譚 平

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

1987年Haq B U，Hardenbol J，Vail P R 發(fā)表了題為Chronology of Fluctuating Sea Levels Since the Triassic的文章，標(biāo)志著層序地層學(xué)正式誕生。隨著對(duì)層序地層學(xué)的深入研究，在理論上逐步形成Vail層序地層學(xué)學(xué)派、Galloway成因?qū)有虻貙訉W(xué)學(xué)派和Cross高分辨率層序地層學(xué)學(xué)派。其中，高分辨率層序地層學(xué)自1995年由鄧宏文教授引入中國(guó)后，一直備受石油地質(zhì)工作者的關(guān)注。

1 對(duì)高分辨率層序地層學(xué)的認(rèn)識(shí)

本文所述高分辨率層序地層學(xué)源于經(jīng)典層序地層學(xué)，由科羅拉多T. A. Cross教授提出。高分辨率層序地層學(xué)以巖芯、測(cè)井和高分辨率地震資料等為基礎(chǔ)，將地層進(jìn)行高精度劃分對(duì)比，從而建立區(qū)域地層對(duì)比格架。這套理論為陸相盆地地層的劃分和對(duì)比提供了更為準(zhǔn)確、實(shí)用的理論依據(jù)和方法。經(jīng)典層序地層學(xué)主要是依據(jù)海(湖)平面的升降變化來(lái)控制地層內(nèi)部層序劃分，將層序或體系域作為其基本單元，以三分體系域作為有利地層預(yù)測(cè)的基本單位。高分辨率層序地層學(xué)則是依據(jù)基準(zhǔn)面的旋回變化來(lái)進(jìn)行地層的劃分和對(duì)比。其中，高分辨率層序地層學(xué)中所涉及的基準(zhǔn)面，并不等同于海(湖)平面，也不是海(湖)平面向陸地方向的延伸，它是一個(gè)相對(duì)于地球表面連續(xù)的、波狀起伏的、延盆地向海(湖)方向下傾的假想面?；鶞?zhǔn)面的位置、升降變化受全球或區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海平面升降、沉積負(fù)荷及沉積通量等因素影響。

高分辨率層序地層學(xué)基本原理包括地層基準(zhǔn)面原理、體積劃分原理、相分異原理和旋回等時(shí)對(duì)比法則。其理論核心為在旋回基準(zhǔn)面變化過(guò)程中，由于沉積物可容納空間和沉積物供給量變化，使得在相同的沉積體系域中沉積物發(fā)生體積分配作用，進(jìn)而導(dǎo)致沉積物的相序、堆積樣式、巖石類(lèi)型及相組合等產(chǎn)生差異。不論是在海相地層還是在陸相地層中，沉積作用都具有旋回性，并且可以劃分出不同級(jí)次的旋回，高分辨率層序地層學(xué)正是利用這一點(diǎn)。在地層記錄中，不同級(jí)次的旋回反映了對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面的旋回，基準(zhǔn)面的全旋回變化可以由基準(zhǔn)面上升、下降這一個(gè)二分時(shí)間單元組成。但在實(shí)際研究中，這一變化過(guò)程可能會(huì)呈現(xiàn)全旋回形式，也可能只由不對(duì)稱(chēng)的半旋回或反映侵蝕和非沉積作用的界面構(gòu)成。

2 基準(zhǔn)面旋回

2.1 基準(zhǔn)面旋回級(jí)次劃分

高分辨率層序地層學(xué)理論在陸相盆地中應(yīng)用的關(guān)鍵就是要識(shí)別出不同級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回。在Cross提出高分辨率層序地層學(xué)時(shí)，并未對(duì)基準(zhǔn)面旋回級(jí)次進(jìn)行詳細(xì)的劃分，僅僅是分為長(zhǎng)期、中期、短期三種基準(zhǔn)面旋回類(lèi)型。后來(lái)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，中國(guó)地質(zhì)石油工作者依據(jù)中國(guó)陸相盆地地層發(fā)育特點(diǎn)提出了更為詳細(xì)和實(shí)用的層序劃分方案。鄭榮才等人(2001)在詳細(xì)研究遼河斷陷盆地、川西前陸盆地、百色走滑盆地等地區(qū)的地層之后，應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)方法提出6種基準(zhǔn)面旋回劃分類(lèi)型，分別為基準(zhǔn)面巨旋回、超長(zhǎng)期旋回、長(zhǎng)期旋回、中期旋回、短期旋回和超短期旋回。前三類(lèi)為低頻長(zhǎng)周期旋回，后三類(lèi)為高頻短周期旋回。一般來(lái)說(shuō)，低頻長(zhǎng)周期基準(zhǔn)面旋回主要受控于全球性或區(qū)域性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及區(qū)域氣候變化，主要控制因素為構(gòu)造因素；高頻短周期基準(zhǔn)面旋回則主要受控于特定區(qū)域的氣候變化及局部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，主要控制因素為天文因素。這種劃分方法將Cross高分辨率地層學(xué)地層層序劃分提高到高時(shí)間精度，并且完善了在旋回級(jí)次上層序劃分的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際勘探開(kāi)發(fā)中，這種高頻中期、短期、超短期旋回與油氣田開(kāi)發(fā)所涉及的砂組、小層砂體及單砂體具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2.2 自旋回與他旋回

