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盆地分析

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盆地 分析
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盆地分析,,目录,第一章 绪论 第一节 概述 第二节 盆地分析基本思路 第三节 盆地分析基本参数 第四节 盆地分析基本方法,第二章 沉积体系分析,第一节 概述第二节 冲积扇沉积体系第三节 河流沉积体系第四节 三角洲沉积体系第五节 碎屑滨岸沉积体系第六节 陆源陆架沉积体系第七节 陆源陆坡和盆地沉积体系,第三章 层序地层分析,第一节 层序地层分析的基本原理第二节 层序地层单元的基本构成第三节 层序基本型式及其边界特征第四节 层序形成机理,,第四章 裂陷盆地的构造学分析第一节 裂陷作用与裂陷盆地的成因第二节 裂陷盆地类型及其特征第三节 裂陷盆地的构造样式第四节 裂陷盆地类型及其演化,,第五章 压陷(挠曲)盆地的构造学分析第一节 压陷(挠曲)盆地形成的动力学机 制第二节 压陷(挠曲)盆地类型及其特征第三节 压陷(挠曲)盆地的构造样式第四节 前陆盆地的演化,,第六章 走滑盆地的构造学分析第一节 走滑盆地形成的构造环境第二节 走滑构造变形的一般特征第三节 走滑盆地及其演化,第七章 盆地热历史分析,第一节 盆地热历史分析的基本知识第二节 地热场研究第三节 古地温场研究,第八章 沉积矿床的成因类型 及其成矿规律,第一节 碎屑沉积矿床第二节 内源沉积矿床第三节 可燃有机矿床第四节 成矿地质条件及成矿规律,教学目的要求,本课程以盆地分析基本思路和方法出发,通过本课程的学习,使学生懂得盆地分析基本思路和方法。熟练掌握各类沉积体系分析,层序地层分析,盆地构造分析,盆地热历史分析,沉积矿床的成因类型及其成矿规律。目的是解决盆地的基本地质问题。使学生学会进行总体盆地分析的思路、内容、技术和方法。,基本教材和主要参考资料,基本教材:李思田、解习农等《沉积盆地分析的基础与应用》高等教育出版社 2004年11月主要参考资料:1、P.A艾伦《盆地分析——原理与应用》 石油工业出版社 1995.4.22、(加)A.D.迈尔著《沉积盆地分析原理》石油工业出版社 1991.5.33、石广仁编著《油气盆地数值模拟方法》石油工业出版社 1994.84、路克政等主编 《含油气盆地分析》 石油大学出版社 2006.4,教学重点难点,重点是:首先是各类沉积体系分析:沉积扇沉积体系, 河流沉积体系, 三角洲沉积体系, 碎屑滨岸沉积体系;其次进行层序地层分析:层序地层单元的基本构成,层序基本型式及其边界特征;盆地构造分析:盆地特征分述,盆地构造系统和盆地变形;盆地热历史分析:地热场研究,古地温场研究。沉积矿床的成因类型及其成矿规律:碎屑沉积矿床,内源沉积矿床,可燃有机矿床。系统介绍了现代盆地分析的基本理论与方法、工作步骤。难点是:岩石圈流变学分带和盆地动力学分类方案,第一章 绪 论,基本内容:①. 盆地分析的基本思路②. 盆地分析基本参数概括为六类③ 盆地分析基本方法,,教学思路:①盆地分析的基本思路概括为下列四个方面,即整体分析、背景分析、演化分析和联系分析。②盆地分析基本参数概括为六类:盆地的形态参数、沉积参数、构造参数、热过程参数、岩浆活动参数和成矿参数。,,教学重点与难点:重点是:盆地的整体分析、背景分析、演化分析和联系分析。盆地分析基本参数概括为六类:盆地的形态参数、沉积参数、构造参数、热过程参数、岩浆活动参数和成矿参数。盆地分析的基本方法。难点是:盆地充填序列,沉积相的空间配置,古构造运动面,沉降史.,第一章 绪 论第一节 概述,一 概念 盆地分析(basin analysis)是地质学中的重要领域,它的主要研究对象是沉积盆地,包括盆地形成、演化及沉积充填和沉积矿产成矿规律研究。盆地是能源矿床(煤、石油和天 然气)和沉积矿床的赋存场所,因此,盆地分析不仅具有重要的地质理论意义,而且与能源资源和其它沉积矿床的寻找和勘探有着极为密切的联系。