第五章古構(gòu)造分析

1、主講：杜振川主講：杜振川研究生課程第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析 沉積盆地與一定的大地構(gòu)造背景有關(guān)，因此盆地分析很重要的一項(xiàng)內(nèi)容，就是要分析沉積盆地的生成、發(fā)展、構(gòu)造格局、沉積性質(zhì)等； 研究盆地形成演化的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、深部背景變化規(guī)律及其基本屬性，不同層次構(gòu)造關(guān)系和不同期次盆地的疊置關(guān)系，進(jìn)行盆地構(gòu)造變形體系、樣式、類型、構(gòu)造演化和不同期次構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析。第二篇 分析原理第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征

2、分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析 從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)來看：中國(guó)從古生代以來的構(gòu)造演化中，分為兩個(gè)主要階段： 古生代中生代初期，首先表現(xiàn)為中國(guó)板塊與西伯利亞板塊相對(duì)擠壓（以及古特提斯洋殼從西南向中國(guó)板塊下部俯沖削減），在此大的背景之下，中國(guó)華北、華南板塊匯聚對(duì)接，祁連秦嶺古海槽的增生，形成華北、華南板內(nèi)盆地，華北和揚(yáng)子晚古生代聚煤盆地在此背景之下形成與發(fā)展。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析 從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)來看：中國(guó)從古生代以來的構(gòu)造演化中，分為兩個(gè)主要階段： 印支運(yùn)動(dòng)以后，中國(guó)陸塊受太平洋板塊向

3、西，印度洋板塊向北和西伯利亞板塊向南三個(gè)方向推動(dòng)力的共同作用，改變了古生代以來東西構(gòu)造走向的格局，形成了坳隆相間的大陸構(gòu)造格架，發(fā)育了大小不等，類型不同的沉積盆地。 總之，自古生代以來中國(guó)沉積盆地的分布，受板塊運(yùn)動(dòng)形成的海陸變遷和暖濕氣候帶更迭的控制，也可以說是三大板塊運(yùn)動(dòng)形成的三大構(gòu)造帶控制。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析 對(duì)于煤盆地而言，石炭二迭紀(jì)聚煤盆地主要受華北、華南兩個(gè)聚合盆地的控制，兩個(gè)板塊的聚合對(duì)接，導(dǎo)致石炭二迭紀(jì)聚煤集中。 華北和東北的早侏羅世早白堊世盆地的分布，主要

4、受蒙古弧形構(gòu)造帶的控制； 我國(guó)東部早第三系煤盆地主要受西環(huán)太平洋構(gòu)造帶控制，由于太平洋板塊俯沖，導(dǎo)致火山帶、地溫異常帶及暖濕氣候帶的出現(xiàn)，形成環(huán)太平洋第三系聚煤帶。 我國(guó)的西南部第三紀(jì)盆地主要受喜瑪拉雅構(gòu)造帶的控制。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析一、盆地區(qū)域構(gòu)造特征分析 對(duì)于含油氣盆地而言中、新生代由以上太平洋板塊和印度洋板塊的作用，產(chǎn)生北北東向?yàn)橹鞯膹埿詳嗔眩|部向南、西部向北），從而形成含油氣的拉張盆地如松遼盆地、渤海灣盆地等。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分

5、析盆地構(gòu)造特征分析二、盆地古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析二、盆地古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析 構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以通過地形反映出來。古地形的特征首先反映在古侵蝕面、古隆起區(qū)、古凹陷區(qū)的存在。 在盆地中，沉積物厚度最大的地方稱為盆地的沉積中心(depocentre)；水深最大的地方稱為盆地的地貌中心(topographicaxis)；而盆地中沉降幅度最大的地方稱為盆地的沉降中心(basinaxis，又稱盆地中心)； 三者是完全不同的概念，在實(shí)際中它們可以是一致的，也可以是不一致的。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析二、盆地古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析二、盆地

