地化资料识别层序界面

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b b b b ,庄文娟a, ,黄 众a, ,刘强虎a, 朱红涛a, ( ) 中国地质大学 a 构造与油气资源教育部重点实验室 ; 资源学院 , 武汉 4 1. . b . 3 0 0 7 4

要: 应用地球化学资料识别层序地层单元的方法包括 : 碳氧同位素法 ㊁ 黏土矿物法 ㊁ 胶结物含量法 ㊁ 微量元素法 ㊁ 稀土元素
] 1 2 ㊂ 在构造 活 动 稳 定 , 地揭示湖平面的变化 [ 沉积物 ] 1 0 1 1 ㊂此 外, 酸盐有利沉 淀 位 置 的 碳 酸 盐 生 物 碎 屑 [
1 3 1 8 闭湖盆 , 在应用此方法时 , 应首先对比 δ C 和δ O的
此方法比较适用于无外海侵入和海水作用的封

1. 2 黏土矿物法 在地 质 演 化 过 程 中 , 黏土矿物会随着所处的物 理㊁ 化学条件的改变而改变 ㊂ 研究表明 , 砂砾岩中黏 土矿物的种类及其含量与其形成时水介质的酸碱性 和古盐度有 关 定性较高 , 有 利 于 高 岭 石 的 形 成; 在偏碱性水介质 中, 蒙脱石的稳定性较高 , 有利于蒙脱石的形成 ㊂ 随 着水介质古盐度的增高 , 会出现先沉积高岭石 , 后沉 积蒙脱石的 现 象 暖潮湿 , 湖盆汇水量大于蒸发量 , 湖水的冲淡作用使 得湖水趋于酸性 , 因 此, 高 岭 石 的 含 量 增 加, 蒙脱石 的含 量 减 少 反过来也指示了气候向温暖潮湿变化的趋势 ㊂
1 3 1 8 同位素成分随之减少 , 出现较低 的 δ C 和δ O 值㊂ ] 2 ㊂ 三级层序地层单元及更高级别层序的 面的变化 [
可分为 5 类 : 应用 露 头 资 料 识 别 ㊁ 地 震 资 料 识 别㊁ 测 每种方法识别层序 界 面 的 精 度 ㊁ 界面特征都各不相 同 ㊂ 露头资料具有 高 分 辨 率 的 特 征 , 可识别出中期 其标志有 : 古风化 暴 露 面 ㊁ 河 床 滞 留 沉 积㊁ 相组合的 转换 ㊁ 砂泥岩厚度旋回性的变化等 ; 地震资料具有有 ) ㊁ ) 超长期旋回( 和长期旋回 ~1 0 0M a 1 0~5 0M a ( ) , : ( 其 识 别 标 志 有 削 蚀 削 截㊁ 侵 1. 6~5. 2 5M a ㊁ 蚀) 上超和顶超现 象 ; 古生物资料与年代具有良好 的对应关系 , 在古生物资料丰富的情况下 , 能够识别 较高级别的层序 界 面 , 其 标 志 有: 生 物 化 石㊁ 生物数 量和生物种属的变 化 ; 测井曲线具有良好的纵向连 续性 , 在对测井曲线 进 行 地 球 物 理 处 理 后 也 可 识 别 出高级别的层序界面 , 其标志有 : 测井曲线出现的幅 度和形态骤变等 ; 应用地球化学资料能较精确地识 别层序地层单元 , 其标志有 : 化学元素曲线形态和幅 度的突变等 ㊂ 笔者主要探讨应用地球化学资料识别 并进一步分析该方法的优缺点及其应用过程中应该 注意的问题 ㊂
] 9 白斌 [ 等 根 据 伊 利 石 + 伊/蒙 混 层 ㊁ 高岭石+
湖平面上升意味着水体发生冲淡 , 水体偏酸性 ,
碱性且盐度增高 , 故砂砾岩中高岭石相对含量减少 ,
相关 , 但成岩作用和变质作用会使硼元素含量降低 ,
一步被结合到分子 结 构 中 取 代 四 面 体 层 内wk.baidu.com的 A l和
( )伊利石硼法 此方法要选取伊利石含量较 1 高( 体积分数 >7 的 黏 土 岩 来 进 行 测 试 和 计 算, 0% ) 但是一般 在 研 究 区 , 难 以 获 得 满 足 条 件 的 样 品, 因 此, 在计 算 古 盐 度 之 前 要 先 进 行 硼 质 量 分 数 的 校 正 , 即首先对黏土矿物进行性状校正 , 换算成 伊利
发育主要受控于湖平面 ㊁ 气候等因素 , 而沉积物中化 的关系 , 因此 , 可以应用沉积物中化学元素的规律性
层序地层单元的方 法 与 层 序 地 层 单 元 的 响 应 模 式 ,
1 应用地球化学资料识别层序地层单 元方法综述
地壳中元素的 迁 移 富 集 规 律 , 一方面取决于元
收稿日期 : 2 0 1 1 0 1 1 2 编辑 : 杨 勇
相反 , 在炎热干旱 的 古 气 候 下 , 降 水 量 小 于 蒸 发 量, 湖平面不断下降 , 湖盆强烈浓缩 , 重同位素成分也随
; ; 基金项目 :国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 霍英东教育基金项目( 中央高校基本科研业务费专项资金项目 4 0 7 0 2 0 2 4) 1 3 2 0 2 0) 作者简介 :朱红涛 ( 1 9 7 9 c o m ( ) ; ) 教育部留学回国人员科研启动基金项目 ( C UG L 1 0 0 4 1 2 2 0 0 9 0 2 2 0 1 4 ) , : 男, 副教授 , 主要从事层序地层学及其模拟 ㊁ 地 震 沉 积 学 的 教 学 与 科 研 工 作 ㊂E m a i l z h u o s c a r @s o h u .