,,广义来说,沉积盆地是指地壳上有沉积物或火山碎屑充填的地区,从狭义来说,沉积盆地是指在漫长的地质历史时期能堆积并保存巨厚沉积物的洼陷地区。这一概念包含三个基本条件:(1)有巨厚的沉积物或火山碎屑的充填; (2)在构造上是一个下凹的洼陷单元;(3)形态上基本为封闭的。,,目前我们所观察到沉积盆地有三类: (1)活动的沉积盆地,这些盆地现在仍然有沉积物充填,如珠江口盆地。 (2)不活动的且极少破坏的沉积盆地,这些盆地现在已经没有沉积物 堆积,但几乎没有受到变形,现今保存的内容基本上反映了其原始形态和沉积物充填特征,如中国东部部分第三纪盆地。 (3)强烈变形的沉积盆地,这些盆地沉积之后发生变形,使得目前保存面貌明显不同于原始沉积时面貌。,“沉积盆地”概念理解,,三要素:1)物质,即沉积盆地是由沉积地层组成的;2)地质时代,即沉积盆地发生在一定的地质时代;3)空间,即沉积盆地是具有盆状形态的地壳构造单元。,,,,,含油气盆地,,1)含油气盆地是具备成烃要素、有过成烃过程并已发现有商业价值的油气聚集的沉积盆地。2)含油气盆地是油气生成、运移、聚集、保存的基本单位。,,,,为了区分这几类盆地,Selley(1976)曾建议使用同沉积盆地(syndepositional basin)和后沉积盆地(post-depositional basin).前者代表原始沉积时的盆地,而后者则是由于后期构造运动所形成的构造盆地。盆地内沉积物的搬运、沉积相的分布与后期构造运动无关。区分这两类盆地的另一有效标志是鉴别盆地边界类型,是沉积边界还是侵蚀边界。同沉积盆地的原始边界为沉积边界,这类盆地边界往往有盆地边缘相,如冲积扇、辫状河沉积,剥蚀边界则是经过后期改造剥蚀残留的边界。,二、沉积盆地分析的进展,盆地分析作为地质学中的重要领域,从概念的开始提出到原理和方法系统化,已有数 十年。早在60年代初,P.Potter和F.Pertuohn发表了《古流与盆地分析》专著(1963年初出版,1977年再版),首先提出了盆地分析的整体思想,并强调古水流体系在盆地分析的重要性。随后Conybeare(1979)在沉积盆地岩性地层分析中,详细论述了沉积盆地岩性地层分析及其系统编图方法。以后的年代里国际学术界始终对这一领域给以高度重视。,,80年代以来,有关的国际会议不断涌现,如1982年在加拿大汉密尔敦市召开的第11届国际沉积学大会,将“盆地分析的原理和方法”列为专门的分组,1983年春在美国Tulsa 市还专门召开了盆地分析研究会议,此后,一系列新的著作相继问世,如D.IIaili主编的《沉积盆地分析原理》(1988),K.K.Kleinspehn和巴Paola主编的《盆地分析新进展》(1988),P.Allen和R.Allen主编的《盆地分析原理和应用》(1990),,,I.Lerche主编的《盆地分析中的定量方法》(1990)。我国学者早在70年代末和80年代开始了断陷盆地分析,并形成独具特色的研究思路和方法体系(李思田等,1983),《断陷盆地分析与煤聚积规律》是其精典之作。,,60年代中期至今,由于对能源日益增长的需求,新的地质理论特别是板块学说的产生以及研究手段的发展,使得对沉积盆地的研究出现了持续不衰的热潮,从理论到实践都取得了大量成果,这对盆地分析原理和方法的发展无疑是巨大的推动力。特别是近廿余年来,由于沉积学、海洋地质学、板块构造学以及其它学科的迅速发展,加之新技术和新方法的应用,使盆地研究进入了一个新阶段。其主要进展和成就大致可概括为以下几个方面:,,1)沉积学发生了飞跃发展,特别是层序地层学兴起大大提高盆地整体的认识,等时地层框架的建立和精细的储层沉积学分析为盆地内部构成研究提供更为有效的方法。 2)盆地深部过程研究的突破,60年代板块学说新理论和海洋地质的新成果较好地揭示了盆地形成的动力学机制、盆地沉积作用与大地构造的关系。70年代末和80年代初Mekenzie模型(1978)和Wernicke模型(1981)的建立进一步揭示陆内裂谷盆地深部过程,特别是近年来,一些地球物理方法的应用,如地震层析成像、地震折射、重磁等,这为进一步研究的盆地深部过程提供了重要依据。,,3)从定性分析发展到定量分析。随着电子计算机的发展,进一步深化盆地分析的认识。 