沉積學研究方法的進展和發展趨勢

(成都理工大學 四川 成都 610059)

引言

沉積學最早的概念是在1932年提出來的，即“研究沉積物的學科”。沉積巖石學是研究沉積巖的物質成分、結構構造、分類及其形成作用，以及沉積環境和分布規律的一門科學。沉積學的發展一方面受到科學技術的影響，但另一方面它又為全球經濟發展帶來了不可估量的力量。特別是在尋找石油以及天然氣的過程中，需要大量用到沉積學相關方法。

一、沉積學研究進展

1987年，一次國際學術報告討論會上提出了“全球沉積地質計劃”。這是一份在總結沉積學現有成就的基礎上，對未來所提出發展目標的規劃書。簡明扼要的總結了當時在沉積學領域所獲得的一系列成果，同時在此基礎上提出了一系列的國際相關課題，對我國沉積學乃至全球沉積學產生了積極影響。在這份規劃書里面主要提出了三個研究主題：沉積學記錄的全球性演化；全球性的事件與韻律；沉積巖相分析的全球性。在二十世紀里沉積學取得了許多突破的發展，為沉積學的全球性研究打開了大門。

2004年于興河等人把沉積學的發展7個階段，指出沉積學未來的發展在這些方面上表現出明顯的規律性：層次上，由宏觀向微觀；方法上，由定性向定量；目的上，由理論向應用；形式上，由靜態向動態；學科上，由單學科向多學科；手段上，由手工向計算機；領域上，由地區向全球發展的總體趨勢。1984年Miall指出盆地分析是地層學、構造地質學和沉積學等研究的綜合，主要回答了盆地的古地理演化與沉積體系展布等問題。20世紀70年代末，由于油氣勘探開發工作的深入發展，以及新技術、新方法的不斷引入，使碎屑巖的成巖作用研究取得了突破性進展，其中最重要的是在砂巖中發現大量的、由成巖作用形成的次生孔隙。Miall于1985年提出了“構形要素”與“界面分級系列”的概念，并將河流沉積物劃分為8種基本。于興河等人指出沉積學的發展歷程與未來展望構形要素，提出了12種河流沉積模式，使河流沉積體系的研究進入了一個嶄新的歷史階段。

2013年楊仁超等人總結了沉積學方法、巖石學方法、重礦物方元紊地球學方法、地質學方法、粘土礦物學方法、化石及生標方法及地球物理學方法等傳統的物源分析方法，認為陸游、沉積巖物源對于古地理重建、古環境氣候恢復、沉積盆地分析、沉積礦產預測、大地構造分析等均具有重要意義。并介紹了物源分析新方法，強調隨著新技術新方法不斷涌現，物源分析將從傳統方法向現代技術發生轉變，從單方法到多方法的綜合運用，從單學科走向多學科聯合交叉，從定性分析向定量分發展。

2016年朱筱敏等人通過對比分析國內外含油氣盆地沉積地質學的主要進展，探討中國含油氣盆地沉積學發展中存在的問題及其解決思路。進一步討論了中國沉積學的發展在微生物巖、沉積模擬方法等方面與國外存在的差距，指出原型盆地沉積面貌和古地理格局恢復、重大構造變革期的多尺度構造古地理恢復、沉積學新理論在深埋老地層砂體發育規律及其與深埋新地層砂體發育規律的差異性，來分析中國特色沉積體系組合和沉積模式的建立等方面所面臨的問題。指出未來在沉積動力學、區域中國沉積學等沉積學理論和地震沉積學、沉積模擬研究方法技術等方面的發展趨勢。

2017年隨著石油工業的快速發展，油氣田古地貌恢復方法的研究有了比較明顯的進展。趙永剛等人總結了相關研究進展，如古地貌恢復方法的理論基礎多元化；古地貌恢復方法的實用性越來越強；古地貌恢復方法之間優勢互補，趨于綜合研究。不同方法的綜合研究是油氣田古地貌恢復方法發展的必然趨勢。沉積學分析法與高分辨率層序地層學古地貌恢復法組合是油氣田古地貌恢復的必然趨勢之一。井區尺度巖溶微地貌恢復法與碳酸鹽巖沉積期微地貌恢復法相結合必然會進一步提高碳酸鹽巖臺地微地貌恢復精度。

2017年秦國省等人提出了沉積過程的儲層表征特征研究進展，認為沉積過程的分析是從沉積成因角度恢復和再現地質體的沉積演化過程，同時是闡明沉積地質體形成機理的重要研究手段。沉積過程的研究呈現全面發展的態勢：利用現代沉積提供的不同時段沉積影像資料，獲取不同時期沉積特征進而重建連續的沉積演化過程；通過物理沉積模擬實驗，在短時間內再現和重建沉積過程；利用數值模擬方法，在給定合理參數的前提下定量模擬沉積過程；利用露頭結合探地雷達，精細刻畫儲層內部結構，進而探討沉積過程理解儲層形成機理；在地下密井網條件下，應用多井所揭示的沉積構型特征及其之間的關系，結合地震連續切片成果，明確儲層三維空間展布，在沉積學原理指導下恢復其演化過程。

2019年李峰峰認為層序地層學是油田勘探開發重要的理論依據，層序地層單元劃分是儲層評價和油藏開發的基礎。層序地層劃分方法主要分為地質分析法、測井曲線法、地震方法、古生物方法、地球化學方法、古地磁方法、數學方法七大類。目前，層序地層劃分方法存在的問題主要包括：層序級次標準不健全，定量和定性結合不足，應用領域局限，古地磁方法、數學方法應用不成熟，與儲層地質學、開發動態結合不足等。層序地層劃分方法具有向定量化、自動化、精細化、可視模擬化和綜合化方向發展的趨勢。針對目前方法技術存在的問題，層序地層劃分發展趨勢為標準體系更加健全、多因素多方法綜合分析、應用領域不斷擴展、與實際生產緊密結合；技術方法向定量化、自動化、精細化、可視模擬化和綜合化方向發展。

二、沉積學方法發展趨勢

沉積學的研究對象主要是關于氣候、地質、環境、生命等信息。在21世紀隨著全球變化，以及不同的地質災害等，沉積學的研究也有了相對變化，伴隨著更多的科學技術融合和不同學科的配合，如今沉積學能夠解決很多以前所不能解決的問題，對于尋找天然氣、石油等自然資源非常重要。21世紀的沉積學主要是圍繞人口、全球變暖、可持續發展等相關主題，重點發展對象如：沉積盆地分析，關于盆地內的氣候、環境以及石油、天然氣儲層相關情況；全球變化沉積學，包括全球氣候變化，湖泊沉積、海平面變化等相關演變；資源沉積學，主要研究成礦與環境資源的關系；大陸動力沉積學，造山帶下的古地理條件、流體作用、層序與充填序列等相關變化。