能源地质学复习资料

论述冲积扇/河流/三角洲/湖泊/障壁海岸/缓坡碳酸盐沉积体系的沉积亚相特征及其与能源矿产的聚集关系？概述：含能源资源的沉积体系是一套在成因上有共生关系并含有油、气、煤层或其它矿产的沉积岩层，具有统一物源、统一水流动体制、在成因上具有共生关系的沉积组合而成的巨大三维沉积体。这些沉积体在一定的构造条件、古气候和古生物条件及沉积古地理环境下，就形成含能源资源的沉积盆地的沉积充填。沉积盆地的沉积古地理环境特征是决定能源聚集的重要条件。具有能源资源的沉积盆地都是有多种沉积体系复合充填的结果。一、冲积扇沉积体系冲积扇是暂时性洪流或间歇性洪流流出山口时,由于地形急剧变缓,水流向四方散开,流速骤减,碎屑物质大量堆积而成的,形状近扇状的沉积体。从山地峡谷向开阔平原转变地带上的一种河流沉积体系，呈扇形或半圆锥状、以粗粒碎屑占优势的堆积物。（1）冲积扇沉积体系的沉积亚相特征:冲积扇是陆地上最靠近物源区的沉积体系，粒度粗，分选差，沉积速率高。扇根分布在临近冲积扇顶部地带的古沟口附近,主要发育有古沟道、主水道和主水道间三种沉积微相。扇中位于冲积扇中部,为冲积扇的主要组成部分。它与扇根并不具有明显的界限,以具有中到较低的沉积坡角和发育的辫状河道为特征。与扇根沉积相比较,砂与砾比率增加,沉积物偏细,成分成熟度和结构成熟度增高,砾石碎屑多呈叠瓦状排列。扇中沉积由于未经过充分分选,加上泥石流的存在,扇中沉积层内、层间和微观非均质性极强。扇缘是整个冲积扇沉积物最细,流体能量最低的部分,呈环带状围绕在冲积扇周围。沉积物为细砾、含砾砂、砂及泥,细砾较为少见。其微相可分为水道径流及片流两种。（2）冲积扇沉积体系的分类：Ι湿地沉积扇：沉积特征，湿地沉积扇主要发育与潮湿气候带，最明显的终年泄水，这些常年河对扇的沉积作用影响小，而由季节性气候条件产生的巨大洪水起着控制作用。整个扇的面积大，有时为干旱扇的几百倍；扇面坡度一般较低，因此河流作用常常控制着湿地扇的整个扇面。自扇顶向扇尾湿地扇的最大碎屑粒径逐渐变小。沉积亚相分为：扇顶近源相、扇中中段相、扇尾远端相。Ⅱ扇三角洲：冲积扇直接进入水体在滨湖或滨海地带形成的粗碎屑扇状体。沉积特征：冲积扇直接进入水体在滨湖或滨海地带形成的粗碎屑扇状体。它是一种进积到稳定水体中的冲积扇沉积体系，它属于在活动扇与稳定水体交界带上的沉积。这种沉积一部分在陆上，但大部分在水下，有的几乎完全在水下。扇三角洲出现于不同气候和能量条件的各种滨海带中，也常常沿冰缘地带的山间湖滨分布。扇三角洲的远端相形成于滨岸带、海洋或湖泊的水下环境，当有高速的粗粒沉积物注入水体是才能显现出河流的影响。海岸带的扇形体由于受到河流、波浪、潮汐及水面升降变化等的多种作用，因而形态和面貌呈多种多样。冲积扇相的特征是大陆沉积体系中颗粒最粗、分选最差的近源沉积物，以砾岩、砂砾岩和砂岩为主，夹粉砂岩和泥岩。包括河道沉积、漫流沉积、筛积物及泥石流沉积。