3第三讲 碎屑岩沉积相分析

老师 陈世悦

第三讲

碎屑岩沉积相分析

第一节 沉积相分析方法及程序 一、沉积相分析方法根据沉积岩的岩性特征、古生物特征和地球化学特征划分 沉积相的全过程称为沉积相分析(相分析，facies analysis)。 相分析和相识别是油区岩相古地理研究中一项最基础的工作， 包括野外露头剖面相分析和地下地质相分析，两者紧密结合、 相辅相成。 野外相分析是指在野外对自然露头、人工露头、钻孔岩心 等地质实体进行直接地观察、描述、测量、取样以及制图。作 为环境解释依据的原始资料大部分是在野外研究的基础上取得 的，相分析的初步结论也应该在野外确定下来。

贵州望谟地质剖面

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三角洲相

平行、槽状层理

滑塌变形

平行、槽状层理

通心粉管迹(Macaronichnus)

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扇三角洲相

递变层理，砾岩氧化圈

紫红色泥砾

粒序层理

前缘，平行层理

脉状、波状、透镜状层理

三级扰动，通心粉管迹

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近岸水下扇砾岩， 石灰岩砾石磨圆好

水下扇沟道相， 砾石棱角状

沟道间砂泥质沉 积，正粒序

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室内相分析指的是在实验室内对野外所取得的标本样品 用各种仪器进行各种必要的分析和测试，对野外所测量的数 据进行加工整理和分析研究，以充实补充野外观察的不足。

粒度概率曲线图 曲线形态呈上拱弧形两段式，表 明悬浮总体含量高，分选差；跳跃总 体分选相对较好，为水下分流河道。

点群平行于C=M基线，有向上翘的趋 势，略具QR段和PQ段，以递变悬浮搬 运为主，但具有少量滚动组分。体现 扇三角洲牵引流沉积作用。(坨145井)

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氧化还原指标粘土矿物、微量元素、特征矿物

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地下相分析是利用钻井过程

所测得的地下各个地层的物性资料(简称测井曲线)进行岩性判 别和岩相分析。也包括利用地震 测量资料通过对各沉积体和沉积 界面的反射曲线研究而进行沉积

相的分析，即地震相分析。地下相分析是研究油区地下地层和沉 积相以及圈定油气储集层的重要 手段。

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近岸水下扇相垂向序列(利561井)

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利津三维173测线扇三角洲地震反射

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近岸水下扇地震反射特征

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王庄361测线湖底扇地震相研究区以层序Ⅰ和层序II时期的单家寺近源浊积扇和 永安镇湖底扇最为典型，同时这两个地区也是相应时期断 裂活动最强烈的地区。

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野外相分析、室内相分相、地下相分析等各种相分析方 法在实际应用中应相互结合，只有在综合了各种实际资料后，

才能正确确定相的类型和恢复沉积环境。在这些相分析方法中，野外相分析是基础和对比的标准，室内相分析是野外相 分析的补充，室内研究必须在野外研究的基础上进行。地下 相分析应与地面相分析

结合，地下相分析也能起到地面相分 析所不能起到的作用，因为地表露头常受地形、植被以及风

化剥蚀的影响，地质记录往往零散而不完备，常常难以获得连续而完整的资料。

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二、划相精度随着油气勘探开发工作的不断发展，划相的精度要求越 来越高，目前已经要求到亚相、微相级别。 沉积体系 沉积相 沉积亚相 沉积微相

例如在三角洲相中，前三角洲泥质沉积区可能是生 油的有利部位，三角洲前缘亚相是储层发育的有利地区， 并包括了水下分流河道、河口砂坝、远砂坝，甚至席状砂 发育区才是有利储层的砂体类型，这样就要求要研究到微 相级别或层次。 在碎屑岩岩相研究中，应该重点关注的是冲积扇相、河 流相、(扇)三角洲相、湖泊相、无(有)障壁海岸相、陆 棚相、海(湖)重力流浊流相、近岸水下扇相等。

老师 陈世悦

三、相分析流程如何进行相分析，大致要有个流程，维谢尔(G.S.Visher,1972) 建立的流程表，至今有一定参考意义(下表)。这个流程表基本体现 了近代沉积学研究的基本要点，可以作为开展相分析研究工作的指导 提纲。进一步概括起来，在研究中应注意以下四点：

(1)在收集各种相标志时，应特别重视沉积层序的观察和 研究，因为层序最能反映沉积岩的成因； (2)标准相模式是划相的依据； (3)强调宏观观察，有目的地选样进行室内分析，可作到 事半功倍、提高研究效率、防止盲目追求化验数量； (4)每个地区都有其特殊的地质现象，但经反复观察，反 复对比，对每个剖面总会找到与标准模式的关系，在资料少的 情况下，有助于对相类型作出预测。

