中上扬子地区上奥陶统主要发育庙坡组、宝塔组、临湘组(涧草沟组)、五峰组和观音桥组。笔者通过对研究区野外露头及钻井剖面的考察,总结前人研究成果,利用岩石学、古生物学、生态学及室内分析等方法将其划分为潮坪相、浅海陆棚相和深水盆地相3种沉积相类型。潮坪相以沉积灰岩、白云岩、钙质粉砂岩和粉砂岩等为特征。浅海陆棚相主要沉积龟裂纹灰岩、瘤状灰岩、页岩和粉砂质页岩。深水盆地相主要岩性为黑色碳质页岩、粉砂质页岩与硅质页岩,产以营漂浮生活的笔石为主的生物组合。岩相古地理研究表明,晚奥陶世桑比—凯迪早中期,受加里东构造运动影响,华南板内碰撞挤压作用显著,汉南隆起、川中隆起、川西—滇中—黔中—雪峰隆起不断抬升扩大,中上扬子地区表现为海平面相对上升,原本镶边型碳酸盐台地被淹没,沉积了大范围的浅海陆棚相龟裂纹灰岩和瘤状灰岩。凯迪晚期—赫南特期,隆起面积继续扩大,构造围限作用加剧,中上扬子地区发育大面积黑色碳质页岩、粉砂质页岩和硅质页岩。尤其川东南宜宾—泸州,川北旺苍—南江及黔北渝东武隆道真地区五峰组黑色碳质和硅质页岩,具很好的生烃潜力,应视为下一步烃源岩及页岩气勘探开发的重点研究区域。

四川盆地寒武纪台地滩相储集体是一套重要的油气勘探目的层,准确预测其发育部位、储集性能与分布规律是其油气勘探的重要基础,其中,寒武纪不同地质历史时期古地理与构造—沉积环境的研究是储集体预测的关键。根据野外实测剖面、钻井和测井分析、地震资料,应用活动论构造—古地理思想,在沉积地质条件、区域连井地层剖面,地层厚度与沉积相等分析的基础上,综合编制了寒武纪各个时期的构造—沉积环境图件,反映了四川盆地寒武纪的古地理特征及盆地演化。四川盆地寒武纪整体呈现西高东低、北高南低的古地理格局,西部发育潮坪和滨岸等碎屑岩沉积相,中东部发育缓坡相、台地相及台地边缘浅滩相等。沉积相在时空上的响应为由早寒武世梅树村期局限台地→筇竹寺期碎屑岩台地和深水盆地→早寒武世沧浪铺期滨岸—混积台地→早寒武世龙王庙期碳酸盐岩缓坡→中寒武世陡坡寺期蒸发局限镶边台地→中晚寒武世洗象池期成熟镶边台地的演化过程。其中,筇竹寺期为巨厚的烃源岩生成期;龙王庙期和洗象池期,为碳酸盐岩储集层发育的有利时期;龙王庙期及陡坡寺期发育的蒸发岩可形成良好的盖层。

综合利用地震、录井、测井、岩心资料,建立了松辽盆地西斜坡上白垩统青山口组二段及三段底部四级层序地层格架,查明了四级层序格架内沉积微相的空间分布。青山口组二段划分为2个四级层序(Cg4、Cg3),每个四级层序均可划分为湖泊扩张体系域和湖泊收缩体系域,分别命名为Eg4、Sg4,Eg3、Sg3。西斜坡青山口组二段及三段底部的沉积格局为滨浅湖沉积体(砂坝、泥滩、混合滩)和三角洲前缘沉积体(河口坝、远砂坝)共存。Eg4沉积时期发育了物源来自西部与北部的4个三角洲前缘沉积体,沉积体之间发育滨浅湖混合滩;Sg4沉积时期三角洲沉积体规模较前期扩大,并且发育了物源来自西北方向的三角洲。Eg3沉积时期物源来自西部及北部的三角洲向东推进,东北部三角洲前缘沉积体萎缩;Sg3沉积时期以三角洲前缘沉积占优势,三角洲前缘沉积体错叠连片,滨浅湖沉积大量减少。青山口组二段及三段底部自下而上,沉积区范围和三角洲前缘沉积体的规模逐渐扩大。

