基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法与流程

1.本发明涉及沉积盆地相关理论研究、技术应用及油气田地质勘探领域，具体涉及一种基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法。


背景技术：

2.古水深恢复是油气地质勘探中一项重要的研究工作，它对于研究盆地沉积演化过程、优质储层成因类型及分布规律具有重要的指导意义。目前常用的古水深恢复方法主要包括定性和定量两大类，早期以定性或半定量的沉积物及地球化学参数为主，代表性方法有沉积物颜色法、层理类型法、地球化学元素法等，通过上述方法的应用，可以定性或半定量的恢复不同地质历史时期湖盆的相对古水深时-空变化规律，缺点是无法准确落实准确的古水深数值。
3.近年来地质勘探人员也逐渐意识到古水深定量恢复的重要性，一些学者提出几种定量恢复古水深的方法，如近几年三角洲-湖泊沉积体系的滨线轨迹法恢复古水深，该方法的原理是依据滨线轨迹迁移规律获取在点物源背景条件下一个三级层序内可容纳空间与沉积物供给速率之间变化关系或定量函数，进而采用回剥法和正演法相结合获取不同点原始沉积物厚度和相应的可容空间，通过对现今地层的压实与均衡校正，即可定量恢复出欠补偿区的古水深。该方法克服了传统“标志物—水深”模式间接求古水深和传统层序地层学方法的不足。然而，这种滨线轨迹法适用性较窄，仅适用于有地震三维采集的沉积盆地中，且古沉积结构为“s”进积型三角洲沉积有利于滨线轨迹湖盆水深的确定，而其它较为平坦的沉积结构难以使用滨线轨迹法计算古水深，同时由于区域压实作用的校正以及区域构造运动造成沉积底形的不确定性会影响会影响古水深恢复结果，因此该种定量恢复古水深的方法问题较多。
4.另一种定量恢复古水深的方法，是利用古生态学里的介形类优势分异度和古湖泊水深的关系进行相关性拟合，利用定量计算的介形类优势分异度值可以较准确地确定古水深。该方法的基本认识在于，地层中的介形虫个体有时候种类繁多，有时个体虽多但属种单调，这就是分异度的不同。介形类主要分布在波基面附近繁盛，分异度最大其两侧向湖或向岸的分异度逐渐减小(中科院兰地所，1979；中科院南京地理与湖泊研究所，1990)。其成因机理在于：1)波基面附近水体稳定，水体循环有机质丰富，有利于生物生存；2)波基面附近存在一个温度变化带，适于不同生物的生存；3)埋藏上看既能保存原地生物，又能保存浅水区带来的异地生物，因此分异度高。
5.李守军、郑德顺等(2005)首先利用丰富的生态学和古生态学资料(wang and zhao,1985；中国科学院南京地理与湖泊研究所等,1989；胜利油田石油地质志编写组,1993；姚益民等,1994)，对济阳坳陷东营凹陷古近纪介形类的优势分异度和水深的关系进行了相关性拟合，同时根据拟合关系厘定水深与分异度之间的图版，从而落实古水深。然而，该图版的规律曲线呈现正态分布，这种方法的问题在于同一个分异度同时对应着2个古水深数值：浅水深度和深水深度，因此到底是浅水还是深水存在歧义，此方法解决该问题是
通过在取心样品的微观显微镜找到具有代表水深区间的微体古生物来判别，由于微体古生物数量极少且水深区间存在不确定性，实施起来较为繁琐。


