沉積微相及微相組合研究內容和方法

摘 要:微相及微相組合分析是沉積學研究的重要的方法和手段。筆者從微相概念演化的角度入手，介紹了微相及微相組合的研究內容及研究現狀。討論了沉積微相及微相組合研究在巖相古地理研究中的意義。最后展望了它在沉積學研究領域中的應用前景。

關鍵詞:微相微相組合碳酸鹽巖巖相古地理

中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0006-02

“微相”一詞原來僅僅是在巖石薄片鑒定中，用來描述巖類學和古生物學特征的一個術語(Brown，1943;Cuvillier，1952)[1]。現在，微相一詞已經是一個綜合性術語，在巖石薄片、巖石揭片、拋光片以及巖石學研究中，均可用來描述巖石的沉積學特征和古生物學特征，并可用于對巖石進行分類(Flugel，1982)[1]。“微相”首先在碳酸鹽巖巖石學的研究中得到廣泛應用，人們對碳酸鹽巖的認識發生巨大進步，根本原因在于在世界范圍內發現了大型的碳酸鹽巖油氣藏，引發了人們對碳酸鹽巖研究的熱潮，人們對碳酸鹽巖的沉積環境、成巖作用和模式進行全面深入研究，由于白云巖石灰巖可以作為儲層，其研究意義與日俱增;從根本上促進了碳酸鹽巖微相研究。

“微相”研究為碳酸鹽巖巖相古地理分析提供了大量有價值的微觀信息。隨后“微相”術語又擴展到了碎屑巖領域。我國學者結合沉積體的層次性，將相分為亞相、“微相”，在“微相”之下，甚至劃分出微微相或相素。不同類型的沉積微相在剖面中出現的頻率和分布的層位有明顯差異。因此，分析微相在剖面中的組合關系及其分布規律是研究沉積環境及其變化過程的重要環節。目前看來沉積微相組合是指由微相組成的整體。

1 研究內容及現狀

20世紀70年代末到80年代初的微相研究大多以模式為準進行對比套用，實踐證明，不同地區、不同時代巖石結構、生物種屬及其特征以及所代表的環境類型是相當復雜的，既有可比性，又有各自的時代和地區的不同特色[2]。因此某種碳酸鹽巖微相類型劃分方案很難作為一個全球性的統一標準，而只能作為一個參考性的指導方案或鑒別的總體框架，因而在微相的具體研究中應根據研究對象和目的的不同進行有針對性的劃分。這對于合理有力地運用微相分析方法，進而對沉積學、沉積環境、成巖作用、沉積模式等問題深入研究無疑是極為重要的，這也成為近十幾年來微相研究的一個重要趨勢[2]。最近幾十年的時間里，鹽酸巖鹽微相分析成為碳酸鹽巖研究中不可缺少的東西，但是，還有少數研究人員只知道利用微相特征進行碳酸鹽巖分類描述，卻忽視了這些微相特征對沉積環境分析和成巖史研究具有非常重要的意義[5]。所以應當加強碳酸鹽巖微相研究在盆地分析和應用碳酸鹽巖地質學中的意義。

微相最初研究是集中在鹽酸巖鹽領域中，Wilson(1975)根據現代碳酸鹽巖的資料，把碳酸鹽巖按顯微(微相)特征的不同分為24個標準微相類型(簡稱標準微相)，他這里的微相是指具特征顯微結構的巖石類型。Maliva等(1992)把由于顆粒組分和結構特征的不同，而使他與別的碳酸鹽巖區分開來的碳酸鹽巖沉積體系定義為微相[1](定義概念的主要目的在意將宏觀觀察中不易相互區別，而實際上形成了不同的沉積環境的沉積體，利用微相特征的不同將之區別開來，并以微相特征將之命名)。

之后研究領域擴展到陸相的碎屑巖領域中，國內碎屑巖微相組合研究以湖泊三角洲，尤其是以三角洲前緣的微相組合研究比較廣泛和深入。已經分別建立起淺臺三角洲和深水三角洲的區域性垂向微相組合類型，并在某些地區識別出以水下分流河道為主的微相組合類型、以河口壩為主的微相組合類型和復合式壩(河口壩+水下分流河道)為主的微相組合類型，這三種微相組合類型又以不同的組合方式構成三角洲臺型前緣和三角洲坡型前緣[6，7]。這種基于微相組合研究的三角洲前緣詳細解釋和精細描述有助于對優質儲層的鑒別和分布預測，甚至對油藏開發中細分流動單元也有重要參考意義。

