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王瑞地质大学

发布时间: 2021-03-06 15:02:34

『壹』 准噶尔盆地晚古生代火山机构分布及其发育环境研究

毛 翔 李江海 王 洛

(北京大学石油与天然气研究中心,北京大学地球与空间科学学院,北京 100871)

作者简介:毛翔,男,研究生,E-mail:maoxiang.pku@163.com。

摘 要:本文收集了北疆地区已报道的136处晚古生代火山机构,其中准噶尔盆地周缘23处,主要集中 于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山,涵盖破火山口、火山穹窿、层状火山、锥状火山等多种火山机构 类型;准噶尔盆地内共发现、识别出火山机构85处,主要分布在西北缘克百断裂带、三处凹陷(三南凹陷、 滴水泉凹陷和五彩湾凹陷)及六处凸起(夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、滴水泉凸起和北三 台凸起)。盆内火山机构分布主要受海西期断裂系控制,大致沿着NE、NWW两个方向的断裂展布,并在断 裂交汇部位最为发育。由于后期改造,晚古生代火山岩普遍遭受剥蚀,且发生强烈变形和风化剥蚀、淋滤改 造,在目前深层地震资料条件下,难以识别出完整的火山机构。不同区域的火山机构破坏、改造方式不同: 在车排字凸起玄武岩区、石西凸起安山岩区以构造破坏为主,在北三台凸起以风化剥蚀、淋滤为主(与其在 石炭纪长期处于陆上环境相关),在五彩湾以埋藏为主。准噶尔盆地晚古生代火山机构分布集中的位置在泥盆 纪—早石炭世以海相环境为主,而晚石炭世—二叠纪以陆相环境为主,盆地和周边火山岩反映了自水下向水 上、陆缘向陆内转换的喷发环境变化趋势。

关键词:准噶尔盆地;火山机构;沉积环境

Study on the Distribution and Developmental Environment of the Late Paleozoic Volcanoes in Junggar Basin

Mao Xiang,Li Jianghai,Wang Luo

(Institute of Oil and Gas,Peking University;School of Earth and Space Science,Peking University,Beijing 100871,China)

Abstract:This paper collects and analyses the 136 Paleozoic volcanoes in north Xinjiang,including 23 volcanoes on the edge of Junggar Basin,which are clustered mainly in Boluokenu Mountain,Bogeda Mountain and Kerameili Mountain.They can be divided into 4 classes,such as calderas,volcanic domes,layered volcanoes and volcanic cones.There are also 85 volcanoes in Junggar Basin,which are primarily in the Ke-Bai fractured zone of the northwestern margin of Junggar Basin,3 depressions(Sannan Depression,Dishuiquan Depression and Wucaiwan Depression)and 6 uplifts(Xiayan Uplift,Sangequan Uplift,Dibei Uplift,Dinan Uplift,Dishuiquan Uplift and Beisantai Uplift).The volcanoes inside the basin are principally controlled by Hercynian Fault Systems,along NE and NWW trending faults and most developed in the interjunctions of the faults.The long modification by late-stage weathering and leaching made the volcanoes difficult to identify from the seismic data under current level.The regional diversity of the volcanoes' damage modes and alteration styles is rather large:in the basalt area of Chepaizi Uplift and the andesite area of Shixi Uplift,tectonic is the primary damage mode;in Beisantai Uplift,weathering and leaching are the main factors(this might be e to the fact that this area was in a continental environment for a long time in Carboniferous);and in Wucaiwan Depression,Burial is the governing factor.Most of the areas where the Paleozoic volcanoes are mainly distributed belonged to marine environment from Devonian to early Carboniferous and continental environment from late Carboniferous to Permian.The volcanic rocks both on the edge and in Junggar Basin show a variation trend of the eruption environment from undersea to continental and from continental margin to intracontinental.

Key words:Junggar Basin;Volcanoes;Sedimentary Environment

引言

准噶尔盆地位于我国新疆境内,北以中蒙边界的阿尔泰山为界,南到博格达山、依连哈比尔尕山一 线,盆地呈三角形,东西长1120km,南北最宽处约800km,面积380000km2,为中国第二大盆地。盆 地海拔介于500m至1000m,大致上呈东高西低。

准噶尔盆地所属的古亚洲洋构造域在晚古生代处在古亚洲洋洋盆向北漂移,洋壳逐渐消减、陆壳尚 未完全形成的转换时期,地壳活动性强、火山活动频繁,火山岩地层的分布约占整个盆地面积的三分之 二。近年来,在准噶尔盆地西北缘断裂带、东准噶尔陆东—五彩湾克拉美丽等地区晚古生界火山岩地层 中的油气勘探中取得的大量突破表明,石炭纪—二叠纪火山岩已成为准噶尔盆地油气勘探的重要目标 层。火山机构是岩浆到达地表的通道,其规模、分布特征对于研究火山岩和火山岩储层具有重要的指导 作用:因此,厘清准噶尔盆地的火山机构分布及其发育环境具有十分重要的意义。

针对晚古生代火山活动时期准噶尔盆地的构造背景与沉积环境,前人已做了大量的研究,如:靳军 等[1]、吴晓智等[2]对整个准噶尔盆地甚至整个北疆地区石炭系的沉积环境进行了分析,赵霞等[3]、吴 小奇等[4]、王方正等[5]从地球化学角度对准噶尔盆地的五彩湾、陆梁等地区的构造背景进行了研究等。但是,现有的针对火山机构分布的研究多局限于准格尔盆地内的局部区域(如,文献 [6~8]),全盆 范围的研究则多针对于火山岩的分布[2,9],尚没有针对整个准噶尔盆地范围内火山机构特征、分布及 其发育环境的研究。本文从收集前人在准噶尔盆地范围内报道的火山机构入手,系统地总结了全盆 范围内火山机构的分布特征,并结合前人相关火山活动期间的沉积环境研究,对火山爆发环境进行 了分析。

1 地质背景

准噶尔盆地属哈萨克斯坦板块及其边缘活动带东延部分,位于中亚构造域(古生代)与特提斯构 造域(中新生代)之间,是塔里木板块、哈萨克斯坦板块、蒙古板块、阿尔泰造山带的交汇部位。盆 地西北缘为中生代逆冲构造带、南缘为新近纪逆冲构造带,东北缘古生代造山带是推断盆地腹地构造单 元性质的重要线索和依据。

从大地构造上看,准噶尔盆地处于中亚晚古生代两大巨型马蹄形岛弧火山岩带之间的增生楔杂岩之 间,为洋盆最晚闭合部位,相对于增生楔沉积,岛弧杂岩带具有刚性特征。准噶尔盆地是典型的叠合盆 地,主要经历了古生代末期岛弧增生、陆块拼合、中生代初热点型伸展,以及新生代南缘前陆盆地发育 三大构造演化阶段。

2 准噶尔盆地及其邻近地区火山机构分布

北疆地区共发现、识别出晚古生代火山机构136处,位于周缘23处,位于准噶尔及三塘湖盆内 113处(图1)。

2.1 准噶尔盆地周缘火山机构分布及其特征

在准噶尔盆地周缘共报道火山机构23处,主要集中于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山,此 外吐哈盆地南部还有一些火山机构呈Ⅴ形分布。准噶尔周缘发现的火山机构涵盖破火山口、火山穹窿、 层状火山、锥状火山等多种(残余)火山机构类型。

