本發(fā)明屬于地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種通過(guò)野外露頭剖面定量計(jì)算盆地沉積期水體深度的方法。

背景技術(shù)：

古水深是古海平面恢復(fù)和盆地分析的重要研究?jī)?nèi)容，但目前定量確定古水深還處于摸索階段。國(guó)外學(xué)者最初主要運(yùn)用古生物、地球化學(xué)、地震學(xué)和數(shù)學(xué)模擬等方法半定量確定海相碳酸鹽巖臺(tái)地和三角洲古水深，如Chappell等(1991)和Lawrence(1993)通過(guò)C¹⁴和U-Th法探討了10000多年來(lái)HuonPeninsula珊瑚礁的水深、海平面及冰川融平面變化；Bard等(1996)通過(guò)U-Pb測(cè)年及C-O同位素研究BarbadosTahiti障壁化及海水深度變化；Juan等(2000)通過(guò)野外剖面探討Sierra del Cuera碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣斜坡坡度和水深，后來(lái)又通過(guò)露頭研究發(fā)現(xiàn)Cantabrian Zone碳酸鹽臺(tái)地邊緣斜坡“Sigmoidal”形前積結(jié)構(gòu)并確定斜坡水深500m～550m；Christopher等(2002)通過(guò)生物群落潛穴發(fā)現(xiàn)Jamaica生物礁最大水深可達(dá)30m。對(duì)于陸相盆地古水深恢復(fù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要用地層厚度、古生物分異程度結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)等方法獲取。郭秋麟等(1990)和紀(jì)友亮等(2003)利用不同時(shí)代的水生生物組合定性判斷水深相帶；李守軍(2005)等用介形類(lèi)優(yōu)勢(shì)分異度結(jié)合地震剖面恢復(fù)湖盆古水深方法得到東營(yíng)凹陷古近系沙三段沉積時(shí)期最大水深107.16m；蘇新等(2012)用多門(mén)類(lèi)微體生物分異疊合加權(quán)綜合分析法恢復(fù)東營(yíng)凹陷沙四上亞段沉積早期最大古水深30m；康波等(2012)利用基于濱線軌跡計(jì)算方法定量恢復(fù)東營(yíng)凹陷古近紀(jì)沙三沉積時(shí)期最大古水深180m?？梢?jiàn)，盆地沉積古水深尤其是陸相湖盆古水深的定量恢復(fù)還存在多解性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)野外露頭剖面定量計(jì)算盆地沉積期水體深度的方法，使計(jì)算結(jié)果既準(zhǔn)確又唯一，以便為盆地分析和油氣資源評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

一種通過(guò)野外露頭剖面定量計(jì)算盆地沉積期水體深度的方法，包括以下步驟：

(1)精細(xì)解剖研究區(qū)露頭剖面，尋找三角洲前積反射結(jié)構(gòu)，然后標(biāo)定三角洲前積反射結(jié)構(gòu)頂、底界面；

(2)根據(jù)步驟(1)中標(biāo)定的三角洲前積反射結(jié)構(gòu)頂、底界面，通過(guò)高精度精細(xì)測(cè)量，分別記錄頂、底界面對(duì)應(yīng)的高程H₁、H₂，露頭剖面中三角洲前積層厚度H₀＝H₁-H₂；

(3)統(tǒng)計(jì)露頭剖面三角洲前積層中平均砂巖的厚度h₁和平均泥巖的厚度h₂，露頭剖面中三角洲前積層厚度H₀＝h₁+h₂；

(4)采用圖解法或?qū)嶒?yàn)法分別求取砂巖的壓實(shí)率K₁和泥巖的壓實(shí)率K₂；

(5)對(duì)砂巖和泥巖壓實(shí)前的厚度恢復(fù)，在壓實(shí)作用發(fā)生以前，砂巖的厚度h₁₀＝h₁/(1-K₁)，泥巖的厚度h₂₀＝h₂/(1-K₂)，壓實(shí)前的地層總厚度h₀＝h₁₀+h₂₀；即在盆地沉積期，水體深度為h₀，而此時(shí)的盆地最大古水深h≥h₀。

上述步驟(1)中：所述露頭剖面三角洲前積反射結(jié)構(gòu)可缺少頂積層和底積層，但必須有明顯的前積層。

上述露頭剖面三角洲前積層具有明顯的前積反射結(jié)構(gòu)，一般為S型。

上述步驟(1)中：由于三角洲沉積時(shí)加積方向可能與現(xiàn)今露頭剖面走向不同，所以要通過(guò)多方向或多地點(diǎn)提取剖面信息，發(fā)掘最能真實(shí)反映最大水體深度的剖面開(kāi)展研究。

