海平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系探讨

层序地层学理论为全球或跨地区的等时地层对比提供了理论和技术方法,它对洞穴层的跨地区对比及序次分析同样适用。从洞穴层的发育期总是与水平面稳定期对应关系出发,通过水平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系研究,探索层序地层学与岩溶学交叉学科研究领域中的一些基本问题。认为同一个水平面稳定期发育的所有水平洞穴可形成一个跨地区对比的洞穴层,岩溶旋回应包括侵蚀基准面上升和下降两种旋回,在海平面的间歇性上升(或下降)过程中可以发育多个水平洞穴层及下老上新(或上老下新)的洞穴层序列。在总结前人研究成果及美国YATE油田、四川峨眉山剖面、塔河油田实例分析基础上,概括了3种受海平面间歇性上升(或下降)变化控制的洞穴层序次模式,包括层序地层内部同生期岩溶形成的下老上新的洞穴层序次,以及碳酸盐岩陆块近地表风华壳岩溶形成的上老下新和下老上新的洞穴层序列。利用塔河油田早海西期古岩溶地质条件、洞穴充填结构等直接和间接证据,求证该洞穴系统的洞穴层序次,指出该特大洞穴系统为晚泥盆-早石炭世海平面间歇性上升过程中形成的下老上新的洞穴层序列,并由此推测塔里木盆地早海西期大规模岩溶的时代。指出利用水平洞穴层同时期形成的沉积地层等地质体可以确定洞穴层的形成年代,预测洞穴的发育分布。     

塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩台地的层序结构演化及其对盆地过程的响应

塔里木盆地奥陶纪的碳酸盐岩台地发育有长达3千余千米的台地边缘带。通过综合大量的地震、钻井及野外剖面的分析,奥陶纪碳酸盐岩系中识别出4个以不整合面为界的复合（二级）层序。它们均显示出从上超的水进沉积到进积或加积的高位域的沉积结构。其内可进一步划分出10个沉积层序或三级层序。它们的组合和分布决定着碳酸盐台地沉积层序结构的基本特征。沉积层序的水进早期或高位域晚期以颗粒灰岩、生物灰岩等沉积相组合为主;而水进期或高位域早期则以泥晶-粉晶灰岩、簿层白云质灰岩等沉积相组合为主。古地貌恢复并结合钻井资料的沉积相分析揭示出,盆地东北部早、中奥陶世的碳酸盐岩台地边缘的分布受到满加尔深水凹陷的边缘斜坡带古构造地貌的控制,形成一向西凸的弧形碳酸盐岩台地边缘带,沿台地边缘发育有礁-滩沉积复合体。中奥陶世的构造古地理变革使盆内的碳酸盐岩台地分异成塔中、塔北、塘南等多个孤立台地,并由深水、半深水的凹陷所分隔。台地边缘的发育和分布常受古隆起边缘的控制。沿台地边缘的礁、滩相带为重要的有利储集层发育带。中奥陶统中央隆起带缺失中奥陶世早期和晚奥陶世早期沉积,并形成了大范围分布的喀斯特岩溶不整合面。喀斯特岩溶体系以发育垂向的、由断裂控制的串珠状洞穴和多层状分布的岩溶洞穴为特征。
     跨盆地不同构造带的井-震结合解释剖面的追踪对比表明,盆内与二级、三级层序对应的海进-海退旋回是同时变化的,并与Haq的海平面变化曲线可对比。这反映出盆地范围的或全球海平面变化对沉积旋回结构的发育具有控制作用。盆地西缘露头剖面和盆内钻井岩心的碳、氧同位素分析也为海平面变化的旋回结构分析提供了制约。主要海平面下降期的氧同位素δ18O都发生了明显的正偏。盆内晚奥陶世的海平面总体是呈上升趋势的,晚奥陶世中期海平面的上升导致了盆内碳酸盐岩台地的总体淹没。     

新疆阿合奇地区石炭纪古岩溶的发现及其地质意义

位于塔里木西北缘的阿合奇地区石炭纪地层发育齐全,自下而上为：巴什索贡组、别根他乌组和康克林组。其中巴什索贡组和别根他乌组发育较多的古岩溶角砾岩及古岩溶构造,垂向上明显分为5次规模较大的古岩溶旋回。对巴什索贡组和别根他乌组古岩溶构造及古岩溶旋回进行了详细描述,讨论了古岩溶与区域海平面变化及当时冰期事件的关系,并指出早石炭世晚期和晚石炭世早期古岩溶与区域性的铝土矿成矿事件有密切的联系。     