图1 北疆火山、石炭系-下二叠统火山岩分布图(火山岩分布据文献[10];火山分布据文献[6~8,14~17])

破火山口包括爆发破火山口和塌陷破火山口两类,分布数量较多,常具有以下特征:(1)破火山口 形态多为圆形或椭圆形中心下凹的盆地;(2)面积1 ~5km2;(3)破火山口内出露的火山岩及火山碎屑岩 呈环形分布;(4)内部岩层产状平缓,并向中心倾斜,外围产状变陡;(5)常有1个或数个火山通道,但 多被充填,火山颈具有环带状构造;(6)破火山口在平面上呈圆形、椭圆形或环形磁异常;(7)破火山口 内的火山碎屑岩常发育强烈的围岩蚀变,并且分带;(8)塌陷破火山口内分布有塌陷角砾岩。

准噶尔周缘火山穹窿以黑尖山特征最为突出:(1)岩层呈环状分布,向外倾斜;(2)顶部倾角平缓,一般为10°~20°,向边部逐渐变陡;(3)在穹窿顶部中央一般存在1个到几个火山通道,但多被充填,通道直径约1km;(4)在通道周围存在断续环状分布的火山角砾岩。此外,阿奇山地区的红山爆发岩钟 也是一种火山穹窿构造。

准噶尔周缘古火山机构大多经历严重的风化剥蚀,很多都只保留了火山通道与火山颈,因此火山通 道与火山颈是本区内最为常见的古火山机构,其特征如下:(1)多位于破火山口中心或火山穹窿顶部; (2)形态上多为圆形、椭圆形或近圆形;(3)直径一般200~500m,但直径几十米与近千米的也有发现; (4)通道周围环形、放射状裂隙分布;(5)通道四周常有蚀变带;(6)岩体柱状节理发育,某些可见斑状构 造和流动构造;(7)岩体与围岩接触带陡立。

2.2 准噶尔盆地内部火山机构分布及其特征

通过野外调查、文献调研和地震解译,在准噶尔盆地盆内发现共识别出火山机构85处,主要分布 在西北缘克百断裂带、三处凹陷(三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩湾凹陷)及六处凸起(夏盐凸起、三 个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、滴水泉凸起和北三台凸起)。

由于后期改造,石炭系火山岩普遍遭受剥蚀,且发生强烈变形和剥蚀风化淋滤的改造,在目前深层 地震资料条件下,难以识别出完整的火山机构,不同火山机构之间明常有断层发育。不同区域的火山机 构破坏、改造方式不同:在车排字凸起玄武岩区、石西凸起安山岩区以构造破坏为主,在北三台凸起以 风化剥蚀、淋滤为主(与其在石炭纪长期处于陆上环境相关),在五彩湾以埋藏为主。

(1)准西北缘爆发相、火山通道相主要分布在主断裂一带,大体反映了火山机构的位置,火山岩性 以安山岩-凝灰岩、玄武岩为主,亦沿主断裂分布,远离主断裂方向火山岩逐渐被沉积岩代替[6]。(2)北三台凸起火山机构由地震相反映出的具有长期继承活动特点的火山通道相所揭示,石炭系井下钻 遇岩性主要为火山岩和碎屑岩,火山岩岩性主要为绿色安山岩、安山质火山角砾岩,灰色凝灰岩、沉凝 灰岩,蛋青色玄武岩、玄武质火山角砾岩,紫色英安岩,肉红色流纹岩、流纹质火山角砾岩,碎屑岩主 要为黄色凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层[7]。(3)陆西地区实测得到7处火山机构[8],火山岩在石炭系-下二叠统大面积出现,整体上以碱性岩为主,由西北部的基性逐渐向南东过渡为中酸 性,火山岩岩相呈北东—南西向的条带状分布,西北部以喷溢相的基性火山岩为主,向东南依次过渡为 爆发相火山岩、喷溢相中性火山岩,向北西方向再次出现了爆发相火山岩,该地区东南角是喷溢相的中 酸性火山岩[18]。(4)陆东—五彩湾地区由于后期改造,石炭系火山岩普遍遭受剥蚀,且发生强烈的变 形、变位,在目前深层地震资料条件下,难以识别出完整的火山机构,石炭系被沉积碎屑岩分隔为划 上、下2套火山岩层序,上部火山岩层序自下而上发育基性、中性和酸性火山岩,下部火山岩层序目前 还缺乏研究;其中滴南凸起上一系列纵、横向叠置的火山岩体,主要沿滴水泉北断裂和滴水泉断裂呈串 珠状分布,火山口常位于EW向与NE向基底断裂交汇处,由此推测火山机构多表现为沿断裂的裂隙式 喷发,常经历多次喷发,形成多期次火山岩序列[17]

2.3 构造地貌对火山分布的影响

准噶尔盆内古生代火山分布主要受海西期断裂系控制,中生代断裂对火山机构的抬升有重要影响。火山机构大致沿着两个方向的断裂展布:西北缘为北东向,盆地中北部为北西西向,盆地东部为北东向 展布,断裂交汇部位,火山机构最为发育(图2)。

图2 准噶尔盆地内部火山机构-断裂分布图

构造、地貌对火山机构的分布具有重要影响,一般而言,断裂带控制火山机构的分布,如车排子凸 起红车断裂带、陆东隆起、夏盐凸起的东西两侧以及玛湖凹陷、马朗凹陷、五彩湾凹陷和滴南凸起;地 貌影响熔岩的流动,如准西北缘。

3 准噶尔盆地火山发育环境

以现有文献资料为基础,对盆内火山岩的年龄进行了调研,发现盆内火山岩以石炭纪为主,其中又 以早石炭世为主(图3),同时也发育一些泥盆纪及二叠纪火山岩。从测年数据上看准噶尔盆地及周边 部分地区的古生代—早中生代火山岩年龄分布比较广泛,但以325~350Ma最多,其中335~340Ma为 其峰值(图3,表1)。

图3 准噶尔盆地火山岩测年年龄分布图

表1 准噶尔火山岩年龄列表

续表

准噶尔盆地泥盆系—下石炭统以海相喷发火山岩为主(晚古生代火山机构分布集中区域在此时— 般为浅海到海陆交互环境,图4上),而上石炭统—二叠系以陆相喷发火山岩为主(晚古生代火山机构 分布集中区域在此时一般为海陆交互—陆上环境,图4下)。盆地和周边火山岩反映了自水下向水上、 陆缘向陆内转换的喷发环境变化趋势。

图4 北疆早石炭世(上)、晚石炭世(下)沉积环境—火山分布图

晚古生代,随着海西地槽封闭,本区海水逐渐向东南方向退去,至早二叠世,盆地东北缘以冲积 扇—河流环境为主,西北缘为残留海环境,南缘以局限海环绕为主;中二叠世中期受北方槽区海水入侵 影响,在盆地东部形成了广阔陆缘近海湖泊环境,至中二叠世晚期,北方海开始东退,湖泊范围缩小,局部隆起遭受剥蚀;晚二叠世初期以河流—洪积扇环境为主,晚期地壳沉降,整个盆地东部皆显示为— 个水进沉积序列,盆地腹部、西北缘等其它地区以洪积扇—河流沉积环境为主。

