1、1,岩心描述与沉积相分析,沉积岩、沉积学有关概念回顾 50分钟 岩心描述寻找沉积相标志 150分钟 岩相古地理与碎屑岩的相模式 120分钟 碳酸盐岩结构、构造及其相带分布 120分钟 断陷湖盆主要沉积体系介绍 60分钟 岩心描述实习 150分钟,2,一、沉积岩、沉积学有关概念回顾,油气生成、运移和聚集主要发生在沉积盆地中， 油气勘探、开发也出现在沉积盆地中， 油气田钻探常见的为沉积岩，少见的为火成岩、变质岩。,苏格兰Fife海滩 石炭系河流相砂岩,3,沉积岩的概念和基本特征,沉积岩是在地壳表层的温度和压力条件下，在水、大气、生物 和生物化学以及重力的作用下，主要由母岩的风化产物，同时 也有火山
2、物质、生物以及宇宙物质，大都经过搬运作用、沉积 作用以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。,或者说：组成沉积岩的原始物质通过机械的、化学的或生物的 沉积作用而形成松散的沉积物，再经埋藏改造(即成岩作用)， 在地下不很深处固结形成沉积岩。,4,沉积岩的分类,根据原始沉积物质的成分来源,主要由母岩风化产物组成的沉积岩,碎屑岩：砾岩 砂岩 粉砂岩 粘土岩,化学岩：碳酸盐岩 硫酸盐岩 卤化物岩 硅岩 其它化学岩,主要由火山碎屑物质组成的沉积岩,火山碎屑岩：火山集块岩、凝灰岩,主要由生物遗体组成的沉积岩,可燃有机岩 煤 非可燃有机岩 油页岩,5,沉积相(Sedimentary facies)概念,沉积相：指
3、某一沉积环境及在该环境中形成的沉积物(岩)的综合组成。,沉积环境：自然地理条件、气候条件、构造条件、沉积介质的物理条件和化学条件。,岩相古地理：沉积相最重要和最本质的内容古地理条件岩性特征/岩性组合,沉积体系：在盆地区域构造背景下形成的一些成因上相互关联的沉积相的组合。,6,(多种条件),7,生物相：由岩石富含某种化石而定名。如笔石相、贝壳相等。 岩相：由一个地质事件形成的、岩性相同的岩石单元，厚度在几到几百米。 如页岩相、砂岩相等。地震相：由一组特定的地震反射参数定义的、与沉积相具有某种对应关系的特征反射。测井相：依据测井特征描述的一组岩石组合。,沉积相概念的扩展,8,沃尔索相律相序递变规律
4、相律：只有在横向上成因相近并且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次出现而没有间断。相序：在一个连续地层剖面中出现的沉积相的排列。,Wolth,9,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的研究为依据， 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， 归纳出的带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。相模式和相标志 恢复和再现各种古代沉积环境的钥匙。,沉积物(岩)特征 相标志,岩性特征 古生物特征 地球化学特征,10,建立相模式四个方面作用(Walker，1976),1.比较(对比)标准 2.进一步观察提纲和指南 3.新的研究地区预测 4.环境或系统的水动力学解释基础,
5、沉积相及其相模式的表达图解：平面图、立体图、剖面图,具体的沉积相研究结果可以建立地区性相模式。,11,沉积相类型,12,沉积相研究方法,基本思路：根据露头、岩心、测井和地震等资料总结出各种相标志，进行综合、分类和简化，按相模式和相序定律归纳出地区性的相模式，再进行古地理、沉积过程和相带分布规律预测。,13,一、岩心或露头描述1. 垂向上的岩性、岩相描述(要求建立真实的垂向旋回序列)2. 建立岩相序列与测井曲线或地震反射资料的对应关系 二、总结相标志：鉴别沉积环境1. 粒径与结构 (鉴别水动力、重力，水流方向等)2. 岩石学组成标志 (硅质碎屑不能直接说明环境，碳酸盐岩成分可以反映环境)3. 层