6、古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析盆地的沉積中心、地貌中心與沉降中心之間的相互關(guān)系 (據(jù)RCSeUey，1982)第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析二、盆地古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析二、盆地古隆起區(qū)和古凹陷區(qū)分析 可根據(jù)地層的發(fā)育程度、沉積物的等厚線及巖相類型等特征來劃分古隆起區(qū)與古凹陷區(qū)。 一般古隆起區(qū)沉積物堆積厚度小，凹陷區(qū)沉積物堆積厚度大，特別是構(gòu)造下陷的強(qiáng)度與沉積物堆積速度相等時(shí)，沉積物堆積的厚度最大。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析三、盆地同生構(gòu)造分析三、盆地同生構(gòu)造分析 生長(zhǎng)(

7、同生)構(gòu)造有同生斷裂和生長(zhǎng)背斜。這種生長(zhǎng)構(gòu)造對(duì)沉積盆地的形成，沉積相帶、礦帶的分布，油田的構(gòu)造圈閉都起到明顯的控制作用。 同生斷裂有不同的成因，歸納起來可分為兩類： 一類是由于基底斷裂長(zhǎng)期發(fā)育，而引起沉積蓋層中同生斷裂的發(fā)育； 另一類是在沉積過程中，由于重力滑塌、差異壓實(shí)、塑性巖層流動(dòng)上拱，而引起沉積層內(nèi)發(fā)生斷裂。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析三、盆地同生構(gòu)造分析三、盆地同生構(gòu)造分析 同生斷層：即兩盤的下沉速度不一樣，一個(gè)較快，另一個(gè)較慢。因而下降快的一盤巖層的厚度比下降慢的一盤相同巖層的厚度要大。 同生斷層在剖面上，斷層面通常較

8、陡，隨著深度加深而變平。 在走向上，一般趨向與盆地邊緣和沉積走向平行延伸。 它們有時(shí)呈階梯狀排列。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析三、盆地同生構(gòu)造分析三、盆地同生構(gòu)造分析 生長(zhǎng)背斜：是側(cè)翼上的巖層厚度比頂部要大的背斜，它們隨著沉積物的堆積、埋藏和壓實(shí)而生長(zhǎng)。 一般說來，背斜的整體都在下沉，但翼部下沉比頂部要快，從而堆積的沉積物厚度大。 這種生長(zhǎng)背斜，可以通過累積等厚線在平面及剖面圖上顯示出來。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析

9、1、盆地形成機(jī)制分析： 總體來說，被大多數(shù)人接受的盆地形成的機(jī)制有兩種： 一種是盆地形成是洼地內(nèi)沉積物按地形法則進(jìn)行沉積作用，由于沉積物的負(fù)荷作用，巖石圈發(fā)生并不流動(dòng)的彈性形變，巖石圈憑借其彈性可承受寬度等于其深度量級(jí)的負(fù)荷，這種均衡下沉可導(dǎo)致沉積物的總厚度達(dá)到初始地形異常的23倍，這類盆地深部主要分布于大陸邊緣地區(qū)。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析1、盆地形成機(jī)制分析： 總體來說，被大多數(shù)人接受的盆地形成的機(jī)制有兩種： 另一種是盆地形成機(jī)制稱為熱沉降作用，由于地幔深部物質(zhì)上涌，大陸巖

10、石圈受熱被拉張變薄，引起巖石圈受拉張而產(chǎn)生由上升運(yùn)動(dòng)變?yōu)閭?cè)向的水平運(yùn)動(dòng)，在這種水平引張力的作用下，拖曳上覆的巖層發(fā)生伸展變形，持續(xù)的地幔物質(zhì)上隆，在地殼上部產(chǎn)生足以形成斷裂的裂陷盆地的水平引張力，從而導(dǎo)致盆地的沉降和沉積物的沉積作用。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析2、盆地演化史分析：1）盆地演化的主要控制因素： 盆地演化的控制因素包括： 基底構(gòu)造的屬性即基底地塊在擠壓或拉張作用下的剪切滑移作用引起蓋層的隆起與坳陷； 一般來說，以穩(wěn)定的地塊為基底的盆地為穩(wěn)定型盆地，以尚未完全穩(wěn)定或較活