2 沉積微相及微相組合的研究意義

沉積微相是在基本一致的沉積條件下形成的最基本的沉積單元，其類型及空間展布一直是油氣勘探和開發的重點研究內容之一，也是單井及多井儲層評價的基礎。周紅等認為[3]進行沉積微相及微相組合研究，可以了解每一次沉積事件中骨架相砂體的展布、演化規律，并對儲層內部的非均質性及其變化進行預測;此外，沉積微相及微相組合不僅影響滲透儲層物性特征，也控制著油田注入水在油層中的運動，是影響剩余油平面分布的主要因素。利用小層平面沉積微研究結合動態資料可以確定剩余油的分布，為挖掘油層中的剩余油，部署高效井及完善注采系統提供了地質依據。

開發井網完成之后，沉積相的研究必須落實到微相的研究上，沉積微相及微相組合的研究對于油田開發具有重大的意義，從沉積的角度分析，微相及其組合由于能夠提供有關沉積條件和環境控制因素以及巖性的寶貴信息，因此研究它不僅有助于識別層序界面和認識層序地層樣式，而且對儲層和烴源巖評價有著重要的經濟意義。從開發的角度來分析，沉積微相及微相組合決定著儲集砂體與滲透率屏障的宏觀分布，同時控制著儲集砂體內流體的滲流差異，因此微相及微相組合研究在沉積分析和油氣田開發中的重要作用已經毋庸置疑[4]。

3 研究方法

要合理的進行微相及微相組合分析研究，必須進行野外地質研究，包括野外剖面測量，地質填圖。在早期的巖石薄片分析研究中，也強調把野外工作和室內薄片研究結合起來。油氣田開發面臨的地質問題日趨復雜，促使微相及微相組合的研究方法不斷推陳出新，近十幾年里取得了顯著的成就，歸納起來包括歸納起來主要包括定性化研究方法、綜合地質分析、定量化研究方法3個方面。

3.1 定性化研究方法

傳統的定性化研究方法主要指用偏光顯微鏡進行的微相研究工作，所研究的主要是在普通巖石學顯微鏡下可觀察到的巖石的組分和組分之間的關系、變化、演進及其所標示的沉積環境和沉積作用特征等方面的含義，也包括部分顯微鏡下可見的沉積構造特征。現代化定性化分析方法指利用除普通巖石學顯微鏡以外的現代分析技術手段進行微相研究的方法。現階段主要包括掃描電鏡分析、陰極發光技術、不溶殘渣分析，以及配合電子探針、離子探計進行的微區元素成分和穩定同位素分析等現代分析技術對巖石成因進行的分析。

3.2 綜合地質分析

沉積微相及微相組合特征可以通過巖性標志、巖石結構和顏色、層理、沉積構造、成巖特征、化石和生物構造等相標志識別出來，一些學者認識到上述參數僅能從一個側面或一個角度來識別沉積微相及微相組合關系，如果遇到各種相標志不全面或者不一致是就很難做出統一處理，于是便選擇了將各種因素綜合考慮的“微相及微相組合指數”來定量刻畫沉積微相及微相組合。用Bayes判別分析方法定量判別單井沉積微相方法[8]、儲層沉積微相隨機模擬方法[9]、油藏儲層沉積微相制圖軟件[10]、聚類分析法[11]、專家經驗參數邏輯判別法[12]等方法，都在特定領域內得到有效應用。

此外，還有根據巖心、野外露頭及測井曲線等地質信息劃分儲層微相及微相組合，如劉自亮等[13]根據巖心、野外露頭及測井曲線反映的地質結構、儲層物性、物性、沉積構造及粒度分布特征，將西峰油田主要產油層砂體沉積微相及微相組合劃分出5中類型和12中亞類型。對該地區的厚層儲油砂體層內微及微相組合分布規律認識，為巨厚砂體層內構形及其注水開發中流動單元劃分奠定良好基礎。周紅等[8]首先對研究區內各單井目的層位統一分層，并系統研究取心井的沉積學特征，準確劃分其沉積微相;然后對不同沉積微相對應的測井曲線形態特征進行研究，確定出各類沉積微相所特有的測井曲線形態特征，建立研究區內巖石相—測井相圖版，實現巖—電關系轉換，從而對未取心井的沉積微相進行劃分和確定。通過測井資料繪制砂層等厚圖、測井相平面展布圖，在此基礎上繪出沉積微相分布圖，以便對沉積微相進行研究。

3.3 綜合研究

沉積微相的研究[4]是一項綜合性很強的工作。綜合性表現在兩個方面:一是綜合各種信息正確識別研究區微相類型，建立微相模式;二是在微相模式指導下，綜合研究區各種資料，研究沉積相的時空展布，建立沉積微相模式。具體有以下兩個步驟:首先了解區域沉積背景，落實大相、亞相。因為沉積微相是屬于大相和亞相之下的次級沉積單元，因此識別微相必須是在識別大相、亞相的前提下逐級進行。沉積相的分析是在一個油田范圍內進行的，若脫離大相控制，直接進行微相的分析會出現“串相”的危險。其次，確立微相類型，建立微相模式。通過巖性觀察，進行巖心相分析，結合測井分析確立微相的類型，并建立相應的微相模式，包括不同微相的空間組合模式，以及不同微相的測井相模式。