通过资料搜集、蒸发岩野外露头地质调查、石盐岩沉积特征分析及盐类矿物学研究,对塔里木盆地塔西南坳陷中新生代蒸发岩的分布、层位、盐类矿物组合、成因进行了初步探讨。塔西南坳陷石盐岩沉积呈透镜体状,主要沿西昆仑山前分布,常含有褐红色、灰绿色泥砾,泥砾岩性与吐依洛克组下段岩性一致,推测应为吐依洛克组沉积晚期海退期成盐,其层位应归属于吐依洛克组上段。石盐岩透镜体在横向分布上不连续,反映了当时塔西南坳陷内部可能存在多个古盐湖次级凹地,其在干旱气候条件下经浓缩蒸发成盐。蒸发岩矿物除石盐、石膏外,还见有杂卤石、钙芒硝等,其中杂卤石可能为后期富钾卤水交代原生石膏的产物,而乌泊1井石盐表面大量的次生钙芒硝可能为盐湖后期石盐析出阶段含钙地下水缓慢持续补给盐湖的产物。

通过微量元素和稀土元素地球化学分析,对长江三峡地区陡山沱组层型剖面——田家园子剖面成冰系南沱组顶部和埃迪卡拉系陡山沱组下部102个岩石样品进行了地球化学研究。重点分析了氧化还原敏感元素(Zn,Co,U,Mo,Ni,V)的富集特征,并探讨其可能成因机制以及三峡地区成冰纪—埃迪卡拉纪转换时期的水体特征。结果表明:在南沱组顶部仅Zn和Co富集;在盖帽白云岩下部,氧化还原敏感元素均富集,而在盖帽白云岩上部,除Zn和V外,其他氧化还原敏感元素均亏损;在陡山沱组Ⅱ段下部,氧化还原敏感元素由最初的亏损,逐渐变为较稳定的富集。在陡山沱组下部,出现2次明显的富集峰值,分别出现在剖面的0.4m处(盖帽白云岩中间)和6.5m处(陡山沱组Ⅱ段下部)。整个剖面大部分样品具有Eu的轻微正异常(Eu/Eu^*＜1.6), 而在剖面0.4m和6.5m处,Eu具有明显的正异常,结合稀土配分类型、Y/Ho值、La异常、Ce异常等指标,推测这2次异常均可能受到深海热液流的影响,而缺氧海水的上涌造成水体缺氧,导致这些元素出现富集峰值。U/Th、V/(V+Ni)以及稀土元素指标综合指示,三峡地区南沱组顶部冰碛岩应为氧化环境下的沉积物;随着冰川消融,冰融淡水注入古海洋,陡山沱组盖帽碳酸盐的沉积受冰融淡水的影响,深部缺氧海水的上涌使沉积水体经历氧化—缺氧—氧化的转变,海水的分层性较强;而陡山沱组Ⅱ段下部沉积环境以分层性较弱的弱氧化环境为主。

中国西南部云贵交界地区中上三叠统海相地层以拥有丰富的海生爬行动物化石为特色的古生物群落而闻名。近期,笔者在云贵交界地区发现了一个完整的中上三叠统竹杆坡组至上三叠统小凹组剖面,即云南罗平江底剖面。在该剖面中,分别在竹杆坡组纹层灰岩段顶部及小凹组上部发现了典型的兴义动物群及关岭生物群生物组合。为了研究中晚三叠世之交生物群落演化的环境背景,对采集的97件地球化学样品进行了常量、微量及稀土元素测试与分析。微量和稀土元素的分析结果表明,竹杆坡组纹层灰岩段及小凹组处于缺氧环境,产兴义动物群及关岭生物群的地层含氧量相对增加,而两生物群落之间的竹杆坡组瘤状灰岩段主要为贫氧环境。中晚三叠世之交的海水含氧量的变化规律与生物群落的演替较为吻合,说明该时期海水含氧量的变化对生物演替具有一定的控制作用。

含油气盆地碎屑岩次生优质储集层的发育,除了与广泛发育的方解石胶结相有关外,在中国西部还有一类与沸石族自生矿物胶结的成岩相有关,其中以溶蚀方沸石胶结相形成的次生优质储集层与油气聚集成藏又有十分密切的关联。经实例分析:与自生方沸石胶结有关的成岩相主要受控于扇(辫状河)三角洲前缘相带、火山岩物源和成岩早期的碱性环境;次生优质储集层的形成在时间上主要处于成岩中期A阶段,在空间上受控于邻近的烃源岩、圈闭和输导体的沟通。方沸石矿物在物理性质上具有抗压易溶(有机酸)作用,较其他常见的自生矿物(胶结物)相对优越,就方沸石易于溶蚀的特点而言是较为理想的自生矿物(胶结物)。其溶蚀对孔隙度的贡献率在50％～75％之间,发育几率占绝对优势。所以,在方沸石发育的相带中寻找以粒间溶蚀孔为主的优质储集层,具有可靠的操作性和现实性。

