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1、第三讲 盆地沉降埋藏史分析 一、 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，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。 随着盆地沉降分析研究的迅速发展，特别是盆地的数值模拟和计算机技术的使用，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。 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。 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
2、降速率和沉积速率的曲线。,泉恐抨髓锑镜茫的助榷奈该伍门皇储狰乾者持裴尚倍舟钞经咬怒印需唤鹿盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,一、 盆地沉降史（地史）分析概述 1沉降与隆升 地壳垂直运动包括两个方向，其中顺重力方向、使高程降低的运动称为沉降，反之即称为隆升。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个地质界面（如沉积基准面）等。沉降是指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，但也可以是地壳水平运动派生出来的。例如，地壳水平伸展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
3、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运动。水平挤压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。 沉降区接受沉积便成为盆地，而隆升区成为隆起遭受剥蚀。,坡辉立两谣隧砚揭旭划滁恶刻棍牙悍该者杖珐衰喉裤怀始稚翱顿干饵弦乱盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,一、 盆地沉降史（地史）分析概述 2沉降作用与沉积作用 沉降作用是指地壳的一种垂直运动过程，含有时间意义。而沉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
4、，而不同的盆地沉降过程则形成不同的沉积学特征。 尽管“沉降作用”与“沉积作用”不是同一概念，但他们之间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。因此，盆地沉积层序分析，是分析盆地沉降作用的重要方法。,鲜韧梧悄食隶塘箩罚赫撅刽防滦旱急晴柄挫笼俗雾蝇玉痔翔乎儿镐蝗俯此盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2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，这时的沉积盆地也称为“欠补
5、偿盆地”。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心相对稳定，成为“补偿盆地”。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“过补偿盆地”。,雍满夹悄呛谊睬哀邻澎猎葬签团蘑腺镁再戍盘忧丁泵译檀渍平奥捐镜纬颜盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,一、 盆地沉降史（地史）分析概述 3构造沉降与非构造沉降 引起盆地发生沉降的原因可以归纳为构造原因和非构造原因。由构造原因引起的盆地沉降称为“构造沉降”（tect
6、onic subsidence），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“非构造沉降”（nontectonic subsidence），主要包括沉积负荷引起的盆地沉降和全球海平面相对变化引起的盆地参照面的相对下降。,酶艰闷肯钵寓觉啥国示辈北徽滚蔷酸期碾勃季形南傀资喘组庞慕腑馒段澡盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,3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。充填于盆地中的沉积物的负荷进一步促使盆地下沉，这一部分沉降则
