一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法

摘要

一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，先对沉积‑重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该等时层段的重矿物稳定系数代表值，或进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式，求得各区不同时期重矿物稳定系数计算代表值；然后将其代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式求取各区不同时代的沉积物搬运距离，初步确定盆地不同时期的古沉积边界；最后综合研究盆地周邻同时代残留地层、相邻山脉隆升时限等特征资料，对所求得的盆地边界进行对比、印证，最终确定盆地的古沉积边界，本发明得到的古盆地边界值更为合理、可靠。

权利要求

1.一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其特征在于：其重矿物稳定系数代表值与搬运距离的分段关系公式为：

式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，其中x为1,2,3…n，其代表不同时代重矿物样品所属的地层序号，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之。

2.一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该等时层段的重矿物稳定系数代表值，或进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式，据指数关系式求得各区不同时期重矿物稳定系数计算代表值；

2)将步骤1)所求得的重矿物稳定系数代表值或计算代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，其中x为1,2,3…n，其代表不同时代重矿物样品所属的地层序号，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之；

求取各区不同时代的沉积物搬运距离，进而据此初步确定盆地不同时期的古沉积边界；

3)综合研究盆地周邻同时代残留地层、相邻山脉隆升时限、蚀源区物质组成、盆地同时代沉积特征资料，对所求得的盆地边界进行彼此对比、相互印证，最终确定盆地的古沉积边界；如在获得的搬运距离值较大时，若邻区山内残留无边缘相的同时代地层，或相邻山系隆升较晚，则印证和支持了恢复的古盆地边界的结果。

3.根据权利要求2所述的一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其特征在于：为减少局部次要物源带入和随机因素对重矿物稳定系数的影响，在步骤1)计算重矿物稳定系数代表值前，需先对研究区重矿物含量及其组合随埋藏深度的变化趋势、同一层段不同埋藏深度样品的重矿物的变化趋势进行分析，若重矿物含量及其组合与深度无相关性、同一层段不同埋藏深度的重矿物含量及其组合一致，则表明上述样品的重矿物后期成岩作用较弱，其样品重矿物鉴定结果能够总体反映沉积时的原始特征，然后开展下一步研究；在计算重矿物稳定系数代表值时，需剔除不符合行业规范或地质条件的样品，并剔除含量因地而异、变化很大的重矿物数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其特征在于：所述的基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法适用于盆地内单一或非混合沉积重矿物区碎屑岩搬运距离及其盆地古边界恢复研究中，即适用于碎屑成岩作用改造较弱、单旋回物源的盆地单一沉积-重矿物区的盆地古边界恢复。

说明书

一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及恢复古盆地沉积边界技术领域，具体涉及一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法。

背景技术

[0002] 恢复古盆地沉积边界是沉积盆地研究的重要内容之一，其对该盆地油气勘探和地质研究均具有重要意义。前人多认为盆地边界恢复就是一个沉积环境恢复的过程，因而常常根据古盆地边缘水体的作用遗迹、盆地边缘相等沉积信息，以及盆地周缘山脉隆升的时间，来限定或定性恢复古盆地边界(喻春辉等，1996；刘林玉等，2007；陈建军等，2007；王锦成等，2011；梁园等，2013)。然而上述方法，对于后期改造强烈，尤其是边缘相或湖(海)岸地貌消失的古盆地多不适用。

[0003] “碎屑重矿物含量、粗碎屑组分含量和碎屑岩矿物成熟度随着搬运距离的增大而增大的规律”地质趋势或特征，二者并非简单地线性关系。根据简单线性关系求取搬运距离，据此恢复的古盆地沉积边界(刘林玉等，2007；陈建军等，2007)，存疑较多，可信度低。

[0004] 由于原始沉积边界遭较强烈改造的盆地，近物源和较近物源沉积地层已被剥蚀，其沉积物碎屑的搬运距离与重矿物组合关系因地而异，加之地层中稳定与不稳定重矿物含量及其变化常因盆地所处的构造背景、物源岩石性质、样品的代表性等的不同而差异较大。因而，依据简单地线性关系、不加分析和甄别直接采用样品中重矿物含量鉴定结果，所确定的盆地沉积边界多解性强、或然性大。

