今天养殖艺技术网的小编给各位分享高岩层地区发展什么的养殖知识,其中也会对高岭土的应用现状(高岭土主要用于)进行专业解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在我们开始吧!

高岭土的应用现状

区域地质构造基本特征

综上所述,各种地质记录表明,北祁连山加里东褶皱带实际上是在**裂谷体制(〓)的基础上发展演化而成的古板块构造体系(O—S)的体现(图1-8)。其间经历了自陆裂拉张形成洋盆,而后经洋盆扩张、俯冲—消减,直至海盆闭合碰撞造山的全过程。

1.**裂谷体制海相火山活动

以中寒武统下部钙碱质酸性火山岩和上部基性火山岩的双峰式海相火山-沉积岩系为特征。据火山岩岩浆学研究(夏林圻等,1991、1996),北祁连山东段白银地区及研究区面碱沟—清水沟—尕大坂地区所测剖面均为“双峰式”特征。其Sr同位素具有壳幔混合的特点,基性火山岩微量元素具有**裂谷玄武岩之“穗齿状”特征(见图1-9、1-10)。火山岩主元素、微量元素及Sr同位素的初始比值均具双峰式或双端员特征。代表源岩浆具有幔源与陆壳部分熔融的二元混合成因,为**裂谷环境。

高岭土的应用现状

2.古板块构造体制海相火山活动

北祁连山的古板块构造体制是在**裂谷体制的基础上发展演化而成的。从目前保存的北祁连山“三分构造格局”(邬介人等,1997、1998),即中间复背斜( )、两边复向斜(O)来看,奥陶纪火山岩系几乎遍布全区,然而它们的**地球化学特征及矿物学特征却存在很大差别,依据前人研究成果(夏林圻等,1996;冯益民等,1996,张瑞林等,1997;邬介人等,1994、1997)现分述如下。

1)奥陶纪洋脊(洋岛)型火山活动

图1-8 祁连山板块构造体制大洋盆地构造演化模式(据冯益民等,1996)

A—西段;B东段;SS—陆棚浅海;FS裂陷槽;OCEAN—大洋盆地;IA—岛弧;IAB—弧间盆地;BAB—弧后盆地;RF—裂谷;R•OCEAN—残留洋盆;R•SEA残留海盆;C•M•SEA陆表海;MC—岩浆房;SC—俯冲杂岩(含高压变质岩岩块及岩片);M—地幔

作为存在加里东古洋壳的洋脊(洋岛)型火山岩带主要分布于托勒山北坡的玉石沟—川刺沟一带,以残存的蛇绿岩洋壳为特征。该蛇绿岩的组成自下而上为超基性岩、辉长-辉绿岩、枕状熔岩、硅质岩和凝灰岩。并在其蛇绿岩序列底部变质橄榄岩层中发现有交代型金云母(夏林圻、夏祖春等,1995),表明此古洋壳火山岩组合源于交代型富集地幔。

2)沟-弧-盆的火山活动

在北祁连山沟-弧-盆体系中,出露完整、分布连续性好的单元属岛弧和弧后盆地及代表

图1-9 郭米寺—下沟细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式(据夏林圻等,1995)

1—郭米寺—下沟细碧岩类;2—Rio Grande**裂谷碱性玄武岩

图 1-10 白银厂细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式(据夏林圻等,1995)

1—白银厂细碧岩类;2—Rio Grande**裂谷碱性玄武岩

这两种环境的相应沉积物,而代表古海沟环境的地质体则是由大洋板块俯冲、刨铲,不断在弧前增生而形成的以蓝闪片岩带,基性—超基性岩块、火山岩岩片、混杂堆积岩、放射虫硅质岩残片、滑塌堆积、浊流沉积和复理石等组成的俯冲杂岩为特征(许志琴等,1994)。目前已发现的有两条:一条规模较大,西起昌马,向东经石油河—边麻沟—清水沟—百经寺,直至景阳岭(吴汉泉,1982、1991);第二条仅出露于白泉门以西九个泉一带,规模较小。据蓝片岩中蓝闪石和多硅白云母的同位素年龄388~459Ma(吴汉泉,1987;肖序常等,1988),以及岛弧和弧后盆地型火山岩的Sm-Nd及Rb-Sr等时线年龄486~445Ma(夏林圻、夏祖春等,1996)来看,该俯冲杂岩带的俯冲作用几乎贯穿了整个奥陶纪。

岛弧火山岩发育于古海沟俯冲带的北东侧,沿走廊南山分布,以早中奥陶世的岛弧火山杂岩为主,部分地区与原**裂谷系双峰式海相火山岩或含矿岩系相伴出露(白银地区、清水沟—尕大坂一带等),表明从寒武纪到奥陶纪,海相火山岩是由裂谷类型到岛弧类型演化而成的。其中研究程度较高,被视为成熟岛弧的**学标志为甘肃永登石灰沟的岛弧火山岩**组合(夏林圻等,1991、1996),即下部拉斑玄武岩、中部钙碱性岩、上部碱性岩的**组合。反映其岛弧火山作用,由早至晚,随着距离海沟俯冲消减带由近而远,呈现非常特征的递进式演变。

弧后盆地火山岩带发育于岛弧火山岩带的北东侧,沿走廊南山北坡分布。不仅可以见到来自岛弧的直接沉积形成的火山物质,还包括极特征的,未经固结成岩而再搬运沉积的火山碎屑复理石建造和少量火山熔岩,在少数地段还发现其中尚有源自弧后强力拉张导致洋壳型蛇绿岩在板后侵位而形成的类扩张脊型火山岩(张瑞林等,1997),此类火山岩**地球化学研究,证明这种火山岩具有十分清晰的岛弧和洋脊火山岩双重**地球化学特点,如TiO2含量一部分大于1%,一部分小于1%,微量元素地球化学特征一部分类似于地幔柱型洋脊玄武岩,另一部分类似于岛弧拉斑玄武岩。并具有明显的过渡性特点,这些地球化学的复杂多重性,表明其源区物质组成应当具有多种组分混合的特点。具有来自深部幔源和来自浅部消减带壳源的不同物质来源不均匀混熔的特色。

到晚奥陶世,大洋扩张脊已不再活动,岛弧扩张及弧后扩张不再出现,火山作用的规模和强度急剧收敛,然而大洋板块通过海沟的俯冲消减仍在进行。其结果导致整个北祁连大洋由扩张状态转入收缩状态。取代火山作用的是由砂岩、千枚岩、板岩夹灰岩和少量火山碎屑岩组成的陆源碎屑岩沉积。仅在门源红沟一带发育具双峰式特征的细碧角斑岩系火山岩类,据前人研究结果(冯益民等,1996;夏林圻等,1996、1998)属弧-陆碰撞作用产生的被动陆缘裂谷建造类型。这种被动型裂谷火山作用比较短暂,到志留纪已经夭折。志留纪火山活动十分微弱,主要表现为残留海盆碎屑岩建造。

实习五 第四纪地质图的图切剖面

一、实习目的和意义

第四纪地质图的图切剖面是反映研究区各种第四纪沉积物和地貌在时间和空间相互关系的图件,能清晰地反映研究区的第四纪地层的接触关系和岩性岩相变化特征。通过本次实习,使学生了解图切剖面的制作方法,提高学生制作剖面图和综合分析第四纪地质图的能力。

二、实习内容和要求

(1)学习第四纪地质图图切剖面的制作程序和方法。

(2)了解第四纪地质图图切剖面线选择的原则和剖面图的主要内容。

( 3 )作《泸江两岸第四纪地质图》AB线图切剖面。

(4)实习用具:铅笔、计算器、橡皮、三角尺。

(5)要求学生**完成实习作业。

三、实习步骤与方法

(1)首先听教师讲解第四纪地质图图切剖面的制作方法。

(2)在仔细阅读了第四纪地质图之后,充分了解第四纪地质图的内容基础上,选择图切剖面线。

(3)在坐标纸上作图切剖面。

四、第四纪地质图图切剖面的制作方法

1.选择图切剖面线(基线)