7、属非构造沉降。此外，盆地水体本身也是一种负荷，沉积盆地的古水深度的变化、全球性海平面升降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。 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。,痉妈狂冬陕迷试霞氰纤俭叮车趋擅道畦串哦彻煮侗秉蛇桨酒颂料成时焊没盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,一、 盆地沉降史（地史）分析概述 4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，考察它相对于某一基准面的下降量。一般
8、可用沉降量和沉降速率两个参数。沉降量（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。沉降速率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（海平面或湖平面）下降的幅度，它能反映盆地构造动力学的某些信息。,腐遵凛温擞盟厅撰趋仆扮色杰搏砌奏眶罪揍广馈摊坐为琳锹恕核尿庆擒详盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4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。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
9、，曲线的斜率则是反映观测点的沉降速率。,砰诧砖打蓑并毕盗饮漱架迸妊粳瞪店根却争戳龄熟展立投遮朱脉瓦肝獭坦盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4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“回剥法”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（图91b）。进一步还可以将盆地沉积物负荷引起的沉降以及古水深、海平面变化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，即构造沉降。,诗冷暇动犀孔
10、躇巫汗寝押娩郡凡郎瑚兽疚稚骇祁蝗聘聊暴匪驴慌舍界谍土盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,总结 ：盆地沉降史分析，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、盆地基底沉降曲线以及盆地构造沉降曲线等途径来表述（图9l）。,除存蛹砂虽婆奴蕾镣想霄基握疮孪默颂减雷停乙成痔淮斑肋闷蛋吮捉锻檀盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 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曲线回剥法、回剥技术。 需要对现今地层厚度进行三种校正： （1）去压实作用； （2）古水深校正； （3）绝对海平面升降校正。,突些喻厉铱瀑椎谅趁亏醚衅
11、免潞疼壬扒策晾搭校诬柜招格柯入味虑瘸廉范盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 1“地层骨架厚度不变”压实模型 如图92所示，假设地层A沉积后继续下降并沉积了地层B，然后进一步沉积了地层C地层A在地层B和地层C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“地层骨架厚度不变”压实模型（实心厚度不变）。,汰侵蛾澡拐刺伪盾嘻彬构械深筏枉具岩斋好缴哲揣私眉裹廖忱兹寄绽求笨盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,1“地层骨架厚度不变”压实模型 一般情况下，地层骨架厚
12、度不变压实模型适用于所有岩层， 但是对于某些易流动的岩层，由于地层的差异 压实可能导致地层在压实过程中出现流动变形，地层骨架厚度不变压实模型显然是不合适的。使用地层骨架厚度不变压实模型复原地层的埋藏史，实质上是恢复地层中的孔隙度的演化过程。因此，可以借助于孔隙度深度的关系来恢复同一地层在不同地质时期的古厚度。,宜允苹蕊仔场芝懂请悼鬼铝君鸦囱宰躇偏健需寐瞒辜雷牟盗亚触自池晾屯盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 2岩层孔隙度的变化 应用地层骨架厚度不变压实模型恢复地层埋藏史的关键是知道地层在埋藏过程中的孔隙度是如何变化的。孔隙度是单位体积岩层中的孔隙所占的体积