新疆阿合奇地区石炭纪古岩溶的发现及其地质意义简

位于塔里木西北缘的阿合奇地区石炭纪地层发育齐全,自下而上为:巴什索贡组、别根他乌组和康克林组。其中巴什索贡组和别根他乌组发育较多的古岩溶角砾岩及古岩溶构造,垂向上明显分为5次规模较大的古岩溶旋回。对巴什索贡组和别根他乌组古岩溶构造及古岩溶旋回进行了详细描述,讨论了古岩溶与区域海平面变化及当时冰期事件的关系,并指出早石炭世晚期和晚石炭世早期古岩溶与区域性的铝土矿成矿事件有密切的联系。     

塔里木盆地古生界不同成因斜坡带特征与油气成藏组合

塔里木盆地古隆起和古斜坡控制油气富集已为勘探实践所证实。古生界广泛分布的斜坡带按其成因特点可分为3类:即地层形成期的沉积建造斜坡、构造变革改造期的侵蚀地貌斜坡和构造抬升翘倾作用形成的构造斜坡。不同类型的斜坡带发育了不同的油气成藏组合:沉积建造斜坡带发育了以礁滩体为主要储层、致密碳酸盐岩或上奥陶统泥岩为主要盖层的成藏组合;岩溶斜坡带发育了不同层系岩溶储层(中、下奥陶统岩溶储层、上奥陶统岩溶储层和寒武系白云岩储层)与不同层系泥岩盖层(上奥陶统泥岩盖层、志留系泥岩盖层和石炭系下泥岩段盖层)构成的成藏组合;地层超覆斜坡带在志留系和上泥盆统—石炭系形成了以地层超覆圈闭为主、构造-地层(或岩性)圈闭为辅、泥岩段为盖层的成藏组合。     

塔河油田碳酸盐岩油藏古岩溶洞穴层状结构与形成机理

随着岩溶型碳酸盐岩油藏开发实践的不断深入,层状洞穴储层结构特征和流体同层连通特点逐渐被学者重视。层控岩溶结构、形成要素和过程等是本类油藏有效开发的关键。通过原始地层组构对比和野外溶洞特点,认为:塔河奥陶系岩溶层具较好的对比标志层和岩性差异,为层状岩溶洞穴发育奠定了物质基础;野外顺水平层理多层溶洞和受控于层理缝的管道型古暗河等地质现象,证实了层控岩溶普遍存在。在岩溶洞穴单井识别、连井测井对比、单井动态及地震波形特征的基础上,以典型溶洞带为例,识别出3个主要洞穴层,建立了全新的3层洞穴储集体地质结构剖面:第1层洞穴以砂砾岩充填为主要特点,第2层洞穴呈现洞穴规模大且泥质充填严重,第3层规模较小,主要发育于岩溶地貌高地。运用现代岩溶理论,探讨了层控岩溶的形成机制:碳酸盐岩原岩组构差异是岩溶作用的物质基础和主控因素之一;潜流带岩溶水(饱含CO₂)控制着岩溶洞穴的横向发育,岩溶古地貌控制同层洞穴的横向差异;平缓地层条件下的潜水面水位垂向带迁移控制洞穴的岩溶期次及层状结构。基于各岩溶要素认识,构建了层状岩溶储层发育模式。     

鄂尔多斯盆地延安地区奥陶系风化壳古地貌恢复

鄂尔多斯盆地东南部延安地区奥陶系马家沟组顶部发育风化壳岩溶储层,因古地貌代表了地层沉积和成岩作用的背景,因而在储层的形成和演化过程中具有重要意义。在区域构造背景和地层展布的基础上,综合利用残余厚度法和印模法,并结合铝土岩厚度分布和古沟槽识别结果,准确恢复出延安地区奥陶系风化壳古地貌分布格局。结果显示,延安地区西南部表现为古岩溶高地,中部大部分地区表现为古岩溶斜坡,东部属岩溶斜坡与岩溶盆地之间的过渡带。古地貌格局和古沟槽的分布影响了储层的形成、发育和天然气的富集。延安地区岩溶古高地、靠近侵蚀古沟槽的斜坡位置含气性较好,可能与大气水淋滤等因素导致的储层发育程度、物性好坏、不整合面之上盖层的封盖性等因素有关。     

