山东东营凹陷新近系明化镇组天文地层研究

东营凹陷明化镇组(狭义)相当于渤海湾地区明化镇组(广义)的上段。选取东营凹陷华8、郝科1等5口井的测井数据(SP、GR)进行了明化镇组天文地层研究。把本区东辛2-4井明化镇组顶界年龄值(2.588Ma BP)作为5口井明化镇组顶界年龄值,根据频谱、数字滤波和小波分析结果,得出明化镇组各段的堆积速率、延续时间,并得出明下段底界平均年龄为10.794MaBP;明上段底界平均年龄为5.121,MaBP。东营凹陷明化镇组下段与国际地层表的中新世晚期及中国区域地层表的保德阶相当;明上段的底界可对比为上新世的底界(5.332MaBP),明上段相当于中国的高庄阶和麻则沟阶。在大约11—5MaBP期间中,曾有过几次环境突变:较强的突变大约发生在10.873MaBP,较弱的是在8.9MaBP,次强的是在7MaBP,最后发生的相当强的突变是在5.11MaBP前后。根据天文地层、天文周期、地球构造气候旋回等研究成果,在11—2.6MaBP期间,地球上可能存在过大约2,Ma间隔的突变,并与区域或全球性的地层变化界线大体一致。

天文地层学与旋回地层学的关系、研究进展及其意义

旋回地层学很大程度上解释了许多地质学领域的问题,尤其是为百万年级别及以下级别的地层划分提供了新的途径;但由于旋回地层学的概念没有突出地球轨道参数对地层旋回性的影响,不能与其他驱动力导致的地层旋回相区别而产生了一些混淆,故有学者提出了"天文地层学"。通过调研大量文献,总结了天文地层学的内涵、发展过程及与旋回地层学的关系,指出利用测井时频分析、谱分析、数字滤波等方法研究天文地层学具有明显的优势,能够提取与地球轨道参数相关的地层响应信息,进而能够对百万年级别及以下级别的地层年代加以确定。随着非常规油气勘探与开发的深入,天文地层学研究将进一步向具有更高精度的亚米兰科维奇旋回尺度发展,以适应当前厚层泥页岩油气勘探与开发在地质分层上的需要。

天文地层学研究程序及其在渤海湾盆地东营凹陷的应用实例分析

天文地层学是基于米兰科维奇旋回理论,研究受地球轨道周期性变化控制形成的沉积地层序列的一门新兴的地层学分支学科。其应用广泛,自问世以来得到了迅速发展,但沉积地层序列替代参数的优选及数据处理方法的运用一直是旋回地层学研究的重点和难点。基于对渤海湾盆地东营凹陷沙河街组三段和四段天文地层旋回划分的研究及对国内外研究成果的调研可知,目前天文地层学研究的沉积地层序列替代参数包括古生物参数、地球物理参数及地球化学参数等;天文旋回识别方法主要有岩性直观识别法和时间序列分析法;轨道周期比值法、天文调谐法和假设检验法是旋回结果检验和调谐的方法。现阶段天文旋回地层研究需要关注的问题主要包括:沉积地层序列替代参数的优选及综合运用、多种时频分析方法的优选、旋回划分结果的校准及天文年代标尺的建立。提出了一套较为系统的从沉积地层序列替代参数选取到时间序列分析方法优选再到旋回结果检验的天文旋回研究流程,为将地层划分精细到千年-万年级别的亚米兰科维奇旋回提供一种可以推广的研究手段和方法,也为其他从事天文旋回的研究者们提供参考和借鉴,共同促进天文地层学的向前发展。