图切剖面就是在第四纪地质图上,沿着某一个方向切一条剖面图。该剖面图必须较全面地反映该区的第四纪地质情况。

在作图切剖面之前,首先要选择图切剖面线。图切剖面线的选择必须在充分分析第四纪地质图的基础上,弄清研究区第四纪地质和地貌的特征,选择具有代表性的剖面线。剖面线的选择应该满足以下几个条件:①剖面线方向与第四纪地层分布的延伸方向应基本垂直;②沿剖面线应穿越图区第四纪地层和地貌类型最多的方向;③如果有钻孔,剖面线尽量从钻孔附近穿过;④只要能把图区的第四纪地质表现出来,以最短的剖面线为佳。剖面线选定后,应在图上标出剖面线的位置。

2.确定比例尺

在大多数情况下,第四纪地质图中的地形起伏和地貌高差远小于水平方向的距离,因此图切剖面采用不同的水平比例尺与垂直比例尺。水平比例尺与地质图一致,而垂直比例尺多数是需要放大的,但放大的倍数不宜过大,否则将会歪曲地形与堆积物之间的关系。垂直比例尺画在剖面图的两端,标注海拔高度或河拔高度,而水平比例尺标在剖面图上方(图1-20)。

图1-20 东河第四纪地质图及图切剖面

1—全新统(Qh2al)冲积砾石、砂(河漫滩);2—全新统(Qh1al)冲积砾石、砂、粘土层(第一级阶地);3—上更新统(Qp3al)冲积砾石、砂、粘土层;4—上更新统(Qp3pl)洪积角砾石、粘土、黄土层(第一期洪积扇);5—中更新统(Qp2-2al)冲积砾石、粘土层(第**阶地);6—中更新统(Qp2-1pl)洪积角砾石、粘土层(第二期洪积扇);7—下更新统(Qp1-2al)冲积砾石、粘土层(第四级阶地);8—下更新统(Qp1-1l)湖积粘土层;9—上新统(N2)湖积粘土层;10—前新近纪地层;11—等高线(m);12—钻孔及编号

3.绘制地形剖面线

依据确定的图切剖面线和比例尺,先在方格(坐标)纸上画出剖面基线,基线的长度与剖面线的长度相等,基线画在方格纸的下方,但要注意在基线与方格纸的边缘之间留出一定的空间,便于绘图例。在基线的两端画上垂直线条,并按确定的垂直比例尺在垂直的线条上从基线开始向上依次注明标高(图1-20),但要注意基线所处的标高一般比剖面所过最低点的标高位置低1~2cm,这是为了便于充填岩性花纹符号(图1-20)。然后将第四纪地质图上的剖面线与地形等高线相交各点,用尺子量出水平距离并一一投影到相应标高的位置,再把相邻点用曲线连接起来,按实际地形对曲线进行圆滑即得到地形剖面线。

4.投影地质或地貌界线

将第四纪地质图上的剖面线与地质界线(地层分界线、不整合线、断层线等)的各交点投影到地形剖面线上,再按各点附近的地层产状或地貌形态绘出分层界线。在地形剖面线下方的地质(地层)界线的勾绘要在充分分析地层的接触关系、地貌关系以及钻孔揭露的地层特征等基础上进行。这步工作是整个图切剖面最难的一步,需要认真分析第四纪地质图的内容,才能正确地勾绘出来。

5.岩性符号的充填和修饰

根据第四纪地质图的地层岩性,充填各时代地层的岩性花纹符号,并注明各岩层的地层代号。按第四纪地质剖面图格式要求完善图名、图例、比例尺、剖面方向等内容。

五、实习作业

在坐标纸上编绘《泸江两岸第四纪地质图》(图1-19)的AB剖面线的剖面图。

第四纪地质学与地貌学实习指导书

地层和火山是怎样形成的?

火山形成: 近年来,科学家们提出了几种火山形成的假说,主要有: 板块理论。六十年代中期兴起一种新的大地构造理论──板块结构理论。它认为**圈的构造单元是板块。全球可被划分为六大板块:欧亚板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块、印度洋板块和南极板块。火山学家根据这一理论认为,当组成地球最外层的巨形**板块之间发生碰撞及挤磨时,俯冲带的温度大幅度上升,甚至达到使地壳下面的**发生部分熔融的程度,从而导致火山的形成。由于世界上绝大部分火山都分布在各个板块的边缘地带,看来这种解释是合理的。 热点理论。夏威夷群岛火山是人们研究较多的火山。但夏威夷群岛离最近的板块边缘有3200公里。显然用板块理论解释是行不通的。热点理论认为,夏威夷群岛是由地球内部一个神秘的“热点”形成的。当太平洋板块在这个热点上移动时,板块底层**就被熔化,借助**的压力侵入到地壳上部形成岩浆库,最后变成火山。这一理论成功地解释了夏威夷群岛形成的过程,受到人们的重视。但对于热点是产生于地核深处还是局限于该地区地壳底部尚有争论。 此外,有的火山学家研究了冰川变化与火山活动的关系,较好地解释了冰岛、潘特莱里亚岛火山的活动。 总之,目前尚未找到,或者可能根本不存在一个统一的理论可以解释世界各地的火山为什么会喷发。也许不同地区的火山有着不同的成因。 地层形成: 地壳变动,挤压。

层序地层学的起源与发展历程

层序地层学是20世纪70年代末由美国Riee大学P.R.Vail及其在Exxon公司的同行R.M.Mitchum和J.B.Sargree等在地震地层学基础上创立起来的一门新的地层学分支科学(罗立民,1999)。回顾它的发展历程,大致可分为3个阶段。

(1)层序地层学萌芽阶段(20世纪40年代末至60年代)

1948年,Sloss等在北美地质学会年会的沉积相和地质历史研讨会上首次提出了“层序(sequence)”的概念,将“层序”定义为“一种以不整合面为边界的地层单位”,并在北美克拉通晚寒武世至全新世地层研究中,率先创造性地应用“层序”进行了地层划分,将北美稳定克拉通的地层记录从晚前寒武纪直至现今划分出6个层序,分别由6个主要的不整合分隔(Sloss,1963)。此后的30年间,尽管Sloss的思想及层序的概念一直未被广泛接受,但却为当今层序地层学的发展奠定了概念基础。

(2)地震地层学的成熟及经典层序地层学的形成阶段(20世纪70年代)

1974年,Frazier研究了密西西比河三角洲复合体的沉积学和地层学,认为地层是由相层序及沉积幕形成的沉积复合体,强调了由海进面限定的地层组。

《地震地层学》(Vail等,1977)和《地震地层学在油气勘探中的应用》(Payton等,1977)等著作的出版,标志着地震地层学已进入发展成熟期,也正是地震地层学的成熟推动了经典层序地层学的诞生。

1977年,Vail等应用和发展了Sloss的层序概念,把层序的形成看成是对全球海平面变化的响应,为层序地层学的诞生奠定了基础。他们提出了海平面相对升降的概念以及由此引起的在地震剖面资料上可以识别的以不整合为界的地层型式,建立了一套主要依据地震资料进行层序分析的方法技术体系;明确层序是以不整合面及与之可对比的整合面为边界,在成因上有联系、具有旋回结构并可置于年代地层框架内的一套沉积地层;应用地震、钻测井资料确定和预测盆地地层结构、沉积相类型及其区域分布,建立了被动**边缘盆地地层分布模式,为此后建立具有成因意义的层序演化模式(H.W.Posamentier等,1988;Galloway,1989)奠定了基础。因此,这一阶段对层序地层学的发展具有极其重要的意义。

(3)层序地层学的发展完善和全面应用阶段(20世纪80年代至今)

