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含油气盆地分析

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含油 盆地 分析
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沉积物源-汇系统(The sediment routing system),何登发 教授中国地质大学(北京)2014.11,第八讲,地表外动力地质作用,理解地球表层动力学过程对揭示地球整体动力学过程非常重要。造山带或隆起区的剥蚀地貌与盆地区的沉积地貌,是地球表面的两个基本地貌单元。沉积的盆地区可以遭受挤压、隆起,形成剥蚀区;剥蚀区经历长期的剥蚀可夷平化,或构造沉降而转化为盆地。构造作用、气候及海平面变化,不断塑造、改变着地球表层的物质组成和地表形态。,地表外动力地质作用,剥蚀地貌与沉积地貌之间的物质变迁和交换是通过沉积物搬运系统或路径来进行的。从山区形成的物源进入到被称之为从“源”到“汇”的系统中最终沉积下来的现代地表动力学过程的研究,成为当前国际地球科学领域中一个人们广泛关注的课题。沉积盆地分析研究盆地地貌和沉积物来源及沉积物分散体系,探讨地貌演化及源-汇系统,揭示盆地地质演化历史。,地表外动力地质作用,从沉积记录追索母岩性质、来源及物源区的构造事件或背景。沉积物源的供给变化,包括物源的性质、供给量及搬运或分散过程,不可分割地要纳入到从源到汇的盆地沉积充填研究中。盆地地貌的研究,从盆-山分布、盆内的隆坳格局以及局部的古隆起-古沉降带等相对宏观的构造古地貌分析,到沉积古斜坡或坡折带、古水道或单一沉积体等相对微观的地貌及形态研究,近二十年来都取得了一系列重要进展。这些研究不断为沉积矿产资源的勘查、特别是油气勘探中生、储、盖层和岩性-地层油气藏的分布预测等提供了重要的理论依据和技术支持。,源-汇系统的概念,剥蚀地貌与沉积地貌是由沉积物搬运路径连结起来的。从剥蚀区形成的物源,包括风化剥落的颗粒沉积物和溶解物,搬运到沉积区或汇水盆地中最终沉积下来,这一过程被称之为源-汇系统。在源-汇系统中保存下来的地质信息,是从山到盆的整个地球表层动力学过程的记录,也是深部岩石圈动力学过程与地球表面物理、化学与生物及气候条件等相互作用的产物。只有把物源的形成、搬运到沉积作为一个整体的过程来研究,才能完整地认识地球表层的动力学过程及其演化。,陆-洋源-汇系统的地貌带分布与剥蚀-沉积作用,源-汇系统的概念,需要对这些不同的地貌区带的地形、水道或沟谷地貌以及沉积体系开展定量或半定量的描述,探讨包括物理、生物和化学作用的剥蚀、搬运及沉积的动力学过程并进行模拟分析。源-汇系统不同的构成部分在宽度、斜坡的陡缓、沟谷发育的数量、切割陆架的深度以及最终在盆地内形成的沉积体系的组成特征等都有重要的差别。如在活动的陆架边缘,构造的抬升可导致活动的物源区,发育的冲积平原分布面积窄,陆架边缘延伸长度有限,沉积物从物源区可以很快进入陡的斜坡区;而被动大陆边缘区,冲积平原和陆架区较宽,形成的下切水道数目少,规模大且比较稳定。,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇聚与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,物源和剥蚀区地貌,沉积物源的性质与物源区的母岩组成、构造作用及气候条件密切相关。山区的剥蚀地貌是由构造运动与气候驱动的剥蚀动力学过程所决定的。造山带的构造作用具有强大的破坏力,构造的挤压或板块碰撞会造成地表大区域的变形和地貌形态的变化。由板块碰撞或构造-热隆升形成的高山和岩层的破坏是导致沉积物崩塌、剥落并在地表流动的驱动力;风化、侵蚀又在很大程度上依赖于气候因素。不断的侵蚀作用将构造抬升的剥蚀区雕刻成纵横交错的山谷地貌。揭示塑造山地地貌的构造作用和气候变量是一项需要长期探索的科学问题。沉积层(岩)的矿物组分、主量元素组成等被广泛用于判别物源的构造背景和母岩类型等,如Dickinson等提出的三角图解、Bhatia提出的砂岩主量元素源区图解等。重矿物对恢复物源性质研究具有重要的作用,重矿物组合类型和稳定系数是分析母岩性质和来源方向的重要依据。,物源和剥蚀区地貌,物源的供给量取决于物源区的剥蚀速度和汇水面积,而供给量的变化对沉积体系的沉积结构以及相对海平面的变化具有重要的影响。近年来有关沉积物供给量与陆架斜坡发育关系的研究取得了重要进展。大量研究表明,不同体系域内沉积物供给量在各个地貌带的沉积物分配的数量关系、沉积体系发育的规模,沉积物供给量和供给速度的变化等对陆架坡折的形态、地层前积结构、滑塌和沟谷发育及演化等都具有十分重要的控制作用。,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇聚与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇集与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇集与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇集与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,,南海北部渐新世早期(约20-21Ma)低水位期大陆斜坡到深海平原的沉积分散体系的构成特征,林畅松,2015,陆架坡折的沟谷地貌与海底扇,4. 