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沉积盆地构造-沉积-储层响应
特约主编致读者
特约主编致读者
朱筱敏 董艳蕾 刘成林
2021, 28(1): 0-0. 
摘要 ( 47 )   PDF(12201KB) ( 43 )  
        全球常规和非常规油气资源极为丰富,其中常规石油可采资源量为5 350×108 t,非常规石油可采资源量为5 834×108 t。随着油气勘探面临的对象向“深层、深水、薄层岩性圈闭、非常规油气资源”等方向的转变和新方法新技术的广泛应用,沉积储集研究作为深层、深水、岩性圈闭和非常规油气资源勘探的基础,面临着一些列重大的沉积储层理论和方法技术瓶颈问题,如深时沉积过程和沉积动力学、沉积作用与构造活动、事件沉积作用、细粒沉积环境、复杂储层形成机制和“甜点”预测、模拟实验、多学科综合开展沉积储层研究等。显然,加强沉积储层研究对于发展完善沉积地质学、储层地质学理论,发现矿产资源,特别是指导油气资源勘探开发具有重要的科学意义和战略价值。
        “沉积盆地构造沉积储层响应”主题专辑包括24篇学术论文,将从某些触角去探讨典型含油气盆地构造活动、沉积体系和储层发育的基本特征和相互关系,阐明盆地构造演化、层序地层格架、深时沉积体系、致密储层成因机理、页岩源储关系等前沿地学问题以及油气勘探开发实际问题,反映层序沉积储层研究新进展。
原型盆地恢复具有十分重要的石油地质意义,但原型盆地恢复难度大,难以用一种方法或几种方法确定盆地构造背景和沉积盆地边界。鄂尔多斯盆地富含煤、石油、天然气、页岩气和砂岩型铀矿等资源,在新元古代发育拗拉谷,早古生代演化为浅海台地,晚古生代和中生代逐渐向内陆湖泊演化,新生代沉降回返并定型为现今的地貌。研究表明,中—晚三叠世鄂尔多斯原型盆地北部边界位于内蒙古达拉特旗—山西大同一线,东部边界为山西宁武—太原—太谷—榆社—河南安阳—开封—登封一线,南部边界位于陕西陈河—洛南—栾川—南召一线,西部以肃南马良沟为界,西北则以贺兰山断裂带为界,原型盆地面积巨大,北坡发育曲流河三角洲湖泊沉积体系,南部发育粗粒的冲积扇辫状河/扇三角洲湖泊沉积体系。
        多幕裂陷盆地构造演化特别是复杂的断裂发育特征及其活动方式是当前国际上盆地分析关注的热点和难点。多幕次裂陷作用下断裂活动方式的转型,必然会导致物源水系、沉积物入口及砂体分散方式的系统性差异。在第一幕裂陷或者单幕裂陷盆地中断裂往往会发生分段联接,在盆地演化的早期各个洼陷较为分散和孤立,主要以陡坡带和缓坡带水系供源为主,而在断裂发生连锁之后,轴向水系供源体系逐渐开始占据主导;第二幕裂陷作用下盆内断裂活动方式及其沉积响应关系较为复杂。在伸展应力方向偏转的多幕裂谷盆地,晚期裂陷阶段往往以特定的边界断层迅速生长和复活为特征,近似垂直于新的应力场方向的先存断层优先活动,位移量快速达到最大,有利于大型的轴向供源体系的形成;未复活断层控制的地区其构造沉降弱,继承了早期裂陷结束时长轴水系供源的特征。
浅水三角洲和陆架边缘三角洲是当今沉积学研究热点,人们在三角洲形成背景、沉积作用过程、沉积亚微相表征和沉积模式、主要控制因素等方面取得了系列研究成果。苏丹穆格莱德盆地Unity凹陷白垩纪Aradeiba期古地貌宽缓,古气候温暖潮湿,物源充足,古水体水浅动荡,形成了以水下分支河道为主要砂体的浅水三角洲,湖平面下降、强烈断裂活动和充足物源供给有利于大型浅水三角洲发育。巴布亚盆地侏罗系发育受潮汐影响的被动陆架边缘三角洲,主物源来自澳大利亚北部克拉通,形成的三角洲前缘砂坝受高能量的潮汐作用改造呈朵状或指状,储层物性好,为优质储层发育相带。
        随着致密油气勘探开发的蓬勃发展,地质学家们对储集油气资源的致密储层、页岩储层的认识程度在不断提高。目前,人们关注致密/页岩储层类型划分、岩石类型及其地质特征、成岩过程和储层物性定量评价、致密/页岩储层形成机理和有利储层预测等。特别是“甜点”储层(异常高孔段、裂缝发育段、有机孔发育段)的形成机理和预测成为当前致密/页岩储层勘探开发的重要科学问题。中国陆相含油气沉积盆地发育多种类型致密/页岩储层,强烈的压实作用和胶结作用是储层致密化的主要原因。渤海湾盆地济阳坳陷渤南洼陷沙河街组深层砂砾岩储层平均孔隙度8.6%,平均渗透率3.81 mD,孔隙连通性差,储层非均质性强。压实作用造成沙河街组砂砾岩原生孔隙损失率约77%,是储层致密的重要机制。二连盆地下白垩统发育一套富含油气的、特低低孔、超低特低渗湖相云质岩储层,早期方解石胶结是储层物性降低的主要因素,物性变差主要与凝灰质蚀变促进早期胶结作用和生成黏土矿物有关。四川盆地五峰组—龙马溪组过成熟海相页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝。微裂缝多呈条带状,能有效沟通有机孔和无机孔。页岩孔隙以孔径<10 nm的微孔和介孔为主,孔隙数量和体积占比均大于80%。有机孔面孔率随着孔径增大而增大,孔径为100~400 nm的孔隙面孔率占比最大。溶蚀孔隙度与碳酸盐矿物含量呈正相关,过成熟海相页岩中微孔和小孔径介孔孔隙大量分布,有利于页岩气以吸附态赋存。四川盆地下侏罗统大安寨段为一套以暗色页岩与介壳灰岩不等厚互层为主的浅湖半深湖沉积,页岩有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主;页岩的储集空间包括有机孔、无机孔与宏微观裂缝,页岩中黏土矿物粒缘孔和晶间孔最为发育,有机孔次之,微裂缝发育程度与连通性较好。
        当今国际沉积地质学和储层地质学研究关注全球气候变化沉积记录、深水沉积与事件沉积、碳酸盐与微生物沉积、深时源渠汇系统、盆地沉积动力学机制、储层次生孔隙形成机制和页岩储层发育演化等热点问题。结合中国沉积盆地构造背景,针对未来构造沉积储层研究应该加强中国不同类型含油气盆地沉积古地理、不同类型储层形成发育机理以及深埋薄层砂体识别预测等重要基础和高新技术研究,研究地质时期构造运动、古气候的突变、火山活动等诱发因素以及古地形的变化,探讨不同地质因素与重力流或事件沉积过程之间的关系,建立反映不同盆地背景的沉积模式,实现湖盆沉积过程和事件沉积研究的新突破;阐明常规储层和非常规储层形成机制,基于定量沉积相、成岩相综合研究,有效预测“甜点”储层分布;创新建立细粒岩与混积岩研究方法体系,建立统一的岩性/岩相/微相分类体系,研究细粒和混合沉积的机械作用、地球化学与生物过程(多种沉积过程叠加)以及细粒和混合沉积的动力学机理(细粒沉积学和混合沉积学);不断深化现代沉积和露头沉积学、实验沉积学、地震沉积学、遥感沉积学、大数据和信息技术、物理和数值模拟沉积学等新方法技术在沉积机理和砂体预测等方面的应用,不断促进沉积学由定性描述向定量研究发展,加强应用研究与沉积机理研究紧密结合,形成具有中国地域特色的沉积学理论和方法体系。
        希望该专辑讨论的关于沉积盆地构造、沉积、储层响应关系等方面的研究成果在推进中国沉积地质学、储层地质学研究以及常规和非常规油气勘探开发过程中发挥积极作用。
        衷心感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版付出的辛勤劳动!
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构造沉积响应
中国含油气盆地沉积研究主要科学问题与发展分析
朱筱敏, 董艳蕾, 刘成林, 叶蕾, 张美洲
2021, 28(1): 1-11. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.1

摘要 ( 88 )   PDF(1652KB) ( 154 )  
沉积相研究发展与人类的生存和矿产资源勘探开发密切相关。该文在简单回顾了近200年的沉积学发展历史的基础上,分析了国际和中国沉积学关注的学科热点问题。国际沉积学会重点关注的问题主要包括国际大洋钻探计划、深时气候变化与全球海平面变化、源汇系统、碳酸盐岩沉积环境、混合沉积、微生物岩、陆架边缘三角洲、重力流、细粒沉积、构造沉积学、火山沉积学和地震沉积学。中国的沉积学家的研究则主要着眼于陆相沉积、陆相盆地沉积模型、南海沉积、不同类型盆地沉积过程差异、浅水三角洲与陆架边缘三角洲、不同尺度与不同地质年代源汇系统、中国南部小型克拉通盆地内的碳酸盐岩沉积等问题。总体上,当前研究热点主要包括:(1)陆相沉积环境;(2)滨岸与浅水沉积;(3)深水沉积与事件沉积;(4)碳酸盐岩沉积;(5)沉积过程与新方法。开展多类型盆地沉积动力学研究、创建具有中国区域特色的陆相沉积学理论体系、多学科交叉渗透、开展综合定量沉积学研究、创新沉积学研究方法和高效油气勘探开发是未来中国沉积研究的主要发展态势,沉积学这一重要的地质学分支学科将会更有效地指导油气资源勘探和开发。

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鄂尔多斯盆地中—晚三叠世盆地原型及构造古地理响应
阮壮, 罗忠, 于炳松, 卢远征, 谢灏辰, 杨志辉
2021, 28(1): 12-32. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.2

