第3章沉降史
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胶莱盆地沉积_沉降史分析与构造演化_李金良
中国地质ＧＥＯＬＯＧＹＩＮＣＨＩＮＡ第３４卷第２期２００７年４月Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２００７胶莱盆地位于胶东半岛，是一个经历了多阶段构造演化历史和改造作用的白垩纪断陷盆地，由不同性质的盆地原型叠加而成。
该断陷盆地西界为郯庐断裂中段的沂沭裂谷系，南界为苏鲁造山带（图１）。
盆地基底横跨２个不同性质的构造单元：东南部为胶南隆起带，属于苏鲁造山带的北带；西北部为胶北隆起，属于华北地块的组成部分，两者界线位于五莲—即墨—牟平断裂带［１］。
由于其特殊的大地构造位置，胶莱盆地的研究一直受到大地构造学家的关注。
随着石油勘探的深入和资料的积累，对盆地地层序列、沉积特征、深部结构、构造样式、地球物理场特征、构造演化历史等方面的认识也在逐渐深化［２－６］，对胶莱盆地含金矿性研究也取得了重大的突破［７］。
研究结果表明，胶莱盆地在白垩纪时期经历了多阶段演化历史，盆地伸展构造出现时空叠加、复合和改造，形成复杂的伸展构造样式［８，９］，不同性质的盆地原型遭受了后期不同类型改造，成为一个典型的复合改造型断陷盆地。
笔者基于沉积－沉降分析方法，并运用盆地叠合与盆地改造的研究思路，对胶莱盆地地层层序、盆地原型、沉积－沉降速率等进行了分析，恢复了早白垩世莱阳群沉积期的盆地原型，探讨不同构造演化阶段的盆地伸展动力学背景，为胶莱盆地油气勘探提供基础地质依据。
１地层序列胶莱盆地基底由太古界胶东群、元古界荆山群、粉子山群和蓬莱群等组成。
盆地盖层包括白垩系和古近系。
白垩系由３套地层组成，自下而上为下白垩统莱阳群、下白垩统青山群和上白垩统王氏群；古近系为五图组或黄县组［１０－１１］。
下白垩统莱阳群是本文重点研究层系，对应一套河湖相沉积，在盆地的各个凹陷中均有发育，其沉积规模及地层序列受到凹陷大小和沉降幅度的制约。
该群分为６个组，自下而上为：逍仙庄组、止凤庄组、马耳山组、水南组、龙旺庄组、曲格庄组［２］（图２）。
底部逍仙庄组为一个独立的沉积旋回，岩性以灰黑、灰绿、灰黄色页岩夹粉砂质灰岩为主，代表了胶莱盆地形成初期的沉积建造；从止凤庄组到曲格庄组成了另一个湖进—湖退沉积旋回，碎屑物粒度呈粗—细—粗变化［１２］，代表盆地断—坳演化过程。
第3章第四纪沉积物
• 洪积土的工程特性： • 1）靠近坡脚段为较粗的碎屑土，土质均匀，地势 高、地下水位低，地基承载力高； • 2）离山区远的地带由粉土、黏土颗粒组成，受周 期性干燥及可溶盐的胶结作用，承载力高； • 3）中间段由于受前沿细颗粒的影响，常有地下水 溢出，或形成沼泽，承载力较低。 • 另外：洪积扇富水，可做水源地。
坡积物的特点： 1)分为岩屑、矿屑、沙砾或矿质黏土。 2)碎屑颗粒大小混杂，棱角分明、分选性差，层理不明显。 坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土 基本一致。与下卧基岩没有直接关系，这是它与残积物明显的区别。 由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动，还由于组成物质 粗细颗粒混杂，土质不均匀，且其厚度变化很大(上部有时不足一米，下部可 达几十米)，尤其是新近堆积的坡积物，土质疏松，压缩性较高。 坡积土上建设应注意的问题： ①注意下卧基岩表面的坡度及形态，分析坡积物稳定性。 ②坡积土含较多细颗粒，吸水性强，注意雨季的稳定性。 ③坡积物粗细混杂，土质不均匀，厚度不均匀，注意差异沉降。
1、残积物
岩石－（物理、化学）风化－ 残留在原地
残积物－残积土－残积层
壳风 化
土壤层 残积物 化岩石 新鲜岩石
残积物成分与 母岩有关 残积物厚度与 地形有关
强风化
半风 中风化
弱风化
