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B.低截点高斜两段式
本类曲线由较高斜率的跳跃次总体及悬浮次总体组成,粒度区间要比低斜两段式略窄,φ值变化范围为0.5~8;
跳跃总体含量50~90%,斜率较高,达到45~60°
,说明沉积物分选较好;
悬浮组分含量为10~30%,与跳跃组分的交点为2.5~3,反映沉积时水动力条件较强。
该类型曲线与典型河流砂特点相似,反映一种牵引流沉积环境,可以出现在扇三角洲河道间,洪积扇及近岸水下扇扇中水道间及前缘等沉积环境中。
本区王46井3390m和博20井3001.6m处沉积物的粒度概率图均为低截点高斜两段。
式(图3-4)。
C.高截点高斜两段式
本类曲线同样由较高斜率的跳跃次总体及悬浮次总体组成,但粒度区间较窄,φ值变化范围一般为2~8φ,跳跃次总体与悬浮次总体交截点值较高,一般为3.5~4.5φ,反映沉积物以细粒组分为主;
其中跳跃次总体含量占绝对优势,一般为60~80%,斜率45~60°
;
悬浮组分含量为10~30%,本区王130井1749.09m以及官120井2948.59m处的概率累计曲线都具有典型的髙截点高斜两段式特征(图3-5)。
图3-4低截点高斜两段式
图3-5高截点高斜两段式
四)三段式
本类曲线总体上由三条直线段组成,各直线段所代表的搬运方式不同,据此把三段式进一步分为滚动、跳跃加悬浮式,一跳一悬加过渡式和两跳加一悬式。
A.滚动、跳跃加悬浮式
本类曲线由代表滚动、跳跃和悬浮三种搬运方式的三条直线段组成,粒度区间大,达到-1~8φ,分选较差,滚动总体与跳跃总体交截点1~2.0φ,跳跃次总体发育与悬浮次总体截点为3~4φ。
滚动次总体含量小于10%,斜率较低(10~20度),粒度区间-1~2φ,分选较差。
跳跃次总体含量60~80%,斜率较高(30~65度),粒度区间为1~4φ,分选中等至较好。
悬浮总体含量小于30%,粒度区间为3.5~8φ,分选较差,粒度细。
此类曲线反映强度中等的稳定牵引流和强度弱或中等的重力流沉积物粒度特征,在本区主要代表扇三角洲辫状河道及滩坝沉积。
纯107井2942.1m及2943.13m处的概率累计曲线就由代表滚动-跳跃-悬浮的三条直线段组成(图6)。
B.一跳一悬加过渡式
本类曲线由跳跃次总体、悬浮次总体和过渡次总体组成。
跳跃总体含量较少,在10%左右,斜率较高,可达70度以上,分选很好,粒度区间变化较窄。
悬浮次总体含量10~30%,分选较差。
过渡次总体的分选性及粒径大小介于跳跃次总体及悬浮次总体之间,并与二者之间存在明显转折点,含量在在50~70%左右,斜率50~60度。
各次总体的粒度区间不同反映沉积环境不同。
本类曲线主要反映中等强度震荡水流沉积特点,在本区主要代表沉积环境为扇三角洲前缘及滩坝沉积。
官120井2949.62m及王130井1965.79m处沉积物粒度概率图均为一条一悬加过渡式(图3-7)。
图3-6滚动、跳跃加悬浮式
图3-7一跳一悬加过渡式
C.两跳加一悬式
此类曲线由两段跳跃次总体和一段悬浮次总体组成。
两段跳跃次总体含量占据绝对优势,为60~80%,斜率相近(45~60度),交截点2~3φ,粒度区间2~4.5φ,分选中等。
悬浮次总体含量10~30%,分较差,与跳跃总体的交截点为3.5~4.5φ。
此类曲线反映河流携带与波浪综合作用的水动力环境,但是波浪作用较弱且沉积物物源的粒度范围较大,造成两段跳跃次总体的分选性不如海滩砂高。