摘要 ( 61 )   PDF(9260KB) ( 94 )  
中—晚三叠世的鄂尔多斯盆地沉积了一套优质的砂岩储层,目前对该套砂岩的成因及其空间分布已经有了成熟的认识,然而在中—晚三叠世鄂尔多斯原型盆地的确切边界位置、盆内古地理演化的构造成因机制等问题上依然存在不少争议。本文通过对鄂尔多斯盆内及周缘57个露头及165口钻井的层序地层学与沉积学研究,厘定了鄂尔多斯盆地在中—晚三叠世的边界位置并在层序格架下开展了古地理演化研究,同时探讨了古地理演化的构造成因。研究表明:中—晚三叠世鄂尔多斯盆地的北部边界从内蒙古的达拉特旗向东延伸至山西大同,东部边界应在山西宁武—太原—太谷—永和—河南安阳—开封—登封一线附近,南部边界为北秦岭(NQT)与华北板块的缝合带(陕西西安—洛南—河南栾川—南召沿线以南),西南以六盘山的西部断层边缘为界,西北界位于贺兰山西部断层边缘带,西部边界延伸至河西走廊盆地的西部边界(甘肃马良沟附近)。在中—上三叠统延长组识别出4个沉积旋回(SQ1SQ4),代表了从起始阶段(SQ1)到最大沉降阶段(SQ2和SQ3)再到后期关闭阶段(SQ4)的湖泊演化过程。中—晚三叠世鄂尔多斯盆地内呈现出北部/东北部的曲流河三角洲沉积体系和南部/西南部冲积扇辫状河三角洲沉积体系汇聚的沉积格局,在空间上表现出明显的南北差异,在时间上呈现出沉积中心的东西破坏分异的演化特征。这种古地貌差异和演化主要受控于秦岭—大别山造山带(QDOB)与兴安岭—蒙古造山带(XMOB)的不同构造演化过程。盆地南部的古地理演化主要受控于QDOB的活动,中—晚三叠世勉略洋闭合驱动的北秦岭造山带活化不仅导致盆地南部陡坡带的形成和盆地东南部古地貌的突变,也导致晚三叠世盆地西南部发育一个分隔内克拉通盆地及西南缘类前陆盆地的水下低隆。盆地西部的古地貌演化受控于多种构造机制,中三叠世现今六盘山地区发育一个南北向的低隆区,很可能是盆地东南部的强烈挤压下的远端效应;晚三叠世中期后该低隆区发生下沉,现今鄂尔多斯盆地与河西走廊地区连通,这很可能是由盆地西南方特提斯构造域挤压作用下的盆内挠曲沉降导致的。这些认识不仅是对盆山耦合理论的补充,也对鄂尔多斯盆地石油和天然气的后期勘探具有重要的现实意义。

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济阳坳陷桩海地区古生界潜山构造特征及形成机制
罗霞, 方旭庆, 张云银, 张云涛
2021, 28(1): 33-42. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.3

摘要 ( 16 )   PDF(4249KB) ( 61 )  
济阳坳陷古生界潜山在经历了残丘山勘探阶段、多样性潜山勘探阶段之后,位于正向构造单元之间的中低位序复杂隐蔽潜山成为勘探主要方向。桩海地区东部紧邻郯庐断裂带,郯庐断裂带的多期构造运动对其产生深刻影响,古生界潜山构造样式非常复杂,并且由于埋藏深,前期地震资料精度低,构造特征认识不清,制约了勘探进展。该研究针对济阳坳陷桩海地区古生界复杂构造特征,运用高精度三维地震、钻井资料和区域应力场研究结果,探讨桩海地区古生界复杂构造特征及其形成机制。桩海地区古生界发育一套稳定的海相海陆过渡相沉积岩系,自下而上依次发育寒武系、奥陶系、石炭系和二叠系。桩海地区古生界发育北西、南北、北东和东西4组走向的断裂,断层类型有正断层、逆断层和走滑断层。北西走向断裂5条,倾角较陡,平面上呈现正、逆相间分布的特点。南北走向断裂3条,剖面呈“花状”特征,为走滑断层。北东走向断裂为正断层,该组断层切割北西向断裂组。东西走向断裂主要是桩海地区潜山的南、北边界断层,该组断层切割北西走向断裂组。断层活动时期可划分为4期。第一期为印支期挤压形成的逆断层,断层贯穿古生界;第二期为晚侏罗至早白垩世构造反转形成的正断层,贯穿中生界和古生界;第三期为晚白垩世挤压形成的逆冲断层,贯穿中生界和古生界;第四期为始新世以来走滑和伸展形成的正断层,断层贯穿古生界、中生界、古近系和部分新近系。不同走向断层交汇切割,形成“棋盘格”式复杂构造。古生界顶面整体呈中部高、东西两侧低的背斜形态。自西向东可划分4排山。复杂的演化过程决定了不同潜山带保留层系和结构类型的差异性。对形成机制的研究结果表明:三叠纪末期—始新世,在郯庐断裂左旋→右旋“往返式”走滑变应力场控制下,桩海地区古生界经历了“挤压拉张挤压走滑”4个演化阶段。三叠纪末期,在郯庐断裂左旋走滑运动下,桩海地区受到NE-SW向挤压、形成3条北西走向逆冲带;晚侏罗—早白垩世,桩海地区经历NW-SE向拉张,逆冲断层发生不均衡反转,形成北西向断层正、逆相间的特征,分割形成北西走向4排山雏形;晚白垩世,在郯庐左旋→右旋转换作用下,桩海地区受到NWW-SEE向挤压,经历二次挤压推覆,第二—四排山自东向西推覆,对古生界进行一次改造,基本奠定古生界构造格局;始新世,在郯庐断裂右旋走滑运动下,产生近南北向和北东向走滑断层及东西走向调节断层,切割早期北西向断裂组,同时在南、北边界断层伸展作用下,桩海地区发生南升北降翘倾运动,古生界构造样式定型,形成现今复杂的构造样式。构造演化控制桩海地区古生界潜山结构和成藏条件有所差异。自东向西地层逐渐减薄,西部地层剥蚀严重,第一排山仅保留寒武系,向东部的三排山保留的奥陶系逐渐增厚。第一排山发育寒武系断块圈闭,第二排山发育奥陶系—寒武系背斜圈闭,第三、四排山发育奥陶系—寒武系断块圈闭。从两侧向中间由断块山变为褶皱山、储集性变好,以第二排山奥陶系—寒武系逆冲褶皱山成藏最有利。
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内陆湖盆“深水成盐”形成条件和识别标志:以东濮凹陷与现代盐湖为例
禚喜准, 郑旭, 陈骁帅, 徐田武, 崔建军
2021, 28(1): 43-59. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.4

摘要 ( 28 )   PDF(5923KB) ( 59 )  
位于我国东部的许多新生代盆地,在地质历史时期发育了巨厚的岩盐沉积。尽管这些盆地的成盐模式研究已经历了40多年,但由于缺乏“深水成盐”的现代沉积模式,到底是“深盆深水”还是“深盆浅水”成盐,一直难以定论。为了理解“深水成盐”的控制因素,很多现代盐湖开展了水文学和水化学调查,然而这些湖盆的矿物组合各不相同,“深水成盐”的形成条件和控制因素尚不清楚。本文对死海、佛瑞湖等“深水成盐”的现代盐湖以及我国东濮凹陷沙三段的成盐特征进行了解剖,从盐度、水深、湖平面波动以及卤水分层等角度探讨了“深水成盐”的形成条件,对比分析了“深水成盐”的相对位置以及沉积物特征,总结了“深水成盐”的识别标志。研究表明,盐岩层系在岩心和测井资料上显示出多尺度的旋回性。“深水成盐”为水深较大的洼陷中心成盐,与盆缘的“浅水成盐”同盆共存。沉积相对岩盐层系的结构和组成有明显的控制作用,其中洼陷带的“深水成盐”,主要在洼陷带的卤水湖底沉积物界面附近,析出和增生粗晶的盐类矿物,常与富含有机质和黄铁矿的暗色泥岩共存;而湖滨附近的“浅水成盐”,单层厚度薄,结晶粒度细小,通常含有较多的陆源碎屑。死海为代表的现代盐湖以及东濮凹陷等古代成盐盆地的沉积特征表明,“深水成盐”发生于湖平面的下降期,而且卤水剖面的厚度对蒸发岩的形成分布有明显的控制作用,同时具有“深水”和“深盆”特征的内陆盐湖更容易形成单层厚度大、横向稳定的岩盐沉积。本研究有助于改变人们以往对内陆湖盆成盐机理的认知,尤其是现代盐湖的卤水分层析盐特征,对解读地质历史中的其他成盐事件具有重要启示。基于现代沉积实例的“深水成盐”识别标志,可以为古代岩盐沉积模式的建立提供限定条件。
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陆相坳陷湖盆沉积对深时古气候的响应信号:以准噶尔盆地西北缘安集海河组为例
王彤, 朱筱敏, 董艳蕾, 杨道庆, 苏彬, 谈明轩, 刘宇, 伍炜, 张亚雄
2021, 28(1): 60-76. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.8

摘要 ( 29 )   PDF(4728KB) ( 62 )  
“深时”古气候研究范围为前第四纪地质记录,目的在于为未来气候预测提供依据。准噶尔盆地西北缘安集海河组沉积期,研究区处于早古近纪极热气候(PETM)时期,由于其温室气体排放与当前工业废气排放水平相当,对于全球变化以及地球系统科学研究具有重要意义,一直以来都是古近纪气候研究的热点。准噶尔盆地西北缘在早古近纪沉积期发育大范围分布的典型陆相坳陷湖盆沉积,因其远小于海洋的沉积规模而具有远高于海洋系统的气候变化敏感度,能够更加精确地记录古气候演化对湖盆沉积体系的控制作用。本文以准噶尔盆地西北缘安集海河组为主要研究对象,选取28块砂岩样品和23块泥岩样品分别进行粒度分析和微量元素测试。实验结果显示:研究区安集海河组砂岩中值粒径分布在7.58~393 μm,平均值为74.44 μm,属于细砂级别;微量营养元素Ni、Cu和Zn的富集指示高生产力水平,元素Mo、Re、V、Co、Cr组合以及Re/Mo、V/Sc、V/Cr和Ni/Co指示氧化型沉积环境,Sr/Cu指示干燥炎热的气候条件。综合岩心观察和镜下鉴定等手段,针对坳陷湖盆对极热气候事件的响应进行系统分析,从岩石学和生物地球化学两个方面寻找沉积物中的信号记录。在极热气候条件下,研究区整体处于干旱炎热的气候环境,随着干旱进程的不断加剧,湖盆蒸发作用强烈,湖平面下降,沉积物粒度逐渐变粗,沉积物暴露水面遭受氧化,形成大面积展布的陆相红层沉积,同时,水体中CO2分压不断上升,导致碳酸盐矿物浓度达到过饱和状态,以基底式碳酸盐胶结物的形式析出;受干旱气候加剧的影响,湖水持续浓缩,水体盐度上升,整体表现为陆相半咸水沉积环境,水体氧化性逐渐增强,古生产力水平呈现先增后降的变化趋势。
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多幕裂陷盆地构造-沉积响应及陆丰凹陷实例分析
葛家旺, 朱筱敏, 雷永昌, 于福生
2021, 28(1): 77-89. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.9