早石炭世西伯利亚与哈萨克板块碰撞后,东、西准噶尔开始发生较大规模海侵[19]。这一时期的火 山活动主要集中于准噶尔盆地北部阿尔曼太—克拉美丽缝合带后缘的滨浅海—次深海环境和乌伦古裂陷 区的海陆过渡环境。早石炭世晚期,海侵范围扩大(图4上)。该时期晚古生代火山机构分布集中的几 个区域,盆地西北缘处于达拉布特—克拉美丽残留洋边缘,北三台凸起、三南凹陷处于陆上,滴水泉凹 陷、夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起和滴水泉凸起处于陆表海—滨浅海环境,五彩湾凹陷处于河湖环 境,而滴南凸起则处于陆表海与河湖环境的过渡位置。由此推测,早石炭世火山活动可能主要集中于陆 表海—滨浅海环境,其次为陆上—河湖环境。

晚石炭世早期,准噶尔盆地西北部、东部有限洋盆闭合,盆地西侧、南侧被潟湖—陆表海环绕,博 格达三叉裂谷、北天山洋地区为北疆仅有的深海及洋盆环境。西准噶尔达尔布特、东准噶尔克拉美丽山 前与中央隆起带表现为陆内伸展构造环境,山前中—酸性火山岩沿断裂带广泛发育,中央隆起带沿继承 性深大断裂发育中—基性火山岩,形成海陆过渡相与滨海火山岩沉积组合[2]。晚古生代火山机构分布 集中的区域在该时期除盆地西北缘处于海陆过渡环境外,大部分处于陆上环境。由此推测,晚石炭世准 噶尔地区的火山活动大部分处于陆上,而前期早石炭世形成的火山机构在此时大部分已开始遭受风化剥 蚀。晚石炭世晚期,准噶尔区整体抬升,除西准噶尔托里以南、南准噶尔依连哈比尔尕—博格达山、克 拉美丽山前南坡等地区外,海水大面积退去[2]

二叠纪时期,准噶尔地区处于西伯利亚和塔里木两个火山岩省之间。早二叠纪,准噶尔盆地周缘海 槽已基本闭合,盆地内形成多个巨大的坳陷和多个隆起区;进入中晚二叠纪,沉积范围扩大;二叠纪末 期盆地处于较为平坦状态,二叠系顶部以较为稳定厚度在盆地中广泛展布[2]

4 火山岩油气储层实例分析

滴西地区是准噶尔盆地火山岩油气储层发育的重要区域之一,对滴西地区14口取心井共计约482m 岩心进行研究,发现该区发育有玄武岩、玄武安山岩、正长斑岩、二长斑岩、粗面岩、流纹岩、熔结凝 灰岩、凝灰岩、沉凝灰岩、熔结火山角砾岩、火山角砾岩、火山沉积岩等岩性。对巴山组火山岩进行全 碱-二氧化硅图(TAS图版,图5)分析,发现该火山岩主要由基性和酸性岩构成双峰结构,中性岩不 太发育,该结构显示其具有典型的裂谷火山岩特征。

根据岩心观察和薄片分析的岩性定名,对研究区单井进行测井岩性解释,确定出井控区域岩相类 型,以岩性识别为基础,以井震结合为方法,建立了不同岩相地震相模式和测井相模式,然后,通过对 均方根振幅、波形分类等多种属性的综合分析,圈定出了特征不同的相带,最后综合考虑钻井单井相划 分以及地震剖面相划分的结果和时间切片上识别出的火山口位置,做出了滴西地区火山岩相平面分布图(图6)。

研究区熔岩流呈扇形分布,顶端衔接喷发中心、向下游分叉,向低洼区流动,与沉积渐变;早期流 纹岩靠近火山中心分布,流动不远、中期安山岩受北缘断裂叠加、晚期玄武岩聚集受西缘低洼部位控 制。空落亚相环绕火山残留的中心分布,火山喷发中心依次由东南向西北逐渐迁移。总体而言,研究区 岩相整体呈现西北部以中-基性溢流相为主,中部以爆发相和火山沉积相为主、东南部以中-酸性溢流 相为主的分布特点,不同井区主要岩相类型不同、特征明显。

图5 滴西地区石炭系火山岩TAS图解(据新疆油田资料)

图6 滴西地区石炭系火山岩优势岩性-岩相分布预测图

5 结论

(1)北疆地区共发现、识别出晚古生代火山机构136处。

(2)准噶尔盆地周缘共报道火山机构23处,主要集中于博罗科努山、博格达山以及克拉美丽山,涵盖破火山口、火山穹窿、层状火山、锥状火山等多种火山机构类型。

(3)在准噶尔盆地盆内发现共识别出火山机构85处,主要分布在西北缘克百断裂带、三处凹陷(三南凹陷、滴水泉凹陷和五彩湾凹陷)及六处凸起(夏盐凸起、三个泉凸起、滴北凸起、滴南凸起、 滴水泉凸起和北三台凸起);这些火山机构分布主要受海西期断裂系控制,大致沿着两个方向的断裂展 布,西北缘为北东向,盆地中北部为北西西向,盆地东部为北东向展布,断裂交汇部位,火山机构最为 发育。

(4)准噶尔盆地晚古生代火山机构分布集中的位置在泥盆纪—早石炭世以海相环境为主,而晚石 炭世—二叠纪以陆相环境为主:盆地和周边火山岩反映了自水下向水上、陆缘向陆内转换的喷发环境变 化趋势。

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『贰』 哪个考研辅导机构好啊

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『叁』 第章 塔里木盆地柯坪—巴楚露头区海相地层沉积体系的岩石物性研究

朱培民1 曾凡平1 海洋1 焦养泉2

1.中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉 430074;2.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室,湖北武汉 430074

摘要 为了对沉积体系中各种沉积环境地层的物性进行精细研究,对塔里木盆地柯坪-巴楚露头区碳酸盐台地边缘沉积体系和碎屑滨岸带沉积体系进行了系统取样。在常温常压下对岩样进行了超声波纵、横波速度测量和密度测量,主要获得以下结论:①岩样超声波速度与岩样所处的沉积环境关系密切,在生物礁滩剖面上,从礁基、礁核、到礁盖(相当于台地边缘浅海沉积)速度递增;在三角洲沉积剖面上,从水下分流河道、河口坝到前缘泥速度递增;②在生物礁滩剖面上,生物碎屑的含量是影响速度的主要因素。生物碎屑含量越高,速度越低;③生物礁内生物的大小与生长方向是控制岩样速度各向异性的主要因素之一。

