一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法技术

本发明专利技术公开一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，野外露头剖面是地质历史时期盆地沉积地层经过埋藏作用、成岩作用、构造抬升作用和剥蚀作用后出露在地表的剖面。包括以下步骤：(1)寻找野外露头剖面中三角洲前积反射结构,标定顶、底界面；(2)记录顶、底界面对应的高程；(3)统计露头剖面前积层中平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2；(4)采用实验法分别求取砂岩的压实率K1和泥岩的压实率K2；(5)在压实作用发生以前，砂岩的厚度h10＝h1/(1‑K1)，泥岩的厚度h20＝h2/(1‑K2)，压实前的地层总厚度h0＝h10+h20；即盆地最大古水深h≥h0。本发明专利技术可以定量恢复地质历史时期盆地最大古水深，计算结果真实可靠且具有唯一性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地质勘探
，具体地说是涉及一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法。
技术介绍
古水深是古海平面恢复和盆地分析的重要研究内容，但目前定量确定古水深还处于摸索阶段。国外学者最初主要运用古生物、地球化学、地震学和数学模拟等方法半定量确定海相碳酸盐岩台地和三角洲古水深，如Chappell等(1991)和Lawrence(1993)通过C14和U-Th法探讨了10000多年来HuonPeninsula珊瑚礁的水深、海平面及冰川融平面变化；Bard等(1996)通过U-Pb测年及C-O同位素研究BarbadosTahiti障壁化及海水深度变化；Juan等(2000)通过野外剖面探讨SierradelCuera碳酸盐岩台地边缘斜坡坡度和水深，后来又通过露头研究发现CantabrianZone碳酸盐台地边缘斜坡“Sigmoidal”形前积结构并确定斜坡水深500m～550m；Christopher等(2002)通过生物群落潜穴发现Jamaica生物礁最大水深可达30m。对于陆相盆地古水深恢复，国内学者主要用地层厚度、古生物分异程度结合数学统计等方法获取。郭秋麟等(1990)和纪友亮等(2003)利用不同时代的水生生物组合定性判断水深相带；李守军(2005)等用介形类优势分异度结合地震剖面恢复湖盆古水深方法得到东营凹陷古近系沙三段沉积时期最大水深107.16m；苏新等(2012)用多门类微体生物分异叠合加权综合分析法恢复东营凹陷沙四上亚段沉积早期最大古水深30m；康波等(2012)利用基于滨线轨迹计算方法定量恢复东营凹陷古近纪沙三沉积时期最大古水深180m。可见，盆地沉积古水深尤其是陆相湖盆古水深的定量恢复还存在多解性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，使计算结果既准确又唯一，以便为盆地分析和油气资源评价奠定基础。本专利技术所采用的技术解决方案是：一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，包括以下步骤：(1)精细解剖研究区露头剖面，寻找三角洲前积反射结构，然后标定三角洲前积反射结构顶、底界面；(2)根据步骤(1)中标定的三角洲前积反射结构顶、底界面，通过高精度精细测量，分别记录顶、底界面对应的高程H1、H2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝H1-H2；(3)统计露头剖面三角洲前积层中平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝h1+h2；(4)采用图解法或实验法分别求取砂岩的压实率K1和泥岩的压实率K2；(5)对砂岩和泥岩压实前的厚度恢复，在压实作用发生以前，砂岩的厚度h10＝h1/(1-K1)，泥岩的厚度h20＝h2/(1-K2)，压实前的地层总厚度h0＝h10+h20；即在盆地沉积期，水体深度为h0，而此时的盆地最大古水深h≥h0。上述步骤(1)中：所述露头剖面三角洲前积反射结构可缺少顶积层和底积层，但必须有明显的前积层。上述露头剖面三角洲前积层具有明显的前积反射结构，一般为S型。上述步骤(1)中：由于三角洲沉积时加积方向可能与现今露头剖面走向不同，所以要通过多方向或多地点提取剖面信息，发掘最能真实反映最大水体深度的剖面开展研究。上述步骤(3)中：所述露头剖面三角洲前积层中岩性主要为砂岩和泥岩两种类型。上述步骤(4)中，采用实验方法求取压实率的步骤如下：砂岩初始沉积孔隙度值Φ砂0＝20.91+22.9/S0，其中：Φ砂0为砂岩初始沉积孔隙度值，S0为砂岩的分选系数；泥岩初始沉积孔隙度依据经验值定义Φ泥0＝70％；选取露头剖面中砂岩样品，做粒度分析测试得出平均分选系数S0平，计算砂岩平均初始沉积孔隙度值Φ砂0平＝20.91+22.9/S0平；选取野外露头剖面中砂岩和泥岩样品，分别磨制薄片，显微镜下观察平均压实残余孔隙度分别记为砂岩平均压实残余孔隙度Φ砂残和泥岩平均压实残余孔隙度Φ泥残；计算砂岩压实率K1＝(Φ砂0平-Φ砂残)/Φ砂0平；泥岩的压实率K2＝(70％-Φ泥残)/70％。上述方法适用于辫状河三角洲沉积、曲流河三角洲沉积、扇三角洲沉积，盆地类型可以是海相盆地，也可以是陆相湖盆。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术通过野外露头剖面三角洲前积层的厚度计算，再经过去压实校正等可以定量恢复地质历史时期盆地古水深，计算结果真实可靠且具有唯一性，该方法对于沉积学研究、烃源岩分析、油气资源评价等具有重要的地质意义。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步说明：图1为三角洲S型前积结构与水深关系示意图；图2示出野外露头剖面中三角洲前积结构。