冲积扇沉积体系与能源资源形成、赋存的关系在含煤冲积扇沉积体系中，煤的聚集往往集中于特定的部位，这主要决定于控制泥岩沼泽形成和发育的自然地理条件。在冲积扇体系分布的范围内，有利于成煤的部位主要有扇间洼地、中扇朵叶体间洼地、扇尾地带和扇前缘外侧与河、湖、海环境的过渡地带。对于油气的生成，冲积扇体系是不利的沉积环境，但由于它所产生的沉积物大多岩性粗，可以构成很好的储集层。实践证明,冲积扇沉积与储层有着密切的关系,特别是砂砾岩冲积扇体储层的油气地质意义已被国内外很多油田证实。只要邻接该砂体有生油层存在，往往可形成次生的油气藏。由冲积扇体系充填的沉积盆地，如果周边的物源区具有含铀矿物的岩体出露，在适宜的气候和沉积环境条件下，常为铀矿的聚集提供了良好的形成条件。冲积扇体系与能源资源：①泥岩沼泽发育的位置扇间洼地扇中朵体间洼地扇尾地带与扇前缘外侧煤层较厚煤层层数多，结构复杂煤层较薄，分布广侧向连续性差单分层薄，灰分高侧向连续性好油、气储层，形成油气藏铀矿资源地下水资源二、河流沉积体系。河流环境内形成的一套有成因联系的沉积相组合。1）河流沉积类型2）河流沉积亚相Ⅰ河道亚相：心滩，边滩（砂坝），河床滞留沉积Ⅱ河岸亚相：天然堤，决口扇Ⅲ泛滥盆地亚相：河漫滩，河漫沼泽，河漫湖泊Ⅳ牛轭湖：废弃河道。主要河流类型的沉积特征：Ⅰ、辫状河的沉积特征：这种河道沉积物大部分粒度粗，以砂砾岩为主，是由彼此错位叠置的砂质和砾质透镜体形成的带状砂砾岩体，其中细碎屑沉积物含量极低，砂砾岩体地面平直，对下伏岩层侵蚀不明显，多出现于山麓地带，位于冲积扇沉积体系与冲积平原沉积的交界地带。1)缺少明显的天然堤2)洪泛沉积不发育（纵向砂坝）3)具各种类型的河道坝沉积（横向砂坝）4)心滩发育(侧向砂坝)Ⅱ、曲流河的沉积特征:主要有三部分构成，河道充填沉积（河道相）、河道边缘沉积（河岸相）、洪泛盆地沉积（洪泛盆地相）。在曲流河沉积体系中，明显地表现出平面上或剖面上的细粒沉积物包围砂质沉积物的特征。环境特征：主要出现在平原地带；水流强度中等，有侧向侵蚀及垂向、侧向加积曲流河具有明显的二元结构和多阶性，即：底层沉积（河道滞留沉积和点砂坝沉积）、上层沉积（堤岸亚相和河漫亚相泛滥盆地组成），分为四个部分，第一部分为河床滞留沉积，具含砾砂岩或砾岩，明显冲刷面，含大型槽状交错层理，第二部分为点砂坝沉积，中、细砂岩，向上层理规模变小，夹水平层理的粉砂岩，第三部分由粉细砂岩组成，为点砂坝或边滩顶部沉积，含小型槽状交错层理和爬升层理，第四部分为天然堤和泛滥盆地沉积，含断续波状交错层理的粉砂岩和水平纹层的粉沙质泥岩及块状泥岩，发育暴露构造，有钙质结核和植物根。曲流河的沉积特征：（1）岩性（2）粒度概率曲线（3）沉积构造（4）C-M图（帕塞加图）（5）生物化石（6）地球化学（7）地球物理特征（8）横向、垂向变化Ⅲ网结河的沉积特征:网结河河道在平面上交织成网状，河道十分稳定，河道间发育河心岛或植被岛的河流。河道坡度小，弯度多变，导致频繁的溢岸洪泛。湿地环境占60~90%，河道环境分布局限。