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碳酸盐岩层序地层学回顾与展望

时间:2011-05-18作者:肖宗林 沈忠民 许建喜 吴其林 侯志平来源:中国论文库
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  摘要:阐述了碳酸盐岩层序地层学三个阶段的发展历程,即20世纪80年代,以Schager为代表的碳酸盐岩层序地层  学理论建立阶段;80年代末期至90年代晚期,以Greenlee和Le

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  摘要:阐述了碳酸盐岩层序地层学三个阶段的发展历程,即20世纪80年代,以Schager为代表的碳酸盐岩层序地层

  学理论建立阶段;80年代末期至90年代晚期,以Greenlee和Lehmann(1993)为代表的研究不同沉积背景下碳酸盐岩

  层序地层模式的碳酸盐岩层序地层学发展壮大阶段。面向未来,碳酸盐岩层序地层学理论发展存在五个大的发展趋

  势已经初现雏形。

  关键词:碳酸盐岩;层序地层学;体系域

  中图分类号:TE132文献标识码:A文章编号:1673-1980(2011)02-0069-03

  “层序”这一概念由Sloss在1948年北美地质学会年会的沉积相和地质历史研讨会上提出,但由于这样的层序单位时间跨度太大,实用

  性差,未能得到广泛认同。20世纪70年代末到80年代中期,地震地层学得到了蓬勃的发展。在此基础上,由美国Rice大学P R Vall教授及休斯

  顿Exxon公司的同行们在地震地层学理论基础上提出了层序地层学,将地层层序看成是全球海平面变化的响应。到80年代中后期,Mitchum、Van

  Wagoner、Vail、Sangree等人发表了一系列相关文章,并最终以由C K Wilgus等人编著的《Sea Level Changes:An hitegrated Approach》为

  标志,层序地层学形成为一门新学科[1-3]。

  1碳酸盐岩层序地层学回顾

  20世纪80年代,在经历碎屑岩体系基础上改造成为碳酸盐岩沉积体系的层序地层学争议后,以Schager为代表的许多学者阐明了碎屑岩和碳

  酸盐岩层序模式的差别,建立了碳酸盐岩层序地层学理论;特别是J F Sarg在1987年发表的“碳酸盐岩层序地层学研究”一文,奠定了碳酸盐

  岩层序地层学的基本思想。Sarg、Harford、Loucks、Greenlee和Lehmann、Fitchen等人研究了不同沉积背景下碳酸盐岩层序地层模式,提供了

