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第16章17章 沉积相总论 冲积扇

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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1第五篇 碎屑岩和碳酸盐岩沉积相2??? 、 到目前为止,世界上发现的油气, 存在沉积岩中,当然,沉积岩的主要特征受控于沉积相。二、我国经 50多年的勘探,在老区易找大中型构造油藏基本已找到,现在多为难找的、复杂的隐蔽油气藏,包括岩性油气藏和构造-岩性复合油气藏,这类油气藏在哪里?→ 直接取决于岩性的分布特征 → 更严格 受控于沉积微相分布。第十六章 沉积相概念及综合分类 引言 — 沉积相的研究意义及方法3第十六章 沉积相概念及综合分类三、用已有资料作出相对最好的预测,指导下一步的勘探??? 盆地内第一口探井钻遇 5仅仅是 5① 5 是河流相-曲流河砂体 ;③砂层呈条带状;④ 砂体宽度约 500 砂体呈南北向延伸;⑥ 下步探井部署应在砂体分布条带内。引言 — 沉积相的研究意义及方法4??? 积相工作方法第十六章 沉积相概念及综合分类野外剖面研究钻井岩心分析室内样品分析测井及地震数字处理沉积相综合研究 有利储集区带预测岩石的成分与结构沉积构造垂向序列古生物类型测井响应地震响应砂体宏观分布地球化学特征相标志收集引言 — 沉积相的研究意义及方法5相标志类型之一 岩石的成分与结构第十六章 沉积相概念及综合分类岩溶角砾岩滨岸石英砾岩石英砂岩为方解石胶结并交代的长石砂岩引言 — 沉积相的研究意义及方法6相标志类型之二 积相概念及综合分类引言 — 沉积相的研究意义及方法7相标志类型之三第十六章 沉积相概念及综合分类引言 — 沉积相的研究意义及方法垂向序列8相标志类型之四第十六章 沉积相概念及综合分类三角洲前缘河口砂坝双凸透镜状砂体。陕西延安,上三叠统延长组辫状河道砂体宏观特征(据裘亦楠)引言 — 沉积相的研究意义及方法砂体宏观形态9相标志类型之五第十六章 沉积相概念及综合分类保存于古河道内的硅化木保存于浅湖泥岩中的小渤海艾氏鱼化石。辽河油田,高 2沙三段引言 — 沉积相的研究意义及方法古生物化石10相标志类型之六第十六章 沉积相概念及综合分类地球化学分析在沉积相分析中的应用判别物源及古盐度、古水深、水体的 a、 判别古盐度、 度等,进而判断沉积时的古环境、气候以及同位素来源同位素( C、H、 O、 判别古盐度、古水深、水体的 平面升降变化稀土元素 ( 一般情况下 之指示干旱的气候背景。 为咸 (海相 )水介质, 为淡水介质 。引言 — 沉积相的研究意义及方法11相标志类型之七 积相概念及综合分类段测井响应特征引言 — 沉积相的研究意义及方法12第十六章 沉积相概念及综合分类相标志类型之八 沉积相的研究意义及方法13第十六章 沉积相概念及综合分类第一节 沉积相概念一、基本概念厘定(一)沉积环境环境的概念来自地理学家, 是指地球表面的地理景观单元。如山地、平原、 河流、海洋。14(一)沉积环境塞利( 1970年)定义为:沉积作用进行的自然地理环境,是 物理上 、 化学上和生物学 上有别于相邻地区的一块地表。