为什么会有岁差呢?地球转动的时候不是有角动量的吗?为什么还会有岁差呢?

为什么会有岁差呢?地球转动的时候不是有角动量的吗?为什么还会有岁差呢?
为什么会有岁差呢?
地球转动的时候不是有角动量的吗?为什么还会有岁差呢?

为什么会有岁差呢?地球转动的时候不是有角动量的吗?为什么还会有岁差呢?
牛顿第一个指出产生岁差的原因,是太阳和月球对地球赤道隆起部分的吸引
利用米兰科维奇旋回划分柴达木盆地
第四系层序地层3
郭少斌,陈成龙
(中国地质大学能源学院,北京100083)
摘 要:对柴达木盆地第四系自然伽马测井曲线的频谱分析结果表明,地层中保存着厚度稳定的地层旋回.按柴达木盆地第
四纪沉积速率0.87～0.90m/ka计算,地层中保存的地层旋回厚度在厚度比值和沉积时间周期上都与米兰科维奇旋回周期一致,
且主要受控于米兰科维奇旋回中的地轴倾斜度周期,其引起的地层旋回厚度变化范围为25.0～36.1m.据此采用Fischer图解
法,求取其可容纳空间变化曲线,以指导层序地层的正确划分.
关键词:柴达木盆地;第四纪;米兰科维奇旋回;可容纳空间;层序
中图分类号:P539.2 文献标识码:A 文章编号:100027849(2007)0420027204
柴达木盆地是印支运动之后发展起来的中,新
生代山间地块型盆地,盆地东部的第四系是典型的
富存生物气的大型天然气聚集层段.柴达木盆地在
第四纪时期为典型的内陆山间无出口盆地,第四系
与下伏新近系呈不整合接触,厚逾3km,其沉积特
征反映了湖泊由发育到消亡,气候由潮湿向干旱转
化的发展过程[1].
1 米氏理论的基本原理
米氏旋回主要由日地轨道参数的周期性变化产
生,其峰值时间跨度为20～500ka,主要包含约为
20,41,100,400ka的周期,分别由以下3个不同的
日地轨道参数变化引起[2]:①地球公转轨道的岁差
变化周期.岁差是地球角动量对日,月干扰的反映,
存在两个主周期,分别为18.9ka和22.4～23.7
ka.②地球自转面与公转轨道面间交角(黄赤交角)
变化周期,主周期为39.7～41.0ka,还有53.6ka
的弱周期.③地球公转轨道的偏心率变化周期,包
含412.8,95～99.5,12.3ka3个主要周期,其中
412.8ka的周期最强.
2 米兰科维奇旋回的确定
2.1旋回的定量表示
地层旋回的定量表示是米兰科维奇旋回分析的
基础.用于定量分析的资料根据其来源可分为3
类:露头资料,岩芯分析资料和测井曲线.要求用于
分析气候变化的定量资料必须包含气候变化的成
分,但并不要求该数据只反映气候变化而不受其他
因素的影响[324].
自然伽马(GR)测井是测量井内岩层中的放射
性元素在衰变过程中放射出的伽马射线的强度.自
然伽马的强度主要与40K,232Th和238U有关.不同
岩石的放射性元素的含量和种类存在着一定的差
异,如黏土物质和有机质对U的吸附能力较强.纯
碳酸盐中因只有少量的40K,232Th和238U能被碳酸
盐晶格包含,因此几乎不含上述放射性元素.而泥
质物质的颗粒小,沉积缓慢,放射性元素有足够时间
从溶液中分离,故自然伽马测井曲线即是泥质含量
的指示曲线.研究表明,除快速堆积的粗粒相带外,
绝大多数陆相沉积环境,其沉积物粒度的变化,泥质
含量的多少及沉积速率的大小与岩石中元素的自然
放射性之间有很好的对应关系.因此,自然伽马测
井曲线能很好地满足气候变化分析中对数据的要
求.
2.2自然伽马测井曲线的预处理
自然伽马测井曲线是各种地质因素引起的地层
周期性变化的综合反映,但其中也包括了一些在测
井过程中产生的与地质因素无关的干扰信号.为了
保留和分离出反映气候变化的有用信号,需对测井
曲线进行两种预处理:高频干扰的抑制和低频背景
的消除.
高频干扰需通过频率域滤波方法来抑制.首先
第26卷 第4期
2007年 7月
地质科技情报
GeologicalScienceandTechnologyInformation
Vol.26 No.4
Jul. 2007
3收稿日期:2006208229 编辑:杨 勇
作者简介:郭少斌(1962— ),男,教授,主要从事层序地层,储层预测与评价油藏描述工作.