一方面对盆地分析中所获巨量的数据应用统计分析和数学地质方法可以提高效率、避免人为因素误差,并突出规律性内容;另一方面对盆地模拟的成果,可以相互验证地质解释,这些进展无疑大大推动了盆地分析的深入发展。,盆地分析的内涵,,盆地分析的主题应是研究盆地的性质、地球物理、地球化学特征,盆地的类型、盆地演化史及盆地的成因,并在此基础上结合成矿条件(成藏要素)综合研究,以揭示盆地的含矿性(含油气性)及矿产(油气)的形成、演化、分布规律,为油气资源勘探提供依据。,三、沉积盆地分析的内容和研究意义,盆地的演化史是盆地定量分析的重点和关键;盆地的成因分析主要是从地球动力学角度研究各类盆地的形成机理;盆地石油地质条件的综合分析和评价是盆地分析的主要内容。,注,,盆地研究的内容和程序,,沉积盆地分析的内容就是分析盆地形成及演化过程中的规律性,由此再造盆地的发展史,对其中的各种沉积矿产资源做出合理的预测和评价。其最终的目的是为能源资源及其它沉积和层控矿产的勘探和开发服务。由于近年来人们对矿产资源的需求量增大和矿床勘查的难度增大,促进了盆地分析中多学科和多种手段的结合,沉积学、大地构造学、地球物理学、地球化学和矿床学等许多学科的进展及其与盆地分析互相渗透,使得盆地分析领域得到突飞猛进的发展。,,,沉积盆地分析是一项重要的基础地质工作。对它们的研究不仅具有理论意义,而且具很大的实际意义。其理论意义表现在:通过盆地形成演化的分析,可以概括出沉积盆地在时间上和空间上的规律性,这些规律性的揭示和掌握不仅可以深化对盆地的认识,而且为板块构造学和地球动力学研究提供更丰富的依据。其实际意义在于指导能源资源、沉积和层控矿产的寻找、勘探和开发。,,近三十余年来,盆地分析已成为能源资源勘探中必不可少的重要方法,并且取得巨大的经济效益。如李四光把沉积盆地作为一定的巨型构造体系的组成部分,研究构造体系对沉积的控制,依此对我国东部的含油气盆地进行了有效的预测,李思田教授等总结的断陷盆地模式在我国东北部断陷盆地能源普查勘探中取得明显的经济效益和广泛的应用前景。,,沉积盆地分析是为能源及其它沉积和层控矿产的勘查而进行的战略性研究。由于其实用性和找矿中的有效性,促进了这一学科的蓬勃发展,同时促进了盆地分析与多学科和多种手段的结合,包括与沉积学、大地构造学、地球物理学、地球化学和矿床学等多学科的相互渗透和结合,使沉积盆地分析逐渐形成完整的理论和方法体系。盆地分析实际上是一项复杂的系统工程研究。李思田教授等综合前人经验和多年从事能源盆地分析的实践将盆地分析的基本思路概括为下列四个方面,即整体分析、背景分析、演化分析和联系分析(李思田等,1983:1988)。在研究过程中这四个方面相互联系,构成一个较为完整的研究思路。,第二节 盆地分析基本思路,一、整体分析,早在60年代早期,P.Potter和F.J.Pettijohn首先提出了把盆地作为一个整体进行研究的思路(PotterandPettuohn,1963第一版;1977第二版)。整体分析着眼于整个盆地,就是把沉积盆地作为一个成因上统一的地质体。,整体分析的涵义包括:(1)从整个沉积盆地范围着眼进行分析:(2)对一个沉积盆地的整个充填序列进行分析。事实上,如果不重建整个沉积盆地的轮廓,确定原始沉积边界、弄清盆地的充填序列和整体古地理环境,局部的环境研究有时会得出片面的乃至错误的结论。整体分析则便于客观地掌握盆地发生和发展过程中各系统的相互联系和规律性,其实际的目的是更有效地确定沉积矿产及能源资源在盆地中的分布规律。鉴于目前盆地这一术语通常指目前保存下来的实体,即经过后期形变与剥蚀保留下来的部分,与原来的沉积范围相比较,有时二者相近,有时则相差甚远,因此,整体分析应指整个同沉积盆地的重建 .,二、背景分析,沉积盆地的形成演化脱离不开形成的背景。背景分析就是从大区域的地质背景范围,研究和分析盆地的地质发展,使单个盆地研究与更高级别的控制因素联系起来。沉积盆地的背景分析包括下列方面:①大地构造背景,②古气候,③全球性海平面变化,④盆地在大的古地理格局中的部位,⑤盆地周围源区的岩性、地球化学特征,⑥其它全球事件,如缺氧事件,上述六个方面显然对沉积盆地充填、构造和成矿有重要影响,而这些问题的研究都超出盆地言身的范围,属于盆地演化的宏观背景。