[发明专利]一种改造型断陷盆地原始沉积面貌恢复的方法

摘要

一种改造型断陷盆地原始沉积面貌恢复的方法，改造盆地的界定，盆地构造‑改造的表征与恢复，盆地沉积建造的恢复，边缘相带的追索和地层剥蚀厚度恢复，恢复其原始沉积面貌对了解该类型盆地资源赋存条件以及油气等能源矿产的勘探意义重要。针对中国东部中‑新生代普遍发育的断陷型含油气盆地，作者提出构造‑改造与沉积建造恢复相结合，多源资料相互印证的恢复技术流程和系统的工作方法，经过在渤海湾、松辽、东海等盆地的实践，取得很好的应用效果，有效指导了油气勘探工作。

主权项

1.一种改造型断陷盆地原始沉积面貌恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)改造盆地的界定，判断一个盆地是否经历了后期改造，从地层边界、上覆与下伏地层接触关系、沉积相带展布、地层厚度变化来考量，判断是否遭受改造；2)盆地构造-改造的表征与恢复：a、成盆期区域构造格局，用动态的思维去理解盆地的演化和改造过程，将原始盆地置于其发育时期的古构造背景，区域构造背景方面的考量包括，原始盆地所处的大地构造位置，所处基底块体的规模，周邻盆山相互关系，深部作用的强弱和表现，探讨区域构造背景及演化历史，为恢复原始盆地沉积面貌提供必要的约束；b、后期改造的表征，由于地壳差异抬升、构造挤压、伸展走滑作用，导致沉积实体建造的剥蚀，即为盆地的后期改造，若经过多期次不同作用的迭加，则改造作用更为复杂，改造形式、期次和强度是表征后期改造特点的3个主要指标，将后期改造的形式归纳为抬升剥蚀、叠合深埋、热力改造、构造变形、肢解残留、反转改造、流体改造和复合改造8种类型；c、后期改造的恢复，对于多期次、多类型的后期改造，首先要厘定每个期次改造的样式和强度，然后由新到老，逐构造层恢复，在地震剖面和地表露头上，通过各构造层的变形样式、协调性、不整合面的发育情况及削截现象的发育情况来确定改造样式和强度，对于强烈挤压变形、错断或长距离位移的同期地层实体，进行构造变形和位移恢复，对于肢解残留性盆地，则要明确现今缺失地层的地区，判断地层沉积时便存在的古隆起区还是后期抬升的产物，通过以下3种方法来进行后期改造的恢复：①古地质图的编制及其地质指示，某一地层与下伏和上覆地层的接触关系，反映其沉积背景与后期所经受的改造程度，在沉积盆地内部，相邻时代地层常为整合接触，反映连续沉积，地势低洼，以垂直升降运动为主；而在盆地边缘，地层的接触关系多为不整合，表现为上部地层的上超现象，当盆地沉积范围较大时，地层接触关系为恢复原始沉积范围提供依据，通过统计大量钻井和露头地层接触关系，编制目的层沉积前、沉积后古地质图；②构造变形、位移的恢复，平衡剖面恢复技术是根据物质守恒定律而推出的，分正演法和反演法，前者是指从未变形的状态，向变形后的剖面模拟的过程，后者是指从复杂的解释剖面入手，按照顺序依次将变形的剖面恢复到未变形的状态，并对所恢复剖面的合理性做出检验，根据地壳变形规律和物质守恒定律，推导出体积守恒、面积守恒和层长守恒的一系列平衡剖面恢复的几何法则；③采用裂变径迹热年代学方法，结合其他热年代学方法得到更为准确详细的冷却历史和构造的抬升历史，最后应用于古构造的恢复；3)盆地沉积建造的恢复：a、在同期地层结构、层序特征对比，在古构造格局恢复的基础上，应重点关注目的层的沉积实体建造，首先要确定地层的时代归属，进而建立目的地层等时对比格架，为原始盆地沉积古地理的统一性分析提供了等时性依据，通过钻井、测井和露头剖面分析，对周邻残存地层的岩性、厚度、上下接触关系、分布情况及其生物化石组合特征及地层时代分别进行剖析；同一原始盆地是在单一动力学机制作用下产生的，其经历的构造沉降、气候变化、基准面升降变化及沉积-充填过程应具有一致性，因而层