对自然伽马测井曲线进行频谱分析,确定要消除的
高频干扰的频率范围,再设计一个低通滤波器,将干
扰波频段的频率变为零,并进行傅立叶逆变换.这
样得到的信号就消除了高频干扰成分.
低频背景需按照地质变化将其划分为不同的小
层进行消除,即对每个小层采用线性回归模型来消
除低频背景.消除低频变化以后的自然伽马测井曲
线会成为一种呈"平稳状态"的序列(图1)[5],从图1
中可见,其频率与地轴倾斜度周期(41ka)相似.
图1 台南5,涩25井GR曲线滤波后的旋回与米兰科维奇
旋回理论值的对比
Fig.1 CompareofGRcurvescycleandtheMilankvitchcycle
A,B为GR曲线滤波后得到的旋回特征;C为2.5Ma以来的
偏心率;D为地轴倾斜度;E为岁差的理论值
2.3频谱分析
频谱分析技术是周期性现象研究中最常用的一
种统计分析方法.米兰科维奇理论揭示了地层记录
中周期现象的成因,频谱分析技术很自然地成为研
究地层记录中是否存在米兰科维奇旋回的最好方
法.首先对区内井的自然伽马测井曲线按深度为
0.125m的等间隔取值进行数字化,进行一次小波
变换除去高频,低频干扰信号,再进行1m等间距
取值,并将其离散化,然后对所得的离散化数据进行
快速傅立叶变换(FFT),时—频转换,并将资料的时
间(深度)域转换到频率域,得出频谱曲线(图2).
杨藩等[6]对柴达木盆地第四系介形类化石带与
磁性柱的对比分析确定柴达木盆地第四系下界年龄
约为3Ma;按沉积学年代计算方法确定柴达木盆地
第四纪沉积速率为0.87～0.90m/ka[728].从图2
中可看出台南5井的主频主要有0.026,0.046,
0.058Hz,将频率倒数转化为相应的波长分别为
38.5,21.7,17.2m,再除其相应的沉积速率0.87～
0.90m/ka得到各个主频周期的沉积时间约为42,
24,19ka,这与米兰科维奇旋回周期中的地轴倾斜
度周期(41ka)和岁差周期(23,19ka)相似,同理计
算其他井(表1),可见主频为41,19,23ka,即米兰
科维奇旋回周期中的地轴倾斜度周期和岁差周期在
图2 台南5,台南4,涩26,涩19,涩深6井频谱曲线
Fig.2 GRspectralanalysisofTainan5,Tainan4,
Se26,Se19andSeshen6wells
82 地质科技情报 2007年
表1 各井的GR曲线记录的周期分布
Table1 Cycle2rangesofGRcurvesofallwell
井名
GR曲线记录的周期/ka
地轴倾斜度周期岁差周期
台南5井411923
涩26井411923
涩19井411923
涩深6井411923
台南4井411923
台南5,台南4,涩26,涩19,涩深6井的频谱曲线中
均有明显记录.
由此可见柴达木盆地自第四纪以来米兰科维奇
旋回周期一直较为明显,41ka周期为第四纪气候
变化的一个主导周期;岁差19,23ka周期在该阶段
作用也较明显;而偏心率100ka周期作用不明显.
柴达木盆地古气候,古环境变化与全球气候变化具
有万年尺度上的一致性,说明柴达木盆地同样受到
太阳辐射变化诱发的全球气候变化波动的控制.
3 Fischer图解分析
Fischer图是一种对可识别高频旋回累加厚度
的偏差进行成图来识别不同沉积旋回,研究其可容
纳空间变化的统计分析方法[9].其基本假设是在所
要分析的旋回组成中,最高频的组分可以很好地识
别并可作为基本统计单元.如上所述,柴达木盆地
第四系中保存着厚度稳定的地层旋回,其主要受地
轴倾斜度周期(41ka)控制,完全符合Fischer图解
要求.在绘制Fischer图解时,纵坐标为平均厚度累
积偏移量,横坐标为旋回数,即将旋回层序单元的厚
度减去所有旋回层序单元的平均厚度后得到该旋回
层序单元的净加积量,以该旋回层序单元前面所有
旋回层序单元的净加积量累积值为纵坐标的起点,
画在以旋回数为横坐标的图解上(图3,表2).图解
中各旋回顶点坐标连线即为以旋回数为函数的平均
厚度累积偏移曲线,它代表了沉积物形成时的实际
可容纳空间.
