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判断海平面升降的主要方法有哪些

发布时间:2023-09-18 23:40:55

A.  海平面变化综合分析

在地质历史中,海平面发生了不同级别不同周期的变化,其岩石记录为重复性和旋回性。反映海平面变化的集中方法通常表现为海平面升降曲线。在这种曲线上,具有很多可供参考的信息,例如盆地演化、最大海进期与生油密集段或生油期、岩相、地层的叠加型式及几何形态、储油层预测等等。可见,编制海平面升降曲线和分析海平面变化是很重要的。

一、海平面变化曲线的编制方法

海平面变化曲线有多种编制方法,例如,地震剖面上超点转移法、Fischer图解-Milan-covitch变化周期法、可容纳空间分析法。

1.地震剖面上超点转移法

这种方法是在地震剖面上根据滨岸上或上超点向陆或向海方向转移幅度,来计算海平面的相对上升或相对下降的大小。沿着层序边界,滨岸上超点向陆的不断迁移反映了海平面持续相对上升的过程,滨岸上超点向海不断迁移反映了海平面持续相对下降的历程。另外,前积作用代表海平面相对下降,与滨岸上超点向海迁移相联系。顶超表示海平面静止不动,有两种表现型式,一是在最大海泛期的“停滞”。削截反射标志代表了快速的海平面相对下降。在这种方法中需要进行压实校正、差异沉降校正等,同时对于地层的缺失与削截还应进行一定恢复。

2.Fischer图解法

Fischer图解是Fischerz1964年在研究奥地利三叠纪环潮坪相Dashstein灰岩时首次提出的(据徐怀大,1995)。Fischer图解假定米级旋回具有平均周期,而上述研究区的碳酸盐岩米级旋回的累积厚度经过线性校正后作纵坐标,时间作为横坐标。Fischer用构造沉降脉动(而不是用海平面的变化)来解释米级旋回反映的沉积环境的周期性变化,当时并没有被人们所重视。1987年Goldhammer等在研究意大利北部中三叠世碳酸盐台地的Milanco-vitchy旋回和高频海平面变化时,重新启用Fischer图解来解释海平面变化的级次。后来,Fischer图解的应用越来越广泛。Fischer图解适用于地层连续、高频旋回明显且假定各旋回周期恒定的条件下,在本区早奥陶世可以应用。

3.可容纳空间分析法

可容纳空间是指可供潜在沉积物堆积的空间,它包括剩余空间和新增空间。可容纳空间分析实际上在上超点法及Fischer图解法中均有涉及。可容纳空间变化规律对应于地层特征,往往可容纳空间大时形成的沉积厚度小,但小旋回和韵律层多,相反可容纳空间小时形成的沉积厚度大但小旋回和韵律层少,这种规律具有一般性但也有特殊性。

可容纳空间通常与古水深有联系。在估算古水深时,重要位置是陆架坡折附近,其中有几个重要的界面需要注意,浪基面—约30m,风暴浪基面—200m左右,碳酸盐补偿面(CCD)一大于1000m。除了沉积学方法,还可以用生物地层学的方法估算海平面的古水深。在一个海平面变化周期中,计算最大海泛时间是最重要的,可容纳空间实质上等于上述时间的古水深减去构造沉降值(构造下沉取负值、上升取正值)。根据这种变化规律可以比较精确地计算海平面的上升或下降幅度。这种方法精确的计算也需要构造沉降和压实校正。如果简单地利用古水深恢复可容纳空间,则应该加上沉积物厚度。在高频周期中沉积厚度很小时可以忽略不计。

在确定可容纳空间变化趋势之后,以时间为纵坐标,以海平面升降变化幅度为横坐标,可以作出海平面变化曲线。值得一提的是相对水深曲线与全球海平面变化曲线相比,有时具有一定的差异。例如在相对水深持续下降或保持一定深度而沉积速率较高时,全球海平面变化曲线呈现上升趋势。