上述步驟(3)中：所述露頭剖面三角洲前積層中巖性主要為砂巖和泥巖兩種類(lèi)型。

上述步驟(4)中，采用實(shí)驗(yàn)方法求取壓實(shí)率的步驟如下：

砂巖初始沉積孔隙度值Φ_砂0＝20.91+22.9/S₀，其中：Φ_砂0為砂巖初始沉積孔隙度值，S₀為砂巖的分選系數(shù)；泥巖初始沉積孔隙度依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值定義Φ_泥0＝70％；

選取露頭剖面中砂巖樣品，做粒度分析測(cè)試得出平均分選系數(shù)S_0平，計(jì)算砂巖平均初始沉積孔隙度值Φ_砂0平＝20.91+22.9/S_0平；

選取野外露頭剖面中砂巖和泥巖樣品，分別磨制薄片，顯微鏡下觀察平均壓實(shí)殘余孔隙度分別記為砂巖平均壓實(shí)殘余孔隙度Φ_砂殘和泥巖平均壓實(shí)殘余孔隙度Φ_泥殘；

計(jì)算砂巖壓實(shí)率K₁＝(Φ_砂0平-Φ_砂殘)/Φ_砂0平；泥巖的壓實(shí)率K₂＝(70％-Φ_泥殘)/70％。

上述方法適用于辮狀河三角洲沉積、曲流河三角洲沉積、扇三角洲沉積，盆地類(lèi)型可以是海相盆地，也可以是陸相湖盆。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

本發(fā)明通過(guò)野外露頭剖面三角洲前積層的厚度計(jì)算，再經(jīng)過(guò)去壓實(shí)校正等可以定量恢復(fù)地質(zhì)歷史時(shí)期盆地古水深，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠且具有唯一性，該方法對(duì)于沉積學(xué)研究、烴源巖分析、油氣資源評(píng)價(jià)等具有重要的地質(zhì)意義。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為三角洲S型前積結(jié)構(gòu)與水深關(guān)系示意圖；

圖2示出野外露頭剖面中三角洲前積結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種利用野外露頭剖面定量計(jì)算盆地沉積期水體深度的方法。野外露頭剖面是地質(zhì)歷史時(shí)期盆地沉積地層經(jīng)過(guò)埋藏作用、成巖作用、構(gòu)造抬升作用和剝蝕作用后出露在地表的剖面。地質(zhì)歷史時(shí)期三角洲沉積具有明顯向前堆積的特征，在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的埋藏壓實(shí)后，在順著三角洲堆積方向的露頭剖面上具有明顯的前積反射結(jié)構(gòu)。三角洲前積反射結(jié)構(gòu)特征為頂積層、前積層和底積層結(jié)構(gòu)明顯，在野外露頭剖面上，三角洲前積層具有明顯的“S型”前積反射結(jié)構(gòu)，沉積期的三角洲前積層厚度近似等于當(dāng)時(shí)水深，而此時(shí)的盆地最大水深至少大于該水深，因此可以通過(guò)野外露頭剖面前積反射結(jié)構(gòu)反演地質(zhì)歷史時(shí)期盆地古水深。但經(jīng)過(guò)埋藏和抬升等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后，地層經(jīng)過(guò)了不同程度的壓實(shí)，需經(jīng)過(guò)校正才有意義。該方法對(duì)于沉積學(xué)研究、烴源巖分析、油氣資源評(píng)價(jià)等具有重要的地質(zhì)意義。

本方法適用于辮狀河三角洲沉積、曲流河三角洲沉積、扇三角洲沉積，盆地類(lèi)型可以是海相盆地，也可以是陸相湖盆，其前提條件一是露頭剖面中具有明顯能反應(yīng)三角洲沉積的前積反射結(jié)構(gòu)，如圖1所示，這是本發(fā)明的基礎(chǔ)，二是剖面沉積以砂巖和泥巖沉積為主。

下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。

一種通過(guò)野外露頭剖面定量計(jì)算盆地沉積期水體深度(地質(zhì)歷史時(shí)期古水深)的方法，具體包括以下步驟：

(1)野外露頭剖面中三角洲前積層定性識(shí)別：

在熟知研究區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，精細(xì)解剖野外露頭剖面，尋找典型的三角洲前積反射結(jié)構(gòu)(S型)，如圖2中B₁與B₂線之間前積反射結(jié)構(gòu)，前積反射結(jié)構(gòu)可缺少頂積層和底積層，但必須有明顯的前積層。由于三角洲加積方向可能與露頭剖面走向方向不同，所以要通過(guò)多方向或多地點(diǎn)提取剖面信息，發(fā)掘最能真實(shí)反應(yīng)最大水深的剖面開(kāi)展研究，如圖2中野外露頭剖面。

然后在選中的露頭剖面中，對(duì)三角洲前積反射結(jié)構(gòu)頂、底界面進(jìn)行標(biāo)注，如圖2中標(biāo)定頂、底界面B₁、B₂。