关键词 超声波 速度 生物礁 潮坪 三角洲 塔里木盆地 下古生界

1 引言

地震勘探的物理基础是物性参数的差异,也是地质学家和地球物理学家从地震数据体上辨识地震相和沉积相的重要参考,其中速度是地震数据中最关键的物性参数。较直接的研究岩石的物性方法是测井或岩石的物性测量技术。本章采用室内物性测量方法,测量了塔里木盆地柯坪-巴楚露头区碳酸盐台地边缘沉积体系和碎屑滨岸带沉积体系中岩石的物性,为寻找各沉积相的声波速度和密度的变化规律,为地下该类储层的识别和预测提供岩性基础和科学线索。

岩石超声波测试结果被广泛用于工程地质勘探和石油勘探领域。研究表明,通过密度、纵横波速比或泊松比可以判断岩石岩性(孟庆山和汪稔,2005),也有人直接研究过沉积岩本身的声波衰减特性(安勇、牟永光和方朝亮,2006)。超声波测量已成为岩石物性研究不可或缺的方法,但在以往的研究中,很少有人对沉积环境(沉积相)与沉积岩物性之间的关系进行过深入系统的研究。

露头剖面记录了丰富的沉积学信息,对露头沉积体系作精细的超声研究,总结和比较具备构成潜在储层的沉积体系中与各种环境对应岩石的声速特征,可以准确地指导沉积体系的地质建模、地球物理正演,并作为地球物理反演的约束,有利于提高地震有利储集相带解释精度和预测准确度。

奥陶系和志留系都是塔里木盆地重要的油气勘探开发目的层(皮学军、刘楚和陈颖等,2007;张俊、庞雄奇和刘洛夫等,2003)。塔里木盆地奥陶系储层岩性以台地滩相灰岩及礁(丘)相灰岩为主(罗平、张兴阳和顾家裕等,2003)。近十几年来,在塔里木盆地先后发现和确认了巴楚、哈什西克儿、柯坪和轮南等4个地区的生物礁(李相明和杨申谷,2006;陆亚秋和龚一鸣,2007)。塔里木盆地志留系储层在柯坪地区、塔北地区以滨岸-浅海相碎屑岩沉积为主,在塔中地区以河口湾-潮坪沉积为主,而在塔东地区以陆相河流-辫状河三角洲粗碎屑沉积为主(王成林、张惠良和李玉文等,2007)。本次研究对塔里木盆地柯坪-巴楚地区代表碳酸盐台地边缘沉积体系和碎屑滨岸带沉积体系的典型剖面进行了系统的取样,并在室内进行了岩石超声波速度的测量,探索了各个沉积体系中岩石的速度变化特征。

2 岩样采集与说明

2.1 剖面位置

测试所用岩样分别来自塔里木盆地的4个典型剖面(图1)。第一、第二两个剖面位于巴楚一间房地区的勒牙依里塔格山,属奥陶系一间房组(O2y),为台地边缘礁滩共生相。岩样分别取自礁体的礁基、礁核和礁盖(相当于台地边缘浅海沉积)处。第三个剖面位于柯坪地区大湾沟,属志留系塔塔尔塔格组(S1t),为三角洲前缘沉积。岩样分别取自河口坝、水下分流河道、前缘泥等成因相。第四个剖面位于柯坪地区四十厂,属志留系柯坪塔格组(S1k)的中上部,为潮坪沉积。具体的野外工作路线如图1所示。

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2.2 岩样说明

4个剖面中共选取25块岩样用于超声波测试,将岩样切割成长方体,待测面用砂纸打磨平整(图2)。由于部分岩样取样的原始形状极不规则,切割时仅保证了岩样一个短轴和一个长轴满足测量要求。短轴(a)长度均为0.05m,长轴(b)长度值从0.06m到0.12m不等(表1)。

图2 取自大湾沟志留系塔塔尔塔格组(S1t)的第25号岩样(5cm×5cm×9.7cm)照片

3 实验方法

3.1 实验设备

声波速度测试所使用仪器是由中国科学院武汉岩土力学研究所研制生产的RSM-SY5智能声波检测仪,仪器时间分辨率可达0.1μs。使用了两种超声换能器,其一是纵波换能器,由江汉测井研究所研制生产,接收频率为50kHz;其二是横波换能器,由武汉理工大学研制生产,接收频率为(90±10)kHz。

超声波速测量基本原理:岩样声速测量系统如图3所示。测量时,超声仪发出的电信号,通过探头A(发射换能器)转换为声波,穿过岩样至探头B(接收换能器),再转换为电信号至声波仪。然后从计算机上读出波在岩石中的传播时间t ’(波形初至时间,如图4所示),除去声波通过探头、耦合材料(探头与岩样之间的耦合剂)、仪器线路等附加延迟时间——校零t0,声波在岩石中传播的时间为t=t ’-t0。若岩样长度为L,可计算出波速V=L/t。整个测量过程是在常温常压下进行的。

表1 岩样超声波速度测试结果

图3 RSM-SY5超声测量分析系统

3.2 波形检测方法

据文献(王让甲,1997),在纵波波速测试中使用液体或乳状物做耦合剂都可以达到很好的耦合效果。而横波是剪切振动,只有能够承受剪切力的材料才能作为横波波速测试的耦合剂。本次实验中,纵波波速测量使用的耦合剂是糊精,横波波速测量使用的耦合剂是水杨酸苯酯。纵波横波速度存在差异,横波滞后于纵波其初至拾取存在一定的难度(魏建新和王椿镛,2003),但横波有一定的偏振性,旋转发射换能器与接收换能器对应的角度,接收到的横波振幅会呈现规律性的变化,利用这一特性可以识别出横波并确定出初至时间。图4中横波(a)为横波换能器测试第25号岩样接收到的波形,横波(b)为将接收换能器旋转180°接收到波形,横波首波振幅翻转,图4中可以清楚地识别出横波初至时间。

图4 第25号岩样测试时显示的声波波形箭头指向纵、横波的初至时间

4 实验结果及分析方法

岩样声波测试的结果列在表1中。速度测量分别沿图2中所示岩样的短轴(a)方向和长轴(b)方向。VP(a)和VS(a)分别表示沿短轴(a)方向测量的纵、横波速度;VP(b)和VS(b)分别表示沿长轴(b)方向测量的纵、横波速度。为了对岩样速度各向异性的程度进行估计,引入了纵波速度各向异性程度指数KP和横波速度各向异性程度指数KS,定义如下:

碳酸盐台地边缘带沉积体系露头研究及储层建模

碳酸盐台地边缘带沉积体系露头研究及储层建模

5 测量结果讨论

5.1 生物礁滩剖面岩样的速度特征

生物礁滩剖面①、②(图1)中,单个礁体规模较小,但礁体众多,大多连成一片。礁体层位分布稳定,横向延伸方向均可追寻到相应层位的其他礁体,纵向上礁体相互叠置。礁体一般由礁核、礁基和礁盖部分组成(胡明毅、朱忠德和贺萍等,2002)。生物礁滩剖面用于超声波测试的岩样共15块,根据岩样在礁体中分布的位置不同,绘制了岩样位置与其纵、横波波速及平均速度关系图(图5,图6)。