4 研究展望及其存在問題

4.1 研究展望

微相的研究近年來有很大發展，以由過去的單純的分析環境轉為研究巖石的成因、沉積作用的過程、成巖作用變化及其與巖石孔隙演化關系等，由傳統的定性化研究方法(主要指用巖石學偏光顯微鏡進行的微相研究)發展到定量化研究沉積微相及微相組合，研究內容漸趨豐富并逐步向各學科分散、滲透，不論是從研究內容還是研究方法上都取得了長足的進步。

4.2 研究存在問題

“沉積微相及微相組合”在國內的發展目前可能存在這樣幾個問題，值得注意。

(1)沉積微相及微相組合研究在我國的本土化問題。“微相及微相組合”是從國外傳入我國的，國內學者分析碳酸鹽巖微相及微相組合時，多數人依據Wilson(1975)，或Flugel(1982)，或Carozzi(1989)關于微相及微相組合的理論和研究思路，但是也有人利用研究湖泊三角洲微相組合的思路來分析碳酸鹽巖微相組合，似乎這種微相組合研究成果對探尋碳酸鹽巖儲層的控制或影響因素，評價儲層質量和預測儲層展布范圍更為實用，為碳酸鹽巖油氣勘探開發工作者所關注。這樣以來，碳酸鹽巖與碎屑巖微相及微相的研究思路就可以統一起來。

(2)沉積微相及微相組合研究與層序地層分析的關系問題。一般說來，要進行層序地層學研究需要三個基本條件:古環境解釋、等時性判斷和區域性及局部性影響因素的判別[14]。這三個條件都可以通過微相研究獲得，并且微相及其組合研究也可以進一步證實層序邊界的成因、形成時限及發育位置的準確性。但是，也應該注意到層序中的微相及其組合問題，例如在高分辨率層序地層學研究中，驗證向上“變深”短期基準面旋回(A型)、向上“變深”復“變淺”短期基準面旋回(B型)和向上“變淺”短期基準面旋回(C型)劃分是否合理，分別統計研究區A型、B型和C型旋回中不同微相組合類型的出現頻率，也不失為一種好方法。

(3)在沉積相的教學和研究實踐中，“沉積微相及微相組合”有時會被人們忽略。如果說“相序定律、沉降－補償原理和地層學中的相分異原理”是沉積相分析中的方法論，微相及其組合分析就是沉積相研究的一種具體方法。

可喜的是，廣大的沉積學家和巖相古地理學家越來越重視沉積微相及微相組合研究思路和研究方法的繼承和創新，并將其不斷地應用于科研實踐中。

參考文獻

[1]FLUGEL著.曾允孚譯.石灰巖微相[M].北京:地質出版社，1989.

[2]包洪平，楊承運.鄂爾多斯東部奧陶系馬家溝組微相分析[J].古地理學報，2000，2(01):31-42.

[3] 周紅，楊永利，等.沉積微相研究以下二門油田核三段砂體為例.地質科技情報[J].2002，21(02):80-82.

[4]吳元燕，吳勝和等.油礦地質學[M].北京:石油工業出版社，2000.

[5]FLUGEL著，馬永生譯.碳酸鹽巖微相:分析解釋及應用[M].北京:地質出版社，2006.

[6]王峰，王多云等，陜甘寧盆地姬塬地區三疊系延長組三角洲前緣的微相組合及特征[J].沉積學報.2005，23(02):218-223.

[7]李鳳杰，王多云等.陜甘寧盆地華池地區延長組緩坡帶三角洲前緣的微相構成[J].沉積學報，2002，20(04):582-587.

[8]周紅，楊永利等，儲層沉積微相研究—以下二門油田核三段砂體為例[J].地質科技情報，2002，21(02):80-82.

[9]陳燁菲，彭仕苾.沉積微相的定量化研究方法[J].石油勘探與開發，2003，31(04):51-53.

[10]王劍.儲層沉積微相隨機模擬方法及應用[D].吉林:吉林大學，2003.

[11]施貴軍，楊湘寧等.貴州盤縣火鋪茅口微相組合及其沉積環境[J].高校地質學報，1999，5(4).

[12]王先明，單玄龍.低滲透油藏儲層沉積微相研究—以松遼盆地乾安油田高臺子油層Ⅶ砂組為例[J].世界地質，2002(09):251-257.

[13]劉自亮，王多云，陜甘寧西峰油田主要產層儲油砂體沉積微相組合及特征[J].沉積學報，2005(02):248-254.

[14]張尚峰.高分辨率層序地層學[M].北京:石油工業出版社，2007.