大陆裂谷沉积作用的源-汇分析:阿根廷科迪勒拉前山三叠纪库约盆地

阿根廷西部三叠纪张性库约盆地(Cuyo Basin)最北部的露头揭示,其底部为粗砾岩,上覆地层为向上变薄并变细的硅质碎屑红层段,夹凝灰岩和富含微生物的碳酸盐岩(Cerro Puntudo组),红层之上不整合覆盖了另夕套粗砾岩(El Relincho组),以往人们把它们解释为两次裂谷事件的产物。对岩相组合、叠置样式、古流向和物源区开展了综合分析,其目的是采用源-汇分析方法来研究裂谷沉积作用。除了传统的陆相盆地控制因素之外(例如沉积作用、构造作用和气候条件),本次还考虑了可能的水系样式(drainage pattern)演变,以便区分孤立的与完整统一的沉积中心发育阶段。U-Pb锆石分析资料为我们的分析提供了佐证,并揭示Cerro Puntudo组中凝灰岩夹层的物源是火山岩基底,年龄为256.8 ± 3.5Ma(二叠纪/乐平期),其沉积作用的年龄为249.8 ± 2.5Ma(早三叠世),这是对前人确定的这个地层单元顶面年龄243.8 ± 1.9 Ma(中三叠世)的补充。根据地层叠置样式解释出了三个演化阶段。第一个阶段以厚层块状富含漂砾-火山物质的砾岩为代表,这是冲积扇沉积的典型特征,说明边界断层发生了强烈的构造活动(第一次裂谷事件)。这些特征说明,地表坡度陡且可利用空间大,它们控制了重力流和碎屑流沉积的可容纳空间和沉积物的分散。古流向为东,说明大致南北向的正断层位于西面,而沉积物供应来自近源的火山岩物源区。第二个阶段以明显向上变细且变薄的岩相为代表,其中包括河流相和沼泽相(具有成土特征的叠层石)沉积,说明过渡到了构造静止期。这些岩相组合是在沉积速率较低、构造起伏不大且可容纳空间较小的背景下发育的。第三个阶段以El Relincho组浅绿色磨圆度高的粗粒复成分砾岩为代表,这套砾岩不整合削截CerroPuntudo组。这些砾岩被解释为常年辫状河流系统的产物(古流向为西北),说明水系重新组合,这主要是气候变化和构造再活化的结果,前人称之为第二次裂谷事件。气候变化影响了沉积物的输送,并导致沉积中心在区域上连通并发生溢流。在这个最后阶段,根据物源分析结果推断源自科迪勒拉前山(东南面)不同物源区的沉积物沿着西北向的河流轴线搬运,说明沉积中心是开放而且连通的。本次研究给出了库约盆地北部新的地层对比结果,并认为在第一次裂谷事件过程中,半干旱气候盛行,发育了互不联通的孤立沉积中心(第一个和第二个阶段),而在不整合面之上出现了第二次裂谷事件(第三个阶段),沉积中心相互连通。根据我们的源-汇分析结果,这样的古地理变化导致库约盆地一线原本分开的半地堑出现溢流并横向连通。而构造再活化可以更好地解释新一轮的砾岩沉积,气候向更潮湿的条件转变导致以往分开的沉积中心通过轴向水系连接在了一起。

随钻孔隙压力预测：墨西哥湾三维地质模型

墨西哥湾深水区盐下油气井的成本一般都在1亿美元以上。可靠的孔隙压力预测能够带来大量的钻井成本节约，同时大幅度提高钻井安全性。用于确定孔隙压力的传统方法要么是基于测井资料（例如Eaton法或Brower法），要么是基于地震资料（例如标定后的地震速度、波阻抗）。预测孔隙压力的另外一种方法是基于盆地模拟，即建立三维地质模型（earth model）并模拟地质历史上地层压力的形成过程。盆地模拟技术的最新进展，例如应力与压力的偶合以及矿物成岩作用和岩石破裂模型的应用等，已经明显地提高了其在孔隙压力预测方面的适用性。然而，没有任何一种方法被大家普遍认为好于其它方法，所以在钻前研究中，这三种方法都要加以应用、对比和综合，这样可以提高孔隙压力预测结果的置信度。本文的目的是介绍一种新的孔隙压力预测方法，它把上述三种方法与油气系统模拟结合在了一起的。文中专门重点对盆地模拟流程进行了解释。该流程的第一步是基于一套区域性图件（regional maps）建立一个区域模型并对其进行标定，其主要目的是为研究提供一个区域背景。第二步是运用高分辨率的构造图和岩相图建立较小规模的研究区（area of interest）模型。然后利用这个细化模型开展远景圈闭尺度（prospect scale）的孔隙压力预测。这个较小规模的研究区模型，尽管分辨率很高，但其运行只需一个晚上的时间，因而可以及时地完成钻头之前地层的孔隙压力预测。最终，有了这些孔隙压力和破裂梯度预测结果，钻井工程师就可以优化井眼轨迹和降低钻井成本。

