《含油气盆地分析》研究生课件05第5讲沉积充填学分析

1、本讲提要序言1 沉积充填分析的基础2 盆地层序分析3 盆地沉积体系和沉积相分析序言构造骨架沉积、地层是血肉沉积充填的控制因素：构造（地形）海平面（湖平面）升降、沉降物源沉积环境能做？想到能做！1 沉积充填分析的基础一、基本思路盆地地层层序的划分和年代框架的建立盆地沉积体系的建立和沉积相的确定二、有关概念1、地层单元岩石地层单元具有与相邻地层单元不同的岩石颜色、矿物成分、粒度、沉积构造、沉积旋回及覆盖曲多种测井响应等特征的岩石组合。可划分为群、组、段、层四个级别往往是“穿时”的生物地层单元根据地层中生物化石特征划分的地层单元，具有相同的化石组合。一般规模较大，可用于全球性和大区域对比在年代地层对

2、比和划分方面非常重要在大多数情况下与年代地层单元界线一致年代地层单元具有相同地质年代的一组地层包括宇、界、系、统、阶、带六个等级地层年代主要通过放射性同位素、古地磁（地球磁极性变化）、生物地层学和地震地层学等方法测定2、地层接触关系整合与不整合整合将新老地层分开但没有显著沉积间断的界面。不整合老概念新概念（广义）把新地层和老地层分开的侵蚀面或无沉积作用面，并且代表一个重要沉积间断。不整合面在地震反射剖面中常常响应于削蚀、上超、下超和顶超等反射中止关系。扇三角洲3、地震反射中止关系上超下超顶超削截（蚀）上超一个初始水平层覆盖在一个初始的倾斜面上，或一个初始倾斜层覆盖在倾斜度更大的面上下超一个初始

3、的倾斜层向下歼灭在一个初始水平的不规则的或倾斜的面上上超和下超合称底超顶超地层层序在上部边界处的地层超覆。在初始地层倾斜处，顶超是比较普遍的，如三角洲前积层沉积。削截（蚀）初始水平的地层于被剥蚀的倾斜地层之间的接触关系界面存在侵蚀作用前积前积杂乱杂乱扇三角洲削截关系4、层序和准层序层序一套相对统一的、成因上存在联系的、顶底以不整合面或与之相对应的整合面为界的地层单元。由沉积在一个海平面升降旋回之间的各种沉积物组合而成。准层序 一个以海泛面或与之相应的面为界、有成因联系的层或层组构成的相对整合层序5、型和型层序和层序边界型层序边界型层序边界型层序型层序型层序边界是一区域性的不整合，是全球海平面下

4、降速度大于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时（即海平面相对下降）产生的。以河流回春作用、沉积相向盆地方向迁移、海岸上超点向下迁移、以及地层的陆上暴露和发生侵蚀作用为特征。型层序边界是一区域性界面，是全球海平面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时（即海平面相对上升）产生的。沉积相向陆地方向迁移、海岸上超点向上迁移为特征。没有河流的回春作用和地层的陆上暴露和发生侵蚀作用。型层序和型层序底部以型层序界面为底界，顶部以型层序界面或型层序界面为顶界的层序底部以型层序界面为底界，顶部以型层序界面或型层序界面为顶界的层序6、体系域一系列同期形成的沉积体系（有成因联系的、相的三维空间组合）的集合体。是一个三

5、维沉积单元，边界可以是层序的边界面、最大海泛面和首次海泛面。低位体系域海侵体系域高位体系域低位体系域型层序界中位置最低、沉积最老的体系域，是在相对海平面下降到最低点并且开始缓慢上升时形成的。由海平面相对下降时形成的盆底扇、斜坡扇，以及海平面相对上升时形成的低位前积楔状体及河流深切谷充填物组成。全球油气勘探表明陆坡及其控制的低位域最有利于形成非构造油气藏据Stow(2000) 估计世界上有1200-1300个油气田是来自于陆坡附近的深水沉积体系中，巨型油气田有四十余个，其中非构造油气藏占相当重要的地位。4个特大油田112108桶 6个大油田173108桶104个油田60108桶80年代以来在低位