塔河油田12区海西早期岩溶作用

通过沉积学、地震学、地球化学等研究表明,塔河油田12区发育了海西早期岩溶作用,表现为中下奥陶统碳酸盐岩与下石炭统巴楚组不整合接触、溶塌角砾岩与暗河沉积的存在以及溶洞充填物Sr/Ba值存在的差异特征等识别标志,该期岩溶地貌可划分为岩溶高地、岩溶Ⅰ及Ⅱ级斜坡和岩溶盆地4类地貌单元,研究区主要处于岩溶Ⅱ级斜坡区。由于海西早期运动具有脉动式抬升的特点,因而发育了3套岩溶旋回,研究区主要发育第Ⅱ和第Ⅲ套洞穴层;该期岩溶平面上发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北的地区,纵向上发育在中下奥陶统质地较纯的碳酸盐岩中,古地貌和断裂对该期岩溶具有根本的控制作用,同时岩溶作用所形成的裂缝和溶蚀孔洞是影响储层储渗性能的关键;最后综合上述成果建立了海西早期岩溶发育模式,并将其发展进程划分为快速抬升剥蚀阶段、三幕抬升岩溶发育阶段及下降改造阶段。     

贵州龙里地区早石炭世杜内期铝土矿微地貌及其对铝土矿的控制作用*

贵州龙里地区发育早石炭世杜内期“丰源层”铝土矿。通过收集龙里地区地质钻孔资料,结合实测剖面和踏勘地质点资料,统计含铝岩系厚度、矿体厚度、品位、铝硅比数据,利用Surfer⁸.0成图软件,采用微地貌编图的方法,还原早石炭世杜内期含铝岩系古地貌,发现本区古喀斯特岩溶洼地2处,丰源层铝土矿产于水场—比孟—草原—高坡一带的古喀斯特岩溶洼地中。微地貌进一步研究表明,品位较高的碎屑状、豆鲕状铝土矿位于古喀斯特岩溶洼地的中心部位,品位较低的致密状铝土矿则分布于其中心和边缘。本区古地理研究表明,龙里地区早石炭世杜内期丰源层铝土矿的含矿岩系形成环境为海陆交互相,由北至南依次为发育陆相、古喀斯特岩溶洼地相和海相,古喀斯特岩溶洼相为丰源层铝土矿的形成提供了有利的沉积就位场所。     

安徽铜陵地区早、晚石炭世地层之间砾岩的发现

通过一系列地层剖面的测制,在铜陵、南陵、泾县地区早、晚石炭世地层之间发现了沉积石英质砾岩和岩屑砾岩,肯定了本区在早、晚石炭世之间曾经历一次海平面下降和风化剥蚀作用,致使早石炭世地层在许多地方残缺不全,由于石英质砾岩与岩屑砾岩在岩性、沉积特征、成因等方面有明显的不同,分别称为浙溪组下段和浙溪组上段。早期的石英质砾岩由于受到后期的冲积扇沉积环境的影响,在一些剖面上表现为缺失。岩屑砾岩的沉积厚度、砾石大小等在纵、横向上变化较大,明显受古地理、古气候、古构造的控制。     

塔河油田奥陶系岩溶塌陷体结构识别及成因分析

塔河油田奥陶系碳酸盐岩古溶洞塌陷是一种特殊的岩溶型储集体,塌陷作用导致早期洞穴的坍塌、围岩多类型的角砾岩化以及孔隙结构在一定范围上的改造等。通过钻井、岩心、常规测井、FMI 成像测井等技术手段来识别和再现了塌陷体裂纹角砾岩、镶嵌角砾岩、混杂角砾岩和溶洞及其沉积充填物等独特的响应特征。展示了岩溶塌陷体及其上覆地层地震同相轴“下凹”和伴随“串珠”状—杂乱反射的地震结构特征。依据塌陷几何结构的生长指数(EI)、垂向海拔变化(ΔZ)以及宽度(W)等参数定量评价,指出塌陷形成具有多期次性,在下巴楚泥岩段达到峰值。通过实例剖面分析,将塌陷体分为3种类型:(1)早期(表生岩溶期)溶蚀塌陷,常发育多层洞穴垮塌,塌陷带内角砾岩发育,构成了灰岩和混杂角砾与泥质支撑的混杂角砾复杂岩性组合,储集体上下整体连通,具有一定的储集性能;(2)中期(早石炭世)负载塌陷,属于埋藏后塌陷,储集体由缝隙、裂纹角砾岩、镶嵌杂乱角砾岩、富碎屑基质支撑的杂乱角砾岩和洞穴沉积的石英砂岩组成,存在未充填的残余洞穴储集空间;(3)晚期(海西晚期)断控塌陷,海西晚期构造导致的埋藏后的古溶洞塌陷,形成新的“缝隙、镶嵌角砾岩、杂乱角砾和原始溶洞”的塌陷结构,储集性能较好。原始洞穴层、塌陷时间和主控因素三者的相互组合导致了古洞穴塌陷的复杂储集体结构。分析认为负载塌陷和断控塌陷发育有效的储集空间,可作为油气开发有利的潜力目标区。     

