岩心描述沉积相课件.ppt
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- 岩心 描述 沉积相 课件
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1、1岩心描述沉积相2一、沉积岩、沉积学有关概念回顾一、沉积岩、沉积学有关概念回顾油气生成、运移和聚集主要发生在沉积盆地中,油气生成、运移和聚集主要发生在沉积盆地中,油气勘探、开发也出现在沉积盆地中,油气勘探、开发也出现在沉积盆地中,油气田钻探常见的为油气田钻探常见的为沉积岩沉积岩,少见的为,少见的为火成岩火成岩、变质岩变质岩。苏格兰苏格兰Fife海滩海滩石炭系河流相砂岩石炭系河流相砂岩3沉积岩的概念和基本特征沉积岩的概念和基本特征沉积岩沉积岩是在地壳表层的温度和压力条件下,在水、大气、生物是在地壳表层的温度和压力条件下,在水、大气、生物和生物化学以及重力的作用下,主要由母岩的风化产物,同时和生物
2、化学以及重力的作用下,主要由母岩的风化产物,同时也有火山物质、生物以及宇宙物质,大都经过搬运作用、沉积也有火山物质、生物以及宇宙物质,大都经过搬运作用、沉积作用以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。作用以及沉积后的成岩作用所形成的岩石。或者说:或者说:组成沉积岩的原始物质通过机械的、化学的或生物的组成沉积岩的原始物质通过机械的、化学的或生物的沉积作用而形成松散的沉积物,再经埋藏改造沉积作用而形成松散的沉积物,再经埋藏改造(即成岩作用即成岩作用),在地下不很深处固结形成沉积岩。在地下不很深处固结形成沉积岩。沉积岩的沉积岩的基本特征基本特征矿物成分:原生矿物、自生矿物矿物成分:原生矿物、自生矿物化学成
3、分:与岩浆岩相近化学成分:与岩浆岩相近结构特征:与形成方式有关的结构、结晶作用的结构结构特征:与形成方式有关的结构、结晶作用的结构构造特征:层内构造、层面构造、孔隙、裂缝构造特征:层内构造、层面构造、孔隙、裂缝4沉积岩的分类沉积岩的分类根据原始沉积物质的成分来源根据原始沉积物质的成分来源主要由母岩风化产物组成的沉积岩主要由母岩风化产物组成的沉积岩碎屑岩:碎屑岩:砾岩砾岩 砂岩砂岩 粉砂岩粉砂岩 粘土岩粘土岩化学岩:化学岩:碳酸盐岩碳酸盐岩 硫酸盐岩硫酸盐岩 卤化物岩卤化物岩 硅岩硅岩 其它化学岩其它化学岩主要由火山碎屑物质组成的沉积岩主要由火山碎屑物质组成的沉积岩火山碎屑岩:火山碎屑岩:火山集
4、块岩、凝灰岩火山集块岩、凝灰岩主要由生物遗体组成的沉积岩主要由生物遗体组成的沉积岩可燃有机岩可燃有机岩 煤煤非可燃有机岩非可燃有机岩 油页岩油页岩5沉积相:沉积相:指某一指某一及在该环境中形成的及在该环境中形成的的的 综合组成。综合组成。沉积环境:沉积环境:自然地理条件、气候条件、构造条件、沉积介质的自然地理条件、气候条件、构造条件、沉积介质的 物理条件和化学条件。物理条件和化学条件。岩相古地理:岩相古地理:沉积相最重要和最本质的内容沉积相最重要和最本质的内容 古地理条件古地理条件岩性特征岩性特征/ /岩性组合岩性组合沉积体系:沉积体系:在盆地区域构造背景下形成的一些成因上相互关联在盆地区域构