山东东营凹陷新生代天文地层表简介

综合山东东营凹陷郝科1等6口井的天文地层研究结果提出"东营凹陷新生代天文地层表",表中列出的是"国际地层表(2004)"、"中国区域年代地层表(2000)"和0—65Ma期间天文偏心率405ka周期编号以及东营凹陷孔店组(顶部)至平原组各组的年龄以及东营凹陷新生代51Ma以来3个大的地层不整合:1)沙河街组二段下部,大约33.8—33.4Ma期间405ka周期振幅不明显、100ka周期较强,与南大西洋33.4—33.7Ma和热带太平洋33.6—33.7Ma期间沉积物中显著转折等特征可作对比;2)东营组-馆陶组界线上下,东营组三角洲顶面最后萎缩时间约为24.467Ma,推测由此至渐新世末(23.03Ma),大约近1.5Myr期间本区没有大的湖泊,而是冲积—河流相沉积,中新世初(23.03Ma)快速隆起,直到约18—16Ma开始馆下段的上部沉积,这一区域性角度不整合面形成大约持续5—7Myr;3)上新统-更新统界线上下,根据本区东辛2-4井古地磁和天文地层研究,测出布容、松山、高斯和吉尔伯特等4个极性时,求出2.546Ma—1.806Ma期间[明上(上)亚段顶]可能沉积并剥蚀过的地层厚度为129m;1.806—0.908Ma期间,因构造活动本区上升成为高山,第四系平一段底部形成了大的不整合面。

陆相沉积的天文地层研究方法简介——以井下地层为例

通过对我国大陆三十余口井的测井资料研究成果,归纳出对陆相地层进行天文地层研究的方法。介绍了所用的新的天文周期理论值、测井资料的选取及预处理方法,重点说明谱分析的数据点数的选定、不同参数(自然伽玛、自然电位和岩屑)的测井资料谱分析结果的对比,以实例说明如何选定主要优势旋回和AR值,以及FIR数字滤波器的基本性质和数字滤波结果,小波分析的特点和通过小波图进行调频的方法,并介绍了地层单位的延续时间计算和年龄确定方法。

东营凹陷东辛2-4井上新世至全新世天文地层研究

东辛2-4井钻取岩芯0—530.1m,明化镇组上段的上亚段至平原组划分为18个层,其中,下更新统平原组一段(简称平一段)的底作为第四系下界;同时进行了古地磁研究,测定出布容、松山、高斯和吉尔伯特等4个极性时。由于天文地层研究的需要,对90年代古地磁的年龄与"国际地层表"(2004)对比,作了相应调整,确定井深242.5m处的年龄为781ka,274.5m处的为2581ka,452.0m处的为3596ka和529.5m处的为4493ka,井深242.5m和452.0m这两个界线的年龄值作为天文地层计时的标定。研究大致分为两步:①以磁化强度(MI)数值曲线的频谱和小波分析,选定平原组一段102.4m周期和明化镇组上段68.36m周期分别对应于天文偏心率404ka旋回,求出了堆积速率为0.1584mm/a和0.1692mm/a及其他各层位的年龄:井深274.5m处上新统明上(上)亚段顶界的年龄为2546ka,平一段底界的年龄是970ka,不整合的延续时间大约为1.6Myr。②推测明上(上)亚段顶2546—1806ka期间可能沉积了129m地层;而在1806—908ka期间,由于构造活动上升,把原沉积又剥蚀掉了,形成井深274.5m处的一个大的不整合面,对储层孔隙的扩张和压实有重要影响,成为最后二次烃源物质的卸载和封堵。

山东东营凹陷渐新统东营组的天文地层研究

选定东营凹陷牛38、郝科1和利1等3口井东营组进行天文地层研究。以牛38井沙河街组一段顶界31.8Ma作为东营组底界年龄,得到3口井各段的年龄平均值为:东二段底28.406Ma,东一段底25.385Ma和顶界24.467Ma。东营组底界(31.829Ma)大致相当于"中国区域地层表"提出的32Ma的渐新统底年龄,但是与"国际地层表"提出的渐新世鲁培尔阶底界(33.9Ma)相差1.9Myr。东三段底界、顶界的平均年龄分别为31.829Ma、28.406Ma大致可与中国的乌兰布拉格阶或国际的鲁培尔阶中上部相当;东二段底界至东一段顶界的平均年龄大致相当于塔本布鲁克阶或夏特阶。根据东营组岩石地层与天文地层研究认为,在三角洲沉积过程中,东营组各段界线是穿时的,如东三与东二段界线的年龄相差可达1.4Myr。根据偏心率理论曲线和小波分析,夏特阶底界(28.4Ma)附近的变化可能与偏心率100ka左右理论周期的特殊变化有关。