图5 生物礁滩剖面岩样纵波速度与岩样在礁体中的位置关系

图6 生物礁滩剖面岩样横波速度与岩样在礁体中的位置关系

从图5和图6可以看出,无论纵波速度还是横波速度,从礁基、礁核到礁盖其平均值都逐渐增大。纵波速度增加幅度大于横波。礁盖岩样速度测量值变化不大,而礁基和礁核两个部位的岩样两个轴向的速度值差异明显。图7是用前面定义的速度各向异性程度指数KS和KP所做的交会图。图7中可以看出礁盖岩样速度各向异性程度指数基本集中在0%~10%范围内,而礁基和礁核两个部位的岩样大多分布在20%~40%。礁基和礁核速度各向异性程度明显高于礁盖。

图7 生物礁滩剖面横波速度各向异性程度指数KS和纵波速度各向异性程度指数KP的交会图

观察生物礁滩剖面①、②,礁基多为灰色粗粒亮晶棘屑灰岩,颗粒含量很高,约占80%以上,颗粒大小约1~4m m,以破碎的海百合茎干为主,如图8b。礁核主要是由瓶筐石(Calathium)(胡明毅、朱忠德和贺萍等,2002;李相明和杨申谷,2006;焦养泉、荣辉和王瑞等,2011)组成的灰白色块状障积岩,造礁生物瓶筐石密集,占化石总量的80%以上,瓶筐石长度可达10c m,如图8a。礁盖多为成层性良好的中层生屑泥晶灰岩,其间常有小型礁灰岩块夹杂其中,结构致密。礁基的岩样,海百合茎和其他生物碎屑杂乱排列,生物颗粒疏松;礁核的岩样,瓶筐石的体腔被方解石充填或被溶蚀,部分岩样沿生物体裂开形成较大的裂缝。这些生物化石的形状、大小、生长方向以及裂缝都影响声波在岩样中的传播速度。

图8 礁核的主要造礁生物瓶筐石(a)和礁基生物碎屑的主要组成物海百合茎(b)

5.2 潮坪沉积剖面和三角洲前缘沉积剖面岩样的速度特征

柯坪-巴楚地区志留系自下而上分别为柯坪塔格组、塔塔尔塔格组和依木干他乌组(王成林、张惠良和李玉文等,2007)。剖面④中用于超声测试的4块岩样均取自柯坪塔格组沥青砂岩段(吴立群、焦养泉和荣辉,2011),属于潮坪体系(表1)。剖面③用于超声测试的6块岩样取自塔塔埃尔塔格组S1t,分别属于三角洲前缘泥、河口坝、水下分流河道等成因相(表1)。两个组的岩样在时间上有一定的先后关系,沉积上也存在一定程度的联系。把这10块岩样放在一起,根据其沉积环境不同,绘制了不同沉积体系与其纵、横波波速关系图(图9,图10)。

图9 潮坪体系和三角洲前缘体系中各岩样纵波速度变化关系

图10 潮坪体系和三角洲前缘体系中各岩样横波速度变化关系

从图9和图10中可以看出,潮坪体系的4块砂岩纵波速度和横波速度相对稳定,分别在4000m/s,2500m/s左右,而取自三角洲前缘各种成因相的6块岩样速度差别明显,以水下分流河道中的砂岩岩样速度最低,第29号泥岩因裂开不考虑在内。两种不同沉积环境下的速度各向异性程度如图11(KS和KP交会图)所示。图11中,潮坪体系的4块岩样各向异性程度指数基本集中在0~10%范围内,在10%边缘的两块岩样是第20号和第21号。三角洲前缘体系各向异性程度指数超过10%的岩样都属于水下分流河道。

图11 潮坪体系和三角洲前缘体系中横波速度各向异性程度指数KS和纵波速度各向异性程度指数KP的交会图

从岩样的照片(图12)观察,潮坪体系的4块岩样均被油浸。其中第20号岩样见油浸痕迹,但颗粒间孔隙未见沥青充填,第21号岩样含大量生物碎屑,第22号和第23号颗粒间孔隙几乎完全被沥青充填,岩体呈黑色。三角洲前缘的6块岩样中,水下分流河道相中的岩样砂体颗粒粗、孔隙结构发育,而接近前缘泥的岩样,颗粒细小致密。结合沉积的特点,三角洲前缘由岸向湖的方向沉积物的粒度逐渐变细,即由水下分流河道、河口坝到前缘泥的变化中,沉积物粒度逐渐变细(表1),而影响声波传播的孔隙越来越小,声速逐渐增高。

6 结论与讨论

通过对上述几个露头沉积体系中岩样的超声波速测试实验,可以得出下面几点认识:

1)岩样超声波速度与岩样所处的沉积环境(沉积体系或成因相)密切相关,呈现一定变化规律。在生物礁滩剖面上,从礁基、礁核、到礁盖速度递增;在三角洲前缘沉积剖面中,从水下分流河道、河口坝到前缘泥速度递增。利用岩石声波速度测量结果与沉积环境的关系,以及变化规律指导沉积体系的建模是可行的。

图12 潮坪相剖面和三角洲剖面岩样切后新鲜面照片

20~23号属于潮坪相剖面,24~29号属于三角洲前缘沉积剖面

2)在生物礁滩剖面上,生物碎屑的含量是影响声波速度的主要因素。生物碎屑含量越高,速度越低;在砂岩剖面上,孔隙是影响测量的主要因素,孔隙越小或充填程度越高,速度就越高。

3)在生物礁滩剖面上,生物的大小与生长方向是控制岩样速度各向异性的主要因素之一,而砂岩剖面,我们初步认为与孔隙关系密切。礁灰岩速度的各向异性程度大于砂岩。

致谢 作者在野外岩样采集过程中,受到中国地质大学(武汉)王瑞、王世虎、荣辉等同学的帮助。另外,武汉理工大学蔡兰老师也曾在横波测量方面给予指导,作者在此一并表示衷心感谢。

参考文献

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胡明毅,朱忠德,贺萍,张俊,王青春.2002.轮南-巴楚地区奥陶系生物礁储层特征.石油与天然气地质,23(2):179~182

焦养泉,荣辉,王瑞,吴立群,颜佳新,曾凡平,顾元,李荣.2011.塔里木盆地西部一间房露头区奥陶系台缘储层沉积体系分析.岩石学报,27(01):285~296

李相明,杨申谷.2006.巴楚地区中奥陶世生物礁造礁生物特征.石油天然气学报,28(4):25~27

李相明,杨申谷.2006.塔里木盆地巴楚地区一间房组生物礁特征.石油天然气学报(江汉石油学院学报),28(3):13~16

陆亚秋,龚一鸣.2007.海相油气区生物礁研究现状、问题与展望.地球科学-中国地质大学学报,32(6):871~878

罗平,张兴阳,顾家裕,汪圣国,林鹏.2003.塔里木盆地奥陶系生物礁露头的地球物理特征.沉积学报,21(3):423~427

孟庆山,汪稔.2005.碳酸盐岩的声波特性研究及其应用.中国岩溶,24(4):344~348

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吴立群,焦养泉,荣辉.2011.塔里木盆地西部四十厂剖面志留系柯坪塔格组沥青砂岩沉积特征.现代地质,25(1):48~54

