二级层序)Ssq1和4个长期基准面旋回(三级层序):Sq1、Sq2、Sq3和Sq4。识别出2种主要的沉积体系类型:扇三角洲沉积体系和滨浅湖-滩坝沉积体系,并在等时地层格架内分析了各基准面旋回的沉积体系构成及其发育演化。综合分析认为:红三旱一号三高点至不整合地面构造之间的区域为油气勘探的有利区带,Sq1旋回扇三角洲前缘亚相为有利储集体集中发育层段。     

绥滨坳陷地震层序地层识别

应用地震层序地层分析方法对绥滨坳陷进行了层序地层识别,在绥滨坳陷选择了7条主干地震测线(剖面)来进行层序地层解释.结果是,发育的8个三级层序(sq1～sq8)在绥滨坳陷主干地震剖面呈横向分布.其中,过滨参1井的南北向269测线(剖面)发育Sq7以下层序;过滨参1井的近东西向44测线(剖面)sq7和sq8层序向上逐渐被削掉;工区南部的近东西向40测线(剖面)sq5到sq8层序向上逐渐被削掉;工区西南部的近南北向256测线(剖面)和工区西北部的近南北向268测线(剖面)各层序之间具有明显的旋回性;工区中部的近东西向68测线(剖面)从sq1到sq8没有明显的层位缺失;工区中部的近南北向280.5测线(剖面)地震发射特征不明显,但仍可进行层序划分和对比.为绥滨坳陷提供了最有利勘探区带.     

塔里木盆地巴楚地区一间房组礁滩体沉积特征

分析了塔里木盆地奥陶系礁滩体沉积时的古地理背景、礁滩体的岩石学、层序及沉积相、古生物及地球化学等特征,对塔里木盆地巴楚地区的礁滩体产出层位、主要造礁生物及沉积相带变化进行了探讨。发现礁滩复合体主要出露于中奥陶统一间房组二段台地边缘相;造礁生物以托盘类为主,其次为海绵类。在一间房组沉积期碳同位素值和氧同位素值出现小幅波动,呈小幅海进到海退序列,整体变化不大,这一阶段海平面变化范围保持相对稳定。     

川东北地区长兴组-飞仙关组碳酸盐岩同位素地球化学响应及其地质意义

碳、氧同位素是碳酸盐岩研究的重要地化指标之一,在反映全球气候变化、海平面升降变化、成岩作用影响及进行地层对比等方面发挥着重要作用。基于川东北地区野外剖面考察、岩石薄片鉴定和微量元素分析,结合长兴组-飞仙关组241件碳酸盐岩样品的碳、氧同位素组成,建立同位素演化曲线,重点对碳、氧同位素地球化学响应特征进行区域性对比分析,进一步对其地质意义进行试验性探讨。研究结果表明：川东北地区长兴期碳同位素演化曲线与海平面变化呈明显的正相关关系,并可与层序内部体系域进行良好对应,该时期氧同位素组成呈相对稳定趋势;在二叠系/三叠系界线附近碳、氧同位素值均发生强烈负漂移,达到最低值;进入飞仙关期后碳同位素值进入低幅波动的恢复阶段,在飞四段内部达到极大值后降低,氧同位素组成在飞仙关期也较为稳定。碳、氧同位素值在二叠系/三叠系界线处发生强烈负漂移可能与甲烷释放及火山喷发事件有密切关系。     

中—上扬子地区寒武系层序地层格架

以典型露头剖面实测分析为基础,结合岩石薄片、钻测井、全岩碳氧同位素和地震剖面的综合分析,将中—上扬子地区寒武系海相地层划分为6个区域上可对比的三级层序,建立了年代地层、岩石地层与层序地层之间的关系。层序CSQ1相当于下寒武统下部,由牛蹄塘组（或筇竹寺组）构成;层序CSQ2相当于下寒武统中部,由杷榔组（或沧浪铺组）构成;层序CSQ3相当于下寒武统上部,由清虚洞组（或龙王庙组）构成;层序CSQ4相当于中寒武统下部高台组;层序CSQ5相当于中寒武统上部—上寒武统下部,由孔王溪组和耗子沱群（或洗象池群）下部构成;层序CSQ6相当于上寒武统中—上部,由耗子沱群（或洗象池群）中—上部构成,6个三级层序纵向上叠置构成1个完整的寒武系二级层序。识别出2种层序界面类型,即相对海平面下降形成的Ⅱ型层序界面和暴露有关的Ⅰ型层序界面,区域上以Ⅱ型层序界面发育为主,仅层序CSQ1的底界面属典型的Ⅰ型层序界面。通过对比反映全球海平面相对变化的碳酸盐岩全岩碳同位素旋回和反映沉积古水深相对变化的沉积旋回,分析揭示,在古气候和沉积充填速率影响不大的背景下,中—上扬子地区寒武系三级层序CSQ1—层序CSQ4和层序CSQ6属于全球海平面层序,其可容空间的增加主要取决于全球海平面的上升,而层序CSQ5属于主要受控于扬子区西缘构造活动影响的构造层序。层序CSQ1发育于震旦纪末期桐湾运动灯影组剥蚀夷平面之上的碎屑陆棚环境,层序CSQ2—层序CSQ3演变为混积陆棚—碳酸盐岩缓坡环境;中—晚寒武世,受中—上扬子区碳酸盐岩台地边缘加积-进积作用的逐渐加强以及全球海平面上升的影响,陆源物质输入减少,层序CSQ4—层序CSQ6演变为典型的局限镶边台地环境。