• 2、坡积层 • 坡积物是残积物经水流搬运，顺坡移动堆积而成的土。即 是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥 蚀，顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形 成的沉积物。其成份与坡上的残积土基本一致。由于地形 的不同，其厚度变化大，新近堆积的坡积土，土质疏松， 压缩性较高。它一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残 积物相接。坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度， 而表面倾斜度则与生成的时间有关，时间越长，搬运、沉 积在山坡下部的物质就越厚，表面倾斜度就越小。 • 片流（坡流、面流）——在降雨或融雪时，地表水一部分 渗入地下，其余的沿坡面向下运动。这种暂时性的无固定 流槽的地面薄层状、网状细流称为片流。片流搬运的物体 在坡麓堆积下来，形成坡积土。
工程地质(课件)第三章地质构造全篇
19/63
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
20/63
第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
35/63
产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
15/63
我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
17/63
中国地势分布示意图
18/63
大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
7/63
岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
8/63
变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
内力和外力地质作用的关系：
内力地质作用决定地表的基本形态和内部 构造——地表形态的塑造者
外力地质作用破坏和重塑地表形态——地表 形态的雕刻者 地壳上升时，遭受剥蚀。 地壳下降时，接受沉积。
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第二节 地质年代
• 绝对年龄：通过放射性元素蜕变周期测定。适用
于岩浆岩、变质岩地区。钾-氩、铀-铅和碳-14。
走向(strike)：岩层面和 任一假想水平面交线的延 伸方向。
倾向(dip)：岩层的倾斜 方向。与走向线垂直。只 有一个。
倾角(dip angle)：岩层层 面与水平面的最大锐角。
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产状三要素(elements of attitude)
表示方法 ： 岩层产状一般用方位角表
示，通常格式是： 走向南西200°，倾角南东
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我国干湿地区划分图 16/63
潮湿气候区：河流、湖泊、地下水发育，风化 彻底。如东南沿海。
干旱气候区：暴雨，风力强，咸水湖。 如西北高原。
冰冻气候区：气温低，蒸发量小，生物稀少， 冰川盘踞。如两极和高山地区。
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中国地势分布示意图
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大陆以剥蚀为主，海洋以沉积为主。 山区以剥蚀为主，平原以沉积为主。
地震作用(earthquake)
地内机械能突 然释放，以弹性 波的形式传播到 地表引起猛烈冲 击。
汶川地震
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岩浆作用（magmatism）
岩浆形成、运动、 演化、冷凝。
8/63
变质作用(metamorphism)
在高温、高压并有化学物质参与下，岩石发 生成分、结构构造的变化，生成新的岩石。