1987年,Vail和Galloway分别发表了“层序地层构型”和“沉积幕的理想地层构型”,形成了完整的概念模型和术语体系。同时,Haq通过将全世界各地区的海相露头层序地层特征进行编年和年代标定形成了海平面旋回变化图,引起了广泛关注。1988年,《海平面变化综合分析》(Vail等,1988)、《层序地层学工作手册》、《层序地层学基础》(Sagree和Vail等,1988)、《海平面变化——一种整体性的研究》(Wilgus等,1988),SEPM《层序地层学特刊》(Van Wagoner等,1988)、《测井、岩心、露头研究中的硅质碎屑岩层序地层学》(Van Wagoner等,1990)以及Mitchum等(1991)有关层序地层学著作的问世,发展了沉积学中的层序、体系域等概念,并分别以初次海泛面和最大海泛面把一个完整的层序划分为3个体系域,详细定义了层序与层序类型、层序界面及类型、沉积体系域、初始和最大海泛面、层序级别、准层序和准层序组、凝缩层和可容纳空间等一系列相关概念(R.M.Mitchum等,1977;R.M.Mitchum等,1991)。突出地强调海平面升降变化的全球性和周期性以及构造沉降、全球海平面升降、沉积物供给速率及气候等4个基本变量对地层单元几何形态与岩相组合的控制,使经典层序地层学理论体系得到了进一步完善和发展。同时,1988年9月在法国迪涅召开的全球沉积地质委员会(GSGC)会议决定将“层序地层学和全球海平面变化”正式纳入全球沉积地质计划(GSGP),从而开始使“层序地层学”面向世界,并进入了理论研究和生产应用全面发展时期,成为地学界的一大亮点和热点。

自1988年以来,层序地层学在理论和实际应用方面都进入了辉煌的发展时期,成为地学的一大亮点和热点,并取得了多方面、多层次的进展。

1)三大支柱体系各具特色、多种学派精彩纷呈:在理论上呈现了以Vail等(1977)为代表的经典层序地层学、以Galloway(1989)为代表的成因层序地层学以及以Cross(1993,1994)为代表的高分辨率层序地层学等各具特色和优势的三大支柱体系,并派生出了高频率层序地层学(Van Wagoner等,1988)、成岩层序地层学(A.kihiro Kamo,1993)、生物层序地层学(殷鸿福等,1995)、层序充填动力学以及应用层序地层学等边缘科学。

2)研究对象与理论模式广阔:层序地层学已经在不同类型的沉积盆地中得到了广泛应用,并初步建立了湖相沉积(Johnson等,1987;Dunkelman 等,1988;Scholz等,1991;Xue等,1995;Aigner 等,1996)、断陷湖盆(魏魁生等,1994,1996,1998,2003,2004;王东坡等,1994,1998;顾家裕,1995;纪友亮等,1996;姜在兴等,1996,2002,2003;解习农等,1994,1996)、坳陷湖盆(王东坡等,1994;顾家裕,1995;郑荣才等,1996,2000)、前陆盆地和百色走滑盆地(郑荣才,1998;郑荣才等,1999,2000)、冲积地层(Shanley,1992,1993;MC Cabe,1993;Wright Marriott,1993;Olsen等,1995;Van Wagoner,1995)及风成沉积(Havholn和Kocurek,1991)等不同沉积类型的陆相盆地的层序地层模式,取得了很好的科研与应用成果。

3)研究手段多样:快速引进大量高新科学技术是层序地层学的一个显著特点。目前,层序地层已经从最初主要依靠地震、钻井资料发展到地震、钻井、测井、露头剖面、古生物组合及古生态、地球化学、成岩演化、磁性地层以及现代计算机技术等多种手段综合应用的新阶段,并开始实现宏观地质调查与微观测试分析、定性描述与定量刻画、模拟的充分结合,更加强调多学科的交叉渗透与整合发展。如利用地面穿透雷达(GPR)对巴西潘雪拉盆地Vila Velha砂岩中冰川河道舌形体进行**沉积层序海侵体系域的内部组成分析,三维几何形态的描述(Marques等,2000);利用深度分辨率相当于10m的三维地震图像和测井资料进行四级高频层序体系域、层序边界和层序的识别与编图(Zeng Hongliu,2001);用定量化的FMI测井资料校正高分辨率层序地层图,标定不同等级的沉积旋回,得出海侵期沉积物较细、储层不发育,仅在海侵旋回的白云岩化部分发育高渗透率储层,而海退期沉积物较粗、发育高孔渗储层,尤其是海退的淋溶带发育高渗透率储层(Eberli,2001);用碳酸盐岩碳、氧、锶稳定同位素定量测试手段(李儒峰等,1996;郑荣才,1998)研究海相层序地层的形成演化,揭示稳定同位素组成变化与海平面升降、层序形成演化的关系。

4)研究精度极大提高:从最先主要研究**层序发展到包括四—六级高频层序在内的多级别层序地层研究,并以高分辨率地震、测井和精细露头层序地层学分析、高新测年技术等为依托,研究高频沉积旋回的成因与控制因素,对沉积演化史的刻画与层序地层的垂向演化及空间展布形态和样式的模拟再现更趋深刻与真实。如Koleva Rekalova(2000)研究了保加利亚东北部Cape Kaliacra剖面萨尔马特阶11m厚的由6个风暴层(碳酸盐岩风暴层)与微晶灰岩交互沉积的高频层序旋回,认为每个风暴层沉积从一个侵蚀面开始,侵蚀面上由风暴流高峰期块状滞留沉积组成(灰质砾石),向上很快变为风暴回流的最后阶段砂粒级鲕粒灰岩(交错层理),风暴层上部由正常气候下海侵时期的微晶灰岩退积层序盖住;Bachmann(2000)研究了德国三叠纪干盐湖米级的砂岩-碳酸盐岩-页岩韵律旋回性沉积,认为海侵-海退(或更好地解释为气候潮湿-干旱变化)形成的沉积旋回受1万年的米兰科维奇气候周期变化的控制。

5)生产应用领域拓宽:近年来,层序地层学理论已经广泛地应用于沉积盆地分析、矿产资源评价以及油气勘探等方面,并从初期主要为海相地层的储集、烃源岩及盖层的发育与分布的宏观预测发展到为陆相地层的储集、烃源岩及盖层的发育与分布的宏观预测、精细油藏描述、储集小层识别与对比、次生孔隙发育带预测、储层非均质性描述、岩性-地层型隐蔽油气藏(徐怀大,1997)的勘探、储层流动单元及油田开发动态模拟等多领域服务。

区域地质概况

一、区域地层

该区位于河北平原北部,新生代地层十分发育,但由于受基底构造制约和构造运动影响,地层厚度和岩性岩相变化较大。由新而**有第四系堆积物和新、老第三系地层。

1.第四系(Q)

根据《廊坊地区南部农田供水水文地质勘探报告》本区第四纪地层厚度为510m,其地层岩性由老而新依次为:

(1)全新统(Q4):厚度约26m,岩性多以灰、灰绿、黑灰和黄灰色亚砂土、亚粘土为主,其次为粘土,砂层只在局部出现,且多以粉细砂为主,厚薄不均并多含粉土。

(2)上更新统欧庄组(Q3o):底板埋深148m,厚度122m,下部岩性以灰黄、黄灰或灰、黄绿灰色亚砂土、亚粘土为主,砂层为中砂、粉细砂层,含钙质结核;上部岩性以灰黄、黄灰色亚砂土、亚粘土为主,砂层为细砂、粉细砂层,含钙质结核。

(3)中更新统杨柳青组(Q2y):底板埋深354m,厚度206m,下段厚度为96m,地层岩性主要以灰黄、黄灰夹锈斑和灰棕**的亚粘土为主,砂层为中砂、细砂层;上段厚度约110m,以黄灰、灰绿、灰棕**夹锈斑的亚砂土、亚粘土为主。砂层为中砂、细砂层,含钙铁质结核。

(4)下更新统固安组(Q1g):底板埋深510m,厚度156m,由冲积物组成,下部以棕红色夹有铁锈黄、锰黑、钙白等斑纹构成杂色粘土为主,夹有中砂、细砂层;上部以红棕色、灰褐色亚粘土、粘土夹中、细砂为主,含钙核。

2.新第三系地层(N)

区内埋深在500~600m以下,为一套冲、洪积相沉积,主要由砾砂岩、泥岩、泥质粉砂岩组成,底部普遍存在底砾岩层。是矿泉水和**热水的主要产出层位,底板埋深800~1500m。

3.老第三系地层(E)

在本区埋深在800~1500m之下,为一套河流、湖泊相沉积,主要由砂岩、粉砂岩、泥岩组成,夹灰质页岩和少许玄武岩薄层。是本区主要的储油、气地层。底板埋深1480~3300m。

