沉積學(xué)研究方法的進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

引言

沉積學(xué)最早的概念是在1932年提出來(lái)的，即“研究沉積物的學(xué)科”。沉積巖石學(xué)是研究沉積巖的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、分類及其形成作用，以及沉積環(huán)境和分布規(guī)律的一門科學(xué)。沉積學(xué)的發(fā)展一方面受到科學(xué)技術(shù)的影響，但另一方面它又為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了不可估量的力量。特別是在尋找石油以及天然氣的過(guò)程中，需要大量用到沉積學(xué)相關(guān)方法。

一、沉積學(xué)研究進(jìn)展

1987年，一次國(guó)際學(xué)術(shù)報(bào)告討論會(huì)上提出了“全球沉積地質(zhì)計(jì)劃”。這是一份在總結(jié)沉積學(xué)現(xiàn)有成就的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)所提出發(fā)展目標(biāo)的規(guī)劃書(shū)。簡(jiǎn)明扼要的總結(jié)了當(dāng)時(shí)在沉積學(xué)領(lǐng)域所獲得的一系列成果，同時(shí)在此基礎(chǔ)上提出了一系列的國(guó)際相關(guān)課題，對(duì)我國(guó)沉積學(xué)乃至全球沉積學(xué)產(chǎn)生了積極影響。在這份規(guī)劃書(shū)里面主要提出了三個(gè)研究主題：沉積學(xué)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(jì)里沉積學(xué)取得了許多突破的發(fā)展，為沉積學(xué)的全球性研究打開(kāi)了大門。

2004年于興河等人把沉積學(xué)的發(fā)展7個(gè)階段，指出沉積學(xué)未來(lái)的發(fā)展在這些方面上表現(xiàn)出明顯的規(guī)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(yīng)用；形式上，由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)；學(xué)科上，由單學(xué)科向多學(xué)科；手段上，由手工向計(jì)算機(jī)；領(lǐng)域上，由地區(qū)向全球發(fā)展的總體趨勢(shì)。1984年Miall指出盆地分析是地層學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和沉積學(xué)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(wèn)題。20世紀(jì)70年代末，由于油氣勘探開(kāi)發(fā)工作的深入發(fā)展，以及新技術(shù)、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(jìn)展，其中最重要的是在砂巖中發(fā)現(xiàn)大量的、由成巖作用形成的次生孔隙。Miall于1985年提出了“構(gòu)形要素”與“界面分級(jí)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(xué)的發(fā)展歷程與未來(lái)展望構(gòu)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(jìn)入了一個(gè)嶄新的歷史階段。

2013年楊仁超等人總結(jié)了沉積學(xué)方法、巖石學(xué)方法、重礦物方元紊地球?qū)W方法、地質(zhì)學(xué)方法、粘土礦物學(xué)方法、化石及生標(biāo)方法及地球物理學(xué)方法等傳統(tǒng)的物源分析方法，認(rèn)為陸游、沉積巖物源對(duì)于古地理重建、古環(huán)境氣候恢復(fù)、沉積盆地分析、沉積礦產(chǎn)預(yù)測(cè)、大地構(gòu)造分析等均具有重要意義。并介紹了物源分析新方法，強(qiáng)調(diào)隨著新技術(shù)新方法不斷涌現(xiàn)，物源分析將從傳統(tǒng)方法向現(xiàn)代技術(shù)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從單方法到多方法的綜合運(yùn)用，從單學(xué)科走向多學(xué)科聯(lián)合交叉，從定性分析向定量分發(fā)展。

2016年朱筱敏等人通過(guò)對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外含油氣盆地沉積地質(zhì)學(xué)的主要進(jìn)展，探討中國(guó)含油氣盆地沉積學(xué)發(fā)展中存在的問(wèn)題及其解決思路。進(jìn)一步討論了中國(guó)沉積學(xué)的發(fā)展在微生物巖、沉積模擬方法等方面與國(guó)外存在的差距，指出原型盆地沉積面貌和古地理格局恢復(fù)、重大構(gòu)造變革期的多尺度構(gòu)造古地理恢復(fù)、沉積學(xué)新理論在深埋老地層砂體發(fā)育規(guī)律及其與深埋新地層砂體發(fā)育規(guī)律的差異性，來(lái)分析中國(guó)特色沉積體系組合和沉積模式的建立等方面所面臨的問(wèn)題。指出未來(lái)在沉積動(dòng)力學(xué)、區(qū)域中國(guó)沉積學(xué)等沉積學(xué)理論和地震沉積學(xué)、沉積模擬研究方法技術(shù)等方面的發(fā)展趨勢(shì)。

