一种辫状河流沉积微相分类划分方法与流程

本发明涉及煤矿安全开采，尤其涉及一种辫状河流沉积微相分类划分方法。

背景技术：

1、随着煤炭资源的开发利用，沉积环境对于煤层的形成、煤层覆岩地质环境的控制作用被逐渐重视，煤系地层的沉积微相形成周期长、过程复杂，导致含煤岩系的沉积微相构成具有多样性和复杂性，其直接影响煤层赋存深度、煤岩层厚度的变化和强度差异。煤层赋存深度、煤厚变化及煤岩性质差异区往往是动力灾害事件频繁发生的区域，因此，沉积微相的精细划分对成煤环境、煤层的覆岩地质条件的认识以及煤层的安全开采具有重要意义。

2、目前，对河流相沉积微相的划分主要方法有根据野外地质露头观察、岩芯观察、岩性组合、构造、测井曲线分析以及粒度分析实验等。以往对于河流相沉积微相的划分方法都是研究人员根据以往的经验进行主观判断和定性描述，不同微相之间的划分依据没有明确的指标，因此对于同一地区的沉积环境不同研究人员的划分可能有很大不同。

3、在实际勘探中沉积微相研究还是以人工划分和室内实验为主，依靠经验分析，识别标准也各不相同，沉积微相的划分因人而异，受制于划分者地质、测井、地震等知识的掌握程度，这种方式效率低，受主观因素影响较大。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种辫状河流沉积微相分类划分方法，能够综合考虑沉积环境的水动力条件、沉积物颗粒粒度以及沉积物中矿物成熟度，对河流相沉积微相进行合理的分类，减少主观因素的影响，确保划分结果更加客观准确。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种辫状河流沉积微相分类划分方法，包括如下步骤：

3、s1：查阅已有的文献资料，结合研究区地质勘探资料和钻孔资料，明确研究区构造演化格局和沉积背景，确定研究区河流相沉积发育时代、埋藏深度以及沉积厚度；

4、s2：采集研究区内不同区域河流相沉积岩芯样品，将每一区域的同一样品分为两份，分别进行岩石粒度分析实验和矿物含量分析，获取粒度分析实验结果、各重矿物的百分含量以及石英、长石和岩屑的百分含量；

5、s3：通过获取粒度分析实验结果，绘制粒度概率累计曲线；

6、s4：通过岩石粒度分析实验得到的数据求取粒度特征参数和分选特征参数，粒度特征参数表征粒度大小，分选特征参数表征分选程度，通过粒度和分选性来判断沉积物的结构成熟度；

7、s5：通过矿物含量分析结果，求取沉积物成熟度指数和ztr指数，判断沉积物的成分成熟度；

8、s6：对所述的成熟度指数、ztr指数、粒度特征参数和分选特征进行无量纲化处理，并计算成分成熟度系数x和结构成熟度系数y；

9、s7：结合沉积物成分成熟度和结构成熟度，按照下列标准对河流相沉积微相进行判断和分类；

10、w＝{x,y}max

11、式中：w为x，y中最大值；

12、s8：依据w进行沉积相分类。

13、进一步地，在所述步骤s2中，所述的岩石粒度分析实验的方法采用薄片分析法，在显微镜下测量薄片中颗粒的直径，并将测试值换成φ值，按1/4间隔分组，计算各组内颗粒百分数，要求每片统计300～500颗粒。

14、进一步地，在所述步骤s4中，所述的粒径特征参数能够表示粒度整体大小，其受两个因素的控制：①沉积介质的平均动能，②来源物质的颗粒大小，岩石颗粒的粒径特征参数的计算方法为：

15、

16、式中：γ1为粒度特征参数；m为平均粒径；md为最高含量粒径；是指概率累计曲线颗粒含量16％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量50％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量84％处对应的粒径。

17、进一步地，在所述步骤s4中，所述的分选特征参数表示沉积物颗粒的分选程度，即反映颗粒的分散和集中状态，其计算方法为：

18、

19、式中：γ2为分选特征参数；k为累计曲线的跳跃次总体的平均斜率；so为分选系数；σi为标准偏差；是指概率累计曲线颗粒含量25％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量75％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量84％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量16％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量95％处对应的粒径；是指概率累计曲线颗粒含量5％处对应的粒径。

20、进一步地，在所述步骤s4中，所述的粒度特征参数和分选特征参数计算方法如下：

21、

22、式中：γ1为粒度特征参数；m为平均粒径；md为最高含量粒径；

23、

24、式中：γ2为分选特征参数，为累计曲线的跳跃次总体的平均斜率，so为分选系数，σi为标准偏差。

25、进一步地，在所述步骤s5中，所述的沉积物成熟度指数的计算方法为：

26、

27、式中：a为成熟度指数，q石英含量，f长石含量，r岩屑含量。

28、z＝a+b+c

29、式中：z为ztr指数，a、b和c分别为锆石、电气石和金红石组成的透明矿物组分的百分含量。

30、进一步地，在所述步骤s5中，所述的ztr指数是研究沉积物物源的一个重要参数，反映了沉积物的搬运距离和物源方向，沉积物的搬运距离、搬运方式和沉积速度等密切相关，为碎屑岩中三种超稳定重矿物碎屑在透明重矿物碎屑中所占的比例，即

