Métodos de investigación para cambios relativos en el nivel del agua en lagos en cuencas lacustres de falla
(1) Utilizar datos sísmicos para determinar los cambios relativos del nivel del agua de los lagos
1. Signos sísmicos de cambios relativos en el nivel del agua del lago
Los signos estratigráficos más confiables que reflejan cambios relativos en el nivel del agua del lago son el levantamiento de la orilla del lago y los fenómenos de apilamiento superior en la secuencia estratigráfica lacustre. Utilizando marcadores de elevación de las orillas del lago, se puede determinar la duración y amplitud de los cambios en el nivel del agua del lago y se pueden dibujar mapas que reflejen los ciclos de subida y bajada de los niveles del agua del lago.
Figura 1-5 El impacto del suministro de sedimentos de la cuenca del lago de flujo abierto en el nivel del agua del lago
Un indicador confiable del aumento relativo del nivel del agua del lago es la migración de la superficie superior de la orilla del lago a la tierra, y el nivel del agua del lago es relativamente estático. El signo más confiable es el fenómeno de superposición de los sedimentos de la orilla del lago, y el signo confiable de la disminución relativa del nivel del agua del lago es la migración de la superficie superpuesta de la orilla del lago hacia la tierra. centro de la cuenca del lago (Figura 1-7). Vail et al. (1977) creían que la reflexión sísmica continua es aproximadamente equivalente a la interfaz de edad estratigráfica, y la posición de la reflexión sísmica superpuesta está controlada por la interfaz sedimentaria con un nivel de agua alto promedio. Por lo tanto, la superficie de superposición a lo largo del borde continental. puede usarse como un indicador confiable de los cambios en el nivel del mar (Figura 1--8). Por lo tanto, los perfiles sísmicos de alta resolución en el margen de la cuenca son los mejores datos para determinar el patrón de migración de superposición y la ubicación de la superposición a lo largo de la costa. Sin embargo, dado que las condiciones de distribución estratigráfica actuales no son exactamente las mismas que las condiciones de deposición a orillas del lago, si hay una gran diferencia entre las dos, los cambios en el espesor estratigráfico causados por la deposición diferencial deben corregirse para obtener superposiciones y superposiciones a orillas del lago más precisas. Valor migratorio.
2. Preparación de la curva de cambio relativo del nivel del agua del lago
La preparación de la curva de cambio relativo del nivel del agua del lago se lleva a cabo sobre la base del dominio de los antecedentes geológicos regionales. El método de preparación específico de la curva de cambio del nivel del agua del lago es el siguiente.
Figura 1-6 El impacto del suministro de sedimentos de la cuenca del lago de flujo cerrado en el nivel del agua del lago
Paso uno: familiarizarse con los antecedentes geológicos del área de estudio. En combinación con resultados de investigaciones anteriores, podemos comprender los tipos y estructuras de las cuencas, las características paleogeográficas de las cuencas y la historia de la evolución estructural de las cuencas.
Paso 2: Seleccionar el perfil sísmico regional. La selección de perfiles sísmicos debe seguir los siguientes principios: ① La línea de estudio debe pasar a través de diferentes unidades estructurales, pero la deformación estructural es menor y más simple ② El perfil sísmico debe tener un sobrerregistro obvio de la costa ③ El perfil sísmico debe tener pozos de control adecuados; .
Paso 3: Dividir los estratos y determinar la edad geológica. Con base en la relación de terminación de las reflexiones sísmicas no integradas, la secuencia estratigráfica se divide según la perforación, el registro y otros datos, y los límites sedimentarios que reflejan la línea costera se trazan en los puntos superior e inferior de la costa cerca de la dirección de la fuente del terremoto. Se utilizan isótopos, conjuntos paleontológicos y registros sísmicos para datar secuencias sedimentarias con el mayor detalle posible.
Paso 4: Compile una cuadrícula estratigráfica de fechas de secuencia estratigráfica. La sección estratigráfica de secuencia interpretada por la sección sísmica se convierte en una sección cronoestratigráfica, y su ordenada de tiempo geológico refleja el rango de tiempo geológico de cada secuencia, la relación de contacto de cada secuencia y su distribución espacial.