6、理、层面构造：由底床的水动力造型所产生的沉积构造。4. 准同生期构造：液化、负荷和失水构造。5. 化石组合、古生态、生物遗迹 三、相序列建立1. 多元统计方法 (对砂泥岩常用Q聚类分析，对碳酸盐岩常用R聚类分析。2. 由于沉积的旋回性，利用马尔可夫链方法建立相序列,直接的沉积相分析,14,间接资料分析沉积相,一、古水流分析 可以提供4方面信息：(1)局部古斜坡产状；(2)指示沉积环境；(3)沉积物源供给方向；(4)沉积体系走向和几何形态。 1. 古水流的标志及其测量标志：波痕和交错层理、水道和冲蚀沟槽、砾石排列、底面印痕、植物和介壳化石定向排列、滑塌构造等 2. 古斜坡解释一般利用玫瑰图确定倾
7、向，用直方图确定倾角 3. 地层倾角测井在古水流分析中的应用一般需要高分辨率的地层倾角测井资料。 二、测井相分析1. 有用的测井信息：岩性：SP、GR、HDT、DEN、PE、CAL物性：AC、DEN、PE、SP流体性质：RT、AC、DEN2. 人工智能测井相分析3. 地层倾角沉积相分析 三、地震相分析,15,沉积相分析的制图法,1. 单井相分析图岩心素描图、照片粒度概率曲线，展示沉积韵律特征，电性特征，物性特征，沉积水体深浅，沉积相单元划分等信息,16,2. 剖面沉积相分析图主干剖面各井相分析的连井剖面，包括SP曲线、井间相变特征，研究区至少要有相互交叉的相剖面。,沉积相分析制图法,17,沉积
8、相分析制图法,4. 建立相模式 预测各种相带的空间展布，预测有利相带的分布规律， 分析油气等矿产资源的分布状态,18,二、岩心描述寻找沉积相标志,1. 岩性标志,颜色 矿物组成 颗粒组成与结构 沉积构造 垂向上的组合或序列关系,2. 古生物标志,化石类型及其生态组合 生物遗迹,3. 地球化学标志,氧化还原性 含盐性及其盐度 酸碱性,19,颜色反映沉积环境的氧化、还原性，水体深度、水动力强度、沉积相带等。,1. 岩性标志,继承色：主要指碎屑颗粒的颜色母岩的颜色 自生色：沉积和早期成岩过程中自生矿物的颜色指相意义粘土岩、泥岩的颜色主要为自生色 次生色：后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生次
9、生变化，由新生成的次生矿物造成的颜色不能作为相标志。,3种颜色,20,(1) 岩石类型标志 具有一定的指向意义,与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩、红色岩层 特别具有指相意义。,21,(2) 碎屑岩中的自生矿物具有指相意义,主要矿物的组成可以反映沉积区与剥蚀区的距离和性质 自生矿物的组成反映沉积环境的氧化-还原性质、相带和水体深浅,22,(3) 碎屑岩颗粒结构,粒度大小 颗粒的形态和圆度 颗粒定向排列 颗粒支撑结构 颗粒表面特征 杂基和胶结物的结构 孔隙的结构 碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系,指碎屑岩内各结构组分 的特点和相互关系。,适用于颗粒型碳酸盐岩的结构分析,23,粒度大小,十进
10、制,1mm 砾 20.1mm 砂 0.10.01mm 粉砂 0.01mm 粘土(泥),几何级数制：以1mm为中心，每次除以2或乘以2来进行分级。= -log2D，D为碎屑颗粒直径(mm),D 2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 8砾 砂 粉砂 粘土(泥),24,常用的碎屑颗粒粒度分级表,25,中国石油行业标准习惯用法,26,粒度分析资料的应用,粒度累积概率曲线,算术坐标,27,海滩沙的粒度累积概率曲线,河道沙的粒度累积概率曲线,28,浊流沙的粒度累积概率曲线,29,CM图,C值：概率累积曲线上1%对应的粒径，代表水动力开始搬运的最大能量 M值：概率累积曲线上50%处对应的
11、粒径，代表水动力的平均能量。,N O P Q R S 滚动搬运 滚动为主 悬浮为主 均匀悬浮 递变悬浮,牵引流沉积的C-M图,浊流沉积,静水悬浮沉积,30,颗粒的形态和圆度,形态,粒状颗粒各向等长，如石英； 柱状一方向特长，柱面发育，如角闪石、磷灰石； 板状两方向较长，一向较短，形如板片，如长石； 针状一方向极长，两向极短，如电气石； 其它放射状、纤维状等。,圆度与颗粒形态无关,31,碎屑颗粒的圆度,32,颗粒分选与定向,分选：碎屑岩中颗粒大小均匀的程度称为分选性或分选程度。,分选好：主要粒级成分含量75 分选中等：主要粒级成分含量为5075 分选差：没有一种粒级成分能够超过50,颗粒的定向：
