帥偉(江西省煤田地質(zhì)局二二三地質(zhì)隊 江西鷹潭 335000)
淺談國內(nèi)當代沉積學研究進展與發(fā)展趨勢
帥偉
(江西省煤田地質(zhì)局二二三地質(zhì)隊江西鷹潭335000)
沉積學經(jīng)過數(shù)十年不斷發(fā)展,在其發(fā)展過程中與其他學科不斷交叉、滲透,從而產(chǎn)生了大地構(gòu)造沉積學、全球變化沉積學與環(huán)境沉積學、儲層沉積學、事件沉積學、資源沉積學等分支學科。介紹了沉積學的分支學科的概念及研究對象,并通過最新的研究成果呈現(xiàn)現(xiàn)代沉積學的研究新進展,并對沉積學今后的發(fā)展趨勢進行了探討。
沉積學;研究進展;發(fā)展趨勢
沉積學是地質(zhì)學的分支學科,是研究沉積物的來源和形成過程,并描述和分類沉積巖的一門科學。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,當代沉積學已經(jīng)取得了一系列重大進展,主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了一系列圍繞沉積學展開研究的分支學科,比如大地構(gòu)造沉積學、全球變化沉積學與環(huán)境沉積學、儲層沉積學、事件沉積學、資源沉積學等,本文通過對這些分支學科的討論,進一步呈現(xiàn)了當代沉積學的研究進展,并探討沉積學的發(fā)展趨勢。
2.1大地構(gòu)造沉積學
大地構(gòu)造沉積學是板塊構(gòu)造學與沉積學相結(jié)合的產(chǎn)物,以沉積盆地為研究對象,從宏觀和整體的角度,對其大地構(gòu)造背景、形成條件和形成機理、演化歷史及其沉積作用過程進行研究的一門學科。
李榮西等通過研究大巴山前陸構(gòu)造帶和下古生界黑色泥巖和泥灰?guī)r烴源巖微裂隙時,發(fā)現(xiàn)微裂隙中存在含烴包裹體纖維狀方解石脈,認為其是在印支期和燕山期構(gòu)造應力場作用下的天然氣排泄產(chǎn)物。任海東等通過研究羌塘地塊中生代時期的漂移演化發(fā)現(xiàn),羌塘地塊在中—晚三疊世期間向北發(fā)生大規(guī)模漂移,并與北部板塊發(fā)生碰撞,直到白堊世趨于穩(wěn)定,與拉薩地塊碰撞背景下形成的東高西低的海水西退和古地貌特征的古地理格局,這種古地理格局對成鹽成鉀的形成非常有利。
2.2事件沉積學
事件沉積學認為沉積物記錄了各種地質(zhì)事件信息,通過研究當時的冰川事件、風暴、地震、泥石流等地質(zhì)事件所記錄的地質(zhì)信息,成為人類了解過去氣候變化和環(huán)境演變的重要途徑,也是預測地球未來氣候變化的重要途徑。
白志強等通過研究米倉山南緣中志留統(tǒng)羅惹坪組風暴巖的粒序?qū)永?、侵蝕構(gòu)造、礫屑結(jié)構(gòu)等發(fā)育特征,認為南江地區(qū)在志留系羅惹坪組晚期沉積時,曾處于風暴頻發(fā)低緯度地區(qū)。王遠翀等通過研究渝東南-黔北地區(qū)觀音橋組沉積特征及生物化石特征發(fā)現(xiàn),由于當時的赫南特期冰川事件使得觀音橋組沉積環(huán)境比五峰組與龍馬溪組黑色筆石相頁巖的缺氧滯留深水陸棚環(huán)境更淺、相對海平面及水溫更低。
2.3儲層沉積學
儲層沉積學是運用沉積學的理論和研究方法,研究儲集層(體)的沉積學分支學科,研究對象包括儲層古地理、沉積相、儲層發(fā)育、儲層演化、儲層中的孔隙演化及其它們之間的關系。在當前能源日趨緊張的情況下,研究課題由傳統(tǒng)的碳酸鹽巖儲層向頁巖儲層、致密砂巖儲層延伸。目前研究較熱的主要有儲層模擬研究、儲層孔隙度、滲透率研究、儲層流體力學研究以及儲層中包裹體研究等。
