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沉积盆地成因  072M4004H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:王清晨等
课程编号: 072M4004H 课时: 50 学分: 3.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:王清晨等
英文名称: Origin of Sedimentary Basin

教学目的、要求

本课程为沉积学、地层学、构造地质学等专业研究生的核心课程。沉积盆地是地球表面的重要构造单元。古今盆地中记录了地球演化的详细档案,蕴藏了人类赖以生存的水、化石能源(如:煤、石油、天然气)和矿产资源。对沉积盆地成因的研究已经成为探索地球演化动力学过程、揭示化石能源和矿产资源在地下深处分布规律的重要学科。本课程将分两个密切相关的部分,第一部分以介绍概念、机理为主,循“将今论古”的正演思路,通过岩石圈动力学过程分析,讲解沉积盆地的形成机理和各类盆地的基本特征;第二部分以介绍研究方法为主,循“原型盆地分析”的反演思路,示范如何通过沉积盆地中的记录去剖析盆地的成因。通过本课程的讲授,希望研究生们对沉积盆地的形成过程与机制有一个整体认识,并能初步掌握对沉积盆地成因进行研究的流程与方法。要求学习本课程的研究生已经具备大学毕业水平的沉积学和板块构造知识。

预修课程

沉积岩石学、地层学、板块构造学

教 材

主要内容

第一章 概论(3学时)
教学重点:沉积盆地形成演化过程是地球动力学过程的重要组成部分,人类生活所需的化石能源和沉积矿产均形成于沉积盆地中,因此,沉积盆地成因学是考证地球演化历史和探寻化石能源与沉积矿产的重要基础理论。
第1至3学时:
1.1 沉积大地构造
讲解沉积学与大地构造学不可分割的历史渊源:从“槽台说”兴衰到“板块构造说”盛行。强调沉积盆地形成演化过程是地球形成演化动力学过程的重要组成部分。
1.2 沉积盆地与能源资源
讲解沉积盆地与化石能源及沉积矿产的密切关系,指出沉积盆地成因研究的实用价值。
1.3沉积盆地成因学
介绍“沉积盆地成因”课程的整体轮廓,先从正演角度分析沉积盆地的成因(“将今论古”),再从反演角度分析沉积盆地成因(“原型盆地分析”)。指出沉积盆地成因研究的发展前景。

第二章 沉积盆地的形成机制(6学时)
教学重点:沉积盆地是岩石圈表面持续沉降的区域。沉积盆地的形成如何受到岩石圈性质与动力学过程的控制将是本章的重点。把岩石变形-岩石圈变形-沉积盆地形成联系起来,这既是本课程的教学特色,也是本课程教学难点。
第4学时:
2.1 岩石的变形行为
简介岩石力学实验结果和脆性、韧性变形特征,讨论影响岩石变形行为的因素。
第5学时:
2.2 岩石圈的某些物理习性
简介与沉积盆地成因有关的岩石圈物理习性,其中均衡代偿模型为教学重点。
2.2.1 应力与应变
2.2.2 热流活动
第6学时:
2.2.3 重力与均衡代偿
第7至9学时:
2.3 沉积盆地形成的物理过程
简介与沉积盆地成因有关的几种岩石圈及地幔动力学过程。
2.3.1 岩石圈伸展
2.3.2 岩石圈挠曲
2.3.3 走滑断裂活动
2.3.4 地幔动力学过程

第三章 沉积盆地类型(9学时)
教学重点:介绍沉积盆地分类方案和板块构造格架中沉积盆地的主要类型,概要地论述中国大陆上几个大型盆地的发育特征,引出“叠合盆地”的概念。让学生们通过学习认识中国大陆盆地发育的特征,这既是本课程的教学特色,也是本课程教学难点。
第10学时:
3.1沉积盆地的分类原则与方案
第11至12学时:
3.2 板块构造格架中沉积盆地的主要类型
3.2.1 离散边缘盆地
3.2.2 汇聚边缘(含大陆碰撞带)盆地
3.2.3 转换-平移断层盆地
3.2.4 克拉通盆地
第13至15学时:
3.3 中国大陆的大型沉积盆地
分述中国大陆各大盆地,指出各自的主要发育特征及大地构造背景。
3.3.1 中国大陆东部的盆地
3.3.2 中国大陆中部的盆地
3.3.3 中国大陆西部的盆地
第16至18学时:
3.4 叠合盆地
在分述中国大陆各大盆地的基础上,指出其具有叠合盆地特征的共性。
3.4.1 叠合盆地的定义
3.4.2 叠合盆地的结构
3.4.3 关键构造变革期