本区此类曲线可能主要反映滩坝及扇三角洲前缘沉积特征。
王130井1743.75m以及王46井2951.7m处都发育有该类型的粒度概率图(图3-8)。
五)低斜四段式
总体形态与宽缓上拱式相似,但具有曲线形态发生明显变化的拐点。
曲线大致可以划分为四条直线段,由滚动次总体、跳跃次总体、过渡次总体及悬浮次总体组成。
粒度区间跨度大(-1~8φ),总体斜率低,分选较差。
滚动总体含量低,小于5%。
粒度较粗,粒度区间在-1~1.5φ之间,分选中等。
过渡总体含量少(5%以下),斜率低(10~30度),分选差,与跳跃总体的交截点在2~3φ之间。
跳跃次总体含量40%~70%,斜率30~50度,分选中等,与悬浮总体的截点4~5φ。
悬浮总体含量在30%~50%,分选较差。
此类曲线反映沉积物兼具有重力流和牵引流特征,在本区主要是扇三角洲分流河道沉积。
研究区王130井1744m及王135井2846.7m处发育典型四段式粒度概率图(图3-9)。
图3-8两跳一悬式
图3-9低斜四段式
通过对东营凹陷沙四下-孔一段大量粒度概率图分析发现,盆地北部胜坨、永安地区及南坡边缘地区沉积物粒度概率图主要为反映重力流成因的宽缓上拱式、一段式、低斜两段式以及低斜四段式,反映近岸水下扇、扇三角洲、洪积扇沉积。
中央隆起带及洼陷地区主要发育反应牵引流沉积特征的高斜两段式以及三段式,反映滩坝及洪水-漫湖等沉积环境。
粒度结构特征
沉积岩的粒度是受搬运介质、搬运方式及沉积环境的因素控制的,反过来这些成因特点必然会在沉积岩的粒度性质中得到反映,因此,粒度资料是确定沉积环境的重要依据,而粒度概率累积曲线则是最常用的相分析方法。
本次研究在岩心观察的基础上,利用取心井粒度分析资料,绘制了大量的粒度概率累积曲线,总结了惠民凹陷沙河街组主要粒度概率累积曲线类型(表3-2,附图3-1,附图3-2,附图3-3),分析了每种粒度概率累积曲线的特征及可能反映的沉积环境。
此类型粒度概率累积曲线的特点是,滚动和跳跃总体几乎不发育,悬浮总体占绝对优势,分选差,粒度区间跨度大(-1~8Φ),整体上为宽缓上拱型曲线。
该类粒度概率累积曲线反映重力流(如泥石流和浊流)沉积物特点,主要出现在洪积扇、扇三角洲辨状河道、湖底扇辫状沟道等沉积环境,如钱斜14井2484.82m和2486.59m处洪积扇扇中辨状河道泥石流沉积物粒度概率累积曲线多为该类型(附图3-1A、B)。
表3-2惠民凹陷沙河街组粒度概率累积曲线类型及反映主要沉积环境
类型
亚类
主要特征
反映主要沉积环境
一
段
式
宽缓上拱式
由一条宽缓上拱形的圆滑曲线所组成
洪积扇
扇三角洲辨状河道
湖底扇辨状沟道
两
低斜两段式
由低斜率的跳跃总体和悬浮总体组成
洪积扇扇中辨状河道、漫流
扇三角洲辫状河道
湖底扇辫状沟道
高斜两段式
由高斜率的跳跃总体和悬浮总体组成
河流
三角洲平原水上分流河道
三
滚动、跳跃加悬浮式
由低斜率滚动总体、高斜率跳跃总体和低斜率悬浮总体组成
河流、三角洲
一跳一悬夹过渡式
由斜率较高的跳跃总体、过渡总体和悬浮总体组成
三角洲前缘水下分流
河道、河口坝、远砂坝
两跳加一悬式
由两段高斜率跳跃总体和一段低斜率悬浮总体组成
滨浅湖滩坝;
风暴岩
多
低斜四段式
由低斜率滚动总体、过渡总体、跳跃总体和悬浮总体组成
洪泛期三角洲前缘
多跳一悬式
三段跳跃总体与一段悬浮总体组成
衰退期风暴沉积
早中期滩坝
三角洲前缘河口坝
滚动、多跳一悬式
由滚动总体、多段跳跃总体和悬浮总体组成
三角洲水下分流河道、河口坝
二)两段式