11、動(dòng)的地塊為基底的盆地，為過渡型或活動(dòng)型盆地，如華北的CP聚煤盆地為過渡型。 第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析2、盆地演化史分析：2）盆地的演化史分析： 據(jù)盆地邊界條件，盆地蓋層與基底的關(guān)系，盆地與相鄰單元的關(guān)系等，應(yīng)用構(gòu)造地層分析法，即通過盆地的沉降史分析，沉積充填史分析，構(gòu)造變形史分析等，綜合進(jìn)行演化史分析。 如渤海灣盆地分為區(qū)域上隆、初始張裂、早期裂陷、深裂陷和盆地消亡階段。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的

12、演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn) 盆地的演化階段： A、 漂移板塊盆地的各自發(fā)展階段（CT2） 華北、華南盆地展布于二個(gè)漂移板塊之上，各自獨(dú)立的形成與發(fā)展，華北盆地與板塊的主體范圍接近一致，平穩(wěn)地接受CP含煤巖系沉積；華南盆地比較復(fù)雜，基底的隆坳范圍、幅度以及部位的經(jīng)常變化，使煤系形成部位、面積和發(fā)育程度受到很大影響，同沉積構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈，對(duì)煤系及含煤區(qū)的形成不利。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn) B板內(nèi)、板緣盆地發(fā)展階段（T3N） 華北、華南以及西伯利亞等板塊拼接

13、以后，除青藏地區(qū)以外，晚三迭及以后的盆地，主要是在統(tǒng)一的板塊內(nèi)部和邊部發(fā)展； 東經(jīng)1000（蘭州以西）中，新生代屬板內(nèi)盆地，以穩(wěn)定、持續(xù)沉積及構(gòu)造活動(dòng)微弱為特征； 大興安嶺太行山雪峰山東部諸盆地多屬板緣盆地，以不同時(shí)代、盆地經(jīng)常遷移與沉積不穩(wěn)定、構(gòu)造活動(dòng)較活躍為特征； 分布于二者之間的盆地，多屬被輕度的弱改造型盆地，如鄂爾多斯、四川盆地。 以上，除雞西鶴崗?fù)?，均為陸相沉積盆地。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn)盆地的演化趨勢(shì)： A、板內(nèi)盆地較穩(wěn)定，板緣由活動(dòng)趨向穩(wěn)定 分布于西北及中部的板內(nèi)侏羅紀(jì)盆地多為

14、穩(wěn)定型盆地，如塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、鄂爾多斯，以弱改造為主要特征，這種穩(wěn)定性、持續(xù)至第三紀(jì)連續(xù)沉積，其間的地殼運(yùn)動(dòng)（燕山、喜瑪）主要表現(xiàn)于盆地邊緣，對(duì)主體部分構(gòu)造變形的影響微弱；在盆地內(nèi)呈寬緩褶皺和近水平產(chǎn)狀。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn)盆地的演化趨勢(shì)： B、板緣不穩(wěn)定，特別于早、中侏羅世期表現(xiàn)為： 盆地的遷移造成沉積不連續(xù)； 構(gòu)造類型為過渡型，后期多被改造如京西、遼西、大青山等； KN盆地的穩(wěn)定性由西向東遷移。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演

