频谱分析法在识别米兰科维奇旋回及高频层序中的应用——以塔里木盆地塔中-巴楚地区下奥陶统鹰山组为例

在巴楚地区露头高频层序研究及塔中地区钻测井三级层序划分的基础上,对塔里木盆地塔中地区塔中162井和塔中43井下奥陶统鹰山组层序OSQ2的自然伽马能谱测井ln(Th/K)曲线进行了滤波处理、快速傅里叶变换处理、小波时频分析以及调谐处理,识别出具有米兰科维奇旋回特征的高频旋回。结果表明:斜度(黄赤交角)旋回最为明显,周期为37.0ka,是以向上变浅为主的六级米级旋回的主要控制因素,其主旋回平均厚度在台地边缘相带的塔中162井及塔中43井中分别为4.55m及3.97m,在巴楚地区半局限-开阔台地相带中为2～4m;95ka的短偏心率周期是形成五级准层序的主要控制因素,而大致代表四级准层序组形成时限的413ka长偏心率周期在地层记录中表现并不明显。据高频层序叠置关系分析及平均主旋回个数初步估算,塔中-巴楚地区下奥陶统鹰山组层序OSQ2的形成时限大约为4.92Ma,塔中43井鹰山组层序OSQ2受后期构造隆升而被剥蚀约192m。结合四级层序(准层序组)发育时限(413ka)及其叠置关系,以及与其调谐的小波变换曲线特征,初步将塔中-巴楚地区鹰山组层序OSQ2划分出12个准层序组。自然伽马能谱测井ln(Th/K)曲线包含沉积古水深相对变化的信息,是反映气候变化生成的米兰科维奇旋回层序的良好指标。

基于测井曲线频谱分析柴达木盆地西部七个泉地区上、下油砂山组米兰科维奇旋回特征

七个泉地区位于柴达木盆地西北缘,由于毗邻阿尔金断裂带等原因,地层较为复杂,高精度的沉积旋回研究较薄弱且鲜有讨论。对柴达木盆地西部七深2井自然伽马测井数据进行了频谱分析及滤波分析,分析结果表明中高频旋回厚度比值与天文轨道周期比值具有良好的对应性,在论证了沉积速率之后,表明柴西七个泉地区上、下油砂山组地层中较好地保存了米兰科维奇旋回。其中上油砂山组短偏心率,轴斜率长周期、短周期,岁差长周期、短周期所控制的沉积旋回厚度分别为11.38,5.92,5.10,2.35,2.11m;下油砂山组短偏心率,轴斜率长周期、短周期,岁差长周期、短周期所控制的沉积旋回厚度分别为8.17,4.45,3.27,1.85,1.51m。

基于主成分分析的米兰科维奇旋回识别和应用研究

以织纳1井晚二叠世含煤地层为研究对象,综合运用主成分分析、频谱分析和小波分析方法,利用煤田测井准确识别含煤地层中蕴藏的米兰科维奇旋回并进一步划分高频旋回层序地层。结果表明,借助第二主成分(PCA2)数据能够识别出的米兰科维奇周期最全,误差总体最小,可作为该井段用于米兰科维奇旋回识别的最优参数;提取的400ka和100ka偏心率旋回曲线显示该井段分别记录了约18个400ka长偏心率旋回和约72个100ka短偏心率旋回,据此估算的沉积时限约为7.19Ma;结合偏心率旋回曲线和小波波谱的变化特征,发现该井段可划分出4个三级层序和18个四级层序,而最大海泛面附近的沉积速率变化可能受到了海平面变化和物源供应的共同影响。

