地层厚度与砂分散体系分析

2. 3. 1 地层厚度分析

地层厚度在古地理恢复中具有重要作用，在若干古地理参数中地层厚度是一个基本参数。但是，必须正确地认识地层厚度所反映的信息，因为地层厚度是一个受多种因素影响的复合型参数。现今所获得的地层厚度是不同岩性所叠合在一起且经过压实后的数据，不一定反映盆地当时的沉积物厚度，如砂质沉积物和泥质沉积物在成岩作用过程中的压实比相差很大，所以，利用现今所测到的地层厚度只能大致反映当时的沉积状况。统计单元涉及的地质时间跨度越小，所反映的沉积充填状况越接近原始状态，如沉积中心等重要沉积信息。

地层厚度的统计方法比较简单，就是在野外剖面、钻井和测井所揭示的两个具有等时意义的地质界面间的厚度。需要指出的是，用于反映沉积学信息的厚度值必须是具有上、下界面地层的厚度值，这样的地质界面 ( 特别是上界面) 不能是剥蚀面。即两个界面之间的地层应该是能大致反映两次地质界面形成过程中所沉积的地层。如果地层被剥蚀，那么统计的地层厚度是残留厚度，不能用残留厚度反映盆地沉积充填特征。

地层厚度包括总厚度、地质单元厚度 ( 如层序、体系域、准层序厚度等) 、原始厚度与残厚度等。图 2. 6 为柴达木盆地下干柴沟组上段 ( E²₃) 地层厚度等值线，由于上、下界面对比是等时的、全盆地可以对比的沉积学界面，所以，该图基本反映了该地质单元的沉积状况。

柴达木盆地下干柴沟组上段沉积期，湖泊水体扩张变深，沉积中心主要位于中部和西北部，其中，盆地中西部主要为深湖 － 半深湖沉积，东部为浅湖 － 半深湖沉积，地层比较厚，大约在 0 ～1800m，地层分布较广泛，几乎全盆地皆有分布，主要有 4 个沉积中心，盆地厚度呈现 “西部厚、东部薄，南北两侧厚而中间薄”的特点，地层展布方向与其下伏地层具有继承性，即东西展布、南北分区。

2. 3. 2 沉积构型和骨架砂体的几何形态

地层中岩性单元内部或岩性单元之间层理的几何形态和空间关系可以反映沉积盆地充填物层序的成因特征。无论是从区域的还是从局部的规模来描绘这种 “层理样式”或“沉积构型”，均可为沉积过程和可能的沉积体系或环境的解释提供大量信息。

沉积盆地无论大小，沉积物在其中充填的作用方式主要有垂向加积作用、进积作用和侧向加积作用 3 种类型。其中每类作用都可形成自己独特的层理构型和结构剖面 ( 图2. 7) 。垂向加积作用是盆地垂向上的充填过程，如湖、海静水沉积及河流溢岸沉积等。由此产生的序列没有固定的粒序变化趋势，每一层都可以有不同的成分与结构。进积作用和侧向加积作用都是从盆地边缘向内部逐渐充填的过程，形成的沉积单元以 S 形剖面形态为特征，相序在单个成因增量内的侧向上重现。当连续的成因增量叠置时，层序在垂向剖面上就出现重复。二者的区别在于，进积作用的沉积物来自盆地边缘。随着盆地的充填，浅水及岸线的较粗粒沉积将依次叠置于相对较深水的细粒沉积物之上，从而造成粒度向上变粗的剖面序列。进积序列最著名的例子是三角洲沉积和滨岸沉积。侧向加积作用见于河道沉积和潮道沉积，其沉积物来自运动于水道中的颗粒，并由水道内向岸边一侧逐渐堆积，水道内流水急、颗粒粗，岸边流水缓、粒度细。随着水道的侧向迁移，将产生向上变细的剖面序列。

图2.6 柴达木盆地地下干柴沟组上段（E²³）地层厚度等值钱图

图 2. 7 盆地充填的 3 种基本样式及其产生的层理构型的垂向结构剖面( 据 Galloway 等，1979，修改)

大部分碎屑沉积体系都有特定的几何形态和沉积物的散布方式，骨架砂体的几何形态和较大成因单位的描述是解释沉积物散布的基础，并可提供有关沉积环境和沉积作用的信息。例如，河道砂通常在平面上呈带状，并沿盆地倾向散布，横剖面为上平下凸的透镜体。河控三角洲的推移载荷 ( 砂) 也是沿盆地下倾方向散布，其前缘河口坝沉积为下平上凸的透镜体 ( 若下段有厚的前三角洲泥，因压实沉陷也可呈双凸状) ，平面形态为分支状的叶状体。滨岸砂坝属于走向补给的散布体系，其剖面形态呈下平上凸状，平面形态却是沿岸线方向展布的条带。在许多沉积体系中，倾向补给和走向补给的沉积单元可以同时存在。在环境的解释中，倾向补给和走向补给沉积单元的相对体积、垂向的和区域的分布以及横剖面的几何形态是几个最有效的标志，而且按地下资料也比较容易确定。

绘制定量相图是岩相古地理研究中应用十分广泛的一种常规方法。通过定量相图可以了解沉积盆地形态、沉积背景，以至最后恢复古环境。在能源地质勘探中还可用于确定和预测储集层的分布范围和展布趋势，常见的定量相图主要有 3 类: ①成因地层等厚图;②等岩性图 ( 如砂岩等厚图、煤层等厚图) ; ③岩比图 ( 如砂岩百分数图，砂、页岩比率图) 等 ( 图 2. 8) 。

砂岩等厚图和岩比图可以圈定储集层的区域分布范围和可能的厚度。成因地层等厚图与上述两种图件联合使用，可以描绘出盆地的沉积中心和推移载荷部分的沉积中心，显现出骨架砂体的区域分布趋势和分布样式。另外对骨架相与非骨架相的分布研究还可提供盆地的几何形态、基底性质、枢纽线位置和走向等信息。

图 2. 8 砂岩百分数等值线 ( % ) 图，陕北上三叠统延长组湖泊三角洲

对于具体的砂体来说，其详细的几何形态通常不容易搞得很清楚。因为在制图单位中可以存在不同亚环境中沉积、部分重叠的砂质单元，但其骨架砂岩相的沉积趋势却控制着等值线的样式。即使在多旋回的巨厚层序中，如果盆地快速沉降，并保持沉积环境的稳定性，也会使类似的相叠加，保持其骨架砂体的展布趋势。尽管这种情况会影响对砂体形态细节的描述，但是图件中沉积中心的位置、侧向补给与走向补给的两种砂体的相对丰度、骨架砂体的区域分布与地层分布，以及同生构造对砂体分布的影响等特征还是明显的。

如果在画等值线时引入基本的沉积学原理和成因模式，会进一步提高图件的效应。就绝大多数的碎屑沉积体系来讲，沉积物散布体系中的每一部分都是以相互关联的砂体系列保存的，其走向反映沉积物的搬运方向，孤立的透镜状砂体和叶状砂体在自然界比较少见。

在绘制等值线图时要注意砂体的连续性，设法区别和突出所出现的样式，如不连续带、放射状分布的裙或大致平行的豆荚状砂体等。等值线的样式、疏密程度或走向若出现区域性的系统变化，则可能反映有重要的相变出现。

除了上述图件外，厚砂岩等厚图和三组分岩比图对于相的描绘和解释也是有用的。