环境要素包括:自然地理条件气候条件构造条件沉积介质物理条件沉积介质地球化学条件第一节 沉积相概念 一、 基本概念厘定1516(二)沉积相鲁欣( 1953)定义为:相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律的综合。塞利( 1970)描述为:应该从沉积岩体几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积物构造特征和古流向特征来限定沉积相。因此, 沉积相 是沉积环境的 物质表现 。第一节 沉积相概念 一、 基本概念厘定本教材定义为:沉积环境及在该环境中形成的沉积岩(物)特征的综合。1711岩相 指具有某些特征的岩石; 生物 相是指一定的古生物组合。 电相 指沉积岩环境特征的电性表现。一个区域内古环境的分布称为古地理,由于研究主要途径是岩相,故国内常用 “ 岩相古地理 ”来概括古环境和古地理的研究内容。第一节 沉积相概念 一、 基本概念厘定(二)沉积相“ 将今论古”的原则和比较地质学研究方法18在一连续地层剖面中出现的沉积相的有序组合称为 相序。第一节 沉积相概念 二、 相序定律(一)相序冲积平原19第一节 沉积相概念 二、 相序定律沃尔索( 894)提出:只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育的相,才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断。即:在连续的没有间断的地层剖面中,垂向上几种有成因联系的沉积相相互叠置出现的顺序与它们在横向上出现的顺序是一致的。(二)沃尔索相律20第一节 沉积相概念 二、 相序定律(二)沃尔索相律冲积平原????本相序反映出的是海侵的响应还是海退的响应“ 跳相问题”要避免21第一节 沉积相概念 二、 相序定律(二)沃尔索相律???判断以下相序能否用沃尔索相律进行相分析?寒武系二叠系含少量陆生植物碎屑的砂泥岩互层富含海相化石的石灰岩22在运用沃尔索相律开展平面沉积相研究的前提条件,是针对同一时间单位内一套连续沉积地层来开展的 — 因此地层对比是沉积相研究的基础。1、等时面等时面: 是指地质历史过程中某一时刻的沉积界面。常与某一事件平行或一致,可反映特殊的地质事件。如我国西南地区中三叠世早期的火山灰降落沉积形成的“绿豆岩”,就是一个区域性等时面。第一节 沉积相概念 三、 地层的等时性(三)地层的等时性231、等时面第一节 沉积相概念 三、 地层的等时性(三)地层的等时性广 100井雷口坡/嘉五 2界限特征在井下雷口坡组底部界线 “ 绿豆岩 ” 的识别主要依据:“ 绿豆岩 ” 的强放射性在自然伽玛曲线上具有异常高伽值,这一识别特征全四川盆地普遍适用,是雷口坡组底界划分的重要依据。龙 16 周公 2广 100 龙岗 19磨 47马槽 2温泉 3 七里 17七里 28天东 19天东 23242、穿时性穿时性: 指相同岩性实为不同时期的沉积产物。比如塔里木盆地东河砂岩就是一套在风化壳之上持续海侵而形成的区域分布的穿时滨岸相石英砂岩。该套石英砂岩的地质 时间跨度可以从晚泥盆世晚期至早石炭世早期沉积。