盆地分析沉降史作业文档格式.docx
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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。
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
2008
928
2912
1013
4518
1571
5187
1804
17.5
6164
2144
5949
2069
6381
2219
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<
math.h>
#include<
stdio.h>
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);
}
%f\n"
z2);
}
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