2017年隨著石油工業(yè)的快速發(fā)展，油氣田古地貌恢復(fù)方法的研究有了比較明顯的進(jìn)展。趙永剛等人總結(jié)了相關(guān)研究進(jìn)展，如古地貌恢復(fù)方法的理論基礎(chǔ)多元化；古地貌恢復(fù)方法的實(shí)用性越來(lái)越強(qiáng)；古地貌恢復(fù)方法之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，趨于綜合研究。不同方法的綜合研究是油氣田古地貌恢復(fù)方法發(fā)展的必然趨勢(shì)。沉積學(xué)分析法與高分辨率層序地層學(xué)古地貌恢復(fù)法組合是油氣田古地貌恢復(fù)的必然趨勢(shì)之一。井區(qū)尺度巖溶微地貌恢復(fù)法與碳酸鹽巖沉積期微地貌恢復(fù)法相結(jié)合必然會(huì)進(jìn)一步提高碳酸鹽巖臺(tái)地微地貌恢復(fù)精度。

2017年秦國(guó)省等人提出了沉積過(guò)程的儲(chǔ)層表征特征研究進(jìn)展，認(rèn)為沉積過(guò)程的分析是從沉積成因角度恢復(fù)和再現(xiàn)地質(zhì)體的沉積演化過(guò)程，同時(shí)是闡明沉積地質(zhì)體形成機(jī)理的重要研究手段。沉積過(guò)程的研究呈現(xiàn)全面發(fā)展的態(tài)勢(shì)：利用現(xiàn)代沉積提供的不同時(shí)段沉積影像資料，獲取不同時(shí)期沉積特征進(jìn)而重建連續(xù)的沉積演化過(guò)程；通過(guò)物理沉積模擬實(shí)驗(yàn)，在短時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)和重建沉積過(guò)程；利用數(shù)值模擬方法，在給定合理參數(shù)的前提下定量模擬沉積過(guò)程；利用露頭結(jié)合探地雷達(dá)，精細(xì)刻畫儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而探討沉積過(guò)程理解儲(chǔ)層形成機(jī)理；在地下密井網(wǎng)條件下，應(yīng)用多井所揭示的沉積構(gòu)型特征及其之間的關(guān)系，結(jié)合地震連續(xù)切片成果，明確儲(chǔ)層三維空間展布，在沉積學(xué)原理指導(dǎo)下恢復(fù)其演化過(guò)程。

2019年李峰峰認(rèn)為層序地層學(xué)是油田勘探開(kāi)發(fā)重要的理論依據(jù)，層序地層單元?jiǎng)澐质莾?chǔ)層評(píng)價(jià)和油藏開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。層序地層劃分方法主要分為地質(zhì)分析法、測(cè)井曲線法、地震方法、古生物方法、地球化學(xué)方法、古地磁方法、數(shù)學(xué)方法七大類。目前，層序地層劃分方法存在的問(wèn)題主要包括：層序級(jí)次標(biāo)準(zhǔn)不健全，定量和定性結(jié)合不足，應(yīng)用領(lǐng)域局限，古地磁方法、數(shù)學(xué)方法應(yīng)用不成熟，與儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)、開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)結(jié)合不足等。層序地層劃分方法具有向定量化、自動(dòng)化、精細(xì)化、可視模擬化和綜合化方向發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)目前方法技術(shù)存在的問(wèn)題，層序地層劃分發(fā)展趨勢(shì)為標(biāo)準(zhǔn)體系更加健全、多因素多方法綜合分析、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展、與實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合；技術(shù)方法向定量化、自動(dòng)化、精細(xì)化、可視模擬化和綜合化方向發(fā)展。

二、沉積學(xué)方法發(fā)展趨勢(shì)

沉積學(xué)的研究對(duì)象主要是關(guān)于氣候、地質(zhì)、環(huán)境、生命等信息。在21世紀(jì)隨著全球變化，以及不同的地質(zhì)災(zāi)害等，沉積學(xué)的研究也有了相對(duì)變化，伴隨著更多的科學(xué)技術(shù)融合和不同學(xué)科的配合，如今沉積學(xué)能夠解決很多以前所不能解決的問(wèn)題，對(duì)于尋找天然氣、石油等自然資源非常重要。21世紀(jì)的沉積學(xué)主要是圍繞人口、全球變暖、可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)主題，重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象如：沉積盆地分析，關(guān)于盆地內(nèi)的氣候、環(huán)境以及石油、天然氣儲(chǔ)層相關(guān)情況；全球變化沉積學(xué)，包括全球氣候變化，湖泊沉積、海平面變化等相關(guān)演變；資源沉積學(xué)，主要研究成礦與環(huán)境資源的關(guān)系；大陸動(dòng)力沉積學(xué)，造山帶下的古地理?xiàng)l件、流體作用、層序與充填序列等相關(guān)變化。