第一节 沉积相概念 三、 地层的等时性(三)地层的等时性25相组 相大陆相组残积相坡积 麓 流相湖泊相沼泽相海陆过渡相组三角洲相滨岸相潮坪相障壁岛相海洋相组浅海陆棚相半深海相深海环境相生物礁相沉积相的分类表第二节 沉积相综合分类 1、沉积相的分类26相模式以相序递变规律为基础,以现代沉积环境和沉积物特征研究为依据,从大量的研究实例中对沉积相的发育和演化加以高度的概括,归纳出带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。第二节 沉积相综合分类 2、相模式相模式可作为立体图、平面图、剖面图、相序图和表格等形式来表示。在沉积相的研究中, 相模式可起标准、指南、预测和解释的作用。曲流河沉积相模式图27第十七章 山麓 麓一洪积相沉积过程及沉积类型一、基本特征山区河流携带大量碎屑物质,流出山口因坡度急剧变缓,流速骤减,碎屑物质大量沉积,形成锥状或扇状堆积体,称为 冲积锥或冲积扇 。因其搬运沉积作用主要发生在洪水期,又称 洪积锥或洪积扇 。随着冲积扇的发展,其范围逐渐扩大,山前的冲积扇彼此逐渐联结起来,并掩埋和充填了山前的坡积和坠积物,形成了环绕山脉的 山麓一洪积相。山麓一洪积相的形成和发展受自然地理、气候条件和地壳升降运动等因素的限制。2930一、基本特征1)形态: 冲积扇在空间上是一个沿山口向外伸展的巨大锥形沉积体,锥体顶端指向山口,锥底向着平原,其延伸长度可达数百米至百余公里。山麓 1冲积扇剖面示意图纵向剖面上:冲积扇呈下凹透镜状或呈楔形横剖面上:呈上凸形。其表面坡度在近山口的扇根处可达 5º~ 10º,远离山口变缓,为 2º~ 6º。322)规模: 沉积物的厚度变化范围可从几米至8000多个冲积扇沿着山系的前缘在横向上彼此联结形成冲积扇复合体系,其延伸可达数百千米。3)岩性: 各种陆源碎屑岩为主,粗碎屑岩占的比重很大 (常形成巨厚的洪积砾岩 );4)分布: 分布于剥蚀山前 (或分布于沉积盆地的边缘,边缘相 ),常可作为沉积盆地边界的标志。5)形成条件及影响因素山区河流受汇水盆地大小、母岩区岩石类型、构造条件 (地形坡度及相对高差 )、气候等多种因素的控制。一、基本特征33( 1)造山运动是形成巨厚的、大型冲积扇的重要条件 在差异升降活动强烈的断陷盆地边缘 , 往往分布广泛和厚度巨大的冲积扇。断裂带活动性越强,两侧地块升降差异幅度愈大,地质经历越长,以及盆地范围越大,所形成的冲积扇规模也就越大,其内部结构及层序结构也就越复杂。在沉积盆地的演化史中,冲积扇常见于旋回的早期和晚期。有充足的陆源碎屑供应和从山区向盆地过渡的高差悬殊的地形突变 。5)形成条件及影响因素34造山运动有利于形成冲积扇35( 2)有充足的陆源碎屑供应和地形变陡,即源区面积大小及岩石类型与足够的坡度被峡谷所限的山区河流携带着从源区剥蚀的大量碎屑物质,一旦冲出谷口,因地势突然展开,坡度减缓,河道加宽变浅,搬运能力骤然减弱,大量底负载迅速堆积下来。( 3)有利的气候条件在干旱-半干旱气侯区,降雨量虽少但多为暴雨,洪水短暂而导致间歇性河流的形成,将携带碎屑物质流出山口,因流速减小而形成冲积扇 。例如我国西部地区沿祁连山阿尔金山昆仑山北麓地带发育有一系列冲积扇,它们相互叠接延绵达数千公里,极为壮观。在潮湿或半潮湿气侯,雨量充沛,植被发育,如有合适的地质构造和地形条件及充分的物质供应,也可以形成规模巨大的冲积扇。例如地处喜马拉雅山南麓热带潮湿气侯区形成的柯西河冲积扇。36共同特点是其平面形态均呈扇状或朵状体。扇面的坡度、沉积层厚度及沉积粒度变化从山口向边缘逐渐变缓、变薄及变细。