Paso 5: Determinar la cantidad de superposición de la costa del lago y compilar la curva de cambio relativo del nivel del agua del lago. Combinado con la secuencia estratigráfica, determine el período relativo de ascenso y descenso del nivel del lago, determine el componente vertical del peralte de la costa, es decir, la cantidad de elevación de la costa y su correspondencia con el tiempo geológico, y luego determine la cantidad de costa. elevación en cada punto superalto en la misma secuencia estratigráfica y su relación con ella. El ascenso y descenso relativo acumulado del nivel del lago. Luego mida la cantidad de acreción de la costa entre el punto de superposición más lejano de la secuencia y el punto de superposición más bajo de otras secuencias superpuestas, y utilícelo como la disminución en el nivel del lago. Repita los pasos anteriores para obtener el nivel relativo del lago de la secuencia. Curva de cambio relativo de subida y bajada del nivel del lago.
Figura 1-7 La relación entre los cambios relativos en los niveles de agua del lago y los cambios en los estratos sedimentarios
(2) Determinar los cambios relativos en los niveles de agua del lago utilizando mapeo paleosedimentario y estrato sedimentario espesor
Se puede ver en la ecuación básica de la sedimentación de la cuenca del lago:
La descomposición de la secuencia de la cuenca del lago en el estrato
El cambio del nivel relativo del agua del lago dentro de una determinada escala de tiempo se refiere al cambio de la profundidad del agua en el mismo período, cambios y cambios en el espesor de la deposición. Al comprender los cambios en la profundidad del paleoagua y el espesor original del sedimento dentro de un cierto rango de tiempo de deposición, se pueden calcular los cambios en los niveles relativos de los lagos.
1. Determinación del calado antiguo
El calado antiguo de una cuenca fluvial se puede determinar en función de los patrones de distribución de sedimentos, estructuras sedimentarias, tipos paleontológicos y ecología.
(1) Reglas de distribución de los sedimentos
Generalmente, los clastos gruesos en las cuencas de los lagos se depositan en áreas de aguas poco profundas, desde áreas de aguas poco profundas hasta áreas de aguas profundas, la deposición de grava disminuye y la arcilla La sedimentación aumentó y las áreas de aguas profundas y las áreas de aguas profundas estuvieron dominadas por la deposición de arcilla (Tabla 1-1). Cuando se desarrollan las rocas químicas de la cuenca del lago, desde el borde de la cuenca del lago hasta el centro de la cuenca del lago, se forman áreas de sedimentación clástica terrígena - áreas de deposición de rocas carbonatadas granulares y de rocas carbonatadas biológicas - áreas de deposición de rocas carbonatadas de micrita - sal de yeso cambios en las áreas de deposición. Debido a la entrada y salida de los lagos, la evolución y desarrollo de la sedimentación muestra una transición en dirección vertical desde ciclos sedimentarios de rocas clásticas terrígenas a ciclos sedimentarios de rocas carbonatadas-evaporíticas o de ciclos sedimentarios de rocas carbonatadas-evaporíticas a rocas clásticas terrígenas.
Tabla 1-1 Profundidad del agua de formación correspondiente a diferentes litologías
(2) Estructura sedimentaria
Figura 1-8 Signos de cambios en el aumento y descenso del nivel del mar
En los sedimentos de los lagos se puede desarrollar una variedad de estructuras sedimentarias, y sus tipos varían con los cambios en la profundidad del agua y las condiciones hidrodinámicas (Tabla 1-2). En resumen, el área de aguas profundas y el área sedimentaria de aguas más profundas de la cuenca forman principalmente un lecho horizontal fino, que se desarrolla en un ritmo continuo, la turbidita del lago profundo tiene una estructura rocosa compleja, y hay moldes de ranuras, moldes de zanjas, etc. sus signos sedimentarios únicos; el área de aguas poco profundas Se desarrollan varios tipos de lechos y ritmos intermitentes, y se desarrollan marcas de ondas, socavación y fenómenos de erosión, como grietas secas, marcas de lluvia y marcas de goteo, que son las causas de las estructuras expuestas; expuesto a la superficie del agua. La relación entre las diferentes estructuras sedimentarias y la profundidad del agua es compleja y también está relacionada con la apertura del lago.