6、域勘探中见效最大的是在南美、西非等大西洋沿岸及墨西哥湾等被动大陆边缘盆地中，在深切谷、盆底扇、斜坡扇和前积楔状体中找到了上千亿桶原油，1/3是地层、岩性油气藏，1/3是地层、岩性-构造复合圈闭。在不具有陆坡的缓坡边缘，一般只发育低水位楔形体，深切谷也不很发育，因地层、岩性在横向上比较稳定而相对不利于非构造圈闭的发育。 全球油气勘探表明受陆坡控制的低位域最有利于形成非构造油气藏形成非构造圈闭的关键是地层、岩性的横向不连续，这恰恰是陆坡控制的低位域的特点。在不同性质的基准面升降旋回中，由于其坡度发生突然变化的特殊古地貌条件，使可容空间在坡折上下的形态和演化复杂多变，导致了非常活跃的剥蚀沉积响应，为

7、形成非构造圈闭创造了优越的条件。陆坡控制的低位域有利于形成非构造油气藏的根本原因在低水位期，随着湾线向盆地迁移至坡折之下，基准面也随之下降而低于陆架表面，从而使陆架之上成为剥蚀区或暴露区，形成复杂的河流或深切谷体系；同时大量陆源物质被河流搬运到坡度大、水体深的陆坡处入海，形成以重力流为主的进积型的盆底扇、斜坡扇等深水沉积体系；重力流在搬运过程中也对水下地层产生侵蚀作用，从而使深水沉积体系具有高度复杂的空间叠置关系。深水中碎屑物搬运如此之远，可达数百公里深水区水下侵蚀如此之强，深海扇的几何特征和内部结构如此复杂深水油气勘探揭示出令人意想不到的现象我国海相盆地分布及坡折带勘探潜力新生代：珠江口、琼

8、东南、莺歌海、东海、南海南部中生代：羌塘古生代：塔里木、四川、鄂尔多斯湖相盆地能否借鉴陆坡深水油气勘探的理论模式？其关键科学问题何在？1、在湖盆中是否有坡折带发育？2、在湖盆坡折带特别是大型坳陷湖盆的坡折带，是否发育有深切谷、深水重力流体系和相应非构造圈闭？3、湖盆坡折带能否达到形成深切谷和深水重力流体系的临界坡度、临界高差和临界宽度？湖盆坡折带与陆架坡折带对比分析研究区分布图琼东南新近纪被动大陆边缘盆地渤海湾古近纪裂陷盆地松辽白垩纪裂后沉降盆地准噶尔侏罗纪挤压挠曲盆地准噶尔松辽琼东南 陆架坡折带与湖盆坡折带的对比渤海湾准噶尔松辽琼东南 陆架坡折带与湖盆坡折带的对比渤海湾湖盆坡折带与陆架坡折带

9、具有很多相似性，因此在湖盆油气勘探中可以并且应当借鉴全球陆坡深水油气勘探的理论模式。但湖盆坡折带与陆架坡折带之间有重要差异，因此只能借鉴，不能套用。必须开展理论创新，建立适合于我国地质实际的理论模式。准噶尔盆地大型挤压坳陷湖盆侵蚀坡折断裂坡折挠曲坡折海侵体系域是型和型层序中部的体系域，是在全球海平面迅速上升与构造沉降共同产生的海平面相对上升时期形成的体系域以沉积作用缓慢、低砂泥比值、一个或多个退积型准层序组为特征。高位体系域是型和型层序上部的体系域，是在海平面相对上升转变为相对下降时期形成的。发育向盆内进积的一个或多个准层序组。河流作用明显，河道砂发育7、沉积体系 一定地质历史时期形成的、有成

10、因联系的、沉积相的三维组合基本建设单元是相。三、三大类盆地沉积充填的基本特征1、陆内裂陷盆地2、被动大陆边缘盆地3、前陆盆地1）一般特征地壳减薄热流值大宽阔负异常背景上，有时叠加有小范围的正异常地震活动频繁，但震级小岩浆活动广泛沉积物厚度较大1、陆内裂陷盆地地壳减薄大陆裂谷轴部，地壳有所减薄，岩石圈明显变薄，莫霍面系上抬升，显示地幔物质沿轴带的上涌。(据E.J. Tarbuck, 1987)大陆裂谷模型 热流值大在大陆中，大陆裂谷具有最大的热流值，可达2-4HFU，堪与洋中脊的热流值相比。宽阔负异常背景上，有时叠加小范围的正异常大陆裂谷具有负布格异常。负异常是厚的沉积层及低密度异常地幔的反映。

