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晚第四纪以来钱塘江下切河谷充填物特征及古环境演化

作　者: 李艳丽
导　师: 林春明
学　校: 南京大学
专　业: 矿物学岩石学矿床学
关键词: 沉积相古环境演化充填模式封闭机理勘探方法生物气钱塘江下切河谷
分类号: P618.13
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

下切河谷可容空间大,可以保存较完整的地层记录并蕴藏着大量的油气资源,是第四纪地质学、层序地层学、古环境变化和油气资源研究的热点和重点内容。生物气资源潜力巨大,很多能源问题都可以通过开发浅层生物气得到解决,但其封闭机理的研究仍很薄弱,勘探程度也较低。钱塘江下切河谷保留了较完整的晚第四纪沉积物,并含有大量的生物气资源,成为研究钱塘江河口区环境演变的理想的天然实验室,其充填物特征的研究还有助于浅层生物气封闭机理探讨和勘探方法的研究。本学位论文立足于研究区的大量岩心资料,以钱塘江南岸SE2钻孔为重点研究对象,通过矿物组分、有孔虫属种、粒度、磁化率、元素地球化学、渗透率和AMS’4C测年等测试分析手段,对晚第四纪以来钱塘江下切河谷充填物特征进行分析,确定了研究区详细的沉积相类型、识别出关键层序界面、建立了沉积物地层格架,总结了钱塘江下切河谷的演化过程,并与世界其它地区下切河谷的充填模式进行对比。通过对钱塘江下切河谷区浅层生物气藏盖层和储层沉积物属性的对比,探讨了浅层生物气藏盖层的封闭机理,确定了主要的封闭机理及其成因,并对直接盖层和间接盖层的封闭性能进行对比。对钱塘江下切河谷区已实施的多种生物气勘探方法进行分析,确定各种勘探方法的优劣,总结出有效的生物气勘探步骤。钱塘江下切河谷沉积物可识别出河床、河漫滩、潮坪、近岸浅海和河口湾砂坝五种沉积相。不同沉积相沉积物的矿物组分、有孔虫含量、粒度、磁化率和稀土元素特征差异明显。矿物组成特征表现为：河床相沉积物轻重矿物种类均较少,轻矿物仅见石英和长石,重矿物以绿泥石-绿帘石-角闪石-金属矿物为主；河漫滩相沉积物中开始出现云母和木屑,重矿物以透闪石的出现为特征,重矿物组合为绿泥石-金属矿物-绿帘石；潮坪相沉积物中云母和木屑含量升高,并含较多石墨,重矿物组合为绿泥石-金属矿物-绿帘石-副矿物；近岸浅海相沉积物中石墨和木屑减少,生物贝壳零星出现,重矿物以绿泥石-金属矿物-辉石-绿帘石-角闪石为主；河口湾砂坝相沉积物中石墨和贝壳含量较高,木屑缺失,重矿物组合为绿泥石-辉石-绿帘石-金属矿物。河床和河漫滩相缺失有孔虫,潮坪相偶见胶结壳有孔虫,近岸浅海相和河口湾砂坝相底栖有孔虫较丰富,且在近岸浅海相中见浮游有孔虫。相对而言,河床相沉积物粒度粗,分选差；河漫滩相和潮坪相沉积物整体粒度较细,但各粒级组分含量变化较大,分选较差；近岸浅海相沉积物粒度细且均匀,分选最好;河口湾砂坝相沉积物粒度较粗,分选较好。沉积物磁化率表现为河床相>潮坪相>河口湾砂坝相>河漫滩相>近岸浅海相。稀土元素含量则以河漫滩相最高,近岸浅海相、河口湾砂坝相、潮坪相和河床相依次递减。概率累积曲线、频率分布曲线、粒度参数之间的相关性、磁化率与平均粒径相关性、稀土元素参数间的相关性可作为沉积相的划分参考依据。概率累积曲线特征反映出河床相沉积物中跳跃组分含量高,见滚动组分；河漫滩相沉积物跳跃组分含量明显减小,缺失滚动载荷；潮坪相沉积物有两种明显不同的类型,一种以跳跃组分为主,一种以悬浮组分为主；近岸浅海相沉积物均为悬浮组分；河口湾砂坝相沉积物以跳跃组分为主。河床相、潮坪相和河口湾砂坝相沉积物的频率分布曲线为不对称的双峰式,河漫滩和近岸浅海相的频率分布曲线则呈单峰式。河床相和河漫滩相的区分可参考(La/Sm)N与HREE或(La/Yb)N的相关性、平均粒径与分选系数相关性的改变。(La/Sm)N与LREE/HREE的相关性,偏态与分选系数、峰态的相关性变化可用于区分河漫滩相和潮坪相。潮坪相与上覆近岸浅海相沉积的识别可参考LREE/HREE、(La/Yb)N、(Gd/Yb)N与∑REE、LREE、HREE相关性和平均粒径与偏态、分选系数与峰态相关性的变化。(La/Sm)N与∑REE、LREE、HRE、LREE/HREE、(La/Yb)N、(Gd/Yb)N相关性,平均粒径与偏态、分选系数与峰态、峰态与偏态的相关性改变可为近岸浅海相和河口湾砂坝相的划分提供依据。在下切河谷不同位置可识别出三种不同类型的沉积相序。根据沉积相演变和海平面变化历史,钱塘江下切河谷经历了深切、充填和埋藏三个阶段,形成一个由低水位体系域到高水位体系域的地层旋回。与其它地区下切河谷相比,钱塘江下切河谷具有广泛分布的近岸浅海相沉积,Zaitlin模式中的第二段在这里不存在,且缺乏河口砂坝、中央盆地、湾顶三角洲沉积。研究区浅层生物气藏盖层的封闭机理包括毛细管封闭、孔隙水压力封闭和烃浓度封闭,其中孔隙水压力封闭是盖层封闭性形成的最主要原因。不均衡压实、黏土矿物的膨胀和生物气生成是高孔隙水压力形成的重要原因。盖层沉积物较强的压缩性、较低的渗透率、气毛细管封闭、分散的有机质和黏土矿物膨胀为高孔隙水压力的保存提供了有利条件。