发明内容

[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供了一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其得到的古盆地边界值更为合理、可靠。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

[0007] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，其重矿物稳定系数代表值与搬运距离的分段关系公式，

[0008]

[0009] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之。

[0010] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，包括以下步骤：

[0011] 1)对某沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该等时层段的重矿物稳定系数代表值，或进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式，据此可求得各区不同时期重矿物稳定系数计算代表值；

[0012] 2)将步骤1)所求得的重矿物稳定系数代表值或计算代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

[0013]

[0014] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之；

[0015] 求取各区不同时代的沉积物搬运距离，进而据此初步确定盆地不同时期的古沉积边界；

[0016] 3)综合研究盆地周邻同时代残留地层、相邻山脉隆升时限、蚀源区物质组成、盆地同时代沉积特征资料，对所求得的盆地边界进行彼此对比、相互印证，最终确定盆地的古沉积边界；如在获得的搬运距离值较大时，若邻区山内残留无边缘相的同时代地层，或相邻山系隆升较晚，则印证和支持了恢复的古盆地边界的结果。

[0017] 为减少局部次要物源带入和随机因素等对重矿物稳定系数的影响，在步骤1)计算重矿物稳定系数代表值前，需先对研究区重矿物含量及其组合随埋藏深度的变化趋势、同一层段不同埋藏深度样品的重矿物的变化趋势进行分析，若重矿物含量及其组合与深度无相关性、同一层段不同埋藏深度的重矿物含量及其组合一致，则表明上述样品的重矿物后期成岩作用较弱，其样品重矿物鉴定结果能够总体反映沉积时的原始特征，然后开展下一步研究；在计算重矿物稳定系数代表值时，需剔除不符合行业规范或地质条件的样品，并剔除含量因地而异、变化很大的重矿物数据。

[0018] 所述的基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法适用于与柴达木盆地类似的盆地内单一或非混合沉积重矿物区碎屑岩搬运距离及其盆地故边界恢复研究中，即适用于碎屑成岩作用改造较弱、单旋回物源的盆地单一沉积-重矿物区的盆地古边界恢复。

[0019] 本发明的有益效果为：利用不同时代重矿物稳定系数代表值，或拟合获取的不同时代重矿物稳定系数计算代表值进行搬运距离和盆地古边界计算，可有效减少采样过少或不具代表性导致的误差。本发明对时代相对较新盆地、非混合物源和单旋回物源沉积,即碎屑岩重矿物沉积后没有明显成岩改变、为单一沉积-重矿物区和非沉积岩物源的沉积岩搬运距离的判别和古沉积边界恢复更加有效；本发明创新提出需对样品重矿物鉴定结果进行分析甄别，在此基础上求取稳定系数代表值或计算代表值，并以此代替稳定系数，这为后续工作结果的合理、客观奠定了数据基础；本发明指出重矿物稳定系数与搬运距离之间非简单的线性关系，而具有明显的分段性，即随搬运距离增加而呈现指数关系的特征，相比线性关系式计算获得的搬运距离更加合理。相比以往，本发明所确定的盆地古沉积边界更为合理、可靠。

附图说明

[0020] 图1为重矿物稳定系数代表值与搬运距离的关系示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和柴达木盆地的实例对本发明的具体应用作详细说明。

[0022] 柴达木盆地边部可分为多个沉积-重矿物区。如将盆地中西部南缘昆仑山(此地称祁漫塔格山)前自乌图美仁到茫崖分为4个区，自东而西各区的编号为W、D、Y、H。在此以该区为应用实例具体说明。

[0023] 本发明基于“重矿物稳定系数的大小与碎屑物质搬运距离远近密切相关的原理”，鉴于柴达木盆地北缘A和B地区盆山距离今古未曾发生明显改变的特征，将该地区同一资料点(井或剖面)同一等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和然后相除，求得该区等时层段的重矿物稳定系数代表值(表1)，利用上述重矿物稳定系数代表值及其搬运距离数据(表1)，运用回归分析方法分别建立了A和B地区重矿物稳定系数代表值与搬运距离关系公式(1)和(2)，据此建立了重矿物稳定系数代表值与搬运距离分段关系公式，

