盆地分析沉降史作业.docx
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盆地分析沉降史作业
盆地分析沉降史作业
LT
作业题目
说明
层号
底界深度（m）
底界年龄（Ma）
7
450
10.3
6
1090
15.4
本层顶剥蚀215米,间断时间2.1Ma
5
2060
24.6
4
2821
28.4
3
4433
33.1
底界沉积时水深230米
2
5421
37.6
1
6643
40.3
已知：
地幔密度：
3.3,沉积物密度2.5。
地表孔隙度48%，3000米深度孔隙度14%，不考虑砂泥变化。
（1）编制基底沉降史和构造沉降史图；
（2）编制埋藏史图；（3）分析说明盆地的沉降特征。
作业方法与步骤
一、利用回剥法绘制埋藏史图
回剥法绘制埋藏史图，是根据沉积压实原理，从已知的单井分层参数出发，按照地质年代由新到老的顺序逐层剥去，剥蚀恢复过程中考虑了沉积压实、沉积间断、地层剥蚀等地质要素，直至全部地层剥完为止。
如下图（图1）模型所示：
图1剥蚀厚度恢复模型
回剥技术采用地层骨架厚度不变压实模型：
即在地层的沉积压缩过程中，压实只是导致孔隙度减小，而骨架体积不变。
使用该模型恢复地层的沉降史，实质上是恢复地层中的孔隙度演化过程，因此可以借助孔－深关系来恢复古厚度。
即随着埋藏深度的增加，地层的上覆盖层也增加，导致孔隙度变小，体积减小。
可以假定地层的横向位置在沉降过程中不变，而仅是纵向位置变化。
因此，地层体积变小就归结为地层厚度变小。
在正常压实情况下，孔隙度和深度关系服从指数分布：
（1.1）
其中，Φ是深度为z时的孔隙度，Φ0为地表孔隙度，c为压实系数。
根据已知条件：
地表孔隙度48%；3000米深度孔隙度14％。
将其带入到式（1.1），两个未知数列方程，可计算出压实常数:
c=4.107×10-4
沉积层孔隙度在受压实过程中，沉积物骨架部分的体积不变，只有孔隙部分发生变化。
如果某层深度Z1至Z2时（Z2＞Z1），层内孔隙所占体积Vm为：
图2沉积埋藏史图
图3PetroMod沉埋藏史模拟图
二、编制基底沉降史和构造沉降史图
要编制基底沉降史和构造沉降史图，必须通过建立各地层的埋藏史，也就是各地层的总沉降史，如第一问所作。
总沉降量由负荷沉降量和构造沉降量两部分组成。
如果求出负荷沉降量，然后在总沉降量中减去负荷沉降量就得到构造沉降量。
总沉降量St等于负荷沉降Sl与构造沉降Ss之和，即：
所以：
（2.1）
总沉降量St是通过地层回剥求出的，含有埋藏深度z和水深zw两个部分：
（2.2）
根据艾里（Airy）模型：
（艾里—海斯堪宁均衡模型（Airy-Hayskanenisostaticmodel）：
在作均衡重力校正时，芬兰人海斯堪宁对艾里地壳均衡假说中的补偿质量作了适当的量化，作了如下简单假设：
完全均匀补偿，地壳密度处处相等，壳下层的密度大于地壳的密度，山脉有深入壳下层的轻山根，海洋下面壳下层向上突起，形成反山根，地壳就像漂浮在海洋上的冰山一样漂浮在壳下层上。
山脉的轻山根和海洋下的反山根形成补偿质量，山脉的轻山根产生的质量亏损等于山脉的地形质量，海洋的重反山根造成的质量多余等于海洋部分地壳的质量亏损。
局部补偿,不管地形横截面积的大小，任何横截面积的地形或海洋都有与其相对应的山根或反山根，山根或反山根的厚度与山脉的高度或海洋的深度成正比。
）
（2.3）
将式（2.2）和式（2.3）带入式（2.1），得：
（2.4）
式中：
Ss—井底的构造沉降，m；
—地幔密度，g/cm3；
—地下水密度，g/cm3；
—沉积物密度，g/cm3；z—井底埋藏点的深度，m，由以前的埋藏史得到；zw—井口的水深，m。
（参考前人方法。
）
已知：
地幔密度：
3.3g/cm3,沉积物密度2.5g/cm3，地下水密度1.0g/cm3；并且层2底界沉积时水深230米，由公式（2.4）计算得如下所需数据（表2）：
表2基底沉降量和构造沉降量数据统计表
基底总沉降量
构造沉降量
地质年龄/Ma
底界埋深/m
地质年龄/Ma
底界埋深/m
40.3
0
40.3
0
37.6
2008
37.6
928
33.1
2912
33.1
1013
28.4
4518
28.4
1571
24.6
5187
24.6
1804
17.5
6164
17.5
2144
15.4
5949
15.4
2069
10.3
6381
10.3
2219
0
6643
0
2311
由以上数据可画出构造沉降和基底沉降图（图4）：
图4构造沉降和基底沉降图
三、盆地沉降史分析:
由构造和基底沉降曲线可看出沉降曲线呈下凸状，大致分为早期和晚期两个阶段沉降。
即早期：
从40.3Ma到37.6Ma间，沉降曲线比较陡、斜率大，说明沉积1，2层地层时期，盆地整体沉降速率较快，且构造沉降占主导地位。
而晚期：
从37.6Ma开始，构造沉降曲线比较平缓、斜率小，而压实沉降速率仍然很大，说明从沉积3层地层开始，盆地整体构造沉降速率明显变慢，而压实沉降对于盆地基底沉降作用大。
在17.5-15.4Ma内，虽然构造沉降抬升不大，但是基底抬升较大，可能是由于海平面变化等非构造作用抬升引起的剥蚀。
这一构造沉降曲线的总体特征表明：
该盆地可能是一个由伸展作用形成的裂陷盆地，早期（40.3Ma~37.6Ma）为快速下沉形成裂陷沉降阶段，后期（37.6Ma~今）为缓慢下沉形成凹陷沉降阶段。
附迭代计算C语言编程代码：
#include
#include
main（）
{
floaths,z2,z1,z0;
doublec,eps;
c=4.107e-4;
eps=1e-5;
scanf（"%f%f",&hs,&z1）;
printf（"%f%f\n",hs,z1）;
z0=6000;
z2=hs+z1+（0.48*（exp（-c*z1）-exp（-c*z0））/c）;
while（fabs（z2-z0）>=eps）
{z0=z2;
z2=hs+z1+（0.48*（exp（-c*z1）-exp（-c*z0））/c）;
}
printf（"%f\n",z2）;
}
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