Tabla 1-2 Profundidad del agua correspondiente a diferentes estructuras sedimentarias
(3) Tipos paleobiológicos y ecología
Determinada por la capacidad fotosintética de los organismos y la transmisión de luz. capacidad de los cuerpos de agua Existe una estrecha relación entre la profundidad del agua, los tipos biológicos y la ecología. Según la investigación biológica moderna, la combinación de especies, la estructura, la estructura y los cambios de tamaño de los organismos están relacionados con la profundidad del agua. Los caparazones de los organismos de aguas poco profundas son grandes y gruesos con patrones bien desarrollados; los caparazones de los organismos de aguas profundas son pequeños y delgados con patrones simples. Por ejemplo, una sección de la formación Shahejie en Dongying Sag tiene las características de una combinación de lagos poco profundos y lagos profundos, y sus combinaciones de géneros y especies son las siguientes: ① Huimin Xiaodoujie, Ordinary Xiaodoujie, Glass Jie, North China Well Jie , Huahua Jie, la combinación de pequeños festivales de vidrio refleja la profundidad del agua de 2 a 15 metros; ② La combinación del festival del frijol adzuki ordinario, el festival del frijol adzuki Huimin, el festival del vidrio, el festival del vidrio pequeño, el festival del vidrio florecido y el vidrio chino. el festival refleja la profundidad del agua de 15 a 20 metros; ③ Festival del Vidrio, Festival del Vidrio, Festival del Vidrio y Festival del Vidrio de China. 20 m; ③ La combinación de medio de vidrio, medio de vidrio pequeño, medio Huahua, medio Huimin Xiaodou y medio de vidrio estirado refleja la profundidad del agua de 1 a 2 m;
En entornos sedimentarios lacustres que carecen de rastros de fósiles, se pueden utilizar rastros de fósiles como madrigueras, huellas, marcas de rastreo y otras estructuras de bioturbación para determinar la profundidad del agua antigua. Zhao Zhenglin et al. (1983) establecieron cinco etapas de trazas fósiles en el estudio de la estratigrafía lacustre del Paleoceno en Dongpu Sag, a saber, la etapa de marcas de agujas de roca en el área de Binhu, la etapa de marcas rodantes en la parte superior del área del lago poco profundo, y la etapa de marca de extensión en la parte inferior del área del lago poco profundo, la etapa inicial de rastros de red en el área del lago semiprofundo y la etapa de rastro de red paleo en el área del lago profundo. Otro ejemplo es el área exterior de la orilla del lago en el lado terrestre de la orilla del lago. La superficie de buceo cambia enormemente y la comunidad biológica también cambia en consecuencia. A medida que el nivel freático disminuye, la morfología del bioma cambia de madrigueras colgantes subhorizontales o poco profundas a madrigueras colgantes profundas (Hasiotiseta, 1992). Por lo tanto, las paleocuevas son marcadores confiables para determinar las profundidades del paleoagua (Tabla 1-3).
(4) Minerales y oligoelementos auténticos
La formación de minerales autigénicos como los nódulos de aluminio, hierro y manganeso tiene sus propias leyes químicas además de estar relacionadas con las específicas. medio ambiente, también está relacionado con la profundidad del agua. Existe una relación indirecta. Los indicadores comúnmente utilizados son minerales autigénicos que contienen hierro. El cuerpo de agua desde poco profundo a profundo, desde un ambiente oxidante hasta un ambiente reductor es: clorito-clorito-oolítico-siderita-dolomita y pirita a escala de limonita (Tabla 1-4). La dispersión de minerales que contienen hierro en las rocas se manifiesta principalmente en el color, especialmente en el color de las rocas arcillosas, que es más directo para juzgar la profundidad del agua.
Tabla 1-3 Correspondencia entre diferentes fases traza fósiles y la profundidad del agua
Tabla 1-4 Correspondencia entre algunos minerales autigénicos y la profundidad del agua
Migración de elementos de la corteza terrestre Por un lado, la ley de enriquecimiento depende de las propiedades físicas y químicas del propio elemento y, por otro, está muy restringida por el entorno geológico. La afinidad del oxígeno y el manganeso es menor que la afinidad del oxígeno y el hierro, lo que conduce a la separación del hierro y el manganeso durante el proceso de deposición. El hierro se deposita antes que el manganeso en el tiempo. En términos de espacio, el hierro se deposita más en aguas poco profundas. áreas de agua. El manganeso se deposita más en áreas de aguas profundas y el contenido de manganeso aumenta con la profundidad del agua.