6)冲积扇分类根据气侯变化将冲积扇分为两类:旱地扇: 指的是在 干旱气候环境下 发育的泥石流沉积作用占有重要比例的冲积扇。湿地扇: 潮湿气候环境下 以长年河流作用为主的冲积扇。3738类型 干旱型冲积扇 湿润型冲积扇河流性质 间歇性河流 长年河流扇体半径 一般 8大可达 250~ 140陡,一般 3~ 10 平缓, <1~ 化频繁紊乱 河流往往定向迁移,决口改道具突发性沉积物分布多泥石流沉积,多粗碎屑岩,自扇顶向前缘沉积物逐渐变细自扇上部至前缘沉积物逐渐变细,但在冲积扇中部和前缘的河槽内分布砾质沉积垂向层序整个冲积扇层序自下向上逐渐变粗,但单个沉积旋回主要为向上变细的河流层序整个冲积扇及单个沉积旋回均为向上变细的层序。干旱型和湿润型冲积扇特征对比39二、冲积扇的沉积过程和沉积类型(一)水流形成的牵引流搬运沉积作用其特点是在山口的扇根部分发育主河道,向扇端方向形成以放射状散开且逐渐变浅的辫状分支河道,暂时性流水携带沉积物沿河道或漫溢出河道而堆积(二) 泥流、泥石流等陆上重力流搬运沉积作用因此,冲积扇上的沉积物按成因可分为水携沉积物和泥石流沉积物两种类型:河道沉积水携沉积物 漫(片)流沉积筛积沉积泥石流沉积物401、河道沉积(河床充填沉积)( 1)定义: 河道沉积也称为河床充填沉积,冲积扇的河道多为宽而浅的间歇性河道,在雨季短暂的洪水期,洪水所携带的沉积物在这些暂时性河床中沉积下来即形成冲积扇上的河道沉积。41( 2)沉积特征① 岩性: 河床充填沉积主要由 砾、砂 沉积物组成;②结构: 粒度粗,分选差;③构造: 成层性不好,可见交错层理,各单层的成层厚度一般为 5~ 60具明显的切割 砂体的平面展布: 主要分布于冲积扇的中、上部,也可延展至扇体的中部或下部,以致破坏了沉积物粒度从扇顶至扇缘逐渐变细的分布状况。1、河道沉积(河床充填沉积)42冲积扇河道432、片流沉积 (漫流沉积 )(1) 定义: 携带沉积物的流水从冲积扇河道末端 (及两侧 )漫出,流速和水深的骤减,使携带的沉积物呈席状或片状沉积下来,形成席状砂、砾岩堆积体,称为漫流沉积 (或称之为漫洪沉积或片流沉积 )。44(2)沉积特征① 岩性: 漫流沉积物主要由碎屑组成;由分选好的砂层组成。②结构: 粒度较河道沉积的细,可含有少量粘土粉砂。③构造: 常呈块状,亦可出现交错层理或细的纹层。④展布: 单一沉积体在垂直流向的剖面上呈透镜状,一系列漫流沉积的透镜体组合,形成席状或片状沉积体,多位于扇的下部及中部,常构成冲积扇的主体。45(1)定义: 当源区供给冲积扇主要为砾石而无或极少有其他粒级的物质时,在冲积扇的表层便堆积了舌状砾石层,称其为筛状沉积。其形成要求独特的源区条件,即母岩区应是节理发育的石英岩之类的岩石,较为少见,但却是冲积扇上最富有特色的沉积。3.筛状沉积46(2)沉积特征① 岩性: 筛状沉积主要由次棱角状的粗大砾石组成;②结构: 分选较好,其间充填物较少 (主要是分选好的砂级碎屑 );③ 构造: 无明显的成层界线,常形成块状沉积层。④分布: 筛状沉积体多为舌形,常分布于扇的中部以及上部。474、泥石流沉积(1)定义: 当水流携带的砾石和泥砂沉积物达到足够量时,就形成了密度大、粘度高、呈可塑性状态的泥石流(当缺少砾石时称为泥流 ),大量碎屑物质在泥石流中呈块状整体搬运,在扇体上堆积后形成 泥石流沉积。