二、区域地质构造

廊坊市城市规划区位于中朝准地台(Ⅰ级构造单元)华北断拗(Ⅱ级构造单元)东部,隶属于冀中台陷(Ⅲ级构造单元)廊坊—固安凹陷(Ⅳ级构造单元)之上。其北侧与北北东向大厂凹陷相邻;南东与武清—霸州凹陷相接;南临牛镇凸起;西北面为大兴凸起。

本区断裂构造发育,活动断裂强烈,特别是第三纪以来的活动性断裂及隐伏断裂,是诱发本区地震的直接因素。4条较大活动性断裂分别是桐柏断裂、夏垫断裂、河西断裂和大王务断裂。主要特征见第二章。

三、地质灾害概况

廊坊市城市规划区属平原区,主要地质灾害有突发性地质灾害和缓变性地质灾害。突发性地质灾害有地震、地裂缝等;缓变性地质灾害有地面沉降、**水污染等。

根据《河北省(包括天津市、北京市)地震地质初步研究》报告资料,廊坊地区(包括天津市)为全省六个地震活动较强地区之一,雄县—安次地震地质背景带上存在6级以上地震危险。

据历史资料记载,廊坊市自公元294~1993年底,全市范围内就发生了100余次地震,其中4级以上的地震49次,6级以上的地震3次,震源深度5~39km,其中8~25km的深度分布较集中。1994~1999年,该区域共发生地震79次,是多震区域。

根据河北省水资源局有关报告提供,廊坊市自20世纪40~70年代以来地面缓慢下沉,80年代后期以均加速度下沉。1981~1983年年均沉降21.51mm,1983~1988年年均沉降量为24.05mm,1988~1998年年均沉降量为30.47mm,至1998年沉降中心累计沉降量已达548.23mm,沉降范围逐渐扩大。

廊坊规划区尚未发现地裂缝。

 层序地层学的起源和发展

地质学的诞生与地层学息息相关。地层学始终是地质学研究的第一性学科。地球科学的四维体系就是由地层年代的测定和空间域的展布规律来确定的。因此,凡从事地质学的科研人员,无不涉及到占地球表面70%以上的呈层状产出的沉积岩、火山碎屑岩和部分变质岩。自生物地层学问世以后,地层分支学科不断涌现,特别是60-70年代,渐次出现了岩性地层学、稳定同位素地层学、古地磁与磁性地层学、年代地层学、生态地层学、旋回地层学、事件地层学、测井地层学及地震地层学。地震地层学是70年代发展起来的重大地层分支学科。在地震反射剖面上,地质学家发现了许多在露头、岩心和测井资料中未曾见到的惊奇现象。原始地震反射平行于层面和不整合面,因而具有年代地层学意义。地震地层学的诞生,为研究地质历史上的时间域和空间域、为预测油气**带、非构造圈闭、圈闭的储集性能、含油气性能、压力及分析盆地演化史(热史、埋藏史、构造史、沉降史、沉积史、运移史等)开辟了新的前景。然而地震地层学也存在不完善的一面,例如分辨率受到天然的限制、讯噪比尚需提高、数据处理技术亟待改进等等。

近10年来,随着科学技术的飞速发展、计算机技术的推广、勘探技术和实验手段的提高、各学科的相互渗透和综合开发、能源的紧迫需要,地层学已经向全球对比、定量化发展,由此产生了一些新的分支学科,例如勘探地层学(exploration stratigraphy)、定量地层学(quantitative stratigraphy)、成因地层学(genetic stratigraphy)、综合地层学(integrative stratigraphy)和层序地层学(sequence stratigraphy)。在这些新的分支学科中,层序地层学引起地质工作者、特别是石油地质工作者极大的兴趣。

层序地层学是地震地层学的最新发展及其理论的更新,是适应生产实践的需要而产生的,是科学技术进步的结晶。

层序地层学的发展可以追溯到40多年前,但是成为**的一门学科形成于80年代后期。地震地层学问世以后,在地学界引起了一场激烈的争论,众说纷纭,毁誉参半。其中以A.D.Maill(1986)反对的最为强烈。矛盾的焦点是缺乏支持性资料,因为这些资料私人公司不允许公开发表,详细程度更高的白垩纪海平面升降曲线也未出版。对P.R.Vail的海平面升降曲线的批评集中在:(1)局部和区域性沉降缺乏适当的校正;(2)某些重大事件发生的时间是否具有同时性;(3)没有采用最新的地质年表(据徐怀大,1990)。在借鉴他人建设性意见的基础上,P.R.Vail与B.U.Haq、J.Hardenbol、M.T.Jervey、H.W.Posamentier、R.J.Weimer及J.C.Van Wagoner等学者致力于露头、测井、岩心、海洋地质及地震资料的综合研究,力求使原有的理论更为完善。早在70年代后期,Mac Jervey就在数学上模拟了和定量表示了产生全球旋回曲线的海平面升降、构造沉降和沉积物供应速度之间的关系。EXXON公司的科研人员吸收了这项成果并给予很高的评价,同时发表了以前的成果,弥补了1977年出版物的不足,地震地层学的理论逐渐被接受。1987年,Vail等在美国AAPG和Science刊物上推出了第二代海平面升降曲线,特点是曲线呈圆滑的波状,每个周期顶底标明了不整合的性质,层序界面位于海平面升降曲线每个周期的下降(F)拐点上,上升(R)拐点稍后的某个位置处为最大海泛面,划分了海平面升降周期的级次,引用了更多的古生物地层学、年代地层学和磁性地层学的资料,并且提出了新的地层学科,即层序地层学。由此,地震地层学发展到一个崭新阶段。同年,J.B.Sangree和P.R.Vail的“层序地层学基础和关键性定义”推出,其中论述了该学科的基本理论、概念、术语、工作方法、解释步骤及部分实例,层序地层学逐步推广开来。

进入80年代以后,油气勘探程度迅速提高,开采条件日益复杂,寻找构造圈闭已成为过去,代之而起的是开发隐蔽油气藏,地震地层学的另一发展——油藏描述越来越受到重视。这样就需要提供高分辨率的地层资料,布置三维地震测网,定量评价储层特性,高频层序已应用于勘探开发,层序地层学的发展是能源生产的迫切需要。

另一方面,反射地震勘探的仪器设备,已经由光点记录(20dB)、模拟磁带记录(45dB)、二进制数字磁带记录(90dB)发展到瞬时浮点数字磁带记录(120dB),极大地提高了数据采集的动态范围。利用电子计算机技术对反射地震信息的处理,包括反褶积在内的各种数字滤波,可以无畸变地显示**地层的反射波信息,从而以类似于医学上X光透射和CT切片技术那样,能够直接观察**几千米的地层、构造和岩性变化。同时地震波的研究也从运动学跨入动力学范畴,除了波速以外,还可以利用弹性波传播的频率、振幅、相位、连续性、波形等多种动力学参数综合分析地震相,进而认识沉积相,判断沉积环境。在结合露头、测井和岩心资料的基础上,建立年代地层格架、海平面升降曲线和成藏模型。在这种背景下,层序地层学脱颖而出(刘光鼎,1992)。

学习任务地层的划分和对比

【任务描述】 ①了解地层的多重物质属性;②根据所给资料,正确进行地层划分;③了解地层对比的原则,熟记地层对比的方法;④根据所给资料,正确进行地层对比。

一、地层的物质属性——地层划分的依据

地层学的研究对象是地质历史中形成的岩层。岩层是地层的基本组成单元,也是地层学研究的基本对象。在长期的地质演化历史中,这些岩层被赋予许多特征,即物质属性。这些物质属性正是我们划分地层和建立地层单位的基础。组成地层岩层的**是由不同的组分组成的;这些组分以不同的组构方式集合形成不同的**;这些**具有不同的颜色、层厚,发育不同的沉积构造。这些**形成的岩层具有不同的体态,并以不同的接触关系与相邻岩层接触。这些岩层含有不同的化石或具有其他时代证据,代表着不同的形成年龄。众多的岩层以均一的或不均一的、有序的或无序的组构方式构成地层体。所有这些属性都是地层划分的重要依据。