5、造背景下形成的一些成因上相互关联 的沉积相的组合。的沉积相的组合。6沉积岩是相应各种环境条件的物质记录沉积岩是相应各种环境条件的物质记录风化、剥蚀风化、剥蚀搬运搬运沉积沉积成岩成岩(物理、化学物理、化学)(水流、风力,磨圆、分选水流、风力,磨圆、分选)(多次沉积多次沉积)(多种条件多种条件)7 生物相:生物相:由岩石富含某种化石而定名。如笔石相、贝壳相等。由岩石富含某种化石而定名。如笔石相、贝壳相等。 岩相:岩相:由一个地质事件形成的、岩性相同的岩石单元,由一个地质事件形成的、岩性相同的岩石单元, 厚度在几到几百米。厚度在几到几百米。 如页岩相、砂岩相等。如页岩相、砂岩相等。 地震相:地震相:
6、由一组特定的地震反射参数定义的、与沉积相具有由一组特定的地震反射参数定义的、与沉积相具有 某种对应关系的特征反射。某种对应关系的特征反射。 测井相:测井相:依据测井特征描述的一组岩石组合。依据测井特征描述的一组岩石组合。沉积相概念的扩展沉积相概念的扩展复理石相:复理石相:大陆边缘海洋重力流沉积物。大陆边缘海洋重力流沉积物。磨拉石相:磨拉石相:在褶皱带上升期间和其后堆积于褶皱带内及其翼部在褶皱带上升期间和其后堆积于褶皱带内及其翼部 形成的陆相或浅海相沉积物。形成的陆相或浅海相沉积物。有人将相赋予岩性、沉积环境和大地构造位置意义:有人将相赋予岩性、沉积环境和大地构造位置意义:8沃尔索相律沃尔索相律
7、相序递变规律相序递变规律相律相律: 只有在横向上成因相近并且紧密相邻而发育着的相,只有在横向上成因相近并且紧密相邻而发育着的相,才能在垂向上依次出现而没有间断。才能在垂向上依次出现而没有间断。相序:相序:在一个连续地层剖面中出现的沉积相的排列。在一个连续地层剖面中出现的沉积相的排列。Wolth9相模式:相模式: 以相序递变规律为基础,以相序递变规律为基础, 以现代沉积环境和沉积物特征的研究为依据,以现代沉积环境和沉积物特征的研究为依据, 从大量的研究实例中,对沉积相的发育和演化加以高从大量的研究实例中,对沉积相的发育和演化加以高度的概括,度的概括, 归纳出的带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。
8、归纳出的带有普遍意义的沉积相的空间组合形式。相模式和相标志相模式和相标志 恢复和再现各种古代沉积环境的钥匙恢复和再现各种古代沉积环境的钥匙。沉积物沉积物(岩岩)特征特征相标志相标志岩性特征岩性特征古生物特征古生物特征地球化学特征地球化学特征10建立相模式四个方面作用建立相模式四个方面作用(Walker,1976)1.比较比较(对比对比)标准标准2.进一步观察进一步观察提纲和指南提纲和指南3.新的研究地区新的研究地区预测预测4.环境或系统的水动力学解释环境或系统的水动力学解释基础基础沉积相及其相模式的表达沉积相及其相模式的表达 图解:平面图、立体图、剖面图图解:平面图、立体图、剖面图具体的沉积相
9、研究结果具体的沉积相研究结果可以建立地区性相模式。可以建立地区性相模式。11沉积相类型沉积相类型大陆大陆相组相组残积和坡积相残积和坡积相沙漠相沙漠相冰川相冰川相冲积扇相冲积扇相河流相河流相湖泊相湖泊相沼泽相沼泽相海洋海洋相组相组滨海相滨海相浅海陆棚相浅海陆棚相半深海相半深海相深海相深海相生物礁相生物礁相海陆海陆过渡过渡相组相组三角洲相三角洲相滨岸相滨岸相潮坪相潮坪相障壁岛相障壁岛相河口湾相河口湾相12沉积相研究方法沉积相研究方法基本思路基本思路: 根据露头、岩心、测井和地震等资料总结出各种根据露头、岩心、测井和地震等资料总结出各种相标志相标志, 进行综合、分类和简化,按相模式和相序定律归纳出地