[0024]

[0025] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之，重矿物稳定系数与搬运距离的关系示意图参照图1，图中(1)和(2)具体公式见重矿物稳定系数代表值与搬运距离分段关系公式。

[0026] 表1柴达木盆地北缘A和B地区稳定系数与搬运距离数据统计表

[0027]

[0028] 实施例1，W地区

[0029] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，包括以下步骤：

[0030] 1)对W地区沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该区各等时层段的重矿物稳定系数代表值(表2)；

[0031] 表2W地区各时代重矿物稳定系数代表值及其搬运距离一览表

[0032]

[0033] 2)将步骤1)所求得的重矿物稳定系数代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

[0034]

[0035] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之，

[0036] 求取了W地区各时代重矿物的搬运距离(表2)，进而据此初步确定了W地区不同时期的盆地古边界；

[0037] 3)由于W地区南缘祁漫塔格山北坡残留无边缘相的古近系和祁漫塔格山中新世才开始强烈隆升的事实，表明W地区盆地南缘古边界计算结果是准确合理性的，即早期盆地边界位于今某盆地以南的KZ断裂带附近，后期随着W地区南缘祁漫塔格山隆升,盆地南缘边界和物源区越来越近。

[0038] 本实施例的有益效果为：本发明定量给出了W地区南缘盆地古沉积边界及其演化趋势，相比传统的定性方法和碎屑重矿物稳定系数与搬运距离之间的线性关系式，本方法消除了采用单一稳定系数中异常值造成的古盆地边界值的突变和样品数量较少导致的搬运距离的非代表性，恢复的盆地古边界位置及其演化历史也更为精确合理，即更合理地确定了W地区南缘盆地古沉积边界及其演化的历史。

[0039] 实施例2，D地区

[0040] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，包括以下步骤：

[0041] 1)对D地区沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该区各等时层段的重矿物稳定系数代表值，进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式Kx＝27.291e-3.769x,

[0042] 式中：Kx是不同时期的稳定系数计算代表值，X是地质时代序号，相关系数r＝0.943接近1，表明所求得的关系式与实际资料符合相当好，

[0043] 据此式可求得了D区不同时期重矿物稳定系数计算代表值(表3)；

[0044] 表3 D地区重矿物稳定系数代表值及其搬运距离一览表

[0045]

[0046] 2)将步骤1)所求得的重矿物稳定系数计算代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

[0047]

[0048] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之，

[0049] 求取了D地区各时代重矿物的搬运距离(表3)，进而据此初步确定了D地区南缘不同时期的盆地古沉积边界；

[0050] 3)D地区南缘祁曼塔格山和之南均残留无边缘相的古近系和该区均在5(N1-22)后才强烈隆升的事实，表明D地区柴达木盆地南部古边界计算结果是准确合理性的，即早期盆地边界位于今山中库木库里盆地以南的KZ断裂带附近，后期随祁曼塔格山隆升，将其南侧库木库里盆地与D地区所在今柴达木盆地隔开，致使今盆地边界与古盆地沉积边界相距甚远。

[0051] 本实施例的有益效果为：本发明定量给出了D地区南缘盆地古沉积边界及其演化趋势，相比传统的定性方法和碎屑重矿物稳定系数与搬运距离之间的线性关系式，本方法消除了采用单一稳定系数中异常值造成的古盆地边界值的突变和样品数量较少或不具代表性导致的搬运距离的非代表性，恢复的盆地古边界位置及其演化历史也更为精确合理，明确显示了D地区南缘盆地破裂、古沉积边界逐渐靠近的历史。

[0052] 实施例3，Y地区

[0053] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，包括以下步骤：

[0054] 1)对Y地区沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该区各等时层段的重矿物稳定系数代表值，并进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式Kx＝27.708e-0.3908x,

[0055] 式中：Kx是不同时期的稳定系数计算代表值，X是地质时代序号，相关系数r＝0.929接近1，表明所求得的关系式与实际资料符合相当好，

[0056] 据此式可求得了Y区不同时期重矿物稳定系数计算代表值(表4)；

[0057] 表4 Y地区重矿物稳定系数代表值和搬运距离一览表

[0058]