河流沉积体系与能源资源形成聚集的关系1、泥炭沼泽发育场所成煤环境重要场所：冲积平原、岸后沼泽、废弃河道充填沼泽、牛轭湖，这些沉积场所多存在于曲流河沉积体系、网结河沉积体系中，而辫状河沉积体系成煤的条件是有限的，正在形成的辫状河体系对于泥炭沼泽的形成和发育往往不利，因而难于出现有工业价值的可采煤层。2、石油、天然气储集层河流相与油气的关系（岩相古地理）储集层非均质性，河流沉积体系中河流相的砂体若离上覆和下伏的生油凹陷中心较近，就会形成有利的油气储集层。沉积相的平面分布控制着砂体的空间展布，进而影响着赋铀砂体的空间分布。垂向上：边滩或心滩砂质岩。横向上：透镜砂体中部，常形成岩性圈闭、地层-岩性圈闭、构造—岩性圈闭三、湖泊沉积体系主要是以淡水湖泊为主，多为陆源碎屑充填的滨海或内陆湖泊。一些大型的内陆湖泊或各类断陷盆地内的湖泊，都往往形成独立的沉积体系。1）湖泊沉积体系的沉积相特征:Ⅰ、湖泊的碎屑沉积速度比海盆要快Ⅱ、湖水波浪的影响范围要小Ⅲ、湖泊对气候因素的影响反应较快湖泊相的鉴别标志岩性：粘土岩、粉砂岩、砂岩，砾岩少见。成分：长石砂岩、长石质/岩屑质石英砂岩（Q70%）;半深湖/深湖泥岩富含有机质；其它可有灰岩、泥灰岩、硅藻土、油页岩等。结构：粒度较河流相砂岩细，分选也较好构造：水平层理、块状层理、交错层理、波状层理；浪成和流水波痕均有；暴露构造；生物扰动构造等生物化石：叶肢介,轮藻（湖相所特有）；陆生植物根、茎、叶、孢子花粉济阳坳陷：下第三系湖相泥页岩含丰富介形虫、腹足类、轮藻、孢子花粉等化石——地层划分对比和沉积相鉴别标志垂向层序：反旋回分布特点：相带、岩性、沉积厚度大致呈环带状2）湖泊沉积体系的沉积亚相分类a)湖三角洲:三角洲平原（顶积层），三角洲前缘（前积层），前三角洲（底积层）b)扇三角洲：砂砾混杂，粘土含量高，成熟度低，下倾方向为浊积物.c)滨岸沉积:多以砂岩、粉砂岩为主，陡岸前也可形成砾岩。碎屑颗粒分选、磨圆中等，交错层理发育，多为小型，有透镜状及不规则水平层理，多见各种层面构造（如泥裂、雨痕、虫迹、冲迹等），与岸线平行可见壳屑层沉积。d)浅湖沉积:生物繁盛，湖泊沉积中浅湖沉积较多，保存有较好的生物化石。e)半深湖：正常浪基面~风暴浪基面f)深湖沉积:沉积物由于还原环境而呈黑或深灰色，大部分为致密均质泥岩，多为细薄水平层理，有时有明显的季节纹理，无底栖生物化石，多浮游生物化石。g)重力流或浊流沉积:其又可分为碎屑流沉积，高密度流沉积，低密度流沉积。湖泊沉积体系与能源资源形成、聚集的关系湖泊沉积体系与成煤作用的形成和发育具有非常密切的关系。1.通常湖泊沉积体系中湖泊三角洲地带和滨湖地带都是成煤的良好场所。2.油页岩的形成与聚集与湖泊沉积体系有密切的关系。油页岩主要为还原环境的静水沉积，大多形成于大型的内陆湖盆中。3.湖泊相与油气的关系（岩相）1)良好的生油条件生油环境——深湖和半深湖亚相生油岩（系）——（半）深湖环境中的黑色、灰黑色粘土岩松辽盆地、渤海湾盆地和苏北盆地生油岩系分别是白垩系和下第三系半深湖、深湖亚相暗色泥岩，厚度达千米以上。