10、进行综合、分类和简化,按相模式和相序定律归纳出地 区性的相模式,再进行古地理、沉积过程和相带分布规区性的相模式,再进行古地理、沉积过程和相带分布规 律预测。律预测。13一、岩心或露头描述一、岩心或露头描述 1. 垂向上的岩性、岩相描述垂向上的岩性、岩相描述(要求建立真实的垂向旋回序列要求建立真实的垂向旋回序列) 2. 建立岩相序列与测井曲线或地震反射资料的对应关系建立岩相序列与测井曲线或地震反射资料的对应关系二、总结相标志:鉴别沉积环境二、总结相标志:鉴别沉积环境 1. 粒径与结构粒径与结构 (鉴别水动力、重力,水流方向等鉴别水动力、重力,水流方向等) 2. 岩石学组成标志岩石学组成标志 (硅
11、质碎屑不能直接说明环境,碳酸盐岩成分硅质碎屑不能直接说明环境,碳酸盐岩成分 可以反映环境可以反映环境) 3. 层理、层面构造:由底床的水动力造型所产生的沉积构造。层理、层面构造:由底床的水动力造型所产生的沉积构造。 4. 准同生期构造:液化、负荷和失水构造。准同生期构造:液化、负荷和失水构造。 5. 化石组合、古生态、生物遗迹化石组合、古生态、生物遗迹三、相序列建立三、相序列建立 1. 多元统计方法多元统计方法 (对砂泥岩常用对砂泥岩常用Q聚类分析,对碳酸盐岩常用聚类分析,对碳酸盐岩常用R 聚类分析。聚类分析。 2. 由于沉积的旋回性,利用马尔可夫链方法建立相序列由于沉积的旋回性,利用马尔可夫
12、链方法建立相序列直接的沉积相分析直接的沉积相分析14间接资料分析沉积相间接资料分析沉积相一、古水流分析一、古水流分析 可以提供可以提供4方面信息:方面信息:(1)局部古斜坡产状;局部古斜坡产状;(2)指示沉积环境;指示沉积环境; (3)沉积物源供给方向;沉积物源供给方向;(4)沉积体系走向和几何形态。沉积体系走向和几何形态。1. 古水流的标志及其测量古水流的标志及其测量 标志:波痕和交错层理、水道和冲蚀沟槽、砾石排列、底面印痕、标志:波痕和交错层理、水道和冲蚀沟槽、砾石排列、底面印痕、 植物和介壳化石定向排列、滑塌构造等植物和介壳化石定向排列、滑塌构造等2. 古斜坡解释古斜坡解释 一般利用玫瑰
13、图确定倾向,用直方图确定倾角一般利用玫瑰图确定倾向,用直方图确定倾角3. 地层倾角测井在古水流分析中的应用地层倾角测井在古水流分析中的应用 一般需要高分辨率的地层倾角测井资料。一般需要高分辨率的地层倾角测井资料。二、测井相分析二、测井相分析 1. 有用的测井信息:岩性:有用的测井信息:岩性:SP、GR、HDT、DEN、PE、CAL 物性:物性:AC、DEN、PE、SP 流体性质:流体性质:RT、AC、DEN 2. 人工智能测井相分析人工智能测井相分析 3. 地层倾角沉积相分析地层倾角沉积相分析三、地震相分析三、地震相分析15沉积相分析的制图法沉积相分析的制图法1. 单井相分析图单井相分析图 岩
14、心素描图、照片岩心素描图、照片 粒度概率曲线,粒度概率曲线, 展示沉积韵律特征,展示沉积韵律特征, 电性特征,电性特征, 物性特征,物性特征, 沉积水体深浅,沉积水体深浅, 沉积相单元划分等信息沉积相单元划分等信息162. 剖面沉积相分析图剖面沉积相分析图 主干剖面各井相分析的连井剖面,包括主干剖面各井相分析的连井剖面,包括SP曲线、井间相变曲线、井间相变 特征,研究区至少要有相互交叉的相剖面。特征,研究区至少要有相互交叉的相剖面。沉积相分析制图法沉积相分析制图法17沉积相分析制图法沉积相分析制图法4. 建立相模式建立相模式预测各种相带的空间展布,预测有利相带的分布规律,预测各种相带的空间展布