,,①大地构造是背景分析的首要内容,盆地的类型和特征主要取决于其形成的大地构造条件。这方面决定成盆基底地壳的类型和性质、与板块边界的关系和板块边界的性质、动力学背景和成盆期发生的深部过程。我国绝大部分含油气盆地和含煤盆地发育于陆壳基底,因此如果不对大陆构造进行深入划分和研究,将不能阐明多种类型盆地的成因。,,②古气候变化在盆地充填物中有明显反映,并对成矿条件有重要的控制作用,这种变化既可能导因于全球的气候改变,也可能导因于板块的漂移,改变了盆地与气候带的关系。因此古地磁场的系统研究也在许多盆地中进行。 ③海平面的变化对盆地中沉积体系域的面貌有重要的控制作用。这种变化可能是区域性构造运动的影响,也可能是全球性海平面周期性变化。,,④盆地周围物源区的特征包括岩石类型的研究和地球化学特征的研究。许多金属矿成矿与源区有用元素的丰度有关,可间接地根据基底岩石类型进行矿床预测,如沉积金矿与源区角闪岩和绿片岩带分布的密切联系早已为矿床学家所注意。在含油气盆地分析中石油地质工作者注意到储层物性与源区岩性的密切关系,如华北的第三纪含油气盆地,源区为花岗岩、花岗片麻岩者较源区为碳酸盐的储层物性要好得多。煤中有用元素的富集,如陆相煤盆地中高硫煤的出现亦都取决于源区岩性。,,⑤盆地在大的古地理格局中的位置,特别是与海岸线的距离和成盆区的古海拔标高决定着盆地属于内陆、近海或海陆交替的总的充填面貌。一些中小型盆地中的充填面貌还决定于与古水系的关系,完全相同的断陷盆地有大的水系注入者形成了补偿条件,并相应的以洪水沉积物为主,反之则由于缺少的充分的碎屑输入而形成欠补偿盆地发育了深水湖盆,这两种情况在云南东部第三纪—第四纪断陷湖盆群中都可见到。 ⑥盆地中的一些特殊的沉积环境有时与全球性事件有关,如许多研究者所注意的全球性缺氧事件与黑色页岩系的关系。,三、演化分析,沉积盆地的形成、发展到消亡是一个历史的过程,演化分析就是对整个盆地的发展历史的研究,包括沉积史、构造史、热演化史和成矿演化史等。对盆地的深入研究,特别是由于能源勘探所获取的丰富的资料,使人们认识到沉积盆地的复杂性。盆地从其初始下沉到结束充填的漫长过程中其各项参数都在发展变化,这种变化可以划一系列阶段,因此需要以演化、发展的观点研究盆地的历史,或者说需要按照发展阶段分期、分层次地对盆地进行研究。,四、联系分析,沉积和构造研究是盆地分析的两项基本内容,盆地分析中除强调学科的综合分析外,最重要的是古环境和古构造的结合分析。,,盆地分析从其发展的早期就是以重视整个盆地的古地理面貌为目标的,环境分析和相模式的研究是沉积学近代发展中取得重大成就的领域之一,这些成就为盆地整体古地理面貌的重建和沉积作用过程的恢复提供了较为成熟的理论和方法。沉积盆地形成演化的全部阶段中,构造因素是一个起主导作用的方面,事实上,聚煤盆地的全部充填过程都离不开基底的沉降运动和沉积物源区的上升运动。同沉积构造运动的类型、方向、幅度和速度等诸方面特征决定着盆地充填的面貌。因此在沉积盆地分析中对同生构造的研究日益引起注意。,,在许多沉积盆地中还发现基底先成的构造网络在上覆地层堆积过程中再活动,从而控制了盆地充填的演化。有些在盆地形成发展中新生的构造也常常追踪和利用基底古构造的成分。因此研究沉积建造与基底古构造和同生构造的关系成为盆地分析的重要内容,而构造地质学领域的成就也将更多用于盆地分析。大量的实践表明沉积盆地成矿特征不是单一因素控制的,只有把沉积环境研究和古构造研究结合起来才能有效地进行成矿规律预测。,第三节 盆地分析的基本参数,按照上述思路进行盆地分析时首先遇到的问题是:沉积盆地的基本参数(或基本要素)是什么?如何选取这些基本参数? 这些参数要能反映盆地的基本面貌和特征,并且有一定的成因意义,可作为区别盆地的依据。同时,这些参数的选取还能作为研究和描述盆地的要纲,并可作为建立各种盆地模式的要素。李思田教授等根据我国东北部断陷盆地分析的实践体会,将盆地分析基本参数概括为六类:盆地的形态参数、沉积参数、构造参数、热过程参数、岩浆活动参数和成矿参数。,一、盆地的形态参数,在分析沉积盆地的几何形态时,既要考虑到平面形态,又要考虑断面形态。 1.