中国南方上震旦统灯影组中的古喀斯特洞穴磷块岩

晚震旦世,在中国南方存在一个大的碳酸盐台地,即大扬子台地。近来,在大扬子台地的次级单元-鄂西台地南北两侧边缘带的灯影组白云岩中发现古喀斯特洞穴磷块岩。北缘以湖北省南漳县的王家堡为代表,古喀斯特洞穴磷块岩不规则地分布于自灯影组上、下段之间的侵蚀面到其下约70m范围内。位于台地南缘的湖南大庸张家溪,古喀斯特洞穴磷块岩也产于灯影组下段白云岩内,据古生物学及地层学研究,张家溪灯影组下段上部白云岩中的洞穴磷块岩形成于早寒武世早期。古洞穴磷块岩的发现,证明灯影早期末有一次普遍而强烈的地壳运动,灯影晚期海侵的初期是晚震旦世除陡山沱期外的又一重要成磷期。     

向源潜流侵蚀岩溶作用及其成因机理——以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例

向源潜流侵蚀作用指在海(水)进环境中,由于盆地边缘岩溶斜坡带内陆区的潜水面上升后,潜水面以下地下潜流在相当长时间内仍然在原有的洞穴内流动,由此产生的连续向上(向着地下水流源头)侵蚀作用,其结果是在原有的洞穴层之上形成多旋回的具有`坍塌角砾- 暗河沉积’ 双层结构的塌积层序及纵向上呈加积方式产出的叠积洞穴层,以及由叠积洞穴与原有洞穴连成一体的复合洞穴层。本文以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例,简要地介绍了古岩溶洞穴层的对比方法,展示了塔河地区早海西风化壳岩溶洞穴层对比成果,并通过典型井的洞穴层内部结构解剖分析,阐述了向源潜流侵蚀岩溶作用的成因机理,并探讨了一些相关的主要问题。      

Late Neogene rift valley fill sediments preserved in caves of the Dead Sea Fault Escarpment (Israel): palaeogeographic and morphotectonic implications

Evaporitic‐lagoonal marl and dolomite laminar fill sediments are preserved in relict dry caves of the Dead Sea Fault Escarpment (Israel) which has been tectonically active since the Late Neogene. The hosting caves are located within Turonian massive carbonate bedrock and at higher altitudes than previously documented fill sediments of the Dead Sea depression. Based on the relative altitudes of the cave sediments, the ‘reversed stratigraphy’ of the Dead Sea depression fill sediments, possible partial correlation of the cave sediments with other fill sedimentary units of the depression, and sedimentary, geochemical and mineralogical characteristics, it is concluded that: (i) the cave sediments are among the oldest of the depression fill; and (ii) the deposition of the cave sediments took place in hypersaline dolomite‐precipitating water bodies of Late Neogene age, during the initial morphotectonic stages of the depression formation. Variable and relatively low Sr/Ca and δ³⁴S ratios of the cave sediments (assuming precipitation from sea water) suggest variable fresh water input into the depositional brine. The present altitudes of the cave sediments reflect Late Neogene levels of water bodies in the depression, modified by vertical post‐Late Neogene tectonic movements within the still active fault escarpment. According to these altitudes, a 50 to 250 m uplift of the western margins of the depression since the Late Miocene to Early Pliocene is inferred.     