[8 ] 石硼 , 然后根据 W 做出的一系列换算曲 a l k e r等 1 线, 利用 伊 利 石 硼 中 钾 的 质 量 分 数 , 计算出 相当 [9 ] 硼 的质量分数 ㊂ 最后 , 根据 A 公式定量计算 d a m s1
法㊁ 镜质体反射率法等 ㊂ 该方法识别层序地层单元具有识别准确和分辨率高等优点 , 缺点是容易受到样品采样不连 TOC 识别法 ㊁ 续的限制和受成岩作用 ㊁ 岩浆作用 ㊁ 构造作用等其他因素的影响 ㊂ 因此 , 在多地球化学指标结合识别层序地层单元的基础上 , 还应 结合测井 ㊁ 地震 ㊁ 古生物等资料开展层序地层单元综合识别 ㊂ 关键词 : 层序地层单元 ; 地球化学资料 ; 微量元素法 ; 粘土矿物法 ; 综合方法 中图分类号 : 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 7 8 4 9( 2 0 1 2) 0 4 0 1 2 7 0 7 素本身的物理性质 , 另一方面取决于地质环境的影 响 ㊂ 黏土矿物 ㊁ 微量 元 素 普 遍 存 在 于 各 种 类 型 的 沉 积物和沉积岩中 , 它们对环境的变化极为敏感 , 它们 不同的角 度 记 录 了 形 成 过 程 中 各 种 环 境 因 素 的 变 化 ㊂ 在陆相湖盆中 , 大气降水的注入量与蒸发量的 比例变化往往引起 湖 平 面 的 上 升 和 下 降 , 湖平面的 上升和下降也伴 随 着 湖 水 盐 度 和 p 湖 H 值 的 变 化, 水盐度和 p H 值的变化进一步影响着碎屑岩沉积物 中黏土矿物和其他胶结物矿物的类型及其所吸附的 微量元素的丰度 , 反之 , 可根据这些黏土矿物其所吸 附的微量元素的丰度的变化 , 计算古盐度 , 推测湖平 学元素的富集和迁 移 与 湖 平 面 ㊁ 气候的变化有一定 变化进行层序地层单元的识别和划分 ㊂ 在调研国内 外相关文献的基础上 , 总结前人的研究成果 , 可知应 用地球化学指标识 别 层 序 地 层 单 元 的 方 法 有 : 碳氧 稀土元素法 ㊁ 镜质体反射率法等 ㊂ TO C 识别法 ㊁ 同位素法 ㊁ 黏土矿物法 ㊁ 胶结物含量法 ㊁ 微量元素法 ㊁ 1. 1 碳氧同位素法 在温 暖 潮 湿 的 古 气 候 下 , 降水量大于湖水蒸发 量, 湖平面不断升 高 , 湖 泊 水 体 趋 于 冲 淡, 导致了重
层序地层学理论的层序地层单元识别方法主要
井资料识别 ㊁ 古生 物 资 料 识 别 ㊁ 地 球 化 学 资 料 识 别㊂
[ 1] ) ) , 旋回 ( 和短期旋回 ( 0. 2~1 M a 0. 0 4~0. 1 6M a
的沉积分异 ㊁ 组合特征 ㊁ 矿物成分及其质量分数都从
限的分辨率 , 在地震剖面上一般仅能识别巨旋回 ( 3 0
第3 1卷 第5期 2 0 1 2年 9月
G e o l o i c a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o n f o r m a t i o n g g yI
地 质 科 技 情 报
V o l . 3 1 N o. 5 S e 0 1 2 p. 2
地球化学资料定量识别层序地层单元技术综述
[ ] 8 [ 7] [ ] 2
变化是否一致 , 若两者变化一致 , 则可以使用此方法 ㊂
序界面附近的砂砾岩中白云质胶结物的优势发育亦 可能有一定的影响 ㊂
㊂在 偏 酸 性 水 介 质 中, 高岭石的稳
素, 岩层中元素的分配除了与元素本身性质有关外 ,
㊂在 沉 积 岩 中, 随着气候变得温