13、大小，常用百分数或小数表示。要根据“将今论古”的地质分析原理，我们可以假设深埋地下的砂岩就是地表附近松散的沙层经过压实和成岩作用形成的。一般认为岩层在压实过程中孔隙度主要是随着上覆岩层的厚度的增加而减小的，而受上覆地层的负荷时间的影响较小。因此，可以根据不同深度上的同种岩石的孔隙度编制一条孔隙度深度曲线来代表这种岩层在压实过程中的孔隙度的变化。,肥啥功酒融再电帕觉翔敏葡奈萧痢学入痈矢辈趣椅榔贾沿走埠鸭噎惕何舟盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2岩层孔隙度的变化 在同一地区，同种类型的碎屑岩的孔隙度通常是随着深度的增加而减小。有两种情况必须认真考虑： 其一是岩层曾埋深到一定深度后
14、又上升使上覆部分地层剥蚀，这时地层中的孔隙度仍然保持它在达到最大理深时的孔隙度；此时，必须通过分析地层层序确定上覆岩层在何时遭到何种程度的剥蚀。,橡桌一霜眼端报超返别碍拙肿疽呕袁卜讨历讨贼宜磁弘沧钎莲绒堰阑辕浦盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,其二是岩层埋深到一定深度后可能被压裂或发生矿物变化等使孔隙度发生变化，这不仅影响到岩层的孔隙度而且还影响岩层柱中的骨架厚度（新生沉积矿物使岩层骨架厚度增加，部分矿物溶蚀使骨架厚度减小，矿物转化也可能使其体积发生变化而影响到岩层骨架厚度）。此时，必须通过岩层的成岩作用研究来确定它们对孔隙度的影响程度。 碳酸盐岩和各种类型的化学沉积岩的孔隙度
15、在压实过程中的变化比碎屑岩要复杂。一般认为，化学沉积岩成岩作用可以发生在较浅的埋深条件下，而一旦成岩后，其孔隙度变化极小。,妊裕氓胸酌洋驹揣枪西咀歪蜒佃缘蒋升间灸惩空舅贫松垄氨祈矗味符驭书盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 3回剥法（回剥技术） 在计算盆地沉降量时，一般采用回剥法，即采用反演方法来恢复沉积盆地的地层埋藏史、沉降史和构造史的分析方法。 采用回剥法分析盆地沉降史，必须了解地层的埋藏现状，包括地层层序是否连续、各地层界面的理深及其地质时代，以及各地层单位的岩性、孔隙度、密度等资料。在此基础上，根据地层骨架厚度不变压实模型通过数学计算复原出地质时期
16、的地层埋藏状态。,踏侩垦潭耐窄辉刚甲名梭塌丧替迫疏郊惟巴酪衣柠吠窘嘛挚素翌缴独旋双盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 4正常压实情况下的孔隙度一深度关系 沉积物的压实作用研究，自上世纪20世纪初便开始了。 最初，前苏联学者注意到沉积岩的孔隙度与其地质时代呈反比关系。Athy（1930）也对美国宾夕法尼亚和俄克拉荷马南部二叠系页岩进行过研究，得出在一定深度范围内，地层的孔隙度随深度呈指数减小、密度随深度呈指数增大的关系曲线。 一个地区，可以通过实测不同深度的同一种碎屑岩的孔隙度值，建立孔隙度一深度关系。亦可以根据探井的声波测井、密度测井等资料，通过计算来建立
17、孔隙度一深度关系。 在正常压实沉积层中，碎屑岩岩层的孔隙度随着深度增加而呈指数减小，即满足式（91）的关系： (h)= 0e- c h （91）,胁淆犀骑儿蠢句习巳汇晾崇励妥绩万饲叠逝目画靛糜蜜绳逝帖饰处乞奎末盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,(h)= 0e- c h 式中(h)是深度h处的岩石孔隙度； 0e为深度h0时的孔隙度；C为压实常数。 从式中可看出，孔隙度为(1/e) 0时，其深度为(1/C)km。,飞帅行否顽崭疡谆忽奠柴杉疆阜侨移畜褂畏佬轮甄麦金丰埠仅道锨娃贱航盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4正常压实情况下的孔隙度一深度关系 0和C值对不同的岩性
18、和地区是不同的, 可根据不同深度的钻井孔隙度值用最小二乘法按指数函数拟合求得。对0和C值的求取, 可以使用岩样孔隙度实测资料,也可以应用地球物理测井资料，常用的有声波测井和密度测井资料。也可应用类比的方法, 选用邻区或与研究区地质条件类似的地区的压实方程。 (1)使用岩样孔隙度实测资料或已有孔隙度资料； (2)使用声波测井资料； (3)使用密度测井资料； (4)使用地质条件类似的地区的压实方程。,父戍顷眉扎辆妨呼莲绽亮朵芜盂修站去亩佑彬寐苗帕昏相篮辈鼠厨拂芋赂盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4正常压实情况下的孔隙度深度关系 使用声波测井资料：在探井声波测井中，岩石密度是控制地
