韩国郁陵盆地中新世中晚期沉积层序的年代地层格架与岩石物理特性：对烃类资源与CO2封存潜力的启示

本研究通过锆石U-Pb年代学、地震地层学与岩石物理分析，首次建立了韩国郁陵盆地中新世沉积层的精确年代地层框架。研究人员针对盆地内传统生物地层年龄与实际沉积年龄存在1–3 Ma偏差的问题，利用六口勘探井的岩心与测井数据，识别出8个最大沉积年龄（MDA）界面，并系统分析了页岩体积（Vsh）、有效孔隙度（?eff）和净毛比（NTG）的横向变化。结果表明，孔隙度分布受沉积年龄、埋藏成岩作用及沉积环境共同控制，为盆地烃类勘探与CO2封存潜力评估提供了关键参数。该成果发表于《Marine and Petroleum Geology》，对区域地层对比及能源资源评价具有重要指导意义。

　　

在东亚边缘海体系中，韩国郁陵盆地作为典型的弧后盆地，自1970年代起便成为油气勘探的重点区域。尽管过去四十余年基于生物地层学与地震地层学的研究初步构建了盆地的地层格架，但传统生物定年方法存在精度不足、年龄偏差可达1–3百万年的问题，严重制约了对盆地演化历程与资源潜力的准确解读。尤其当勘探目标从浅海陆架延伸至大陆坡及深海平原时，缺乏高分辨率年代约束的层序对比显得力不从心。为此，韩国地质资源研究院的Hyun Suk Lee团队联合多家机构，在《Marine and Petroleum Geology》上发表了题为“Chronostratigraphy and petrophysical properties for the middle to late Miocene sediments in the shelf to abyssal plain of the Ulleung Basin, Korea”的研究，通过整合锆石U-Pb年代学、地震解释与岩石物理分析，首次建立了覆盖全盆地的中新世中晚期精确年代地层框架，并揭示了关键岩性参数的空间分异规律。

本研究的关键技术方法包括：1）采用激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱（LA-MC-ICP-MS）对来自G7井和H1井的12个砂岩样品中的锆石进行U-Pb同位素定年，获取最大沉积年龄（MDA）；2）利用韩国石油公社（KNOC）采集的7块二维和三维地震数据，通过井震标定技术将MDA界面从井点深度域追踪至地震时间域，建立全区等时地层格架；3）基于六口勘探井（G1、G2、G3、G4、G7、H1）的伽马射线、中子孔隙度、体积密度等测井曲线，计算页岩体积（V_sh）、总孔隙度（?_t）、有效孔隙度（?_eff）和净毛比（NTG），并利用岩心薄片观察与常规孔渗分析数据对测井解释结果进行验证。

4. 郁陵盆地陆架至深海平原的最大沉积年龄

研究人员在盆地西南陆架原有5个MDA的基础上，新增了位于大陆坡（G7井）和深海平原（H1井）的3个MDA。对1900颗年轻锆石（年龄<300 Ma）进行统计分析后，获得1573组谐和年龄。H1井岩心（深度3562–3588 m）的10个样品显示最年轻三颗锆石的加权平均²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄为12.2±0.1 Ma，较生物地层原定MM30_SB界面（14 Ma）年轻约1.8 Ma。G7井的两段井壁取心（GR VII-1a和GR VII-1b）分别给出8.5±0.2 Ma和9.7±1.5 Ma的MDA，均低于生物地层估算年龄。这8个MDA（年龄范围16.9–8.5 Ma）为盆地提供了高精度时间标尺。

5. MDA界面在地震剖面中的对比

通过井震标定，将6个MDA界面（GR I-2、GR I-1、HG-1、GR V-4、GR V-3、GR VII-1a）在全盆地地震剖面中连续追踪。标定后井震相关系数从-0.24提升至0.43。结果显示，HG-1 MDA（12.2 Ma）与GR I-1 MDA（12.1 Ma）在盆地坡折处重合，表明二者为同期沉积界面。不同井中可识别的MDA层段数量随地层变新而减少，反映盆地沉积中心的迁移。

6. 勘探井中沿MDA界面的岩石物理特性对比与追踪

以各MDA界面为中心划分厚度为17–84 m的评价单元，系统分析V_sh、?_eff和NTG。结果表明：

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  外陆架环境（G2井12.9 Ma层段）：V_sh为0.05–0.68，?_eff为0.03–0.17，薄片显示石英颗粒凹凸接触与方解石胶结，孔隙度受成岩作用强烈抑制。
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  深海环境（H1井12.2 Ma层段）：V_sh低（0.02–0.68），?_eff高（0.06–0.29），NTG达0.92，可见孔隙度约19.4%，颗粒点-线接触，发育自生黏土包壳。
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  浅海与河流环境：GR V-4 MDA（11.4 Ma）在G4井表现为长-凹凸接触，钾长石淋滤形成次生孔隙；GR V-3 MDA（10.2 Ma）在G3井可见自生高岭石与铁方解石胶结；GR VII-1a MDA（8.5 Ma）在G7井以点接触为主，粒间孔隙度达10.8%。
  孔隙度总体随埋深增加而降低，但相同深度下年轻层段（如8.5 Ma）孔隙度显著高于老地层（如12.9 Ma），揭示年龄与成岩演化的耦合控制。

7. 讨论

7.1. 锆石年代学与生物地层学对比

锆石MDA与生物地层界面（如MM30_SB、UM30_SB）存在0.7–2 Ma偏差，可能源于化石再沉积或地层穿时性。整合两种定年方法可显著提升层序对比可靠性。

7.2. 基于沉积环境的岩石物理意义

交叉图分析显示，浅海与外陆架环境孔隙度与V_sh呈负相关，且回归斜率随年龄变轻而增大；河流相则因相变剧烈而规律性弱。深海环境中，砂岩主导层段（H1井12.2 Ma）孔隙度-V_sh相关性高，而泥岩层段（H1井10.2 Ma）NTG趋近于零。

7.3. 不同沉积环境中岩石特性的控制因素

薄片鉴定表明，外陆架老地层（12.9 Ma）以碳酸盐胶结为主，浅海层段（11.4–8.5 Ma）随埋深变浅，压实与胶结减弱，孔隙度升高；河流相受沉积微相控制，非均质性强。研究强调在未勘探区应用需综合考虑沉积环境与成岩历史。

本研究通过高精度锆石定年与多井岩石物理参数联合分析，首次实现了郁陵盆地中新世地层的等时对比与物性空间建模。结果表明，孔隙度分布不仅受控于埋深，更与沉积年龄、环境及成岩改造密切相关。这一框架为盆地烃类资源评价与CO₂封存场地筛选提供了科学依据，对类似弧后盆地的综合地质研究具有示范意义。