(一)**特征

地层的**特征是认识地层的最重要内容和划分地层的最重要基础。它包括组成地层的**的颜色、矿物组分或结构组分、结构、组构和沉积构造等。在**地层划分中,首要考虑的是组成地层的**特征。岩性相同或大致相同的连续岩层可以划分为一个**地层单位,岩性不同的地层体应该划分为不同的**地层单位。

(二)生物特征

地层的生物特征也是地层划分的重要依据。地层的生物特征主要包括地层中所含的生物化石组分(类别),以及生物化石的含量、生物化石的保存状态、生物化石之间及生物化石和围岩之间的相互关系等。地层中所含的生物化石在认识地层和地层划分中至少具有两方面的意义:一是年代学的意义,地层中所含的生物化石类别不同,可以反映地层形成的时代不同;二是环境学的意义,地层中所含的生物化石类别、含量、保存状态及相互关系的变化可以反映它们形成环境的差别。

(三)地层结构

地层结构是指组成地层的岩层在时空上的组构方式。大量的研究工作表明,大多数地层是由有限的岩层类型构成的,这些岩层通常又以规律的组合方式组构在一起。因此,根据岩层的组构方式所划分地层的结构类型可作为地层划分的依据。

对于层状延伸的地层来说,可以分为简单型(均质型结构和非均质型结构)和复合型两大类和若干小类(表5-2)。均一式结构是指地层是由一种单一的岩层类型组成的,所谓单一,是指岩层的组分相同,结构、组构和沉积构造相同或相似,颜色和层厚相近等。互层式结构是指地层由两种岩层类型规则或不规则交互而成的,如砂岩和页岩的交互、灰岩和白云岩的交互等。夹层式结构是指组成地层的岩层以一种岩层类型为主,间夹另一种岩层类型,如地层总体为泥岩岩层,内夹有少量砂岩岩层等。有序多层式结构是指地层由三种或三种以上的岩层类型组成,这些岩层以有规律的组合方式组构在一起。最具代表性的如各种旋回沉积序列。

表5-2 地层结构类型简表

对于非层状延伸的地层,由于地层的侧向变化大,应该从三维的角度去认识地层的结构。斜列式结构是指组成地层的岩层以斜列的方式排列,如生物礁前缘斜坡倒石堆形成的地层。叠积式结构是指一些丘状或块状的岩层在垂向上叠加而成的地层结构,典型的如连续垂向加积的生物礁形成的地层结构。嵌入式结构是指地层总体以某一种岩层为主,内夹一些非层状或丘状、透镜状岩层,典型的如碳酸盐台地中夹有小型生物礁岩层。

上述地层结构可以单独出现,也可以以不同的方式组合形成复合式结构,如均一式结构中夹有序多层式结构,互层式结构中夹均一式结构,无序多层式结构中夹有序多层式结构等。

地层结构是认识地层和划分地层的重要依据。一个**地层单位除具有一定的**特征外,还应该具备一定的地层结构。不同的地层单位在地层结构上也应有所差别。

(四)地层的厚度和体态

地层的厚度和体态包括组成地层的岩层的厚度和体态,也包括地层单位的厚度和体态。地层的体态是指岩层或地层体空间形态和分布状态。地层的形态一般是层状的,但也不乏非层状的,如楔状、透镜状、丘状等。地层的分布状态一般认为是水平或近于水平的,但也有许多地层是斜列的。地层的分布状态可以通过特殊的沉积构造(如示顶底构造)去识别。一般要求,一个地层单位应有一定的厚度,厚度过小不足以建立一个地层单位。地层单位的厚度要求一般根据地质填图的比例尺确定,即可以在地质图上以最小的表达尺度(1mm)去表达。

(五)地层的接触关系

图5-7 地层的接触关系类别示意图

(据张守信,1989)

地层的接触关系是地层的重要物质属性之一。它在识别地层结构、划分地层单位中具有重要作用。常见的地层接触关系包括两大类(图5-7):一是整合接触,二是不整合接触。整合接触关系包括连续和小间断等类型。不整合接触关系包括角度不整合、平行不整合、非整合。

◎角度不整合:是指不整合面上下盘地层产状不同,上覆地层与下伏不同时代的地层接触,具有古风化壳。代表了早期地层的经历较剧烈的地壳运动而发生褶皱,且上升出露地表长期遭受风化、剥蚀,而后又接受沉积的演化历史。角度不整合面是分隔地层单位(如群、组)的重要界面,在地层单位内部(如组、段)一般不允许存在角度不整合。

◎平行不整合(假整合):是指上下地层产状平行或近于平行,具有不规则的侵蚀和暴露标志的分隔面(古风化壳)。它代表了早期地层的整体上升,遭受风化、剥蚀,而后又接受沉积的演化历史。平行不整合是地层单位的重要界面。组一级的**地层单位之间常见假整合的接触关系。组内一般不允许平行不整合存在。

◎非整合(异岩不整合):是特指沉积盖层和下伏岩浆岩或深变质岩之间的接触关系。代表古老基底或侵入岩经受了长期的暴露、风化、剥蚀,之后接受再沉积的演化历史。非整合面之下的岩体或深变质岩被截切,其上的地层不发生接触变质作用,接触面之上常见含下伏地层或岩体砾石的底砾岩。无疑,非整合面也是划分地层单位的重要界面。

连续接触关系是指不间断的沉积作用形成的岩层之间的接触关系,是地层中最常见的接触关系。在地层结构和基本层序识别中,基本层序内部应该是连续的接触关系。小间断为地层中由于沉积作用中断或沉积环境变迁造成的沉积间断面。这也是沉积地层中最常见的界面。小间断面一般可以作为地层的基本层序之间的分隔面。小间断与形成平行不整合的沉积间断在间断时间上的区别是后者缺失地层往往超过一个化石带。

特别注意:根据岩系之间的接触关系来判断新老顺序,往往也是会遇到的。应当说,那种老的地层居于下部,新的地层位于上部的“地层层序律”,也是相当重要的。但是这个原则必须在构造简单的地区内才能使用。在构造复杂的地区则要先了解地层之间真正接触关系之后,才能使用。

(六)其他属性

除上述常用的几大物质属性之外,地层还包括许多其他的物质属性,如地层的磁性特征、电阻率和自然电位、矿物特征、地球化学特征、生态特征、同位素年龄等,它们均可以作为地层划分的依据,用于建立不同的地层单位。

地层划分的结果是建立地层单位。由于地层划分的依据不同或划分地层所依据的物质属性不同,所建立的地层单位也不一样。依据地层的**学特征及地层结构、厚度和体态、接触关系等建立的地层单位是**地层单位;依据地层的时间属性(如生物地层所反映的时间、地层的同位素年龄等)所划分的地层单位是年代地层单位;依据地层的生物或生态特征建立的地层单位是生物地层单位或生态地层单位;依据地层的磁性特征建立的地层单位是磁性地层单位;依据地层的地球化学特征建立的地层单位是化学地层单位等。

二、技能训练——地层划分

通过仔细阅读下列剖面资料中的岩性特征、化石内容、厚度及接触关系,根据地层划分的原则,确定出地层单位的界线,根据地层划分结果绘制地层柱状图,将界、系、统的界线、名称,以及组的界线注在图的左侧,并自下而上编号。

地层古生物基础

三、地层对比的原则和方法

地层对比是在空间上延伸一个地层单位的重要手段。它在古地理、古构造及矿产资源调查和勘探中具有重要意义,因此它是沉积地质和沉积矿产研究的重要基础性工作。地层对比所遵循的主要原则之一是地层的物质属性相当的原则。由于地层的属性或划分依据不同,所划分的地层单位也不一致,所以不同地层单位的对比就应该依据建立这些地层单位的物质属性。地层对比应遵循的第二个原则是不同类型或不同地层单位的地层对比不一致的原则。由于地层单位不同,或者说地层对比的属性不同,对比的界线就不可能一致。如**地层单位的对比主要是依据岩性和地层结构的对比,因此对比的界线和年代地层界线或时间界线就不可能一致。只有以严格的时间属性进行的地层对比才具有时间对比意义。地层对比主要有以下一些方法。

