盆地沉降史分析

第一节沉积物的压实过程第二节古水深变化第三节不整合剥蚀量分析第四节盆地沉降过程回剥第五节不同成因盆地的沉降过程分析盆地沉降史分析2/5/20231没有沉降，就没有盆地。

盆地的大小几何形态构造特征基底的沉降盆地的形成沉积物的充填进一步沉降2/5/20232地壳的沉降作用是形成盆地的直接原因，没有沉降就没有盆地。－－研究盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要内容。沉降史分析是含油气盆地分析的基础，也是油气评价的重要步骤。2/5/20233第一节沉积物的压实作用压实作用（Compacting）：在上覆沉积物和静水压力或构造变形压力的作用下，使沉积物（岩）减少其孔隙空间和总体积而变致密的作用。一、压实作用埋藏压实过程中的变化物理变化化学变化骨架守恒原理：压实作用对地层的影响只是导致地层中孔隙度减小，没有使地层柱的截面积增大。2/5/20234第一节沉积物的压实作用二、岩层孔隙度与埋藏深度关系2/5/20235第一节沉积物的压实作用三、孔隙度估算方法第i种岩石在深度z的孔隙度第i种岩石的含量2/5/20236第一节沉积物的压实作用四、去压实作用去压实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质总量hs:得2/5/20237第一节沉积物的压实作用四、去压实作用2/5/20238第一节沉积物的压实作用四、去压实作用2/5/20239第二节古水深变化古水深分析是古环境研究和盆地分析的重要内容，也是古海（湖）平面变化和古地貌恢复的关键。古水深分析自生矿物标志地球化学标志沉积学标志生物标志测井方法2/5/202310第二节古水深变化一、自生矿物自生矿物是在海底或沉积物中原地形成的。大部分自生沉积物是矿物从海水中缓慢沉积而成的。其中矿物种类多种多样，包括有热水活动和生物生成物质。常见的自生矿物类型有：硅酸盐：高岭石、蒙脱石、伊利石、鳞绿泥石、沸石族等；氧化物：Fe、Mn矿物、蛋白石、石英等；碳酸盐：磷酸盐、重晶石、石膏、方解石、磷铁矿等；硫化物：黄铁矿、白铁矿等。2/5/202311自生矿物与特定环境关系紧密：1.自生矿物与环境之间的关系褐铁矿赤铁矿海绿石鳞绿泥石强氧化强还原鲕绿泥石菱铁矿白铁矿黄铁矿a.b.碳酸盐类与环境条件:在中偏碱条件下生成磷铁矿、白云石、菱锰矿；在碱性环境下生成方解石；热带浅海区有利于礁灰岩；c.温暖、浅水条件下有利于生成鲕绿泥石；寒冷、较深水条件下有利于生成海绿石；第二节古水深变化一、自生矿物2/5/2023121.自生矿物与水深环境之间的关系a.b.Porrenga(1967):在热带气候区，海绿石形成水深125m以上，鲕绿泥石可以生成与60m以上；而在较冷地区，海绿石的上界是30m。闫葆瑞(1998)发现太平洋多金属结核类型、分布特征与地形具有明显关系。第二节古水深变化一、自生矿物2/5/202313自生矿物与水深环境之间的关系3.许东禹(1986)对洋底锰结核和锰结壳的研究。2/5/202314地球化学反映水深的标志主要体现在元素组成和同位素含量上。较深海沉积中富CL、Br、Ag、Cd、Mo、Mn、Ci、Ba等微量元素，这些微量元素含量超过某一数值，可能水深小于250m，Mo>5×10-6，Co>40×10-6，Cu>90×10-6，Ba>1000×10-6；富含文石的浅水沉积物富Mn，含量<20×10-6，富方解石的较深水碳酸盐中Mn的含量可达百分之几；在水深0-100m时，低镁方解石为35%-95%，文石为2%-50%，高镁方解石3%-15%。a.1.Turrkin（1961）b.c.第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023152.Gronan和Tooms（1969）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023163.Piper（1977）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023174.许东禹（1993）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023185.闫葆瑞（1998）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/202319第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/202320第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023216.Ellis和Moore（1973）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/2023227.Vercoutre（1987）第二节古水深变化二、地球化学指标2/5/202323沉积学反映水深和沉积物的特点主要表现在沉积物粒度、沉积构造和沉积物类型三个方面。1.沉积物矿物与深度第二节古水深变化三、沉积学标志2/5/202324第二节古水深变化三、沉积学标志2.沉积构造与深度2/5/202325其他构造:1.雨痕、干裂、盐晶痕、鸟眼等标志水深小于2m；2.窗孔构造显示在潮间-潮下带；3.丘状层理为正常浪基面之下形成的构造，水深在50-200m；4.沙坝随水深增加而增大，随后又减小，如日本沙坝离岸、