王成林,张惠良,李玉文,沈扬.2007.塔里木盆地志留系划分、对比及其地质意义.新疆石油地质,28(2):185~188

王让甲.1997.声波岩石分级和岩石动弹性力学参数的分析研究.北京 :地质出版社

魏建新,王椿镛.2003.横波测试技术的实验室研究.石油地球物理勘探,38(6):630~635

张俊,庞雄奇,刘洛夫,姜振学,刘运宏.2004.塔里木盆地志留系沥青砂岩的分布特征与石油地质意义.中国科学D辑 :地球科学,34(增刊Ⅰ):169~176

『肆』 第章 川东北元坝地区上二叠统长兴组台缘礁滩体生长特征及控制因素分析

陆永潮1 付孝悦2 邢凤存3,4 陈雷1 马义权1 王超1

1.中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;2.中石化南方勘探分公司,四川成都 610041;3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),四川成都 610059;4.成都理工大学沉积地质研究院,四川成都 610059

摘要 元坝气田是中国继普光气田之后在四川盆地发现的又一大型礁滩岩性气藏,其储层主要发育于长兴组的台缘生物礁滩相,但是目前对于元坝长兴组生物礁滩体研究甚少。本章在井震结合的基础上,对元坝地区长兴组台缘生物礁滩体的生长发育及其控制因素进行了研究,研究结果表明,元坝地区长兴组台缘生物礁滩体内部发育5期相互叠置的高频生长单元,同时在平面上生物礁滩体具有向西北方向迁移的特征。元坝地区长兴组台缘生物礁滩体的发育受控于海平面变化、季风、洋流以及潮汐作用,其中短周期的海平面变化控制了生物礁滩体内部相互叠置的高频生长单元;季风及洋流控制了生物礁、滩体的北西向迁移;而潮汐作用直接导致了一系列垂直于礁滩体的潮汐水道的发育。

关键词 生物礁滩体 台地边缘 上二叠统长兴组 元坝地区

1 引言

元坝气田位于四川省广元、南充和巴中市境内,是继发现中国最大海相整装气田普光气田之后,在四川盆地发现的又一个千亿立方米储量的大型岩性气藏。第一期探明天然气地质储量1592.53×108m3,其气藏埋深为6240~6950m,为国内埋深最大的海相气田。主要储层为长兴组—飞仙关组的礁滩相储层。

元坝地区的勘探始于2001年,2003年以来已经采集了200k m的2-D地震数据和2280k m2的3-D地震数据,2007年元坝1井试获日产天然气50.3×104m3。目前元坝地区17口已完钻测试的海相探井中有16口井在海相储层试获工业气流,其中7井9层试获日产天然气超百万立方米,这预示着元坝地区台地边缘礁滩带油气勘探具有巨大的潜力和客观远景。

精细沉积建模是地震沉积学研究的基础,尤其是其可以在高精度等时框架中动态地恢复沉积体系的三维空间展布及其演化,是现代沉积学研究的主要方向。由于地表露头对于识别高频旋回界面和高频层序单元的时空展布具有得天独厚的优势,并可动态地分析沉积体系随时间的变化规律,取代了过去在单个时间段内所进行的静态的沉积模式或相模式分析的做法,因此所建立的露头沉积模型可客观地表征地下沉积储层的分布。本章在借鉴塔里木盆地奥陶系台缘礁滩体系(焦养泉、荣辉和王瑞等,2011)和川东北长兴组生物礁露头精细建模的基础上(Wu LQ、Jiao YQ and Rong H et al.,2012)(图1,图2),结合现代礁滩体的平面分布模型(图3),通过精细的井-震标定等方法,对元坝地区长兴组生物礁滩体的沉积特征和微相构成进行精细刻画。

图1 塔里木盆地巴楚地区一间房组生物礁滩体露头建模(据焦养泉、荣辉和王瑞等,2011)

图2 川东北开县红花、满月甘泉长兴组生物礁滩体露头建模(据Wu LQ、Jiao YQ and Rong H et al.,2012)

图3 现代大堡礁礁滩体微相类型及组合(据Google earth 卫星照片,2013)

2 区域地质背景

2.1 沉积环境及沉积相

元坝地区位于九龙山背斜、池溪凹陷和苍溪-巴中低缓构造带三者之间的交界处,其构造总体平缓,区内构造变形弱。长兴组沉积期,整个川东北地区以开阔台地相、台缘礁滩相、台缘斜坡相和陆棚相沉积为主(图4a)。

元坝地区位于开江-梁平陆棚的西侧,整体表现为宽缓的低角度缓坡台缘,台缘上生物礁滩发育,呈“之”字形展布,构成复杂镶边的台地边缘(图4b)。上二叠统长兴组沉积时期,在川东北地区整体下沉的背景下,元坝地区古地理面貌出现分化,东北部下沉速度快,沉降幅度大,成为深水区,沉积了一套硅质岩;而西南部地区沉降幅度小,为碳酸盐台地沉积环境,在台地与陆棚之间发育了台地边缘礁滩体及斜坡,长兴期末发生大规模海退,导致碳酸盐台地环境演变为台地蒸发岩环境,沉积了泥晶白云岩及泥质白云岩,台地边缘礁滩体高地貌区成为暴露浅滩,沉积了鲕粒灰岩(马永生、牟传龙和郭旭升等,2006)。

自从普光大气田发现以后,大量学者对川东北以及元坝地区开展了研究,对于该地区的沉积相类型及其特征有了比较详细的认识(段金宝、黄仁春和程胜辉等,2008;程锦翔、谭钦银和郭彤楼等,2010;陈宗清,2008)。在本章中,根据前人的研究,同时结合岩心、测井、露头等资料数据对元坝地区长兴组的沉积相类型及其特征进行了研究。总体来看,元坝地区长兴组沉积时期主要发育了开阔台地相、台地边缘生物礁滩体相、台地边缘斜坡相以及陆棚相。

图4 川东北上二叠统长兴组沉积相(a)(据Ma YS、Mou CL and Tan QY et al.,2007;陈宗清,2008,有修改);研究区上二叠统长兴组生物礁滩体的3D图像(b)

2.2 地层与层序地层

Wang BJ、Bao C and Lou Z et al.(1989)对四川盆地的地层进行了详细的研究,在整个元坝地区地层从前寒武一直到三叠纪均有发育(图5a),其中海相碳酸盐岩地层主要发育于二叠纪和三叠纪,而二叠纪以礁灰岩为主,由于该时期川东北地区经历了多期的变形及成岩作用,导致该时期的生物礁滩储层尤为发育。

元坝地区的长兴组下部以灰岩和生屑灰岩为主,主要为生屑滩沉积,上部则以生物礁滩灰岩为主,沉积相主要为台地边缘生物礁滩相,长兴组沉积末期,由于海退作用,导致生物礁滩体暴露,形成白云质生屑灰岩以及白云岩,其为长兴组内最重要的储层(图5b)。因此总体来看,元坝地区长兴组具有上礁下滩、礁滩共生的特点。