The role of hydrogeological base level in the formation of sub-horizontal caves horizons, example from the Dead Sea Basin, Israel

This paper deals with the hydrogeological relationship between base levels of saline lakes and the formation of sub-horizontal caves. The mechanism presented here suggests that many horizontal cave levels in carbonate sequences are created adjacent to the saline lakes shorelines because of the converging of the groundwater flow above the fresh–saline water interface. The main factors that control enhanced carbonate dissolution and cave formation are high groundwater flow velocities in the shallow phreatic zone during a relative long steady state of the water table. High groundwater flow velocities are evident close to the Dead Sea due to the convergent fast flows above the shallow interface adjacent to the shoreline. The same could prevail in the case of previous paleo-lakes that existed in the basin. The synergetic combination of the above preconditions for enhanced cave formation seems to be responsible for the formation of elevation-controlled alignment of paleo-near shore cave levels in the central and southern (Dead Sea) portion of the study area. These are found on the western fault escarpment and basin margin in different stratigraphic horizons of carbonate lithology. Many of the cave levels can be linked to late Quaternary–Holocene lake levels obtained from dated lake sediments within the basin. The most common cave’s elevation was found to be around 200 m below sea level which was the elevation of the Lisan Lake during part of its history. On the other hand, the Hula Basin in the northern part of the Dead Sea Basin was not occupied by saline water bodies since its formation as a base level, and thus the above preconditions for enhanced cave formation did not prevail. Indeed, this is evident by the lack of horizontal cave levels on its western carbonate margins unlike the situation in the south.     

渝北—川东地区黄龙组古岩溶储层稳定同位素地球化学特征

石炭系黄龙组碳酸盐岩古岩溶储层是渝北—川东地区最重要的天然气储集类型之一。依据岩溶岩的结构特征,将黄龙组岩溶岩系划分为弱溶蚀岩溶岩、中等溶蚀多孔状岩溶岩、强溶蚀角砾状岩溶岩和强溶蚀交代的次生灰质岩溶岩等4种岩溶岩类型,和淡水方解石与白云石两种胶结物类型。以基质岩为对比参照物,对各类岩溶岩和胶结物的碳、氧、锶稳定同位素分析对比研究结果表明,不同成因类型、溶蚀强度、结构和成分的岩溶岩与胶结物的碳、氧、锶稳定同位素地球化学特征各异,其形成、演化和分布规律明显受古地理背景、流体性质、流体来源以及同位素分馏效应控制。依据岩溶岩系的结构和地球化学特征的差异性,可总结出4个主要特征:(1)伴随岩溶强度加大,δ13C表现向低值方向弱偏移,而δ18O负偏移较强烈;(2)87Sr/86Sr比值出现由渗流-活跃潜流带的正偏移,至静滞潜流带转化为强烈负偏移的演化趋势;(3)对应古岩溶系碳、氧、锶稳定同位素演化,古岩溶储层的物性出现由差变好至重新变差的对应变化关系;(4)淡水白云石结晶沉淀过程中可能具有对87Sr有很强"捕获"能力的锶同位素正偏移分馏效应。     

滇东南南洞地下河系统源区洞穴特征及其成因演化机制

滇东南岩溶地貌发育,岩溶洞穴是该区典型空洞体系。文章以滇东南南洞地下河系统源区典型岩溶洞穴为研究对象,基于地学理论和地球化学分析,对该区地貌特征、成因及演化机制开展科学研究。研究表明,NW向的张性断裂、区内可溶部分最高个旧组碳酸盐岩以及杨柳河向西流动的水动力作用是南洞地下河系统源区洞穴发育的主要成因;全新世中期6 kaBP以来,该地区洞穴演化过程经历了三个阶段,其中,主体形成时间为6~4 kaBP;此外,建立石洞洞穴与地下河发育模式。本次研究对南洞地区地下水资源评价具有实际意义。      

塔里木新元古代-古生代沉积盆地演化

塔里木盆地位于中国西北新疆维吾尔自治区南部,夹持在天山与昆仑山褶皱带和阿尔金山之间,是一个长期发展形成的大型叠合盆地.在综合研究前人资料的基础上,通过对塔里木地区岩石地层、沉积建造的对比分析,划分出塔里木新元古代-古生代的被动陆缘、夭折裂谷、碳酸盐岩台地、碎屑岩陆表海、残余海盆、混积陆表海、陆内裂陷盆地、前陆盆地共8种沉积盆地类型,并分析盆地形成演化的大地构造环境:新元古代早期,塔里木进入稳定的盖层发展阶段;青白口纪发育裂谷和被动陆缘,南华纪-早震旦世发育夭折裂谷和大陆冰川;古生代主要发育碳酸盐岩台地、碎屑岩陆表海和混积陆表海;受北侧哈萨克斯坦-准噶尔板块碰撞的影响,南天山石炭纪洋盆于晚石炭世-早二叠世末俯冲消减;中二叠世始,塔里木大部分演变为前陆盆地.