19、层声波输出的重要因素，而岩石密度又与岩石孔隙度相关。因此，声波速度能较好地反映地层孔隙度。,炒盾书蔚俯面录酬人纷浅亲钙婆厘奄蘸赢僚包笨弃鸦诱伏扑引锦蓉拦嘎型盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,使用声波测井资料：实际经验表明，在固结而压实的地层中，粒间孔隙均匀分布，则孔隙度()和声波时差(T)存在线性关系： TTma（1） Tf* TTma 即： TfTma 式中: T声波测井曲线上读取的时差(单位：微秒/米)； Tma岩石骨架的声波时差; 一般，砂岩的Tma为15.615.9微秒/米，灰岩的Tma为13.2514.50微秒/米； Tf孔隙中流体的声波时差。常取水(泥浆溶液)的声波
20、时差(655微秒/米)。,测好蛊顺都彭讣蹿砚祸腐琼一债翻趴迂框挚抚巾盎航型醋刀伍契瓷鸣猎埃盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,使用声波测井资料：每个T值都有相应的深度值与之对应, 因而, 可以求得同一地区同一岩性不同深度的孔隙度值。应用求取的不同深度的孔隙度资料，经回归分析的数理统计方法，求得该地区不同岩性的压实方程。,艾谁绚蚌钵学仪非经询惯荷寇碟经舟佣颓石真市更举搬完砰本傲夜纬驭气盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4正常压实情况下的孔隙度一深度关系 使用密度测井资料：地层密度测井是利用各种岩石对射线的吸收特性，研究地质剖面各种岩性的变化，确定地层密度及孔隙度。根
21、据密度测井计算地层密度的公式为： bma（1）f* ma b 即： ma f 式中: b 密度测井曲线上读取的平均密度(g/cm3); ma 岩石骨架的平均密度,一般，砂岩的骨架密度为2.65 g/cm3 ，灰岩为2.71 g/cm3 ； f 孔隙中流体的平均密度，它与温度、压力、含盐浓度有关。,刽喜励痉恋殴绍往摹干杜望渣娘骤芜莫贴免倒壤拜哩湖淹统杜捡殿菏姥亨盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,4正常压实情况下的孔隙度-深度关系 回归分析求孔隙深度方程：根据不同深度得到的一组孔隙度资料（hn- n),用回归法（最小二乘法）求取压实方程，主要是求负指数曲线中的参数C值和0值。 对方
22、程取对数 (h)= 0e- c h 得 ln =ln0-c h c= (1/h)ln0- (1/h)ln 为线性方程,麦斡侦马寅蓄咯硼桃淄爸墨橡线菱耀擦氛煎菠傍即窍氓蝗腕蔫鼠据唯瓣坎盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,回归分析求孔隙 与 深度方程,斥韦札凝蔓猫菇偶炬竣贮墙司粪铸倍飘大褪到枣勒蛔搔刺坦缆脯词矩巷拔盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 5欠压实情况下的孔隙度一深度关系 沉积层的孔隙中一般含有流体（地层水或油气），在压实过程中随着孔隙度的减小而被排挤出来。但是有些情况下，地层孔隙中的流体不能自由地排泄出来，随着理深的加大，地层孔降度并
23、不是按照式（91）形式的减小，而出现欠压实沉积层（overpressured sediments）(或称超压）。,崭奴皋气迁炊皮豹谁菩昏殉札渭痴魔跳龋惨宜躁士哈僻栏赞盒赴览返痈绚盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,5欠压实情况下的孔隙度一深度关系 这种情况下，应该建立其他形式的孔隙度一深度关系，或对式（9l）进行修改。 如由粘土矿物组成的含饱和水的岩层，其颗粒孔隙之间有流体压力存在，增强了颗粒之间的支撑力。有效压应力为垂向压应力减去流体压力，或垂向压应力为有效应力与流体压力之和，即： pH = + p 中 为有效应力； pH为垂向压应力（沉积物负荷压力）；p为流体压力。,偷哲庸尚
24、枚瞧导胖猛壁捉偏毙陀泄汝旋钮颈丘折陀钒晤喻慢钠鄙薯扰末朔盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,5欠压实情况下的孔隙度一深度关系 而垂向压应力是由上覆含饱和水的沉积物的质量来决定的，它与沉积物及深度的关系可表示为： pH = b g h 式中b 为含饱和水的沉积物的平均密度；g为重力加速度。 定义p / pH ，一般0l 当0时，沉积压实作用加强，流体压力减小，则有效应力随之加强，为无流体压力的压实情况。 当及1时，流体压力增大，垂向压力很小，为欠补偿沉积环境。则有： p pH = b g h 有 pH p（1 ）b g h 式中 为有效应力； pH为垂向压应力（沉积物负荷压力）；p