[0059] 2)将步骤1)所求得的Y沉积-重矿物区各时代重矿物稳定系数计算代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

[0060]

[0061] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之，

[0062] 求取了Y地区各时代重矿物的搬运距离(表4)，进而据此初步确定了Y地区南缘不同时期的盆地古沉积边界；

[0063] 3)Y地区南缘祁曼塔格山脉和更远地区昆仑山脉均残留残留无边缘相的古近系和两山脉地区均在5(N1-22)后才强烈隆升的事实，表明Y地区南部盆地古边界计算结果是准确合理性的，即早期盆地边界位于今某盆地以南的KZ断裂带附近，后期随着Y地区南缘盆地破裂，祁曼塔格山脉隆升，致使Y地区南缘祁曼塔格山脉将其南侧盆地与Y地区所在今柴达木盆地隔开，致使古盆地边界突然变近。

[0064] 本实施例的有益效果为：本发明定量给出了Y地区南缘盆地古沉积边界及其演化趋势，相比传统的定性方法和碎屑重矿物稳定系数与搬运距离之间的线性关系式，本方法消除了采用单一稳定系数中异常值造成的古盆地边界值的突变和样品数量较少或不具代表性导致的搬运距离的非代表性，恢复的盆地古边界位置及其演化历史也更为精确合理，明确显示了Y地区南缘盆地破裂、古沉积边界逐渐靠近的历史。

[0065] 实施例4，H地区

[0066] 一种基于重矿物稳定系数恢复盆地古沉积边界的方法，包括以下步骤：

[0067] 1)对H地区沉积-重矿物区样品进行等时层段归位，将各等时层段样品中的各稳定矿物和不稳定矿物重矿物算术平均值分别相加求和、然后相除，求得该区各等时层段的重矿物稳定系数代表值，并进一步拟合获得该区重矿物稳定系数代表值随时代变化的指数关系式Kx＝17.815e-0.3312x,

[0068] 式中：Kx是不同时期的稳定系数计算代表值，X是地质时代序号，相关系数r＝0.916接近1，表明所求得的关系式与实际资料符合相当好，

[0069] 据此式可求得了Y区不同时期重矿物稳定系数计算代表值(表5)；

[0070] 表5 H地区重矿物稳定系数计算代表值和搬运距离一览表

[0071]

[0072] 2)将步骤1)所求得的重矿物稳定系数计算代表值，代入重矿物稳定系数与搬运距离的关系公式中，

[0073]

[0074] 式中：对近物源沉积，即重矿物稳定系数代表值 或计算代表值Kx在0.2-0.935之间时，用公式(1)；对于远物源沉积，即重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx大于2.405时，用公式(2)；对于过渡物源沉积，即当重矿物稳定系数代表值或计算代表值Kx在0.935-2.405之间时，两公式均可用之，

[0075] 求取H地区各时代重矿物的搬运距离(表5)，进而据此初步确定了H地区南缘不同时期的盆地古沉积边界；

[0076] 3)H地区南缘祁曼塔格山脉和更远地区昆仑山脉均残留无边缘相的古近系和两山脉地区均在6(N1-22)后才强烈隆升的事实，表明H地区南部盆地古边界计算结果是准确合理性的，即早期盆地边界位于今库木库里盆地以南的KZ断裂带附近，后期随着H地区南缘盆地破裂，祁曼塔格山脉隆升，致使H地区南缘祁曼塔格山脉将其南侧库木库里盆地与H地区所在盆地隔开，致使古盆地边界突然变近。

[0077] 本实施例的有益效果为：本发明定量给出了H地区南缘盆地古沉积边界及其演化趋势，相比传统的定性方法和碎屑重矿物稳定系数与搬运距离之间的线性关系式，本方法消除了采用单一稳定系数中异常值造成的古盆地边界值的突变和样品数量较少或不具代表性导致的搬运距离的非代表性，恢复的盆地古边界位置及其演化历史也更为精确合理，明确显示了H地区南缘盆地破裂、古沉积边界逐渐靠近的历史。