48(2)沉积特征① 岩性: 最大特点是砾、砂、泥混杂 (泥流一般不含 2 ;② 结构: 分选极差,数吨的漂砾与粉砂、粘土混杂但总体是以后者占优势,基质支撑、碎屑具棱角状;③构造: 层理一般不发育,或块状层理,或粒序层理,扁平状砾石呈水平或叠瓦状排列,泥流表面可有龟裂 ;④分布: 在形态上泥石流呈舌状或叶瓣状,具有陡、厚而清晰的边缘,多分布在扇的上部及中部。49一、冲积扇的亚相划分按照现代冲积扇地貌特征和沉积特征,将冲积扇相进一步划分为 扇根、扇中 和 扇缘 三个亚相。扇根(近端扇,上扇,扇顶) : 位于冲积扇根部,主要为河床充填沉积及泥石 流沉积。扇中(中扇) : 位于冲积扇 中部,构成冲积扇主 体,以辫状分支河道和漫流 沉积为主。扇缘(远端扇,下扇): 出 现于冲积扇的远端,地形平缓,沉积类型以漫流为 主。第二节 冲积扇沉积模式5051二、干旱型冲积扇(旱地扇) 干旱型冲积扇主要由泥石流、筛滤、片流、辫状河道沉积组成,是典型的冲积扇。亚相划分相当明显。这些沉积物占扇体的比例因地而异。 泥石流成因的沉积物 可占扇体的 5%~ 14%。它是干旱型冲积扇的重要组成部分,特别是扇根处,沉积厚度大,向下游方向急剧减薄。 筛滤沉积占扇的比例较小 (特殊条件下扇体可主要由筛滤沉积组成 )。 河道沉积常具板状和槽状交错层理及波纹层,因洪泛下切河道的快速充填产生了向上变细的垂向层序。 扇缘的漫流沉积由平行纹层砂组成,并被次级砂丘河道横切,常被化学沉淀、矿物生长、植物根、掘穴等破坏。52图 17- 3 干旱型冲积扇沉积物531、扇根亚相地形地貌:坡度大,深切主水道发育。沉积特征:大套砾岩发育,有泥石流沉积,层理不发育。542、扇中亚相地形地貌:坡度较小,辫状宽浅水道发育。沉积特征:砾岩与砂砾岩、砂岩互层,厚层块状,可夹少量泥岩,平行层理、大型交错层理发育,冲刷面常见。55563、扇缘亚相地形地貌:坡度缓,片流沉积为主。沉积特征:砂岩与泥岩互层,薄层为主,小型交错层理发育,缺乏冲刷面,可见遗迹化石。5758三、湿润型冲积扇(湿地扇)湿润型冲积扇的规模较大,自近端 (扇根 )到远端(扇缘或外部扇 )的沉积特征有较明显的变化。自扇近端至远端,河流能量降低,河道深度变浅,碎屑粒径变小,砂坝类型由席状砂坝经过渡带变化为远端的纵向砂坝,格架砾岩的体积迅速减小而交错层状含砾砂岩的体积则相应增加,交错层规模向远端减小,由板状层组过渡为槽状层组。但湿润型冲积扇相中的三个亚相是逐渐过渡的。59图 17- 4 湿地扇沉积相特征60三、湿润型冲积扇(湿地扇)扇根亚相 主要由若干单元的厚层格架砾岩组成,这些单元的基底是平的,在垂直于水流方向的剖面中具有上凸的顶面。沉积单元呈长条状,与水流方向平行,两侧为具交错层理的砂岩。扇根亚相主要受洪水期泄水量的控制。砾石主要为巨砾级,碎屑呈叠瓦状排列并且磨圆良好。大多数细砾和巨砾相互接触,其间被后期的较细粒沉积物充填。61三、湿润型冲积扇(湿地扇)扇中亚相 底部含砾不多,但冲刷面发育。在中扇亚相中可确定出两种类型的砂坝。中扇上部或过渡带为粗砾的斜长方形砂坝;中扇下部为纵向砂坝。最大的碎屑集中于斜长方形砂坝的上游一端,在坝的侧方或下游一侧具板状交错层理的砂楔。河道砂质砾石中发育槽状交错层理。中扇下部的纵向砂坝主要由较细的砾石组成并被由洪泛形成的、具有砂丘的低水流河道分隔开,纵向砂坝砾岩具有水平层理和板状前积层等。扇缘亚相 中的砾石仅分散在具有槽状、板状交错层理的一些薄层砂岩和透镜体砂岩中。