图3 台南5井七个泉组Fischer图解曲线
Fig.3 FischerdiagramcurvesofQigequanFormation
ofTainan5well
Fischer曲线沿横坐标轴上,下波动,类似于正
弦曲线.曲线的升降表示可容纳空间的变化,上升
表示可容纳空间增加,下降表示可容纳空间减小.
图解明显分成5个部分,相当于5次湖泛,5个地层
旋回(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ),最大湖泛面发育在旋回Ⅰ
附近,旋回Ⅳ,Ⅴ附近发育次级湖泛面,由此可见,
Fischer图解反映的是可容纳空间的变化旋回,不同
于岩性旋回.根据可容纳空间的变化,每个旋回又
可分为上升和下降两个半旋回,结合钻井层序分析,
地震层序分析(图4),使三者相互校对,以达到统
一,并指导该区层序地层划分.
表2 台南5井七个泉组旋回地层的划分及累计偏差统计
Table2 DivisionoffivecyclicbedsofQigequanformationofTainan5wellandstatisticsofaccumulativedeviations
旋回层号
地层
厚度h/m
偏差/m
累计
偏差h/m
旋回层号
地层
厚度h/m
偏差/m
累计
偏差h/m
旋回层号
地层
厚度h/m
偏差/m
累计
偏差h/m
020.01827.7-1.98.93628.1-1.512.1
125.0-4.615.41931.21.610.53731.82.214.3
227.3-2.313.12033.53.914.43833.43.818.1
325.6-4.09.12132.93.317.73931.51.920.0
426.9-2.76.42229.90.318.04031.51.921.9
527.2-2.44.02330.10.518.54129.2-0.421.5
632.32.76.72428.3-1.317.24230.50.922.4
730.40.87.52526.5-3.114.14328.7-0.0921.5
835.76.113.62627.4-2.211.94426.9-2.718.8
933.53.917.52727.3-2.39.64525.9-3.715.1
1032.42.820.32831.92.311.94627.2-2.412.7
1130.00.420.72934.04.416.34729.90.313.0
1229.90.321.03031.72.118.44832.42.815.8
1329.5-0.120.93130.20.619.04931.82.218.0
1427.9-1.719.23230.71.120.15029.5-0.117.9
1527.6-2.017.23329.3-0.319.85131.31.719.6
1625.4-4.213.03427.0-2.617.25231.72.121.7
1727.4-2.210.83526.0-3.613.65327.0-2.619.1
92第4期 郭少斌等:利用米兰科维奇旋回划分柴达木盆地第四系层序地层
图4 98266测线层序地层解释
Fig.4 98266countinglinesequencestratigraphyinterpretation
由图3,4的对比可见,第四系七个泉组地层中
保存了特征明显的5次湖泛,5个地层旋回.
4 结 论
利用米兰科维奇旋回对柴达木盆地第四系七个
泉组地层所划分的5个层序在地震上能找到其相应
的层序界面,达到全区等时层序的统一.由此可见,
利用自然伽马测井曲线进行频谱分析,求得地层中
所保存的具有稳定规律的主要控制周期,进而应用
Fischer图解法做出可容纳空间的变化曲线,其对以
气候为主控因素的沉积环境中进行层序划分具有行
之有效的指导作用.
参考文献:
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DivisionofSequenceStratigraphyofQuaternaryFormationin
QaidamBasinUsingtheMilankvitchCycle
GUOShao2bin,CHENCheng2long
(SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)
Abstract:UsingnaturalGamma2loggingcurvestoanalysesedimentarycyclesisanewdevelopingresearch
field.WiththefrequencyspectralanalysisoftheGamma2loggingcurvesoftheQuaternaryformation,Qai2
dambasin,theresultsindicatethatthesedimentarycycleswhichhavestablethicknessareconservedvery
wellinthestrata.AccordingtothesedimentaryspeedoftheQuaternaryformation,Qaidambasin,the
sedimentarycycleinthestrataconsistwiththeMilankvitchcycle,andthesedimentarycyclesaremainly
controlledbytheobliquitycycleoftheMilankvitchcycle.Thethicknessofsedimentarycyclesthatcaused
bytheobliquitycycleisintherangeof25.0—36.1m.Therefore,theaccommodationchangecurvesofthe
terrigenoussequencesobtainedusingFischerdiagramcanguidethedivisionofthesequences.
Keywords:Qaidambasin;Quaternary;Milankvitchcycle;accommodation;sequence
03 地质科技情报 2007年