碳酸盐岩沉积模拟

刘萝卜锅

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1、 工区建立

工区大小为8km×8km，网格大小设为0.05km×0.05km；沉积时间为19.5Ma-17.5Ma，时间步长设为0.5Ma；通过薄片观测和岩心分析，基本岩性定为藻礁灰岩、珊瑚礁灰岩和灰泥。

2、初始沉积环境分析

从地震剖面上看，中间隆起地层沉积最厚，礁体最发育，反映水体较浅的沉积环境，向四周水体变深（图1）。

图1 地震反射特征与初始沉积环境分析

依据现今层顶面构造图制作基底初始水深图，将构造变化趋势转化为古水深变化趋势。在转化之前，需要考量后期有没有大的构造运动导致地层形态发生变化。

从图2可以看出，后期沉积的地层形态平缓，无明显褶皱变形，表明后期构造运动较弱，现今构造图基本可以反应出古时的构造形态。

图2 包含上覆地层的地震剖面

单井上的沉积微相类型已经识别和划分出来，依据前人研究成果（表1），可以估算出井点位置的古水深；然后结合区域沉积环境分析，将顶面构造图转化成古水深图（图3）。

表1 现代礁复合体相的特征

图3 新灰岩段初始基底水深图

3、海平面变化曲线

为了详细刻画出海平面升降对沉积层序的控制作用需要制作五级海平面变化曲线，在三级海平面变化曲线基础上，依据关键井的岩性和测井曲线特征制作了五级海平面变化曲线（图4）。

图4 五级海平面变化曲线制作过程

4、礁灰岩产率主控因素及定量关系研究

（1）碳酸盐岩产率与时间的关系

不同种类的碳酸盐岩产量总体上随时间的变化规律不同，各沉积时期岩性的沉积速率给定方法为：

第一步：依据地层厚度平均值给定一个总初始值，分析单井岩性组成和含量，给出不同岩性沉积速率的初始值；

第二步：分析模拟井地层厚度和实钻井地层厚度的差异，修改初始值，继续模拟，直至模拟井厚度和实钻井厚度以及总体岩性含量比较吻合为止，结果见图5。

（2）碳酸盐岩产量与水深的关系

珊瑚礁和藻礁随水深变化的两种模式：第一种是先增大后减小模式；第二种是衰减型模式。

图5 各种碳酸盐岩产率随时间的变化

图6 各种碳酸盐岩产率随水深的变化

（3）碳酸盐岩产量与波浪的关系

依据地层厚度分布判断不同时期沉积时的波浪方向、波浪作用深度等参数。完成波浪方向、波浪作用深度等波浪参数设置之后，需要定义碳酸盐岩产率与波浪能量的定量关系（图7）。

图7 各种碳酸盐岩产率存在的波浪能量区间

5、模型校正

模型校正过程分为以下三步：

第一步：分析并找出导致模拟误差的原因，主要考虑的参数有：碳酸盐岩产率VS时间、碳酸盐岩产率VS水深、碳酸盐岩产率VS波浪能量。

第二步：修改模拟参数，主要考虑的参数有：碳酸盐岩产率VS时间、碳酸盐岩产率VS水深、碳酸盐岩产率VS波浪能量、波浪参数、基底初始水深和海平面升降。

第三步：对比模拟结果，重复上面循环。

经过多次模拟修改后，模拟结果的单井基质含量、地层厚度与实测数据吻合程度较好。

6、沉积演化结果描述及认识

1）浅水高能的沉积环境最有利于生物礁生长；

2）在依据微体古生物划分的三级海平面曲线基础上，根据沉积微相在垂向上的变化规律，划分出五级海平面曲线。不同层段海平面变化规律不同；

3）水深是礁灰岩沉积演化的最主要控制因素，波浪次之；基底初始水深和海平面升降控制了研究区各点沉积过程中水深的变化。不同层位碳酸盐岩产率随水深的变化规律不同；

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