沈積相古地理的研究和填圖既要吸收前人的成果,又要進行必要的野外工作。在工作方法上強調宏觀與微觀相結合,野外與室內相結合;在工作步驟上,壹般包括設計準備、野外工作、室內分析鑒定和測繪工作。這些不同階段的工作往往是有機聯系和交織在壹起的。在設計準備階段,應做好以下工作:
(1)綜合數據收集
在地層劃分對比的基礎上,對露頭剖面、巖心錄井(包括取心和井壁取心)、巖屑錄井、古生物和古生態鑒定、分析測試(包括薄片、重礦物、粒度分析、地球化學指標、油氣水分析等)資料,)、電測井、地球物理進行系統的收集整理,並認真審核核對,註意準確性和代表性,確保成圖基礎數據的紮實可靠。
整理原始資料,壹般是先建立相分析剖面和巖相古地理卡片,然後按井統計,如砂巖類型、重礦物、粒度參數、層理特征、古生物、泥巖顏色、地球化學指標等。
地層資料的收集包括:①1∶5萬、1 ∶ 20萬區域圖中的實測剖面資料,以及地層剖面、各種鉆孔和石油深井巖心資料(包括電測井、放射性測井和巖屑測井資料等。)的石油和地質調查勘探;②用於分析解釋地層和構造界面的各種地球物理資料;③大地構造的專項研究資料;(4)工作區及鄰區巖相古地理和地層古生物研究成果;⑤沈積和層控礦床資料。
(2)統壹地層劃分對比方案,確定填圖單位。
中、小比例尺沈積相古地理圖的編制通常以年代地層學為基礎,即研究同壹時間範圍內沈積環境的變化。這就要求所有的地層剖面都是近似等時的。因此,在工作之初,應註意地層的等時性、歷時性和相變問題,正確選擇地層對比的時間界線和分層標誌,提出合理的地層劃分對比方案,作為測量剖面和資料整理的依據。
在確定地層劃分對比方案時,還應考慮填圖單元的合理性。由於目前的成圖方法仍然是用二維空間來表達三維空間的變化,所以成圖單位的時間限制直接影響到地圖的質量。壹般來說,成圖時間單元越短,越能準確反映工區的沈積環境及其變化,但對地層對比和沈積資料采集的精度要求越高。
根據統計分析方法,最終通過編制巖相古地理圖來完成巖相古地理的研究。換言之,巖相古地理圖的編制是巖相分析和古地理研究的總結。
巖相古地理圖怎麽編,收集整理什麽資料,先做什麽基礎圖,怎麽分析,對不同地區,不同層段,不同相都不壹樣。
陸源碎屑沈積盆地巖相古地理圖的編制有三個基本階段,即基礎資料的收集和整理、主要基礎圖的編制和分析、巖相古地理圖的編制和使用。
現場工作
野外工作是沈積相古地理研究和制圖的基礎。通過測量沈積相剖面,系統研究剖面的巖石成分、構造、構造、古生物組合、生態特征和遺跡化石,收集各種古水流資料,進而劃分巖石成因單元,綜合分析剖面的層序結構特征,初步確定沈積相類型。同時要采集必要的樣品進行室內分析研究,為正確劃分沈積相類型、建立區域沈積相模型和綜合填圖奠定基礎。
8.2.2.1沈積相剖面測量
(1)現場踏勘
在設計期間,應對工區和主要剖面進行調查,了解整個地區的基本特征、地層出露和沈積相,初步擬定壹套圖例和巖石分類命名方案,確定剖面研究的類型、數量和步驟。
(2)剖面的類型、部署原則和精度要求。
沈積相的野外研究主要在不同類型的剖面上進行。因此,profile部署的合理性和研究水平直接影響最終的制圖質量。
區段類型包括控制區段、輔助區段和路由區段。壹般要求平面圖上單獨顯示的每個沈積單元的主剖面不少於1,輔助剖面不少於2 ~ 3個。輪廓精度適合計劃。大比例尺地圖的剖面比例尺壹般不小於1∶500,中小比例尺壹般為1∶1000 ~ 1∶2000。
(3)剖面測量程序和樣品采集
相剖面的測量程度和方法與地層剖面相同,但其觀測重點應放在相標誌的研究和沈積環境的分析上。壹般包括踏勘、實測、相位圖三個步驟。在剖面測量過程中,應采集必要的測試和分析樣品進行室內研究。