15、,预测有利相带的分布规律,分析油气等矿产资源的分布状态分析油气等矿产资源的分布状态18二、岩心描述寻找沉积相标志二、岩心描述寻找沉积相标志1. 岩性标志岩性标志颜色颜色 矿物组成矿物组成 颗粒组成与结构颗粒组成与结构沉积构造沉积构造垂向上的组合或序列关系垂向上的组合或序列关系2. 古生物标志古生物标志化石类型及其生态组合化石类型及其生态组合生物遗迹生物遗迹3. 地球化学标志地球化学标志氧化还原性氧化还原性含盐性及其盐度含盐性及其盐度酸碱性酸碱性q q q q q q q q q 19颜色颜色反映沉积环境的氧化、还原性,水体深度、水动力反映沉积环境的氧化、还原性,水体深度、水动力 强度、沉积相带
16、等。强度、沉积相带等。 1. 岩性标志岩性标志继承色:继承色:主要指碎屑颗粒的颜色主要指碎屑颗粒的颜色母岩的颜色母岩的颜色自生色:自生色:沉积和早期成岩过程中自生矿物的颜色沉积和早期成岩过程中自生矿物的颜色指相意义指相意义 粘土岩、泥岩的颜色主要为自生色粘土岩、泥岩的颜色主要为自生色次生色:次生色:后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生后生作用阶段或风化作用阶段碎屑岩原生组分发生 次生变化,由新生成的次生矿物造成的颜色次生变化,由新生成的次生矿物造成的颜色 不能作为相标志。不能作为相标志。3种颜色种颜色继承色继承色和和自生色自生色是碎屑岩的原生色是碎屑岩的原生色可判断沉积环境可判断沉积环
17、境红色、紫红色、棕色、黄色红色、紫红色、棕色、黄色:氧化环境氧化环境绿色、灰绿色、湖兰色绿色、灰绿色、湖兰色:半氧化环境半氧化环境深灰色、黑色、灰褐色:深灰色、黑色、灰褐色:还原环境还原环境杂色杂色(红色、绿色、灰色红色、绿色、灰色):动荡环境动荡环境20(1) 岩石类型标志岩石类型标志 具有一定的指向意义具有一定的指向意义与陆源碎屑岩共生的与陆源碎屑岩共生的碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩、红色岩层碳酸盐岩、硅岩、蒸发岩、红色岩层特别具有指相意义。特别具有指相意义。21(2) 碎屑岩中的自生矿物碎屑岩中的自生矿物具有指相意义具有指相意义主要矿物的组成可以反映沉积区与剥蚀区的距离和性质主要矿物的组成可以
18、反映沉积区与剥蚀区的距离和性质自生矿物的组成反映沉积环境的氧化自生矿物的组成反映沉积环境的氧化-还原性质、相带和水体深浅还原性质、相带和水体深浅指相的指相的自生矿物自生矿物鮞绿泥石鮞绿泥石温暖、浅水环境温暖、浅水环境海绿石海绿石较冷、较深水环境较冷、较深水环境磷灰石、锰结核磷灰石、锰结核海相环境海相环境黄铁矿黄铁矿强还原环境强还原环境高岭石高岭石 陆相环境陆相环境伊利石、蒙皂石伊利石、蒙皂石 海相环境海相环境22(3) 碎屑岩颗粒结构碎屑岩颗粒结构q粒度大小粒度大小q颗粒的形态和圆度颗粒的形态和圆度q颗粒定向排列颗粒定向排列q颗粒支撑结构颗粒支撑结构q颗粒表面特征颗粒表面特征q杂基和胶结物的结