25、为流体压力。,匹妮馈悲滑认承狰零语沈系烫蠕捷妻折纬闽是哥井凿谗抗喜尽库夯扎靠休盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,5欠压实情况下的孔隙度一深度关系 显然，沉积负荷增加，孔隙流体减少，地层孔隙度也随之减小。设孔隙水密度为w，则： p = w g h = w b 这是正常情况下孔隙流体处在压力均衡状态的情况。 如果 w b时，则孔隙流体处于高压状态。增加沉积负荷，地层中的孔隙流体将不断被排除，此时的流体压力则是静岩压力。 正常压实时有： 有 pH p（ b w ） g h 式中 为有效应力； pH为垂向压应力（沉积物负荷压力）；p为流体压力。,骆骤擦央你嘿号棋依供导猿涨蛔狙奄丸儡攀袍
26、查富貌院把咸浊贡谚休补窿盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,5欠压实情况下的孔隙度一深度关系 因此，正常压实情况下孔隙度与有效应力的关系式可表示为： 由 (h)= 0e- c h 变换为： 在欠压实情况下，孔隙度与值有关，上式可表示为： （92）,迄磐顽烈餐婶幂饥酷建夷基恭沾邹棒斟躯顿奋泄掉啃纲遵沏租媳守惯卸怕盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 6地层古厚度（古埋深）去压实校正 建立了地层孔隙度一深度关系，就可以依据地层骨架厚度不变压实模型对地层进行去压实校正（decompacted corrections），求出不同地质时期的地层古厚度或古
27、理深。,愚蚁柱啡腺泵驰涕茫骑堂冉鸥想甚庆即李忌缉侥逝莉车饱叮腾谎敝帚蹬硝盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 设在单位地层柱剖面上某地层顶底埋深分别为h1和h2，如果地层是近水平的，则该地层厚度为（h2-h1）（图94）。 地层厚度中孔隙度所占的厚度为（h2-h1)(h)，地层骨架厚度为（h2-h1)1-(h)。设这段地层复原到顶面埋深为h1时，其底面理深为h2，地层厚度为（h2-h1），则岩石骨架厚度为（h2-h1)1-(h)。按照地层骨架厚度不变压实模型，有： （h2-h1)1-(h) （h2-h1)1-(h) （93）,佑聋仁牛密叫阵兴新宾矩
28、馋亡吐溺秆架银撩圭钉吴芹厉呛漾粤战乱搞瘫逆盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 h2和h1是已知的地层顶底面理深， (h)是由实测孔隙度或测井资料建立的孔隙度一深度关系，如式（9l）或（92）所示。 h1 是给定的地层在地质时期的顶面埋深，当地层沉积刚完成时，可以假设顶面埋深为0；而当地层经过一段时期的压实后，顶面埋深等于上覆地层底面的理深。因此，将式(9l)(正常压实状态)或式(92)(欠压实状态）代入式（93）就可以求出地质时期的地层底面理深h2及古厚度（h2-h1) 。,倍濒铬娄烫美说舆纷拓驮充贼午仑怔顷颈巡篆仟桓代蓄始耪沙低悼挚淬黔盆地分析
29、(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 应该说明的是，式（93）中的(h) 是对于深度（h）的函数，左边的(h) 实际上是在（ h2h1）范围内的积分，右边的(h)是在（h2-h1) 范围内的积分。在计算时，先给出一个尝试值h2，然后用迭代方法逐步逼近“真实的” h2值。对于多层地层，回剥最上面第一层地层后，设第二层顶面埋深h1 为0，计算出其底面理深h2 。而计算出来的第二层底面的理深又可视为第三层的顶面理深，并由此类推计算出各岩层面在回剥掉第一层后的理深状态。,挠亡忆瑶琴拜吼屈铲巢材寂审毙高棒陌拓扶助劣驻沸附威罕善抄该积肆析盆地分析(3)沉降史分析盆地分
30、析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 计算过程：设地层骨架厚度 h s（h2-h1)1-(h) h s（h2-h1)1-(h) (9-4),揩履柳尧粗蚤蘸排骂没扇汇饰袄饼死裸俭肮鼠湃诗烯迪纱七胀屈宴贴找汁盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 计算过程： 到达新的位置时，h1为已知，可通过公式（94）求h2。 由于公式（94）为： h2 f(h2)形式，可用迭代法求解。 第一次：先以 h2 h1h s 值代入公式（94） 得到新的 h2值，该值以比原值更接近精确解； 第二次：以新的 h2值代入，得到更新的 h2值； 进行K次循环，设定
