碳酸鹽巖層序地層學(xué)回顧與展望論文
摘要：闡述了碳酸鹽巖層序地層學(xué)三個(gè)階段的發(fā)展歷程，即20世紀(jì)80年代，以Schager為代表的碳酸鹽巖層序地層學(xué)理論建立階段;80年代末期至90年代晚期，以Greenlee和Lehmann(1993)為代表的研究不同沉積背景下碳酸鹽巖層序地層模式的碳酸鹽巖層序地層學(xué)發(fā)展壯大階段。面向未來(lái)，碳酸鹽巖層序地層學(xué)理論發(fā)展存在五個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)初現(xiàn)雛形。
關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖;層序地層學(xué);體系域
中圖分類(lèi)號(hào)：TE132文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-1980(2011)02-0069-03“層序”這一概念由Sloss在1948年北美地質(zhì)學(xué)會(huì)年會(huì)的沉積相和地質(zhì)歷史研討會(huì)上提出，但由于這樣的層序單位時(shí)間跨度太大，實(shí)用性差，未能得到廣泛認(rèn)同。20世紀(jì)70年代末到80年代中期，地震地層學(xué)得到了蓬勃的發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，由美國(guó)Rice大學(xué)P R Vall教授及休斯頓Exxon公司的同行們?cè)诘卣鸬貙訉W(xué)理論基礎(chǔ)上提出了層序地層學(xué)，將地層層序看成是全球海平面變化的響應(yīng)。到80年代中后期，Mitchum、Van
Wagoner、Vail、Sangree等人發(fā)表了一系列相關(guān)文章，并最終以由C K Wilgus等人編著的《Sea Level Changes:An hitegrated Approach》為標(biāo)志，層序地層學(xué)形成為一門(mén)新學(xué)科[1-3]。
1碳酸鹽巖層序地層學(xué)回顧
20世紀(jì)80年代，在經(jīng)歷碎屑巖體系基礎(chǔ)上改造成為碳酸鹽巖沉積體系的層序地層學(xué)爭(zhēng)議后，以Schager為代表的許多學(xué)者闡明了碎屑巖和碳酸鹽巖層序模式的差別，建立了碳酸鹽巖層序地層學(xué)理論;特別是J F Sarg在1987年發(fā)表的“碳酸鹽巖層序地層學(xué)研究”一文，奠定了碳酸鹽 巖層序地層學(xué)的基本思想。Sarg、Harford、Loucks、Greenlee和Lehmann、Fitchen等人研究了不同沉積背景下碳酸鹽巖層序地層模式，提供了適用于碳酸鹽巖為主盆地的一般性的預(yù)測(cè)序列(見(jiàn)圖1)。
A.海侵體系域B.高位體系域C.低位體系域D.海侵不整合圖1緩坡條件下的層序地層模式隨著碳酸鹽巖層序地層學(xué)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了許多分支，如成巖層序地層學(xué)、生物層序地層學(xué)、化學(xué)層序地層學(xué)、高頻層序地層學(xué)等。這些分支學(xué)科的出現(xiàn)，不僅豐富和發(fā)展了層序地層學(xué)理論，也使其應(yīng)用領(lǐng)域大大擴(kuò)展。2碳酸鹽巖層序地層學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)碳酸鹽巖層序地層學(xué)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，取得了很高的評(píng)價(jià)，但也存在著許多有爭(zhēng)議的或未解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題的解決正是層序地層學(xué)以后的發(fā)展方向。
(1)多學(xué)科綜合。將年代地層學(xué)、古生物學(xué)、地層學(xué)、巖石物理學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)以及巖石學(xué)等綜合應(yīng)用已經(jīng)成為碳酸鹽巖層序地層學(xué)研究的總趨勢(shì)。