Además, según los resultados de la investigación de Zhou Yaoqi y otros, el contenido de cobalto en los sedimentos es inversamente proporcional a la tasa de deposición y directamente proporcional a la profundidad del agua en el momento de la deposición. La fórmula de cálculo específica es la siguiente:
Estratigrafía de secuencia de cuenca del lago con fallas
De la fórmula (1-1, 1-2) podemos obtener
Lago con fallas cuenca Secuencia estratigrafía
En la fórmula. Rs - tasa de sedimentación; Co - contenido de cobalto; h - profundidad del agua en el momento de la deposición; k, α, c - constantes, relacionadas con la tasa de deposición promedio y el contenido promedio de cobalto de los sedimentos de la cuenca del lago.
(5) Diferenciación biológica
La diferenciación biológica es un indicador de la diversidad de especies biológicas en las formaciones rocosas. En los lagos poco profundos, el número de organismos aumenta con la profundidad del agua y el grado de alienación es alto, lo que indica que la masa de agua se está profundizando; en ambientes junto a lagos, como deltas y ríos, el grado de alienación biológica es bajo.
Para estudiar cuantitativamente la relación entre la profundidad antigua y la diferenciación biológica, se puede utilizar el método de diferenciación de la función de información del grupo fósil. La función de información es un concepto en la teoría de la información, que se refiere a la distribución de probabilidad de cierta información en el espacio. La similitud compuesta Hs y la dominancia dm son sus dos expresiones específicas de uso común.
La disimilitud compuesta se expresa como
Estratigrafía de secuencia de cuenca de lago fallida
En la fórmula: Pi: el número de individuos del i-ésimo fósil ( ni) representa el porcentaje del número total de fósiles del mismo tipo (N) en la muestra; s: el número de especies de un determinado tipo de fósil en la muestra;
La dominancia (dm) se refiere al porcentaje de las especies fósiles más abundantes (nmax) en la muestra sobre el número total de individuos fósiles (N) en el grupo, y su expresión es
Estratigrafía de secuencia de la capa de la cuenca del lago
Según los resultados de la investigación de Ni Birong et al (1990) en Dongying Sag, el grado de dominancia (dm) disminuye con el aumento de la profundidad del agua. se muestra en la Tabla 1-5.
2. Estimación del espesor original de los sedimentos
El nivel relativo del agua del lago en el momento de la deposición de cada ciclo es igual a la profundidad del paleoagua en el momento de la deposición del ciclo más la Espesor original de los sedimentos entre el basamento y la interfaz sedimentaria.
La porosidad de los sedimentos se reduce debido a la compactación de los estratos suprayacentes. Se expulsan fluidos de los poros y también se reduce el espesor de los sedimentos, por lo que se debe tener el espesor actual de los estratos sedimentarios; corregirse por compactación. Sólo entonces se podrá estimar el espesor original.
Tabla 1-5 La relación entre la profundidad del agua de la cuenca del lago d y el grado medio de dominancia del agua dm
Supongamos que el espesor original de un determinado estrato sedimentario (espesor antes de la compactación) es h0, y el espesor actual (el espesor después de la compactación) es h, y el cambio en el espesor de los estratos sedimentarios es Δh, es decir,
Estratos de secuencia de cuenca lacustre descompuestos
Compactación de estratos sedimentarios después de diferentes tiempos de entierro o diferentes profundidades Tasa K = espesor sedimentario reducido después de la compactación (Δh) / espesor original en el momento de la deposición (h0), es decir,
Estratigrafía de secuencia de la cuenca del lago de precipitación
Entonces
Estratigrafía de secuencia de la cuenca del lago de precipitación
Desde la perspectiva de los experimentos de simulación de compactación de rocas, la tasa de compactación final de la arenisca general es 0,2, y la tasa de compactación final de lutita es 0,6 ~ 0,7.
La ecuación de regresión de compactación de areniscas y lutitas obtenida del experimento de simulación de compactación de rocas del Paleoceno en Dongying Sag:
Estratigrafía de secuencia de cuenca de lago con fallas
En la fórmula, K --Tasa de compactación bajo diferente tiempo o profundidad de entierro; H--Profundidad de tasa de compactación bajo diferente tiempo o profundidad de enterramiento, m.
La corrección de reducción de compactación basada en la fórmula (1-5) se puede calcular la deposición espesor entre el sustrato de deposición y la superficie de deposición para cada deposición rotacional. El espesor total del sedimento entre la superficie de deposición y el basamento durante la deposición del i-ésimo ciclo es igual a
Estratigrafía de la secuencia de la cuenca del lago de falla
Dónde: Alto--Sedimentación durante la deposición del i-ésimo ciclo La altura desde la superficie del objeto hasta el fondo de la cuenca hola, hi-1, hi-2,..., h1 - representa la aparición del i-ésimo, i; -1,..., y el 1er ciclo respectivamente. Espesor; Ki-1, i - la tasa de compactación durante la deposición del i-1º ciclo.