  适用于碳酸盐岩为主盆地的一般性的预测序列(见图1)。

  A.海侵体系域B.高位体系域C.低位体系域D.海侵不整合图1缓坡条件下的层序地层模式随着碳酸盐岩层序地层学的迅速发展,相继出现了许

  多分支,如成岩层序地层学、生物层序地层学、化学层序地层学、高频层序地层学等。这些分支学科的出现,不仅丰富和发展了层序地层学理

  论,也使其应用领域大大扩展。

  2碳酸盐岩层序地层学的发展趋势碳酸盐岩层序地层学经过多年的发展,取得了很高的评价,但也存在着许多有争议的或未解决的问题,这

  些问题的解决正是层序地层学以后的发展方向。

  (1)多学科综合。将年代地层学、古生物学、地层学、岩石物理学、有机地球化学以及岩石学等综合应用已经成为碳酸盐岩层序地层学研

  究的总趋势。

  (2)碳酸盐岩层序地层学向微观方向发展。层序地层学应采取宏观控制微观、微观反过来补充或印证宏观的思路[4]。主要表现为以下几

  个方面:①成岩层序地层学。成岩层序地层学是以层序的地层成因特性为原理,考虑到成岩作用在层序中不同研究区地理位置部位的系统差异

  ,利用成岩作用的微观资料,研究层序内部成岩作用的变化规律。②胶结物层序地层学。Brait whaite提出了“胶结物层序地层学”,强调胶

  结物在层序中的重要意义,指出可根据胶结作用的增生和特点划分出胶结物带的区域分布,胶结物层序可与上超、下超和其他的相关层序对比。

  ③同位素层序地层学。同位素地层学主要涉及锶、碳、氧、硫、氮同位素和有机碳等,其主要是通过与生物地层学研究结合来实现地层的高精度

  对比。

  ④磁性地层学。

  (3)碳酸盐岩层序地层学向高精度方向发展。近年来,层序地层学的研究不断从盆地规模的层序和沉积体系域分析向沉积微相和储层规模

  的高精度层序地层分析深化。大量的研究表明,综合地质和高分辨率的地球物理资料建立的高精度的层序地层格架可为精细的沉积体系、沉积

  相分析和砂体分布预测提供更有效的地层对比框架,主要表现碳酸盐岩高频层序地层学。

  高频层序地层学概念最初由Wagoner等人提出,其时间跨度相当于Miall和Posanentier等人1982年提出的时间周期为0.01~0.5Ma的4~5级

  甚至6级旋回,为米兰科维奇驱动的气候变化和高频短周期海平面变化的综合产物,属行星轨道参数(偏心率、偏度和岁差)不规则旋回层序。测

  井资料的垂向高分辨率是识别高频层序的基础,经岩心资料刻度的不同类型测井曲线的形态及其组合,提供了岩性、岩相的叠置形式,同时也

  提供了识别高频层序界面、划分准层序组、准层序以及研究准层序叠置样式的基础。同时,高频层序地层划分和对比的关键是通过对地层形成

  过程的具体分析找出岩石与岩石、岩石与界面或界面与界面对比的规律[3]。

  (4)碳酸盐岩层序地层学从定性向定量方向发展。随着数学模拟、计算机技术的进步,各种实验手段、地震技术和测井技术的进步,层序

  地层学的研究从定性和半定量向定量过渡,其方法体系发生了革命性的转变,即从原来的野外描述性、推断性和不可检验性走向了计算机物理

  模拟、三维可视化以及定量计算。其主要表现为以下几个方面:①数学模拟;

  ②计算机模拟技术;③实验模拟[4]。

  (5)碳酸盐岩层序地层学在油气勘探目标的应用。

  特别是以碳酸盐岩层序地层体系域约束下的储层正、反演技术得到快速发展,为碳酸盐岩储层描述带来快速而又直观的评估,为隐形圈闭

  发现奠定了基础。

  图2层序地层体系域约束下地质模型正演3结论(1)碳酸盐岩层序地层学发展经历了三个阶段:20世纪80年代,以Schager为代表的碳酸盐

  岩层序地层学理论建立阶段;20世纪80年代末期至90年代晚期,以Sarg、Harford、Loucks、Greenlee和Lehmann、Fitchen等研究不同沉积背景

  下碳酸盐岩层序地层模式的碳酸盐岩层序地层学发展壮大阶段及碳酸盐岩层序地层学多分支学科应用阶段。

  (2)碳酸盐岩层序地层学理论发展存在五大趋势:多学科综合应用趋势;以成岩层序地层学为代表的碳酸盐岩层序地层学微观发展趋势;

  以高频层序为代表的高精度发展趋势;以计算机模拟定量技术发展趋势;碳酸盐岩层序地层学体系域约束下的储层正、反演应用研究趋势。

  参考文献

  [1]Van Wagoner J C,Mitchum R M,Campion K M,et a1.

  Siliclastic Sequence Stratigraphy Inwelllogs,Cores,andOutcrop Concepts for High-resolution Correlation of

  TimeAndfacies[J].AAPG Methods in Exploration Series,1990,7:55.

  [2]Mitchum R M,Vail P R,Thompson,et al.SeismicStratigraphy and Global Changes of Sea Level,Part 2;theDepositional

  Sequence as a Basinunit for StratigraphicAnalysis,in Payton C E,ed,Seismic StratigraphyApplication to Hydrocarbon

  Ex2ploration[J].AAPGMemoir,1977,26:3-62.

  [3]Vail P R.Seismic Stratigraphy Interpretation Using SequenceStratigra phy.Partl:Seismic Stratigraphy

  InterpretationProcedure IA.in Bally A W,ed.Atlas of Seismic Stratigraphy[J].American Association of Petroleum Geologists,

  Studiesin Geology,1987,27:l-l0.

  [4]宋万超,刘波,宋新民,等.层序地层学概念、原理、方法及应用[M].北京:石油工业出版社,2003.

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