本类曲线由两条直线组成,代表着两种不同的搬运方式(即跳跃和悬浮),是牵引流沉积的典型特征。
由于斜率可以反映水动力条件和分选性,因此,将两段式进一步细分为低斜两段式(附图3-1C、D、E)和高斜两段式(附图3-1F、G、H、I)两个亚类。
1.低斜两段式
此类曲线由低斜率的跳跃总体和悬浮总体组成,粒度区间变化范围大(-1~8φ);
跳跃总体含量50~70%,斜率25~30°
悬浮总体含量30~50%,分选差,与跳跃总体交切点φ值为2~4.15。
本类曲线显著特点是粒度粗、分选差以及悬浮总体含量高,反映较强水动力重力流快速沉积特征,如季节性洪水携带大量碎屑物质漫出河道,水流速度减慢,沉积物快速堆积,主要出现在洪积扇扇中辨状河道和漫流、扇三角洲辨状河道、湖底扇辫状沟道以及洪水期的河道等沉积环境,如钱斜10井2660.47m和2651.59m处洪积扇扇中漫流沉积物粒度概率累积曲线均为低斜两段式(附图3-1D、E)。
2.高斜两段式
本类曲线又可称为典型两段式,由高斜率的跳跃总体和悬浮总体组成;
跳跃总体含量70~90%,斜率50º
~70º
,分选较好;
悬浮总体含量10-30%,与跳跃总体交切点φ值为2.75-4.25。
本类曲线特征与典型的河流沉积物粒度概率曲线相似,反映了中等强度牵引流沉积特征,主要出现河流、三角洲平原水上分流河道等环境中。
三)三段式
1.滚动、跳跃加悬浮式
本类曲线又可称为典型三段式,由滚动总体、跳跃总体和悬浮总体组成(附图3-2A、B、C、D);
滚动总体含量小于5%,分选较差,与跳跃总体交切点φ值为0.5~2.5;
跳跃总体含量60~80%,斜率55~75°
,分选较好,与悬浮总体交切点φ值为2~3.75;
悬浮总体含量小于30%,分选较差。
此类曲线代表中等强度的牵引流沉积特征,主要反映河流、三角洲等沉积环境。
2.一跳一悬夹过渡式
本类曲线由跳跃总体、过渡总体和悬浮总体组成(附图E、F、G、H)。
跳跃总体含量小于10%,斜率可达到70°
以上,分选很好,与过渡总体交切点φ为1.25~3.25;
过渡总体含量60~80%,斜率45~55°
,分选中等,与悬浮总体交切点φ为2.75~4.15;
悬浮总体含量20~30%,分选较差。
本类曲线代表水流受阻动荡性增强的水动力特征,主要反映三角洲前源水下分流河道、河口坝的环境的沉积特征。
3.两跳加一悬式
本类曲线由两段跳跃总体和一段悬浮总体组成(附图3-2I,附图3-3A、B、C、D)。
两段跳跃次总体含量70~90%,斜率相近(50~75°
),分选中等,跳跃总体交切点φ值为1.75~2.5;
悬浮总体含量10~30%,分较差,与跳跃总体交切点φ值为3~4。
本类曲线代表河流携带与波浪综合作用的水动力特征,但是波浪作用较弱且沉积物物源的粒度范围较大,造成两段跳跃次总体的分选性不如海滩砂高,主要反映三角洲前缘亚相水下分流河道、河口坝和远砂坝、滨浅湖滩坝以及风暴岩等环境的沉积特征。
四)多段式
本类曲线由四条或多余四条直线段组成,根据曲线特征又把多段式分为低斜四段式、多跳一悬多段式和滚动、多跳一悬多段式三个亚类。
1.低斜四段式
本类曲线由滚动总体、过渡总体、跳跃总体和悬浮总体组成,总体斜率低、分选差、粒度区间变化大(附图3-3F、G、H)。
滚动总体含量小于5%,斜率在45°
左右,分选较差,与过渡总体交切点φ值为-0.25~1.5;
过渡总体含量在10%左右,斜率15~25°
,分选很差,与跳跃总体交切点φ值为2~3.75;
跳跃总体含量30~50%,斜率30~40°