技术实现要素：

6.本发明主要目的是提供一种基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法，该方法操作步骤简单，克服了利用古生物分异度难以判断浅水深度和深水深度的缺陷，提高了判别古水深值的准确性。
7.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法，所述方法包括：
9.步骤1.筛选与研究区域相似的现代湖泊；
10.步骤2.针对筛选出的现代湖泊，建立现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版；
11.步骤3.针对筛选出的现代湖泊，建立微量元素fe、mn含量比值与古水深的变化趋势；
12.步骤4.研究区域重点钻井层系的介形虫种类及数量的测试；
13.步骤5.研究区域重点钻井层系微量元素检测与fe、mn含量比值计算；
14.步骤6.计算研究区域介形虫分异度，结合研究区域fe、mn含量比值，判断深水或浅水，通过建立的现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版，从而确定研究区域样品反映的古水深数值；
15.步骤7.绘制古水深平面分布图。
16.为实现上述目的，本发明还可采用以下技术方案：
17.步骤2中，针对筛选出的现代湖泊，按照由岸缘到深湖等不同水体深度沉积区，进行系统采集湖底沉积物，对其进行泥岩沉积物中含有的介形虫种类及数量的测定，结合该样品湖盆水体深度的测定，利用统计数据建立现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版。
18.步骤3中，针对筛选出的现代湖泊，按照由岸缘到深湖等不同水体深度的沉积区，进行系统采集湖底沉积物，对其进行沉积物中微量元素fe、mn进行测定并计算fe/mn比值，建立微量元素比值与古水深的变化趋势。
19.步骤4中选取研究区域重点钻井层系进行泥岩取样，并进行显微薄片观测，统计样品的介形虫种类和数量。
20.步骤5中选取研究区域重点钻井层系进行泥岩取样，进行微量元素检测，计算fe/mn比值。
21.步骤6中，判断深水或浅水的方法为：
22.临界值确定：现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版正态分布曲线最高点古水深所对应的微量元素比值为深水-浅水变化的临界值；
23.利用现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版，确定研究区域介形虫分异度对应的两个古水深值；
24.将研究区域fe、mn含量比值与临界值进行比较，大于临界值的取两个古水深值中的低值，小于临界值的取两个古水深值的高值。
25.步骤7中，重复步骤6，通过研究区域多口钻井的fe/mn含量比值计算与介形虫分异度检测，在平面上可转化为某时期古水深的平面等值线图，从而完成了研究区古湖盆水深的平面定量恢复。
26.发明人通过调研发现，滨岸朝远洋方向，沉积物中的fe(fe、cr、v、ge)含量逐渐减少，而mn族元素(mn、co、ni、mo)相应增加，离岸越远，其含量的升高趋势就越显著。元素fe、mn在沉积过程中分异最为显著。
27.fe和mn在水体向湖盆中心搬运过程中的分异现象较为明显，主要原因是受水介质的eh值和ph值的控制，铁的氧化物进入湖盆后ph值明显增高造成溶解度大大降低，发生沉淀作用，因而在河口或者滨岸地带有最为富集，而mn的氧化物、硫化物比fe的氧化物和硫化物稳定性强，因而可在盆内发生长距离的迁移，因此，fe/mn元素比值可判别离湖盆中心的远近，离湖岸的远近间接可代表古水体深度的变化趋势，从而可用来反映沉积物在水盆中搬运的相对距离。发明人发现湖盆水深与fe/mn含量比值具有良好的变化规律，因此利用其可以有效判别同一个分异度到底是深水还是浅水的，这样再结合介形虫分异度与水深图版即可准确判别古水深数值。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.本发明利用微量元素fe/mn比值可有效判断样品点离湖岸的远近及相对湖水的深度，利用fe/mn元素比值参数的辅助可有效提高介形虫分异度定古水深数值计算的准确性；同时，测点泥岩样品的微量元素方法比起微生物识别与分析的古水深大概范围更为简便、有效。
30.本发明方法不但适用于湖相沉积的古水深恢复，对其它类型沉积的古水深恢复也具有一定的借鉴意义。应用本发明方法完成的古水深定量计算结果，可为湖湘多类型优质储层预测提供有利地指导作用。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1为本发明基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法具体实施例的流程图；