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2. 岩浆岩与围岩接触关系
层序地层学第3章
3.5 滨线轨迹 Shoreline trajectories
正常海退Normal Regressions
正常海退三角洲沉积序列
滨线上滨面加积砂岩
3.5 滨线轨迹 Shoreline trajectories
正常海退Normal Regressions
高位体系域
海侵
异源控制因素的特征
3 气候变化
Milankovitch旋回
Milankovitch频段有关的气候旋回比较普遍，大量的 研究已在湖泊、海洋、碎屑岩及碳酸盐体系都发现了 该频段的沉积旋回；
Milankovitch周期的主要参数
偏心率（Eccentricity）：0.1~0.4Ma 倾斜度（Obliquity）：0.04Ma 岁差（Precession and nutation）：0.02Ma
异源控制因素的特征
1 海平面变化
3.2 沉积作用的异源控制因素 Allogenic controls on sedimentation
异源控制因素的特征
2 构造沉降
构造沉降与盆地边缘类型
3.2 沉积作用的异源控制因素 Allogenic controls on sedimentation
异源控制因素的特征
3.2 沉积作用的异源控制因素 Allogenic controls 源供应
沉积物供给从本质上讲是气候和构造作用的结果。
3.2 沉积作用的异源控制因素 Allogenic controls on sedimentation
内因沉积物供给
4 物源供应
侵蚀 侵蚀
海 侵 期Transgressions
以侵蚀作用为主的滨线海侵期的海岸
3.5 滨线轨迹 Shoreline trajectories 强制海退 Forced Regressions 强制海退体系的滨线迁移轨迹 海陆过渡带： 伴随着滨线强制
地震沉积学第三章
第三章 地震层序与地震相分析
3．地质分层、地震分层与层序地层学分层的区别 与联系
一 、 地 震 层 序 的 划 分
地质分层是根据钻井取心的岩性、古生物及其它特征作出的。而 更大量的分层则是依据测井曲线特征得出的。 地震分层是根据剖面中的连续强相位确定的。多年来每个探区都 已形成一套统一的波组划分方案，并指导着地震解释和油气勘探。不 过它们主要是用来进行构造解释。 层序地层的分层则是为了满足地层学和沉积学研究，根据地震反 射特征中提出的分层意见。这一工作近年来才刚刚开始，还没有形成 各大探区统一的分层方案。尽管上述3种分层方案应当是统一的，然而 由于客观地质现象的复杂性，由于地震资料垂向分辨率的限制，以及 其它技术上的原因，在目前状况下，要做到完全的统一还有困难。 从地质分层上看，尽管人们努力从古生物解释方面力求明确地层 的时代 (时间) 界面，但是由于资料获取方面的困难，实际上，除了代、 纪、世级的分层外，在更细的分层上，更多的还必须依靠测井资料确 定的岩石地层单元。在某些地区或某些地段，它们的穿时现象是十分 明显的。不克服这些弱点，将会给油气勘探带来重大影响。
第三章 地震层序与地震相分析
二 、 地 震 相 概 念 及 划 分 标 志
前积充填往往和扇或三角洲有密切关系。 研究盆地充填必须与研究盆地的性质紧密联系。就一个盆地或凹陷 的性质来说有侵蚀型的 (如侵蚀谷)、有拗陷型的、有地堑型的、有单侧 断陷 (箕状断陷) 型的，不同性质的盆地(或凹陷、谷地、断陷) 对其上覆 地层的充填类型有明显的影响。解释人员应当摆脱单纯的形态或地震相 分类，通过分析找出它们的成因特征。
一 、 地 震 层 序 的 划 分
第三章 地震层序与地震相分析
一 、 地 震 层 序 的 划 分
歧深地区沙三段沉降特征及其与构造演化的关系
石
２１ ０ １年 ９月
油
地
质
与
工
程
ＰＴ ＯＥ Ｅ Ｒ Ｌ ＵＭ Ｅ Ｌ Ｙ Ａ Ｎ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｇ Ｏ ＯＧ ＮＤ Ｅ ＧＩ Ｅ Ｒ Ｎ
第２ ５卷
第 ５期