第四章 沉积盆地的充填(6学时)
教学重点:论述沉积物的种类与来源,介绍沉积物由源区向盆地的搬运过程,概述盆地充填体的结构。从“源”到“汇”剖析沉积盆地的充填过程是本课程的教学特色,从盆地充填体的结构特征看盆地形成的动力学过程是本课程教学难点。
第19学时:
4.1 沉积物的种类与来源
讲解沉积物的主要来源。
4.1.1 陆源碎屑沉积物
4.1.2 化学沉淀物
4.1.3 生物活动物质(有机质等)
4.1.4 火山活动沉积物
4.1.5 宇宙物质
第20至21学时:
4.2 沉积物的注入与充填过程
讲解沉积物从物源区汇聚到沉积盆地的方式与过程。
4.2.1 陆源物质的搬运-沉积过程
4.2.2 盆地内物质的搬运-沉积过程
第22至24学时:
4.3 盆地充填体
讲解沉积盆地充填体的几何形态、内部结构和物理特性。
4.3.1 盆地充填体的几何形态(基底面、原始边界与构造边界)
4.3.2 盆地充填体的内部结构(层状结构、韵律结构、层序结构)
4.3.3 盆地充填体的主要物理性质(密度、孔隙度、渗透率、强度、地震波速度、电性、磁性等)

第五章 沉积盆地成因分析(9学时)
教学重点:介绍沉积盆地分析的主要方法,示范典型盆地分析案例,指出研究工作中的几个误区。如何教学生们在沉积盆地分析中少犯错误,这是本课程教学的难点所在。
第25至27学时:
5.1 沉积盆地分析方法
5.1.1沉积物源分析
5.1.2 沉积相与沉积体系分析
5.1.3 盆地热史分析
5.1.4 原型盆地恢复
5.1.5 盆地模拟
第28至30学时:
5.2 典型沉积盆地分析案例
5.2.1 沉积盆地分析目的与流程
5.2.2 准噶尔石炭系油气藏的原型盆地
5.2.3 大别山超高压变质岩的折返与合肥盆地充填
5.2.4 天山阶段性隆升与库车盆地充填
第31至33学时:
5.3 沉积盆地分析中的几个误区
5.3.1 统计规律vs自然规律:自然物性往往表现为宏观的均质性和微观的非均质性,统计规律并非总是揭示自然规律,甚至会掩盖自然规律,大量数据的平均值往往掩盖了事物的变化趋势。
5.3.2 投影结果vs研究结论:投影结果只能帮助推导结论,不能代替结论
5.3.3 研究工具vs研究目的:任何研究工具都有其长,有其短,要有的放矢,根据研究目的选择适当的工具,并非花钱越多的工具数据越有用,如:源区分析中的砂岩地球化学分析数据比不上岩石薄片的价值!

第六章 沉积盆地中的化石能源与矿产资源(6学时)
教学重点:把化石能源与沉积矿产资源作为沉积盆地充填体的一部分,讨论其在沉积盆地中的形成过程及分布规律。
第34至36学时:
6.1 沉积盆地中的化石能源
6.1.1 煤
6.1.2 石油天然气
第37至39学时:
6.2 其他沉积矿产资源
6.2.1 铁矿
6.2.2 铀矿
6.2.3 磷矿

第七章 结语(1学时)
第40学时:
7.1 学无止境,多学科交叉
7.2 学以致用,为国家经济建设服务

参考文献

Allen, P. A. and J. R. Allen, 2005, Basin Analysis: Principles and Applications, 2nd ed. Malden: Blackwell Publishing.
Busby C. J. and R. V. Ingersoll (eds.), 1995, Tectonics of Sedimentary Basins. Cambridge: Blackwell Science.
Dickinson W, Anderson R N, Biddle K T, et al., 1997, The Dynamics of Sedimentary Basins. USGC, Washington D. C.: National Academy of Sciences.
Miall, A. D., 2000, Principles of Sedimentary Basin Analysis, 3rd ed. New York: Springer-Verlag.
李思田 等,2004. 沉积盆地分析基础与应用. 北京:高等教育出版社.
王成善,李祥辉,2003,沉积盆地分析原理与方法. 北京:高等教育出版社.

授课时间: 星期一, 第3、4节
授课地点: 教2-207
授课周次: 2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15

授课时间: 星期三, 第3、4节
授课地点: 教2-207
授课周次: 2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15

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