摘要 ( 27 )   PDF(4846KB) ( 54 )  
裂陷盆地常常经历了多层次、多周期的幕式沉降过程。若盆地的演化包括了两幕或以上的裂陷旋回,则称之为多幕裂陷盆地。多幕裂陷盆地构造演化特别是复杂的断裂发育特征及其活动方式引起国际地质学家广泛的关注。多幕次裂陷作用下断裂活动方式的转型,必然会导致物源水系、沉积物入口位置及砂体分散方式的系统性差异。前人研究表明,在第一幕裂陷或者单幕裂陷盆地中断裂经常会发生分段联接。在盆地演化的早期各个洼陷较为分散和孤立,主要以陡坡带和缓坡带水系供源为主,而在断裂发生连锁之后,轴向水系供源体系则开始占据主导。相比较第一幕裂陷,第二幕裂陷作用下盆内断裂活动方式多变化,其沉积响应十分复杂。珠江口盆地陆丰凹陷始新世发育两幕裂陷(Ⅰ幕和Ⅱ幕),区域构造应力场方向偏转可能诱导了主干断层的差异活动,致使裂陷中心从南向北发生迁移。研究表明陆丰凹陷两幕次裂陷旋回的构造沉积响应差异明显:(1)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段断层位移量相对较小,湖盆表现为“浅盆”特征,而裂陷Ⅱ幕早期阶段快速形成规模大、活动性强的边界断层,湖盆则快速进入深湖环境;(2)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段厚度中心小且较为分散,而裂陷Ⅱ幕早期阶段厚度中心规模大,较为统一;(3)裂陷Ⅰ幕初始强烈断陷阶段以陡坡带、转换带和缓坡带侧向水系供源为主,而裂陷Ⅱ幕早期轴向水系占据主导。在伸展应力方向偏转的多幕裂谷盆地,晚期裂陷幕往往以特定的边界断层迅速生长和复活为特征。近似垂直于新的应力场方向的先存断层则优先活动,在该地区的位移量快速达到最大,这促进了大型轴向供源体系的形成;而未复活断层控制的地区构造沉降弱,继承了早期裂陷结束时长轴水系供源的格局,具有整体“富砂”的沉积特征。以上认识对珠江口盆地及其他多幕裂陷盆地演化分析及砂体预测具有重要的理论价值。
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盆地层序沉积
塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系鹰山组—恰尔巴克组地层划分对比研究
张智礼, 李慧莉, 焦存礼, 高晓鹏
2021, 28(1): 90-103. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.10

摘要 ( 17 )   PDF(3607KB) ( 35 )  
塔里木盆地奥陶系是重要的烃源岩和储集层,建立顺托果勒地区奥陶系鹰山组、一间房组及恰尔巴克组等时地层格架是开展地质研究和发现油气资源的基础。本文基于岩电特征,建立碳同位素对比标准,完善了奥陶系台地到斜坡相区牙形石化石带,确立顺托果勒地区奥陶系鹰山组—恰尔巴克组划分对比格架,并阐明鹰山组—恰尔巴克组特征及展布规律。研究表明,在完善牙形石化石带序列的基础上,指出鹰山组、一间房组及恰尔巴克组边界处碳同位素变化明显,地层序列发育齐全。鹰山组沉积时期是塔里木盆地台地发育的鼎盛时期,沉积环境稳定,水深基本一致,碳酸盐沉积速率虽较大但却相近。鹰山组厚度大且分布较稳定,一般在700 m左右,可细划分为4段,各段厚度为130~150 m。一间房组沉积时期,顺托果勒地区的沉积环境为一个碳酸盐缓坡环境,碳酸盐沉积速率相对较小。一间房组厚度在100~250 m不等,在顺南地区厚度最大,一般超过了200 m,最大可达250 m;古隆地区与顺北地区次之,厚度一般为130~150 m;跃进地区厚度最小,只有100 m。一间房组可细分为上下2段:上段厚度一般为60~70 m;下段为70~80 m左右。恰尔巴克组沉积时期,研究区处于一个较深水斜坡环境,沉积速率小,沉积环境稳定,全区厚度相近,而且厚度较小,一般为30~40 m。
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柴达木盆地东部上泥盆统—下石炭统沉积分异特征及其主控因素讨论
彭博, 刘成林, 祁柯宁, 刘大鹏, 王嘉琦, 李宗星, 马寅生, 胡俊杰
2021, 28(1): 104-114. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.11

摘要 ( 23 )   PDF(4414KB) ( 38 )  
泥盆系/石炭系是广泛的不整合界面。在我国柴达木盆地东部,上泥盆统至下石炭统呈现明显的沉积分异,这种差异代表着晚泥盆世以来沉积环境巨大变迁。为探究二者之间的差异和内在联系,本次利用岩石学研究手段,通过柴达木盆地东部上泥盆统与下石炭统的岩石组合、分布及岩相对比,刻画晚泥盆世至早石炭世沉积物质空间分布特征,并结合地质背景讨论了沉积物质分布差异内在因素。结果认为,柴达木盆地东部上泥盆统与下石炭统物质特征、古地貌特征既有区别又有内在联系。尽管二者存在沉积间断,但早石炭世早期沉积物质仍呈现对前者地貌特征的继承性。受加里东末期南北向应力作用影响,晚泥盆世区内地貌开始呈现南北分异的格局,发育冲积扇火山为特征的沉积体系。早石炭世早期地貌格局呈现更为清晰的继承性,其沉积岩石基本组分与晚泥盆世相似。但造山作用减弱使夷平作用主导,加之气候进一步湿润使其又有所不同,岩石组合自底部氧化色向上演化成灰色、灰黑色,岩相从辫状河转变为混积潮坪,并伴有小规模海侵成因泥灰岩,含生物泥灰岩夹层。早石炭世晚期更多表现为差异性大于继承性,至早石炭世晚期,夷平作用结束。受全球性大规模海侵以及全球冰雪消融、气候回暖、古亚洲洋古特提斯洋扩张和海水向北漫至该区影响导致全面海泛。加之此时柴达木地处低纬度地区温暖气温有助于海洋生物繁盛,最终促使柴东地区大规模陆表海碳酸盐岩沉积。
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饶阳凹陷蠡县斜坡古近系沙河街组一段物源特征研究
杜一帆, 朱筱敏, 高园, 李玲珑, 叶蕾, 李小冬, 刘强虎, 李成海, 赵铁东, 陈亚青
2021, 28(1): 115-130. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.12

摘要 ( 9 )   PDF(4609KB) ( 22 )  
物源供应不仅影响了冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡地区沙河街组一段展布特征,而且控制了沉积类型和相带分布,进而决定了有利油气储层的发育。为了厘清蠡县斜坡地区的物源特征,从而指导进一步的沉积体系研究和勘探开发工作,本文基于饶阳凹陷蠡县斜坡3D地震资料、古近系沙河街组沙一段岩石学特征、重矿物组合及ZTR指数、碎屑锆石晶型及U-Pb年龄谱图,开展了沙一段沉积物源综合分析。研究结果表明:(1)蠡县斜坡北部、西部、南西部均发育有地震前积结构,且碎屑岩成分成熟度、ZTR指数分别向南东、东、北东方向增加,指示蠡县斜坡北部、西部、南西部各有一组水系携带物源注入。(2)依据岩屑组合和重矿物组合在平面上的展布特征,可以将蠡县斜坡地区划分出A、B、C 3个区域。其中A区地层具有来自基底隆起、切割岛弧环境的组分特征,且发育有一定的再旋回组分。岩屑组合为岩浆岩+沉积岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石+磁铁矿+赤褐铁矿;B区地层具有来自基底隆起的组分特征,岩屑组合为岩浆岩+沉积岩+少量变质岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石;C区地层具有来自基底隆起的组分特征,岩屑组合为岩浆岩+沉积岩+变质岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石+钛铁矿。A、B、C区内沉积地层的发育依次由北部、西部、南西部水系控制,3组物源在西柳地区交汇。(3)锆石颗粒形态与年龄特征显示,工区内各物源对应的母岩区均为太行山隆起。其中注入工区北部的河流主要流经五台—忻州—涞源一带,携带的母岩主要为元古宇岩浆岩和古生界岩浆岩;携带西部物源的河流主要流经繁峙—涞源—阜平地区,对应的母岩主要为古生界岩浆岩;携带南西部物源的河流主要流经五台—阜平—定州一带,对应母岩主要为元古宇岩浆岩和古生界岩浆岩。相比沙二段,沙一段沉积时期西部物源供源能力有显著增强,南西部物源输入能力相对下降。(4)各组水系携带物源注入工区后形成浅水三角洲沉积体系,且距物源越近,物源供给强度越大,砂体发育情况越好。
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苏丹Muglad盆地中南部西斜坡沉积层序及有利地层圈闭预测
冉怀江, 范乐元, 孔庆东, 续晓璟
2021, 28(1): 131-140. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.13

摘要 ( 13 )   PDF(3854KB) ( 38 )  
苏丹Muglad 盆地油气资源丰富,是重要的油气探区。盆地中南部西斜坡位于Kaikang坳陷西部斜坡带,是Muglad盆地重要的勘探区之一。研究区在构造转型时期遭受严重剥蚀,目前残余地层厚度约为5 000 m。受区域构造活动的影响,研究区的沉积储层发育演化与构造演化密切相关。随着构造圈闭勘探进入中后期,寻找新的勘探领域和目标已成为当务之急。因此,岩性地层圈闭勘探已成为研究区目标转换的重要途径。目前,对Muglad盆地中南部西斜坡层序地层结构等基本问题的认识还不够系统,制约了研究区油气勘探的进程。综合利用岩心、测井及地震等资料,运用层序地层学原理,在苏丹Muglad盆地中南部西斜坡层序地层格架划分的基础上,重点对沉积层序演化特征及其控制因素进行了分析。同时,探讨了有利生储盖组合,并预测和评价了有利地层圈闭。主要成果及认识如下:(1)Muglad盆地经历了3次裂谷断陷活动及其后裂谷期的3次热沉降坳陷活动,形成了6个二级层序;在二级层序格架内将白垩系Abu Gabra组至古近系Adok组划分为13个三级层序,每个层序的充填和演化都受区域构造控制。(2)研究区地层发育经历了三期断坳作用,各阶段盆地均保持了其构造背景下的沉积特征,不同阶段构造控沉积作用差异明显。通过对Muglad盆地中南部西斜坡岩心、测井、地震及古水流分析,认为研究区在断陷期主要发育湖泊及辫状河三角洲沉积体系,坳陷期主要发育辫状河及三角洲等沉积体系。由于湖盆多期次的扩张与收缩,沉积体系在时空分布上具有继承性和差异性。(3)根据Muglud盆地中南部西斜坡白垩系古近系烃源岩、储层和盖层形成的先后顺序及其空间组合关系,研究区可识别划分出四套生储盖组合。它们的成藏方式不同,主要包括两种类型的生储盖组合,即下生上储型和自生自储型。研究区以发育地层剥蚀不整合圈闭以及地层超覆不整合圈闭为主。研究区西部SQ5层序顶界面为区域剥蚀不整合面,与下伏地层形成剥蚀不整合三角区域,为有利的地层剥蚀不整合圈闭发育区。研究区西北部SQ4上超于不整合面之上,形成超覆不整合三角区域,为有利的地层超覆不整合圈闭发育区。
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断陷盆地缓坡带河流沉积砂体定量表征及控制因素分析:以霸县凹陷文安斜坡东营组三段为例
张自力, 朱筱敏, 廖凤英, 李琦, 张锐锋, 曹兰柱, 施瑞生
2021, 28(1): 141-154. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.14

