盆地沉降史分析

第一節(jié)沉積物的壓實(shí)過(guò)程第二節(jié)古水深變化第三節(jié)不整合剝蝕量分析第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝第五節(jié)不同成因盆地的沉降過(guò)程分析盆地沉降史分析2/5/20231沒(méi)有沉降，就沒(méi)有盆地。

盆地的大小幾何形態(tài)構(gòu)造特征基底的沉降盆地的形成沉積物的充填進(jìn)一步沉降2/5/20232地殼的沉降作用是形成盆地的直接原因，沒(méi)有沉降就沒(méi)有盆地。－－研究盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要內(nèi)容。沉降史分析是含油氣盆地分析的基礎(chǔ)，也是油氣評(píng)價(jià)的重要步驟。2/5/20233第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用壓實(shí)作用（Compacting）：在上覆沉積物和靜水壓力或構(gòu)造變形壓力的作用下，使沉積物（巖）減少其孔隙空間和總體積而變致密的作用。一、壓實(shí)作用埋藏壓實(shí)過(guò)程中的變化物理變化化學(xué)變化骨架守恒原理：壓實(shí)作用對(duì)地層的影響只是導(dǎo)致地層中孔隙度減小，沒(méi)有使地層柱的截面積增大。2/5/20234第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用二、巖層孔隙度與埋藏深度關(guān)系2/5/20235第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用三、孔隙度估算方法第i種巖石在深度z的孔隙度第i種巖石的含量2/5/20236第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用四、去壓實(shí)作用去壓實(shí)作用反演模型正演模型骨架守恒原理H1是Z1的古厚度；H2是Z2的古厚度；是Z1深度的孔隙度恒定的骨架物質(zhì)總量hs:得2/5/20237第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用四、去壓實(shí)作用2/5/20238第一節(jié)沉積物的壓實(shí)作用四、去壓實(shí)作用2/5/20239第二節(jié)古水深變化古水深分析是古環(huán)境研究和盆地分析的重要內(nèi)容，也是古海（湖）平面變化和古地貌恢復(fù)的關(guān)鍵。古水深分析自生礦物標(biāo)志地球化學(xué)標(biāo)志沉積學(xué)標(biāo)志生物標(biāo)志測(cè)井方法2/5/202310第二節(jié)古水深變化一、自生礦物自生礦物是在海底或沉積物中原地形成的。大部分自生沉積物是礦物從海水中緩慢沉積而成的。其中礦物種類(lèi)多種多樣，包括有熱水活動(dòng)和生物生成物質(zhì)。常見(jiàn)的自生礦物類(lèi)型有：硅酸鹽：高嶺石、蒙脫石、伊利石、鱗綠泥石、沸石族等；氧化物：Fe、Mn礦物、蛋白石、石英等；碳酸鹽：磷酸鹽、重晶石、石膏、方解石、磷鐵礦等；硫化物：黃鐵礦、白鐵礦等。2/5/202311自生礦物與特定環(huán)境關(guān)系緊密：1.自生礦物與環(huán)境之間的關(guān)系褐鐵礦赤鐵礦海綠石鱗綠泥石強(qiáng)氧化強(qiáng)還原鮞綠泥石菱鐵礦白鐵礦黃鐵礦a.b.碳酸鹽類(lèi)與環(huán)境條件:在中偏堿條件下生成磷鐵礦、白云石、菱錳礦；在堿性環(huán)境下生成方解石；熱帶淺海區(qū)有利于礁灰?guī)r；c.溫暖、淺水條件下有利于生成鮞綠泥石；寒冷、較深水條件下有利于生成海綠石；第二節(jié)古水深變化一、自生礦物2/5/2023121.自生礦物與水深環(huán)境之間的關(guān)系a.b.Porrenga(1967):在熱帶氣候區(qū)，海綠石形成水深125m以上，鮞綠泥石可以生成與60m以上；而在較冷地區(qū)，海綠石的上界是30m。閆葆瑞(1998)發(fā)現(xiàn)太平洋多金屬結(jié)核類(lèi)型、分布特征與地形具有明顯關(guān)系。第二節(jié)古水深變化一、自生礦物2/5/202313自生礦物與水深環(huán)境之間的關(guān)系3.許東禹(1986)對(duì)洋底錳結(jié)核和錳結(jié)殼的研究。2/5/202314地球化學(xué)反映水深的標(biāo)志主要體現(xiàn)在元素組成和同位素含量上。較深海沉積中富CL、Br、Ag、Cd、Mo、Mn、Ci、Ba等微量元素，這些微量元素含量超過(guò)某一數(shù)值，可能水深小于250m，Mo>5×10-6，Co>40×10-6，Cu>90×10-6，Ba>1000×10-6；富含文石的淺水沉積物富Mn，含量<20×10-6，富方解石的較深水碳酸鹽中Mn的含量可達(dá)百分之幾；在水深0-100m時(shí)，低鎂方解石為35%-95%，文石為2%-50%，高鎂方解石3%-15%。a.1.Turrkin（1961）b.c.第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023152.Gronan和Tooms（1969）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023163.Piper（1977）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023174.許東禹（1993）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023185.閆葆瑞（1998）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/202319第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/202320第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023216.Ellis和Moore（1973）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/2023227.Vercoutre（1987）第二節(jié)古水深變化二、地球化學(xué)指標(biāo)2/5/202323沉積學(xué)反映水深和沉積物的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在沉積物粒度、沉積構(gòu)造和沉積物類(lèi)型三個(gè)方面。1.沉積物礦物與深度第二節(jié)古水深變化三、沉積學(xué)標(biāo)志2/5/202324第二節(jié)古水深變化三、沉積學(xué)標(biāo)志2.沉積構(gòu)造與深度2/5/202325其他構(gòu)造:1.雨痕、干裂、鹽晶痕、鳥(niǎo)眼等標(biāo)志水深小于2m；2.窗孔構(gòu)造顯示在潮間-潮下帶；3.丘狀層理為正常浪基面之下形成的構(gòu)造，水深在50-200m；4.沙壩隨水深增加而增大，隨后又減小，如日本沙壩離岸、