15、化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn)盆地的演化趨勢(shì)： C、盆地趨向于小型化、群體化，由濱淺海盆地陸相盆地演變，如華北盆地，由海陸交互型陸相、河湖相，至中生代解體為鄂爾多斯，大同、京西、遼西、大青山等諸盆地。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn)盆地的演化趨勢(shì)： D、盆地類型與樣式趨向多樣化，表現(xiàn)為： a 以坳陷為主的盆地，向坳陷、斷陷型并存，并向斷陷為主的方向發(fā)展，如海拉爾二連盆地，廣西百色盆地。 b 由斷陷轉(zhuǎn)為坳陷如內(nèi)蒙呼山盆地，由坳陷轉(zhuǎn)為斷陷如遼寧撫順。 c 先張后擠或先擠后張：如霍林河、阜新盆地通

16、常在拉張應(yīng)力場(chǎng)下形成，盆地邊緣為鏟狀同沉積斷裂，后期出現(xiàn)逆斷層和擠壓背斜。第一節(jié)第一節(jié) 盆地構(gòu)造特征分析盆地構(gòu)造特征分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析四、盆地構(gòu)造的演化史分析3、中國(guó)古生代以來的盆地演化特點(diǎn)盆地的演化趨勢(shì)： D、盆地類型與樣式趨向多樣化，表現(xiàn)為： d 盆內(nèi)、盆緣同沉積及后期性質(zhì)與產(chǎn)狀不同的斷裂發(fā)育，以及盆地的后期聯(lián)合與分解使盆地邊緣出現(xiàn)單斷、雙斷等類型與樣式的多樣化。 e 出現(xiàn)盆地沉積中心的遷移現(xiàn)象。 第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 地殼的構(gòu)造沉降作用是形成盆地的直接原因，沒有沉降就沒有盆地。因此，分析盆地的構(gòu)造沉降

17、史是研究盆地形成、演化的重要內(nèi)容。 隨著盆地沉降分析研究的迅速發(fā)展，特別是盆地的數(shù)值模擬和計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用，使盆地沉降分析逐漸地從定性向半定量或定量化方向發(fā)展。 盆地沉降史是盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)特征的一個(gè)重要方面，可以作為定量或半定量地劃分盆地構(gòu)造演化階段或期次的參數(shù)之一。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念1、沉降與隆升、沉降與隆升 地殼垂直運(yùn)動(dòng)包括兩個(gè)方向，其中順重力方向、使高程降低的運(yùn)動(dòng)稱為沉降(subsidence)，反之即稱為隆升(uplift)。 嚴(yán)格地說、盆地的沉降和隆升都是相對(duì)于參照面和時(shí)間而言的。這

18、個(gè)參照面可以是大地水準(zhǔn)面或某個(gè)地質(zhì)界面(如沉積基準(zhǔn)面)等。 如果一個(gè)地質(zhì)界面相對(duì)于某一參照面的高程(如大地水準(zhǔn)面)隨著時(shí)間的推移而相對(duì)降低，則可以說這個(gè)地質(zhì)界面相對(duì)于這個(gè)參照面在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生了沉降。反之，則是隆升。第五章 沉積盆地的古構(gòu)造分析沉積盆地的古構(gòu)造分析第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念2、沉降作用與沉積作用、沉降作用與沉積作用沉降作用：是指地殼的一種垂直運(yùn)動(dòng)過程。沉積作用：是指地殼的物質(zhì)在外地質(zhì)營(yíng)力的驅(qū)使下，通過改造而達(dá)到的一種新的建造過程，即充填、堆積的地質(zhì)過程。 沉降作用形成沉降區(qū)，為沉積作用提供場(chǎng)所(空間)；而充填在沉降區(qū)中的沉積物的負(fù)

19、荷作用（重力作用）也可能進(jìn)一步引起沉降作用。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念2、沉降作用與沉積作用、沉降作用與沉積作用 盆地的沉降速率與沉積速率可以隨著盆地的演化而發(fā)生變化。 當(dāng)沉降速率大于沉積速率時(shí)，盆地的水體深度加大，表現(xiàn)為海侵或湖侵，形成上超的沉積層序，沉積盆地稱為“欠補(bǔ)償盆地”。 當(dāng)沉降速率與沉積速率處于均衡狀態(tài)時(shí)，盆地水體的深度基本保持不變，盆地中的沉降沉積中心相對(duì)穩(wěn)定，成為“補(bǔ)償盆地”。 當(dāng)沉降速率小于沉積速率時(shí)，盆地的水體逐漸變淺以致完全被沉積物淤塞，表現(xiàn)為海退或湖退，成為“過補(bǔ)償盆地”。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分