摘要 ( 13 )   PDF(10029KB) ( 28 )  
断陷湖盆缓坡河流成因砂体是重要的油气储集单元。根据岩心观察、钻井岩/电特征并结合地震沉积学方法,分析断陷湖盆缓坡河流沉积体系和砂体时空分布特征,能为油气精细勘探提供可靠的依据。研究表明,霸县凹陷文安斜坡中部东营组三段周期性地发育4条呈NE-SW辫曲复合型河流沉积,由河道沉积、砂坝沉积和泛滥平原沉积3种亚相以及辫状河道、曲流河道、砂质河道砂坝、泥质河道砂坝、决口扇和泛滥平原泥6种微相构成。河流展布方向与正北夹角(α)为40°~65°,河道视宽度(l)为1.47~2.64 km,主河道的视宽度(w)为0.03~0.58 km,河道带测量厚度(H)为16.0~52.0 m,主河道测量厚度(D)为8.0~23.0 m,主河道钻井解释厚度(d)为1~16.5 m,平均厚度6.5 m。断陷盆地断坳转换期缓坡河流相沉积受控于盆地构造、气候、物源、沉积物压实及流速等多因素。边界断层差异性活动导致的盆地不均衡沉降是缓坡带河流相类型及砂体空间分布的主控因素。气候周期性变化通过流量控制了河型,调整和改造早期河道沉积物,决定了微相和砂体组合。斜坡中外带是粗粒沉积物主要卸载区,河道及河道砂坝等优势储集砂体呈条带状连片分布,斜坡内带形成的厚层泥岩限制油气垂向运移和侧向充注。斜坡中外带被油源断层切割,在油气运移路径上受晚期断层切割的厚层河道及河道砂坝是岩性构造油气藏勘探的潜力区域。
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断陷湖盆浅水三角洲沉积特征:以Muglad盆地Unity凹陷Aradeiba组为例
范乐元, 吴嘉鹏, 刁宛, 李洋
2021, 28(1): 155-166. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.15

摘要 ( 20 )   PDF(3770KB) ( 184 )  
浅水三角洲是沉积学和油气勘探开发领域的热点,目前研究主要集中在大型坳陷型盆地内,部分学者研究证明在断陷湖盆萎缩期或裂陷初期也存在浅水三角洲沉积,但研究较为薄弱。本文利用岩心、测井、地震以及分析化验资料,对Muglad盆地研究区内Aradeiba组浅水三角洲的沉积有利条件、沉积特征以及垂向演化特征进行了深入剖析,结合湖平面变化、物源供应等情况,建立其沉积演化模式。研究区在Aradeiba期构造相对简单,基底起伏不大,地势宽缓;古气候温暖潮湿,利于母岩区风化作用的进行,物源充足;古水体水浅动荡,具备形成浅水三角洲的有利沉积条件。综合组分、沉积构造、岩心旋回及粒度、录井等多方面资料,分析研究区内发育的浅水三角洲。取心段由多个小型冲刷面或沉积间断面分隔的正韵律叠加而成,每个正韵律下部为中粗砂岩沉积,发育强水动力沉积构造,顶部则多为杂色泥岩。石英含量很高,分选好,砂岩粒度概率曲线以两段式为主,跳跃总体含量较高,也有一定量的悬浮总体,反映了浅水牵引流的沉积特点。根据Aradeiba组岩心相及测井相特征,研究区内主要为浅水三角洲前缘沉积。延伸远并且多分叉的水下分支河道发育,表现出高幅箱型高幅钟型中高幅薄箱型等多种测井相类型;河口坝在测井曲线上呈中高幅漏斗型。Aradeiba组自上而下划分为5个小层,结合测井解释成果、岩心相与测井相特征以及砂岩含量图,对不同小层的垂向沉积特征分析,发现不同小层主体沉积微相发生明显演化。综合湖平面、构造演化等因素,提出Unity凹陷Aradeiba组各小层沉积演化模式。裂陷初期,湖平面上升,第5小层主要为远砂坝、席状砂沉积;随着断裂活动加强,物源充足,浅水三角洲规模增大,第4、第3小层分别主要为水下分支河道、河口坝沉积;第2小层沉积时,湖泊水动力增强,分支河道发生明显席状化;伴随湖平面快速上升,第1小层主要为浅湖相泥岩披覆沉积。以上分析,对于加深Muglad盆地的沉积学认识并拓展油气勘探的领域和范围具有一定的指导意义。
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巴布亚盆地侏罗系陆架边缘三角洲沉积特征及其油气勘探方向
张义娜, 蔡文杰, 杨松岭, 张科, 陈景阳
2021, 28(1): 167-176. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.16

摘要 ( 10 )   PDF(4182KB) ( 27 )  
为明确巴布亚盆地主要的含油气系统发育层段——侏罗系的沉积特征及其与油气勘探的关系,在分析前人研究成果、沉积背景与古物源的基础上,通过地震相、测井相、岩心相“三相”联合分析及与周边的布劳斯盆地的类比,识别了沉积微相类型,刻画了沉积体系的纵横向展布特征;通过不同沉积相带生烃指标、储层物性参数对比,明确了有利的烃源岩与储层发育区,以指导油气勘探。研究结果如下:(1)巴布亚盆地在中生代侏罗纪具有宽缓的古地貌,盆地西南高,东北部低。侏罗系发育稳定被动大陆边缘三角洲沉积,主要物源来自澳大利亚西部古陆,周缘凸起提供局部物源。盆地内以三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分支河道、河口坝、分支河道间等沉积为主。该层段的沉积特征与同处于澳大利亚北缘的布劳斯盆地侏罗系Plover组的特征相似。(2)三角洲主体来自盆地西南部,纵向上四期叠置继承性发育,经历了两期主要的海退和海侵沉积旋回,并且以上升半旋回为主。中下侏罗统的Magobu组地层主要为进积叠加序列,该时期物源充足,水动力强,而上侏罗统的Imburu组则主要为退积序列,晚期沉积了一套稳定的泥岩。三角洲平面上分布范围广,巴布亚褶皱带处于三角洲前缘带,其砂体被潮汐作用改造成指状或点状形态。(3)侏罗系Magobu和Koi Iange组前三角洲浅海相带烃源岩品质相对较好,三角洲前缘河口砂坝砂体被簸选和改造为优质的储层,该区带内发育的逆冲挤压圈闭为盆地的潜在有利勘探目标。
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敦煌盆地五墩凹陷侏罗系层序地层格架与沉积体系分布
董艳蕾, 朱筱敏, 韦敏鹏, 李顺利, 赵瑞星, 贾天鹏, 关维锋, 张亚雄
2021, 28(1): 177-189. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.17

摘要 ( 12 )   PDF(6537KB) ( 31 )  
敦煌盆地是一个处于石油勘探早期阶段的中生代的断陷盆地,油气资源勘探潜力较大,搭建层序地层格架、阐明沉积体系分布是发现油气资源的基础。本文利用露头、钻测井、岩心和地震资料,综合考虑构造演化、物源体系、岩心特征等多种因素,明确了敦煌盆地五墩凹陷侏罗系沉积相类型及分布规律。研究表明,本次研究的主要目的层中下侏罗统可以划分为2个三级层序,SQI大致对应于下侏罗统大山口组,SQII对应于中侏罗统中间沟组一段。边界断裂的活动形成了箕状断陷结构,使得凹陷的古地形具有南部陡、北部缓的分异特点,充填地层具有南厚北薄的分布特征。敦煌盆地沉积物主要来自北山、阿尔金—祁连山和三危山,五墩凹陷的沉积物来自于北部、南部和东部物源。五墩凹陷中下侏罗统发育辫状河三角洲、扇三角洲和湖泊等3种沉积相类型。该区的两口探井(西参1井和墩1井)在中下侏罗统均只钻遇辫状河三角洲前缘亚相;扇三角洲无井钻遇,但是可以通过露头和地震资料识别出来;湖相沉积可以分为滨浅湖及湖底扇两种亚相,滨浅湖亚相主要发育湖泥和滩坝两种微相,湖底扇亚相发育砂质碎屑舌状体和泥质碎屑舌状体两种微相。五墩凹陷沉积体系和砂体分布规律主要受构造背景和物源的双重控制。北部及北东部受北山和北东部长轴方向物源影响形成辫状河三角洲,南部受三危山物源影响形成扇三角洲沉积,凹陷中央为滨浅湖沉积。
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致密/页岩储层
苏北盆地金湖凹陷古近系戴南组孔隙演化及次生孔隙成因分析
张琴, 朱筱敏, 毛凌, 孙祖宇, 周琛, 苏康, 杨立干
2021, 28(1): 190-201. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.18

摘要 ( 16 )   PDF(4452KB) ( 38 )  
金湖凹陷戴南组储层总体为一套中低孔中低渗碎屑储层,次生孔隙是本区最有效、最重要的孔隙类型,而搞清次生孔隙的分布规律及其成因成为下一步有利储层预测的关键。文中综合利用岩心、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜及物性参数等资料,对戴南组储层的岩石类型、物性特征、孔隙类型及次生孔隙分布规律进行了综合分析,并从溶蚀作用的发育条件入手探讨了次生孔隙的成因,以期为下一步有利储层预测和勘探开发提供科学依据。研究认为,金湖凹陷戴南组碎屑岩储层主要发育于三角洲、扇三角洲和滨浅湖,受沉积相带控制,储层类型复杂,以不等粒砂岩、含砾不等粒砂岩、细砂岩及粉砂岩为主,不同地区岩性存在差异。根据岩性三角图,砂岩类型以长石岩屑质石英砂岩为主。砂岩成分成熟度中等偏低,结构成熟度中等。戴南组砂岩孔隙度峰值分布在12.0%~14.0%,渗透率峰值分布在1~10 mD。不同沉积环境和地区储层物性也存在一定差异。三角洲前缘亚相的储层物性最好,平均孔隙度约19.4%,平均渗透率约134.2 mD,岩性以细砂岩为主,主要分布于研究区西部和中部。扇三角洲物性次之,平均孔隙度约12.5%,平均渗透率约6.2 mD,岩性以含砾不等粒砂岩为主,位于桐城断裂带东南部便1井附近。滨浅湖亚相的储层物性最差,岩性以粉砂岩为主,平均孔隙度约8.3%,平均渗透率约2.3 mD。戴南组储层孔隙分为原生孔隙和次生孔隙两大类,以次生粒间溶蚀孔隙为主。溶蚀孔隙包括粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔。粒间溶孔多由粒间碳酸盐胶结物如方解石、白云石、铁方解石等溶蚀后形成,粒内溶孔主要是长石及碳酸盐岩屑被选择性溶解而形成,可见白云石晶粒溶解留下的铸模孔。戴南组储层中的原生孔隙相对较少,主要以石英次生加大后的残余粒间孔的形式存在,发育于埋藏较浅的井如新庄1井、关1-1井。戴南组储层孔隙经历了由原生到次生的演化过程。总体上,在浅于约1 100 m,储层主要处于早成岩A阶段,以原生孔隙为主。在1 100~1 500 m,储层处于早成岩B阶段,形成混合孔隙段。超过1 500 m,储层进入中成岩A阶段,原生孔隙消失殆尽,基本上以次生孔隙为主。戴南组储层存在3个次生孔隙发育带:第一次生孔隙发育带在1 200~1 600 m,分布于埋藏相对较浅中等的井区;第二次生孔隙发育带分布在1 800~2 800 m;第三次生孔隙发育带在2 900~3 000 m左右。第一、二次生孔隙发育带次生孔隙的绝对值较大,说明溶蚀作用较强。戴南组储层次生孔隙发育与方解石、白云石胶结物的溶蚀及长石碎屑和碳酸盐岩岩屑的溶蚀有关。烃源岩成熟排烃是次生孔隙发育的主控因素;碳酸盐胶结物发育提供了次生孔隙发育的物质基础;长石的溶蚀对次生孔隙发育有一定的贡献;次生孔隙的形成与黏土矿物的相互转化有一定的关系;断裂活动进一步促使了次生孔隙的发育。
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沾化凹陷渤南洼陷北带沙四上亚段致密储层成因机理
吴冬, 刘显太, 杜玉山, 朱筱敏, 蒋龙, 耿斌, 程紫燕, 郭士博
2021, 28(1): 202-213. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.19