(一)**学的方法

**学的方法仅适用于**地层对比。在侧向连续的条件下,不同地区的**学特征相当的地层是可以对比的。这些**学特征包括岩层的岩性、**组合、地层结构以及厚度、顶底接触关系等。以地层的**学特征进行的地层对比不是时间对比,因为穿时普遍性存在原理决定了绝大多数**地层单位是穿时的。

常用标志层方法的标志层是指那些厚度不大、岩性稳定、特征突出、易于识别、分布广泛的特殊岩层,标志层通常可以用于地层对比。标志层有两种类型:一是穿时性的标志层,如地层中的砂岩夹层、煤层、蒸发岩层等。二是等时性的标志层,如火山灰层、小行星撞击事件层及风暴岩层等。穿时性的标志层只能用于**地层单位的对比,等时性的标志层才能用于年代地层单位的对比。

(二)生物地层对比

生物地层对比的理论依据为生物层序律。含有相同化石的地层的时代相同,不同时代的地层所含的化石不同。用生物化石对比地层通常应用标准化石法、化石组合法等。标准化石是指那些演化快、地理分布广、数量丰富、特征明显、易于识别的、在某一地层**有的化石。利用这些化石不仅可以鉴定地层的时代,也可以用于地层的年代对比。但标准化石法通常受诸多因素影响而受到限制,如用作标准化石的生物对环境的宽容度较小,生态环境相对局限。生物遗骸在沉积和成岩过程中总要受到损害,再加上采样精度问题,其标准性也是相对的。因此,在应用标准化石法时应注意其精度。化石组合法是根据地层的化石组合对比地层的方法。所谓化石组合是指在一定的地层层位中所共生的所有化石的综合(图5-8)。根据化石组合所限定的界线不仅可以进行地层划分和建立地层单位,也可以进行地层对比。用生物地层方法进行地层对比主要用于生物地层单位的对比,也通常应用于年代地层单位的对比。

图5-8 化石组合示意图

(据杜远生等,1998)

图中表示14种生物化石在B层形成的化石组合

(三)地质事件对比方法

近年来由于事件地层学的发展,事件对比的方法不断受到重视。地质事件是多种多样的,如小行星的撞击、火山爆发、冰川的形成和消融、气候变化等。这些地质事件虽然规模大小不同,后果各异,但是将其应用于地层对比的基本原理是相同的。即同一地质事件在两地所产生的物质记录可以不同,但这两种不同的物质记录都代表同一地质事件,因而在等时性方面是可以对比的。

(四)古地磁极性对比方法

地球磁场的极性并不是固定不变的,每隔几万年或几十万年,地磁场的极性就会发生一次倒转,即地磁的南北极互换。地球磁场的这种变化可以记录在地层中,因此可以应用地球磁场极性变化来对比地层。

图5-9 秭归、 宜昌、 张夏柱状剖面图

(据赵锡文等,1983)

(五)同位素年龄对比方法

根据放射性同位素衰变原理,可以进行同位素年龄的测定。放射性元素在衰变过程中,释放出能量并转化为终极元素。用于地层年龄测定的同位素方法主要有:U-Pb法、Th-Pb法、Rb-Sr法、K-Ar法、Sm-Nd法等。同一地区地层的同位素年龄可以用于地层年龄的确定,不同地区地层的同位素年龄可以用于地层对比。

四、技能训练——地层对比

(1)对图5-9所给剖面进行地层对比,要求对比到统。

(2)恢复图5-10中各套地层的形成顺序,判断剖面中的各种接触关系。

图5-10 × ×地区剖面图

(据全秋琦等,1990,修改)

层序地层学研究现状及进展

2.1.2.1 层序地层学研究现状

(1)层序地层学的研究领域不断扩大

其研究领域由被动**边缘盆地扩展到前陆盆地(Krystinik等,1995;Schwans P,1995),裂谷盆地(如Muto等(1997)对北海裂谷盆地中侏罗统Oserberg三角洲的层序地层学研究)和各种类型的陆相盆地(如Shanley等(1994)研究了陆相断陷盆地、山间盆地、滨海盆地等不同类型盆地的层序地层样式和层序形成的控制作用)。

(2)层序地层的研究精度不断提高

由以研究**层序(1~5Ma)为主逐渐转向高频层序地层(0.12~0.5Ma)和高分辨率层序地层。高频层序地层学的概念最早由Van Wagoner等(1990)提出。他们把四级海平面旋回以下的高频海平面旋回所形成的层序或准层序叫高频层序。随后,Brown等(1995)在南非Pletmos盆地、Bredasdrop盆地,Orange盆地白垩纪后期地层的**层序中划分出了10~12个时限在0.2~0.5Ma的低位体系域(LST)、海侵体系域(TST)、高位体系域(HST)发育完整的**层序。高分辨率层序地层学最早由科罗拉多矿业学院的Cross等(1994)提出,他们把基准面旋回作为理解层序成因并进行层序划分的主要依据,按基准面的长周期和短周期旋回的地层沉积过程响应来实现高分辨率成因层序地层对比。

(3)层序形成的主控因素复杂性

由以经典层序地层学派所认为的全球海平面升降(Eustasy)为主,逐步被扩展为受海平面升降、构造运动、沉积物供给等多种因素共同作用。如Sissingh(1997)分析了阿尔卑斯前陆盆地构造地层的沉积历史后指出:新生界层序明显与前陆盆地造山变形事件和全球海平面变化一致。Muto等(1997)把受构造控制的相对海平面变化作为控制层序形成的动力学原因。Ravnas等(1998)进一步认为,作为地层层序主控因素的构造活动对层序形成的控制作用远大于海(湖)平面的变化,特别是在**环境中,海平面变化对层序形成的意义不大,而构造活动变为主控因素。

大于1Ma的长周期的气候旋回与海平面变化周期具有同步性。他们都受控于全球构造、冰川的消融等因素,其对层序的控制与海平面升降具有相同的特征。四级以下的高频层序的形成与米兰科维奇气候旋回有关,这一点已被Juha'sz E'(1997)对Pannonian盆地的研究所证实。沉积物供给作用对层序形成的控制作用主要体现在沉积物供给速率与可容空间的关系决定了层序体系域的叠加方式。

把导致层序形成的海平面旋回、构造旋回、气候旋回与地球演化的节律联系起来,使层序地层学的研究成为再造板块构造及地球演化史的有力工具。因为地球深部过程引起板块运动,板间、板缘及板内构造过程造成沉积盆地,盆地充填演化导致沉积层序,从该意义上讲,层序反映盆地,盆地揭示板块,板块揭示深部过程。

(4)层序地层学在陆相断陷盆地的成功应用

层序地层学在陆相断陷盆地的成功应用是对层序地层学理论的完善和发展,并取得了一定的进展。这些进展主要体现在两个方面:①陆相断陷盆地层序形成的动力学机制更加强调盆地构造、气候、沉积物供给、基准面变化对层序形成的控制作用;②陆相断陷盆地层序的对比与划分、层序级别的确定、层序模式及体系域构成形成了自己的特点。

总体来看,陆相断陷盆地层序地层学的研究把盆地构造运动和气候变化作为层序形成的主控因素,用沉积基准面旋回的概念代替海平面(或湖平面)升降旋回来解释层序的形成过程。针对不同的沉积盆地建立不同的层序模式。

由于中国主要的油气都产于陆相盆地中,在层序地层理论引入中国后,中国的地质专家将层序地层学理论应用到陆相盆地的实践中,大大发展了陆相层序地层学,致使我国陆相层序地层学研究处于国际领先地位。赵国连(2000)将陆相层序地层研究分为四个学派:

1)类海派

该派认为,湖泊与海洋类似,湖平面变化是整个湖盆层序发育的主要控制因素,它不仅控制着自身的沉积发育,也控制着相邻的河流及风成沉积,故可把海相层序地层学的模式灵活应用到陆相沉积盆地。

