短码:短码是长度为215-1的周期序列。
在CDMA系统的前向信道(从基站指向手机方向)中,短码用于对前向信道进行调制,使前向信道带上本基站的标记,不同的基站使用不同相位的短码,从而互相区别开来。
在反向信道中(从手机指向基站方向),短码用于对反向业务信道进行调制,作用与短码在前向信道中相同。
长码:长码是长度为242-1的周期序列。
在CDMA系列的前向 信道(从基站指向手机方向)中,长码用于对业务信道进行扰码(作用类似于加密)。
在反向信道中(从手机指向基站方向)。长码用来直接进行扩频,由于区分不同的接入手机。
walsh码:除了长码、短码,CDMA系统中还使用64位长walsh码(Walsh Code)。walsh码在数学上具有很好的正交性。所谓正交性,就是讲不同语言且不懂对方语言的人,相互之间无法用语言进行交流。用walsh码可以区分开不同的前向信道。
(一)物质平衡再造古高度法
集水盆地的古地形对湖泊系统起着重要的作用,所以恢复集水盆地的古地形是古湖泊学研究的一个重要方面。所谓古地形就是要确定古高度,而古高度有绝对和相对两种含义:绝对的古高度指距离当时海平面的古高程即古海拔,相对的古高度指不同地点的高差与地形的起伏程度。
前第四纪古地形再造的主要依据是沉积地层,而沉积物通常保存在负地形中,例如根据沉积物及所含化石可以再造盆地的古深度。至于剥蚀区的正地形,由于难以留下直接的地质记录,长期以来只能猜测而无从再造。地质学能在不同程度回答“水多深”,而不能回答“山多高”的问题,再造古高度要比古深度困难得多。近年来地球科学的发展,开始为古高度的再造探索提供了途径,物质平衡再造古高度法就是其中的一个。
物质平衡再造古高度法是一种计算机模拟的方法,其基本构思是逆演沉积充填过程,即把各段地质时期里堆积在湖盆内的沉积物顺次“挖出”,并按照可辨认的特征“回归”到集水盆地去,再经过一系列的校正处理,就可以求出各时期集水区的古地形图。其原理是“质量守恒”:假定研究区内物源区和沉积区在碎屑物沉积搬运上是处在一个封闭系统之中,则剥蚀物的质量应当等于沉积物的质量。这项方法是在研究现代海洋沉积的基础上建立起来的[如墨西哥湾(Hay等,1989)和北海盆地(Wold,1992)],在应用到含油盆地古湖泊集水盆地古高度再造时,根据内陆湖盆的特点及现有资料,对其进行了简化和修改。
1时间步长
将所研究的时间范围分成若干个时间段,每一段时间长度(如i至j)称作时间步长。
2集水盆地范围的界定
集水盆地范围的界定是盆地内沉积物“回归”的必然条件。在此基础上,把整个研究区域划分成若干个方格,各方格中的数据是古地形再造的最基本的单元。
3起始面地形
起始面是物质平衡古地形再造中重要的边界条件之一。Hay等人对河流入海盆地所做的古地形再造,都是将现代地形作为起始面;也可以根据有限的目标(如只研究古湖泊),选择某一特定时间作起始面(如本项研究以东营组结束时作起始面)。
4侵蚀基准面的选取
侵蚀基准面以上地形的高度是控制碎屑物质侵蚀速率的最关键因素,因此侵蚀基准面的选择对古地形的再造结果有直接影响。在研究海相盆地时,要依据全球海平面高度及其变化,而在研究非直接受海平面变化影响的内陆湖盆时,则要具体情况具体分析。
5岩性地层柱状图
某一时间单元之内沉积物的厚度和分布规模,决定了在该段时间内回归到源区的物质量,从而也就决定了该时间单元之内源区应增加的高度。根据各个时期地层的等厚图,给每个网格各赋一个厚度的平均值,这样就建立了每个网格的岩性地层柱状图。
在上述数据资料采集整理的基础上,利用一定的数学公式就可以进行古高度的再造,并进行一系列的均衡脱压等校正,具体方法及公式见成鑫荣等(1993)文章。
应当承认,沉积记录只是古高度演变的一方面,另一方面是地壳构造升降的独立证据,包括结晶矿物同位素化学的证据。在缺乏这类数据的情况下,我们采用孢粉所反映古植被和介形虫等化石所反映古深度作为参考补充,探讨物质平衡法再造古高度的可信程度。