扇缘中辫状河道发育。砂坝类型包括纵向、舌形和横向形式。最常见的沉积构造是板状交错层理,其上覆坝顶平面层或波纹,河道砂丘形成槽状交错层理砂岩。62第三节 古代冲积扇鉴别标志及其与油气关系一、冲积扇鉴别标志1、岩性冲积扇的岩性变化较大,颜色偏红,主要与母岩区类型有关。大部分冲积扇多以砾岩为主,砾石间充填有砂、粉砂、粘土等。扇根以砾岩和砂岩为主,到扇缘部分砾石减少,砂、粉砂、粘土含量增多。可有膏盐及碳酸盐沉积。2、结构粒度粗,成熟度低,圆度不好,分选差是冲积扇沉积物的主要特征。泥石流沉积是其中分选最差的。从扇根至扇缘有粒度逐渐变细、分选性渐好、圆度逐渐增高的明显趋势。63643.粒度特征冲积扇砂质沉积物的粒度概率曲线一般为三段式。冲积扇中不同类型沉积物具有不同特征的 图:漫流沉积与河床充填沉积在 C-帕塞加牵引流标准 C- 少只有 P- Q- 明均匀悬浮沉积对冲积扇来说是不特征的。 =成比例增加, 明分选好,这一段代表浅的面状水流,即漫流沉积;653.粒度特征泥流沉积是一个近于与 C=帕塞加的浊流沉积 图接近。所不同者,浊流 C- 值的 2. 3~4. 2倍;而泥流 C- 值的 40~ 80倍,这说明泥流比浊流在分选上要差得多,粘度和密度也大得多。664 、生物化石冲积扇中几乎不含动植物化石,也很少含有机质(湿地扇例外)。5、沉积构造及颜色粗碎屑沉积常见冲刷 — 充填构造,块状层理或不显层理,有时也可以见不太明显和不太规则的交错层理。砂质沉积物局部可见水流波浪,泥质表层可发育干裂、雨痕、流痕等。层理构造表现为流水沉积物与泥质沉积物复杂交互的构造序列。砾石可向源倾斜。沉积物多暴露地表,受氧化作用常缺少暗色沉积物,泥质沉积的颜色一般带红色。6768696、垂向层序及沉积相组合冲积扇在形成和发育过程中发生进积和退积作用,使其垂向沉积层序有着明显的不同。当冲积扇向源区退积,则形成下粗上细的退积正旋回层序,否则相反。在扇体的不同部位,其沉积层序也不相同。在横向上,向源区方向冲积扇与残积、坡积相邻接,向沉积区常与冲积平原组合或风成 河流或湖泊、沼泽沉积呈超覆或舌状交错接触,有时也可直接与滨海(湖)平原共生。甚至有些扇体可以直接进入湖泊或海盆地的安静水体,形成水下扇或扇三角洲。7071二、冲积扇与油气的关系在我国中、新生代含油气盆地中,冲积扇是较常见的 油气储层 。重要的冲积扇带如柴达木盆地西北缘阿尔金山山前冲积扇带,渤海湾盆地西缘太行山东麓冲积扇带,新疆油田克拉玛依组冲积扇是克拉玛依油田的主要储层等等。72本章小结1、携带大量碎屑物质的山区洪流流出山口,因坡度变缓流速降低而使碎屑物大量沉积而形成的锥形沉积体称冲 (洪 )积扇。源区范围大、构造差异升降强烈、碎屑物质丰富、气候干燥有利于典型冲积扇的形成。2、 冲积扇经由重力流和牵引流交互沉积形成,可分为河道、漫流、筛状和泥石流沉积四种沉积类型;常划分为扇根、扇中、扇缘三个亚相。3、冲积扇的鉴别标志为:多种碎屑岩的组合,其中 砾岩占很大比例 ; 粒度粗、分选差、囿度低、结构成熟度低 ;具特殊的粒度概度图和 生物贫乏 ;多冲刷构造、块状层理以及斜层理;垂向层序与扇的进积与退积有关,相应为向上变粗和向上变细层序;平面上向源与剥蚀区或坡残积相邻,向沉积区与河流或风成干盐湖或湖、沼泽、海相接。
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