综合地层学

《综合地层学》考试试卷1、从综合地层学理论出发，说明地层研究过程中面对以下地层时研究手段如何选取（可以自己限定一定的条件）？（1）火成岩地层；沉积岩地层；变质岩地层。（2）露头区地层；覆盖区地层。答：在上世纪50年代开始，地层学获得了革命性进展，涌现出许多新的地层学分支，如事件地层学、生态地层学、化学地层学、磁性地层学、地震地层学、定量地层学、同位素年龄地层学等;有些早期的地层学分支如成因地层学、构造地层学亦重新获得活力而得到进一步发展。这些新的地层学分支开辟了广阔的研究领域，并深化了传统地层学的研究内容，集中地体现在对地层成因、微观特征、整体性和定量化研究方面。地层学的新分支与传统地层学共同组成了现代地层学的各个方面，使地层学向着多侧面、多层次、多尺度的系统研究方向发展，从而产生了综合地层学，它代表了当前地层学发展的主流。综合地层学正是随着现代地层学的发展而产生的。它是地层学的发展趋势,与地层学这一概念具有同样的学科分类地位,可以看作是新时期的代名词。按照系统科学的系统观和基本原理，综合地层学的实质就是关于地层的系统科学。地层学的各分支学科就是系统的组成要素或子系统，而综合地层学就是由各要素组成的有机统一体—系统。在这里综合地层学包括两方面含义。一是在内容上它包含了地层学各分支，即地层学各分支都是其组成部分。二是这些不同组成部分不是无机地组并在一起，而是通过一定结构(即时空格架)联系起来。综合地层学对应的客观物质系统是地层实体本身，而其组成要素或子系统—即各地层学分支对应的物质要素就是地层实体的各物质属性、时间属性和成因特征。就地层学在地质学中所处的位置和整个地质历史而，地层学的基本目的和任务是研究表壳岩石在四维空间的分布规律，即地层体的时空规律，追索其区域性乃至全球范围的整体特征。从这一基本目的或总的任务出发，地层学的不同分支学科显然起着不同的作用、处在不同的位置和层次。综合地层学以多重地层划分为基础,或者说其表现形式是多重地层划分,但它决不是不同地层学方法的简单拼凑或罗列,而包含着对多学科地层学方法的深入理解、弄清不同方法之间的内在联系和各自在地层学中所处的地位。在研究过程中选用哪些研究手段，又如何将用这些研究手段得出的结果综合起来,取决于两个方面:一是研究对象(地层)的现存状况,二是地层学各分支学科在综合地层学中的层次和地位。（1）火成岩地层：化学地层学；矿物地层学；定量地层学；事件地层学；构造地层学；测井地层学；岩石地层学；火山地层学；同位素年龄地层学；地震地层学；磁性地层学；生物地层学；地震地层学。沉积岩地层：生物地层学；测井地层学；序地层学；沉积地层学；岩石地层学；矿物地层学；生态地层学；磁性地层学；事件地层学；化学地层学；定量地层学；构造地层学；天文地层学；地震地层学。变质岩地层中：化学地层学；生物地层学；化学地层学；矿物地层学；定量地层学；测井地层学；构造地层学；火山地层学。A、我们可以根据层理的原生沉积构造特征来识别它：①沿水平层理物质颗粒粒粗细比较均匀，垂直层理常呈粒序条带或层理条带多；②不同颜色条带往往平行层理，③特殊岩性夹层、透镜体长轴方向平行于层理；④层面上常具变余沉积构造特征，如波痕、泥裂、印模等。B、恢盆部面中局部构遭轮脚，确定背、向斜与断层具体位置：①标志层的选择与对比，在大片岩性单调的岩系(如千枚岩、板岩)中可选择比较稳定的碳酸盐岩或其他特殊岩性层(如砂砾岩、石英岩等)，以便于恢复褶皱构造时进行对比，②要考虑变质作用过程中强烈挤压形成的紧闭褶皱,其翼部常伴随有不同程度的物质塑性流动，致使某些岩层变薄、透镜化、甚至局部尖灭使褶皱两翼岩层岩性、厚度难以逐层对比，③在剖面中要注意区分不同规模褶皱的组合关系，属同等级别还是主从关系，④除注意一般断裂外，还要考虑是否有同变质期断裂的存在。这些断裂是在岩石塑性程度比较高的情况下产生的，因此断层带岩石破碎标志不明显，而矿物定向形成的片理带比较特征。C、注意古不盛合面的特殊性：质岩系地层中古不整合而形成之后，经历了较强烈的区域变质与构造形变，经常受到构造叠加改造。