摘要 ( 8 )   PDF(4039KB) ( 25 )  
渤南洼陷是渤海湾盆地济阳坳陷重要的油气富集区,其中渤南洼陷北带发育的深层砂砾岩致密油藏是沙河街组沙四上亚段油气增产的关键,其储层成因机理研究是该区实现未开发储量动用的基础。通过对钻井、铸体薄片、扫描电镜、储层物性、压汞、核磁共振等相关资料分析,认为致密储层分布于2类扇三角洲沉积物中,受沉积体系差异影响。早期形成的扇三角洲规模较大,沉积物延伸距离长,机械分异作用强,颗粒粗细分明,孔渗具有良好的正相关对应关系;后期形成的扇三角洲规模较小,沉积物近源、快速堆积,机械分异作用弱,颗粒混杂堆积,孔渗对应关系不明显。刚性、易溶的岩屑能够有效提高砂砾岩储层物性,其在原始沉积物中的含量不能过低。储层岩性以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主,成分成熟度和结构成熟度均较低;孔隙类型以次生孔隙和原生孔隙为主,喉道类型以片状和弯片状为主,孔隙连通性差;孔隙结构包括5类,储层非均质性强。压实作用和胶结作用是破坏渤南洼陷北带沙四上亚段砂砾岩储层物性的重要因素,胶结作用多类型、多期次、强破坏,其中伊利石胶结的强弱对储层性能影响显著。溶蚀作用、破裂作用和超压作用有助于储层物性的改善,但建设性成岩作用总体影响有限。综合分析渤南洼陷北带沙四段致密储层形成机制,认为石英、长石和岩屑相对含量近似,伊利石相对含量更低的粗砂岩储层为研究区有利储层。孔喉大小和孔喉比与孔隙度和渗透率一样,是评价致密储层的关键参数,孔隙度、渗透率越高,孔喉半径越大,孔喉比越小,则储层物性越好。
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二连盆地额仁淖尔凹陷下白垩统湖相云质岩优质储层特征及控制因素
魏巍, 朱筱敏, 朱世发, 何明薇, 孙书洋, 王名巍
2021, 28(1): 214-224. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.20

摘要 ( 14 )   PDF(3749KB) ( 24 )  
二连盆地多个凹陷的下白垩统均发育一套湖相白云岩。它不仅是一个重要的地层对比标志层,还是一套有效的储集层。这套储层孔隙结构复杂,非均质性强。寻找优质储层是油气勘探的关键。研究以二连额仁淖尔凹陷的下白垩统湖相云质岩为研究对象,研究了云质岩储层的储层特征和成因。本次研究采用岩心观察、岩石学、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、稳定碳氧同位素地球化学等多种方法,进而了解储层的岩石学、成岩特征及其对储层物性的影响。为了深入分析云质岩的储层特征,将云质岩分为三种类型:云质粉砂岩、云质沉凝灰岩和云质泥岩。云质粉砂岩常与云质/钙质泥岩相邻。白云石的主要特征是微晶结构、填充粒间孔隙或取代基质或方解石胶结物。云质粉砂岩物性较好,平均孔隙度为10.2%,渗透率为1.03 mD,属于低超低孔特低渗储层。除了白云石化外,方解石胶结作用是降低储层孔隙度和渗透率的主要因素。有机酸的溶蚀作用主要发生在凝灰质矿物中,常见于与云质沉凝灰岩相邻的云质粉砂岩,形成粒内和粒间溶孔。云质沉凝灰岩常与泥岩、粉砂岩互层,主要发育前扇三角洲亚相。白云石以微晶为主,方解石以细晶粗晶为主。它们以团块的形式分布在凝灰质基质中。云质沉凝灰岩的平均孔隙度和渗透率分别为9.85%和0.34 mD,属于特低孔特低渗储层。储层孔隙度和渗透率降低的主要因素与火山物质有关。火山物质的蚀变作用释放出大量的离子进入地层水,不仅加强了早期碳酸盐胶结作用,而且导致了黏土矿物充填孔隙。另外,溶蚀作用是改善储层物性的主要因素,主要溶蚀云质沉凝灰岩中的碳酸盐团块,形成粒内和粒间溶孔。白云石化作用在云质泥岩中较弱,白云石沿纹层以泥晶形式出现。云质泥岩物性差,平均孔隙度为2.5%,渗透率为0.01 mD,储层物性差主要是原始物性差造成的。此外,成岩晚期的强碳酸盐胶结作用导致云质泥岩形成致密储层。该类岩石主要依靠微裂缝来改善储层物性,在断裂带附近的云质泥岩易发育微裂缝,微裂缝富集程度随离主断层距离的增大而减小。
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同生-准同生期大气淡水溶蚀对微生物碳酸盐岩储层的控制作用:以塔里木盆地下寒武统为例
刘伟, 黄擎宇, 白莹, 石书缘
2021, 28(1): 225-234. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.21

摘要 ( 22 )   PDF(5276KB) ( 231 )  
微生物碳酸盐岩是中国震旦—寒武纪古老地层的重要组成部分,勘探已经证实微生物碳酸盐岩可以形成储层,明确这类储层成因并进行有效预测对于古老碳酸盐岩勘探有重要意义。然而针对塔里木盆地寒武系微生物碳酸盐岩储层成因,尚未形成统一的认识,不同学者提出了诸如同生准同生期溶蚀、埋藏/热液溶蚀或多种流体综合作用等成因解释。本次研究选择塔里木盆地西北缘什艾日克和肖尔布拉克剖面寒武系肖尔布拉克组为重点研究对象,通过露头和薄片观察、阴极发光和碳氧同位素分析等手段,研究了早成岩期大气淡水溶蚀作用对微生物碳酸盐岩储层形成的影响。结果表明:(1)研究区寒武系肖尔布拉克组识别出4种微生物碳酸盐岩岩石类型,分别是叠层石白云岩、凝块石白云岩、泡沫绵层白云岩和与蓝细菌相关的(含砾)颗粒白云岩;微生物碳酸盐岩建造具有复杂的孔隙系统,常见的孔隙类型包括晶间孔、溶孔、不同尺度的溶洞以及裂缝等,但是溶蚀孔洞是最主要的孔隙类型。(2)同生准同生期大气淡水溶蚀是孔隙形成的主要原因,有三方面证据。一是微生物碳酸盐岩建造顶部发育小型溶蚀坑。二是新月形胶结物和胶结不整合现象表明经历了短期暴露。新月形胶结物通常被看作是渗流带成岩作用的产物。胶结物不整合是指在颗粒与埋藏期形成的粒状胶结物之间部分缺失了纤状等厚环边胶结物,这些缺失的纤状胶结物可能是准同生期被大气淡水溶解了。三是胶结物具有斑状中等亮度阴极发光特征,明显有别于表生岩溶与埋藏环境胶结物的阴极发光特征;此外大气淡水是导致微生物丘顶部样品氧同位素值较原岩负漂的原因。(3)储层具有非均质性,分布受微生物丘沉积结构和相对海平面变化控制。微生物丘可以分为丘基、丘核和丘盖三部分。其中丘基主要由凝块石白云岩组成,丘核以泡沫绵层白云岩为主,丘盖主体是含砾颗粒白云岩。储层物性丘核最好,其孔隙度平均为5.47%;丘盖次之,为4.27%;丘基较差,为2.01%。微生物建造岩石组成差异是造成储层非均质性的主要原因。
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四川安岳气田龙王庙组颗粒滩岩溶储层发育特征及主控因素
张满郎, 郭振华, 张林, 付晶, 郑国强, 谢武仁, 马石玉
2021, 28(1): 235-248. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.22

摘要 ( 8 )   PDF(4963KB) ( 25 )  
安岳气田磨溪区块下寒武统龙王庙组气藏是迄今为止我国已发现的最大的整装碳酸盐岩气藏。该气藏发育于川中古隆起东端,已探明含气面积805 km2,提交探明天然气地质储量4 403.8×108 m3,其高效开发对保障川渝地区的天然气供应具有重要战略意义。龙王庙组储层发育表现出较强的非均质性,不同部位气井产能差异较大。深入开展储层宏观、微观特征研究,评价储层空间分布的非均质性,对气藏开发部署具有重要的支撑作用。基于岩心、成像测井、铸体薄片、CT扫描、核磁共振、压汞等分析手段,对安岳气田下寒武统龙王庙组开展了系统的层序地层划分对比、岩溶模式研究、储层特征及其主控因素研究。研究结果表明,龙王庙组可识别出溶蚀孔洞、溶蚀孔隙、基质孔隙3种储集空间类型,主要为砂屑白云岩溶蚀孔洞型储层,中小溶洞发育,具有中低孔、中高渗特征。龙王庙组全直径样品分析储层孔隙度为2.00%~18.48%,平均4.81%,渗透率为0.01~78.5 mD,平均渗透率3.91 mD。由于缝、洞发育,不同尺度样品测试的储层渗透率差异明显,测井解释渗透率一般为0.1~10 mD,略大于岩心测试渗透率,试井解释渗透率分布于3.24~925 mD,是岩心测试渗透率的1~2个数量级。龙王庙组可划分为4期向上变浅的沉积旋回,纵向上发育4期向上变粗的颗粒滩,平面上呈“两滩一沟”的分布格局,第二、三期颗粒滩分布规模最大。龙王庙组经历了准同生期、表生期、埋藏期岩溶作用,准同生期颗粒滩频繁的短暂暴露并遭受大气淡水的淋漓改造,形成早期的微孔及针状溶孔。加里东期风化壳岩溶是龙王庙组溶蚀孔洞型储层形成的关键,广阔的岩溶斜坡区顺层溶蚀孔洞发育。溶蚀孔洞型储层叠置连片,并与高角度构造裂缝配置良好,形成整体连通的裂缝孔洞型视均质储层。优质储层主要发育于磨溪11—磨溪8和磨溪10—磨溪12—磨溪9井区,储层厚度为40~50 m。
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四川盆地五峰组—龙马溪组重点井含气页岩孔隙类型与孔径分布
施振生, 武瑾, 董大忠, 孙莎莎, 郭长敏, 李贵中
2021, 28(1): 249-260. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.23