12、沉积物在介质作用下的排列方式,33,颗粒的支撑结构,杂基和胶结物的结构,碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系,34,颗粒的线接触、镶嵌接触,颗粒的点接触、线接触,颗粒的镶嵌接触,游离式,线接触,点接触,镶嵌式,35,基底式,孔隙式,接触式,压嵌式,薄膜式,加大式,凝块式,弱胶结型,胶结类型,36,颗粒表面特征,冰川砂：平行擦痕、丁字痕、贝壳状断口 风成砂：风棱石；磨圆度好，弱凸起的脊梁 滨海石英砂：高能急流V形刻痕低能缓流雁行凹形刻痕 成岩作用：压实、溶蚀,表面形态往往反映沉积相,37,孔隙的结构,次生孔隙 非常重要,构造裂隙 成岩收缩孔 溶蚀孔隙 晶间孔,粒间溶孔 超粒大溶孔 粒内溶孔、铸模孔
13、填隙物内溶孔 裂隙溶孔,38,39,碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系,40,次生加大结构,栉壳状结构,次生加大结构,嵌晶结构,胶结物的结构,41,胶结类型和颗粒支撑性质,颗粒的 接触类型,点接触 线接触 凹凸接触 缝合接触,42,基底式胶结,孔隙式胶结,接触式胶结,镶嵌式胶结,43,(4) 沉积构造指岩石各组成部分的空间分布和排列方式,按构造的 形成时间分,原生构造：在沉积物沉积过程中和沉积物固结成岩之前形成的构造，如层理、波痕、滑塌构造等 次生构造：在沉积物固结成岩之后形成的构造，如成岩结核,44,流动成因的构造,沉积物在搬运和沉积时，由于介质(如水、空气)的流动， 在沉积物内部或表面形成的
14、构造，属机械成因构造,上层面构造 层理 下/底层面构造,类型,45,层：组成沉积地层的基本单位、有清晰的顶底界面(层面) 层面代表了无沉积或沉积作用突然变化的间断面。 一个层可以包括一个或若干个纹层、层系或层系组,46,层按厚度划分为： 块状 1m 厚层 10.5m 中层 0.5 0.1m 薄层 0.10.01m 页状层 0.01m,层理按层系的厚度划分为： 大型 10cm 中型 103cm 小型 3cm,47,水平层理 低能环境,平行层理 高能环境,48,波状层理、上攀波纹/爬升交错层理、砂纹交错层理,水介质能量小 水体较浅、环境较多：海湖浅水地带、河漫滩、海湾、泻湖等,49,波状层理、上攀
15、波纹/爬升交错层理、砂纹交错层理的形成过程,迎水坡剥蚀厚度为H1 背水坡沉积厚度为H2 悬移载荷沉积厚度为H，推移载荷沉积厚度为H。 迎水坡沉积厚度 H迎=H-H1=H-H H1=H2=H 背水坡沉积厚度 H背=H+H2=H+H,H1,H2,50,波状层理的形成过程,悬移推移 HH1H2 H=HH0，迎水面仍有沉积； 若当HH1=H2 HH 对称波状或不对称波状层理,不对称波状层理,对称波状层理,水流方向,51,悬浮=推移 H=H H迎=HH=0，H背HH=2H 形成上攀层理,上攀层理的形成,52,交错层理：也叫斜层理，由一系列与层系界面斜交的纹层(前积层)组成，层系可以彼此平行、交错、切割，
16、组成不同形态的交错层理.,交错层理按成因可分为 流水成因 波浪成因 潮汐成因 风成成因,53,流水成因的交错层理,流水砂纹、上攀层理 板状交错层理,板状交错层理,河流、滨湖、滨海、三角洲沉积 大型板状交错层理在河流沉积中最为典型,急流型 缓流型,在岩心上不易区分,54,楔状交错层理,出现在海、湖浅水地带和三角洲地区,槽状交错层理,大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显，底部常有泥砾 多见于河流，可以指明河流流向,55,波浪成因的交错层理,浪成砂纹交错层理,出现环境：海湖滨岸、陆棚和泻湖等浅水环境,双向水流的波浪成因交错层理,56,冲洗交错层理-低角度交错层理,出现环境： 海相后滨前滨带 及沿岸砂坝