盆地平面形态 盆地的形态和大小差别较大,常见有浑圆形(如松辽盆地)、狭长形(如伊通地堑)角形(如美国Ridge盆地)等。盆地面积小者仅几十km2,大者可达几十万km2。 盆地平面形态往往与盆地成因机制存在某种联系。现存同沉积盆地形态可以直接测得,但对构造盆地的形态则需进行大量的工作,特别是通过沉积相、厚度和指向构造的综合分析才能重建。因此在研究盆地时应认真研究现存边界的性质,区别侵蚀边界与沉积边界,从而正确地推断同沉积盆地范围和形态。,2.地层格架,沉积盆地剖面形态和内部几何形态指示了沉积盆地从初始沉降到逐步扩张,最后萎缩和封闭的全过程。Conybere(1979)使用地层格架(strazigraphic framework)来特指盆地的内部几何形态,李思田等(1983)进一步完善了这一概念,指构成盆地的岩性地层单元和岩性单元的几何形态及其相互联系。随着地震探测技术的进步及研究深入,人们对盆地内部沉积构成细节的了解,有的学者在使用地层格架这一术语时赋予了更为广泛的涵义,即把沉积体系的三维配置也称为地层格架,李思田主张用成因地层格架(geneticstratigraphic framework)这一术语以示区别.近年来,随着层序地层学引入盆地分析之中,通常把构成盆地各层序单元(即年代地层单元)的几何形态及其联系称之为层序地层格架(equence tratigphic framework)(解习农,1994)。,,地层格架按照其内部形态特征可划分为上超式、退覆式和前积式三种基本样式,有些盆地则表现为复合样式。地层格架表现了盆地充填样式,它决定于盆地几何形态和沉积范围的变化、沉积中心的迁移等因素,它最直观地表现了盆地的基本演化模式。对于一些后期改造不强烈的盆地,其地层格架完整地保存着,但对于形变、剥蚀较强的盆地则需通过沉积断面的编制才能更好地恢复和显示。图2-1反映了半地堑式盆地超覆式地层格架模式(据李思田,1988)。,,,盆地地层格架这一术语的提出及广泛使用和地震勘探技术的发展密切相关,精确的地震探测工作取得的地震剖面可以十分清晰地反映地层格架的形态,因为它是地层物性的客观反映,而不受生物地层学上一些难于统一的争论的影响。因此,地层格架的建立为地层划分和对比提供了重要信息。,二、沉积参数,沉积充填是盆地的实体,沉积参数研究常常是盆地分析中最基本的研究内容。沉积包括盆地充填的岩性和沉积体系构成、盆地充填序列、沉积体系的空间配置及古水流体系。1.盆地充填的岩性和沉积体系构成,,沉积物的岩性构成直接反映了盆地区(沉积条件和背景条件,水动力条件)和沉积物供给条件,后者包括距剥蚀区的距离和隆起与沉降相对运动的速率。前者包括沉积区古地理,有关的理论和方法最早起源于美国学者对海湾等盆地的研究。沉积体系是一种三维成因岩性地层单元,是盆地沉积的基本建造组合。因此,沉积体系的识别是盆地沉积充填演化分析的基础,本书第三章将详细介绍沉积体系分析方法。,2.盆地充填序列,垂向序列的研究在沉积学中占有重要地位。沉积学家趋向把垂向沉积序列划分为不同等级,如划分为层序、超层序和盆地充填序列(basin-fill sequence)。盆地充填序列代表盆地发育期的整个垂向沉积序列,这个序列可由若干套沉积组合构成并按一定顺序出现,其中每套沉积组合皆由其共生关系密切的沉积相组成。,,盆地充填序列是盆地演化的历史记录,沉积组合的交替反映了构造演化的阶段性。如我国东北晚中生代断陷盆地的沉积,明显的边缘相和厚度资料证明盆地是单个的。但是位于同一盆地群中的盆地充填序列却有惊人的相似性,相距很远的同期、同类型盆地的充填序列基本可以对比,如阜新盆地和相距800余公里的伊敏盆地。因此,可概括为一定的充填序列模式(图2-2)。,图2-2 晚中生代断陷盆地充填序列模式,,从火山岩基底往上依次为:I底部冲洪积段;Ⅱ盆地中心为深水湖相泥岩段,滨湖带为含煤段:Ⅲ湖相泥岩段(湖泊覆盖面积最大的阶段);Ⅳ主含煤段;V顶部冲洪积物段。有的盆地含煤段和湖相段可出现多次重复。有些盆地中已经证实Ⅱ和Ⅲ的湖相泥岩可成为生油岩。这种现象从盆地构造演化所获的结论中得到了解释,即从开始裂陷成盆到盆地结束充填经历了从张扭体制向压扭体系的转化过程,构造运动体系的变化导致上述序列的产生。