天文地层学的兴起

“天文地层学”是由旋回地层学等演变而成的一个新名词,可明确地与层序地层学等其他研究旋回的学科相区别。天文地层学的主要优点是把地质时间与天文因素相联系,它的研究成果可以有助于进行比阶一级年代地层单位更精细的划分;它是应用连续沉积物的自组织特性,求出其中由于响应天文轨道周期的影响而形成的旋回特性,可用以进行地层高分率的划分和对比。

山东济阳坳陷始新统-渐新统天文地层界线年龄分析

山东济阳坳陷沙河街组上部天文地层研究是以牛38井沙三段中亚段顶界年龄34.892Ma作为标定,分析和计算出沙二段下亚段底年龄为33.799Ma、沙段二段上亚段底为33.338Ma、沙一段底为32.940Ma和东营组底为31.829Ma。从天文地层界线年龄分析,沙三段-沙二段界线的年龄大致可对比为"国际地层表(2004)"始新统-渐新统界线年龄33.90Ma,而沙二段下亚段-上亚段界线年龄比国际始新统-渐新统界线的滞后大约600ka。在"中国区域地层表"始新统-渐新统界线年龄(32Ma)和"国际地层表"的始新统-渐新统界线年龄(33.9Ma)之差的1.9Myr,大致相当于本区计算的沙一、二段的持续时间。SP数据的小波分析表明,在沙二段-沙三上亚段界线附近,即约33.8Ma之后,约405ka周期开始变得不明显、不规则,幅度亦下降,剧烈突变发生时间在33.4Ma左右。上述界线对应偏心率周期的理论值突变的时间。因此推论始新世-渐新世转折期是偏心率多个理论周期重迭而导致的一个特殊的时期,也是本区沙二段下亚段这段地层形成不整合面的时间,大约在33.8—33.4Ma期间。

河南泌阳凹陷新生代天文地层研究

为油气成烃成藏定量研究,特别为油田剥蚀量的计算,需要建立新生代天文地层年代表。该表的数据是立足于天文学"米氏旋回假说"中地球轨道三要素的周期性和准周期性变化,求出各组(段或亚段)地质年龄。计算方法是选定泌阳凹陷11口井从大仓房组至凤凰镇组的地层分层、测井曲线数据等作频谱分析,寻找响应0.405Myr周期中的最大优势旋回和提出的三个‘基准面'的绝对年龄值。研究和计算的最后成果年龄为:1)大仓房组‘红层'顶/核三4亚段底是以邻近渤海湾盆地东营凹陷沙四下亚段‘红层'顶42.671Ma作为年龄对比和标定,向上计算出核三3亚段底为40.951Ma、核三3～1亚段顶为36.490Ma,核二段的顶为34.845Ma;2)廖庄组底/核一段之间是以邻近渤海湾盆地东营凹陷东营组底32Ma计算的数据作对比和标定,向下计算出核一段底的年龄为34.468Ma,核二段/核一段之间可能为一个大约时长为0.4Myr的小剥蚀面;向上计算廖庄组现有顶平均年龄为26.811Ma,即泌阳凹陷廖庄组全沉积的顶在中新世23.03Ma,地质构造上升和沉积回剥时间平均为3.781Myr;3)平原组底界的年龄标定为目前"国际地层表"(2004)中年龄为2.588Ma,向下计算出凤凰镇组底界平均年龄为4.155Ma。