摘要 ( 11 )   PDF(3050KB) ( 118 )  
针对四川盆地五峰组—龙马溪组过成熟海相页岩,开展普通薄片观察、SEM成像、X-衍射全岩组分和黏土矿物分析、TOC含量测定、N2-CO2联合吸附实验和RG测定。结果表明,海相页岩发育有机孔、无机孔和微裂缝。有机孔多呈气孔状或海绵孔状,大、小混杂;无机孔多呈三角状、棱角状或长方形状;微裂缝多呈条带状,能有效沟通有机孔和无机孔。过成熟海相中,有机孔数量个数>97%,无机孔和微裂缝数量<3%。孔隙以孔径<10 nm的微孔和介孔为主,孔隙数量和体积占比均大于80%,孔径>10 nm的孔隙数量和体积不足20%。在大于10 nm的介孔和宏孔中,有机孔数量超过97%,面孔率超过50%,无机孔和微裂缝数量不足3%,面孔率低于50%。介孔孔径以5~400 nm为主,孔径<20 nm的数量占比>70%。有机孔面孔率随着孔径增大而增大,孔径为100~400 nm的孔隙面孔率占比普遍超过50%。无机孔主要为石英晶间孔和碳酸盐溶蚀孔及少量长石溶蚀孔,孔径为100~400 nm的孔隙面孔率贡献最大,多数页岩均接近100%。随着TOC含量增高,有机孔孔径减小,其面孔率则先增大后减小,TOC为5.5%时常出现拐点。龙马溪和龙一段页岩孔隙由下至上,面孔率逐渐降低。平面上,龙一11小层不同地区面孔率大小及孔隙组成也存在差异,泸州地区面孔率最大,渝西地区最低。渝西地区无机孔含量最高,长宁地区无机孔含量最低。石英晶间孔隙度与石英含量呈正相关,溶蚀孔隙度与碳酸盐矿物含量呈正相关,这可能与石英抗压实能力强、碳酸盐矿物易于溶蚀有关。
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四川盆地下侏罗统陆相页岩气源储特征及耦合评价
胡宗全, 王濡岳, 刘忠宝, 刘光祥, 冯动军, 杨振恒, 王鹏威
2021, 28(1): 261-272. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.24

摘要 ( 91 )   PDF(4973KB) ( 150 )  
四川盆地陆相页岩气勘探前景良好,目前已在川东北地区下侏罗统获得良好页岩气显示和工业气流。与海相页岩相比,陆相页岩具有相变快、岩相组合类型多(夹层发育)、有机质丰度低和源储配置关系复杂等特点。运用“源储耦合”研究思路,利用宏观微观结合的储层表征技术对下侏罗统自流井组大安寨段页岩的烃源特征、储集特征及其耦合关系开展了分析与评价。结果表明:(1)岩相组合特征。大安寨段为一套以暗色页岩与介壳灰岩不等厚互层为主的浅湖半深湖沉积,主要发育4种岩相与3种厚度组合,主要包括高碳黏土质页岩夹薄层(<1 m)介壳灰岩、中碳黏土质/含粉砂质页岩夹薄中层(<3 m)介壳灰岩、低中碳粉砂质页岩夹中厚层介壳灰岩及少量粉细砂岩;其中页岩为源岩和主要储层,介壳灰岩为次要储层和隔夹层,致密砂岩物性较差,主要为隔夹层。(2)烃源与储集特征。川东北地区页岩厚度介于30~40 m,TOC含量普遍介于1.0%~2.0%;有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主;页岩储集空间包括有机孔、无机孔与宏微观裂缝,页岩中黏土矿物粒缘孔和晶间孔最为发育,有机孔次之,微裂缝发育程度与连通性较好;介壳灰岩夹层以粒间孔、粒内孔、微裂缝为主要储集空间。(3)揭示了大安寨段页岩层系的源储耦合机理。宏观上,TOC含量和孔隙度均随灰质含量的增加而降低,页岩的源储耦合条件优于夹层,以黏土质页岩为最优;微观上,页岩内部存在有机质与有机孔的源储一体耦合、原始有机质与无机孔和微裂缝之间为纳米至微米级距离的迁移耦合,页岩与夹层间为毫米至厘米级距离的迁移耦合,夹层内部则有赖于相邻页岩中有机质与夹层中无机孔和微裂缝的厘米至米级距离的运移耦合。(4)分别针对页岩层和夹层源储耦合特征建立了相应的源储耦合评价参数,对研究区2口典型钻井开展评价并优选了水平井靶窗。
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利用能量半衰属性识别涠西南凹陷砂泥薄互层组合中浊积砂体
罗琪, 黄时卓, 史德锋, 汪锐
2021, 28(1): 273-281. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.25

摘要 ( 9 )   PDF(4805KB) ( 16 )  
涠西南凹陷是我国南海北部湾盆地重要的油气聚集地,浊积砂体是其重要的储量贡献地质体,显示了巨大的油气勘探潜力。随着勘探开发力度的不断推进,在砂、泥岩地震特征叠置严重的背景下,常规的地球物理技术手段难以识别真正的浊积储层。为此,基于浊积砂体强振幅反射形成的地质背景,剖析了非储层形成异常强振幅的两个主要成因:砂、泥岩薄互层组合容易形成强振幅反射;甜点储层与围岩响应差异小,低速泥岩强振幅响应干扰严重。因此提出了应用能量半衰时属性识别浊积储层的新技术:(1)确定研究区的等时地层反射界面,建立精细的等时地层格架,将五级层序地层作为一套等效体研究,并基于砂岩、泥岩密度比较稳定确立了异常体内部的振幅微变化主要体现在速度结构的变化上,即速度结构变化是识别真假储层的关键;(2)建立了砂岩、泥岩互层的楔状模型,论证了不同岩性组合对应不同的速度结构,介绍了不同速度结构引起能量半衰时属性值变化的情况,有效描述了砂泥薄互层内的速度结构变化;(3)基于研究区速度的精细分析,按照“同一岩性,同一物性”“同一岩性,不同物性”“不同岩性,不同物性”3种组合情况正演模拟,解读异常体振幅微变化的信息,由此判断引发阻抗变化的主因,综合预测异常体可能的岩性组合,极大地降低了岩性预测的多解性。结论认为:该技术运用于实例勘探中,岩性预测结果与钻井揭示相吻合,有力支撑了涠西南凹陷的勘探生产实践。
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海相断陷盆地输导体系分类及组合模式特征:以琼东南盆地古近系陵水组为例
陈欢庆, 朱筱敏, 张功成, 张亚雄, 张琴, 刘长利
2021, 28(1): 282-294. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.26

摘要 ( 18 )   PDF(5165KB) ( 54 )  
以琼东南盆地古近系陵水组为例,针对海相断陷盆地钻井资料少、地震资料复杂、断裂体系发育、地层破碎、有利勘探目标预测难度大等问题。在Vail经典的层序地层学理论指导下,基于浅水区钻井资料和深水区地震资料,井震资料紧密结合建立研究区目的层三维等时地层格架,将目的层划分为层序Ⅰ、层序Ⅱ、层序Ⅲ和层序Ⅳ4个三级层序。岩石类型、沉积构造、自生矿物和生物化石4方面证据表明,研究区目的层为海相沉积。在等时地层格架内,通过沉积学分析、断裂体系解释和不整合面刻画等工作,对每一种地质成因输导体开展单要素分析。从成因角度将研究区目的层输导体系划分为储集体、断裂和不整合面3种主要类型,并对不同类型输导体系在空间上的发育特征进行精细刻画。低位体系域的斜坡扇、盆底扇,海侵体系域的扇三角洲、滩坝和滨岸砂,高位体系域的扇三角洲和辫状河三角洲等是储集体输导体系的主要对应沉积相类型。北东向展布的控凹大断裂可以成为油气运移输导的有利通道。根据成因和输导效果将不整合划分为平行不整合、超覆不整合、削蚀不整合和超覆削蚀不整合共4大类。层序界面上广泛发育的不整合面可以成为油气运移输导的有利通道,在油气运移输导过程中承担重要的角色。分析不同输导体系在空间上的组合特征,将研究区目的层输导体系模式总结为断层+不整合面(储集体)“T”型输导、断层+不整合面(储集体)梳状型输导、断层+储集体网格型输导、断层+不整合面阶梯型输导、裂隙型输导(裂缝+层理面+孔隙)5种类型,指出不同输导体系模式在盆地内分布的位置和分布规律,并建立了油气疏导体系模型。结合盆地温度场、压力场、流体势等石油地质特征及烃源岩、盖层等成藏要素分析,预测有利的油气勘探区带。区域上有利的勘探区带主要包括崖南凹陷北缘、松西凹陷、松南凹陷北缘、北礁凹陷周缘、陵水南斜坡、长昌凹陷北缘和南缘。4个层序中,层序Ⅰ最有利,层序Ⅲ和层序Ⅳ次之,层序Ⅱ最差。
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海相低勘探程度地区油气资源评价:以柴达木盆地德令哈坳陷石炭系为例
刘成林, 张禹, 杨晟颢, 李宗星, 田继先, 彭博, 马寅生, 杨元元, 孔骅
2021, 28(1): 295-307. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.27

摘要 ( 11 )   PDF(5408KB) ( 19 )  
海相低勘探程度地区油气资源评价的难点是资料少、地质认识程度低、主要参数获取难度大,影响评价结果可信性。以柴达木盆地德令哈坳陷石炭系为例,系统评价德令哈坳陷石炭系生储盖条件,油气资源评价选用盆地模拟法与类比法相结合方法,关键参数的确定采用了地球物理、地球化学与石油地质学等多种方法,利用油气运移聚集模拟和不同运聚单元资源量计算结果划分有利勘探区带,充分发挥不同方法的特点。评价结果表明:柴达木盆地德令哈坳陷上石炭统发育有泥岩、碳质泥岩、煤和泥灰岩等4类烃源岩,下石炭统发育泥岩和泥灰岩等2类烃源岩;上石炭统烃源岩有机质丰度较高,克鲁克组多数泥岩、碳质泥岩、煤和泥灰岩TOC含量分别为大于1.0%、6.0%~10.0%、大于60%、大于0.3%,有机质类型主要为Ⅱ和Ⅲ型,少量的Ⅰ型,成熟度均已达到成熟,具有较好的生烃潜力;石炭系发育碎屑岩储层和碳酸盐岩储层,并发育有多套盖层,生储盖组合类型有自生自储自盖式、下生上储上盖式和上生下储上盖式,石油地质条件总体较好;石炭系主要生烃时期为石炭纪晚期—三叠纪中期,生烃高峰时期为二叠纪中期—三叠纪中期;德令哈坳陷石炭系的油气资源量达到3.83×108 t(油当量),石油资源量为1.63×108 t,天然气资源量为2 760.21×108 m3,油气主要分布于欧南凹陷和欧龙布鲁克凸起两个构造单元。
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大数据科学从信息化、模式化到智能化:现代地球化学应用研究的新范式
奚小环
2021, 28(1): 308-317. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.8.12