,3.沉积相的空间配置,沉积盆地内相的空间配置反映其整体的古地理面貌,由于它直接决定着沉积矿产聚集的有利部位,因此是盆地分析的中心问题。每种类型盆地相的空间配置都有一定的特色,这决定于不同类型盆地的构造格架、几何形态、沉积区和剥蚀区的构造运动。沉积相的空间配置不是一成不变的,它随着时间发生演化,因此需要分期编制一整套的古环境图才能反映不断变化的古地理面貌。,,许多学者注意到盆地中沉积相分布的规律性,如L F.Brownm,W.L Fisher等论述过相一沉积体系—沉积体系域的概念直到整个盆地中沉积体系分析的规律。以半地堑型断陷盆地为例,无论内陆或近海条件,在控制性盆缘断裂一侧均发育有扇带:当盆地中心发育湖或海湾时,扇体可能过渡到扇三角洲;而在无盆缘断裂的一侧由于古坡度平缓则形成河流三角洲(图2-3),再如我国地台区与陆表海有关的大型坳陷盆地,如华北地台的太原组、扬子地台的上二叠统,其形成环境从盆地边界开始,依次出现冲积平原—三角洲一障壁砂坝和海湾环境,然后过渡到形成碳酸盐的浅水环境。但上述两个区域中带的形态和宽度各不相同,这取决于不同构造背景。,图2-3浅湖周缘扇三角洲和湖滨带沉积体系的空间配置图(据李思田,1988),4.古水流体系,在重建盆地古地理工作中,Potter和Pottuoh特别强调古水流体系研究的重要性,并指出其具有“骨架”意义。古水流体系可根据碎屑颗粒的分散类型和指向构造等方面的编图来加以显示(图2-4)(Potter and Portuohn,1977)。,图2-4 中阿巴拉契宾夕法尼亚系亚波科诺组的沉积骨架和古水流体系(据Potter and Pettijohn,1977),三、构造参数,盆地构造分析是盆地分析中又一关键性研究内容。盆地分析中构造参数主要包括构造运动面、沉降史及区域地层厚度分布、盆地构造格架。1.古构造运动面 代表盆地的基底面或盆地萎缩阶段古风化剥蚀面,通常代表一定规模的构造运动中所形成的不整合面。这种界面与区域构造事件吻合,即区域性不整合面。这种古构造面不仅在同一沉积盆地内等时普遍发育,而且在相伺应力场作用下的同期盆地也普遍发育,因而具有较好的可比性。,2.沉降史及区域地层厚度分布,沉降史指示盆地升降的历史和垂向演化的阶段性。区域地层厚度分布则反映盆地内务阶段的差异沉降。这种差异性指示了盆地内不同构造区块的升降的差异性和同生构造的分布特征。需要指出的是,地层厚度的分析中必须要进行古水深校正和剥蚀厚度的恢复。,3.盆地构造格架,Conybeare(1978)将沉积盆地的构造格架定义为盆地基底构造的性质和配置。李思田等(1983)认为盆地构造格架应包括成盆期再活动的先存构造和盆地演化过程中新生的构造。在断陷盆地中构造格架的主要成分是控制性盆缘断裂和盆内基底中的断裂网络,后者把基底分割成一系列小断块,在盆地演化过程中显示了明显的运动差异性(图2-5)。,图2-5 晚中生代断陷盆地的构造样式(据李思田,1988),,坳陷盆地的基底主要显示连续变形,因而格架成分由一系列有一定方向和排列样式的隆起、坳陷组成,也常包括部分断裂。在坳陷盆地的基底上也愈来愈多地发现了对沉积有影响的断裂,但这些断裂并不切穿盆地的充填物,而表现为深部块断状、浅部波状的形态。晚三叠世扬子盆地的古构造格架。盆地内部主要为北东向的大型隆起、坳陷(川西坳陷、贞丰坳陷及其间的隆起区),昆明以西则出现南北向和北西向构造。,四、热过程参数,随着盆地的沉降和岩浆活动所发生的热过程,对油气的成熟和破坏,煤化程度,沉积矿产特别是粘土序列等热敏感矿产以及层控金属矿床的成矿均有重要的控制作用。热过程与能源资源的关系已经有了相当深入和成熟的研究,已经证明煤的煤化程度(煤级)是古温度和有效作用时间的函数;油气的形成,产出率和破坏均受控于热演化过程;与生油窗的概念相似,层控金属矿床也存在着“成矿温度窗”,成矿元素的活化以及含矿热水形成迁移和沉淀都有一定的温度条件。,,鉴于盆地分析中所涉及的主要是古地热场问题,因此需要靠一系列的“地质温度计”参数来恢复热历史,包括煤、石油、天然气和岩石中的分散有机物的热演化程度参数;矿物学标志,特别是粘土矿物的变化和矿物包体测温,微体古生物标志等。