20、析 一、基本概念基本概念3、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降引起盆地發(fā)生沉降的有諸多原因“構(gòu)造沉降”(tcctonic subsidence)由構(gòu)造原因引起的盆地沉降。“非構(gòu)造沉降”(non-tectonic subsidence)由非構(gòu)造原因引起的盆地沉降。巖石圈板塊的變形(如伸展)；板塊間的相互作用；板塊內(nèi)部的熱作用；板塊內(nèi)部的相轉(zhuǎn)換等。 沉積負(fù)荷引起的盆地沉降；全球海平面相對(duì)變化引起的盆地相對(duì)下降等。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念3、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降例如構(gòu)造沉降 地殼水平伸展可以使地殼減薄并產(chǎn)生正斷層，伸展后

21、的地殼則在重力作用及重力均衡作用下，發(fā)生區(qū)域性的沉降或隆升； 正斷層兩盤斷塊發(fā)生的差異升降運(yùn)動(dòng)； 水平擠壓可以使地殼發(fā)生相繼變形，這本身就有局部的沉降和隆升； 褶皺加厚的地殼也會(huì)在重力作用及重力均衡作用下發(fā)生區(qū)域性的沉降或隆升。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念3、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降、構(gòu)造沉降與非構(gòu)造沉降 總之，無論構(gòu)造原團(tuán)還是非構(gòu)造原因，盆地沉降最終主要是靠重力均衡實(shí)現(xiàn)的。 構(gòu)造作用和地表發(fā)生的剝蝕、沉積等原因打破了地殼或巖石圈的重力平衡，地球的重力作用驅(qū)使巖石圈達(dá)到新的重力均衡狀態(tài)，因而使地表發(fā)生沉降或隆升。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造

22、沉降史分析 一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率 盆地的沉降的表示方法：通?？蛇x擇盆地中的某個(gè)構(gòu)造面，考察它相對(duì)于某一基準(zhǔn)面的下降量。一般可用沉降量和沉降速率兩個(gè)參數(shù)。 沉降量(或沉降幅度) ：表示某地質(zhì)時(shí)期一個(gè)地區(qū)的累計(jì)的沉降幅度的大小。是最直觀、最簡(jiǎn)便的表示方法。沉降速率：是盆地某一構(gòu)造面在單位地質(zhì)時(shí)期內(nèi)相對(duì)于某一基準(zhǔn)參照面(海平面或湖平面)下降的幅度。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率沉降量和沉降速率可以用圖示方法直觀地反映觀測(cè)點(diǎn)。 以地質(zhì)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以某地質(zhì)界面的某觀察點(diǎn)相對(duì)于某參考面

23、(通常是大地水準(zhǔn)面)的高程值為縱坐標(biāo)，編繪出用來反映該觀測(cè)點(diǎn)的沉降過程的沉降曲線。 曲線的縱坐標(biāo)值就是沉降量，曲線的斜率則是反映觀測(cè)點(diǎn)的沉降速率。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率盆地沉積巖層的埋藏史曲線(a) 盆地基底沉陣曲線(b )第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率 編繪沉降曲線是從觀測(cè)點(diǎn)的地層埋深狀態(tài)分析入手的，根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的地層的現(xiàn)今埋深狀態(tài)，并按照地層的地質(zhì)時(shí)代的巖性特征采用“回剝法”計(jì)算出地質(zhì)時(shí)期的地層埋深，就可以編繪出該觀測(cè)點(diǎn)的地