摘要 ( 43 )   PDF(1426KB) ( 243 )  
地球科学领域处在信息科学与信息化社会时代,基于大数据战略驱动的现代地球科学正在蓬勃兴起。诞生于近代的地球化学具有天然的结构化信息科学属性。提出建立从信息化、模式化到智能化的地球化学大数据信息科学应用研究总体思路,即基于地球化学大数据首先建立信息化系统,运用地球系统科学方法理论建立成矿地球化学分带富集模式与生态地球化学累积效应模式,采用智能系统与智能技术按照模式化思维方式分析、判别和预测大量地质地球化学非线性现象,通过地球化学理论研究和应用评价解决影响国家经济社会发展重要资源环境问题。大数据与地球系统科学构成地球化学应用研究的两大支柱。本文针对目前存在的主要问题,从地球化学大数据信息化、信息模式化及模式智能化等方面进行论述。重要的是以地学模型为主体构建智能化系统,研究成矿系统与生态系统科学问题。世界经济社会发展与资源环境问题处在全球化时代,必须从全球资源配置与全球环境变化高度审视成矿地球化学和生态地球化学问题。地球化学结构化大数据属性的巨大优势,现代计算机关键技术日益成熟及智能化前缘理论研究的不断突破,预示实现地球化学大数据信息科学条件已经具备,可能从地球科学领域脱颖而出,成为具有广博视野和不断进取的新兴科学研究范式。
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东昆仑祁漫塔格寒武纪岛弧:来自拉陵高里河地区玻安岩型高镁安山岩/闪长岩锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素证据
王秉璋, 潘彤, 任海东, 王涛, 赵志逸, 封建平, 张金明
2021, 28(1): 318-333. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.11.30

摘要 ( 37 )   PDF(5012KB) ( 63 )  
祁漫塔格构造带是东昆仑造山带的重要组成部分,在青藏高原北部早古生代汇聚板块边缘地质研究中具有重要意义。祁漫塔格构造带在早古生代通常被认为是弧或弧后盆地,但其早期形成阶段的地质记录尚未报道,初始俯冲的时代也有待进一步限定。本文选择了祁漫塔格东段拉陵高里河地区祁漫塔格群火山岩和闪长岩进行岩石学、地球化学、锆石U-Pb年龄学和Hf同位素研究,探讨了岩石成因和构造意义。火山岩以安山岩为主,安山岩SiO2含量中等(54.02%~63.99%),具有低TiO2(0.19%~0.24%)、Al2O3(10.67%~12.86%)、P2O5(0.03%~0.05%)和低FeOT/MgO比值(0.80%~1.04)的特征,具有高的MgO(7.86%~11.44%)和Mg#(63~69);闪长岩SiO2含量为53.62%~55.81%,也具有低TiO2(0.19%~0.25%)、Al2O3(10.58%~11.52%)、P2O5(0.02%~0.04%)和低FeOT/MgO比值(0.9~1.0)的特征,同样具有高的MgO(9.86%~11.63%)和Mg#(64~66)的特点。高镁安山岩和闪长岩微量元素组成相近,Th(0.22~1.23 μg/g)、Rb(4.11~16.11 μg/g)和Ba(66.7~166 μg/g)含量低,Cr(286~668 μg/g)和Ni(57~181 μg/g)含量高,δEu=0.91~1.47,Sr/Y比值(19.7~36.1)较低,∑REE含量介于11.8~27.3 μg/g,(La/Yb)N = 1.3~4.3,轻重稀土分馏弱。在微量元素原始地幔标准化图解上大离子亲石元素Sr、Ba和Pb具明显的正异常,高场强元素Ta、Nb和Ti具有明显的负异常。高镁安山岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb同位素年龄为519 Ma;闪长岩LA-ICP-MS 锆石U-Pb同位素年龄为520 Ma和516 Ma,两者锆石Hf同位素组成相似,εHf(t)值分布在+10.5~+15.8。上述研究结果表明,祁漫塔格东段拉陵高里河地区高镁安山岩/闪长岩源于亏损的地幔楔的部分熔融,形成于原特提斯洋俯冲早期的岛弧环境。本研究进一步证明祁漫塔格构造带古洋盆俯冲时代早于520 Ma,该认识也为恢复东昆仑造山带原特提斯洋早期俯冲演化历史提供了重要地质资料。
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洋中脊富钛铁氧化物辉长岩成因的一个新思路:以西南印度洋脊ODP 735B岩心为例
靳野, 方念乔, 袁晓博, 胡克
2021, 28(1): 334-352. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.32

摘要 ( 17 )   PDF(4704KB) ( 19 )  
西南印度洋脊的ODP 735B岩心中拥有大量富含钛铁氧化物的含氧化物辉长岩,此现象在岩性单元Ⅳ中表现尤为显著。同时,岩性单元Ⅳ中主要硅酸盐矿物亦具有独特的成分变化趋势。以前研究将造成岩性单元Ⅳ中氧化物辉长岩成因和主要造岩矿物成分变化趋势归因于具浮力的、高度分异的富钛铁熔体的作用,这些熔体应形成于735B钻孔之下或其附近,沿剪切带运移至剖面中,并与原岩矿物发生反应。通过对岩性单元Ⅳ氧化物辉长岩进行岩相学特征分析和结构可控的电子探针矿物成分测试,发现当某些因外来物质加入改造而成分进化的硅酸盐矿物形成之时,液相体系中钛铁氧化物并未处于饱和状态。此外,在单斜辉石结晶过程中,单斜辉石内部成分具有从普通辉石—易变辉石—普通辉石的变化,而且,在与某些后期生成的矿物(如钛铁氧化物或斜方辉石等)接触处,单斜辉石则表现出明显进化组成特征。根据岩相学特征和矿物电子探针数据,并结合对前人提出的富钛铁熔体的物理性质的讨论,本文认为在岩性单元Ⅳ形成过程中,更有可能是源自地幔的外来含水流体/含水流体与熔浆的混合体,而非仅仅是极度分异的玄武质残余熔体,参与了岩性单元Ⅳ中氧化物辉长岩的形成。从理论上讲,这些外来含水流体可能与玄武质熔体并非来自同一源区,这意味着其运移方式可能不仅有垂向运移,而且有可能为远距离侧向运移。岩性单元Ⅳ中的氧化物辉长岩可能具有相当独特的同位素特征,这可能会成为判别岩性单元Ⅳ乃至是整个735B岩心中氧化物辉长岩成因的重要线索。
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河北武安地区隐爆角砾岩特征及成因探讨
李瑞鹏, 崔晓亮, 苏尚国, 张雅南, 梁存涛, 陈学根
2021, 28(1): 353-362. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.11.29

摘要 ( 23 )   PDF(4225KB) ( 55 )  
出露于河北武安地区的隐爆角砾岩分布广泛,其成岩过程对于研究该区岩浆和流体的相互作用及成矿作用具有重要意义。本文对河北武安洪山隐爆角砾岩进行了详细的野外及镜下观察及电子探针(EMPA)及激光剥蚀等离子质谱仪(LA-ICP-MS)的原位分析。详细的矿物学研究表明,武安角砾岩主要分布于主岩体(闪长岩)与围岩(灰岩)之间,角砾多为棱角状、次棱角状,具有明显可以拼合的特征,角砾边部常可见方解石的再生加大现象,因铁含量的不同,角砾呈深浅不同的颜色。基质成分主要由方解石和赤铁矿组成。赤铁矿环带发育,其核部FeO高,边部MgO、Al2O3高,其全铁含量与SiO2呈良好的负相关关系;赤铁矿相对富集Ba,K,U等元素,亏损Th,Ta,Nb,Zr,Hf等高场强元素,表明其可能形成于岩浆流体环境。同心层状赤铁矿明显富集Ti和Pb,Ti的相对富集表明同心层状赤铁矿的成因与岩浆有关,Pb的相对富集则表明其形成后期有热液叠加参与。本文研究认为,武安地区隐爆角砾岩的成因模式为:深部岩浆流体在上升过程中受到上覆围岩的圈闭而产生流体沸腾超压现象,随后上覆岩层突然减压破碎,岩浆流体发生隐爆作用并将上层岩体破碎胶结成岩。
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北京怀柔云蒙山地区花岗岩风化过程的地球化学基因
王旭阳, 姚宁, 龚庆杰, 晁岳德, 彭程, 吴媛
2021, 28(1): 363-374. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.11.11

摘要 ( 29 )   PDF(3095KB) ( 41 )  
地球化学基因是近两年提出的一种新的地球化学示踪技术,本文选择北京怀柔云蒙山地区两个邻近的花岗岩风化剖面(编号为B和C)来分析岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因的属性特征。剖面B样品的化学蚀变指数CIA变化为51.3~58.9,WIG的范围为89.4~68.6,属于初始风化程度;剖面C样品的CIA变化为52.4~78.4,WIG的范围为84.8~25.3,属于中等风化程度。这种邻近剖面风化程度的明显差异表明微环境对岩石风化产物的影响是显著的。相对于剖面底部新鲜花岗岩而言,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为85%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。当相对于剖面顶部土壤样品时,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为80%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。依据≥80%的基因相似度标准(区分基因是否相似),尽管两个剖面在风化程度上存在明显差异,但岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因在两个剖面内部均表现出良好的遗传性和继承性,且在两个剖面之间体现出同源风化产物之间具有良好的相似性。相对于理想金矿石(其金矿化基因为12020202020)而言,金矿化相似度在剖面B和C中的范围分别为25%~50%和30%~50%。依据≥40%的金矿化相似度(即样品与理想金矿石的金矿化相似度)作为存在金矿化异常的标准,在两个剖面中均可识别出厚度约1 m左右的矿化异常层位。因此,金矿化基因除了具有地球化学基因的属性(遗传性、继承性、相似性)外,其金矿化相似度(即相对于理想金矿石的相似度)也有可能作为金矿勘查中的一个地球化学综合指标。
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水下喷发火山碎屑岩储层特征及主控因素:以新西兰Taranaki盆地中新世Kora火山为例
唐华风, 王寒非, Ben KENNEDY, 张芯语, Marcos ROSSETTI, Alan Patrick BISCHOFF, Andrew NICOL
2021, 28(1): 375-387. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.11.12