对于元坝地区长兴组的层序地层学研究,目前研究甚少,郭彤楼(2011),王国茹、郭彤楼和付孝悦(2011)对元坝地区长兴组进行了层序地层学研究,将其划分为两个Ⅲ级层序,每个层序识别出海侵体系域和高位体系域,并在每个体系域内划分了高频层序,同时确定了海平面变化曲线。本章对长兴组的层序划分方案与其一致,将长兴组划分为两个层序——SQP2c h1和SQP2c h2,同时结合小波变换对高频进行了更进一步的划分。其中SQP2ch1的海侵体系域可划分出1个准层序组和2个准层序,高位体系域可划分出1个准层序组和3个准层序;SQP2c h2的海侵体系域则可划分出2个准层序组和4个准层序;高位体系域可划分出3个准层序组和4个准层序(图5b)。SQP2ch1中以发育生屑滩为主,SQP2c h2则以发育生物礁滩为主,长兴组层序的总体特征为下部层序成滩,上部层序成礁。

图5 四川盆地地层综合柱状图(a)和川东北元坝地区YB27井长兴组层序地层分析图(b)(据Zhao WZ、Xu CC and Wang TS et al.,2011,有修改)

3 数据和方法

3.1 数据

本次研究区主要为元坝地区的元坝2井区,所用的数据包括218k m2的三维地震数据,地震工区内以及邻区普光气田的13口井的数字测井资料(有10口井位于工区内)以及3口井的岩心和镜下薄片。

3.2 方法

在本次研究中,对每口井都进行了层序划分,由于本次研究主要借助于地震剖面分析,因此界面的识别和标定对于本次研究至关重要,因此井震标定显得尤为关键,本文中利用Landmark软件进行合成记录,通过声波测井(速度的测量)和地震子波来生成合成记录。通过合成记录严格将井与地震进行匹配,赋予地震剖面的反射轴具体的地质意义,同时建立了元坝地区长兴组台缘礁滩体地质——地球物理响应模板(图6),在此基础上通过地震剖面分析以及地震属性提取对研究区内长兴组生物礁滩体的生长发育进行深入而准确的研究。

图6 元坝地区长兴组台地边缘生物礁滩体微相的地质和地球物理特征

4 研究结果

4.1 生物礁滩体生长发育特征

生物礁滩体独特的古地貌、结构、构造以及岩石学特征决定了来自生物礁滩体的多种地震反射参数,如振幅、能量、频率、连续性等都会与围岩不同,使得生物礁滩体的地震反射结构特征具有一定的特殊性。

通过穿越YB27井的地震剖面可以看出:礁滩体主要发育于长兴组上部层序SQP2ch2内,长兴组的下伏地层(吴家坪组顶界面)表现为强振幅反射,为碳酸盐台地反射,其为生物礁滩体的发育提供了稳定的基底;生物礁滩体呈明显的丘状,顶部显示出强振幅反射特征;生物礁滩体的两翼可见明显的上超现象;生物礁滩体形态不对称,生物礁滩体向海的一侧坡度陡,而向陆一侧,生物礁滩体坡度较缓。SQP2ch2生物礁滩体内部可以划分成5个高频旋回,反映了生物礁滩体经历了5期生长过程,其中前两期表现为向台地退积,后三期为生物礁滩体的主体发育期,表现为向海进积(图7)。

通过一系列横切过YB27井一支北西向的地震剖面分析可见,SQP2c h2内生物礁滩体的发育同样具有早期向台地退积后期向海进积的特征(图8)。而从横切过Y B204井—YB2井的地震剖面也可看出SQP2ch2内的生物礁滩体发育具有多期旋回,早期向台地退积,后期向海进积(图9)。

通过北西向顺台缘方向过生物礁滩体的地震剖面可以看出,研究区的生物礁滩体发育表现出不断向西北方向迁移的特征,其中过Y B27井的一支北西向的生物礁滩体可识别出6期不断迁移的生物礁滩体(图10),而过YB204—YB2井一支北西向的生物礁滩体则可识别出4期不断向西北方向迁移的生物礁滩体(图10)。

图7 元坝地区长兴组生物礁滩体地震特征和等时地层分析图

TWT=双向旅行时间,位置显示在图4中

4.2 生物礁滩体平面展布特征

沉积微相平面刻画是有效储层预测的基础,但是由于生物礁滩体期次多,相变快,钻孔少,因此在平面上对生物礁滩体的微相进行精细刻画具有很大难度。基于此,不同学者针对生物礁滩体的特征进行了各种尝试,其中包括属性提取、分频处理、小波变换、多形分析等手段,以期能够准确地刻画出生物礁滩体各微相的平面展布特征。

本研究中,通过多种技术手段对比认为,地震均方根振幅属性对各沉积微相的空间构成有较好的响应性,因此,在经过优选之后,将均方根振幅属性提取和分析技术作为刻画生物礁滩体微相空间展布的主要手段。

在属性分析基础上,结合钻孔定位、地质分析,对生物礁滩体空间展布进行了综合刻画,认为长兴组台缘带生物礁滩体空间分布具有明显差异性。在元坝地区,由西部向东和东北方向依次发育开阔台地、台缘礁滩体以及台缘斜坡,并可体现出台缘生物礁滩体内部沉积微相精细构成特点。生物礁滩体总体呈指状向西北方向延伸,礁核、礁前滩以及礁后滩明显,如YB27井所处的礁核部位;区内生屑滩发育,主要位于生物礁的周围,且总体表现出迎浪面窄背浪面宽的特点。滩间以滩间海沉积为主,开阔台地内广泛发育台内生屑滩(图11)。

图8 横切过YB27井一支北西向的生物礁滩体地震剖面分析图

4.3 沉积模式

通过对点(井)、线(地震剖面)、面(地震属性)、体(古地貌)的分析,笔者提出了元坝地区长兴组台缘礁滩体的发育模式(图12)。长兴组沉积时期,元坝地区整体发育了一复杂镶边型的台缘礁滩体,生物礁滩体的发育总体呈北西向条带状展布,具有向西北方向迁移的特征,该特征是在季风、洋流的共同作用下形成的;而在垂直于台缘方向上,由于海平面的变换导致生物礁滩体内部发育了多期叠置的高频旋回,其中早期向台地退积,晚期向海进积。

5 讨论

对于川东北以及元坝地区生物礁滩体,马永生、郭彤楼和付孝悦等(2002),马永生、牟传龙和郭彤楼等(2005),马永生、牟传龙和郭旭升等(2006),Ma YS、Zhang SC and Guo TL et al.(2008),段金宝、黄仁春和程胜辉等(2008),蔡希源(2011)等均对其沉积特征、演化过程进行了详细的研究,但是均未对长兴组生物礁滩体的内部生长、发育以及控制因素进行研究。

图9 横切过YB204—YB2井呈北西向展布的生物礁滩体地震剖面分析图

图10 元坝地区西北向过YB27井一支生物礁滩体的地震剖面解释图(a),元坝地区西北向过YB204—YB2井一支生物礁滩体的地震剖面解释图(b)