2500m，水深20m處，規(guī)模最大，離岸10km以上就消失了。5.生物擾動(dòng)構(gòu)造與水深關(guān)系密切，通常，臨濱下部生物擾動(dòng)構(gòu)造最發(fā)育，遺跡化石豐富。第二節(jié)古水深變化三、沉積學(xué)標(biāo)志2.沉積構(gòu)造與深度2/5/2023263.沉積巖類(lèi)型與深度通常，蒸發(fā)巖主要限于幾米深的干燥氣候的潮坪環(huán)境；硅質(zhì)放射蟲(chóng)軟泥見(jiàn)于大洋盆地中，水深多大于1000m。第二節(jié)古水深變化三、沉積學(xué)標(biāo)志2/5/202327生物對(duì)水深的反映是盆地分析中最常用的方法，各種類(lèi)型的生物都有特定的生活環(huán)境和水深：生物群落、生物組合和生物的分異度以及生物遺跡均與水深關(guān)系密切。1.生物與組合方面第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202328第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202329第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202330第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202331第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202332第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/2023332.遺跡化石方面第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202334第二節(jié)古水深變化四、生物指標(biāo)2/5/202335基于古水體深度與沉積時(shí)期的氧化-還原條件具有一定的相關(guān)性,而Th/U比值能夠反映出沉積時(shí)期的氧化還原條件,因此可利用Th/U比值來(lái)恢復(fù)沉積時(shí)期的古水深。五、測(cè)井方法1、測(cè)井方法的基本依據(jù)第二節(jié)古水深變化2、Th/U比值與水深的關(guān)系1）.Th/U比值與氧化-還原條件的關(guān)系天然礦物中U4+6+氧化條件6+易溶的鈾酰離子(UO22+)形式鈾的遷移和再分配還原條件4+不可溶鈾聚集巖石中鈾含量可以反映沉積環(huán)境的氧化-還原條件2/5/202336利用巖石中Th/U比值來(lái)反映沉積水體的氧化-還原條件Th/U比值大都基本穩(wěn)定2、Th/U比值與水深的關(guān)系1）.Th/U比值與氧化-還原條件的關(guān)系Th4+化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不受氧化-還原條件影響Th4+U4+硅酸鹽氧化物構(gòu)造類(lèi)型相同類(lèi)質(zhì)同象置換巖石中鈾含量可以反映沉積環(huán)境的氧化-還原條件五、測(cè)井方法第二節(jié)古水深變化2/5/202337自然伽馬能譜測(cè)井可根據(jù)譜線的能量將232Th、238U和40K這幾種放射性元素的貢獻(xiàn)區(qū)分開(kāi),并進(jìn)一步計(jì)算出各種元素在巖石中的含量。五、測(cè)井方法第二節(jié)古水深變化2、Th/U比值與水深的關(guān)系1）.Th/U比值與氧化-還原條件的關(guān)系2/5/2023382、Th/U比值與水深的關(guān)系2）.氧化-還原條件與水深的關(guān)系充氧程度湖泊深度深淺高低淺水環(huán)境氧化環(huán)境水體加深弱氧化-弱還原環(huán)境深湖區(qū)強(qiáng)還原環(huán)境還原環(huán)境H<15mH<20m15m<H<25mH<15mH>25mH<15m河口影響湖灣區(qū)湖灣區(qū)非線性關(guān)系水深水動(dòng)力條件五、測(cè)井方法第二節(jié)古水深變化2/5/202339波浪作用帶氧化環(huán)境浪基面弱氧化-弱還原環(huán)境風(fēng)暴浪基面還原環(huán)境湖泊深度深淺五、測(cè)井方法第二節(jié)古水深變化2、Th/U比值與水深的關(guān)系2）.氧化-還原條件與水深的關(guān)系2/5/202340二、Th/U比值與水深的關(guān)系3.實(shí)例分析五、測(cè)井方法第二節(jié)古水深變化2/5/202341剝蝕量計(jì)算的常用方法第三節(jié)不整合剝蝕量分析參考層厚度變化率法地震地層學(xué)法沉積速度法波動(dòng)方程法地層物質(zhì)平衡法聲波測(cè)井曲線法優(yōu)化孔隙度法鏡質(zhì)體反射率法最優(yōu)化法磷灰石裂變徑跡法宇宙成因核素法天然氣平衡濃度法法地質(zhì)學(xué)地球化學(xué)地球物理2/5/202342一、測(cè)井方法第三節(jié)不整合剝蝕量分析2/5/202343二、數(shù)值模擬法第三節(jié)不整合剝蝕量分析2/5/202344三、地震解釋法第三節(jié)不整合剝蝕量分析2/5/202345四、趨勢(shì)面分析法第三節(jié)不整合剝蝕量分析2/5/202346第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝回剝技術(shù)適用與正常壓實(shí)帶，它所用的關(guān)鍵參數(shù)之一是孔隙度-深度曲線。需滿(mǎn)足三個(gè)條件：

