盆地分析沉降史分析名师编辑PPT课件.ppt

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1、第三讲第三讲 盆地沉降埋藏史分析盆地沉降埋藏史分析一、一、盆地沉降史（地史）分析概述盆地沉降史（地史）分析概述 地壳的沉降作用是形成盆地的直接原因，没有沉降就没有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。因此，分析盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要盆地。因此，分析盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要内容。板块构造理论的发展极大地丰富了盆地沉降分析的内容，内容。板块构造理论的发展极大地丰富了盆地沉降分析的内容，也为深入地研究盆地的形成环境和沉降机理提供了运动学、动也为深入地研究盆地的形成环境和沉降机理提供了运动学、动力学模式。力学模式。随着盆地沉降分析研究的迅速发展，特别是盆

2、地的随着盆地沉降分析研究的迅速发展，特别是盆地的数值模数值模拟拟和和计算机技术计算机技术的使用，使盆地沉降分析逐渐地从定性向定量的使用，使盆地沉降分析逐渐地从定性向定量或半定量化方向发展。或半定量化方向发展。盆地沉降史是盆地构造运动学特征的一个重要方面，可以盆地沉降史是盆地构造运动学特征的一个重要方面，可以作为定量或半定量地划分盆地构造演化阶段或期次的参数之一。作为定量或半定量地划分盆地构造演化阶段或期次的参数之一。沉积物厚度变化与增长记录了盆地沉降的过程，沉降史分沉积物厚度变化与增长记录了盆地沉降的过程，沉降史分析就是绘制一条随时间变化的沉降速率和沉积速率的曲线。析就是绘制一条随时间变化的沉

3、降速率和沉积速率的曲线。一、一、盆地沉降史（地史）分析概述盆地沉降史（地史）分析概述 1 1沉降与隆升沉降与隆升 地壳垂直运动包括两个方向，其中顺重力方向、使高程降地壳垂直运动包括两个方向，其中顺重力方向、使高程降低的运动称为低的运动称为沉降沉降，反之即称为，反之即称为隆升隆升。盆地的沉降和隆升都是。盆地的沉降和隆升都是相对于参照面和时间而言的。该参照面可以是大地水准面或某相对于参照面和时间而言的。该参照面可以是大地水准面或某个地质界面（如沉积基准面）等。个地质界面（如沉积基准面）等。沉降是指沉降是指一个地质界面相对一个地质界面相对于参照面的高程随着时间的推移而相对降低；反之则是于参照面的高程

4、随着时间的推移而相对降低；反之则是隆升隆升。虽然沉降和隆升是地壳垂直运动过程的表现，但也可以是地虽然沉降和隆升是地壳垂直运动过程的表现，但也可以是地壳水平运动派生出来的。例如，地壳壳水平运动派生出来的。例如，地壳水平伸展水平伸展可以使地壳减薄可以使地壳减薄并产生正断层，伸展后的地壳则在重力作用及重力均衡作用下并产生正断层，伸展后的地壳则在重力作用及重力均衡作用下发生区域性的沉降或隆升，正断层两盘断块也会发生差异升降发生区域性的沉降或隆升，正断层两盘断块也会发生差异升降运动。运动。水平挤压水平挤压可以使地壳发生褶皱变形，造成局部的沉降和可以使地壳发生褶皱变形，造成局部的沉降和隆升。褶皱加厚的地壳

5、也会在重力作用及重力均衡作用下发生隆升。褶皱加厚的地壳也会在重力作用及重力均衡作用下发生区域性的沉降或隆升。区域性的沉降或隆升。沉降区接受沉积便成为盆地，而隆升区成为隆起遭受剥蚀。沉降区接受沉积便成为盆地，而隆升区成为隆起遭受剥蚀。一、一、盆地沉降史（地史）分析概述盆地沉降史（地史）分析概述 2 2沉降作用与沉积作用沉降作用与沉积作用 沉降作用沉降作用是指地壳的一种垂直运动过程，含有时间意义。而是指地壳的一种垂直运动过程，含有时间意义。而沉沉积作用积作用是指地壳的物质在外地质营力的驱使下，充填、堆积的地是指地壳的物质在外地质营力的驱使下，充填、堆积的地质过程。盆地中的沉积层序记录了盆地形成与发

6、展过程中的沉降质过程。盆地中的沉积层序记录了盆地形成与发展过程中的沉降运动学特征，而不同的盆地沉降过程则形成不同的沉积学特征。运动学特征，而不同的盆地沉降过程则形成不同的沉积学特征。尽管尽管“沉降作用沉降作用”与与“沉积作用沉积作用”不是同一概念，但他们之间不是同一概念，但他们之间的内在联系是不言而喻的。的内在联系是不言而喻的。沉降作用形成沉陷区，为沉积作用提沉降作用形成沉陷区，为沉积作用提供场所（空间）；而充填在沉降区中的沉积物的负荷作用也可能供场所（空间）；而充填在沉降区中的沉积物的负荷作用也可能进一步引起沉降作用。进一步引起沉降作用。因此，盆地沉积层序分析，是分析盆地沉因此，盆地沉积层序