(二)环境磁学
环境磁学是20世纪80年代兴起的一门新学科,它主要是通过对沉积物磁性特征的研究来恢复其古环境。目前,该方法在第四纪土壤、河流、湖泊和海洋沉积的研究中得到了广泛的应用,但在前第四纪陆相沉积中的应用,尚鲜见先例。此次研究我们对此进行了摸索和尝试,取得了一定的成果。
沉积物(沉积岩)主要由矿物组成,而从磁学的角度看,矿物可以分成三大类:①抗磁性矿物:在有外加磁场存在的情况下,仍不显磁性并产生极弱的反向感应磁场的矿物,称为抗磁性矿物。如石英、长石、方解石等。②顺磁性矿物:在有外加磁场时出现磁性的矿物。常见的有绿泥石、黄铁矿、菱铁矿、绿帘石、黑云母等。③铁磁性矿物:有些矿物在无外加磁场存在时,就显示磁性,成为铁磁性矿物。常见的有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿、纤铁矿等。这些矿物的组成和含量决定了沉积物的磁性特征,而这些矿物的组成和含量又是与其源区地质与环境及沉积介质的物理、化学、生物条件及成岩作用等息息相关的,环境磁学就是要通过对沉积物(沉积岩)磁性参数的测试来反映矿物成分、粒径和排列的变化,从而揭示沉积环境的变迁。
环境磁学常用的磁性参数有磁化率(包括体积磁化率、质量磁化率)、频率磁化率比值、等温饱和剩磁、退磁参数等;常用的测试仪器有MS2型手提式磁性探测仪、Dual频率磁化率探头、旋转磁力仪及脉冲磁力仪。
环境磁学由于其测试仪器简便、数据获得快、数量多,因此能提供高分辨的地层划分和对比方案,特别是对于那些没有生物化石保存的地层来说更为有用,目前在从深海地层到黄土剖面的研究中已得到广泛应用。黄土剖面的磁化率曲线显示出十分规律的冰期旋回,反映了气候周期;在深海地层如大洋钻探的岩心测试中,环境磁学已成为地层工作中的常规项目,甚至发展到磁化率测井。同时环境磁学对于沉积物物源、沉积韵律、古气候和成岩作用研究等方面,都具有重要意义,是含油盆地古环境研究的有效方法。有关该方法的原理详见舒小辛(1993)文章。
(三)背散射电镜成像技术
背散射电镜成像(Backscattered electron imagery,简称BSEI)是在扫描电镜中内置背散射电子探头和图像分析装置,对样品进行高分辨率观察、分析和照相的一项技术。其基本原理是:当入射电子束与靶区原子接触时,发生d性碰撞,产生背散射电子;背散射电子的数量(称为背散射系数η)主要与靶区的原子序数有关,原子序数高时,η值就大,图像就亮,原子序数低时,η值就小,图像就暗(Belin,1992)。具体到泥页岩,由于其中各种矿物颗粒(如黄铁矿、石英、长石、粘土矿物、碳酸盐矿物等)之间以及矿物颗粒与有机质之间原子序数均存在差异,所以背散射电镜图像能清晰地揭示它们之间的关系。如矿物颗粒原子序数较有机质高,在图像中矿物层亮,而有机质层色则暗。
与其他泥页岩研究方法相比,BSEI技术最大的优点就是分辨率高。X射线照相主要研究泥页岩的纹层构造,当纹层厚度小于200 μm时,X射线下就不能清晰显示出来。光学显微镜的最大分辨率为1 μm,当泥页岩的组成颗粒小于1 μm时,就不能分辨率出来。而背散射电镜的分辨率可达001~01 μm(Belin,1992)。另外,BSEI作为在扫描电镜基础上发展起来的一种技术,不但能突出泥页岩不同组成部分之间的对比度,而且还能在高放大倍数下清晰识别出矿物颗粒、有机质和古生物化石的形状。最后,BSEI技术通过与能谱分析仪(EDS)的配合使用,还能定性或半定量分析矿物成分。
90年代以来,这项技术已经成为泥页岩研究中最常使用的一种手段,在许多现代和古代沉积研究中均使用了该方法,用来分析沉积物的组构、成分,进而进行古海洋、古气候、古湖泊等古环境研究(表3-2)。本次研究泥页岩的背散射电镜成像分析是基于与英国曼彻斯特大学的合作,使用仪器是Joel 6400扫描电镜,有关样品处理方法见Pike等(1996)。