但迄今为止研究程度最高的古地温标志仍然是镜煤反射率。金属成矿作用研究中也开始使用矿体中的有机质包裹体的热演化程度判断成矿温度。 古热场不仅对矿产本身有重要作用,对其围岩的成岩、后生变化以及变质都有着控制作用。,五、岩浆活动参数,包括火山喷发活动参数和岩浆侵入活动参数(李思田等,1989)。火山喷发岩及其再沉积产物是许多盆地充填物中的重要组成部分,并与成矿作用有密切关系,特别是海底的火山喷发活动与许多重要金属矿床如铜、锰、金的成矿作用有关。火山岩的类型、组合及其岩石化学特征又是盆地形成的板块构造背景的重要标志。盆地充填同期和充填期后产生的侵入体不仅导致了内生成矿作用,对能源资源的演化也有密切关系。煤和油气的热演化主要受控于深成变质作用,即与沉降史有关,其次是叠加上去的岩浆变质作用。,六、成矿参数,不同的矿床类型和成矿序列各有其特定的成矿参数,既包括矿石的物质成分和性质参数,也包括矿体形态和分布特征参数。这些参数依矿种的矿床类型而变化。,第四节 盆地分析基本方法,盆地分析是一项复杂的系统工程,既包括常规的地质基础工作,如基本的生物地层沉积、构造、岩浆活动等方面的工作方法,又包括新技术和新手段的应用。,一、宏观沉积特征分析,沉积盆地沉积特征的识别是盆地分析最直观的证据,宏观分析包括对地表露头和钻孔岩芯的最基本的沉积特征的描述。包括垂向序列、沉积相空间配置、古流向和分布样式等。 垂向序列分析:垂向序列研究要求客观、详细地描述岩石成因标志在垂向的变化、详细划分作用成因单元,确定沉积相的组合和交替规律,并进行沉积过程分析。露头剖面和钻孔岩芯的详细描述是沉积环境的基础。,,沉积相的空间配置:注意相的共生关系将能使环境分析中少出现“见树不见林”的错误,例如同样的一种沉积构造或沉积组合可出现在不同环境之中,只有弄清相邻的沉积相的共生组合关系把握住总体背景。为此需特别注意不同沉积相在横向上的过渡关系。其有效的分析方法包括:野外沉积体的三维追索,利用密集钻孔控制或利用地震相特征进行详细沉积断面图的编绘。,,古流向和分布样式分析:指向构造的系统测定对正确识别沉积环境有重要作用:每种沉积体系都有其特有的古流向分布样式,如冲积扇的古流向分布是放射状的,河流沉积指向构造图有一个明显的优势方向。指向构造和砂分散体系研究的结合,是重建古水流体系、揭示沉积格架的有效的途径。,二、微观沉积特征分析,借助于显微镜和其他方法对岩石或矿物进行微观研究,以提供环境分析证据。其具体研究内容主要包括;碎屑成分、自生矿物和特殊岩石类型、碎屑结构特征(包括粒径大小、排列、分选、磨圆、基质性质及含量等)、生物碎屑成分及结构特征。,三、地球物理测井分析,盆地分析工作中应用地球物理测井曲线解释沉积环境已经成为必不可少的手段。对盆地的整体分析必然要求使用过去施工的许多钻孔资料,而这些资料往往只有非常简单的描述(多数情况下岩芯没有保存);正在施工中的钻孔也可能存在岩芯倒置、取心率偏低等方面的问题。由于上述原因,所以在工作中必须大量使用测井曲线以补充必要的信息。,,用于解释沉积环境的曲线类型有自然电位曲线、自然伽码曲线、电阻率曲线以及人工放射性曲线等。此外倾角测井可提供古流向信息。 测井曲线的功效,首先在于能解释岩性,为编制砂体图和其它等厚图提供基础数据。这对于了解无岩芯孔、取心率低的钻孔无疑十分重要。,,测井曲线用于环境分析物最主要方面是帮助进行垂向序列分析,由于合乎质量要求的曲线能很好地反映岩石物性,因此它可以表示垂向上不同岩性层的构成面貌。单层或总体粒度变化趋势可以很好地从曲线上了解,例如根据峰值变化曲线形态识别总体向上变粗的粒序和总体向上变细的粒序。垂向上岩性的突变处在测并曲线上极为明显,如一个砂岩层其曲线特征表面为底部突变,则常常是冲刷面的反映,此种情况经常见于河道或其它水道的底部。应用曲线确定的各种沉积体系的垂向序列,以建立各种环境曲线的标形特征。,,测井曲线应用的另一方面进行成因地层对比。不同的成因地层单位为不同的相组合,因而在曲线特征上明显地有别于相邻成因单位,在进行区域对比时可做为重要依据之一。,四、应用地震探测和其它物探方法,地震探测成果的应用对沉积盆地地层格架与沉积环境研究起了重要作用。能源普查中施工大量地震测线,所获反射地震时间剖面对能源盆地的预测提供了关键性的信息。