7、分析，是分析盆地沉降作用的重要方法。降作用的重要方法。2 2沉降作用与沉积作用沉降作用与沉积作用 一个沉积盆地中的沉降速率与沉积速率可以随着盆地的演化一个沉积盆地中的沉降速率与沉积速率可以随着盆地的演化而发生变化。当沉降速率大于沉积速率时，盆地的水体深度加而发生变化。当沉降速率大于沉积速率时，盆地的水体深度加大，表现为海侵或湖侵，形成上超的沉积层序，这时的沉积盆大，表现为海侵或湖侵，形成上超的沉积层序，这时的沉积盆地也称为地也称为“欠补偿盆地欠补偿盆地”。当沉降速率与沉积速率处于均衡状当沉降速率与沉积速率处于均衡状态时，盆地水体的深度基本保持不变，盆地中的沉降沉积中态时，盆地水体的深度基本保持

8、不变，盆地中的沉降沉积中心相对稳定，成为心相对稳定，成为“补偿盆地补偿盆地”。如果沉积盆地的沉降和沉积如果沉积盆地的沉降和沉积较长期处于补偿状态，地层剖面上看到的同一相带的沉积岩层较长期处于补偿状态，地层剖面上看到的同一相带的沉积岩层的厚度也相对较厚。当沉降速率小于沉积速率时，盆地的水体的厚度也相对较厚。当沉降速率小于沉积速率时，盆地的水体逐渐变浅以致完全被沉积物淤塞，表现为海退或湖退，成为逐渐变浅以致完全被沉积物淤塞，表现为海退或湖退，成为“过补偿盆地过补偿盆地”。一、一、盆地沉降史（地史）分析概述盆地沉降史（地史）分析概述 3 3构造沉降与非构造沉降构造沉降与非构造沉降 引起盆地发生沉降的

9、原因可以归纳为引起盆地发生沉降的原因可以归纳为构造原因构造原因和和非构造原因非构造原因。由构造原因引起的盆地沉降称为。由构造原因引起的盆地沉降称为“构造沉降构造沉降”（tectonic subsidence），也就是地壳或岩石圈动力学演化过程中产生的盆），也就是地壳或岩石圈动力学演化过程中产生的盆地沉降的过程，包括岩石圈板块的变形（伸展或加厚）、板块地沉降的过程，包括岩石圈板块的变形（伸展或加厚）、板块间的相互作用、板块内部的热作用和相转换等原因引起的沉降间的相互作用、板块内部的热作用和相转换等原因引起的沉降。由非构造原因引起的盆地沉降称为。由非构造原因引起的盆地沉降称为“非构造沉降非构造沉降

10、”（nontectonic subsidence），主要包括），主要包括沉积负荷沉积负荷引起的盆地沉降和全引起的盆地沉降和全球球海平面相对变化海平面相对变化引起的盆地参照面的相对下降。引起的盆地参照面的相对下降。3 3构造沉降与非构造沉降构造沉降与非构造沉降 构造作用引起地表形成盆地，这属于构造沉降。充填于盆地构造作用引起地表形成盆地，这属于构造沉降。充填于盆地中的中的沉积物的负荷沉积物的负荷进一步促使盆地下沉，这一部分沉降则属非进一步促使盆地下沉，这一部分沉降则属非构造沉降。此外，盆地水体本身也是一种负荷，沉积盆地的构造沉降。此外，盆地水体本身也是一种负荷，沉积盆地的古古水深水深度的变化、度

11、的变化、全球性海平面升降全球性海平面升降等都可使盆地基底发生相对等都可使盆地基底发生相对沉降或隆起；这也属于非构造沉降范畴。沉降或隆起；这也属于非构造沉降范畴。无论构造原因还是非构造原因，盆地沉降最终主要是靠无论构造原因还是非构造原因，盆地沉降最终主要是靠重力重力均衡均衡实现的。构造作用和地表发生的剥蚀、沉积等原因打破了实现的。构造作用和地表发生的剥蚀、沉积等原因打破了地壳或岩石圈的重力平衡，地球的重力作用驱使岩石圈达到新地壳或岩石圈的重力平衡，地球的重力作用驱使岩石圈达到新的重力均衡状态，因而使地表发生沉降或隆升。的重力均衡状态，因而使地表发生沉降或隆升。一、一、盆地沉降史（地史）分析概述盆