2)构造派

该学派认为陆相层序的充填风格、沉积体系都有其自身的特点,其层序的控制因素不同于海相层序,构造作用在其层序发育过程中有很大的作用。

李思田等(1992)提出了不同于海相层序地层学模式的陆相层序地层学。他们认为层序具有三分性,层序的顶界面是古构造运动面,其下部反映了初始充填或早期充填特征,古地貌复杂,冲积体系发育;中部为相对稳定阶段周期性的水进,主要是三角洲—湖泊发育期;顶部河流作用强化,分异性强,是新构造演化的前奏,是划分层序的依据,并认为体系域可以划分为:沉积体系单元、成岩相、成因相内部单元、岩性-能量单元等一系列不同级别的建造。

解习农认为,陆相断陷盆地受构造的控制明显,物源近,堆积快,突发事件沉积比例大,气候变化对沉积影响明显。而中国中新代的盆地多数为叠合盆地,盆地的每一个原型代表一个构造层序,因而对盆地原型的识别就比较重要。他把断陷盆地的层序样式根据其应力场的状况划分为拉张/张扭型层序、走滑伸展型层序和热沉降型层序,并认为不同的构造层序样式具有不同的体系域,拉张/张扭型层序由初始充填体系域(PST)、湖扩展体系域(EST)和湖萎缩体系域(CST)三个体系域构成,主要以冲积扇、扇三角洲、三角洲和湖泊沉积体系为主;挤压/压扭型层序由冲积扇、河流和洪泛平原沉积组成;走滑-伸展型层序及热沉降型层序与拉张型层序相似,只是少见了三角洲沉积体系。

3)综合派

该学派认为层序受海平面变化、湖平面变化、沉积物供给、构造作用及气候作用等因素的综合影响。他们把湖盆分为敞流湖盆、闭流湖盆,各自有自己的沉积模式。他们研究了陆相盆地的沉积基准面和可容纳空间,认为地层的展布形成和沉积相的分布取决于可容纳空间的大小和新增可容纳空间的变化率,陆相断陷盆地中的沉积基准面是湖平面的递降水流平衡剖面/河流平衡剖面。

层序是构造作用、气候变化、沉积物供给和湖平面变化等综合作用的结果,但是构造和气候在层序形成的过程中是主要影响因素,对敞流湖盆,构造作用与相的形成呈镜像关系;而对闭流湖盆,盆地基底的整体构造作用对其相对湖平面变化没有影响,气候作用主要表现在潮湿气候使湖平面上升,使闭流湖盆转化为敞流湖盆,而干燥气候的作用则相反,在敞流湖盆中,层序边界的形成主要受构造因素的控制,叫构造层,而闭流湖盆层序主要受气候作用的影响,叫气候层。

4)高分辨率层序地层学

以郑荣才、邓宏文为代表的专家将高分辨率层序地层的理论运用到中国含油气储层预测的实践中,并极大地丰富和发展了高分辨率层序地层学理论,郑荣才将不同构造性质的湖盆在盆地构造——沉积演化序列中的控制因素进行了分类,根据界面成因特征提出了“巨旋回、超短期旋回、长周期旋回、中期旋回、短期旋回和超短期旋回”的划分方案。而邓宏文(1995)首先将高分辨率层序地层学引入到中国来,其基本思路是:基准面变化旋回中,随着A/S的变化,可容纳空间在不同空间部位迁移,同时伴随空间中的体积分配,进而形成了相分异,储层物性产生相应的变化,因此,可容纳空间、基准面及基准面旋回地层叠加样式、体积分配、相分异构成了高分辨率层序地层学完整的概念体系和理论基础。

T.A.Cross(1994)等认为基准面可以看作是一个势能面,它反映了地球表面与力求其平衡的地表过程间的不平衡程度。要达到平衡,地表要不断地通过沉积或侵蚀作用,改变其形态向更靠近基准面的方向运动。因此,基准面在变化中总是有向其幅度的最小值或最大值单向移动的趋势,构成一个完整的上升与下降旋回。一个基准面旋回是等时的,在一个基准面旋回变化过程中(可理解为时间域)保存下来的**为一个成因地层单元,即成因层序,其以时间为界面,因而为一个时间地层单元。基准面相对于地表的波状升降伴随着沉积物可容纳空间的变化。当基准面位于地表之上时,提供了可供沉积物沉积的空间,沉积作用发生,任何侵蚀作用均是局部的或暂时的;当基准面位于地表之下时,可容纳空间消失,任何沉积作用均是暂时的或局部的;当基准面与地表一致(重合)时,既无沉积作用也无侵蚀作用发生,沉积物仅仅路过(Sediment bypass)而已。因而在基准面变化的时间域内(注意:时间是连续的),在地表的不同地理位置上表现出四种地质作用状态,即沉积作用、侵蚀作用、沉积物路过时产生的非沉积作用及沉积物非补偿产生的饥饿性沉积作用乃至非沉积作用。在地层记录中代表基准面旋回变化的全部时间内的这些时间空间事件表现为**+界面(间断面)。因此一个成因层序可以由基准面上升半旋回和基准面下降半旋回所形成的**组成,也可由**+界面组成。基准面处于不断的运动中,当其位于地表之上并相对于地表进一步上升时,可容纳空间增大,沉积物在该可容纳空间内堆积的潜在速度增快,但沉积物堆积的实际速度还受物质搬运速度的地表过程所限制。也就是说,可容纳空间控制了某一时间内在某一地理位置沉积物堆积的最大值,可容纳空间与沉积物供给量之间的比值(A/S)决定了在可容纳空间内沉积物的实际堆积保存程度及内部结构特征。如对于陆相湖盆来说,当沉积物补给速率大于可容纳空间的增加速率时(A/S<1),湖岸线向盆地方向退缩,地层呈进积叠加样式;当沉积物的补给速率小于可容纳空间的增加速率时(A/S>1),地层呈退积叠加样式,湖侵作用发生;当沉积物补给速率等于可容纳空间的增加速率时(A/S≌1),地层呈加积叠加样式。由A/S值变化导致的沉积物叠加样式的变化在高分辨率地震、测井及录井剖面中均可清晰地反映出来。

基准面旋回作用及伴随的可容纳空间的动力学变化,以及潜在的可容纳空间的A/S值的变化,导致在一个基准面旋回中沉积物沉积作用、过路或侵蚀作用的地理位置的前后迁移,不同沉积环境中沉积物堆积体积的变化及至内部结构(进积、加积、退积)和相分布的变化。尽管基准面是一个抽象的非物理面,但在地质记录中出现的反映基准面运动到地表之下的不整合面或穿越地表时形成的沉积间断面或非沉积作用面,以及反映基准面运动到地表之上发生的沉积作用与保存程度等的地层记录、地层沉积的旋回性、几何形态、沉积厚度、内部构型、相分布与相组合等都切实地说明这一潜在的势能面的存在及其对盆地充填演化特征的根本性控制作用。Vail提出,层序地层学中地层单元的几何形态和岩性受构造沉降、全球海平面升降、沉积物供给速率和气候四个基本因素的控制,其中,构造沉降提供了可供沉积物沉积的可容空间,全球海平面变化控制了地层和岩相分布模式,沉积物的供给速率控制了沉积物的充填过程和盆地古水深变化。