老师 陈世悦

相分析流程表I、从被研究地层的最完整露头或岩心剖面着手 A.作详细的垂向剖面 (1)描述所有构造——数目、大小、层序 (2)确定水流的类型 (3)描述结构变化的层序 (4)描述岩性层序 (5)描述层理类型和特征 B.确定沉积间断、冲刷面、不整合、小间断等 (l)寻找少见的构造、生物潜穴等 (2)确定少见的矿物组合 C.确定动物群的存在和缺失 (1)古生物或微古生物化石 (2)生物痕迹类型和层位 II、确定和解释可能的层序成因 A.与已知沉积作用层序联系 (l)把沉积层序和已知作用过程对比 (2)确定可能的形成条件——水的深度、沉积速度、沉积环境能量 和可能的水化学性质 B.确定剖面内沉积相的重复情况 (1)一种成因层序的简单类型 (2)多次沉积周期、沉积变动、沉积层系的复合体

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III、作观察特征的比较表 A.比较全新世或古沉积过程有关的特点 B.作沉积过程的推测 C.选择样品作详细分析，确定可能的沉积过程 (1)根

据选择样品，进行古生态的评价 (2)详细研究样品的结构 (3)确定选样的岩性成分 (4)测定粘土矿物 (5)作适当的其它一些试验和研究 IV、扩大研究其它露头和岩心 A确定横向上成分分析的变化 (1)与邻近剖面对照和比较垂向上的类型 (2)逐层对比 B.编制有意义的变量图 (1)选择少数有系统变化的因素——粒度、层厚、交错层理、岩性 (2)很多变量可以作成常见形式的图，或表示在单一的图上 C.平面和垂向沉积类型 (1)与已知沉积过程相联系 (2)与全新世或古沉积类型相比较 V、归纳和确定 A.确定剖面或许多剖面与大地构造特征之间的天系 (l)盆地中的位置 (2)在大的沉积旋回或类型中的整个位置 B.获得补充岩心，露头剖面或别的一些新资料，并用以核对所得到的 沉积类型。

老师 陈世悦

第二节

相分析

相分析主要是通过对一定地层单位的各种沉积特征，特 别是岩相组合、相序关系和骨架砂体(岩体)几何形态的分 析和区域沉积背景的综合研究，重塑古环境的方法。在相分 析中，野外露头及录井剖面沉积特征的描述，是第一性资料 的来源和分析的基础。但是，在大多数沉积盆地的资源勘探 中，通常缺乏露头，钻井取芯也十分有限，所以在相分析中 主要依赖于地下资料的获取与分析，其中最常用的是测井资 料和地震剖面。由于相分析是在等时地层单位中进行的，所 以在这种情况下，通过对盆地形态和沉积物构型的恢复、总 体岩性的确定，骨架砂体几何形态的定量描述，以及垂向上 与侧向上相序和岩相组合的识别等手段，也能进行古环境的 重塑。

老师 陈世悦

一、相分析单位的确定

在地质工作中，按照岩层的不同特征和属性，可以将地层分 为岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位三种主要类型。 岩石地层单位是指岩性或者相均一的三维岩层体。这是一种 以岩性特征在纵横向上的具体延伸为基础的客观物质单位。而不 考虑其年龄。 生物地层单位是以含有相同化石内容和分布为特征，并与邻 层化石有别的三维岩层体。生物地层单位常常接近年代地层单位， 但也有穿时性。 年代地层单位是在特定的地质时间间隔内形成的岩层体，它 代表地史中一定时间范围内形成的全部岩石，其顶底界线以等时 面为界。 从上可以看出，前二种地层单位是描述性的，而年代地层单 位则是解释性的，年代地层单位的时代可以根据各种手段确定， 其中最重要的是生物化石、放射性资料以及古地磁研究等等。因 此，区分这三种地层单位对于相分析有重要的意义。

老师 陈世悦

相分析是在等时地层单位 中进行的，由于等时地层单位 可以反映沉积作用

的同时性和 在时间上、空间上的变化规律， 所以对它们的确定就成了相分 析的关键。等时地层单位的界 限可以根据时间—岩性标志层、 区域性的沉积间断面和水进相 等特征确定。一般认为最好的 时间—岩性标志层是薄层的凝 灰岩或薄层石灰岩。煤层和黑 色页岩在查明不穿时的情况下， 在局部范围内也可以应用。这 些标志晨通过测井资料是比较 容易确定的。

华北晚古生代沉积建造层序地层格架

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