33.图2b湖盆介形虫分异度与古水深判别图版(据李守军等，2001)；
34.图3b湖盆离岸距离fe/mn元素比与古水深的关系散点图；
35.图4a凹陷x组段关键井区湖盆古水深恢复预测图。
具体实施方式
36.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
38.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
39.如图1所示，图1为基于微量元素与古生物分异度的沉积湖盆古水深恢复方法具体实施例的流程图。
40.步骤101相似性湖泊筛选
41.从实际掌握的地质资料和文献资料出发，搞清研究对象的湖盆类型、规模及湖水深度等基本特征，通过筛选，找出现今与之各方面特征相似的湖泊。
42.步骤102基于现代湖泊建立介形虫分异度与古水深的量化表征图版
43.针对筛选出的现代湖泊，按照由岸缘到深湖等不同水体深度沉积区，进行系统采集湖底沉积物，对其进行泥岩沉积物中含有的介形虫种类及数量的测定，结合该样品湖盆水体深度的测定，从而利用统计数据建立介形虫分异度数值与古水深之间的量化表征图版(如图2所示)。
44.步骤103基于现代湖泊建立微量元素fe、mn含量比值与古水深的变化规律
45.针对筛选出的现代湖泊，按照由岸缘到深湖等不同水体深度的沉积区，进行系统采集湖底沉积物，对其进行沉积物中微量元素fe、mn进行测定并计算fe/mn比值，建立微量元素比值与古水深的变化规律。
46.步骤104研究区域重点钻井某层系的介形虫种类及数量的测试
47.选取研究区域重点钻井层系进行泥岩取样，并进行显微薄片观测，统计样品的介形虫种类和数量。
48.步骤105研究区域重点钻井某层系的fe、mn测试与比值计算
49.通过选取研究区域内重点层系的钻井取芯进行泥岩取样，并进行微量元素测试，并且fe/mn比值的计算。
50.步骤106基于现代湖泊经验图版与规律定量恢复古湖盆水体深度
51.计算研究区域介形虫分异度，结合研究区域fe、mn含量比值，判断深水或浅水，通过建立的现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版，确定研究区域样品反映的古水深数值。
52.判断深水或浅水的方法为：
53.临界值确定：现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版正态分布曲线最高点古水深所对应的微量元素比值为深水-浅水变化的临界值；
54.利用现代湖盆介形虫分异度与古水深的量化表征图版，确定研究区域介形虫分异度对应的两个古水深值；
55.将研究区域fe、mn含量比值与临界值进行比较，大于临界值的取两个古水深值中的低值，小于临界值的取两个古水深值的高值。
56.步骤107绘制古水深平面分布图
57.重复步骤106，通过研究区域多口钻井的fe/mn含量比值计算与介形虫分异度检测，在平面上可转化为某时期古水深的平面等值线图，从而完成了研究区古湖盆水深的平面定量恢复。
58.应用例：
59.研究对象为a凹陷的古近系x组段沉积，通过地质资料的综合分析认为该沉积为一套浅水-深湖的陆相湖盆沉积。通过湖盆类型、规模及水体水深等多方面对比分析，认为形成目的层沉积的古湖泊与现今的b湖泊非常类似。通过文献资料调研发现，前人通过泥岩样品进行大量采样，同时进行了介形虫等相关分析与统计，同时也认识到介形虫的分异度计算可有效反映古水深数值，这一定量关系可以直接被本发明所用，本发明对这一方法做如下改进可有效提高古水深判别的准确性。
60.基于类似现代湖盆建立介形虫分异度与水深之间关系图版基础上(图2)，首先对沉积盆地内某层系一批取心井的泥岩样品进行镜下薄片分析，统计样品的介形虫种类及数量，利用分异度公式进行计算，公式为h(s)＝-∑piinpi(i＝1，2，
…
，s)，式中pi是第i个种的个体数，ni在全群总个数n中所占的比例(pi＝ni/n)，熵h(s)就是种的分异度，然后对同块样品的微量元素fe、mn进行测定并计算比值，通过现代湖盆的fe/mn元素比值计算明确数值0.083对应着80米水深的转折点(图3)，结合fe/mn元素比值与0.083比较，大于临界值的取两个古水深值中的低值，小于临界值的取两个古水深值的高值，基于这个规律可以准确利用图版明确某个样品的古水深数值(表1)，同时利用大量数据点的平均值可在平面上勾绘某时期古水深的平面分布图，从而完成了研究区古水深平面定量恢复(图4)。
61.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。