1.各地層應(yīng)有各自的孔隙度-深度曲線；

2.需要消除各種地質(zhì)事件對(duì)孔隙度的影響，獲得反映正常壓實(shí)狀況下的孔隙度-深度曲線；

3.各地層應(yīng)有多種巖性各自的孔隙度-深度曲線。盆地沉降過(guò)程分析單井回剝技術(shù)平衡剖面三維地質(zhì)模型恢復(fù)技術(shù)2/5/202347一、盆地的總沉降第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝總沉降量：由各種因素導(dǎo)致盆地發(fā)生沉降的總和。總沉降量=構(gòu)造沉降量+非構(gòu)造沉降量影響因素構(gòu)造作用沉積物壓實(shí)和均衡作用沉積物基準(zhǔn)面變化構(gòu)造沉降非構(gòu)造沉降2/5/202348二、盆地的構(gòu)造沉降第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝沉積物和水負(fù)載沉降沉積物壓實(shí)沉降海(湖)平面變化=總沉降構(gòu)造沉降1.海平面變化校正沉積物的厚度不能代表沉積物的沉降深度沉降深度=古水深+沉積物未壓實(shí)的厚度若海平面發(fā)生變化，則要消除海平面變化的影響。2/5/202349二、盆地的構(gòu)造沉降第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝2.沉積物負(fù)載沉降校正沉積物負(fù)載沉降：當(dāng)沉積盆地空間被沉積物充填后，在沉積物本身重量導(dǎo)致盆地基底的進(jìn)一步沉降。2/5/202350三、盆地演化回剝剖面第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝1.單井回剝剖面2/5/202351三、盆地演化回剝剖面第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝2.二維回剝剖面建立平衡剖面應(yīng)遵守的原則：1.剖面線要平行于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方向；2.剖面中的變形構(gòu)造必須是可逆向復(fù)原的；3.變形前后的物質(zhì)守恒；4.斷層位移守恒。2/5/202352三、盆地演化回剝剖面第四節(jié)盆地沉降過(guò)程回剝2/5/202353盆地構(gòu)造發(fā)育過(guò)程分為兩個(gè)階段：

裂陷階段：由于深部地幔物質(zhì)上隆，形成異常上地幔，造成裂陷伸展減薄作用引起地殼快速下沉，使得沉降曲線較陡。

坳陷階段：在裂陷伸展后異常上地幔隆起的熱冷卻松弛引起地殼緩慢下沉，使得沉降曲線較緩。一、裂陷型盆地第五節(jié)不同成因盆地的沉降過(guò)程分析沉降曲線整體上呈上凹型、兩段式：早期，曲線陡、直，延伸短，斜率大，沉降速率快；

晚期，曲線平緩、延伸長(zhǎng)，斜率較小，沉降速率呈指數(shù)遞減。2/5/202354一、裂陷型盆地第五節(jié)不同成因盆地的沉降過(guò)程分析2/5/202355二、前陸型盆地第五節(jié)不同成因盆地的沉