3. Obtenga la curva de cambio del nivel relativo del agua del lago.
Con base en la estimación de la profundidad del paleoagua y la corrección de compactación anteriores, se puede calcular la curva del nivel relativo del agua del lago.
Estratigrafía de la secuencia de la cuenca del lago con fallas
Donde Li: la altura relativa del lago cuando se depositó el i-ésimo ciclo, m hwi: la profundidad paleohidrológica cuando se depositó el i-ésimo ciclo; se depositó; Hi: el espesor estratigráfico de los estratos sedimentarios del i-ésimo ciclo después de la corrección de la compactación.
(3) Utilice el diagrama de Fisher para estudiar los cambios relativos en los niveles de agua del lago.
El método del diagrama de Fisher fue desarrollado por Fisher en 1964 para estudiar el ácido carbónico de marea del Triásico en Austria. Se utilizó por primera vez el diagrama del período de Lofter de deposición de sal. Al igual que los depósitos de mareas planas en otras áreas, los anillos de Loft son particularmente pronunciados, pero el grosor de cada anillo varía. Para ilustrar la diferencia en el espesor del ciclo, Fisher cambió el método tradicional de producción de gráficos de barras y expresó el ciclo y su espesor en un gráfico con el tiempo como abscisa y el espacio como ordenada. Esta fue la primera ilustración de Fisher.
Desde Fisher, muchas personas han discutido la practicidad, las condiciones aplicables, el método de representación de los ejes vertical y horizontal del diagrama de Fisher y el impacto del número de capas convolucionales en el diagrama. Ahora, la ordenada está representada por la desviación acumulada del espesor y la abscisa está representada por el número de giros.
1. Métodos y pasos para dibujar diagramas de Fisher
Paso 1: Divida con precisión las capas cíclicas en perfiles de campo, núcleos de perforación o curvas de registro. Preste especial atención a la consistencia de todo el perfil. estándar;
Paso 2: Calcule el espesor promedio de la capa de rotación: Calcule el espesor promedio de la capa de rotación (media aritmética);
Paso 3: Calcule la desviación del espesor y el acumulado desviación de espesor de la capa giratoria;
Paso 3: Calcule la desviación de espesor y la desviación de espesor acumulada de la capa giratoria. Paso 3: Calcule la desviación de espesor y la desviación de espesor acumulada de cada capa de convolución;
Paso 4: Tome la abscisa como el número de capas de convolución y la ordenada como la desviación de espesor acumulada, y conecte las desviaciones acumuladas correspondientes a cada capa de convolución, obtenga el diagrama de Fisher.
2. Discusión de la curva de Fisher
La curva de Fisher es similar a la curva seno (coseno). El ascenso y la caída de la curva representan cambios en el espacio permitido. El aumento representa un aumento en el espacio permitido y la disminución representa una disminución en el espacio permitido. Suponiendo que el asentamiento de la matriz es uniforme, se puede considerar que los cambios en el espacio permitido son causados por cambios en los niveles del agua del lago. Cuando el nivel del agua del lago aumenta, el espacio permitido aumenta y cuando el nivel del agua del lago disminuye, el espacio permitido. se vuelve más pequeño. De esta manera, los cambios en la curva de Fisher reflejan cambios en los niveles del agua del lago, es decir, la subida y bajada de la curva es consistente con la subida y bajada de los niveles del agua del lago.
Se deben tener en cuenta dos cuestiones al dibujar la curva de Fisher: ① El método del gráfico de Fisher requiere que la sección estratigráfica utilice la unidad estratigráfica cíclica como unidad básica. Según una investigación de Sadler et al., se ha demostrado que en una sección con más de 50 ciclos, incluso si el número de ciclos dibujados por diferentes personas es algo diferente, las características básicas del gráfico no cambiarán mucho. El método gráfico de Fisher requiere que el espesor de la unidad de ciclo sea el espesor en el momento de la deposición. Para reflejar verdaderamente los cambios en el espacio de alojamiento real del sedimento, se deben realizar las correcciones de compactación necesarias en los perfiles de arena y lodo.