朱亞東等通過鏡下薄片觀測、流體包裹體和微區(qū)碳氧同位素分析,認為四川盆地不同時期構(gòu)造運動不同化學成分的熱液流體對震旦系燈影組白云巖儲層的充填改造具有重要作用。鄒才能等在研究頁巖儲層孔隙系統(tǒng)時首次發(fā)現(xiàn)直徑小于1μm的油氣納米孔,改變了傳統(tǒng)的微米級油氣孔的認識,這一發(fā)現(xiàn)對增加頁巖儲層油氣資源潛力具有重要意義。張杰等對四川盆地燈影組-寒武系五種白云巖晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異性進行了研究,并分析其成因,初步建立了不同類型白云巖晶體結(jié)構(gòu)判別標志,這些判別標志的建立為今后白云巖儲層成因研究提供了一種新的思路。
2.4全球變化沉積學與環(huán)境沉積學
劉寶珺認為環(huán)境沉積學是人類面臨生態(tài)、環(huán)境、災害、全球變化等重大問題時產(chǎn)生的學科,是以現(xiàn)代沉積學理論為基礎,并結(jié)合眾多相關學科,運用各種沉積記錄以及一切相關信息,采用眾多相關聯(lián)指標定量恢復當時的環(huán)境。這一領域的研究越來越受到學者們的重視。
王君波等通過分析西藏南部普莫雍錯地區(qū)鉆孔巖芯TOC含量、沉積物粒度指標指示該地區(qū)200年氣候變化,研究認為普莫雍錯水位的變化可能受到西南季風的影響。劉升發(fā)等利用Minolta CM2002光譜光度計測試長江口泥質(zhì)區(qū)沉積物反射率,以指示近百年來東亞季風的變遷,研究表明,東亞季風的強度變化具有顯著的周期性,且存在明顯的28a和2a周期,并由此推斷太陽輻射強度的變化對季風的周期起主導作用。
張寶方等利用經(jīng)驗模態(tài)分解方法(EMD)分離黃土的粒徑、磁化率時序進行不同時間尺度周期,探討黃土高原7百萬年來東亞冬、夏季風演化時頻特征及其主要天文控制因子。研究表明,黃土高原冬季風的演變明顯受米蘭科維奇理論的天文因素影響,并提出EMD方法相比較傳統(tǒng)的方法更具有優(yōu)勢。張銀環(huán)等通過研究河南西部老母洞石筍δ18O記錄對比分析,LM2石筍記錄表明當時的太陽活動與豫西老母洞石筍短尺度上季風變化聯(lián)系密切,說明亞洲季風系統(tǒng)受到北半球高緯氣候狀況和太陽輻射能量的變化共同控制。
2.5資源沉積學
隨著世界人口的不斷增長和人類社會不斷發(fā)展,不可再生資源日漸枯竭,人類對資源的需求不斷增加,促使我們的研究領域從常規(guī)油氣資源(石油、天然氣)向非常規(guī)油氣(頁巖氣、致密氣)資源延伸以滿足將來人類發(fā)展的需求。
從檢索的文獻來看,沉積學發(fā)展趨勢表現(xiàn)為研究領域更加廣泛,技術(shù)手段更加先進,學科交叉滲透不斷加強,并不斷產(chǎn)生于沉積學相關的交叉學科。今后,沉積學的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為幾方面:①微觀研究更加深入,比如對儲層非均質(zhì)性研究尺度更小,目前微孔隙研究已經(jīng)到納米級別。②由定性分析向定量分析發(fā)展,如對沉積地質(zhì)體建立數(shù)學模型。③學科交叉滲透,沉積學的發(fā)展將與地震學、地球物理、數(shù)學等學科緊密聯(lián)系起來。④研究手段更加先進,對儲層、沉積相、盆地演化等的研究將更多的借助計算機軟件以及先進的分析測試儀器。⑤研究區(qū)域更加廣闊,研究區(qū)域?qū)⒅塾谌驓夂蚺c板塊運動。比如,將季風與黃土高原黃土沉積特征緊密聯(lián)系起來。石筍δ18O記錄了太陽輻射和緯度氣候變化的信息。
面對資源日漸枯竭及對資源的需求與日俱增,發(fā)展、人口、環(huán)境等問題日趨嚴峻,沉積學作為一門綜合學科,除了發(fā)揮指導尋找礦產(chǎn)和能源等任務外,還將承擔解決人類面臨的資源、環(huán)境、災害以及全球變化等問題,這就需要加強沉積學各分支學科的交叉和滲透,只有以為人類的生存和發(fā)展為服務對象,沉積學發(fā)展才會有更加廣闊的前景。
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1673-0038(2015)52-0137-02
2015-12-5