二、鄂尔多斯盆地海平面变化曲线综合研究

1.时代确定及海平面曲线制作步骤

(1)引用Sarg等(1994)及Vail等(1992)的资料,按其提供的时代标于图中。

(2)在地层整合的部位,I型层序选用比高水位体系域新的点作为拐点,通常相当于盆底扇中部的时代。Ⅱ型层序边界处就是拐点。最大海泛下超面定于上升拐点处。在低水位体系域顶部确定首次海泛面。

(3)将上述各点连接起来,初步绘出海平面变化曲线。在缺少低水位体系域的地方,尚需人工弥补。

(4)利用估算的最大海泛面、最大下降和各体系域的确定升降幅度,一般选用靠近陆架坡折附近作为参考。同时也应该进行压实和构造沉降校正。

(5)将各点及升降幅度结合起来,绘制完整的海平面升降曲线。

2.鄂尔多斯盆地寒武—奥陶纪海平面变化曲线及对比

依据上述方法绘制出鄂尔多斯盆地寒武纪和奥陶纪海平面变化曲线(图4-3和图4-4)。

(1)寒武纪海平面升降在全区具有比较一致的变化,绘制的海平面变化曲线分别参考了阿不切亥沟、苏必沟和王和剖面。其共同的特征是最大海侵期位于张夏期,另外在毛庄组层序1和2、徐庄组层序4、长山组层序9密集段沉积时均有明显的海平面上升,表现为密集段由颜色偏深的泥页岩组成,其也在层序对比中起到了重要作用。

经与全球海平面升降曲线(后者据Sarg等,1994)比较,发现两者长周期变化非常相近,短周期中毛庄期、徐庄期、张夏期及长山期中的最大海泛时间与全球变化吻合程度相当高,不同点在于徐庄期和凤山期三级周期频率高,而张夏期和崮山期三级周期频率低。造成这种情况的原因一是局部因素的影响,例如沉积速率、构造沉降速率的变化、气候变化及局部构造运动的影响;二是缺乏可靠的绝对年龄值,三是有某种人为因素。

图4-3鄂尔多斯盆地寒武纪海平面变化曲线及对比

图4-4鄂尔多斯盆地奥陶纪海平面变化曲线及对比

值得一提的是,凤山期的3个短周期中海平面呈不断下降的趋势,而长周期中海平面呈逐渐上升的趋势,原因在于区内当时水体浅而可容纳空间小,形成的可容纳空间很快被充填,但新可容纳空间又不断增长,故才有水体浅又连续不断沉积的局面,这样海底不断增高、海水不断上升,从而导致绝对海平面持续上升。

(2)奥陶纪海平面升降曲线及其对比:早奥陶世时,鄂尔多斯盆地构造沉降、沉积环境相对比较稳定,加之碳酸盐岩生长率高,故高频层序发育,在东西部具可对比性。中奥陶世时,东缘为蒸发岩-碳酸盐台地,与华北海连通;西缘没入贺兰山坳拉槽,因而两地层序对比性比较差。鉴于西缘工作深入,且较长时期地处“陆架坡折”附近,反映海平面变化的旋回性强,故选用桌子山拉什仲剖面作为编制海平面升降曲线的依据。

图4-4是区内奥陶纪海平面升降曲线,与Exxon公司(1992)的全球海平面变化曲线(及Sarg等1994年的全球海平面变化曲线)对比,显示“可容纳空间包络”在早奥陶世不尽合拍,并且区内的三级周期频率高;中奥陶世二级旋回变化趋势相近,特别是与Arco公司曲线吻合良好,层序或层序组周期也基本吻合。

B. 海平面变动是怎样的

海水面的升降变动称为海平面变动。它是海水量、水圈运动、地壳运动和地球形态变化的综合反映,地球演化的一个重要方面。海水时刻在运动,海平面也不断在变动。这种变动有短期的,如日变动、季节性变动、年变动和偶发性变动等,主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、风暴、海啸等因素有关,其升降幅度小,且常是局部的(见平均海平面);也有长期的,即地质历史期间的海平面变动,其变动幅度大,是大区域性的,甚至是全球性的。海洋地质学主要是研究长期的海平面变动。长期海平面变动引起的最直接后果是海侵或海退。它导致海岸线移动,海陆变迁,对大陆架和海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大影响,使海岸工程、港湾建筑遭受侵袭。

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