直接盖层比间接盖层具有更大的毛细管封闭、孔隙水压力封闭和烃浓度封闭能力,形成更强的封闭性。静力触探、浅层横波地震、土壤气氡测量、微生物方法和电磁法是浅层生物气勘探的有效手段。静力触探曲线可用于地层划分对比和储层识别。横波地震剖面上可清晰地识别出含气砂体。氡异常高值可以确定气藏范围。土壤中甲烷消耗菌、黄杆菌属、芽孢杆菌属、不动细菌属、黄单孢菌属和假单孢菌属的含量可以反映地下生物气的分布。电磁勘探方法获得的电阻率曲线可以很好地反映出气体的平面分布和垂向厚度。上述方法的合理利用可以有效地提高浅层生物气勘探成功率。静力触探和大间距的微生物勘探可以用于有利勘探区的确定,浅层横波地震、小间距微生物勘探和土壤气氡测量可以确定含气砂体的详细分布。电磁勘探则可以确定生物气层的具体勘探深度。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章前言  13-24
  1.1 研究历史与现状  13-19
    1.1.1 下切河谷的研究历史与现状  13-16
    1.1.2 生物气的研究历史和现状  16-19
  1.2 研究意义  19
  1.3 存在问题  19-20
  1.4 研究目标、内容与方法  20-21
    1.4.1 研究目标  20
    1.4.2 主要研究内容  20-21
    1.4.3 研究方法  21
  1.5 论文工作量  21-24
第二章地质背景  24-30
  2.1 地理概况  24-25
  2.2 水文特征  25-27
  2.3 构造背景  27
  2.4 钱塘江河口现代沉积物的分布  27-30
第三章研究材料与方法  30-35
  3.1 样品来源  30-31
  3.2 分析方法  31-35
    3.2.1 粒度分析  31-32
    3.2.2 矿物分析  32-33
    3.2.3 有孔虫分析  33
    3.2.4 磁化率、元素地球化学分析和 AMS~(14)C测年  33-35
第四章晚第四纪以来钱塘江下切河谷充填物特征  35-70
  4.1 地层特征  35-41
    4.1.1 SE2孔地层特征  35-38
    4.1.2 SE1孔地层特征  38-41
  4.2 粒度特征  41-49
    4.2.1 粒度组成  41-42
    4.2.2 粒度参数  42-44
    4.2.3 粒度散点图  44-47
    4.2.4 概率累积和频率分布曲线  47-49
  4.3 矿物组成及分布  49-57
    4.3.1 矿物组成  50-53
    4.3.2 矿物分布  53-57
  4.4 有孔虫特征  57-60
  4.5 磁化率特征  60-63
  4.6 稀土元素地球化学特征  63-68
    4.6.1 稀土元素含量垂向变化特征  63-65
    4.6.2 稀土元素典型参数的变化特征  65-68
    4.6.3 稀土元素配分模式  68
  4.7 本章小结  68-70
第五章晚第四纪钱塘江下切河谷环境演化及充填模式  70-90
  5.1 沉积环境演化  70-74
    5.1.1 沉积相类型  70-73
    5.1.2 各沉积相稀土元素特征的环境解释  73-74
    5.1.3 沉积层序  74
  5.2 钻孔剖面描述  74-79
    5.2.1 A-A'剖面  74
    5.2.2 B-B'剖面  74-76
    5.2.3 C-C'剖面  76
    5.2.4 电法剖面  76-78
    5.2.5 沉积相序  78-79
  5.3 钱塘江下切河谷地层格架  79-81
  5.4 钱塘江下切河谷充填模式  81-84
    5.4.1 深切阶段  81-83
    5.4.2 充填阶段  83
    5.4.3 埋藏阶段  83-84
  5.5 与其它下切河谷充填模式比较  84-89
  5.6 本章小结  89-90
第六章钱塘江下切河谷区晚第四纪浅层生物气藏研究  90-117
  6.1 钱塘江下切河谷区晚第四纪浅层生物气藏的盖层封闭机理  90-106
    6.1.1 盖层特征  90-94
    6.1.2 浅层生物气藏盖层封闭机理  94-102
    6.1.3 讨论  102-106
  6.2 钱塘江下切河谷区晚第四纪浅层生物气藏的勘探方法  106-116
    6.2.1 方法介绍  106-114
    6.2.2 讨论  114-116
  6.3 本章小结  116-117
第七章主要结论  117-119
参考文献  119-137
致谢  137-139
攻读博士学位期间参加的科研项目与学术活动  139-140
攻读博士学位期间发表的论文  140-142
攻读博士学位期间获得奖励  142-143

晚第四纪以来钱塘江下切河谷充填物特征及古环境演化

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