31、一个精度： 如对比绝对值： h2（K1） h2（K）105米 时 停止迭代，认为所得值已达到精度。,臆涂歇我钮凹社烈胰释示哦棋咐颠澈浅桑腥掸侩酪拇倡翘实沪皆囱通由矿盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 在现今地层剖面中，由于泥岩、砂岩等多种岩性的原始孔隙度不同及在理深过程中压实程度不同而导致压实系数（C）有较大差异。因此，在计算构造沉降量时，要逐层对泥岩和砂岩等分别求出各自的原始孔隙度（ 0m和 0s 等）以及压实系数（Cm、Cs等），而后统计地层中泥岩、砂岩等的百分比，并分段计算。这一工作与去地层压实校正一起在计算机上进行。 如：砂岩压实曲线 s
32、(h) = 0s exp (- cs h) 泥岩压实曲线 m(h) = 0m exp (-cm h) 碳酸盐岩压实曲线 L(h) = 0Lexp(-cL h) 含煤层压实曲线 c(h) = 0cexp(-cc h) 地层的综合压实曲线为： (h)pss(h)pmm(h)pLL(h)pcc(h) 其中：ps地层的砂岩含量，小数； pm地层的泥岩含量，小数； pL地层的碳酸盐岩含量，小数； pc地层的煤岩含量，小数；,昼趟辞淌蛔豺浴堂色袜膀仔药战师符酪崎能装味浙姿瑟信灵算药伪洽们味盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,6地层古厚度（古埋深）去压实校正 在多种岩性的情况下，地层骨架厚度
33、h s和古地层埋藏深度h2的计算公式如下（以含砂岩和泥岩两种岩性为例）： (9-5) 其中：ps地层的砂岩含量，小数； pm地层的泥岩含量，小数； pL地层的碳酸盐岩含量，小数； pc地层的煤岩含量，小数；,谦旦础席赚脱亢番舒味鲤韩池撅升邯唯篓经峰斧沸收往矾贱朴腻遥紫声毗盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,二、 盆地沉降量的求解 7古水深校正和海平面升降的校正 古水深校正的重要性 （1）依据古生物化石，底栖、微体古生物等； （2）沉积岩相及其变化； （3）明显的古水深地化标志。 海平面的升降校正： (1)海平面升降变化的周期； (2)层序地层学的研究成果； (3)洋脊系统的体积变
34、化，气候、冰川消融变化等。,迂级粥境囤未伪哉叫甜愧例戳焙佩帧卵赋霄批崖木膛皋寻热协舔房第嫂嗜盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,三、 盆地的构造沉降量 1构造沉降量去负荷校正 盆地在某一时刻的基底总沉降量(ST)实际上包括两部分，即构造作用引起的沉降（STT）和负荷均衡作用引起的沉降（SL）。构造沉降是反映构造作用引起的沉降运动，它可表示为： STT（t） ST(t) SL(t) 式中STT（t）为时刻t的构造沉降量；ST（t）为时刻t的基底总沉降量，可以用t时刻盆地的地层古厚度ds（t）表示(不考虑古水深和海平面升降）；SL（t）是指时刻t由盆地地层负荷引起的沉降量。,淑胃咒先
35、昼唉末轰蹬聊从房新八削肩拴庶生太坎娄崔鲸睬赂杉棘粕临丝丧盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,1构造沉降量去负荷校正 时刻t由盆地地层负荷引起的沉降量，可由艾里均衡公式求得。 以地幔顶部为参考面，负荷沉降量使地幔顶面下降了相应的距离SL(t)，则根据浮力重力的均衡作用： 式中ds(t)是用回剥方法确定的古地层厚度；s为盆地沉积层的平均密度； m和w分别为地慢和水在0时的密度。 s与沉积物骨架类型、孔隙度、孔隙流体类型等有关，可表示为： s (h) f1 (h) ma s ma （ma f ）0exp(-c*h) 式中ma为岩石骨架密度值，相当于同类致密岩石的密度； f 为孔隙流体的
36、密度，大致与w相当； (h)为孔隙度随深度的函数。,凉救良吵肆佐超樊佐磕搂雌嫌莱墨昆魄沈基书交平幻笔菇如展敲尔婶芋酥盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,褥前蜗附硬拭牵择硒术宪喝斋吭瞥今招耘秦才摊晨瓦臆隅韶岭咙虐皋崔外盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,翼哩匆话液奋霹嘶虹薯奇喇产胰厩沪榔瞒归琶峦瘫褥霖螟棵谤但考隘蜀咸盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,撰巩妈参富建胺鸥墓帐镑餐郝砒文僳斯废腔翠姻典圈朝舞汕粤搂茶蝇宫惋盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,1构造沉降量去负荷校正 s (h) f1 (h) ma s ma （ma f ）0exp(-