31、z＝a+b+c

32、式中：z为ztr指数；a、b和c分别为锆石、电气石和金红石组成的透明矿物组分的百分含量；

33、所述的三种超稳定重矿物碎屑为锆石、金红石和电气石。

34、进一步地，在所述步骤s6中，对所得数据无量纲化处理按下式进行计算：

35、

36、式中，ti为各影响因素的原始数据；max(ti),min(ti)分别为各影响因素的最大值和最小值；ti′为各影响因素无量纲化后的数据。

37、进一步地，在所述步骤s6中，沉积物的成分成熟度系数x和结构成熟度系数y的计算方法为：

38、

39、式中：x、y分别为成分成熟度系数和结构成熟度系数；a′为无量纲化后成熟度指数；z′无量纲化后ztr指数；γ1′、γ2′分别为无量纲化后的粒度特征参数和分选特征参数。

40、进一步地，在所述步骤s8中，所述沉积相分类方法如下：

41、在0≤w<0.2时，为河道滞留沉积；

42、在0.2≤w<0.4时，为边滩沉积；

43、在0.4≤w<0.6时，为天然堤沉积；

44、在0.6≤w<0.8时，为河漫滩沉积；

45、在0.8≤w<1时，为泛滥平原沉积。

46、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

47、1、本发明提供了一种辫状河流沉积微相分类划分方法，该方法能够综合考虑到区域地质条件，主要从岩石结构和矿物成分两个方面，通过综合岩石的结构成熟度和成分成熟度对辫状河沉积微相进行划分，为辫状河沉积微相划分提供了一种新的思路和方法。本发明能够对辫状河沉积微相进行合理科学的判断划分，减少主观判别的过程，提高判别速率。

48、2、本发明提出了一种对岩石的成熟度进行量化的方法，采用粒度分析和矿物成分分析的方法，获取相关参数，综合平均粒径、分选系数、标准偏差、石英含量、长石含量、岩屑含量和ztr指数等参数将岩石的结构成熟度和成分成熟度进行量化，避免主观判断对岩石成熟度的影响。

技术特征：

1.一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述的岩石粒度分析实验的方法采用薄片分析法，在显微镜下测量薄片中颗粒的直径，并将测试值换成φ值，按1/4间隔分组，计算各组内颗粒百分数，要求每片统计300～500颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述的粒径特征参数能够表示粒度整体大小，其受两个因素的控制：①沉积介质的平均动能，②来源物质的颗粒大小，岩石颗粒的粒径特征参数的计算方法为：

4.根据权利要求3所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述的分选特征参数表示沉积物颗粒的分选程度，即反映颗粒的分散和集中状态，其计算方法为：

5.根据权利要求4所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s4中，所述的粒度特征参数和分选特征参数计算方法如下：

6.根据权利要求1所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s5中，所述的沉积物成熟度指数的计算方法为：

7.根据权利要求6所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s5中，所述的ztr指数是研究沉积物物源的一个重要参数，反映了沉积物的搬运距离和物源方向，沉积物的搬运距离、搬运方式和沉积速度等密切相关，为碎屑岩中三种超稳定重矿物碎屑在透明重矿物碎屑中所占的比例，即

8.根据权利要求1所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s6中，对所得数据无量纲化处理按下式进行计算：

9.根据权利要求8所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s6中，沉积物的成分成熟度系数x和结构成熟度系数y的计算方法为：

10.根据权利要求1所述的一种辫状河流沉积微相分类划分方法，其特征在于，在所述步骤s8中，所述沉积相分类方法如下：

技术总结
本发明提供了一种辫状河流沉积微相分类划分方法，包括S1：确定研究区河流相沉积发育时代、埋藏深度以及沉积厚度；S2：采集河流相沉积岩样品并进行粒度分析实验和矿物含量分析实验；S3：绘制粒度概率累计曲线；S4：求取粒度特征参数和分选特征参数，通过粒度和分选性来判断沉积物的结构成熟度；S5：求取沉积物成熟度指数和ZTR指数，判断沉积物的成分成熟度；S6：对所述的成熟度指数、ZTR指数、粒度特征参数和分选特征进行无量纲化处理，并计算成分成熟度系数X和结构成熟度系数Y；S7：对河流相沉积微相进行判断和分类；S8：依据W确定辫状河沉积微相类型。本方法对河流相沉积微相进行合理的分类，减少主观因素的影响，确保划分结果更加客观准确。

技术研发人员：刘志文,张满国,李福宏,毛景毅,樊亚超,胡兵,李永元,马新根,乔伟,巩思园
受保护的技术使用者：华能煤炭技术研究有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5