表3-2 背散射电镜成像技术应用实例
(四)沉积韵律分析
韵律或者周期性,是世界各地各时代沉积岩中广泛存在的现象,因为沉积过程就是周期和事件性的叠加(Einsele等,1982)。在湖相沉积体系中,沉积韵律是最常见的现象之一,而这在湖相烃源岩中更加突出。研究沉积韵律不仅可以从中提取古气候、古湖水化学和古生产力等信息,而且能为认识湖相烃源岩的生烃条件和生烃机理提供重要依据。沉积韵律分析包括识别韵律、成因研究和频谱分析三方面。
湖相地层韵律的尺度大小不一,小到季节性甚至更短周期形成的纹层,大到万年十万年级的天文周期。因而韵律的识别也有多种途径,包括沉积学、地球化学、环境磁学、微体古生物学以及测井地质学等。最容易识别的是纹层,只需依靠肉眼判断的岩性特征;有的韵律最便于用磁化率或测井曲线做准确的分辨;而有时有待用微体古生物或地球化学分析的结果才能识别。东营湖沙河街组地层中的韵律,主要通过颜色、碳酸盐含量、磁化率等特征进行识别和测定。
湖相地层中韵律的形成可以是湖盆水体的变化,或者集水盆地的环境变化所致,也可以由于沉积作用本身(如浊流)或者成岩作用所造成(Einsele等,1982)。研究韵律的成因,除了韵律厚度测量和频率估算等以外,韵律中矿物和化学成分的分析,偏光显微镜下的岩石学分析,甚至应用背散射电子扫描电镜对微型层理作高分辨率的分析(详见第八章第一节),都是重要的途径,而微体古生物(包括孢子花粉)分析和遗迹化石的观察、统计,也是揭示韵律成因的有效方法。
频谱分析查明沉积韵律的主周期,是了解其成因的重要方面,也是高分辨率地层工作的内容之一。地层的时间序列(如磁化率曲线或者碳酸盐含量曲线)通过傅里叶变换或者沃尔什变换,可以求出功率谱,从而揭示韵律的主周期。当然整套地层的时间跨度,是求出主周期年龄长度的先决条件。
有关频谱分析和整个沉积韵律的研究方法和原理详见王慧中(1993)的文章。
(五)沉积作用的数值模拟方法
地球科学从定性走向定量、从现象描述向机理探索的转化,使得数值模拟的作用日益明显。通过数值模拟检验现有的假设,指出待查明的环节,对于古湖泊学这种综合而带探索性的学科显得格外重要。古湖泊学把湖泊作为一个完整的系统来研究,为揭示各因素间的相互关系必然要尽量采用定量方法。同时古湖泊学涉及流态圈层,而即使是现代流态圈层的大气和海流,因其变化多端,通常也要求通过数值模拟来加以逼近。
数值模拟种类繁多,古湖泊研究时主要采用的有三种。
1流场模拟
借用海洋学中根据风场模拟表层环流的方法,可以对古湖泊的湖流进行数值模拟。可以依据当时湖盆轮廓和水深等边界条件,给出一定的风场,用数值模拟的方法研究了不同时段沉积时期的表层环流,并用沉积记录加以检验。
2古地形模拟
利用化石作为相对水深的标志,可以通过计算机制图,作出半定量的古水深模拟。作为集水盆地古高度数值模拟的尝试,根据盆地分析中早已发展了的沉积充填的数值模拟方法,采用其反演技术,试验通过回剥法求取集水盆地的古高度,这就是前面介绍的“物质平衡再造古高度法”。
3地球化学模拟
采用数值模拟方法定量地探讨沉积地球化学过程,是20世纪90年代国际学术界的新课题。如可以针对烃源岩中碳酸盐/泥岩的韵律性纹层的成因问题,建立原生碳酸盐化学沉积的数学模型(梅洪明,1996)。
此外,在估计古生产力等方面也可以采用计算机制图等方法。目前,运用计算机进行数值模拟,在第四纪古环境研究中已经广泛采用,在石油地质学主要用于盆地分析。事实上,古湖泊学与古海洋学一样,有着引进定量方法、开展数值模拟的广阔前景。
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