在高分辨率層序地層學(xué)中，基準(zhǔn)面旋回是其理論核心，并且高分辨率層序地層主要是在三級(jí)層序內(nèi)部識(shí)別出高頻層序旋回。三級(jí)層序內(nèi)識(shí)別高頻基準(zhǔn)面旋回時(shí)要注意區(qū)分自旋回和他旋回。

致使基準(zhǔn)面旋回的因素有許多，包括基底沉降、氣候變化、沉積物供給量變化等。這些因素屬于外界控制因素，由外界因素控制的旋回層序?yàn)樗亍．?dāng)基準(zhǔn)面處于上升的初期或下降晚期時(shí)，基準(zhǔn)面處于低位，該段時(shí)期可容空間縮小，侵蝕范圍擴(kuò)大，能夠沉積較大厚度的粗粒碎屑巖，當(dāng)基準(zhǔn)面上升，沉積區(qū)范圍擴(kuò)大，可容空間增加，到達(dá)最大洪泛面位置時(shí)，該時(shí)期應(yīng)該以泥巖沉積為主。但在實(shí)際觀測(cè)中可以發(fā)現(xiàn)，盆地沉積情況與理論存在差異，這是因?yàn)樵诟哳l基準(zhǔn)面旋回中，有自旋回的存在。自旋回作用在事件沉積、基準(zhǔn)面升降緩慢沉積、高頻短周期旋回沉積或淺水湖盆沉積中對(duì)地層層序的影響較大。因此，在識(shí)別中長(zhǎng)期旋回中的他旋回或自旋回所形成的粗碎屑巖性段時(shí)，要充分分析巖芯樣品，進(jìn)行沉積相恢復(fù)，利用粒度、物性等研究區(qū)分自旋回與他旋回。

3 高分辨率層序地層學(xué)應(yīng)用

高分辨率層序地層學(xué)的研究為區(qū)域地層高精度劃分和對(duì)比提供了方案，這一點(diǎn)恰恰滿足油氣田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用。

上世紀(jì)90年代，高分辨率層序地層學(xué)剛剛被引入國(guó)內(nèi)時(shí)，部分學(xué)者認(rèn)為該方法在陸相含油氣盆地研究中具有一定適應(yīng)性，但其研究方法對(duì)于鉆測(cè)井資料依賴程度較高，研究范圍有所局限，并且對(duì)局部出現(xiàn)的自旋回現(xiàn)象考慮不多。在該階段高分辨率層序地層學(xué)主要以理論研究為主，在實(shí)際應(yīng)用中并未得到充分發(fā)揮。但是經(jīng)過(guò)引入初期的理論探索，研究者發(fā)現(xiàn)高分辨率層序地層學(xué)將會(huì)在我國(guó)陸相含油氣盆地研究中發(fā)揮重要作用。該理論對(duì)指導(dǎo)剩余油氣藏的開(kāi)發(fā)，隱蔽油氣藏的尋找，儲(chǔ)層精細(xì)描述預(yù)測(cè)及儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究等方面都有重要意義。自二十一世紀(jì)初期，高分辨率層序地層學(xué)在全國(guó)各大含油氣盆地進(jìn)行了實(shí)際操作應(yīng)用，取得了大量的研究成果。以松遼盆地研究為例，孫春燕、胡明毅等人(2017)將松遼盆地北部州311地區(qū)泉三、四段劃分出2個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回、5個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回和12個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行沉積相和沉積砂體的精細(xì)刻畫(huà)。這些研究為區(qū)域乃至整個(gè)盆地地層的劃分和對(duì)比提供了更加詳盡的理論依據(jù)。

4 問(wèn)題與展望

在油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期階段，巖性油氣藏的預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究、儲(chǔ)層流動(dòng)單元分析等都顯得尤為重要，高分辨率層序地層學(xué)在這些方面的應(yīng)用上都取得了不錯(cuò)的效果。但是，在目前的發(fā)展來(lái)看，高分辨率層序地層學(xué)在其基準(zhǔn)面旋回劃分上還存在問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，基準(zhǔn)面旋回層序的識(shí)別和劃分還是以定性分析為主，因此對(duì)同一剖面的劃分也會(huì)因人而異。另外，對(duì)不同類(lèi)型的盆地，其構(gòu)造作用的機(jī)制、幅度不同從而使盆地基準(zhǔn)面旋回的判斷具有獨(dú)特性，因此應(yīng)該更加系統(tǒng)地探討不同盆地基準(zhǔn)面旋回的響應(yīng)機(jī)制。

在高分辨率層序地層學(xué)未來(lái)的發(fā)展中，定量分析將成為其發(fā)展趨勢(shì)，已有不少學(xué)者在此方面取得了成就，苗小龍，王紅亮等人(2013)曾提出A/S(可容空間增速/沉積物供給速率)量化方法，對(duì)辮狀河沉積巖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)A/S定量研究從而劃分短期基準(zhǔn)面旋回；李晨，樊太亮等人(2016)應(yīng)用小波變換結(jié)合Fischer圖解方法來(lái)定量分析我國(guó)東部某油田X油層長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回變化；楊應(yīng)，楊巍等人(2018)應(yīng)用總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMMD)方法及Hilbert變換方法對(duì)東營(yíng)凹陷地層進(jìn)行定量層序劃分取得不錯(cuò)效果，為層序劃分提供了新思路。另外，對(duì)不同類(lèi)型陸相含油氣盆地，可以建立不同盆地基準(zhǔn)面旋回模型，從而進(jìn)行更為科學(xué)系統(tǒng)的層序劃分。