24、層埋藏史曲線(圖a)。 盆地基底的埋藏史曲線就是反應(yīng)盆地沉降過程的沉降曲線(圖b)。進(jìn)一步將盆地沉積物負(fù)荷引起的沉降以及古水深、海平面變化引起的相對(duì)沉降從盆地基底沉降中扣除掉，而剩余部分則是構(gòu)造因素引起的沉降，即構(gòu)造沉降。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率 回剝法：忽略地層橫向拉伸，認(rèn)為單位地層在埋藏過程中，其骨架厚度不發(fā)生變化，然后從現(xiàn)今地層分層出發(fā)，依據(jù)孔隙度深度的關(guān)系，自新到老逐層進(jìn)行去壓實(shí)校正，恢復(fù)各層在不同地質(zhì)歷史時(shí)期的地層厚度，進(jìn)而確定沉積物的埋藏深度。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析

25、一、基本概念基本概念4、沉降量與沉降速率、沉降量與沉降速率 盆地沉降史分析，就是從分析盆地地層層序特征和埋藏狀態(tài)入手，通過編繪反映盆地沉降特征的地層埋藏史曲線、盆地基底沉降曲線以及盆地構(gòu)造沉降曲線等途徑來表述。5、“地層骨架厚度不變地層骨架厚度不變”壓實(shí)模型壓實(shí)模型地層骨架厚度不變壓實(shí)模型示意圖 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念5、“地層骨架厚度不變地層骨架厚度不變”壓實(shí)壓實(shí)模型模型 如上圖所示，假設(shè)地層A沉積后繼續(xù)下降并沉積了地層B，然后進(jìn)一步沉積了地層C。地層A在地層B和地層C沉積過程中被埋藏起來，并受上覆巖層的負(fù)荷作用而被壓實(shí)。如果壓實(shí)只是導(dǎo)致地層

26、的孔隙度減小而并沒有使地層柱的截面積加大，則可以將這種壓實(shí)模型稱為“地層骨架厚度不變”壓實(shí)模型。 使用地層骨架厚度不變壓實(shí)模型復(fù)原地層的埋藏史，實(shí)質(zhì)上是恢復(fù)地層中的孔隙度演化過程。因此，可以借助于孔隙度一深度的關(guān)系來恢復(fù)同一地層在不同地質(zhì)時(shí)期的古厚度。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析 一、基本概念基本概念6、巖層孔隙度的變化、巖層孔隙度的變化 應(yīng)用地層骨架厚度不變壓實(shí)模型恢復(fù)地層埋藏史的關(guān)鍵，是知道地層在埋藏過程中的孔隙度是如何變化的。要知道已經(jīng)被壓實(shí)的巖層在壓實(shí)過程中的孔隙度的變化似乎是不可能的。根據(jù)“將今論古”的地質(zhì)分析原理，我們可以假設(shè)深埋地下的砂巖，就是地表附近松散的

27、砂層經(jīng)過壓實(shí)和成巖作用形成的。 一般認(rèn)為巖層在壓實(shí)過程中孔隙度主要是隨著上覆巖層的厚度的增加而減小的，而受上覆地層的負(fù)荷時(shí)間的影響較小。因此，可以根據(jù)不同深度上的同種巖石的孔隙度編制一條孔隙度一深度曲線來代表這種巖層在壓實(shí)過程中的孔隙度的變化。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法 在計(jì)算盆地沉降量時(shí)，一般采用回剝法。 采用回剝法分析盆地沉降史，必須了解地層的埋藏現(xiàn)狀，包括地層層序是否連續(xù)、各地層界面的埋深及其地質(zhì)時(shí)代，以及各地層單位的巖性、孔隙度、密度等資料。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)地層骨架厚度不變壓實(shí)模型，通過數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)原出地質(zhì)時(shí)期的地層埋

