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1、第五章 盆地沉降埋藏史分析(地史),一、盆地的沉降与充填及其石油地质意义二、盆地下沉的机制三、沉积盆地沉降埋藏史的恢复（一）压实过程中孔隙度的变化（二）埋藏过程中的沉积厚度和沉降幅度（三）埋藏沉降史的恢复原理（四）基础资料的准备和处理四、不同类型盆地沉降史特征,一、盆地的沉降与充填及其石油地质意义,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。研究盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要内容。沉降史分析是含油气盆地分析的基础，也是油气评价的重要步骤。,沉降与隆升相对于某一参照面，含有时间意义沉降作用与沉积作用沉降作用是指地壳的一种垂直负向运动过程，含有时间意义。沉积作用是地壳的物质在外
2、地质营力的作用下，对盆地进行充填、和堆积的地质过程。故盆地沉积层序分析是分析盆地沉降作用的重要方法。沉降作用沉降区沉积场所沉积物负载引起新的沉降。沉降发生分为构造沉降和非构造沉降（沉积负荷、古水深、海平面变化引起的相对沉降）,盆地的大小 几何形态 构造特征,基底的沉降,盆地的形成,沉积物的充填,进一步沉降,沉积盆地的沉降与充填贯穿于沉积盆地发展演化的整个过程中。它们共同作用的结果直接影响着盆地水体的深度，也控制着岩相带和生物相带的分布格局。一个沉积盆地中，沉降速率与充填速率的关系可以出现三种情况：沉降速率充填速率：盆地处于欠补偿状态沉降速率=充填速率：盆地处于稳定的补偿状态沉降速率充填速率：盆
3、地处于超补偿状态,沉积盆地的规模变化沉积建造序列和岩相序列的变化有机质的保存和演化的差异,烃源岩的发育与沉积盆地的沉降速率有密切关系沉降速率最大的时期是烃源岩最发育的时期沉降与充填速率的变化对断陷盆地的同生正断层也有控制 作用,二、盆地的下沉机制,盆地的下沉就是地壳的下沉，它由地球动力学环境所决定虽然目前已经提出了重力作用、热力作用、应力作用等若干机制，但是，对详细的机理还存在许多争论。,构造因素，岩石圈伸展减薄；热力作用因素，岩石圈冷却收缩；沉积物负荷引起的均衡补偿作用；地壳深部的变质作用；板内应力作用。,（）压实过程中孔隙度的变化,三、沉积盆地沉降埋藏史的恢复,不考虑压实作用对地层厚度的影
4、响巴布罗夫曲线图,“地层骨架厚度不变”压实模型,正常压实情况下碎屑岩的孔隙度深度关系,=Vp/Vt=Vp/(Vp+Vs)=o*exp(-CZ)C-压实系数，M-1Z-深度，Mo-地表孔隙度，小数-深度Z处的孔隙度，小数异常压力下的孔隙度深度关系需要用其它公式来描述,（二）埋藏过程中的沉积厚度和沉降幅度,在沉积物的埋藏和成岩过程中起主导作用的是机械压实，主要表现为随着埋深的增加，上覆地层的压力（沉积物的重量）使下伏地层中的流体逐渐排出，地层厚度、孔隙度随之减小在盆地沉降过程中，地表沉降幅度与基底沉降幅度通常是不一致的，被埋藏的地层的深浅层位的沉降并不是同步的地表沉降幅度中的一部分反映了基底沉降的
5、增量，另一部分则反映了下部地层的压实量。,（三）埋藏史沉降史的恢复原理,1.正演模型,地层的现今厚度、现今孔隙度和原始孔隙度,地层的原始厚度,地层的沉降速率,相应的沉降时间,孔-深曲线,被压实后的缩减厚度,与现在实际厚度比较,正确,重新调整参数,不正确,2.反演模型-回剥技术基本原理：地层随埋藏深度增大，厚度变小，但其骨架厚度基本不变，唯一变化的是其孔隙度，除非发生剥蚀或断层等。可以按照现今的地层厚度，一层层地剥去，并恢复在地史中的厚度。厚度恢复的依据是 孔隙度深度曲线去压实作用的数学模型,Hs地层的骨架厚度，mZ1-地层的顶界深度，mZ2-地层的底界深度，m(z)-孔-深曲线,同一地层中不同