2)良好的油气储集条件浅湖亚相和湖成三角洲、湖底扇、扇三角洲砂体、滨浅湖滩坝砂体湖盆持续下沉并接受沉积，有利于深湖—半深湖相发育，有利于形成巨厚的生油岩系和盖层。在湖盆大幅度持续下沉的背景上，出现周期性振荡运动，可形成砂岩和泥岩交互沉积连续韵律，有利于形成良好的生储盖组合。潮湿气候区多旋回近海湖盆的中部旋回生储盖组合最发育，油气资源最丰富。四、三角洲沉积体系由于河流作用沉积在水体（海、湖）中的陆上和水下连续的沉积体，称为三角洲。三角洲沉积体系的类型及其沉积亚相特征Ⅰ河控三角洲沉积体系及沉积特征:是由三角洲平原沉积、三角洲前缘沉积、前三角洲沉积以及三角洲朵体之间的三角洲间湾沉积构成.三角洲平原沉积是三角洲陆上低平的地带，主要是由活动的河道和废弃的河道，以及河道两侧的天然堤、决口扇和泛滥盆地等沉积组成。三角洲前缘沉积是三角洲沉积体系的水下部分，分布于三角洲平原的向海一侧。它是河流与海洋作用最活动的地带，在三角洲沉积体系中沉积速度最快。由于海水波浪的筛选，沉积的砂质最纯，含重矿物最多。前三角洲沉积主要由暗色含有机质的泥质组成，具水平层理，它是三角洲体系中最均匀且分布最广泛的沉积。三角洲间湾沉积是大型三角洲朵体间微咸水或近正常海水环境下的沉积。沉积物以泥质为主，可夹有石灰岩层或透镜体，含海相或微咸水化石。Ⅱ浪控三角洲沉积体系和沉积特征①水下分流河道不发育②海滩脊的加积作用③河口沙坝的进积作用.Ⅲ潮控三角洲沉积体系及其特征:河流流入强潮汐环境的海域，潮汐作用对三角洲的形成发挥了重要控制作用。沉积特征：①分流河道呈顺直河道②砂体具有海成的沉积构造，双相平面结构③三角洲平原受潮汐作用的影响.三角洲沉积体系与能源资源形成、聚集的关系1.在各种类型的三角洲沉积体系中，以河流作用为主的三角洲沉积体系往往为成煤提供了更有利的条件；2.在不断推进的三角洲平原及三角洲前缘滨岸地带，都是泥潭沼泽发育的良好场所；在三角洲朵叶废弃之后，低平的地势也成为良好的成煤场所。3.地域辽阔的三角洲环境是河、海、湖交汇的地带，气候潮湿，生物的繁衍速度是极快的，由于沉积物源的丰盛、海岸线和构造沉降环境的持续，就为古代油气的形成、聚集提供了良好的储集场所。1)生油条件前三角洲亚相的泥质岩是有效的烃源岩——颜色深，厚度大，分布广，堆积速度快，有机质丰富——水体较深，埋藏后处于还原环境，有利于有机质的保存和向烃类转化。2)储集条件前缘席状砂、河口砂坝、远砂坝等，具有良好的储集物性。砂体与前三角洲亚相紧密相邻，且位于烃源岩的上方，或被生油岩穿插包围，对接收早期油气，保存孔隙十分有利。三角洲平原亚相分流河道也可形成中小型油气田。3)盖层条件三角洲平原分流河道间泥质沼泽沉积和海进阶段形成的海相粘土岩，可作为良好的盖层和隔层。4)岩性圈闭和地层圈闭除了席状砂和分支河道,砂体呈现呈现透镜状产出.五、障壁海岸沉积体系多为海岸伸展的砂