石炭系风化壳是准噶尔盆地火山岩油气储集层的主要类型,物性明显好于同时代原生型火山岩。通过对陆梁隆起滴西地区的铸体薄片与岩心观测,发现风化淋滤对火山岩储集性能的改造主要体现在孔隙上,对裂缝的改造作用不明显。由于火山岩形成的构造环境与古地貌存在差异,不同的海拔高度决定了其接受风化时间的长短。准噶尔盆地内石炭系不整合上覆地层时代存在明显差异,下二叠统至白垩系均有分布。最长风化时长在东部隆起约为150Ma,在陆梁隆起约为100Ma,在西部隆起约为55Ma;而3处隆起最少则仅缺失部分上石炭统—下二叠统。风化时长的长短与火山岩孔隙度的大小呈近波峰状对应关系,火山岩孔隙度初始随风化时长的增大(至约30Ma)逐渐增大,在到达峰值(对应风化时长约40Ma)后随时长的增大(55～100Ma)逐渐减小。最大的孔隙度均出现在火山角砾岩和玄武岩中,安山岩的孔隙度次之,而凝灰岩的孔隙度最小。

研究伊犁盆地南缘洪海沟地区主力含铀层系——中侏罗统西山窑组上段的沉积特征,为该区下一步铀矿地质勘查提供理论依据。根据沉积结构、岩性组合、沉积韵律、沉积构造、测井曲线等特征,认为西山窑组上段在洪海沟地区主要发育曲流河沉积。根据连井剖面特征,以及砂体厚度、砂地比等沉积特征在平面上的变化,洪海沟地区西山窑组上段沉积相的平面分布规律明显,中间为沿北西—南东向展布的曲流河道,河道南部为河漫沼泽,北部为河漫滩。综合研究区岩性、构造、铀源等成矿条件,西山窑组上段赋存的铀矿体主要受河道砂体展布方向、河道砂体厚度、砂体粒度、砂体中的泥岩夹层、地层产状等因素控制。

根据对长江三角洲北部海安地区4个钻孔标志性沉积物(潮上带盐沼泥炭、高潮滩沉积)的年龄测定和高程测量,以及沉积物压实沉降量的分析研究,重建了本研究区全新世中期8.1～7.3 cal kyr BP和5.6～5.4 cal kyr BP的相对海平面位置。结果显示,8.1～7.3 cal kyr BP海平面缓慢上升1.46m,上升速率仅为0.2cm/yr, 与三角洲南部全新世早期海平面的快速上升(2cm/yr)形成鲜明对比,验证了冰盖控制下的全球海平面阶段性波动上升模式。对比长江三角洲地区海平面曲线发现,三角洲北部海平面曲线较南部低5～6m,长江三角洲海平面曲线与世界各地海平面曲线也存在明显差异,分析认为主要是由长江口地区的差异性沉降和中国东部边缘海的水均衡作用两个因素引起的。

在高精度海平面定量重建研究中,有孔虫、硅藻等海洋微体古生物转换函数技术是近10余年随着计算机技术发展而快速兴起的一项新技术,已成为欧美地区研究海平面变化的不可或缺的定量手段之一,而其在中国沿海地区全新世海平面定量重建中的应用却屈指可数。以硅藻为例,详细介绍了建立其与海平面之间的转换函数的过程,包括现代表层样采集、统计学分析、误差的可能来源和减小误差的方法。通过在对崇明岛四滧港SY剖面潮滩表层样品的环境因子分析和对硅藻属种的CCA排序分析发现,高程对潮滩硅藻属种排序有着很高的解释贡献。随后通过WA和WA-PLS建立模型,四滧港SY剖面全样WA-PLS模型的相关系数(R²_Jack)达到0.9004,预期误差(RMSEP)为12.622,若不考虑潮上带样品SY1后的转换模型其精度更能达到±10cm。本研究以期带动此项技术在国内的发展,促进高精度海平面定量重建,从而能为沿海地区海岸带管理提供更详实、更具现实指导意义的地质记录。