8.2.2.2沈積相野外研究
野外定相在沈積相古地理研究中非常重要,室內工作只是野外工作的補充、修正和深化。沈積相類型的確定主要依靠對構造、構造、生物組合、生態特征等沈積相標誌的綜合分析,以及對剖面結構特征和相組合時空關系的研究。這些標誌和特征的識別主要是在野外或在巖心的觀察和研究中完成的。野外準定相要求掌握不同環境下不同沈積相類型和沈積模式的主要特征,善於發現和識別各種相標誌;要求根據不同的剖面特征把握野外要點,仔細觀察,根據各種標誌、剖面結構、相序變化特征綜合分析,再作出判斷。
(1)沈積相標誌觀察
第五章系統介紹了沈積相的識別標誌。不同的巖石類型有不同的剖面和相標誌觀測點。對於以陸源碎屑巖為主的剖面,除上述標誌外,還應註意砂巖的成熟度和砂體形態特征。砂巖的成熟度包括成分成熟度和結構成熟度兩個方面,兩者都與沈積環境密切相關(圖8.1),是確定陸源碎屑巖沈積相的重要標誌。
圖8.1砂巖結構成熟度與沈積相的關系(根據M.K .,Tucker,1980,引自劉寶軍等,1990)。
砂體的幾何形態是指具有相同特征的沈積砂體的分布、延伸方向和形態特征。不同沈積環境下沈積的砂體具有不同的形態。如河控三角洲的砂體呈指狀,垂直於海岸;波浪控制的三角洲砂體與海岸平行;潮汐水道或水道砂體有平底和平頂,而近海砂壩往往有平底和凸頂。砂體形態的研究不僅有利於分期,而且對油氣資源和沈積礦產的普查和評價也有意義。
碳酸鹽剖面的觀察,重點應放在結構、層理類型和厚度、生物組合的觀察上。碳酸鹽巖的結構類型復雜,與沈積環境密切相關。顆粒的有無、顆粒與泥漿的比例、顆粒的類型以及亮晶的有無都需要在現場仔細觀察。碳酸鹽巖的顏色和層理特征也與沈積環境密切相關,淺色厚層多為淺水環境;深色薄層通常與瀉湖、大陸架或深水盆地有關。碳酸鹽巖的層理和層理結構主要出現在淺水和高能顆粒灰巖中。碳酸鹽巖的形成與生物作用密切相關。因此,研究其生物組合和生態特征是非常重要的。根據生物組合和生態類型的分析,可以確定沈積時生物組合是寬鹽型還是窄鹽型,生物埋藏是原地還是異地。
(2)截面結構的研究
剖面結構是指特定的巖性、構造、構造、生物等所顯示的相關垂向序列。,或稱為相序或巖相組合。這些序列是描述性的,它們的規模可大可小。多數情況下,重復出現韻律層或明顯的沈積旋回,是由不同沈積環境特定的水動力條件和演化規律造成的。這些具有不同特征的剖面結構的地質解釋稱為相模型或沈積模型。熟練掌握這些相圖的特征和形成機理,對野外定相具有重要意義。在陸源碎屑巖中,向上增厚的層序包括前積沖積扇、三角洲、堡島和海底扇模式(圖8.2)。雖然都是向上加厚,但是各有特色。向上變薄的層序包括砂質辮狀河的河道沈積和海灘、潮坪、潮汐水道等曲流河的沈積相模式(圖8.3)。在碳酸鹽巖中,向上變淺層序往往以潮下→潮間帶→潮上環境反復出現,但在不同條件下表現出不同的組合特征,如石膏層序、顆粒層序、疊層石層序、生物礁層序和海岸塞蔔哈層序(圖8.4)。至於濁積巖中的馬寶層序和風暴巖層序,它們更為人們所熟知。總之,熟練掌握和運用這些已知的層序和模型,對確定沈積相是非常有幫助的。壹些簡單的剖面結構可以通過實地觀察和總結來解釋,然後與典型模型進行對比。對於剖面結構復雜、旋回性或規律性不明確的,也可以在詳細測量後,利用數學馬爾可夫鏈分析方法制作模型剖面,然後與典型相模型對比,確定沈積相。
圖8.2向上增厚的截面結構(根據公元1984)
圖8.3向上變薄剖面結構(根據公元1984)