11、有时在宽阔分异常的背景上，叠加有小范围的正异常，这是来自地幔高密度基性侵入体的反映。地震活动频繁，但震级小大陆裂谷的地震活动相当频繁，但一般不甚强烈，震源浅（小于45km），较大的地震出现在边界断层处。震源机制表明，地震属正断层型，显示垂直裂谷走向的伸展作用。但扩张缓慢，速度大多在1mm/a以下。岩浆活动广泛大陆裂谷多伴有火山和深成岩浆活动，东非裂谷等广有火山分布，火山岩多以玄武岩为主，多见拉斑玄武岩、碱性玄武岩。发育双峰系列的火山岩（图）。深成岩有碱性花岗岩。沉积物厚度较大大陆裂谷的沉积物厚约数公里，如贝加尔裂谷的沉积物厚度为5km左右。有的古裂谷沉积物厚度10-12公里。沉积岩中可夹有熔岩

12、和火山碎屑岩。2）沉积充填特征陆相沉积体系双重结构：下部断陷沉积体系和上部拗陷沉积体系，中间被不整合分隔碎屑岩占绝对主导地位沉积地层中夹有玄武岩1）一般特征被动大陆边缘是与板块的离散运动有关，由宽阔的大陆架、较缓的大陆坡以及缓坦的大陆簏组成（图），它以生成巨厚的浅海沉积、岩浆活动微弱、基本上不变形与活动大陆边缘相对照。它缺失海沟俯冲带，位于板块的内部。探测结果表明，地壳厚度在大陆边缘有急剧的变化：大陆一侧为正常的陆壳，大洋一侧为正常的洋壳，两者之间为过渡阶段地壳（图）被动大陆边缘分布极广（被动大陆边缘分布图）。2、被动大陆边缘被动大陆边缘2）演化阶段被动大陆边缘的演化总的可分三个阶段大陆裂谷阶

13、段新生大陆边缘阶段成熟大陆边缘阶段(据E.J. Tarbuck, 1987)被动大陆边缘演化阶段示意图大陆裂谷阶段大陆或超级大陆张裂，形成大陆裂谷，其时地壳拉伸变薄，接受地堑相沉积物（图a）。本阶段是形成被动大陆边缘的准备阶段。新生大陆边缘阶段（红海阶段，图b）随着进一步张裂，大陆岩石圈完全断裂，新洋盆生成，随之形成新生大陆边缘大陆与新洋盆的过渡地带。新生大陆边缘的陆架较窄，陆坡较陡，陆基（大陆麓）不甚发育。由于洋盆狭窄，与外洋联系困难，深层水体处于停滞状态。有机物质在还原环境下保存下来。新洋盆的集水面积有限，加上干燥环境，易形成很厚的蒸发岩。成熟大陆边缘阶段（大西洋阶段,图c）随着板块扩张与

14、大洋展宽，作为扩张中心的大洋裂谷有完全推出大陆边缘以外，这时的大陆边缘已不属于板块边界的范围，岩浆活动也渐趋平息。这一阶段在陆架上可接受陆源（特别是三角洲沉积）或碳酸盐岩沉积，陆坡和陆基主要接受浊流沉积，陆基的等深流也很活跃。3）沉积作用剖面上，一个被动大陆边缘的沉积记录由上、下两部分组成，中间由不整合隔开（破裂不整合），下部称裂谷系沉积物，是岩石圈尚未断裂阶段的产物，主要有湖相沉积、砂岩为主的粗碎屑岩沉积或红层，还有玄武质火山岩夹层（代表大陆裂谷环境）；上部移离系，代表新的大洋壳出现、岩石圈侧向移离过程中沉积的产物，可出现黑色页岩、蒸发岩等闭塞海湾相沉积（代表红海环境），再向上过渡为陆架-陆