(2)初步計(jì)算三角洲前積層厚度：

根據(jù)步驟(1)中標(biāo)定的三角洲前積反射結(jié)構(gòu)頂、底界面，通過(guò)剖面測(cè)量，記錄相應(yīng)的高程H₁、H₂，野外露頭剖面中三角洲前積層厚度H₀＝H₁-H₂。

(3)確定三角洲前積層中砂巖和泥巖的厚度：

通過(guò)野外露頭剖面的詳細(xì)測(cè)量，統(tǒng)計(jì)三角洲前積層中砂巖平均厚度h₁和泥巖平均厚度h₂，由步驟(2)可知，露頭剖面中三角洲前積層總厚度H₀＝h₁+h₂。在該步驟中，一方面假設(shè)露頭剖面中僅存在砂巖和泥巖，另一方面在統(tǒng)計(jì)平均砂巖和泥巖的厚度時(shí)，步驟(2)計(jì)算得到的H₀可作為限定條件，對(duì)統(tǒng)計(jì)的平均砂巖的厚度h₁和平均泥巖的厚度h₂進(jìn)行一定程度的校準(zhǔn)，提高了平均砂巖的厚度h₁和平均泥巖的厚度h₂統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(4)砂巖與泥巖壓實(shí)率確定：

由于現(xiàn)今露頭剖面中的地層經(jīng)歷了埋藏壓實(shí)作用，壓實(shí)作用下，砂巖和泥巖中的孔隙度會(huì)隨著埋藏作用增加而減小，且此過(guò)程是不可逆的，因此可以通過(guò)現(xiàn)今露頭剖面中的砂巖和泥巖的孔隙度反演地層的壓實(shí)程度，得出相應(yīng)的壓實(shí)率。在同一埋深條件下砂巖和泥巖的壓實(shí)率不同，因此應(yīng)分別求取砂巖的壓實(shí)率K₁和泥巖的壓實(shí)率K₂。求取壓實(shí)率的方法有兩種，圖解法和實(shí)驗(yàn)法，本發(fā)明優(yōu)選采用實(shí)驗(yàn)方法，該方法介紹如下：

砂巖初始沉積孔隙度值Φ_砂0＝20.91+22.9/S₀，其中：Φ_砂0為砂巖初始沉積孔隙度值，S₀為砂巖的分選系數(shù)(Scherer，1987)；泥巖初始沉積孔隙度暫無(wú)計(jì)算公式，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值定義Φ_泥0＝70％。

選取露頭剖面中砂巖樣品，做粒度分析測(cè)試得出平均分選系數(shù)S_0平，計(jì)算砂巖平均初始孔隙度Φ_砂0平＝20.91+22.9/S_0平。

選取野外露頭剖面中砂巖和泥巖樣品，分別磨制薄片，顯微鏡下觀察平均壓實(shí)殘余孔隙度分別記為Φ_砂殘和Φ_泥殘。

這樣可以計(jì)算砂巖壓實(shí)率K₁＝(Φ_砂0平-Φ_砂殘)/Φ_砂0平＝(20.91+22.9/S_0平-Φ_砂殘)/Φ_砂0平；泥巖的壓實(shí)率K₂＝(70％-Φ_泥殘)/70％。

(5)砂巖和泥巖壓實(shí)前的厚度恢復(fù)：

由以上步驟可知，在壓實(shí)作用發(fā)生以前，砂巖的厚度h₁₀＝h₁/(1-K₁)，泥巖的厚度h₂₀＝h₂/(1-K₂)，這樣，壓實(shí)前的地層總厚度h₀＝h₁₀+h₂₀。

由此可知，在盆地沉積期(三角洲沉積期等)，盆地古水深厚度為h₀，而此時(shí)的盆地最大古水深h≥h₀。

下面通過(guò)具體應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

以鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組某露頭剖面為例，在野外露頭剖面發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)組地層中具有明顯的前積反射結(jié)構(gòu)，且該剖面走向與三角洲沉積期加積方向基本一致。三角洲前積結(jié)構(gòu)頂積層界面B₁，對(duì)應(yīng)的高程H₁＝55m，底積層界面B₂對(duì)應(yīng)的高程H₂＝15m，三角洲前積層現(xiàn)今厚度H₀＝H₁-H₂＝40m。

通過(guò)詳細(xì)的剖面測(cè)量，統(tǒng)計(jì)三角洲前積層段砂巖平均厚度h₁＝30m，泥巖平均厚度h₂＝10m。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)法，計(jì)算砂巖的壓實(shí)率K₁＝40％，泥巖壓實(shí)率K₂＝60％。

這樣求得壓實(shí)前砂巖的初始厚度h₁₀＝h₁/(1-K₁)＝50m，泥巖的初始厚度h₂₀＝h₂/(1-K₂)＝25m。壓實(shí)前的前積層總厚度h₀＝h₁₀+h₂₀＝75m。

則該剖面地層沉積盆地的古水深h≥75m。