由于不整合而本身就是一个构造薄弱面，因此常常叠加产生不同规模之断裂。而且不整合面上，下原来明显的地质差异常因断裂的活动与新生变质矿物的产生而趋向和缓乃至“协调”，貌似渐变过渡。因此确定古不整合而时必须注意：①对比上、下岩系的岩性组合特点、地球化学及含矿性的差异；②确定同一岩层是否超覆于不同时代不同岩性地层之上，分析上、下岩系总体展布方向与分布规律，③研究上、下岩系总体构造线方向和构造形迹的差异；④现察原始沉积不整合而本身的特点及后期构造叠加改造情况注意，不同地点由干下伏地层岩性、产状差异的变化而引起构造叠加的不同形式。（2）露头区地层：各种类型的露头研究手段和方法都大同小异，且研究工作多集中在储层、储集体方面。①当露头崖壁高而陡峭时需用特殊的照相设备进行拍照，详细分析研究对象的结构、构造、各级界面等。如由穆龙新和贾爱林领导的项目组在对滦平扇三角洲和大同辫状河露头的测量和照相中，应用普通的照相设备完成了该区的全剖面照片。②野外露头砂体的取样通常采用三种方式。规则的线性取样，即在砂体剖面上按照一定的间距布置取样线，取样线的间距视所研究砂体内部构成的复杂程度而定，通常在2～8m间选择。均匀取样，即横向与垂向取样的间距相等或接近。这种取样密度通常在1m×1m～2m×2m间。随机取样，取样密度视砂体内部结构的复杂性而定，但样品的整体密度应相对均匀，这种方式较适合于小型砂体。在上述三种方式中,最常用的是第一种。③选择典型的大剖面进行沉积学写实并绘制垂向层序剖面图，以正确表现和客观描述沉积体系内部各种成因相的结构与物质组成以及成因相的空间配置格架，从而为总结沉积体系模式奠定基础。该方法4种表现方式：用素描和提取的办法直接进行大剖面写实；用照片镶嵌法将露头剖面真实地体现，然后对照照片进行沉积学解释，这一方法极为常用；在露头上选取若干个点，建立每个点的垂直剖面，然后进行对比，以达到写实并反映各类界面和研究目标的内部构成和分布特征的目的；在露头上钻井并测井，根据测井剖面进行对比。2、在下列地层学的分支中选择一个，论述其基本原理和研究方法，并以实例说明之：（1）岩石地层学（2）生物地层学（3）生态地层学（4）放射性同位素地层学（5）稳定同位素地层学（6）地震地层学（7）层序地层学（8）磁性地层学（9）事件地层学答：层序地层学：研究以侵蚀面或无沉积作用面、或者与之可对比的整合面为界的、重复的、成因上有联系的地层单元之间在年代地层格架内的岩石关系。是一种分析方法，原理是地层学和沉积学。1、基本原理遵循多个沉积学和地层学第一性原理的沉积地层具有特定的形态和时空组合关系，这种形态和时空组合关系在地质历史中周期性地出现，因而具有可测性。尽管层序地层学的原理是确定的，但其概念性模式图却是针对特定沉积条件提出的。由于地质条件的多样性，不可能存在放之四海而皆准的层序地层学模式。但是就沉积体系特点而言可归纳为：海相陆缘碎屑沉积体系、海相碳酸盐岩沉积体系和陆相盆地沉积体系。2、研究内容（1）层序关键界面的识别，鉴定和追索对比，层序关键界面包括不整合面、初始海泛面、最大海泛面及其伴生的凝缩锻，这些界面的识别对于确定层序及其体系具有重要意义。(2)层序特征研究：根据组合、沉积体系、副层序、副层序组的配置和叠置关系，确定体系域的划分、对比及展布。（3）依据高分辨的层序地层学年代地层学资料，确定每一层序界面的年代地层格架。（4）根据层序特点编制海平面的升降曲线、构造沉降曲线、岩相古地理图。（5）解释古地理变迁:地质演化史，层序形成机制及模式的建立。（6）油气田生、储、盖层的预测。3、研究方法层序地层学研究室一种多学科、多手段的综合研究。各种方法手段相互补充和验证。沉积学方法（1）关键界面的研究，层序界面的识别，初始海泛面的识别。最大海泛面及其伴生的凝缩识别。（2）体系域研究：体系域研究是牢固建立在相、相组合和沉积体系的研究基础上，因此应加强沉积相和副层序叠置样式的研究。