圖8.4碳酸鹽巖中常見的剖面結構(根據N.P.James,1979,引自劉寶軍等,1990)。
室內工作
沈積相古地理研究的室內工作包括各種樣品的分析鑒定、綜合整理、各種基礎圖、綜合圖以及最終研究報告的編制。前者包括巖石薄片的鑒定及其結果的分析和統計,碎屑巖的粒度分析,巖石薄片中生物碎屑、物種和生態特征的鑒定和統計分析,壹些沈積成巖礦物的定性和定量研究,各種測試資料(包括光譜、化學分析和同位素分析)的綜合整理和解釋。本文主要介紹沈積巖薄片鑒定的要點,壹些主要圖件的編制以及編制中的幾個問題。
8.2.3.1沈積巖薄片鑒定
沈積巖薄片鑒定是最基本也是最重要的室內鑒定工作,它可以為沈積相的確定提供必要的微觀證據,並為最終的填圖工作提供許多定性和定量的資料。為了使野外和室內工作、宏觀和微觀研究緊密結合,提倡野外人員自己鑒定薄片,室內專門鑒定人員也要參與主切片的測量。
(1)砂巖薄片的識別
砂巖主要由碎屑顆粒、膠結物、基質和孔隙組成。砂巖薄片鑒定包括四個部分:成分、結構、顯微構造和成巖作用的後生變化。應統計應時(Q)、長石(F)和碎屑(R)的百分含量,並據此計算穩定和不穩定碎屑組分的比例,即Q(應時+矽質碎屑)/(F+R)。這個比值反映了砂巖的成分成熟度。
雜基是指由碎屑物質機械沈積而成的細粒物質,主要是粘土物質,也有細砂和碳酸鹽砂漿。雜基含量高的巖石分選性差,結構成熟度低。
砂巖的結構包括顆粒結構特征(粒度、形貌、表面特征等。)和基質結構(顆粒之間的接觸關系、支撐類型和膠結類型)。粒度分析的數據可以通過篩析、薄片法或水分離法獲得。數據整理包括各種粒度分析圖(常用的有頻率曲線、累積曲線、概率值累積曲線)的各種參數計算(包括平均值、標準差、偏度、峰度、銳度),以及粒度或粒度參數圖像(如C-M圖、離散圖)。
成巖後生作用的研究包括成巖作用的類型、階段和演化。這些對砂巖的孔隙度和滲透率有很大的影響,對油氣勘探或某些後生金屬礦床的形成有重要意義。
(2)碳酸鹽薄片的識別
應重視碳酸鹽巖的礦物組成、結構及成巖特征的研究。碳酸鹽巖中常見的礦物成分有方解石、白雲石、陸源碎屑、粘土和有機質。
碳酸鹽巖結構的研究包括四個部分:顆粒、砂漿基質、水泥和孔隙。鑒別時要註意:①確定顆粒的種類和生物骨骼的完整性。非生物骨粒包括鮞粒、丸粒(或小球)、有核石、團塊和內部碎屑;②含量變化,如不同類型顆粒的相對百分比、砂漿基體的含量、亮晶水泥的含量、總顆粒與基體含量的比值、基體與亮晶水泥的比值等。③生物碎屑的研究,根據生物骨骼的顯微結構特征確定其類別和相對含量。
在碳酸鹽巖成巖後生作用的研究中,對於白雲巖,應確定其生成期是準同生期、成巖期還是後生期。通常由它的粒度和晶形特征,結合現場產狀等因素決定。除準同生白雲石化外,其余均無環境意義。因此,對於成巖或後生白雲巖,應采用各種手段恢復其原始巖石特征,以確定其沈積相類型。
8.2.3.2泥質巖的研究
泥質巖顆粒很小,必須用其他方法和手段研究。泥質巖的研究壹般是觀察其顏色、原生沈積構造(結構、層理、生物擾動構造)、礦物成分及含量、有機質含量、生物化石等。
8.2.3.3實驗測試數據的獲取與分析
包括各種實驗室測試分析(如光譜分析、化學分析、同位素分析、微古鑒定、X射線衍射分析、陰極發光分析、電子掃描和探針分析等)。).
8.2.3.4綜合室內制圖和分析
巖相古地理分析的最終成果圖應在室內完成,包括各種單因素分析圖(如砂體圖、砂巖百分比圖、某壹巖石厚度圖等。)和各種綜合分析圖件(如沈積體系圖、巖相區劃圖、綜合古地理圖、礦產形成及分布圖等。).
編制巖相古地理圖的技術和方法將在後面的章節中介紹。