从物源区到湖盆的源-汇过程,现代或古代的许多大型的内陆湖泊,周边为造山带或长期隆起区所围限,也存在一个从物源区、冲积平原到滨-浅湖、最后为深湖的多级地貌单元组成。盆地的构造背景可能是决定盆地地貌、源-汇系统基本特征的主要因素。如在构造相对活动的陆内碎屑湖盆中,包括陆内前陆盆地、断陷盆地等,近且多方向的物源体系、明显的构造作用以及汇水盆地小、沉积物类型对气候变化响应敏感等,是这一地表动力学系统的显著特征。构造活动、气候条件、湖平面变化的共同作用决定了各个地貌带、沉积相带的发育、分布及宽、窄的变化。,林畅松,2015,4. 从物源区到湖盆的源-汇过程,主要内容,物源剥蚀动力(The erosional engine)剥蚀速率的测定(Measurements of erosion rates)搬运水道-山坡过程(Channel-hillslope processes)长距离沉积物搬运与沉积(Long-range sediment transport and deposition)汇集与沉积多学科思考—源-汇系统的远程联系(Joined-up thinking: teleconnections in source-to-sink systems)盆地地貌和演化,1)盆地的隆、坳格局,盆地地貌演变是对区域构造背景演化的响应。盆地的构造格局及其演化决定着盆地地貌的总体的变化。盆地地貌的基本特征首先表现为盆内隆、坳格局的总体分布。盆内的古隆起(带)、古坳陷(带)的发育有些是古老基底构造的继续活动的结果,有些则是在盆地发育演化过程中形成的,但总体的配置或分布往往与盆地的成因或动力学过程有关。盆内的古构造单元或构造带,构成了盆内不同的地貌单元。盆内的沉积物堆积在不断地改变着盆地的地貌特征,但盆地总体的地貌格局和演化,主要是受到盆地构造格架及其演化的控制的。盆地地貌演化研究的首要任务是要揭示盆地总体的构造地貌或隆坳格局变迁与盆地地球动力学背景的关系。,塔里木实例,,2)古隆起地貌与局部的源-汇过程,古隆起从开始隆升到露出水面遭受剥蚀之前,是属于水下隆起或沉积期古隆起;其识别可依据隆起的上覆地层变薄、向上变浅的沉积序列以及特定的沉积相类型的发育。露出水面后遭受剥蚀的古隆起以地层的缺失和形成不整合为标志。古隆起地貌的恢复是十分困难的,需要结合地质、地球物理及地球化学等资料综合分析。利用网络状的地震剖面控制或连井对比追踪不整合下伏地层削蚀点的分布,可恢复古隆起的分布范围。可通过削蚀点处地层被削蚀的厚度来估算剥蚀量。同时,可应用三维地震数据拉平某一沉积层面(古水平面)来恢复古隆起的地貌特征。不整合面的分布、组合样式等也可用于分析古隆起的地貌特征。,渤海湾盆地渤中坳陷中部东营组沉积早期盆内古隆起形成的局部的源-汇关系,林畅松,2015,2)古隆起地貌与局部的源-汇过程,盆内存在的古隆起遭受剥蚀可提供盆地充填的局部物源。在裂谷型盆地中:在同裂陷期,广泛发育有盆内古隆起或断隆构造,不同古隆起形成多方向的、近距离的源-汇体系。裂后期盆内的古隆起被逐渐淹没和超覆。裂后期被超覆于盆内的局部物源形成的砂质沉积体系,具有良好的成藏条件,油气勘探已证实可形成十分重要的油气藏。,3)同沉积构造活动与构造古地貌,沉积盆地中中等尺度的地貌变化,与各种同沉积构造,如同沉积断裂的活动有关。从物源区到盆地的整个源-汇体系中,构造古地貌对沉积物分散路径和沉积结构以及沉积体系分布等都具有十分重要的控制作用。沉积物分散路径常常受到断裂或断裂组合构成的特定构造古地貌的制约。如断陷盆地中,平行或雁行状断裂系形成的多级断阶、由主干断裂和与之高角度相交的一组伴生次级调节断裂构成的梳状断裂系、帚状或叉状断裂系以及断裂调节带等产生的构造地貌,制约着沉积物的分散过程和砂体的最终堆积方式。从盆缘断裂一侧的隆起上剥蚀下来的物源,沿着切过上隆断块的径向沟道、沿断裂转换带或帚状的断裂构造地貌注入盆地的陡坡边缘,形成具有特定形态的扇/辫状三角洲体系。这里的部分沉积物常常以重力流的方式再搬运到下一构造低地的深湖区堆积。轴向的物源和来自缓坡的物源体系注入盆地的沉积物搬运路径和堆积过程均受到同沉积断裂形成的古地貌的控制。在盆地中部由同沉积断裂活动控制的深洼带是沉积物堆积的最终场所,并以重力流沉积为特征。,3)同沉积构造活动与构造古地貌,在断陷或裂谷型盆地中,规模较大的长期活动的同沉积构造(断裂)所形成的古地貌突变带或斜坡带被称为构造或断裂坡折带。在一些断陷湖盆中浅湖与深湖的过渡带或坡折带常常是由断裂明显活动产生的。它构成了深湖与浅湖区的地貌分界,是湖盆中分隔低位体系域与水进和高位域的地貌标志。断裂坡折带具有普遍的意义,并存在多种成因类型。从盆地边缘到沉积物最终堆积的盆地中心,可能存在多个或多级构造或断裂坡折带,对沉积物的搬运路径和堆积的源-汇过程具有重要的制约作用。目前这一概念已被广泛用来描述盆地中对沉积体系的发育分布起到重要控制作用的地貌突变带。,南海北部渐新世早期陆架边缘三角洲-前三角洲浊积沉积的均方根地震属性的沉积解释和钻遇三角洲前缘沉积的钻井测井剖面,林畅松,2015,地震沉积学,小结:,沉积物搬运系统是从源-汇的综合、动态系统。内部具有复杂的动力学过程,气候与构造是主要的外界影响因素。由一系列段(segments)或分割区(compartments)构成,每段受控于剥蚀的、搬运的、沉积的过程的特有组合。,
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