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1、油氣儲(chǔ)層沉積學(xué)ReservoirSedimentology張金亮緒論一、環(huán)境和相二、巖相與生物相三.沃爾索相律四、相模式五、沉積體系六、沉積相的分類七、沉積相分析的原則和方法八、儲(chǔ)層沉積相研究的發(fā)展與展望1.沉積環(huán)境沉積環(huán)境(SedimentaryenvironmentorDepositionalenvironment)有著各式各樣的定義方式,但無(wú)論那種定義方式都強(qiáng)調(diào)了環(huán)境的物理、化學(xué)和生物參數(shù)的重要性。按沉積學(xué)的意義沉積環(huán)境是指沉積作用進(jìn)行的自然地理環(huán)境,可見(jiàn)沉積環(huán)境本質(zhì)上是個(gè)地貌的概念,因此沉積環(huán)境可定義為在物理上、化學(xué)上和生物學(xué)上均有別于相鄰地區(qū)的
2、一塊地球表面(R.C.Selly,1976)。一、環(huán)境和相研究現(xiàn)代沉積環(huán)境是通過(guò)直接觀測(cè)其物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和生物參數(shù)以及沉積物特征、沉積過(guò)程等作綜合分析來(lái)進(jìn)行的。其中物理、化學(xué)、生物三項(xiàng)環(huán)境參數(shù)是對(duì)沉積環(huán)境的直接反映,而沉積物特征是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。物理參數(shù)包括靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)兩方面。靜態(tài)參數(shù)主要為盆地的幾何形狀,沉積物的性質(zhì)、水深、和溫度等;動(dòng)態(tài)參數(shù)則包括風(fēng)、浪和流水的速度、方向、能量及其變化,溫度、降水量和濕度等天氣變化,等等?;瘜W(xué)參數(shù)包括水或空氣的的成分及其各項(xiàng)指標(biāo)(鹽度、Ph值、Eh值等),陸地環(huán)境匯水區(qū)巖石的地球化學(xué)性質(zhì)等。生物參數(shù)包括動(dòng)
3、物和植物兩類生物的作用。一、環(huán)境和相但對(duì)地質(zhì)歷史中的古代沉積環(huán)境已不可能再用直接觀測(cè)環(huán)境參數(shù)的方法來(lái)研究它們,而只能通過(guò)分析在這些古環(huán)境中形成的沉積巖所具有的那些能反映古環(huán)境參數(shù)的各種特征來(lái)推斷、解釋古環(huán)境。一、環(huán)境和相2.沉積相沉積學(xué)中的“相(facies)”或“沉積相(sedimentaryfacies)”是地質(zhì)學(xué)中的一個(gè)基本概念,然而也是—個(gè)長(zhǎng)期有爭(zhēng)議的概念。在地質(zhì)學(xué)發(fā)展的早期,“相”這個(gè)術(shù)語(yǔ)就被丹麥學(xué)者斯丹諾(N.Steno,1669)引入到地質(zhì)文獻(xiàn)中來(lái)。當(dāng)時(shí)斯丹諾只是從地層學(xué)的意義上用“相”來(lái)表示“時(shí)期”和“階段”。最早賦于“相”以沉積學(xué)含義的
4、是瑞士學(xué)者格列斯利(A.Gressly,1838)。一、環(huán)境和相當(dāng)時(shí)格列斯利在研究瑞士西北部侏羅紀(jì)地層時(shí),發(fā)現(xiàn)該地層在巖性和古生物面貌方面有極大的變化。于是,格列斯利就用“相”來(lái)描述這種變化。他認(rèn)為地層單位的“相”或“象(aspect)”的種種變化具有兩個(gè)主要特點(diǎn):一是巖性相似的地層單位必然具有相同的古生物組合;另—點(diǎn)是不同巖性的地層單位不可能具有同一屬種的生物群(MiodletonG.V.1978)。一、環(huán)境和相然而,后來(lái)的地質(zhì)學(xué)家在用“相”這個(gè)術(shù)語(yǔ)時(shí)卻發(fā)生了混亂,出現(xiàn)了種種不同的理解。有的指地層的巖石類型,如“砂巖相”、“灰?guī)r相”等;有的指巖石的成因
5、作用類型,如“濁積巖相”、“生物礁相”等;有的指沉積環(huán)境,如“河流相”、“濱海相”等,還有的與構(gòu)造環(huán)境聯(lián)系起來(lái),如“磨拉石相”、“復(fù)理石相”等,而將“相”作為地層學(xué)中的一個(gè)地層單位來(lái)應(yīng)用的觀點(diǎn)則很少有人再使用了。由于“相”這個(gè)術(shù)語(yǔ)的含義比較混亂,有人曾主張?jiān)谑褂谩跋唷钡男g(shù)語(yǔ)時(shí),“只要明確指出這個(gè)詞的含義,那么,‘相’這個(gè)術(shù)語(yǔ)的各種用法都是可行的”(RendingH.G.1986)。一、環(huán)境和相近些年來(lái),隨著沉積學(xué)飛速的發(fā)展,人們對(duì)“相”的認(rèn)識(shí)也逐漸趨向統(tǒng)一。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外地質(zhì)界多數(shù)人的認(rèn)識(shí)是把“相”或沉積相看作是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。在一定的沉積環(huán)境中進(jìn)行著一
6、定的沉積作用,并形成一定的沉積組合。沉積環(huán)境和沉積作用的各種特點(diǎn),必然會(huì)在這些沉積產(chǎn)物中留下某些記錄。這些記錄主要表現(xiàn)為巖石組分、幾何形態(tài)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、生物化石等方面的差異。所以“相”應(yīng)是能表明沉積條件的巖性特征和古生物特征的規(guī)律綜合(Л.Б.Рухин,l953,1959;PeineckH.E.和SinghI.B,1980)。根據(jù)這個(gè)定義,“相”與“環(huán)境”不是同一的概念?!碍h(huán)境”是條件、原因,而“相”是環(huán)境中諸作用的產(chǎn)物、結(jié)果。一、環(huán)境和相可見(jiàn),沉積環(huán)境是形成沉積巖特征的決定因索,沉積巖特征則是沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)。換句話說(shuō),前者是形成后者的基本原因,后
7、者乃是前者發(fā)展的必然結(jié)果。一、環(huán)境和相“相”或“沉積相”對(duì)恢復(fù)古環(huán)境來(lái)說(shuō),應(yīng)是一種解釋性的術(shù)語(yǔ)。在實(shí)際工作中常遇到這樣一些情況;或者由于地質(zhì)記錄的不完備和特征性的標(biāo)志沒(méi)有暴露,“相”的類型無(wú)法確定;或者由于人們認(rèn)識(shí)上的差異,對(duì)同一現(xiàn)象常有不同的解釋,從而導(dǎo)致在確定“相”類型時(shí)常出現(xiàn)意見(jiàn)分歧。為此,曾有人主張引入“巖相(lithofacies)”和“生物相(biofacies)”兩個(gè)術(shù)語(yǔ)為描述意義的相(descriptionfacies),用以表示沉積巖體中可觀察到的特征。二、巖相與生物相“巖相”是表示巖石綜合待征的巖石單位,單個(gè)巖相是一個(gè)巖石單位,它依其
8、獨(dú)特的巖性特征(包括組分、粒徑,層理特征和沉積構(gòu)造)而定義。每一個(gè)巖相都代表了—