该剖面为瞬时相位剖面,TWT=双程旅行时间,位置显示于图4B

图11 地震均方根振幅对台缘生物礁滩体各微相的显示图

基于元坝地区长兴组生物礁滩体地质-地球物理响应模板可知,黄色区域主要代表生物礁滩体的礁核主体部位,红色区域代表生物礁的礁前和礁后滩发育区,绿色部分反映生物礁的边缘部分,主要是礁前和礁后滩的边缘薄层部位,蓝色略带绿色区域为滩间海沉积,纯蓝色区域则主要为台缘斜坡部位,斜坡内部的蓝绿色部位可能为礁前滑塌

图12 元坝地区长兴组复杂镶边型台缘礁滩体形成模式图

5.1 海平面变化对生物礁滩体生长的影响作用

不同周期的海平面变化是控制碳酸盐沉积的主要控制因素(Christopher G、Kendall SC and Schlager W,1981 ;Sarg JF,1988 ;Handford CR and Loucks RG,1993)。短周期海平面变化的记录常保存于台地顶部和盆地区域的沉积旋回中(Droxler AW、Schlager W and Jourdan A,1983;Loucks RG and Sullivan PA,1987),而长周期的海平面变化通常通过地震波识别出的沉积层序反映出来(Sarg JF,1988;Handford CR and Loucks RG,1993)。

前人的研究已经证明研究区生物礁滩体的形成总体是在海侵环境下形成的,即长周期的海平面变化是相对上升的(牟传龙、谭钦银和余谦等,2004)。但是在研究区,对于短周期海平面变化对生物礁滩体形成的影响至今未有研究,而在本次研究中,通过对单个生物礁滩体内部结构进行精细解剖发现:研究区长兴组生物礁滩体的形成具有5个高频旋回(图5),其对应了5期短周期的海平面,其中早期的2期退积生物礁滩体生长对应于2期短周期的海平面上升过程,晚期的3期进积生物礁滩体生长对应了3期短周期的海平面下降过程。

5.2 季风、洋流对生物礁滩体生长的影响

虽然通过海平面的变化可以解释生物礁滩体内部生物礁滩高频周期内的生物礁滩生长叠置关系,但是在本次研究中,元坝地区长兴组生物礁滩体在平面上为一复杂镶边型生物礁滩体(图4b,图5,图11),其特殊的展布特征明显不能用海平面的变化来进行解释。

季风的变化不但在很大程度上影响着搬运到盆地区域的沉积物数量,同时也影响台地内沉积物的进积方向(Hine AC and Neumann AC,1977 ;Steven LB、Randal D and Kissling DM et al.,2004)。在单信风的影响下,沉积物会沿着背风方向伸展,而迎风的一面岸外搬运量很小。上二叠统长兴组沉积时期,川东北地区为特提斯海的一部分,Parrish JT and Doyle JA(1984)、Parrish JT(1993)、Ziegler AM、Hulver ML and Rowley DB(1997)、Mutti MM(1995)、颜佳新、刘本培和张海清(1999)、颜佳新和赵坤(2002)通过研究发现,晚二叠世该地区存在来自东南向的季风,在该季风的影响下在元坝所处的川东北地区发育一支从南部过来沿顺时针方向的洋流(图12)。而通过前面研究发现,研究区内长兴组沉积时期,生物礁滩体向海一侧明显较向台地一侧陡,Stenven LB、Randal D and Kissling DM et al.(2004)研究认为,导致生物礁滩体不对称结构形成的主要原因是生物礁滩体向海一侧受风浪或洋流影响所致。元坝地区生物礁滩体总体为向北西方向进积,因此,可以大致判定导致其向北西方向迁移的主要因素为洋流和季风共同作用所致(图12)。

5.3 潮汐作用对生物礁滩体发育的影响

目前对于潮汐对生物礁滩体生长的影响的研究甚少,但是潮汐对于生物礁滩体生长具有影响作用是毋庸置疑的。在本次研究中通过长兴组生物礁滩体三维古地貌图(图4b)和元坝地区长兴组沉积相展布图(图5)可以发现,在靠近台缘斜坡的一支北西向的生物礁滩体中存在一系列垂直于生物礁滩体的沟槽,其很有可能为受潮汐作用影响而形成的潮道。同时在研究中发现,在川东北地区长兴组沉积时期确实存在证据证明潮汐水道存在。其中岩心和镜下观察发现:宏观上可在岩心上见到潮汐层理构造(图13a),镜下可见生物碎屑颗粒的长轴具有定向性,而且其具有一定的分选和磨圆度(图13b),这说明其明显受到潮汐的作用。

图13 潮汐水道存在证据,a为Pg2井岩心,发育潮汐层理构造,该井为元坝邻区普光气田的井;b为YB27井镜下照片,碎屑颗粒的长轴具有定向性,具有一定分选磨圆性

6 结论

本章在前人研究的基础上,结合地震、岩心、地震属性等资料对川东北元坝地区长兴组台缘礁滩体生长发育及其受控因素进行了研究,主要取得了如下结论:

1)通过地震剖面精细解剖确定了垂直于台缘方向(北东方向),生物礁滩体的生长具有早期向台地退积、晚期向海进积的多期叠置特征;顺台缘方向(北西方向)长兴组生物礁滩体的生长具有不断向北西向迁移的特征。

2)提出了元坝地区长兴组台缘礁滩体的发育模式。

3)通过分析发现,短旋回的海平面变化控制了生物礁滩体内部相互叠置的高频生长单元;季风及洋流控制了元坝地区长兴组生物礁滩体的北西向迁移;潮汐对长兴组生物礁滩体的形成也具有一定影响,其作用导致了一系列垂直于礁滩体的潮汐水道的发育。

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『伍』 忻州一中2010高考

10140901150679 宋尧 663 上海交通大学(理工类)
10140901150625 李忻乐 644 上海交通大学(理工类)
10140901150385 王浩峰 642 浙江大学(理工类)
10140901151492 智伟 636 北京航空航天大学
10140901150678 郝斯腾 636 清华大学
10140901150677 韩哲 631 南开大学
10140901151323 尹午荣 627 上海交通大学(理工类)
10140901150339 张振华 625 西安交通大学(理工类)
10140901150910 冯渊 625 西安交通大学(理工类)
10140901150003 赵融通 624 南京大学(理工类)
10140901150623 郝斐 621 浙江大学(理工类)
10140901152868 岳雷 618 山东大学(理工类)
10140901150974 王斐 617 北京航空航天大学
10140901150220 檀政 617 南开大学
10140901150115 张进 616 北京航空航天大学
10140901150728 李昊 616 大连理工大学(理工类)
10140901150188 刘阳 616 天津大学
10140901150901 侯俊杰 615 天津大学
10140901150172 王楠 614 山东大学(理工类)
10140901150966 王臻 612 北京邮电大学
10140901152415 闫冬 612 山东大学(理工类)
10140901150841 张鹏 611 大连理工大学(理工类)
10140901153873 张昌锋 611 华中科技大学(理工类)
10140901151020 李松梁 611 天津大学
10140901150648 何威 610 中国科学技术大学(理工类)
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10140901150652 成垒钒 609 北京科技大学
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10140901150907 胡琳浩 584 华中科技大学(理工类)

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