摘 要:微相及微相组合分析是沉积学研究的重要的方法和手段。笔者从微相概念演化的角度入手,介绍了微相及微相组合的研究内容及研究现状。讨论了沉积微相及微相组合研究在岩相古地理研究中的意义。最后展望了它在沉积学研究领域中的应用前景。
关键词:微相微相组合碳酸盐岩岩相古地理
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0006-02
“微相”一词原来仅仅是在岩石薄片鉴定中,用来描述岩类学和古生物学特征的一个术语(Brown,1943;Cuvillier,1952)[1]。现在,微相一词已经是一个综合性术语,在岩石薄片、岩石揭片、抛光片以及岩石学研究中,均可用来描述岩石的沉积学特征和古生物学特征,并可用于对岩石进行分类(Flugel,1982)[1]。“微相”首先在碳酸盐岩岩石学的研究中得到广泛应用,人们对碳酸盐岩的认识发生巨大进步,根本原因在于在世界范围内发现了大型的碳酸盐岩油气藏,引发了人们对碳酸盐岩研究的热潮,人们对碳酸盐岩的沉积环境、成岩作用和模式进行全面深入研究,由于白云岩石灰岩可以作为储层,其研究意义与日俱增;从根本上促进了碳酸盐岩微相研究。
“微相”研究为碳酸盐岩岩相古地理分析提供了大量有价值的微观信息。随后“微相”术语又扩展到了碎屑岩领域。我国学者结合沉积体的层次性,将相分为亚相、“微相”,在“微相”之下,甚至划分出微微相或相素。不同类型的沉积微相在剖面中出现的频率和分布的层位有明显差异。因此,分析微相在剖面中的组合关系及其分布规律是研究沉积环境及其变化过程的重要环节。目前看来沉积微相组合是指由微相组成的整体。
1 研究内容及现状
20世纪70年代末到80年代初的微相研究大多以模式为准进行对比套用,实践证明,不同地区、不同时代岩石结构、生物种属及其特征以及所代表的环境类型是相当复杂的,既有可比性,又有各自的时代和地区的不同特色[2]。因此某种碳酸盐岩微相类型划分方案很难作为一个全球性的统一标准,而只能作为一个参考性的指导方案或鉴别的总体框架,因而在微相的具体研究中应根据研究对象和目的的不同进行有针对性的划分。这对于合理有力地运用微相分析方法,进而对沉积学、沉积环境、成岩作用、沉积模式等问题深入研究无疑是极为重要的,这也成为近十几年来微相研究的一个重要趋势[2]。最近几十年的时间里,盐酸岩盐微相分析成为碳酸盐岩研究中不可缺少的东西,但是,还有少数研究人员只知道利用微相特征进行碳酸盐岩分类描述,却忽视了这些微相特征对沉积环境分析和成岩史研究具有非常重要的意义[5]。所以应当加强碳酸盐岩微相研究在盆地分析和应用碳酸盐岩地质学中的意义。
微相最初研究是集中在盐酸岩盐领域中,Wilson(1975)根据现代碳酸盐岩的资料,把碳酸盐岩按显微(微相)特征的不同分为24个标准微相类型(简称标准微相),他这里的微相是指具特征显微结构的岩石类型。Maliva等(1992)把由于颗粒组分和结构特征的不同,而使他与别的碳酸盐岩区分开来的碳酸盐岩沉积体系定义为微相[1](定义概念的主要目的在意将宏观观察中不易相互区别,而实际上形成了不同的沉积环境的沉积体,利用微相特征的不同将之区别开来,并以微相特征将之命名)。
之后研究领域扩展到陆相的碎屑岩领域中,国内碎屑岩微相组合研究以湖泊三角洲,尤其是以三角洲前缘的微相组合研究比较广泛和深入。已经分别建立起浅台三角洲和深水三角洲的区域性垂向微相组合类型,并在某些地区识别出以水下分流河道为主的微相组合类型、以河口坝为主的微相组合类型和复合式坝(河口坝+水下分流河道)为主的微相组合类型,这三种微相组合类型又以不同的组合方式构成三角洲台型前缘和三角洲坡型前缘[6,7]。这种基于微相组合研究的三角洲前缘详细解释和精细描述有助于对优质储层的鉴别和分布预测,甚至对油藏开发中细分流动单元也有重要参考意义。