19、构杂基和胶结物的结构q孔隙的结构孔隙的结构q碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系指碎屑岩内各结构组分指碎屑岩内各结构组分的特点和相互关系。的特点和相互关系。适用于颗粒型碳酸盐岩的结构分析适用于颗粒型碳酸盐岩的结构分析23粒度大小粒度大小十进制十进制1mm 砾砾20.1mm 砂砂0.10.01mm 粉砂粉砂2mm 20.0625mm 0.06250.0039mm 0.0039mm 8 砾砾 砂砂 粉砂粉砂 粘土粘土(泥泥)24十进制十进制2的几何级数制的几何级数制颗粒直径颗粒直径( (毫米毫米) )粒粒 级级 划划 分分颗粒直径颗粒直径( (毫米毫米) )100010
20、0010010010101巨巨 砾砾粗粗 砾砾中中 砾砾细细 砾砾砾砾巨巨 砾砾中中 砾砾砾砾 石石卵卵 石石256256256646444210.5 0.50.25 0.250.1粗粗 砂砂 中中 砂砂 细细 砂砂砂砂极粗砂极粗砂粗粗 砂砂中中 砂砂细细 砂砂极细砂极细砂2110.50.50.250.250.1250.1250.06250.10.05 0.050.01 粗粉砂粗粉砂 细粉砂细粉砂 粉砂粉砂粗粗 粉粉 砂砂中中 粉粉 砂砂细细 粉粉 砂砂极细粉极细粉砂砂0.06250.03120.03120.01560.01560.00780.00780.00390.010.01 粘土粘土 0
21、.00390.0039常用的碎屑颗粒粒度分级表常用的碎屑颗粒粒度分级表25中国石油行业标准中国石油行业标准习惯用法习惯用法粒级粒级粒径,粒径,mmmm砾石砾石2粗砂粗砂0.52中砂中砂0.250.5细砂细砂0.10.25粉砂粉砂0.030.1杂基杂基0.03(实际使用将其定位(实际使用将其定位为为75分选中等:分选中等:主要粒级成分含量为主要粒级成分含量为5075分选差:分选差:没有一种粒级成分能够超过没有一种粒级成分能够超过50颗粒的定向:沉积物在介质作用下的排列方式颗粒的定向:沉积物在介质作用下的排列方式33颗粒的支撑结构颗粒的支撑结构结结构构组组分分胶结物胶结物类型类型胶胶结结类类型型支
22、支撑撑类类型型碎碎屑屑颗颗粒粒填填隙隙物物泥泥质质胶胶结结化化学学胶胶结结基基底底式式孔孔隙隙式式接接触触式式镶镶嵌嵌式式杂杂基基支支撑撑颗颗粒粒支支撑撑超超孔隙孔隙压力压力支撑支撑湍湍流流支支撑撑胶胶结结物物杂杂基基杂基和胶结物的结构杂基和胶结物的结构碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系碎屑颗粒与杂基和胶结物之间的关系34颗粒的点接触、线接触颗粒的点接触、线接触颗粒的镶嵌接触颗粒的镶嵌接触游离式游离式线接触线接触点接触点接触镶嵌式镶嵌式35基底式基底式孔隙式孔隙式接触式接触式压嵌式压嵌式薄膜式薄膜式加大式加大式凝块式凝块式弱胶结型弱胶结型胶结类型胶结类型36颗粒表面特征颗粒表面特征 冰川砂冰川砂
23、:平行擦痕、丁字痕、贝壳状断口:平行擦痕、丁字痕、贝壳状断口 风成砂风成砂:风棱石;磨圆度好,弱凸起的脊梁:风棱石;磨圆度好,弱凸起的脊梁 滨海石英砂滨海石英砂:高能急流:高能急流V形刻痕形刻痕 低能缓流低能缓流雁行凹形刻痕雁行凹形刻痕 成岩作用成岩作用:压实、溶蚀:压实、溶蚀表面形态往往反映沉积相表面形态往往反映沉积相37孔隙的结构孔隙的结构孔隙的概念孔隙的概念原生孔隙:沉积孔隙,包括粒间孔原生孔隙:沉积孔隙,包括粒间孔(颗粒原始颗粒原始 格架间的孔隙格架间的孔隙) 、粒内孔和晶间孔、粒内孔和晶间孔次生孔隙:次生孔隙:在埋藏成岩过程中经受次生溶解在埋藏成岩过程中经受次生溶解 作用形成的孔隙,
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