应用天文地层学方法对山东昌潍北部新生代不整合时间和剥蚀量的计算及其意义

为进一步推动山东昌潍北部地区的新生代油气勘探,应用潍北、牛头镇和侯镇等3个凹陷9个层段的天文地层年龄分析,计算出新生代不整合时间和剥蚀量。天文地层学计算方法主要包括:地层分层,测井频谱分析,寻找40万年周期和旋回的对比。得到结果:孔三段-孔二段界线的年龄为61.819Ma,孔二段-孔一段界线的年龄为54.638Ma,孔一段-沙四下亚段界线的年龄为48.448Ma,沙四下-沙四上亚段界线的年龄为43.516Ma,沙四上亚段顶的年龄为40.362Ma,馆陶组-明化镇组界线的年龄大约为35.778—31.896Ma。通过剥蚀的时间和沉积环境的分析提出如下观点:1)大约在48.448Ma以前,昌潍坳陷北部的沉积是全盆地的、稳定的,其中包括:约长达4Myr期间孔三段断断续续出现玄武岩喷发,大约7Myr时间内孔二段出现沼泽和浅湖相的沉积,约6Myr时间内孔一段主要为干旱相的小水塘、水坑"红色"沉积;2)从沙河街组开始(48.448Ma)至东营组末(23.03Ma)期间,也即大约25Myr期间,潍北的昌参1、昌1等井的中心部位,仍然是不断下陷、沉积;3)馆陶组沉积期间(大约23.03—13Ma)盆地全区上升。因此在大约10Myr的剥蚀时间过程中,不仅没有沉积,而把原沉积的沙三亚段至东营组不断‘反剥’到沙四段下部;4)馆陶组末(大约13Ma)到明化镇组顶(2.588Ma)沉积期间,全区开始以河流泛滥平原相为主的泥岩和泥质粉细砂岩的沉积,形成盖层。根据天文地层方法的剥蚀量计算,潍北凹陷中有3个"反剥高点"。这些"反剥高点"在始新世末至渐新世的沉积和构造上升和剥蚀过程中,可能造成砂岩回弹和孔隙扩张,形成好的储集区。根据计算,最大的"反剥高点"是在昌36—央5—昌8井一带,剥蚀厚度约达1800—3000m,与多年油田勘探取得成果是一致的。

北京顺义断裂带北段第四纪活动的天文旋回地层学研究

采用多种物探、钻探技术对北京市顺义断裂带进行了试验探测研究,并通过天文旋回地层学、古地磁磁化率及年代测定等方法研究了断裂带第四纪以来间歇性活动特征,得出～2.5、～2.3、～2.0、1.6～1.8、1.2～1.3、～0.5和～0.3 Ma等7个相对活动强烈期和～0.9 Ma次活动强烈期,其余时段为相对平静期。整个第四纪较长时间内,早更新世早、中期（早于～1.1 Ma）活动强烈,活动方式以粘滑活动为主。而早更新世晚期以来（～1.1 Ma以来）,活动速率明显减缓,活动方式转变为以蠕滑活动方式为主。

山东胜利油区侏罗纪—白垩纪天文地层和磁极性年代划分与对比

对山东胜利油区中生界20口井的地层和测井数据进行频谱分析,寻找天文"米氏"40万年周期,计算出各井组的年龄,得知:1)油区坊子组沉积间隔时间为6.983~17.043 Myr,根据古生物和沉积特征等分析,这段地层可能相当于早侏罗世—中侏罗世普林斯巴期至巴柔期;2)油区三台组间隔时间为4.940~14.571 Myr,相当中侏罗世—晚侏罗世卡洛夫期至基末利期;3)油区蒙阴组间隔时间为2.883~11.631Myr,相当于早白垩世凡兰期至巴雷姆期;4)油区西洼组间隔时间为2.423~9.719 Myr,相当于阿普特期;又根据油田青城靠东的高41等3口井测出的K-Ar同位素年龄为116.6~121.6 Ma,平均119.2 Ma;西洼组与蒙阴组之间为巴雷期/阿普特期年龄为125 Ma,其沉积基本上是连续的或假整合;5)油区"王氏组"间隔时间为6.474~14.241 Myr,相当于晚白垩世坎潘期—马斯特里赫特期。为了进一步确定上述各组年龄,又把油区坊子组的义136、三台组的桩181、蒙阴组及西洼组的沾北3和"王氏组"的埕北306等井部分岩芯测出的古地磁极性,与上述天文地层数据和"国际年代地层表"(2016)作对比,制成"山东胜利油区侏罗纪—白垩纪天文和磁极性年代地层表",为油区侏罗系—白垩系的分层和剥蚀等研究提供参考。