文 章编 号 ：６ ３ ２ ７ ２ １ ） ５ ０ １ ５ １ ７ —８ １ （０ １ ０ —０ ０ 一Ｏ
歧 深 地 区 沙 三 段 沉 降 特 征 及 其 与 构 造 演 化 的 关 系
资源 勘 查 工 程 专 业 ，０ ９年 获 中 国地 质 大 学 （ ２０ 武汉 ） 洋 地 质 专 海
业 硕 士 学 位 ， 主 要 从 事 海 洋 地质 科 研 工 作 。 现 基 金 项 目 ： 国石 油 大 港 油 田公 司重 点 科 研 项 目“ 深地 区沙 三 中 歧
段 地 震 地 质 综 合 研 究 与 目标预 测 ” Ｄ （ ＧＹＴ一２ ０ ０ ７一Ｊ 一５ １ ） Ｓ ３５ 。
杜 民 陆 永 潮 李 ， ， 锐
（ ． 州 海 洋 地 质 调 查 局 ， 东 广 州 ５ ０ ６ ；． 国地 质 大 学 （ 汉 ） １广 广 １ ７０ ２ 中 武 资源 学 院 ）
摘要 ： 对歧 深 地 区重 点 勘 探 层 段 进 行 沉 降 史； ， 了解 其 沉 降速 率 的 时 空展 布 特 征 ， 漠拟 可 同时 也 可 以研 究 沉 降特 征 与 盆 地 构造 演化 阶段 之 间 的 关 系 。 以歧 深 地 区的 三 维地 震 资料 为基 础 ， 理 选 取 各 项 模 拟 参 数 ， 用 Ｅ Ｍ 盆 地 模 拟 合 利 Ｂ
史研 究提 供 时空框 架 ＿ 。 。构 造 沉 降速 率及 沉 降 量 ２］ ￣ 直接 受控 于 盆地类 型 及其 形 成 机 制 ， 沉 降 史 分 析 故
２１ ０ １年 ９月
油
地
质
与
工
程
ＰＴ ＯＥ Ｅ Ｒ Ｌ ＵＭ Ｅ Ｌ Ｙ Ａ Ｎ Ｎ Ｅ Ｉ Ｇ Ｇ Ｏ ＯＧ ＮＤ Ｅ ＧＩ Ｅ Ｒ Ｎ
第２ ５卷
第 ５期
文 章编 号 ：６ ３ ２ ７ ２ １ ） ５ ０ １ ５ １ ７ —８ １ （０ １ ０ —０ ０ 一Ｏ
歧 深 地 区 沙 三 段 沉 降 特 征 及 其 与 构 造 演 化 的 关 系
资源 勘 查 工 程 专 业 ，０ ９年 获 中 国地 质 大 学 （ ２０ 武汉 ） 洋 地 质 专 海
业 硕 士 学 位 ， 主 要 从 事 海 洋 地质 科 研 工 作 。 现 基 金 项 目 ： 国石 油 大 港 油 田公 司重 点 科 研 项 目“ 深地 区沙 三 中 歧
段 地 震 地 质 综 合 研 究 与 目标预 测 ” Ｄ （ ＧＹＴ一２ ０ ０ ７一Ｊ 一５ １ ） Ｓ ３５ 。
杜 民 陆 永 潮 李 ， ， 锐
（ ． 州 海 洋 地 质 调 查 局 ， 东 广 州 ５ ０ ６ ；． 国地 质 大 学 （ 汉 ） １广 广 １ ７０ ２ 中 武 资源 学 院 ）
摘要 ： 对歧 深 地 区重 点 勘 探 层 段 进 行 沉 降 史； ， 了解 其 沉 降速 率 的 时 空展 布 特 征 ， 漠拟 可 同时 也 可 以研 究 沉 降特 征 与 盆 地 构造 演化 阶段 之 间 的 关 系 。 以歧 深 地 区的 三 维地 震 资料 为基 础 ， 理 选 取 各 项 模 拟 参 数 ， 用 Ｅ Ｍ 盆 地 模 拟 合 利 Ｂ
史研 究提 供 时空框 架 ＿ 。 。构 造 沉 降速 率及 沉 降 量 ２］ ￣ 直接 受控 于 盆地类 型 及其 形 成 机 制 ， 沉 降 史 分 析 故
第三章 地层的沉积方式及沉积环境
No. 8
No. 9
2010-6-4
1N4o. 10
2010-6-4
1N7o. 11
（3）生物沉积与地层形成
生物筑积作用：是生物礁地层形成的一 种特殊形式。原地生物形成生物格架， 之后别的填隙物充填。
地层特征：地层一般呈丘状隆起，岩层多 具块状构造。在形式上，可以表现为侧 向加积或垂向加积。
不同环境的水动力条件及其变化规律不同， 形成的旋回沉积序列也不同。
No. 15
控制地层旋回沉积作用的因素主要有环 境单元变化造成的水动力条件、物理化学 条件、生物条件的变化、海平面升降、沉 积物源性质、盆地基底的构造活动、古气 候的变化等。
根据成因，旋回沉积作用可分为不同的 类型，例如生物筑积作用等沉积体自身作 用为主的旋回沉积作用、曲流河的侧向加 积作用、三角洲等由于沉积盆地内环境单 元变迁形成的旋回沉积作用等。