28、藏狀態(tài)。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 一個(gè)地區(qū)，可以通過實(shí)測(cè)不同深度的同一種碎屑巖的孔隙度值，建立孔隙度一深度關(guān)系。在沉積盆地中，亦可以根據(jù)探井的聲波測(cè)井、密度測(cè)井等資料，通過計(jì)算來建立孔隙度一深度關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 在正常壓實(shí)沉積層中，碎屑巖巖層的孔隙度隨著深度增加而呈指數(shù)減小，即滿足關(guān)系式： （h）=0-c k （

29、1） （h）是深度h處的巖石孔隙度，0為深度h=0的孔隙度， C為壓實(shí)常數(shù).從式中可看出： 孔隙度為 時(shí)，其深度為 km 01eC1第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的正常壓實(shí)情況下的孔隙度孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 孔隙度與深度關(guān)系曲線示意圖(據(jù)A11en，1990)第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 在探井聲波測(cè)井中，巖石密度是控制地層聲波輸出的重要因素,而巖石密度又與巖石孔隙度相關(guān)。因此，

30、聲波速度能較好地反映地層孔隙度。 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明：在固結(jié)而壓實(shí)的地層中，粒間孔隙均勻分布，則孔隙度和聲波時(shí)差存在線性關(guān)系(稱為w y l U e的平均時(shí)間方程)： t=tma(1)+ t f （2）式中tma為巖石骨架的聲波時(shí)差； t f 為孔隙中流體的聲波時(shí)差；t為巖層實(shí)測(cè)聲波時(shí)差值。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 一般地，砂巖的tma為156159usm；灰?guī)r為13251450 usm，而t f的大小則取決于流體的含鹽濃度。整理式 (2) 可得： (ttma)(

31、t f一tma) (3)第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 地層密度測(cè)井是利用各種巖石對(duì)Y射線的吸收特性，研究地質(zhì)剖面各種巖性的變化，確定地層密度及孔隙度。根據(jù)密度測(cè)井計(jì)算地層密度的公式為： bf+(1-)ma (4)式中f為孔隙中流體的平均密度，它與溫度、壓力、含鹽濃度有關(guān)；m a為巖石骨架的平均密度，一般地，砂巖的骨架密度為265gcm3，灰?guī)r為271gcm3；b為實(shí)測(cè)水飽和時(shí)的巖石密度。整理可得由密度測(cè)井計(jì)算的孔隙度公式為： (mab)(maf) (5)第二節(jié)第二

32、節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法1、正常壓實(shí)情況下的孔隙度正常壓實(shí)情況下的孔隙度深度關(guān)系深度關(guān)系 通過以上表達(dá)式就可以方便地將聲波時(shí)差和密度測(cè)井資料轉(zhuǎn)換成地層孔隙度資料，從而建立探井的地層孔隙度一深度關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法2、欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系 沉積層的空隙中一般含有流體(地層水或油氣)，在壓實(shí)過程中隨著孔隙度的減小而被排擠出來。但是有些情況下，地層孔隙中的流體不能自由地排泄出來，隨著埋深的加大，地層孔隙度并不是按照式

33、(1) 形式的減小，而出現(xiàn)欠壓實(shí)沉積層。這種情況下，應(yīng)該建立其他形式的孔隙度一深度關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法2、欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系 如由粘土礦物組成的含飽和水的巖層，其顆?？紫吨g由流體壓力存在，增強(qiáng)了顆粒之間的支撐力。 那么垂向壓應(yīng)力為有效應(yīng)力與流體壓力之和，即： PH 十P (6)式中PH為有效應(yīng)力； 為垂向壓應(yīng)力(沉積物負(fù)荷壓力) ； P為流體壓力。 第二節(jié)第二節(jié) 盆地構(gòu)造沉降史分析盆地構(gòu)造沉降史分析二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法2、欠壓實(shí)情況下的孔隙度一