摘要 ( 18 )   PDF(7219KB) ( 44 )  
新西兰Taranaki盆地中新世Kora火山是海底喷发形成的碎屑岩型火山,可代表浅埋藏火山岩的储层特征。本文根据5口钻井的孔隙度、渗透率、孔隙孔径和铸体薄片开展Kora火山的储层特征、储集空间组成、缝宽以及原生和次生孔隙之间关系的分析。研究结果如下:(1)储集空间主要为次生孔隙,然后是裂缝和原生孔隙;Kora火山具有高孔隙度和高渗透率特征,孔径具有双峰到单峰的分布特征。(2)炸裂缝、淬火缝和粒间孔形成于岩浆破碎和/或喷发期间;在晚Tortonian期间产生了网状构造裂缝,在Tortonian晚期至Messinian早期产生规则构造裂缝,二者形成时间均早于原油充注;筛状孔和铸模孔应由风化阶段和/或埋藏阶段的溶蚀作用形成,晶间微孔应由埋藏阶段的蚀变和/或重结晶作用形成。(3)原生孔隙控制次生孔隙的分布,特别是原生的裂缝;在Kora火山中控制筛状孔和铸模孔形成的缝宽的阈值约为9 μm,较宽的裂缝可优先促成筛状孔和铸模孔的形成。(4)再搬运火山颗粒含量的增加会显著降低高孔隙度岩石的总孔隙度;近源相带的孔隙度和渗透率高于远源相带,海底喷发火山远源相带发生的强烈钙质胶结可显著减少孔隙度和渗透率。相关认识可为火山岩储层形成、演化和分布规律研究提供依据。
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鄂尔多斯盆地延长期湖泊热流体活动对烃源岩有机质丰度和类型的影响
吉利明, 李剑锋, 张明震, 贺聪, 马博, 金培红
2021, 28(1): 388-401. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.7.6

摘要 ( 12 )   PDF(3590KB) ( 31 )  
选择鄂尔多斯盆地南部连续取岩心的YK1井延长组样品开展了系统的烃源岩评价、元素地球化学和孢粉相分析,探讨了延长期湖泊热流体活动对烃源岩有机质丰度和类型的影响。以碳质泥岩和油页岩为主的长7-3段发育优质烃源岩,灰黑色泥岩为主的长7-1+2段部分层段发育好的烃源岩,砂泥岩互层的长6段个别层位也可形成较好的烃源岩。热流体活动强度指标Al/(Al+Fe+Mn)和(Fe+Mn)/Ti比值指示,与上述3个烃源岩发育阶段相对应古湖泊经历了3幕明显的热水活动过程,其中长7-3期为热水活动的高峰。YK1井烃源岩可划分出3种孢粉相:孢粉相A分布于长8—长9段和长6-2+3段,主要出现Ⅲ型及少量Ⅱ型有机质,有机碎屑以半透明木质和凝胶化颗粒为主;孢粉相B分布于长7-3段,主要为Ⅰ型和Ⅱ1型有机质,以高丰度藻类体和无定形体有机质为特征;孢粉相C分布于长7-1+2段,主要为Ⅱ型有机质,丰富的无定形体和植物碎屑同时出现。烃源岩总有机碳含量、有机质类型以及主要生烃组分含量均与热水活动强度表现出很好的耦合关系,表明热流体活动可能导致湖泊藻类和浮游生物的繁盛,使烃源岩有机质丰度和质量得到明显提高。热水活动高峰长7-3期发生了藻类勃发和优质烃源岩的沉积。
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四川盆地五峰组—龙马溪组异常地层压力成因与广义泊松比预测方法:以长宁地区为例
井翠, 郝龙, 张婧, 邓夏, 於文辉
2021, 28(1): 402-410. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.2

摘要 ( 20 )   PDF(2746KB) ( 47 )  
将钻井实测四川盆地五峰组—龙马溪组地层压力与现今构造分区、青藏高原各块体的向东运动速度进行综合对比,发现五峰组—龙马溪组地层压力宏观压力背景可能受燕山运动以来多期构造运动的影响,超压区主要位于川东高陡构造带与川南低陡构造带的主体部位。燕山—喜山期,华蓥山断裂带东侧发生强烈挤压,形成长条形高陡背斜与开阔向斜相间分布。现今的青藏高原各块体向东运动也可能对五峰组—龙马溪组地层压力系数宏观分布产生一定的影响。钻井勘探证明,四川盆地五峰组—龙马溪组地层沉积后,地层中有机质先生成原油,在异常地温梯度作用下,裂解为天然气。所以,烃类裂解导致流体膨胀是五峰组—龙马溪组地层异常压力的第二个因素。同时,地层压力宏观背景下的局部地区地层压力异常可能是页岩气保存条件的反映。在对五峰组—龙马溪组地层压力异常成因分析的基础上,将地层压力异常抽象为水平作用力与垂向作用力,采用反映横向作用与垂向作用的地震泊松比参数作为地层压力预测的基础参数,从而建立起泊松比地层压力预测方法。实际资料预测与后期钻井验证证明,泊松比地层压力预测方法适合四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气地层压力预测,经多年试验与改进,该方法已在威远—长宁地区页岩气田勘探开发中得到广泛推广与应用,产生了巨大的经济效益与社会效益。到2019年,长宁页岩气田累计产量已达130亿方,广义泊松比地层压力预测方法是助推长宁页岩气田成为我国第一页岩气田的关键技术之一。
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围压-孔压改变条件下致密砂岩及泥页岩泊松比变化特征及机制
杜书恒, 梁耀欢, 师永民, 关平
2021, 28(1): 411-419. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.12.14

摘要 ( 34 )   PDF(3037KB) ( 50 )  
在围压(外压)或孔压(内压)发生变化的条件下,致密砂岩及泥页岩泊松比的变化特征及机制仍有待厘清。本研究从Terzaghi有效应力理论和国内学者提出的新有效应力概念出发,基于松辽盆地高台子组致密砂岩、青山口组泥页岩三向动、静态泊松比测定结果,剖析了两类岩石泊松比的变化特征及机制。岩石样品三向泊松比变化曲线的分布呈现显著的各向异性,这将对压裂缝的延展规律产生一定的影响;就“有效应力”概念厘定的科学性而言,“Terzaghi有效应力”适用于裂缝较为发育的储层,而“新有效应力”适用于孔隙度较大且分布较为均匀的泥页岩。结论将为致密油气的有效开发提供较为重要的理论依据。
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地热水氢氧同位素控制因素识别与定量计算:以青海贵德盆地为例
戴蔓, 蒋小伟, 罗银飞, 张鸿, 雷玉德, 童珏
2021, 28(1): 420-427. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.7.8

摘要 ( 25 )   PDF(1548KB) ( 33 )  
氢氧同位素在地热水研究中得到了广泛应用,但由于影响因素较多,对地热水氢氧同位素组成的控制过程通常缺少全面认识。本文以贵德盆地周边两条断裂带上五处温泉为例,通过对比不同地热水之间的水化学差异和热储温度差异,建立了不同地热水的水岩反应程度与氢氧同位素是否偏离大气降水线的关系。在前人识别并定量出扎仓寺地热水存在冷水混合作用的基础上,借助冷水混合比例估算了冷水混合和水汽分离引起的氢氧同位素的变化幅度,在此基础上通过“氧漂移”规律恢复了扎仓寺地热水在发生水岩反应前的氢氧同位素组成。本文关于三个过程对氢氧同位素影响程度的计算方法可以用于分析其他地区地热水的氢氧同位素成因,从而加深对地热水循环过程的认识。
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基于EMD组合模型的径流多尺度预测
李福兴, 陈伏龙, 蔡文静, 何朝飞, 龙爱华
2021, 28(1): 428-437. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.22

摘要 ( 13 )   PDF(2543KB) ( 21 )  
受全球气候变化与人类活动影响,径流序列愈发呈现出非稳态与非线性特征,为降低由此而引发的预报误差,充分发挥不同模型对提高径流预测精度的优势,针对传统径流预报模型的单一性,以干旱区典型内陆河玛纳斯河为例,采用经验模态分解(EMD)提取径流序列中具有物理含义的信号,得到不同时间尺度的多个固有模态函数(IMF)及1个趋势项,利用 ARIMA模型与GRNN模型分别对不同时间尺度的IMF分量进行模拟,分析径流未来变化趋势。运用多元线性回归法、Spearman相关系数法、平均影响值法筛选大气环流因子作为神经网络模型的输入项,根据子序列的局部频率特点构建组合模型。最后将各IMF分量的预测结果重构,得到径流的最终预测值。单一评价指标无法全面评价模型精度,本文通过构建TOPSIS评价模型对径流预测模型进行定量评估,客观评价模型优度。结果表明:EMD分解能有效提取径流序列中隐含的多时间尺度信号,由趋势项可知玛纳斯河径流量总体呈上升趋势;EMD分解可提高ARIMA模型25%的合格率,但对于高频率分量IMF1、IMF2、IMF3,ARIMA模型的相对误差达到70%以上,预测结果不理想;经过筛选预报因子可有效提高GRNN模型精度,其中MIV法筛选的预报因子最适合玛纳斯河,与EMD-ARIMA组合后的GRNN模型的合格率最高,TOPSIS模型得分也最高。预测结果可作为水资源规划与调度的科学依据,建模思路也可为优化径流预测模型提供新途径。
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水稻、小麦与土壤中重金属Cd含量的关系模拟研究
于灏, 苏智杰, 祝培甜, 陈勇, 杨侨, 赵中秋
2021, 28(1): 438-445. 
DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.21

摘要 ( 42 )   PDF(1488KB) ( 69 )  
土壤污染防治工作已成为提升耕地质量、保护国土生态安全的重要任务之一。为了科学预测我国大宗农作物(如水稻、小麦)与土壤重金属含量的关系,减少安全利用类农用地的大量农产品与土壤的协同监测,实现重金属污染农用地的安全利用,本研究以重金属Cd为例,选取对水稻、小麦Cd含量影响较大的土壤Cd含量、土壤pH值、土壤阳离子交换量(CEC)和土壤有机碳(OC)含量作为输入因子,水稻、小麦Cd含量作为输出因子,分别建立了多元回归模型与神经网络模型。结果表明:水稻、小麦Cd含量与土壤Cd含量呈现正相关关系;模拟出的水稻、小麦与土壤Cd的多元线性回归模型的预测能力分别为67.8%和83.8%;利用神经网络构建了水稻、小麦Cd含量预测模型,在训练集、验证集和测试集中都表现出很好的预测能力,R值均大于多元线性回归模型,且MSE(均方误差)值较小,神经网络对水稻、小麦Cd含量预测具有很好的适用性,模拟精度总体优于多元回归预测模型。研究结果可为污染农用地的安全利用评价及优化配置提供一定的理论依据和参考。
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