具体实施方式本专利技术提供了一种利用野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法。野外露头剖面是地质历史时期盆地沉积地层经过埋藏作用、成岩作用、构造抬升作用和剥蚀作用后出露在地表的剖面。地质历史时期三角洲沉积具有明显向前堆积的特征，在经历漫长的埋藏压实后，在顺着三角洲堆积方向的露头剖面上具有明显的前积反射结构。三角洲前积反射结构特征为顶积层、前积层和底积层结构明显，在野外露头剖面上，三角洲前积层具有明显的“S型”前积反射结构，沉积期的三角洲前积层厚度近似等于当时水深，而此时的盆地最大水深至少大于该水深，因此可以通过野外露头剖面前积反射结构反演地质历史时期盆地古水深。但经过埋藏和抬升等构造运动后，地层经过了不同程度的压实，需经过校正才有意义。该方法对于沉积学研究、烃源岩分析、油气资源评价等具有重要的地质意义。本方法适用于辫状河三角洲沉积、曲流河三角洲沉积、扇三角洲沉积，盆地类型可以是海相盆地，也可以是陆相湖盆，其前提条件一是露头剖面中具有明显能反应三角洲沉积的前积反射结构，如图1所示，这是本专利技术的基础，二是剖面沉积以砂岩和泥岩沉积为主。下面对本专利技术进行较为详细的说明。一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度(地质历史时期古水深)的方法，具体包括以下步骤：(1)野外露头剖面中三角洲前积层定性识别：在熟知研究区基础地质背景的基础上，精细解剖野外露头剖面，寻找典型的三角洲前积反射结构(S型)，如图2中B1与B2线之间前积反射结构，前积反射结构可缺少顶积层和底积层，但必须有明显的前积层。由于三角洲加积方向可能与露头剖面走向方向不同，所以要通过多方向或多地点提取剖面信息，发掘最能真实反应最大水深的剖面开展研究，如图2中野外露头剖面。然后在选中的露头剖面中，对三角洲前积反射结构顶、底界面进行标注，如图2中标定顶、底界面B1、B2。(2)初步计算三角洲前积层厚度：根据步骤(1)中标定的三角洲前积反射结构顶、底界面，通过剖面测量，记录相应的高程H1、H2，野外露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝H1-H2。(3)确定三角洲前积层中砂岩和泥岩的厚度：通过野外露头剖面的详细测量，统计三角洲前积层中砂岩平均厚度h1和泥岩平均厚度h2，由步骤(2)可知，露头剖面中三角洲前积层总厚度H0＝h1+h2。在该步骤中，一方面假设露头剖面中仅存在砂岩和泥岩，另一方面在统计平均砂岩和泥岩的厚度时，步骤(2)计算得到的H0可作为限定条件，对统计的平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2进行一定程度的校准，提高了平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2统计结果的准确性。(4)砂岩与泥岩压实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)精细解剖研究区露头剖面，寻找三角洲前积反射结构，然后标定三角洲前积反射结构顶、底界面；(2)根据步骤(1)中标定的三角洲前积反射结构顶、底界面，通过高精度精细测量，分别记录顶、底界面对应的高程H1、H2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝H1‑H2；(3)统计露头剖面三角洲前积层中平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝h1+h2；(4)采用图解法或实验法分别求取砂岩的压实率K1和泥岩的压实率K2；(5)对砂岩和泥岩压实前的厚度恢复，在压实作用发生以前，砂岩的厚度h10＝h1/(1‑K1)，泥岩的厚度h20＝h2/(1‑K2)，压实前的地层总厚度h0＝h10+h20；即在盆地沉积期，水体深度为h0，而此时的盆地最大古水深h≥h0。

【技术特征摘要】
1.一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)精细解剖研究区露头剖面，寻找三角洲前积反射结构，然后标定三角洲前积反射结构顶、底界面；(2)根据步骤(1)中标定的三角洲前积反射结构顶、底界面，通过高精度精细测量，分别记录顶、底界面对应的高程H1、H2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝H1-H2；(3)统计露头剖面三角洲前积层中平均砂岩的厚度h1和平均泥岩的厚度h2，露头剖面中三角洲前积层厚度H0＝h1+h2；(4)采用图解法或实验法分别求取砂岩的压实率K1和泥岩的压实率K2；(5)对砂岩和泥岩压实前的厚度恢复，在压实作用发生以前，砂岩的厚度h10＝h1/(1-K1)，泥岩的厚度h20＝h2/(1-K2)，压实前的地层总厚度h0＝h10+h20；即在盆地沉积期，水体深度为h0，而此时的盆地最大古水深h≥h0。2.根据权利要求1所述的一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，其特征在于，步骤(1)中：所述露头剖面三角洲前积反射结构可缺少顶积层和底积层，但必须有明显的前积层。3.根据权利要求2所述的一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，其特征在于：所述露头剖面三角洲前积层具有明显的前积反射结构。4.根据权利要求1所述的一种通过野外露头剖面定量计算盆地沉积期水体深度的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵珠福，柳成志，袁红旗，张景军，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23