四川盆地中二叠统茅口组米兰科维奇旋回及高频层序

四川盆地中二叠统茅口组形成于中二叠世中晚期。通过分析四川盆地中二叠统茅口组露头剖面岩性特征、对比广元上寺长江沟露头剖面碳氧同位素变化趋势与沉积层序发育特征,将茅口组划分为2个可全盆地追踪的Ⅱ型三级层序,并分析了茅口组三级层序的主控因素。在此基础上,对钻穿中二叠统茅口组典型井的自然伽马能谱测井曲线开展频谱分析,识别出多种具有米兰科维奇旋回特征的高频旋回,并计算出茅口组沉积的平均速率及沉积时限等相关参数。最后,采用数字滤波消除掉其他次要旋回因素的影响而仅保留与主控因素相关的旋回信息,建立茅口组的高频层序划分方案。结果表明,茅口组三级层序在形成过程中主要受控于构造升降及全球海平面变化;茅口组米兰科维奇旋回特征明显,其中长偏心率旋回(413.0 ka)和短偏心率旋回(123.0 ka)分别是形成四级层序(准层序组)和五级层序(准层序)的主控因素,与之对应的平均旋回厚度在龙17井区分别为13.44m和4.31m,在安平1井区分别为16.03m和4.68m;茅口组大约发育15个四级层序,其发育时限大约为6.11Ma;根据构造背景曲线和长偏心率旋回曲线的叠加曲线划分高频层序,其高频层序界面更加接近实际地层的发育情况。

塔里木盆地顺托果勒地区志留系柯坪塔格组米兰科维奇旋回沉积记录

塔里木盆地志留系柯坪塔格组主要沉积于盆地构造活动相对稳定期的潮坪环境,是盆地内典型的海相碎屑岩地层之一,由多层中-细砂岩和泥岩频繁互相叠置而成,地层分布上具有明显的三段特性。根据前人已有研究成果,柯坪塔格组在国际地层表上对应于特列奇阶、埃隆阶及鲁丹阶,沉积时限应介于8.1~12.7 Ma。然而目前对其米兰科维奇高频地层旋回格架划分鲜有探讨,通过选择顺托果勒地区顺9井自然伽马测井曲线作为替代指标,运用频谱分析法进行计算。结果表明顺9井柯坪塔格组记录并保存了完整的米兰科维奇旋回,天文旋回周期在地层沉积过程中对旋回厚度具有明显的控制作用。其中旋回厚度16.73 m对应于405 ka长偏心率周期;5.24 m和3.92 m分别对应于125 ka和95 ka的短偏心率周期;1.59 m和1.26 m分别对应于38.1 ka和31.1 ka的斜率周期。地层平均沉积速率为4.15 cm/ka,沉积时限为10.4 Ma,通过经验模态分解法建立了顺9井柯坪塔格组"浮动"天文年代标尺。柯坪塔格组共记录了83个125 Ka短偏心率旋回,334个31.1 ka周期斜率旋回。最后结合Fischer图解法,以125 ka短偏心率周期作为控制的五级旋回划分的标准模式,分析各个高频旋回之间的叠加差异及成因。该结果为盆地内或类似盆地海相碎屑岩高频旋回划分提供了一种统一的,不受人为影响且行之有效的新方法。

基于米兰科维奇理论的高频旋回识别与划分——以琼东南盆地梅山组和三亚组地层为例

选择琼东南盆地不同构造带上的LS-33A、YC-35B和ST-36A 3口钻井为研究对象,对自然伽马数据进行频谱分析和连续小波变换,结果显示在不同钻井中,新近系梅山组和三亚组地层都主要受404 ka和95 ka偏心率周期控制。对该周期滤波分析后,选择控制各层段发育的主要米兰科维奇周期曲线,建立了各段地层的高分辨率天文年代标尺。最后,以短偏心率周期曲线作为五级层序划分的参考曲线,对三亚组和梅山组层序进行高频旋回地层划分与对比。该研究成果为近海海域盆地高频层序单元对比框架的建立提供了一种新的有效方法。

基于米兰科维奇理论的高频沉积旋回识别与对比——以准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组为例

由天体轨道周期性变化引起气候改变而被记录在沉积地层中的米兰科维奇旋回,具有时间域上的等时性特征,是实现高频沉积旋回等时划分与对比的有效途径。基于米兰科维奇理论,以准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组地层为研究对象,对3口井自然伽马和电阻率测井曲线进行频谱分析。将测井曲线经过滤波处理后提取出的短偏心率周期99.0ka和短斜率周期40.5ka的滤波曲线,作为五级层序沉积旋回和六级层序沉积旋回的参考曲线,对百口泉组地层进行高频沉积旋回的划分与对比,建立玛湖凹陷百口泉组地层沉积旋回对比格架。结果表明:百口泉组地层保存完整的米兰科维奇沉积旋回,旋回主要由偏心率(99.0ka)和斜率(40.5ka)周期控制,偏心率和斜率周期引起的地层厚度分别为6.49~7.05和2.56~2.98m,平均沉积速率为6.76cm/ka。该研究结果为测井曲线在高频地层层序识别与划分上的应用提供新的方法,为层序地层划分研究提供参考。