12、地沉降史（地史）分析概述 4 4沉降量与沉降速率沉降量与沉降速率 盆地的沉降，通常可选择盆地中的某个构造面，考察它相对盆地的沉降，通常可选择盆地中的某个构造面，考察它相对于某一基准面的下降量。一般可用于某一基准面的下降量。一般可用沉降量和沉降速率沉降量和沉降速率两个参数。两个参数。沉降量沉降量（或沉降幅度）是最直观、最简便的表示方法，表示某地（或沉降幅度）是最直观、最简便的表示方法，表示某地质时期一个地区的累计的沉降幅度的大小。质时期一个地区的累计的沉降幅度的大小。沉降速率沉降速率是盆地某一是盆地某一构造面在单位地质时期内相对于某一基准参照面（海平面或湖平构造面在单位地质时期内相对于某一基准参

13、照面（海平面或湖平面）下降的幅度，面）下降的幅度，它能反映盆地构造动力学的某些信息。它能反映盆地构造动力学的某些信息。4 4沉降量与沉降速率沉降量与沉降速率 通常可以用图示方法直观地反映观测点的沉降量和沉降速率通常可以用图示方法直观地反映观测点的沉降量和沉降速率。以地质时间为横坐标，以某地质界面的某观察点相对于其参。以地质时间为横坐标，以某地质界面的某观察点相对于其参考面（通常是大地水难面）的高程值为纵坐标，编绘出用来反考面（通常是大地水难面）的高程值为纵坐标，编绘出用来反映该观测点的沉降过程的沉降曲线。曲线的纵坐标值就是沉降映该观测点的沉降过程的沉降曲线。曲线的纵坐标值就是沉降量，曲线的斜率

14、则是反映观测点的沉降速率。量，曲线的斜率则是反映观测点的沉降速率。4 4沉降量与沉降速率沉降量与沉降速率 编绘沉降曲线是从观测点的地层埋深状态分析入手的，根据编绘沉降曲线是从观测点的地层埋深状态分析入手的，根据观测点的地层的现今埋深状态，并按照地层的地质时代的岩性观测点的地层的现今埋深状态，并按照地层的地质时代的岩性特征，采用特征，采用“回剥法回剥法”计算出地质时期的地层理深，就可以编计算出地质时期的地层理深，就可以编绘出该观测点的地层埋藏史曲线（图绘出该观测点的地层埋藏史曲线（图9la）。）。盆地基底的埋藏史曲线就是反应盆地沉降过程的沉降曲线盆地基底的埋藏史曲线就是反应盆地沉降过程的沉降曲线

15、（图（图91b）。进一步还可以将盆地）。进一步还可以将盆地沉积物负荷引起的沉降沉积物负荷引起的沉降以及以及古水深古水深、海平面变化海平面变化引起的相对沉降从盆地基底沉降中扣除掉引起的相对沉降从盆地基底沉降中扣除掉，而剩余部分则是构造因素引起的沉降，即，而剩余部分则是构造因素引起的沉降，即构造沉降构造沉降。总结总结 ：盆地沉降史分析，盆地沉降史分析，就是从分析盆地地层层序特征和埋就是从分析盆地地层层序特征和埋藏状态人手，通过编绘反映盆地沉降特征的地层埋藏史曲线、盆藏状态人手，通过编绘反映盆地沉降特征的地层埋藏史曲线、盆地基底沉降曲线以及盆地构造沉降曲线等途径来表述（图地基底沉降曲线以及盆地构造沉

16、降曲线等途径来表述（图9l）。）。二、二、盆地沉降量的求解盆地沉降量的求解 从现今地层柱回推求盆地沉降量和沉降埋藏史从现今地层柱回推求盆地沉降量和沉降埋藏史曲线曲线回剥法、回剥技术回剥法、回剥技术。需要对现今地层厚度进行三种校正：需要对现今地层厚度进行三种校正：（1）去压实作用；）去压实作用；（2）古水深校正；）古水深校正；（3）绝对海平面升降校正。）绝对海平面升降校正。二、二、盆地沉降量的求解盆地沉降量的求解 1 1“地层骨架厚度不变地层骨架厚度不变”压实模型压实模型 如图如图92所示，假设地层所示，假设地层A沉积后继续下降并沉积了地层沉积后继续下降并沉积了地层B，然，然后进一步沉积了地层后进一步沉积了地层C地层地层A在地层在地层B和地层和地层C沉积过程中被埋沉积过程中被埋藏起来，并受上覆岩层的负荷作用而被压实。如果压实只是导致藏起来，并受上覆岩层的负荷作用而被压实。如果压实只是导致地层的孔隙度减小而并没有使地层往的截面积加大，则可以将这地层的孔隙度减小而并没有使地层往的截面积加大，则可以将这种压实模型称为种压实模型称为“地层骨架厚度不变地层骨架厚度不变”压实模型（实心厚度不变压实模