6、岩性的压实程度不同，具有不同的孔隙度深度曲线，如果由n种岩性，则地层孔隙度深度曲线为：i(Z)-单种岩性的孔深关系式值Pi-地层中第 i 种岩性的含量,小数,某一时刻地层厚度=地层的原始厚度 孔隙度损失量,孔隙度变化是不可逆性的；同一地层（同一井点）只遭到一次剥蚀；已知剥蚀厚度、剥蚀时间；已知孔隙度随深度的变化。,分 段 回 剥 技 术的使用条件,前提条件,3、构造沉降量的理论模拟,总沉降=沉积物厚度+古水深=构造沉降+负荷沉降,Mckenzie纯剪切模型,均衡原理：Airy均衡模式 挠曲均衡(Flexure),Mckenzie纯剪切模型,初始沉降(Si)：岩石圈减薄引起的沉降冷却沉降(Sh)
7、：岩石圈冷却引起的沉降,构造沉降=初始沉降+冷却沉降,Airy均衡模式,Iw+C c+M m=Hs+C c+(M-DL)m,DL负荷沉降,负荷沉降是建立在艾利(Atry)地壳均衡原理之上的c该学说认为，当盆地基底因某种动力作用产生沉降时，地壳表面形成的空间将由水来充填。由于沉积作用，这些水域全部（a)或部分(b)由沉积物取代。这样，由于密度的增加，地壳表面将产生一定的负荷沉降(DL)，从而达到地壳变形前后的均衡。固414中，I为原始洼地的水深(m)H为沉积物填充深度(m)，Wd为沉积时水深(m)，C、M分别为地壳和地慢厚度(m)，w、w、c、m分别代表水、沉积物(平均)、地壳和地幔的密度。,A
8、iry均衡模式,DL负荷沉降DL=*H,m-w,s-w,构造沉降DT=总沉降-负荷沉降DL,挠曲均衡(Flexure),DT=(*H-*SL)+(Wd-SL),挠曲均衡(Flexure),m-s,m-w,DT构造沉降,m-w,w,1.所需基础资料地层分层数据地层单元的年龄资料地层孔隙度数据地层岩性资料地层测压资料古水深资料构造变形资料,（四）基础资料的准备和处理,2.几个主要参数的求取孔隙度-深度曲线剥蚀量及其恢复测井法数值模拟法趋势面法地震解释法孔隙度趋势法RO不连续镜质体反射率法,孔隙度与深度的关系=0*exp(-CZ)0 地表孔隙度；C 压实系数。欠压实层孔隙度变化 分层分段处理超压技术
9、次生孔隙度变化 统计建摸,地层压力,静岩压力:p0=D(1-)s+w g 静水压力:phy=D.w.g 地层压力:p=phy,地层压力,异常压力 异常高压异常低压 过剩压力超压压力系数 压力梯度,地层压力分类,压力梯度，kPa/m 压力系数 压力分类,9.28,9.28 10.41,10.41 13.58,13.58,0.9,0.9 1.06,1.06 1.38,1.38,异常低压,常 压,高压异常,异常高压,剥蚀厚度恢复,测井法,剥蚀厚度恢复,数值模拟法,剥蚀厚度恢复,地震解释法,剥蚀厚度恢复,趋势面分析法,孔隙度趋势法,四、不同类型盆地沉降史特征,（一）伸展型盆地沉降史特征（二）前陆盆地沉
10、降史特征（三）克拉通盆地沉降史特征,（一）伸展型盆地沉降史曲线特征伸展型盆地：裂谷、坳陷、拗拉槽、被动大陆边缘盆地。,整体表现为上凸型、两段式。早期：曲线陡、直、延伸短、斜率大，沉降速率快断陷阶段晚期：曲线平缓、延伸长、斜率小，沉降速率呈指数衰减,（二）前陆盆地沉降史曲线特征,整体表现为上凸型，初始斜率平缓，沉积速率较慢，而后斜率陡然增大，沉降速率急剧增加。最终，距离造山带越远，下沉幅度越小，沉降中心和边缘尖灭体向克拉通迁移。,前陆盆地为构造负荷引起的挠曲沉降，其沉降曲线主体为迅速下沉，比伸展盆地热冷却沉降的速率要高得多，常难以与高伸展率的裂谷期盆地相区别。,（三）克拉通盆地沉降史曲线特征,成因较多，但多数情况下，沉积速率较低，且稳定衰减。,