基于米兰科维奇天文旋回恢复地层剥蚀厚度——以松辽盆地X油田青山口组为例

基于米兰科维奇天文旋回理论分析松辽盆地X油田青山口组剥蚀厚度,频谱分析和小波变换揭示出青山口组存在米兰科维奇天文旋回,可检测出100 ka偏心率、40 ka斜率和20 ka岁差3个周期。研究区的42口探井滤波结果显示,100 ka偏心率周期数量在35~43之间,说明地层存在剥蚀现象。研究表明,X油田青山口组剥蚀量在0~98 m之间,自东北向西南,其剥蚀厚度逐渐减薄,在西南出现大面积分布的未剥蚀区;青山口组在沉积过程中或沉积末期,X油田局部区域出现构造抬升并遭受剥蚀。

基于多子波分解和旋回分析法去火成岩地震反射屏蔽

火成岩对地震波具有极强的屏蔽和吸收作用,造成下伏地层的地震资料品质变差。讨论了利用多子波分解和地震旋回分析方法去除火成岩对地震反射的屏蔽,并以江陵凹陷金家场地区为例,展示了去除新沟嘴组玄武岩对下伏地层地震反射屏蔽的效果。针对火成岩厚度比较稳定的地质条件,多子波分解技术和地震旋回分析工作流程可以有效去除火成岩地震反射屏蔽,揭示下伏地层的地震反射信息。

不同波谱分析方法对羌塘盆地雁石坪侏罗系夏里组沉积旋回分析的探讨

频谱分析软件对沉积物的旋回性研究是一种客观、准确的方法,但实际操作中发现不同分析软件会造成结果的差异性,而探讨这种差异对于地质研究具有重要意义.藏北羌塘盆地雁石坪地区中侏罗世夏里组发育了一套以砂岩、泥岩为主的高频沉积旋回地层,该地层在沉积物颜色上也表现出良好的韵律性.本文利用文军等羌塘盆地雁石坪区夏里组岩性、颜色进行Redfit波谱分析,发现夏里组存在7个主要的米兰科维奇周期,分别为岁差周期17.6ka、21.3ka、轴斜率周期38ka、50.6ka、短偏心率周期95ka、123ka和长偏心率周期400ka,它们是控制本区夏里组沉积旋回发育的主要因素,特别短偏心率与长偏心率周期协同(400ka-123ka-95ka周期系列)控制该区的高频沉积旋回演化.对比前人研究结果,认为Redfit频谱分析相对Walsh谱分析对地质现象的解释具有较好的准确性、解释也更合理.

青藏高原古近系牛堡组三段天文周期旋回分析及古湖平面演化研究:以尼玛盆地尼1井为例

青藏高原中部尼玛盆地是一个形成于班公湖-怒江缝合带之上的新生代陆相裂谷盆地。交通不便和勘探程度较低等因素导致其高精度沉积旋回特征和地层学一直鲜有研究。尼1井是盆地内第一口地质探井,通过对该井古近系牛堡组三段的自然伽马测井曲线进行频谱分析,证实了天文轨道周期对盆地内湖相地层的沉积具有显著影响。滤波分析显示牛堡组三段保存了41个短偏心率(~100 kyr)周期,76个斜率(~54 kyr)周期和178个岁差(~23 kyr)周期,平均沉积速率为92.03 m/Ma,沉积时限~4.1 Myr。此外,结合Fischer图解与总有机碳含量的变化趋势,确定牛堡组三段湖平面经历了1次长周期的升-降变化过程。综合分析,认为尼玛盆地优质烃源岩的形成主要受天文旋回周期影响下的湖平面变化所控制。

柴达木三湖地区七个泉组高频旋回成因分析

柴达木三湖地区七个泉组地层旋回性明显,且具有高频旋回的特点。应用连续小波时频和快速傅里叶频谱分析方法分别对该地层的自然伽马曲线进行了分析,并对小波分析和傅里叶分析在米氏旋回中的识别及其优缺点进行了探讨。结果表明,小波分析和傅里叶分析在米氏旋回识别中得到的地层旋回厚度比与米兰科维奇周期比十分接近,高频旋回由米兰科维奇气候旋回控制。其中偏心率周期控制的地层旋回平均厚度为12.93m;地轴倾角长、短周期控制的地层旋回平均厚度分别为6.32,5.00m;岁差长、短周期控制的地层旋回平均厚度分别为2.78,2.34m。高频旋回的沉积速率约为0.13m/ka。小波时频分析和傅里叶频谱分析可以互为补充,联合应用能更准确地识别米氏旋回。