（3）岩相古地理图的编制：岩相古地理图编制对于重塑沉积历史、盆地分析和油气勘探中的生、储、盖层研究预测具有重要意义。（4）高频旋回研究地球化学方法（1）稳定同位素地球化学方法（2）稀土元素：稀土元素在海水中含量很低，但是在海水深度剖面上分布具有一定的变化规律。研究表明，随着海水深度的增加，海水中稀土元素的增加。（3）微量元素、常量元素的研究古生物学方法：古生物的类别、组合和保存状态对于恢复古环境具有重要意义（1）古生物群落低栖组合法（2）份异度方法（3）遗迹相方法（4）生态组合法层序地层学在油气勘探中的应用随着大型整装构造油气藏发现的机率变小，隐蔽油气藏(地层、岩性油气藏)勘探得到了极大重视和快速发展。然而，在陆相湖盆进行具有工业价值的隐蔽油气藏勘探，仍是处于探索阶段的难题。尤其像渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷这样高勘探精度的盆地和探区，如何寻找隐蔽油气藏，是研究工作者亟待解决的问题。本文以东营凹陷为例，从层序和砂体成因等方面入手，探索寻找隐蔽油气藏的方法。1.东营凹陷沙三中段层序格架建立通过对钻井、测井及地震等资料的分析，分别建立钻井、测井及地震层序格架，并结合合成地震记录，反复验证，从而建立综合层序地层学格架。沙三中段共划分4个四级层序。并在每个层序中进行了水进面和最大水泛面的识别,，进而细分出低位体系域、水进体系域和高位体系域。其特征如下：Sq1:其下部层序界面为沙三中的底界，与下伏地层呈不整合接触。该层序受古地貌影响(坡度很陡)，在坡折之下(坡角处)发育低位体系域，砂体厚度较大，但厚层分布范围较小。在低位体系域沉积之后，基准面上升很快，也很高，使得水进体系域沉积体快速向岸退缩，恰恰在近源处沉积了相对较厚的水进体系域砂岩，测井曲线也表现为退积砂体特征。基准面达到最大水泛面之后，下降缓慢，至使高位体系域前积沉积体刚刚到达低位体系部位即终止，形成低位体系域与高位体系域并列分布的特征。与上覆层序呈不整合接触。Sq2:低位体系域位于斜坡部位，其上水进体系域砂体很发育，退积特征明显，达到最大水泛面后,沉积基准面迅速下降，高位体系域很不发育，进入下个层序。Sq3:低位体系域的盆底扇很发育，呈丘形，基准面上升很快、水进体系域沉积体不发育，但高位体系域非常发育，大套的沉积体特征明显，并呈复合密集段直接覆盖于低位体系域沉积体之上，具备良好的成藏条件。Sq4:低位体系域特别发育，大套厚层砂岩呈上倾尖灭覆于层序界面的斜坡带上，波阻抗反演也显示大套砂岩，测井曲线也呈高幅值砂岩特征。水进体系域相对较薄，而高位体系域为厚层的大型前积体。其层序顶界为明显的削截不整合面，大致相当于沙三上的顶界。2.砂体成因分析及模式建立东营三角洲是东营凹陷东部物源向前叠置的高角度前积沉积体。沿前积方向约30km长度上，沙三中段包含4个四级层序。对每个层序进行了低位体系域、水进体系域和高位体系域划分。应用地震剖面确定低位体系域沉积体平面分布之后，通过合成地震记录及测井曲线，建立钻井地震关系，并对钻遇该沉积体的关键井进行沉积相分析。例如牛13井，在沙三中段的下部钻遇到数十米厚的复合砂体，从电测曲线看，既有典型的滑塌浊积扇砂体，以与泥岩频繁互层的指状曲线为特征，也有明显具反旋回特征的较厚的复合砂体，推测为水下扇或低位三角洲沉积。在研究中采用了波阻抗反演技术以识别低位域砂体的展布特征，取得良好效果。在上述研究基础上，归纳了各体系域砂体成因模式。沙三中段下部的砂体有3种主要成因类型，分布最广泛的是高位域的前三角洲滑塌浊积扇砂和深水浊积扇砂，以总体上分布广泛、单层厚度薄、单砂体面积小为特征,其区别在于前者主要发育在斜坡上,原始产状倾斜；后者主要发育在前方的湖底,原始产状近于水平或呈披盖状。第三种类型是低位域的水下扇或三角洲砂体,其特征是总体上分布局限,只在沉积坡折带之下的低位域中发育,单层厚度较大，往往呈反旋回,单砂体面积相对较大。3.含油气圈闭预测由于地层圈闭在形态圈闭识别阶段是显型的而不是隐蔽的,更重要的是地层圈闭往往