,分选差,与悬浮总体交切点φ值为4.25~4.75;
悬浮总体含量30~50%,分选差。
本类曲线代表较强动荡水流携带大量沉积物快速堆积特征,如季节性洪水携带粗碎屑物质流出山口,地形坡度急剧变化,水流动荡,沉积物快速堆积,以及洪泛期湖水水动力较强,河流入湖受到较强阻碍作用,水体动荡,沉积物快速堆积等,主要出现在洪积扇扇中辨状河道、漫流、扇三角洲辨状河道以及洪泛期三角洲前缘亚相等环境中。
2.多跳一悬式
本类曲线由三段跳跃总体与一段悬浮总体组成(附图3-3H)。
跳跃总体含量70~90%,斜率45~70°
,分选较好,与悬浮总体交切点φ值为3~4。
悬浮总体含量10~30%,分选差。
本类曲线反映多组水流影响较强和分选较好的特征,如风暴衰退时期能量较弱的牵引流沉积、滩坝早中期跳跃总体含量高时发育以及三角洲前缘河口坝沉积等。
3.滚动、多跳一悬式
此类曲线由滚动总体、多段跳跃总体和悬浮总体组成(附图3-3I)。
滚动总体含量小于5%,斜率小于30°
,分选差,粒度区间0.5~1.5φ,与跳跃总体交切点φ值为1~2;
跳跃总体含量约80%左右,斜率较大,分选好;
悬浮总体含量10~15%,与跳跃总体交切点φ值为3~3.5φ。
本类曲线反映高能多组水流综合作用的水动力特征,主要出现三角洲水下分流河道、河口坝等环境中。
粒度分布特征及其环境意义
粒度分析的意义:
(1)确定介质的类型;
(2)判断介质的能量;
(3)确定搬运方式;
(4)确定沉积方式。
沉积物的颗粒大小称为粒度。
粒度特征反映沉积作用的流体力学性质,是判别沉积环境的重要标志。
粒度分析主要研究沉积物的结构特征(粒度大小和粒级分布)。
碎屑物质埋藏后除部分石英有生加大或溶解外,一般颗粒变化不大,因此,粒度特征直接反映水动力条件。
1.粒度分析的主要方法
根据颗粒大小及岩石致密程度的不同,分别采用5种方法:
1.直接测量法
用于砾岩,用尺直接测量砾石的直径,测量一定面积内的全部砾石不少于100个。
2.筛析法
用于未固结的碎屑岩,用直径不同的筛子将砂过筛,分出不同的粒级组分,称出各自的重量,求出百分含量。
3.薄片粒度法
用于固结的岩石,在显微镜下,测量薄片中颗粒的直径,并将测量值换算成Φ值,按1/4间隔分组,计算各组内颗粒百分数,每片要求统计300-500颗粒。
4.沉降法:
用颗粒沉降速度来划分粒级分布。
5.激光粒度仪法:
采用光学原理,通过测量颗粒群的空间频谱来分析其粒度分布。
粒度和杂基校正
粒度校正:
运用上述不同的方法所得到的结果可能有偏差,如薄片粒度与筛析粒径之间的偏差可达0.25Φ或更大,这是切片效应造成的结果(切片效应:
在颗粒集合体的切片中,颗粒的视直径平均值小于真直径),必须进行校正。
弗里德曼(1962)提出的粒度校正回归方程是:
D=0.3815+0.9027d
D-校正后筛析直径Φ;
d-薄片中视直径Φ
杂基校正:
薄片粒度法分析法,也要做杂基校正。
方法是用显微镜测的杂基含量(由于切片效应和成岩后生作用,其值一般较高)的2/3或1/2为校正值,假定为X,将各累计频率乘以(100-X)作为该粒级的真正百分含量。
(一)颗粒粒级的划分
一般采用伍登—温德华标准,它是以毫米为单位的一个分类方案,后来克鲁宾(1934)提出了一种对数换算,称其为Φ值。
Φ=-log2D(D为颗粒直径)
粒径(毫米)和Φ值的对应关系见下表:
(三)粒度曲线和粒度参数
常用的粒度曲线包括:
直方图、频率曲线、累积曲线、概率累积曲线。
1、直方图:
横座标为颗粒粒径区间,纵座标表示粒级的百分含量,作出一系列相互连接,高低不平的距形图(见图5-23左上),直方图优点是直观、简明地反映出粒度分布特征。
2、频率曲线:
是将直方图每个柱子的纵、横边的中点依次连成多边形频率曲线(图5-23右下),此频率多边形的面积仍基本等于直方图的面积和。
频率曲线可清楚地表明粒度分布特点,分选好坏,粒度分布的对称度(偏度),尖度(峰度)等。
3、累积曲线以累积百分含量为纵座标,以粒径Φ为横座标,从粗粒一端开始,在图上标出每一粒级的累计百分含量。
将各点以圆滑的曲线连接起来,即成累积曲线。
累积曲线一般呈S型。
(图5-23中)
4、概率累积曲线是在正态概率纸上绘制的,横座标代表粒径;
纵座标为累积百分数,并以概率标度(以50%处为对称中心,上下两端相应地逐渐加大),将粗尾、细尾部放大,并清楚地表现出来。
粒度不是一个简单的对数正态分布,而是由几个呈对数正态分布的次总体组成,一般来说,包含三个次总体,表现为三个直线段,代表了三种不同的搬运方式:
悬浮、跳跃和滚动搬运。
概率图上其它参数有:
截点:
二个次总体直线交点,以横座标表示,细截点(S截点),是悬浮总体和跳跃总体的交点;
粗截点(T截点),是跳动总体和滚动总体的交点。
混合度:
指两个次总体直线段相交时,在截点处有些点不在直线上,而是零散过渡的,也称为过渡带,反映沉积分异相对复杂。
次总体百分含量:
即各次总体占总量的百分数。
分选性:
以各次总体直线段的斜率,即直线段倾斜角度表示。
上述各次总体发育的数量、粒度范围、分选性等参数是有规律地受沉积条件和水动力条件控制的。
各种沉积环境的概率粒度分布不同。
常用的粒度参数:
平均粒度(Mz)
标准偏差(σi)
偏度(SK)
峰态(KG)
计算粒度参数有二种方法:
数理统计法:
概率和统计学方法,直接用粒度分析得到的每个粒级的百分比计算,常用的计算方法是矩法。
图解法:
从累积曲线上读出某些累积百分比处的颗粒直径,再以简单算术公式计算各种粒度参数。
(3)峰态(尖度)(如下图左)
表示频率曲线对称性的参数,分为三类:
单峰对称曲线:
以峰为对称轴的对称曲线,曲线为正态分布,反映出:
Mz(平均粒度)=Md(中值)=Mo(众数)。
不对称正偏态曲线:
曲线不对称,主峰偏粗一侧,即沉积物以粗组分为主。
不对称负偏态曲线:
曲线不对称,主峰偏细一侧,即沉积物以细组分为主。
(4)峰态(尖度)KG):
(如下图右)
正态频率曲线的特殊类型,曲线的尖锐或钝园程度:
尖锐、正态、扁平
(四)粒度参数散点图
是粒度参数的一种综合图解。
它比单一的参数更有意义。
编制不同参数的离散图,可将不同成因的沉积物区别开来。
图中不同环境的沙并不是明显的界限,而是总的趋势。
(五)C-M图解
C-M图是帕塞加(Passega,1957)提出的综合性成因图解,是一种粒度参数散布图。
是多样品分析,用C值(粗粒端)和M值(中等粒)反映介质搬运和沉积作用的能力。
分别作为双对数坐标纸上的纵、横坐标,构成C-M图。
C值为累积曲线上含量为1%的粗粒径值;
M值为累积曲线上含量为50%的中粒径值。
C-M的图解意义:
NO段--滚动段,C>
1mm
OP段--滚动+悬浮,C>
0.8mm
PQ段--悬浮+滚动
QR段--递变悬浮,与C=M平行
RS段--均匀悬浮
T-------远洋悬浮
(六)粒度参数的环境判别公式
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