,,由于沉积盆地的岩性地层单位有明显的物性差异,因此在地震时间剖面上可看到一系列清晰的反射界面,根据这些界面可勾绘出盆地内部几何形态——地层格架的轮廓。反射地震时间剖面上还可以识别大的岩性单元或沉积体,如盆缘扇带和一些具进积结构的沉积体(三角洲和扇三角洲)以及大量的湖相沉积。这样应用地震地层学方法可以迅速概略地对沉积体系三维配置和相互关系做出判断。,,通过对合成地震记录或地震模拟剖面各个波形的分布,可以弄清各岩性单元详细的几何形态或确定相的变化。此外,利用地震剖面的层速度计算,能粗略地碗定岩性。像其它物探资料的应用一样,地震成果的分析需要与钻孔验证、地面地质调查充分结合,才能做出更好的解释。,,在没有地震探测成果的地区,地面电法对沉积充填的概略能提供一些信息。如内蒙言自治区煤田地质公司在巴音和二连盆地群煤田普查工作中,通过对比找到了大致圈定冲积扇带的电性参数。109煤田地质队在陈巴尔虎旗盆地根据地面电法判断深湖泥岩段下存在着一个较粗的碎屑岩段,可能是另一个含煤段,经过钻得到了证实。,五、盆地构造分析,在沉积盆地分析中构造分析十分重要。具体包括地质观察和填图、物探、航片与卫星照片判释、构造岩石学以及数学和物理模拟等多种方法。,,(1)对构造形迹进行野外观察和填图.李四光地质力学的若干基本原则和经验可广泛应用于沉积盆地分析中,包括确定构造形迹的力学性质(挤压、引张、张扭和压扭)和几何形态;构造形迹的级别和序次;构造形迹力学性质的转化,特别是结构面上遗留下来的多次形变的痕迹;分清构造变形的形成时期并分配配套。 (2)应用航空照片和卫星照片对盆地及邻近地区构造进行全面判释。特别是控制性断裂网络的研究。,,(3)应用反射地震时间剖面查明盆地的构造祥式,特别是控制性盆缘断裂和基底中有同沉积活动的断裂位置和形态。在解释深部断裂网络时航磁资料亦有很好的效果。 (4)进行构造岩采样和实验室研究。 (5)进行物理模拟和有限元分析,论证对地质观察统计资料的合理性。这些物理和数学模拟工作都是以盆地整体为对象,并考虑了应力场转化,进行了不同构造体制下盆地古构造应力场的模拟。,,在盆地构造研究内容上,耍特别强调下列方面: (1)区分同沉积构造和后沉积构造。 (2)注意了盆地基底古断裂网络的研究。 (3)区分构造的等级。 (4)注意构造的形成期次及区域构造应力场转化对盆地构造性质的影响。,六、计算机应用,随着计算机的发展,计算机的应用在盆地分析中的作用越来越显著。其突出的应用主要表现在: (1)巨量数据的存贮和图形计算机化,这样可以提高效率,避免人为因素误差; (2)统计分析和其它数学地质方法的应用,如应用马尔科夫链分析垂向序列,应用趋势法分析古构造演化,应用多元统计分析查明各种参数之间的规律性联系等,这样可以从庞大的数据和错综复杂的参数间更有效地找出其规律性; (3)盆地模拟和盆地分析专家系统的应用,盆地模拟一方面可以相互验证地质推测和解释,另一方面可以定量演示盆地形成和演化过程。盆地分析专家系统的应用为盆地分析及矿床资源勘查评价及决策提供更便利的条件。,,课后小结: ①宏观沉积特征分析,宏观分析包括对地表露头和钻孔岩芯的最基本的沉积特征的描述。包括垂向序列、沉积相空间配置、古流向和分布样式等。②微观沉积特征分析,具体研究内容主要包括;碎屑成分、自生矿物和特殊岩石类型、碎屑结构特征(包括粒径大小、排列、分选、磨圆、基质性质及含量等)、生物碎屑成分及结构特征。③地球物理测井分析,用于解释沉积环境的曲线类型有电阻率曲线、自然电位曲线、天然放射性曲线以及人工放射性曲线等。④盆地构造分析,具体包括地质观察和填图、物探、航片与卫星照片判释、构造岩石学以及数学和物理模拟等多种方法。,,思考练习题(讨论题,练习题):①概念:地层格架? 盆地充填序列?沉积相的空间配置?古构造运动面?沉降史?②盆地分析基本方法是什么?③盆地分析基本参数概括为哪六类?④盆地分析的基本思路是什么?⑤如何进行宏观沉积特征分析?⑥如何进行微观沉积特征分析?⑦试述进行盆地构造分析与油气地质勘查专业的关系?,
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