序地层学的思路和方法供原盆恢复借鉴，利用同期地层的旋回结构对比、分段性、特殊岩性夹层，即海相地层、煤层的发育特征提取原始沉积相关联的信息，现今连续分布的残留地层，显然属于同一原始盆地；现今分隔开来的残留地层，属于同一个原始盆地或者不是；b、沉积相及其配置关系对比，在等时地层划分对比的基础上，从各残留实体的沉积特征出发，分析沉积相带的空间展布及演化特征，利用露头和钻测井资料，分析岩相特征，并结合岩电组合特征、古生物化石、沉积厚度，对同期地层沉积相类型进行解释，在此基础上，编制地层厚度、砂岩厚度、砂岩百分含量，残留地层区沉积相平面分布图、沉积相剖面对比图基础性图件，剖析周邻同期地层的沉积特征及其演化规律；c、采用物源综合分析，物源分析在示踪造山带隆升剥露过程和盆山系统间的物质交换过程、重塑沉积盆地古地貌及古河流体系、判识母岩性质和源区构造背景具有以下方法：①、古水流分析方法,根据古水流的分布型式，判别各残留盆地是否具共同的物源区,推测盆地的形态和边界；②、岩石学、矿物学分析方法，通过碎屑岩中的碎屑组分和结构特征能直接反映物源区和沉积盆地的构造环境，根据陆源碎屑组合推断物源区母岩类型，及分析矿物的含量及比值、化学组分及类型、光学性质，用特定图解进行源区构造环境判识；③、沉积地球化学分析方法，锆石颗粒在搬运和成岩过程中具有非常高的稳定性，沉积岩中的碎屑锆石年龄能够直接用来和潜在的母岩结晶年龄进行对比，通过实测盆地内碎屑岩单颗粒锆石年龄，与盆地周缘毗邻山体所出露岩体的年龄进行对比，判断某时期盆地沉积物源区的方向性和相关性，并揭示不同时期盆地源区性质的变化过程；4)在对改造盆地后期改造过程重建和沉积实体关联性分析的基础上，进行盆地原始沉积面貌的恢复，包括边缘相带的追索和地层剥蚀厚度恢复两个方面：a、边缘相带追索，边缘相带通过地震资料、钻井、测井资料和露头资料进行综合识别，对边缘相带经后期改造而缺失的盆地，则通过回归粗碎屑百分比定量计算公式，外推原始盆地的沉积边界，其原理为，从物源区到较深湖区,随搬运距离加大，砂砾岩层的厚度逐渐减小，而且在一定地区砂砾岩厚度和搬运距离之间应当有一定关系，通过统计本区钻遇中生界各井的砂砾岩厚度数据，建立研究区目的层砂砾岩厚度与搬运距离之间的关系式，进而外推沉积边界，该方法适用于勘探程度高、资料点较密集的地区，具体计算公式如下：含砾碎屑岩百分比＝(砾岩厚度+砂砾岩厚度+砾状砂岩厚度+含砾砂岩厚图)/地层厚度×100％；b、层剥蚀厚度的恢复，断陷盆地受后期构造运动改造导致原始地层的剥蚀，其被剥蚀的地层与现存地层有一定的沉积联系，遂采用“趋势厚度法”对剥蚀地层进行恢复，其原理及方法步骤为：①找出地层剥蚀原点A’，通常受地震剖面长度限制，未剥蚀地层和剥蚀地层的准确界面难以确定，一般选取剖面上最接近盆地中心的视剥蚀原点为地层剥蚀原点A’；②确定地层变薄率，由地层剥蚀原点A’向盆地方向找出地层厚度相对稳定变化的层段,并选取B点，即地层厚度稳定变化起点，量出A’B的距离L，A’点和B点下方的视层段厚度h和H，利用下式(1)，求出变薄率K；K＝(H-h)/L×100％ 式(1)，③剥蚀地段原始厚度计算，由视剥蚀原点A’向被剥蚀地段确定求算点C1、C2、C3、…、Ci和各点到B的距离L1、L2、L3、…、Li，利用式(2)求出各点地层原始厚度Hi；Hi＝H-K×Li,i＝1,2,3…,④剥蚀厚度计算，利用各点的原始厚度Hi减去各点的残留厚度hi，即得出各点的剥蚀厚度Hbi如式(3)所示，Hbi＝Hi-hi,i＝1,2,3… 式(3)，层段的选择要在一定范围内来追踪且地层上下界面要容易识别，当研究地层较厚时，如果下部为上超充填的地层，则要去除上超部分；如果研究剖面中部有较大的隆起，则要在其二侧分别寻找识别层段，并分别求取变薄率。