时频分析方法在识别河流相层序中的应用

苏里格气田上古生界石盒子组具有典型的内陆河流相沉积特征,传统的地层划分以等厚地层为原则,具有穿时性。以高分辨率层序地层学原理和米兰科维奇旋回理论为指导,利用钻井岩心与测井资料,采用时频分析技术,建立了苏里格气田石盒子组等时地层格架,并将典型井划分出4个中期旋回、9个短期旋回及22个超短期旋回,为河流相层序划分提供了一种新的理论方法,对河流相油气藏多级层序划分具有指导意义,并进一步论证了地质时期米兰科维奇旋回存在的可能性。

基于测井资料的经验模态分解法的沉积旋回界面划分

沉积旋回是沉积事件的周期性重复,具有成因联系的地层序列是一定时间序列内各种沉积时间的物质记录。测井数据能够连续的反映所测地层的特征,由旋回导致的物质变化在测井频率域特征上表现较为明显。经验模态分解法(EMD)可以把测井信号分解在不同的频带内,得到不同频带的固有模态函数(IMF),通过各级IMF的频谱分析,建立不同级次的旋回周期与IMF阶数的关系,确定IMF阶数对应的不同级次的沉积旋回周期,将其与地质上划分的各级旋回界面建立对应关系。实例结果表明,通过各级IMF的频谱分析,较好地确定了不同级次旋回周期与IMF阶数的关系,并与不同级别的沉积旋回的界面相对应。

米兰科维奇旋回定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量:以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系为例

剥蚀量定量恢复对盆地构造研究意义重大.以塔里木盆地轮南古隆起奥陶系一间房-鹰山组为例,通过钍钾比(Th/K)曲线的米兰科维奇旋回分析定量恢复碳酸盐岩地层剥蚀量,取得3项认识:(1)一间房-鹰山组米兰科维奇旋回特征清晰,较长偏心率周期(413 ka、125 ka)不发育,短偏心率周期(95 ka)、斜度周期、岁差周期较为发育.(2)一间房-鹰山组发育86个短偏心率周期旋回,通过对比剥蚀区与内幕区短偏心率周期旋回数量差异,定量恢复8口井剥蚀量.(3)一间房-鹰山组剥蚀区位于H6-TS2-TS1-LG36井以北,存在西北部、北部两个剥蚀中心,剥蚀量分别超过300 m和250 m.研究成果证实米兰科维奇旋回分析可实现碳酸盐岩地层剥蚀量定量恢复,对海相盆地古构造恢复具有良好的借鉴意义.

四川广元上寺剖面晚二叠世—早三叠世旋回地层:基于小波分析的P-T界线地质事件探讨

利用小波分析技术,对采集自四川广元上寺剖面上二叠统—下三叠统格里斯巴赫亚阶以碳酸盐岩为主的沉积序列的自然伽马(GR)能谱序列进行深入分析研究,结果表明,该沉积序列很大程度上受到410:102.5:42.6:21.5的米兰科维奇旋回控制。晚二叠世上寺剖面位于古特提斯洋的深水环境,沉积速率较低,平均为5cm/ka;二叠纪—三叠纪过渡时期研究区构造活动强烈,陆地及海洋生物发生大灭绝,由于酸雨以及植被缺乏等气候及生态因素影响,陆地表面风化速率急剧增加,大量陆源物质注入导致早三叠世早期浅海系统沉积速率提高至25cm/ka,并强烈影响了海洋生态系统,抑制了海洋生物的多样性,延缓了海洋生态复苏进程。在二叠纪末期,上寺剖面沉积记录的旋回性较为明显且稳定,到三叠纪早期旋回性有所变差。早三叠世沉积速率的显著变化和旋回性差异与该时期动荡的古气候、古海洋环境密切相关,地球表层环境变化对海洋生态系统具有较强的影响,且可能成为早三叠世海洋生态系统复苏缓慢的主要控制因素之一。