2 沉积微相及微相组合的研究意义
沉积微相是在基本一致的沉积条件下形成的最基本的沉积单元,其类型及空间展布一直是油气勘探和开发的重点研究内容之一,也是单井及多井储层评价的基础。周红等认为[3]进行沉积微相及微相组合研究,可以了解每一次沉积事件中骨架相砂体的展布、演化规律,并对储层内部的非均质性及其变化进行预测;此外,沉积微相及微相组合不仅影响渗透储层物性特征,也控制着油田注入水在油层中的运动,是影响剩余油平面分布的主要因素。利用小层平面沉积微研究结合动态资料可以确定剩余油的分布,为挖掘油层中的剩余油,部署高效井及完善注采系统提供了地质依据。
开发井网完成之后,沉积相的研究必须落实到微相的研究上,沉积微相及微相组合的研究对于油田开发具有重大的意义,从沉积的角度分析,微相及其组合由于能够提供有关沉积条件和环境控制因素以及岩性的宝贵信息,因此研究它不仅有助于识别层序界面和认识层序地层样式,而且对储层和烃源岩评价有着重要的经济意义。从开发的角度来分析,沉积微相及微相组合决定着储集砂体与渗透率屏障的宏观分布,同时控制着储集砂体内流体的渗流差异,因此微相及微相组合研究在沉积分析和油气田开发中的重要作用已经毋庸置疑[4]。
3 研究方法
要合理的进行微相及微相组合分析研究,必须进行野外地质研究,包括野外剖面测量,地质填图。在早期的岩石薄片分析研究中,也强调把野外工作和室内薄片研究结合起来。油气田开发面临的地质问题日趋复杂,促使微相及微相组合的研究方法不断推陈出新,近十几年里取得了显著的成就,归纳起来包括归纳起来主要包括定性化研究方法、综合地质分析、定量化研究方法3个方面。
3.1 定性化研究方法
传统的定性化研究方法主要指用偏光显微镜进行的微相研究工作,所研究的主要是在普通岩石学显微镜下可观察到的岩石的组分和组分之间的关系、变化、演进及其所标示的沉积环境和沉积作用特征等方面的含义,也包括部分显微镜下可见的沉积构造特征。现代化定性化分析方法指利用除普通岩石学显微镜以外的现代分析技术手段进行微相研究的方法。现阶段主要包括扫描电镜分析、阴极发光技术、不溶残渣分析,以及配合电子探针、离子探计进行的微区元素成分和稳定同位素分析等现代分析技术对岩石成因进行的分析。
3.2 综合地质分析
沉积微相及微相组合特征可以通过岩性标志、岩石结构和颜色、层理、沉积构造、成岩特征、化石和生物构造等相标志识别出来,一些学者认识到上述参数仅能从一个侧面或一个角度来识别沉积微相及微相组合关系,如果遇到各种相标志不全面或者不一致是就很难做出统一处理,于是便选择了将各种因素综合考虑的“微相及微相组合指数”来定量刻画沉积微相及微相组合。用Bayes判别分析方法定量判别单井沉积微相方法[8]、储层沉积微相随机模拟方法[9]、油藏储层沉积微相制图软件[10]、聚类分析法[11]、专家经验参数逻辑判别法[12]等方法,都在特定领域内得到有效应用。