15、坡-陆基沉积相组合，包括陆源碎屑岩、碳酸盐岩和成熟型浊流沉积等（图）4）大陆堤当陆源沉积物来源极其充足，可发生大规模的前展作用，可以形成巨厚的大陆堤（Continental embankment)。大陆堤 的前展类似于三角洲的前展生长，其内部沉积物由一系列相叠覆的透镜体组成（图）。每一 透镜体沉积层在侧向上均出现有规律的相变：陆侧是砂质为主的滨岸相和三角洲相，向前过渡为富含有机质的泥质为主的前三角洲相，再向前渐变为浊流沉积相。当大陆堤形成时，陆架外缘及大陆坡已向前推进到大洋型地壳之上。3、前陆盆地上部淡水磨拉石，是最后充填消亡的粗的陆相碎屑沉积上部海相磨拉石，代表浅海和海湾、河口湾沉积体系；下

16、部淡水磨拉石，第一期河流、湖泊沉积1）瑞士北亚平宁盆地下部海相磨拉石，从陆架到滨岸的沉积；北Helvetic地层代表的由活动造山带泻入的浊流沉积体系灰岩和灰泥岩地层代表的前陆盆地的水侵；前陆岩石圈抬升引起的基底不整合2）台湾西部晚第三纪前陆盆地大致有五种沉积环境，反映了从深海至河流沉积环境的变迁最深水环境，沉积泥和粉砂浅海环境，沉积含化石的泥粉砂和细砂滨海环境，含粗粒砂、含泥少等与浅海环境相区别和为河流环境四、影响海平面变化的因素1、影响因素大洋中脊的演化(300m)冰川有效水体的变化（6090m)沉积物的堆砌和移出岩石圈的分异作用天文驱动力变化2、海平面变化周期的控制因素一级：泛大陆的形成和

17、解体二级：全球板块运动的变化三级：全球大陆冰盖的生长和消亡，板块的次级运动变化四级：大陆冰盖的生长和消亡，天文因素五级：米氏旋回2 盆地层序地层分析层序地层学研究以不整合面或与之相对应的整合面为边界的年代地层格架中具有成因联系的、旋回性序列间相互关系的地层学分支学科。根据地震、钻井、测井、露头资料，通过沉积环境和岩相对地层作出解释，建立以地层不整合面为界的、成因上有联系的、旋回性地层的年代地层体制。对盆地地层构型进行综合分析，确定沉积层序的时空展布规律及各沉积层序内部地层的叠置样式。一、盆地地层格架的建立以识别沉积层序边界为出发点，以确定层序内部沉积物堆砌样式为重点，来建立盆地地层格架，以及地

18、层格架内沉积物的充填序列和空间分布规律。盆地类型、结构、构造演化历史的了解利用地震资料反射中止关系或露头岩心资料识别不整合界面，进而建立以不整合面及与之可对比的整合面为边界的等时盆地地层格架，并利用多种定时方法技术，赋予地层格架的时代意义。一、盆地地层格架的建立对盆地覆盖区的钻、测井资料或对露头区的实测剖面进行层序、体系域、准层序组和准层序分析，对盆地地层格架进行详细划分，建立盆地地层构型。通过层序时频特征分析，确定沉积盆地演化地质波动规律，明确层序的周期成因，恢复海平面的相对变化曲线，建立层序周期与构造沉降、古气候、海平面变化、物源变化周期的关系，确定层序构型的主控因素。一、盆地地层格架的建立盘山凹陷的负花状构造确立层序格架中层序或各体系域中沉积物充填序列及空间展布，确立沉积体系类型以及矿产富集的有利地区。建立盆地地层格架与生油岩、储层、盖层之间的对应关系，建立层序或体系域与油气成藏过程的的关系，建立层序格架与地层、岩性油气藏分布之间的关系。一、盆地地层格架的建立盘山凹陷的负花状构造兴隆台潜山发育的顶部塌陷构造西部凹陷新生界可以划分为5 个构造层沙四段构造层沙三段构造层沙二一构造层东营组构造层馆陶第四系构造层(新近系构造层）构造层的划分和分布1601inline1601构造层之间的接触关系沙三与沙四：不整合（超覆，分布在西部斜坡）或整合接触（凹陷区）超覆关系沙一