用沉积理论研究黄河的造陆贡献 05.7.14

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1、基金项目：河南省科技攻关项目(20025700002)。用沉积理论分析黄河的造陆过程杨道富1,刘仕平（1.黄河水利职业技术学院，河南开封4750012.华北水利水电学院机械系,河南郑州450008）摘要：从地层沉积物孔隙度随深度变化的关系模型入手，地层沉积厚度脱压恢复的目的有两个：①求算沉积速率，应采用“逐层剥皮脱压法”；②定量分析下伏地层沉降速率或沉降幅度，应采取“地层单元回剥法”。分析沉积速率的计算公式，选择牛顿法解渤海湾盆地沉积速率，研究了中国大陆东部边缘渤海湾盆地的沉积过程，盆地区域内沉积速率的变化存在3个

2、高峰值，其年龄分别为：距今0~2Ma、24~32.6Ma、38~42Ma，为认识古代环境与地质演变提供了科学的依据。论述了黄河的造陆过程，第四纪以来黄河对渤海湾盆地沉积贡献最大。约距今10万年，原海岸线大约以燕山、太行山、嵩山、大别山、黄山等为界，距今10万~1万年间，我国的东部海岸线向外推移1000余km。华北平原是以黄河为主和其他河流一起挟带泥沙沉积形成的，就是现在陆地海拔在0~200m高程之间的、占国土面积约12%的中国东部平原。关键词：黄河；渤海湾盆地；地层脱压；沉积速率；黄河造陆；华北平原中图分类号：P5

3、6文献标识码：A文章编号：沉积速率的研究是认识古环境演变的有效手段。据分析，在第四纪冰期，太平洋西边缘海域陆架大面积出露，我国东部海岸线向外推移1000余km。陆架大面积出露，增加了旧大陆至海洋的距离。同时使洋流发生根本性的变化，边缘海域盆地的海水温度及蒸发量也都发生了变化，这些变化必然引起大陆上气候环境的变化[1]。因此，研究边缘海域盆地的沉积充填过程，对于了解黄河造陆的历史和贡献，认识我国东部地理环境的演变具有重要意义。大陆边缘，特别是大陆架地区的新生代沉积盆地，其沉积速率和沉积层厚度相对于大洋来说要大得多，对

4、地理环境信息具有较好的放大作用，而相对大陆又具有较好的地层连续性。因此，许多学者强调对大陆边缘沉积地层的研究，将大陆边缘作为研究海陆变化及其相互作用的理想场所。该文在第四纪沉积理论的基础上对第三纪沉积速率提出计算方法，并以之研究黄河的造陆活动。1第三纪沉积地层孔隙度分析对于第三纪沉积盆地沉积速率的计算，应考虑沉积地层的压实问题。不同的岩石，具有不同的可压实性。在同样的深度、同样的荷载下，砂岩和泥岩的压实性会相差很大。一般砂岩可压实性较小。泥岩的可压实性较大。但是，仅就某一种岩石来讲，在正常压实情况下，其孔隙度随深度

5、的变化一般符合下列公式[2]：（1）式中：为随深度变化的孔隙度；为该种岩石在地表的孔隙度（初始孔隙度）；c为压实曲线的斜率；e为自然对数。某一钻井柱状地层中，岩性在垂直方向上的变化是复杂的，因此有学者对上述公式进行了修正，提出综合岩性孔隙度计算公式[3]。（2）5式中：fi表示第i种岩石在某段地层中所占的比例。这一公式需要详细的岩性划分及组成资料。考虑实际工作中的困难，以及脱压计算过程中地层单元划分的实际意义，仍然采用式（1），对不同岩性的影响，建议采用调整初始孔隙度和压实曲线斜度c的数值进行修正，即不同的岩石具有

6、不同的初始孔隙度和压实曲线斜率，这似乎更符合实际情况。2地层厚度脱压恢复分析沉积物在地质历史时期，在深部可能经历比较复杂的变化，鉴于这些变化的复杂性和研究程度，目前“脱压恢复”在计算中，一般只考虑机械压实作用，即假定压实作用只减小沉积物的孔隙体积，压实前后岩石颗粒骨架体积不变，用数学公式表示为（3）式中：x1和x2分别代表地层单元顶界和底界埋深，和分别代表压实前（脱压后）地层单元顶界和底界埋深。在正常压实情况下，式（3）可以表示为（4）因为x1和x2是已知的，上式左边可以计算出确定值，不妨设，脱压后的地层单元厚，那

7、么(5)设脱压后（压实前）该地层单元的顶界埋深为0，即，那么，，整理后可以得出：（6）用牛顿迭代方法解方程（6），求出脱压后的地层厚度D’。地层沉积厚度脱压恢复的目的有两个：①求算沉积速率，应采用“逐层剥皮脱压法”。②定量分析下伏地层沉降速率或沉降幅度，应采取“地层单元回剥法”。，3牛顿法解渤海湾盆地沉积速率对钻孔柱状地层进行上述全脱压校正以后，计算沉积速率就是求某一地层单元脱压后的总厚度与该地层单元底界和顶界地质年代之差的比值，求出这个比值即可求出该地层单元沉积期间的平均沉积速率[4]。用公式表示为V=D/(Ai

8、-1-Ai)式中：V为沉积速率；D为某地层单元脱压后的总厚度；Ai-1为该地层单元底界年龄；Ai为该地层单元顶界的年龄。根据石油地质钻井资料，采用牛顿法解上述方程子函数，省略具体计算过程，分析结果的真实性和使用价值，进行时段划分，结果见表1。5表1渤海湾盆地沉积速率计算结果(m/Ma)4渤海湾盆地沉积结果分析运用上述方法对我国大陆东部边缘渤海湾盆地的沉积速率