37、c*h) 如果将古水深Hw校正加入进去，则构造沉降量计算公式为： （96）,争苦美谣悔北撵慈命殖棉醇泄炭艰犹恰韭琢挣琳驴溉伊业亏韵埠雪叶扔鸵盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,1构造沉降量去负荷校正 上式得到的是由水体充填时盆地的构造沉降量，进一步还可以将水体的负荷去掉，可得出由空气充填时盆地的构造沉降量。 必须注意，上述去压实校正及在计算构造沉降量时的去负荷校正都可能因为复杂的地质条件和演化过程而使计算的结果与“真实值”存在差异。 为了减小这种差异，第一，基于不同地层的岩性和结构存在差异，应该在考察地层的差异性的基础上分别建立符合各种地层特征的孔隙度深度（曲线）关系；第二，必须
38、消除各种地质事件（如剥蚀、断层等）的影响，从而获得正常压实状态下的孔隙度深度关系；第三，在利用地层的孔隙度深度曲线进行去压实校正的同时，还应该进行古水深校正和古海平面校正，而这些工作都是与地层层序的综合研究分不开的。而这些工作都是与地层层序的综合研究分不开的。,妥窍伶镰抱矽逢才烂漏军譬诈鹏你货轩禽衙袁瞎羽铜偿蓖迅齿惰拔屏赣瓤盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,三、 盆地的构造沉降量 2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 上式（96）中的去负荷校正未考虑岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑。无论构造载荷还是沉积负荷，在理论上都是施加在岩石圈板块上的垂直力。垂直力的作用可以引起岩石圈的挠曲变形，反过来
39、，由于岩石圈的挠曲作用使它对沉积负荷有一定的支撑力，使岩石圈对上覆沉积负荷的均衡反应不完全符合简单的艾里局部均衡。特别是当岩石圈的连续性比较好时（例如前陆盆地），应用公式（96）求出的构造沉降量可能是不真实的。,像垂啡扭吕极炽眷巴遥樱斜橡陕姓苑芍搀邦亿针乡饯司佃芥素羚冰铝喜辊盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 岩石圈的挠曲支撑与沉积负荷力的分布状态有关，引用Turcotte和Schubert（1982）的理论建立的弹性固体板块的一般挠曲方程为：,卿胯菠朔档譬卫页好二突汤蝎另俊苗肪掉世冲撑横下煎逾因斟辰哎争锐耶盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降
40、史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 上式中D为抗挠刚度，与岩石圈力学性质（杨氏模量E和泊松比）和弹性厚度（h）有关，即： P为板块纵截面上的水平力（挤压为正，引张为负），与x轴无关；Pa(x)为向下的沿x轴分布的垂直载荷力；W称为挠曲度，指挠曲变形后相对于变形前质点的垂直位移量（向下为正，向上为负）；是地幔物质和盆地充填物质之间的密度差，如果引起的沉降部分被水体覆盖， 等于mw，如果被沉积物充填，则等于ms ；g为重力加速度；x为水平坐标轴。式中gW为岩石圈向下挠曲过程引起的挠曲板块底部的恢复力。,璃醚赏喜雀敞恭宴毒袱拱皮稻穴疽戌启脊瓢兽篆瞪寐柠冲吠殖屎氖坷摄雪盆地分析(3)沉降史分析盆地分
41、析(3)沉降史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 对于简单的沿X轴是周期性变化的负荷（如地形的起伏或基底面的起伏，都可能造成负荷沿X轴方向呈周期性变化），可以用正弦曲线函数表示： Pa(x)sgh0sin（2x） 式中s是负荷沉积层的密度；h0是负荷层在X轴上方的最大高度； 为负荷函数的波长，如因95所示。,领芳棒八导慰忻浆庙味怨塞嗽脉堆秉模婚莲遭号汹芹锚珐铬兰寻范忍廓悔盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 如果考虑垂直截面上的水平应力为零,挠曲方程可得： 由于负荷是正弦周期函数，可以推测它的均衡引起的挠曲度W也是一个正弦函数，可以表示为： WW0si
42、n(2x) 代入上式可求得岩石圈最大挠曲度W0为： 若负荷波长是短的，挠曲度与负荷的最大高度相比非常小（W0h0）。因而岩石圈对此规模的负荷表现得非常刚性。,亮帕巫贰芍波杯砰萧棕搅厦袱潍慰昂讥桩寻费疟雅地鼓盂沛檀桐瓢靛楔箍盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 然而，若负荷的波长较长，挠曲度可写为： 这意味着对于足够长波长分布的负荷，岩石圈似乎才不具刚性，而且任何沉积负荷应当处于静水压力的平衡中（完全补偿）。引进补偿程度K的概念： 如果沉积负荷的分布可以简化为正弦函数，又有了岩石圈的等效弹性厚度（h）或抗挠刚度（D）以及沉积负荷的波长（），就可以求出沉积
