3第三讲 碎屑岩沉积相分析

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
在大型沉积盆地中，等时地层单位通常用层序地 层学的方法确定。层序地层学是通过识别海平面周期 性变化产生的沉积特征，划分对比地层、定年和解释 地层记录的方法。这种方法的前提是认为海平面的升 降变化具有全球的周期性，因此在沉积记录中可以形 成以不整合及与之相应的整合面为边界的成因地层单 位。这种单位称为沉积层序。如果能够排除构造运动 和其它干扰因素的影响，识别出这些全球性的沉积层 序，并予以准确定年，就能为沉积相和古地理的重塑 提供一种年代地层骨架。这种方法在内陆湖盆的研究 中也可以借鉴。
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。
一、相分析单位的确定ห้องสมุดไป่ตู้
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。
三、单剖面相分析
根据勘探进展、资料丰富程度，相的剖面分析法大致划分 为三个阶段，即单剖面相分析、剖面对比相分析和平面剖面相 分析。
单剖面相分析的一个重要成果，就是根据相标志的研究， 初步判定剖面中各组、段、亚段，乃至层的相类型，待获得分 析化验资料，再予以补充和修改。当某些层段相标志不甚明显 时，可借助相的共生组合规律加以判定。
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。
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：
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。
二、相序分析
在相分析中不能孤立地对单个岩相进行解释，因为单个岩 相具有多解性，可以见于多种环境。例如根土岩和煤层是在沉 积界面非常接近水面或在水面以上的地带形成的，它们可以是 漫滩沼泽、冲积扇或者是滨岸带附近的产物。因此在环境解释 之前，首先要搞清楚剖面中岩相的相关关系。
地层剖面中相的接触关系主要有三种：①渐变的，②突变 的和③侵蚀的。渐变接触反映相邻岩相是过渡的，它们可能是 环境迁移的结果；侵蚀面上下的岩相没有成因联系；相的突变 接触即使不能证明是由于侵蚀作用引起，也可说明它们是在空 间上相距较远的沉积环境中形成的。
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。
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。
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
泥炭沼泽 河漫湖泊 泛滥盆地 分流河道
河口砂坝
席状砂 前三角洲
三角洲沉积体系垂向序列
三角洲沉积体系山西组（山东淄博）
扇三角洲沉积体系山西组（京西军庄镇）
河流沉积体系（下石盒子组,河北邢台）
陆表海堡岛沉积体系太原组（北京西山）
地层中有成因联系的共生相称为相组合。它们在剖面中可
以是随机的互层，也可以彼此呈现规律地过渡。从一种岩相规 律地过渡为另一种岩相的剖面序列称为相序。大部分沉积体系 都有其特征的岩相组合和相序类型，因此相组合与相序可以作 为环境或体系解释的一个重要识别标志。在碎屑沉积体系中有 二种常见的相序，一种是粒度向上变细的相序，另一种是粒度 向上变粗的相序。这两种相序在野外剖面和钻井资料（包括测 曲线）中很容易识别。向上变细的相序通常以突变或冲刷的基 底为界，反映水动力条件由强至弱的变化，如浊积岩的鲍玛序 列，曲流河的边滩沙坝序列等。这些相序按其特有的沉积构造 序列很好区分。向上变粗的相序以渐变的底界和突变的或冲刷 的顶界为特征，它们反映水动力条件由弱至强或沉积环境由深 水向浅水的连续演变。由于它们是从边缘向盆地内部进积而成 的，所以又称进积序列，如三角洲沉积、滨岸沉积和河流决口 扇沉积等。
（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。
区域剖面相分析中，主要利用标准化石定时。
2、穿时问题
传统的群、组、段这类岩石地层单位时常存在 “时侵”或“穿时”问题，在以陆源碎屑沉积为主的 地层单元中尤其常见。
3、相变问题
在准确定时的基础上，相对比剖面中主要有 “同期异相”、“同相异期”两种相变类型。
利津三维173测线扇三角洲地震反射
近岸水下扇地震反射特征
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。
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。
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。
近岸水下扇相垂向序列（利561井）
剖面对比相分析的成果以岩相对比剖面图的形式表示。
川鄂盆地早三叠世飞仙关组岩相剖面图 1-石灰岩；2-鲕状灰岩；3-泥灰岩；4-砂砾岩；5-砂岩；6-泥岩
地层对比
东营沙三中三角洲地层对比
在剖面沉积相分析中应注意以下几个问题： 1、定时问题
主要解决同一时期、不同地区的沉积相的变化， 选择等时对比界面是首要问题。
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，
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。
单剖面相分析的综合成果用岩相柱状剖面图表示，制图比 例尺视研究目的及资料精度而定。剖面中相的变化通常用岩相 曲线或升降曲线表示，视相序变化的连续程度，划分为连续和 间断（或不连续）两种基本韵律类型。
四、剖面对比相分析
剖面对比相分析中，除应重视取心井的岩心研究外，也不 应忽视不取心或部分取心的探井，因为取心井终究是少数。解 决办法，要重视从岩屑中获取某些沉积标志，诸如岩石类型、 显微结构、构造及自生矿物等。并注意挑样、选样，加强薄片 观察，以此尽可能弥补相分析中取心井不足的现象。
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
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
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。
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
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)
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）
氧化还原指标 粘土矿物、微量元素、特征矿物
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