(2)碳酸鹽巖層序地層學(xué)向微觀方向發(fā)展。層序地層學(xué)應(yīng)采取宏觀控制微觀、微觀反過(guò)來(lái)補(bǔ)充或印證宏觀的思路[4]。主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①成巖層序地層學(xué)。成巖層序地層學(xué)是以層序的地層成因特性為原理，考慮到成巖作用在層序中不同研究區(qū)地理位置部位的系統(tǒng)差異，利用成巖作用的微觀資料，研究層序內(nèi)部成巖作用的變化規(guī)律。②膠結(jié)物層序地層學(xué)。Brait whaite提出了“膠結(jié)物層序地層學(xué)”，強(qiáng)調(diào)膠結(jié)物在層序中的重要意義,指出可根據(jù)膠結(jié)作用的增生和特點(diǎn)劃分出膠結(jié)物帶的區(qū)域分布,膠結(jié)物層序可與上超、下超和其他的相關(guān)層序?qū)Ρ取＂弁凰貙有虻貙訉W(xué)。同位素地層學(xué)主要涉及鍶、碳、氧、硫、氮同位素和有機(jī)碳等,其主要是通過(guò)與生物地層學(xué)研究結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)地層的高精度
對(duì)比。
④磁性地層學(xué)。
(3)碳酸鹽巖層序地層學(xué)向高精度方向發(fā)展。近年來(lái)，層序地層學(xué)的研究不斷從盆地規(guī)模的層序和沉積體系域分析向沉積微相和儲(chǔ)層規(guī)模的.高精度層序地層分析深化。大量的研究表明，綜合地質(zhì)和高分辨率的地球物理資料建立的高精度的層序地層格架可為精細(xì)的沉積體系、沉積相分析和砂體分布預(yù)測(cè)提供更有效的地層對(duì)比框架，主要表現(xiàn)碳酸鹽巖高頻層序地層學(xué)。
高頻層序地層學(xué)概念最初由Wagoner等人提出，其時(shí)間跨度相當(dāng)于Miall和Posanentier等人1982年提出的時(shí)間周期為0.01～0.5Ma的4～5級(jí)甚至6級(jí)旋回，為米蘭科維奇驅(qū)動(dòng)的氣候變化和高頻短周期海平面變化的綜合產(chǎn)物，屬行星軌道參數(shù)(偏心率、偏度和歲差)不規(guī)則旋回層序。測(cè)井資料的垂向高分辨率是識(shí)別高頻層序的基礎(chǔ)，經(jīng)巖心資料刻度的不同類(lèi)型測(cè)井曲線的形態(tài)及其組合，提供了巖性、巖相的疊置形式，同時(shí)也提供了識(shí)別高頻層序界面、劃分準(zhǔn)層序組、準(zhǔn)層序以及研究準(zhǔn)層序疊置樣式的基礎(chǔ)。同時(shí)，高頻層序地層劃分和對(duì)比的關(guān)鍵是通過(guò)對(duì)地層形成過(guò)程的具體分析找出巖石與巖石、巖石與界面或界面與界面對(duì)比的規(guī)律[3]。
(4)碳酸鹽巖層序地層學(xué)從定性向定量方向發(fā)展。隨著數(shù)學(xué)模擬、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，各種實(shí)驗(yàn)手段、地震技術(shù)和測(cè)井技術(shù)的進(jìn)步，層序地層學(xué)的研究從定性和半定量向定量過(guò)渡，其方法體系發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，即從原來(lái)的野外描述性、推斷性和不可檢驗(yàn)性走向了計(jì)算機(jī)物理模擬、三維可視化以及定量計(jì)算。其主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①數(shù)學(xué)模擬;
②計(jì)算機(jī)模擬技術(shù);③實(shí)驗(yàn)?zāi)M[4]。
(5)碳酸鹽巖層序地層學(xué)在油氣勘探目標(biāo)的應(yīng)用。
特別是以碳酸鹽巖層序地層體系域約束下的儲(chǔ)層正、反演技術(shù)得到快速發(fā)展，為碳酸鹽巖儲(chǔ)層描述帶來(lái)快速而又直觀的評(píng)估，為隱形圈閉發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
圖2層序地層體系域約束下地質(zhì)模型正演3結(jié)論(1)碳酸鹽巖層序地層學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：20世紀(jì)80年代，以Schager為代表的碳酸鹽巖層序地層學(xué)理論建立階段;20世紀(jì)80年代末期至90年代晚期，以Sarg、Harford、Loucks、Greenlee和Lehmann、Fitchen等研究不同沉積背景下碳酸鹽巖層序地層模式的碳酸鹽巖層序地層學(xué)發(fā)展壯大階段及碳酸鹽巖層序地層學(xué)多分支學(xué)科應(yīng)用階段。
(2)碳酸鹽巖層序地層學(xué)理論發(fā)展存在五大趨勢(shì)：多學(xué)科綜合應(yīng)用趨勢(shì);以成巖層序地層學(xué)為代表的碳酸鹽巖層序地層學(xué)微觀發(fā)展趨勢(shì);以高頻層序?yàn)榇淼母呔劝l(fā)展趨勢(shì);以計(jì)算機(jī)模擬定量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì);碳酸鹽巖層序地層學(xué)體系域約束下的儲(chǔ)層正、反演應(yīng)用研究趨勢(shì)。
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