供给速率恒定的地 质 历 史 时 期 , 气候的变化对高频 层序发育起着决 定 性 的 作 用 ㊂ 因 此 , 可以根据微量 识别 ㊂ 总体上 , 微量元素法有硼元素法 ㊁ 沉积磷酸盐 1. 4. 1 硼元素法 1 3 1 5] , 研究表明 [ 溶液中硼的含量与盐度呈线性 因此 , 在成岩作用强烈的地方 , 此方法不太适用 ㊂ 海 相地层中硼 的 质 量 分 数 一 般 大 于 1 而陆 0 0ˑ1 0-6 , 相地层中硼的质量分数 一 般 小 于 7 硼在沉 0ˑ1 0-6 , 积过程中被黏土质 点 吸 附 固 定 在 质 点 表 面 , 然后进 , 黏土矿物形状不同 , 其吸附和固定硼元素的能力 S i 也不同 , 一般认为 , 伊利石吸附硼的能力是蒙脱石或 绿泥石的 4 倍 , 是高岭石的 2 倍 , 故常用硼元素计算 伊利石硼法和高岭石硼法 ㊂
2
地 质 科 技 情 报
2 0 1 2年
1 3 1 8 之增加 , δ C 和δ O 值较高 ㊂ 此方法的技术日趋成
熟, 已经被广泛地应 用 在 海 ( 湖) 平面变化的研究以 及层序地层单元的划分上
[ 3 6]
其原因主要为以下 4 个 方 面 : ①层序界面附近沉积 物较长的驻留时间 ; ② 湖水与大气淡水的混合 ; ③极 为敏感的碳酸盐颗 粒 被 湖 水 冲 刷 ; ④存在着作为碳 高位体系域末期及 陆 相 层 序 界 面 形 成 时 期 , 沉积物 脱离原始水体而暴 露 于 陆 上 , 由于大气降水的淋滤 溶解作用和钙质胶 结 物 的 白 云 岩 化 作 用 , 对陆相层 1. 4 微量元素法 微量元素是 指 岩 石 中 含 量 低 于 1 0-2 的 化 学 元 还受到沉积环境和气候的影响 ㊂湖泊泥岩中的微量 元素组成对沉积环 境 的 水 文 变 化 很 敏 感 , 可以有效
] 1 6 1 7 ㊂ 应用硼元素计算古盐度的方法可分为 古盐度 [
, 另 外, 高 岭 石 的 增 加㊁ 蒙脱石的减少
元素的规律性变化对高频层序进行层序划分和界面 / 法㊁ F e M n法㊂
故砂砾岩中高岭石 相 对 含 量 增 加 , 而蒙脱石则相应 地减少 ; 湖平面下降表明湖水体相对浓缩 , 水介质偏 而蒙脱石则相应增多 ㊂ 因此 , 在一个准层序 ㊁ 层组甚 至更小级别层序地 层 单 元 中 , 砂砾岩中黏土矿物含 量随湖平面的变化而呈现规律性变化 ㊂ 由于沉积后 粘土矿物的转化作用影响 , 导致蒙脱石向伊/蒙混层 及伊利石转化 , 因而 掩 盖 了 蒙 脱 石 在 一 个 陆 相 层 序 地层单元旋回过程中的变化规律 ㊂ 但伊利石及伊利 石 + 伊/蒙混层 + 蒙 脱 石 和 高 岭 石 + 绿 泥 石 却 呈 现 规律变化 , 能较好地 反 映 一 个 陆 相 层 序 地 层 单 元 旋 回过程中湖盆水体的物理化学条件波动 ㊂ 绿/蒙混层 ㊁ 伊/蒙混 层 和 高 岭 石 垂 向 体 积 分 数 对 以 四川盆地上三叠统须家河组须二段到须六段地层进 行了高分辨率层序 地 层 单 元 划 分 , 黏土矿物含量变 化确定的 界 面 均 对 应 于 岩 性 剖 面 上 的 岩 相 突 变 面 1. 3 胶结物含量法 在陆 相 层 序 界 面 形 成 时 期 , 湖水位下降至相对 极小值 , 湖盆水体强烈浓缩 , 易于形成白云质岩石沉 积, 相应地 , 砂砾岩 中 白 云 质 胶 结 物 亦 普 遍 发 育 , 而 钙质胶结物和泥质 胶 结 物 的 发 育 则 受 到 抑 制 , 呈现 相对较低值态势 , 因此在准层序 ㊁ 层组界面处的砂砾 岩中白云质胶结物 呈 现 相 对 较 高 值 , 钙质胶结物和 泥质胶结物的值相对较低 ㊂ 层序界面附近碳酸盐胶 处, 证明两者具有较好的一致性 ㊂
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