此外,还有根据岩心、野外露头及测井曲线等地质信息划分储层微相及微相组合,如刘自亮等[13]根据岩心、野外露头及测井曲线反映的地质结构、储层物性、物性、沉积构造及粒度分布特征,将西峰油田主要产油层砂体沉积微相及微相组合划分出5中类型和12中亚类型。对该地区的厚层储油砂体层内微及微相组合分布规律认识,为巨厚砂体层内构形及其注水开发中流动单元划分奠定良好基础。周红等[8]首先对研究区内各单井目的层位统一分层,并系统研究取心井的沉积学特征,准确划分其沉积微相;然后对不同沉积微相对应的测井曲线形态特征进行研究,确定出各类沉积微相所特有的测井曲线形态特征,建立研究区内岩石相—测井相图版,实现岩—电关系转换,从而对未取心井的沉积微相进行划分和确定。通过测井资料绘制砂层等厚图、测井相平面展布图,在此基础上绘出沉积微相分布图,以便对沉积微相进行研究。
3.3 综合研究
沉积微相的研究[4]是一项综合性很强的工作。综合性表现在两个方面:一是综合各种信息正确识别研究区微相类型,建立微相模式;二是在微相模式指导下,综合研究区各种资料,研究沉积相的时空展布,建立沉积微相模式。具体有以下两个步骤:首先了解区域沉积背景,落实大相、亚相。因为沉积微相是属于大相和亚相之下的次级沉积单元,因此识别微相必须是在识别大相、亚相的前提下逐级进行。沉积相的分析是在一个油田范围内进行的,若脱离大相控制,直接进行微相的分析会出现“串相”的危险。其次,确立微相类型,建立微相模式。通过岩性观察,进行岩心相分析,结合测井分析确立微相的类型,并建立相应的微相模式,包括不同微相的空间组合模式,以及不同微相的测井相模式。
4 研究展望及其存在问题
4.1 研究展望
微相的研究近年来有很大发展,以由过去的单纯的分析环境转为研究岩石的成因、沉积作用的过程、成岩作用变化及其与岩石孔隙演化关系等,由传统的定性化研究方法(主要指用岩石学偏光显微镜进行的微相研究)发展到定量化研究沉积微相及微相组合,研究内容渐趋丰富并逐步向各学科分散、渗透,不论是从研究内容还是研究方法上都取得了长足的进步。
4.2 研究存在问题
“沉积微相及微相组合”在国内的发展目前可能存在这样几个问题,值得注意。
(1)沉积微相及微相组合研究在我国的本土化问题。“微相及微相组合”是从国外传入我国的,国内学者分析碳酸盐岩微相及微相组合时,多数人依据Wilson(1975),或Flugel(1982),或Carozzi(1989)关于微相及微相组合的理论和研究思路,但是也有人利用研究湖泊三角洲微相组合的思路来分析碳酸盐岩微相组合,似乎这种微相组合研究成果对探寻碳酸盐岩储层的控制或影响因素,评价储层质量和预测储层展布范围更为实用,为碳酸盐岩油气勘探开发工作者所关注。这样以来,碳酸盐岩与碎屑岩微相及微相的研究思路就可以统一起来。
(2)沉积微相及微相组合研究与层序地层分析的关系问题。一般说来,要进行层序地层学研究需要三个基本条件:古环境解释、等时性判断和区域性及局部性影响因素的判别[14]。这三个条件都可以通过微相研究获得,并且微相及其组合研究也可以进一步证实层序边界的成因、形成时限及发育位置的准确性。但是,也应该注意到层序中的微相及其组合问题,例如在高分辨率层序地层学研究中,验证向上“变深”短期基准面旋回(A型)、向上“变深”复“变浅”短期基准面旋回(B型)和向上“变浅”短期基准面旋回(C型)划分是否合理,分别统计研究区A型、B型和C型旋回中不同微相组合类型的出现频率,也不失为一种好方法。
(3)在沉积相的教学和研究实践中,“沉积微相及微相组合”有时会被人们忽略。如果说“相序定律、沉降－补偿原理和地层学中的相分异原理”是沉积相分析中的方法论,微相及其组合分析就是沉积相研究的一种具体方法。
可喜的是,广大的沉积学家和岩相古地理学家越来越重视沉积微相及微相组合研究思路和研究方法的继承和创新,并将其不断地应用于科研实践中。
参考文献
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