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《中国地震局地质研究所》 2007年
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地震波速度的地质年代意义及其实际应用

郭桂红  
【摘要】: 时间是地球科学研究中永恒的主题之一,地层绝对年龄的确定是地质学研究最基础的命题之一。前人已建立的地质定年方法(同位素法、古生物法和古地磁法)给出的是地质事件的“绝对年龄”或“相对年代”。这种方法面临着一系列困难,例如,(1)野外出露的露头比较少时,会导致采集的标本有限,包含的区域范围亦小;(2)地质定年方法往往需要一定的测试周期和先进的仪器,对样品的实验分析需要一定的人力和物力;(3)如果测试仪器不同、采用方法不同,那么得出的年代数据也会不同,这时需要数据间的相互验证;(4)由于受所处的位置和自然地理条件的限制,有时无法采集某些地质体深部的样品。由于实际工作中具有这些需求,所以需要寻找其它方法来确定年代。本文把地球物理参数中的速度与年代之间的关系用于定年研究,称之为地球物理定年方法。 基于此,本论文选择中国大陆沉积盆地做为研究区,从盆地中实测的速度、深度和年代特征入手,深入分析了中国大陆沉积盆地这三者之间的联系,建立起三者之间的关系,并讨论了三个方面的应用。鉴于所研究的问题比较复杂、包含区域范围比较广大,本文采用沉积盆地实测的地震测井资料应用统计学方法拟合了公式,并在实际应用方面进行了探讨。通过上述研究,作者提供了确定绝对年龄的新方法,并取得了一些重要成果和认识。 一、分析了地质定年和地球物理定年的基本理论 多年来,人们一直以同位素方法为主,以发展高精度测试手段和提高分析测试技术为基础,利用地质定年方法进行地球科学研究。但是面对样品难以获取的地区时,地质定年方法就无能为力了。因此,有必要提出另外的方法——即地球物理定年方法——来解决上述问题。 地球物理定年方法的研究在国外开始比较早,Faust(1951)以构造稳定的沉积盆地区作为研究区域,通过统计盆地中速度、深度和年代建立起三者之间的定量表达式。自1963年以后,这方面的研究就很少有人继续做了,一个可能的原因是地下地质构造非常复杂,要建立一个简单的公式来涵盖所有地区是比较困难的;另外,同位素方法能够给出更准确的年代数据,因此人们往往把重点更多地把放到同位素测年方法上。国内至今尚未见到有人从事过这方面的研究。 二、大陆沉积盆地中速度、深度和年代研究 本文介绍了中国大陆沉积盆地的特点,对收集到的中国大陆沉积盆地中速度、深度和年代数据进行了研究,选用扫描和拟合的方法;最终建立了适合于中国大陆沉积盆地的三者之间的定量表达式。这是作者首次给出这种定量关系,该公式与Faust(1951)根据美国和加拿大的数据得到的公式不同。可能的原因有:1.中国的盆地绝大多数是陆相沉积,美国和加拿大的盆地则是海相沉积,这二者形成的沉积环境不同;2.所经历构造运动的剧烈程度不同。 三、盆地基底年代计算 本章介绍了研究盆地基底的两种方法,即地质法和地球物理法。作者将盆地中沉积比较稳定地区的参数井数据,代入本文得到的中国大陆沉积盆地速度、深度和年代的关系式中,计算出沉积盆地基底的年代,并和同位素实测的年龄做了比较。结果显示,用上述公式可以确定沉积盆地基底年代的范围。该章以胜利油气区为例,计算了基底的年代分布,分析了基底年代分布的特征。我们注意到,基底年龄的计算结果与实测数据之间仍存在误差,其原因主要是由于我们把中国大陆沉积盆地看作一个构造单元所致。 四、地学断面年代格架反演 本章介绍了中国主要地学断面(10条)的现状,利用10条地学断面的人工地震剖面测深研究成果,使用数字化的方法,获得每一点速度和深度值,然后应用上面得到的速度、深度和年代的关系式,反演得出地学断面的年代格架。至此,我们能够给地质体的速度结构赋予时间的含义,并进一步讨论了反演给出的年代格架在不同地学断面上的特点。这些地学断面年代格架可以给出地球动力学解释的一些依据。需要说明的是,本文用沉积盆地得到的关系式直接延拓到地壳中,在该公式中没有考虑温度和压力的影响,而在地壳内部影响速度的因素主要是温度和压力,因此直接用这个公式反演的地学断面年龄可能会有偏差。 五、年代在储量计算上的应用 在油气储量计算中孔隙度是一个很重要的参数,但孔隙度可能与年代有关,本文提出储量计算有必要考虑年代因素。以东营凹陷为例,作者计算了考虑年代因素时储集层各个层位的孔隙度和储量,并与未考虑年代因素的相应结果进行了比较。 六、取得的一些重要成果和认识 通过地球物理定年法研究及实际应用,本文取得了一些重要成果及认识: 1、把中国大陆沉积盆地看作一个构造单元,利用收集的中国大陆沉积盆地的资料,本文首次建立了适合于中国沉积盆地的速度、深度和年代的关系式。 2、基于上述公式,本文讨论了地球物理定年方法三个方面的应用:(1)盆地基底年代计算;(2)地学断面年代反演;(3)在储量计算方面增加年代因素。 3、从以上研究中可以得出如下结论:(1)该方法可以推算盆地基底年龄;(2)反演得到的地学断面年代格架能为地球动力学解释提供一些依据;(3)提出计算储量时有必要考虑年代因素。
【学位授予单位】:中国地震局地质研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P315.31

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