34、深度關(guān)系欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系 而垂向壓應(yīng)力是由上覆含飽和水的沉積物的質(zhì)量來決定的，它與沉積物及深度的關(guān)系可表示為： PHb g h (7)式中b為含飽和水的沉積物的平均密度 g為重力加速度。 二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法2、欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系 定義PPH，一般01 當(dāng)0時(shí)，沉積壓實(shí)作用加強(qiáng)，流體壓力減小，則有效應(yīng)力隨之加強(qiáng)，為正常壓實(shí)情況。當(dāng)1時(shí)，流體壓力增大，垂向壓力很小，為欠補(bǔ)償沉積環(huán)境。則有： pPHb g h (8)將式(8)和(7)代入(6)并整理后得： (1一) b g h (9)顯然，沉積負(fù)荷增加，孔隙流體減少

35、，地層孔隙度也隨之減小。設(shè)孔隙水密度為Pw則： pPw g h (10) =Pwb (11)二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法2、欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系欠壓實(shí)情況下的孔隙度一深度關(guān)系 因此，正常壓實(shí)情況下孔隙度與有效應(yīng)力的關(guān)系式可表示為： 在欠壓實(shí)情況下，孔隙度與值有關(guān)系式可表示為： 二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法3、地層古厚度地層古厚度(古埋深古埋深)一去壓實(shí)校正一去壓實(shí)校正 建立了地層孔隙度一深度關(guān)系，就可以依據(jù)地層骨架厚度不變壓實(shí)模型對(duì)地層進(jìn)行去壓實(shí)校正，求出不同地質(zhì)時(shí)期的地層古厚度或古埋深。 二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法3、地層古厚

36、度地層古厚度(古埋深古埋深)一去壓實(shí)校正一去壓實(shí)校正去壓實(shí)校正示意圖 二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法3、地層古厚度地層古厚度(古埋深古埋深)一去壓實(shí)校正一去壓實(shí)校正 設(shè)在單位地層柱剖面上，某地層頂?shù)茁裆罘謩e為hl和h2，如果地層是近水平的，則該地層厚度為(h2 h1)。地層厚度中孔隙度所占的厚度為(h2 h1) (h)，地層骨架厚度為(h2 h1)1(h)。按照地層骨架厚度不變壓實(shí)模型，設(shè)這段地層復(fù)原到頂面埋深為h1時(shí)，其底面埋深為h2，地層厚度為(h2h1)，則巖石骨架厚度為(h2h1)(1（h）)。按照地層骨架厚度不變壓實(shí)模型，有： (h2h1)(1（h）)= (h2h1)

37、(1（h）)二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法3、地層古厚度地層古厚度(古埋深古埋深)一去壓實(shí)校正一去壓實(shí)校正 h2和h1是已知的地層頂?shù)酌媛裆睿?h)是由實(shí)測(cè)孔隙度或測(cè)井資料建立的孔隙度一深度關(guān)系。h1是給定的地層在地質(zhì)時(shí)期的頂面埋深，當(dāng)?shù)貙映练e完成時(shí)，可以假設(shè)頂面埋深為0；而當(dāng)?shù)貙咏?jīng)過一段時(shí)期的壓實(shí)后，頂面埋深等于上覆地層底面的理深。因此，將式(正常壓實(shí)狀態(tài))或(欠壓實(shí)狀態(tài))代人上式就可以求出地質(zhì)時(shí)期的地層底面埋深(h2)及古厚度(h2h1)。二 、盆地沉降量的求解方法盆地沉降量的求解方法4、構(gòu)造沉降量構(gòu)造沉降量去負(fù)荷校正去負(fù)荷校正 盆地在某一時(shí)刻的基底總沉降量(ST)實(shí)際上包括兩部分，即構(gòu)造作用引起的沉降(STT)和負(fù)荷均衡作用引起的沉降(SL)。構(gòu)造沉降是反映構(gòu)造作用引起的沉降運(yùn)動(dòng)，它可表示為：（1）S TT (t)=S T (t)S L (t) 式中STT(t)為時(shí)刻t的構(gòu)造沉降量；ST(t)為時(shí)刻 t 的基