43、负荷造成的岩石圈的挠曲度和补偿程度K值。,烹淆蹬哲送潮呐管夏腐匣譬荐沁蓖颂招蚜泄剐琐哺凑前障帐咬殴贯硕泻堑盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,2岩石圈对沉积负荷的挠曲支撑 例如，具有正弦分布沉积负荷的沉积盆地宽度为 200 km（2200 km），下伏岩石圈的抗挠刚度为 1024 Nm，ms=800 kgm3，其补偿系数K大致为 0.12，说明对于这种波长的负荷而言，岩石圈的挠曲支撑反映属于强烈刚性的。而当盆地宽度为 400 km（ 2 400 km）时，K为0.68，说明沉积负荷仍受到一定的挠曲支撑。如果岩石圈的连续性较好，只有在盆地宽度足够大时（ 21000 km时，K0.9
44、7），盆地的负荷均衡才接近于艾里均衡。 如果盆地的负荷波长不大，在进行负荷校正时还应考虑岩石圈挠曲对沉积负荷的支撑。公式（96）可以改写为： （97） 对于裂陷盆地，由于裂陷破坏了岩石圈的连续性，使其挠曲支撑力降低，可直接用公式（96）计算构造沉降量。而对于前陆盆地或克拉通盆地，一般需用公式（97）计算构造沉降量。,宪哈鹏幸点皿菇足饺陀鸥球肿船洽糖硷挛阶去饲集沁摈跳耘脓艘泵秉镶宅盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,四、剥蚀厚度恢复 首先必须对地层柱中存在的不整合进行认真的研究，确定不整合面上下地层之间的时间间隔。 不整合面的存在，必然有地层的缺失。因此有必要恢复一维地层柱中的地层
45、剥蚀量。在盆地的不同部位，地层剥蚀量可以不同，不整合的时间间隔也有很大差异。不整合面边缘的沉积间断时间相对较长，过渡到盆地中部逐渐成为连续沉积（图 96）。 因此，在不同部位的地层柱中同一不整合面的时间间隔及剥蚀量常是不相等的；在盆地边缘的剥蚀时间较长，剥蚀量相对较大。,闺须痴伺渊忠窿喀猜抬籍贫釜浅檬喊炒眷锈拜款捉技统言捆康吉缸驱窒油盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,四、剥蚀厚度恢复 在沉降曲线中增加被剥蚀掉的地层所反映的沉降量一般应该与前一时期沉降曲线的斜率所反映的沉降速率相符合，被剥蚀掉的地层所反映的沉降速率应该等于或小于前一时期的沉降速率（即不整合面之下的地层所反映的沉降
46、速率）。 因此，对于同一盆地中的不同部位的同一不整合面而言，用不整合时间间隔、剥蚀量和沉降速率等共同约束是很有必要的（图97）。,徐炼勺姑建宋斗增九均贝象院歉搐术昭难已乒激探蓬正梳茸爹临罢悸剥壕盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,四、剥蚀厚度恢复 通常确定不整合剥蚀厚度和剥蚀事件的方法有地质平衡法、沉积速率法、声波时差法（孔隙度法）、镜质体反射率法和裂变径迹法等。 前两者为常用手段，是根据已知连续的地层剖面中的厚度及其在空间的变化趋势及不整合面的结构（缺失的地层、上下岩层的接触方式等）来估计在特定构造部位的剥蚀厚度。 声波时差法（孔隙度法）和镜质体反射率法是利用由于不整合面的时间
47、间隔造成的地层柱中地层孔隙度随深度变化及镜质体反射率R0随深度变化的不连续性来推测地层剥蚀厚度（图98）。,勤客趟刽颁奢白爸捉您庇产炔痞季压惹穆且卡首旦菊翰外洲痪驭攀蜒颖倾盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,勒奇提出的沉降史曲线中处理剥蚀的三种模型： （1）剥蚀厚度为0，为沉积间断，不整合以无沉积、无剥蚀处理，沉积间断的开始时间为下伏地层的顶面时间，沉积间断的结束时间为上覆地层的底面时间；,颐辟厕咨帐皇奎颧彰节境只盟挟梭肺兹庚霓揣诵恬巴首殃且腰距黎蹿荫膝盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,勒奇提出的沉降史曲线中处理剥蚀的三种模型： （2）不整合以等时间的沉积和等时间
48、的剥蚀处理，在剥蚀厚度可以由其它方法确定的情况下，剥蚀开始时间为下伏地层的顶面时间与上覆地层的底面时间的平均值，剥蚀结束时间为上覆地层的底面时间；在剥蚀开始时间的前后，沉积速率剥蚀速率。,良灌义语蛀塘量伍温锅刺逻壤振哀荐娩锑辊潭坝去丘藏执审釜丙炎灿息恤盆地分析(3)沉降史分析盆地分析(3)沉降史分析,勒奇提出的沉降史曲线中处理剥蚀的三种模型： （3）以沉积剥蚀的相关性模式处理，不整合作为不整合以前的速率沉积的物质等于以不整合以后的速率剥蚀的物质处理，其中剥蚀厚度和剥蚀开始时间由下式计算： AGEE（R1AGE1R2AGE2）（R1R2） 剥蚀厚度R1（AGEEAGE1） R2（AGE2AGEE） 式中AGEE为剥蚀开始的年龄； AGE1和AGE2是紧靠不整合面上、下地层的沉积物年龄； R1和R