2500m，水深20m处，规模最大，离岸10km以上就消失了。5.生物扰动构造与水深关系密切，通常，临滨下部生物扰动构造最发育，遗迹化石丰富。第二节古水深变化三、沉积学标志2.沉积构造与深度2/5/2023263.沉积岩类型与深度通常，蒸发岩主要限于几米深的干燥气候的潮坪环境；硅质放射虫软泥见于大洋盆地中，水深多大于1000m。第二节古水深变化三、沉积学标志2/5/202327生物对水深的反映是盆地分析中最常用的方法，各种类型的生物都有特定的生活环境和水深：生物群落、生物组合和生物的分异度以及生物遗迹均与水深关系密切。1.生物与组合方面第二节古水深变化四、生物指标2/5/202328第二节古水深变化四、生物指标2/5/202329第二节古水深变化四、生物指标2/5/202330第二节古水深变化四、生物指标2/5/202331第二节古水深变化四、生物指标2/5/202332第二节古水深变化四、生物指标2/5/2023332.遗迹化石方面第二节古水深变化四、生物指标2/5/202334第二节古水深变化四、生物指标2/5/202335基于古水体深度与沉积时期的氧化-还原条件具有一定的相关性,而Th/U比值能够反映出沉积时期的氧化还原条件,因此可利用Th/U比值来恢复沉积时期的古水深。五、测井方法1、测井方法的基本依据第二节古水深变化2、Th/U比值与水深的关系1）.Th/U比值与氧化-还原条件的关系天然矿物中U4+6+氧化条件6+易溶的铀酰离子(UO22+)形式铀的迁移和再分配还原条件4+不可溶铀聚集岩石中铀含量可以反映沉积环境的氧化-还原条件2/5/202336利用岩石中Th/U比值来反映沉积水体的氧化-还原条件Th/U比值大都基本稳定2、Th/U比值与水深的关系1）.Th/U比值与氧化-还原条件的关系Th4+化学性质稳定不受氧化-还原条件影响Th4+U4+硅酸盐氧化物构造类型相同类质同象置换岩石中铀含量可以反映沉积环境的氧化-还原条件五、测井方法第二节古水深变化2/5/202337自然伽马能谱测井可根据谱线的能量将232Th、238U和40K这几种放射性元素的贡献区分开,并进一步计算出各种元素在岩石中的含量。五、测井方法第二节古水深变化2、Th/U比值与水深的关系1）.Th/U比值与氧化-还原条件的关系2/5/2023382、Th/U比值与水深的关系2）.氧化-还原条件与水深的关系充氧程度湖泊深度深浅高低浅水环境氧化环境水体加深弱氧化-弱还原环境深湖区强还原环境还原环境H<15mH<20m15m<H<25mH<15mH>25mH<15m河口影响湖湾区湖湾区非线性关系水深水动力条件五、测井方法第二节古水深变化2/5/202339波浪作用带氧化环境浪基面弱氧化-弱还原环境风暴浪基面还原环境湖泊深度深浅五、测井方法第二节古水深变化2、Th/U比值与水深的关系2）.氧化-还原条件与水深的关系2/5/202340二、Th/U比值与水深的关系3.实例分析五、测井方法第二节古水深变化2/5/202341剥蚀量计算的常用方法第三节不整合剥蚀量分析参考层厚度变化率法地震地层学法沉积速度法波动方程法地层物质平衡法声波测井曲线法优化孔隙度法镜质体反射率法最优化法磷灰石裂变径迹法宇宙成因核素法天然气平衡浓度法法地质学地球化学地球物理2/5/202342一、测井方法第三节不整合剥蚀量分析2/5/202343二、数值模拟法第三节不整合剥蚀量分析2/5/202344三、地震解释法第三节不整合剥蚀量分析2/5/202345四、趋势面分析法第三节不整合剥蚀量分析2/5/202346第四节盆地沉降过程回剥回剥技术适用与正常压实带，它所用的关键参数之一是孔隙度-深度曲线。需满足三个条件：

1.各地层应有各自的孔隙度-深度曲线；

2.需要消除各种地质事件对孔隙度的影响，获得反映正常压实状况下的孔隙度-深度曲线；

3.各地层应有多种岩性各自的孔隙度-深度曲线。盆地沉降过程分析单井回剥技术平衡剖面三维地质模型恢复技术2/5/202347一、盆地的总沉降第四节盆地沉降过程回剥总沉降量：由各种因素导致盆地发生沉降的总和。总沉降量=构造沉降量+非构造沉降量影响因素构造作用沉积物压实和均衡作用沉积物基准面变化构造沉降非构造沉降2/5/202348二、盆地的构造沉降第四节盆地沉降过程回剥沉积物和水负载沉降沉积物压实沉降海(湖)平面变化=总沉降构造沉降1.海平面变化校正沉积物的厚度不能代表沉积物的沉降深度沉降深度=古水深+沉积物未压实的厚度若海平面发生变化，则要消除海平面变化的影响。2/5/202349二、盆地的构造沉降第四节盆地沉降过程回剥2.沉积物负载沉降校正沉积物负载沉降：当沉积盆地空间被沉积物充填后，在沉积物本身重量导致盆地基底的进一步沉降。2/5/202350三、盆地演化回剥剖面第四节盆地沉降过程回剥1.单井回剥剖面2/5/202351三、盆地演化回剥剖面第四节盆地沉降过程回剥2.二维回剥剖面建立平衡剖面应遵守的原则：1.剖面线要平行于构造运动方向；2.剖面中的变形构造必须是可逆向复原的；3.变形前后的物质守恒；4.断层位移守恒。2/5/202352三、盆地演化回剥剖面第四节盆地沉降过程回剥2/5/202353盆地构造发育过程分为两个阶段：

裂陷阶段：由于深部地幔物质上隆，形成异常上地幔，造成裂陷伸展减薄作用引起地壳快速下沉，使得沉降曲线较陡。

坳陷阶段：在裂陷伸展后异常上地幔隆起的热冷却松弛引起地壳缓慢下沉，使得沉降曲线较缓。一、裂陷型盆地第五节不同成因盆地的沉降过程分析沉降曲线整体上呈上凹型、两段式：早期，曲线陡、直，延伸短，斜率大，沉降速率快；

晚期，曲线平缓、延伸长，斜率较小，沉降速率呈指数递减。2/5/202354一、裂陷型盆地第五节不同成因盆地的沉降过程分析2/5/202355二、前陆型盆地第五节不同成因盆地的沉