巴西东南部陆缘盐下下白垩统半地堑的构造格架

用最新采集并处理的叠前深度偏移地震资料,识别了巴西海域大坎普斯盆地(Greater Campos Basin )(桑托斯、坎普斯和圣埃斯皮里图盆地)盐下同裂谷期到后裂谷期(凹陷期)过渡阶段沉积地层内下白垩统不对称半地堑的关键构造要素。有关构造形状(structural configuration )的证据来自地震反射几何形态,例如断层边缘上的扇形化(强烈发散地震反射结构)、减薄(收敛地震反射结构)和对挠曲边缘的上超。此外,还识别出了基底下盘断点(cutoff point)之上的压实向斜(compaction syncline )。在成像质量较差的区域,可以根据发散地震反射结构的终止(termination )确定半地堑主断层的位置。据推测,由裂谷充填与相邻基底隆起之间巨大的性质反差所造成的半地堑边界断层边缘处的差异压实作用,对于反向区域倾斜(counterregional dip )的形成而言是一个关键因素,而反向区域倾斜又是在凹陷层位(sag level )形成四面闭合构造圈闭所必需的。虽然凹陷沉积层序(sag sequence )延伸到了下伏的裂谷沉积充填范围之外,通常上超到或披覆在基底之上,这些圈闭类型的关键风险因素是上覆盐层直接覆盖在基底之上的可能性大小。断面反射(fkult-plane reflection )指示了面状断层面几何形态占据主导地位。这与滚动背斜(rollover anticlines )或上盘背形构造(hanging-wall antiforms)缺乏的现象一致,而这些构造直接取决于非面状的铲状断层。最终的圈闭形状(trap configuration )可能还会被一些盆地尺度的重要因素所改造(例如桑托斯盆地中岩浆底侵作用引发的隆升)。

利用小型无人机和摄影测量方法模拟地层结构——以新西兰中新世东岸盆地为例

空中调查（aerial investigation）极大地增强了人们观测和描述那些在地面难以开展研究的露头的能力。文中描述了如何通过小型无人机（UAV）采集影像资料来模拟岩石露头和建立详细的数字地形模型（DTMs），后者可用于在真三维（3-D）空间内开展多尺度的数字构造成图（digital feature mapping）。地理编码的（Georeferenced）数字露头是对现场测量的一种补充，而且可以改善学生的课堂和野外学习体验。小型无人机在不同的高程和方位拍摄的高分辨率照片可用于把地层特征转换为3-D数字表示形式，空间精度可以达到1cm。利用Structure from Motion（SfM）摄影测量方法把以2-D图像序列形式记录的复杂地形以数字的形式呈现在3-D模型中。把高分辨率照片充填到所建立的DTMs之中，就可以实现厘米尺度的地层解释。以新西兰中新世东岸盆地（East Coast Basin）为例，说明了这种露头成像和模拟方法的应用。这里陡峭海岸悬崖上的陆坡沉积露头和大面积浪蚀台地上的陡倾深海盆地沉积露头，为人们提供了研究沉积作用及地层结构（stratigraphic architecture）的极佳机会。运用我们的方法．可以对人们无法接近的150m高垂直海岸悬崖上出露的以及沿着2000m长浪蚀台地出露的沉积地层进行描述，并定量刻画其几何形态变化。最终揭示了两个沉积体系的大尺度时空特征，而这种尺度是以往的常规野外观测技术无法企及的．