陆丰凹陷韩江组旋回地层学分析及天文年代标尺的建立

珠江口盆地为新生代典型的海相盆地,也是我国重要的海上油气生产基地。前期已有很多学者对珠江口盆地的地层划分与对比开展了研究,但研究的精度不够。为了提高珠江口盆地陆丰凹陷韩江组地层划分与对比的精度,选择珠江口盆地陆丰凹陷A、B井韩江组的自然伽马数据序列作为古气候替代性指标,使用频谱分析、滤波等方法进行旋回地层学分析。通过深度域频谱分析和小波分析认为,该套地层中保存了米兰科维奇旋回信号,且主要受405 ka长偏心率周期的影响。利用稳定的405 ka长偏心率周期进行天文调谐,结合古生物地层年代框架,建立起陆丰凹陷“绝对”天文年代标尺;结合碳氧同位素变化曲线,估算出2次碳同位素负漂移和1次碳同位素正向偏移事件的持续时间;利用天文旋回周期计算出陆丰凹陷韩江组的沉积速率,发现沉积速率的变化与海平面变化具有相关性。

基于测井曲线频谱分析米氏旋回特征——以柴西尕斯地区上干柴沟组为例

柴达木盆地保存了巨厚的完整连续的新生代沉积层序,为研究沉积旋回提供了良好的场所。位于盆地西部尕斯地区的上干柴沟组是典型的陆相碎屑岩地层之一,由多层砂岩和泥岩频繁相互叠置而成,高精度的沉积旋回研究鲜有讨论。综合运用频谱及滤波方法来深入分析地处柴西尕斯地区的YP2、YQ17井自然伽马测井数据。结果显示,天文轨道周期比值和中高频旋回厚度之间比值的对应性相对较好。在此基础上结合沉积速率及古气候两个方面的因素进行讨论,发现尕斯地区上干柴沟组的地层中保存了较为完整的米兰科维奇旋回。其中,短偏心率周期引起的地层旋回厚度变化为10.48~11.26 m;轴斜率长周期引起的地层旋回厚度变化为5.85~5.87 m;轴斜率短周期引起的地层旋回厚度变化为4.22~4.57 m;岁差长周期引起的地层旋回厚度变化为2.42~2.61 m;岁差短周期引起的地层旋回厚度变化为1.97~2.12 m。

南海北部中新世古气候分析——基于天文旋回的冷却事件响应

中国南海北部蕴藏着丰富的油气资源,分析该区域中新世古气候,对其油气资源开发有着极其重要的意义。综合运用Matlab软件频谱分析及滤波方法深入分析南海北部珠江口盆地惠陆低凸起中部A井1949.12~2020 m自然伽马测井数据(GR)的天文年代标尺,精确推测出对应时间段的古气候事件,并分析造成此事件的原因。研究结果显示,该GR数据序列的功率谱显示出68.8、16.99、7.81、3.74 m厚度的沉积旋回周期,其中,68.8 m和16.99 m厚度的沉积旋回分别对应405 ka的长偏心率周期信号和100 ka的短偏心率周期信号;7.81 m的沉积旋回对应46 ka的斜率周期信号;3.74 m的沉积旋回对应22 ka的岁差周期信号。由此表明,A井的沉积地层记录了天文轨道信号(偏心率、斜率、岁差)。根据建立的天文年代标尺确定整个韩江组地质年龄约为10.2~16.5 Ma,推测出14~15 Ma期间可能由于偏心率振幅降低发生了冷却事件。

频谱分析在含煤地层沉积旋回分析中的应用

为了建立测井曲线与含煤地层段沉积旋回的关系,以川东须家河组五段地层为例,利用测井曲线频谱分析方法对自然伽玛测井曲线进行分析,认为该区地层沉积旋回发育主要受米兰科维奇旋回控制,各频点所对应的厚度比值与米兰科维奇旋回比值存在很好的一致性,其中偏心率周期引起的地层旋回厚度变化范围为10.16～14.25 m;地轴倾角周期引起的地层旋回厚度变化范围为2.96～5.01 m;岁差周期引起的地层旋回厚度变化范围为1.55～2.43 m。该区煤层和炭质泥岩沉积旋回厚度11～14 m,其发育受控于时间为123 ka的偏心率周期,因此,频谱分析方法适合含煤地层段沉积旋回的分析。