现实主义原理是相分析的主要理论依据。 为了要对地层进行相分析，首先必须了解现 代沉积的不同结构、构造及其形成的环境条 件，然后以历史比较的观点，对古代地层的 相应特征作出环境条件的推论。
No. 24
注意：地质作用赖以进行的环境条件是 随时间的推移不断变化的，在运用现实 主义原理进行相分析时，不可机械的套 用现代模式，不仅要注意古、今地质作 用的相似性，还要考虑其差异性，而且 距今年代越久远，差异越大。
No. 16
曲流河
河流作用为主的三角洲
No. 17
海滩
碎屑岩潮坪
No. 18
No. 19
第二节 沉积相有关概念及主要相标志
No. 20
一、沉积环境和沉积相
➢ 沉积环境：具有独特的物理、化学和生物条件的自然地理单元 （河流环境、湖泊环境、滨海环境等）
No. 9
2010-6-4
1N4o. 10
2010-6-4
1N7o. 11
（3）生物沉积与地层形成
生物筑积作用：是生物礁地层形成的一 种特殊形式。原地生物形成生物格架， 之后别的填隙物充填。
地层特征：地层一般呈丘状隆起，岩层多 具块状构造。在形式上，可以表现为侧 向加积或垂向加积。
不同环境的水动力条件及其变化规律不同， 形成的旋回沉积序列也不同。
No. 15
控制地层旋回沉积作用的因素主要有环 境单元变化造成的水动力条件、物理化学 条件、生物条件的变化、海平面升降、沉 积物源性质、盆地基底的构造活动、古气 候的变化等。
根据成因，旋回沉积作用可分为不同的 类型，例如生物筑积作用等沉积体自身作 用为主的旋回沉积作用、曲流河的侧向加 积作用、三角洲等由于沉积盆地内环境单 元变迁形成的旋回沉积作用等。
现实主义原理是相分析的主要理论依据。 为了要对地层进行相分析，首先必须了解现 代沉积的不同结构、构造及其形成的环境条 件，然后以历史比较的观点，对古代地层的 相应特征作出环境条件的推论。
No. 24
注意：地质作用赖以进行的环境条件是 随时间的推移不断变化的，在运用现实 主义原理进行相分析时，不可机械的套 用现代模式，不仅要注意古、今地质作 用的相似性，还要考虑其差异性，而且 距今年代越久远，差异越大。
No. 16
曲流河
河流作用为主的三角洲
No. 17
海滩
碎屑岩潮坪
No. 18
No. 19
第二节 沉积相有关概念及主要相标志
No. 20
一、沉积环境和沉积相
➢ 沉积环境：具有独特的物理、化学和生物条件的自然地理单元 （河流环境、湖泊环境、滨海环境等）
第三章 地层的沉积方式及沉积环境
注意：地质作用赖以进行的环境条件是 随时间的推移不断变化的，在运用现实 主义原理进行相分析时，不可机械的套 用现代模式，不仅要注意古、今地质作 用的相似性，还要考虑其差异性，而且 距今年代越久远，差异越大。
瓦尔特相律（相序递变规律）——
(J Walther，1894) :只有那些彼此毗邻的相和相区，才 能原生地重叠在一起; 即可以根据相邻沉积相在纵向上 或横向上的变化预测其在横向上或纵向上的变化。
沉积构造的几种主要类型 ：
(１)层理： 由于季节性气候的变化，沉积环境 的改变，使先后沉积的物质在颗粒 大小、排列方式、形状、颜色和成 分上发生相应变化，从而在垂向上 显示出来的成层现象。大都与沉积 同时形成，所以能很好地反映水动 力条件。
多数层理由牵引流形成。即水 在流动过程中使水底松散的颗粒 产生波痕，并因波痕的移动而形 成各种层理，主要有交错层理， 水平层理和平行层理。
二、沉积环境的主要
识别标志
相标志：一定沉积环境内独特的物 理、化学和生物作用形成的能反映 沉积环境条件的沉积特征。
沉积环境（相）研究方法
矿物成分 和岩石类型 沉积岩层 的构造
岩石 的颜色
岩石 的结构
沉积环境（相）研究方法
古生物的种类和生态不仅可确定海相与非海 相，而且还可指示水域的深度、盐度、温度 和浊度等。近年来不仅重视遗体化石，而且 还用遗迹化石资料来判断沉积环境。
Fe3+∶Fe2+ ＞ 3.0 ， 则岩石显红色。 Fe3+∶Fe2+=3-1.6 ， 呈紫色、砖红色、棕色 等。 Fe3+∶Fe2+ ＜ 1.6 ， 呈浅绿灰色或灰色。 Fe3+∶Fe2+ 近 于 0 ， 则呈黑色。