17、沉积， 大型湖泊滨湖相。,57,丘状交错层理和洼状交错层理,出现环境：正常浪底和 风暴浪底之间，由风暴 浪形成。 在岩心上难以观察到,58,潮汐成因的交错层理,羽状层理/青鱼骨交错层理,常见于河流入湖、海的三角洲地带,潮汐层理,压扁层理 透镜状层理 波状复合层理,59,透镜状和压扁层理,60,风成交错层理,出现环境：沙漠及海滩风成沙丘带,61,粒序层理,颗粒的粒度垂向递变，层面基本平行,62,块状层理,韵律层理,成因： 重力流(浊流)快速沉积 生物扰动使原生层理被完全破坏,成因： 物质搬运或产生方式有规律地交替变化 气候的季节性变化,63,层理的研究意义,确定地层顶底、正确划分对比底层，恢复地
18、层正常产状 交错层理可确定古水流方向、强度和水深等，是最有价值的指示水流方向构造 推断沉积环境古水深，例如：层系厚度与层理形成时的沙波高度大体相当，一般不不超过河流水深的1/6。,64,层面构造,波痕,波脊形态,直线状 弯曲状、舌状 新月状,65,弯曲状,舌状,链状,直线状,波痕类型,直线状 弯曲状 舌状 新月状,66,浪成波痕 流水波痕 风成波痕 修饰波痕(叠加波痕) 干涉波痕,波痕的成因类型,浪成波痕,流水波痕,风成波痕,67,干涉波痕,多个水流、波浪等同时作用,波浪-流水干涉波痕,68,干涉波,干涉波痕,69,改造波痕,双脊波痕,削顶波痕,早期形成的波痕被后期水流、波浪作用的改造,70,
19、波痕的研究意义,了解岩石的形成条件； 指示介质的流动方向； 能指示地层的顶底； 海、湖波痕在平面上的分布有平行于滨岸线的趋势，具有古地理意义。 波痕的形态、分布和相对丰度，为识别沉积环境的重要依据。,71,底层面构造,槽模 沟模 渠模,槽模,72,沟模,现代沉积上的沟模,由流水携带运动的颗粒对下伏泥质沉积物侵蚀而成细沟，后被砂质物充填，而在砂质岩底面上呈现出一些稍微突起的直线形的平行脊状构造。,宽度只有0.001mm到几mm，延伸数cm到数m,73,渠模,由风暴底流形成的侵蚀充填构造 指示风暴沉积环境,74,同生变形构造,重荷模和火焰状构造,重荷模,重荷构造,火焰状构造,75,球枕构造,砂岩层
20、断开并向下陷入泥岩中形成的许多不均匀排列的 椭球体或枕状体。大小从十几cm到几m,76,包卷层理,77,砂球、砂枕构造,揉皱构造,78,泄水构造,79,暴露成因的构造,干裂（泥裂）,80,雨痕、冰雹痕,流痕,81,化学成因的构造,晶体印痕,石盐假晶,82,结核,同生结核,成岩结核,假结核,原生,成岩,成岩后生,假结核,83,波痕、层理、水动力条件的关系,低流态,84,过渡流态,高流态,85,(5) 垂向上的组合或序列关系,岩性韵律 岩性组合,沉积环境的变迁 沉积作用的变迁,86,87,88,地层倾角矢量图,红：倾向相对一致，倾角随深度增加而增加断层、不整合面、砂坝、河道沉积、礁附近,蓝：倾向相
21、对一致，倾角随深度增加而减小，断层、不整合及水流层理,绿：倾角大小和方向基本一致，反映构造倾角，其某一深度的突然变化为角度不整合,89,地震信息解释沉积相,90,91,2. 古生物标志,指示盐度反映沉积环境,92,介形虫化石组合,93,藻类化石组合,钙质泥岩中的颗实藻,海水生,淡水生,94,孢粉组合 反映相带、气候,95,生物成因的沉积构造,96,遗迹相模式,陆生脊椎动物脚印,垂直或“U”形潜穴,栖息痕迹和爬行觅食痕迹,觅食构造和 潜穴系统痕迹,网状、螺旋状、弯曲状、 树枝状等表层啮食痕迹,97,98,遗迹化石类型,99,陆相沉积中常见生物遗迹化石,100,生物洞穴：居住迹,露头,现代沉积,101,觅食迹,102,停息迹,灰岩层面上的 三叶虫停息迹,爬行迹,四川上三叠统 泥质砂岩恐龙足迹,103,耕作迹,逃逸迹,腹足类的逃逸迹,微小生物为觅食兼居住而构成 的一系列几何形态复杂而规则 的水平潜穴通道,104,生物扰动构造,生物扰动加强,105,植物根迹,植物根 呈炭化残余或枝叉状矿化痕迹 出现在陆相地层中， 可反映植物的就地生长,植物屑一般分布在层面(顺层面),106,3。地球化学标志,微量元素硼、Sr/Ba、Sr/Ca、Th/U、Mn/Fe、Fe黄铁矿/C有机稳定同位素18O/16O、13C/12C、34S/ 32S有机质特征有机碳含量植烷陆相姥胶烷海相,颜色,