与此论点相近,Cross T A认为在海相盆地中,基准面旋回的变化主要受海平面升降,构造沉降,沉积物补给,沉积地形等诸多因素的控制,地层基准面的变化正是上述变量变化的综合反映。其中,海平面升降是控制层序形成和发育的主要机制,特别是在**边缘盆地中。与海相盆地不同,陆相盆地中层序的形成受盆地基底构造升降、沉积物补给、古气候及其导致的湖平面变化所控制。在近海盆地中,海平面的变化和海侵作用导致的基准面的变化显著地影响了陆相层序的发育特征。随着沉积盆地距离海盆越来越远,湖盆受海平面的影响渐趋减弱,而构造作用、古气候和源区抬升渐成为基准面变化的主控因素,其中构造运动是各影响因素之首。陆相沉积中高级次的旋回(巨旋回或长期旋回)多与古构造运动、构造应力场的转换或大的构造活动造成的区域基准面的升降有关,具构造旋回的性质。较高级次的旋回(长期旋回或中期旋回)的形成多是明显的湖平面升降或局部性、地区性构造活动导致的。较低级次旋回(中期旋回和较短期旋回)受湖平面升降、沉积物补给速率、气候变化等多种因素的控制。构造运动控制层序、层序界面的形成与内部充填序列特征。构造运动导致的基底沉降提供了沉积物堆积的可容纳空间,而可容纳空间变化速率和沉积补给速率的比值决定该可容纳空间内沉积物充填特征。因而构造运动控制着层序的发育和层序充填序列特征。构造运动,特别是区域构造运动引起的盆地基底沉降是高级次层序(构造层序)形成的主导因素。构造运动的多期性导致盆地充填地层层序的多级次性。以断陷盆地为例,在断陷盆地中盆缘同生正断事件是构造运动的主要形式。断层活动中应力的积累与释放决定了其是以不连续的间歇式活动来完成的,或称幕式活动。断层的幕式活动产生基底沉降的阶段性及导致可容纳空间的周期性变化。断层幕式活动的规模、幅度、强度(沉降速率)则控制着可容纳空间的大小及变化速率。具区域规模的断层高级次的幕式活动形成长期地层旋回,其间产生的次级幕式运动则形成级次较小的地层旋回,如中期或较短期的地层旋回,由此形成断陷盆地充填地层的多级次旋回特征。气候变化控制着湖平面的变化,因而在基底构造沉降所提供的可容纳空间上又增加或减少着沉积物堆积的空间,特别是近岸线部位。因此可以说构造运动和古气候是湖相层序发育特征的重要控制因素。除构造因素外,古气候同时控制着沉积物供给和层序内充填沉积的类型。在可供沉积物堆积的可容纳空间内,沉积物补给则直接控制着地层的内部结构特征。上述各因素的相互影响使陆相层序地层较海相地层要复杂。

纪友亮特别强调构造沉降和气候对层序的控制作用,认为湖盆可划分为敞流湖盆和闭流湖盆,沉积物供应对闭流湖盆湖平面影响较大,对敞流湖盆湖平面无影响。构造运动不会影响闭流湖盆的湖平面,只影响敞流湖盆的相对湖平面,湖盆中的局部构造沉降无实际意义。气候对敞流湖盆的湖平面无影响,但对闭流湖盆的湖平面影响大。河水注入量对闭流湖盆的湖平面影响大,对敞流湖盆的湖平面无影响。

2.1.2.2 层序地层学研究进展

(1)在理论上的研究进展

1)地球半径变化与海平面旋回关系的假设

使用侧向扫描成像设备,在佛罗里达州的 De Soto峡谷和加利福尼亚州的Monterey海湾,观察到水深超过3km的海底曲流河样式的峡谷地貌被远洋软泥覆盖,而要淹没它们,海平面波动至少要达3km,假设洋底扩大的裂缝体积是因为地球半径扩大而增加的体积,据此计算地球半径的增加量,认为地球半径的周期性变化可以引起深海盆地千米级规模的海平面变化和海洋低水位期的剥蚀、运移与沉积作用。

2)气候变化是高频层序的主要控制因素

米兰科维奇地球轨道旋回理论对分析层序很有用。有证据表明,40Ma的离心率周期造成了白垩纪—古新世全球海平面变化。巴西大西洋边缘中生代裂谷沉积研究表明,气候变化与高频的米兰科维奇震荡旋回关系密切。

3)深水页岩层序地层

深水页岩对海平面的响应及层序划分历来是高难度的课题。在晚泥盆世Chattanooga黑色页岩中发现了含黄铁矿的滞后沉积物,页岩中的牙形石可记录1Ma内的海平面波动。滞后沉积物具有波浪形成特征,反映存在海平面下降形成的剥蚀面。覆盖剥蚀面的黑色页岩记录了海平面上升,鲕绿泥石层反映海平面低位期,大量藻类孢囊充填丰富的二**硅和黄铁矿,与高水位条件一致,可能反映海平面的高水位期。

4)旋回层序地层

在20世纪90年代,旋回与层序有了更深层次的发展,主要进展有:①旋回层序为异成因机制下的自旋回产物,与其他内外及宇宙各因素密切相关;②强迫性海退及强迫性海退体系域的提出对传统EXXON层序模式进行了修证;③淹没不整合为底界的Ⅲ型层序的建立。

(2)在方法上的研究进展

1)古生物学分析

古生物学是层序地层学研究的支柱之一,生物种群及其丰度可指示层序地层界面,生物形态、生物地层的顶底和孢粉学都可在层序地层研究中应用。

生物地层模型由多种生物地层事件组成,根据生物标志物的种类、组合及丰度变化确定其顶底。先通过形态对比建立区域复合标准剖面,消除大的地理范围内层序构型及构造作用对生物事件的影响;然后建立局部的复合标准,识别削截模型,定义局部的层序构型,预测层序构型对生物事件的影响。有两种方法研究孢子对海平面的反应:①现代模拟方法,就是比较岩心分析资料与现代花粉、孢囊分布;②实验方法,在实验过程中不断增加化石埋藏深度,定量模拟地质时代对孢子收集的影响。

2)三维可视化技术

三维可视化技术可以直观展现地震勘探以及钻井、测井、沉积相及生物地层研究成果,可用于分析层序地层格架内储层与圈闭条件。如在墨西哥湾,应用高分辨率的AUV海底成像和三维地震可视化技术描述深水浊积扇的要素,鉴别沉积凸起、堤成谷、剥蚀谷、滑塌块和滑塌断崖等。

3)数理统计和神经网络分析

应用人工神经网络技术建立地质相、储层特性和地震参数的联系后进行三维可视化分析,可以预测孔隙度、储层流体和岩性,也可以进行烃类检测。对高分辨率地震数据及其派生的地震属性进行数理统计及神经网络分析,可以识别体系域中的冲刷面及古河道。如在墨西哥湾MarCh地区应用这种方法发现了中新统的地层圈闭。

4)有机相研究

煤层的形成依赖于基准面或海平面上升,因为上升的基准面会为泥炭或煤的堆积提供可容纳空间,PeterSer等在研究丹麦**地堑中侏罗统煤层沉积环境时,通过对岩心样品作有机**学及有机地球化学研究分析,识别出了发育于低位体系域晚期及海侵体系域早期的“海退型煤”(海平面缓慢上升期形成的)和发育于海侵体系域晚期及高位体系域早期的“海侵型煤”(海平面迅速上升期形成的)。

而对于泥岩的有机相与海平面的关系,在低位体系域中,早期陆源有机质容易遭受**,沉积物一般只是越过陆棚和上部斜坡,陆棚有机质供应局限于局部再作用的盆底扇,故在此处源岩的生烃潜力是很小的,如果盆地能保持缺氧环境,可能形成远离沉积物输入点的源岩相,在晚期低水位加积期间,基准面开始缓慢上升,陆源物质供应量逐渐减弱,其展布区域局限在深切谷及相关的谷地内,分布范围很小。

在海侵体系域中,区域性海侵和富氢的有机相形成之间的关系十分密切,但不是所有的海侵体系域都能形成有利于生油的有机相。在海平面上升期间,河流萎缩,导致碎屑沉积物输入量减少,相应地供应到陆棚和斜坡上的陆源有机质供应量减少,这有利于海相有机质的集中沉积,但这个条件并不一定能生成有利于生油的有机相,还需要有合适的**还原体制。在风暴浪基面上,风暴流和潮汐可以扰动水体,使其含氧量上升,不利海相有机质的保存。

在高位体系域中,早期河流作用比较弱,如果盆地内条件合适,可以形成有机质相,在晚期高水位期间,河流输入陆源物质的作用较强,沉积速度较快,导致海相有机质被稀释,一般最好也只能形成气源岩。

5)数学模拟法

层序地层数学模拟着重于沉积充填及圈闭形成历史,可看作为盆地模拟的延伸,约束条件主要有:①地层剖面层序边界几何形态深度转换;②生物标定的层序边界年龄;③根据生物地层学、地震剖面时深转换和地层几何形态重建的古水深剖面;④测井岩性分析;⑤根据地震属性推断的砂岩分布等。

站长微信号

微信扫一扫加好友

返回
顶部