米兰科维奇（米氏）旋回分析？米兰科维奇十万年的困惑是因为什么

米兰科维奇（米氏）旋回分析

3.2.2.1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，因此，米氏旋回又称为米氏轨道周期或简称为米氏周期。米氏旋回的峰值时间跨度为20～500ka，主要包含约20，40，100，400ka的周期，分别由以下不同的日地轨道参数变化引起。

图3.28 98266二维地震层序解释剖面

图3.29 981118二维地震层序解释剖面

图3.30 98318二维地震层序解释剖面

图3.31 台南6井至驼中4井层序地层对比剖面图

图3.32 台吉2井至涩中8井层序地层对比剖面图

第一，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22.4～23.7ka。

第二，地球自转面与公转轨道面间交角变化周期，主周期为39.7～41ka，还有53.6ka的弱周期。

第三，地球公转轨道的偏心率变化周期。其包含三个主要周期，412.8ka的周期最强，其次为95～99.5ka和12.3ka的周期。地球公转轨道偏心率变化还存在一个约2Ma的长周期，但幅度较小，在地层记录中不易识别。

米氏轨道周期主要通过改变地球表面日照量对沉积作用产生重要影响。太阳辐射能量一部分为大气和地表吸收，另一部分被地球表面反射或以热能的形式散发。吸收太阳能的变化改变了气候条件和地球表面的物理、化学和生物条件，从而对沉积作用产生重要影响。这种影响保存于地层记录中，成为识别米氏旋回沉积的前提。

3.2.2.2 确定米兰科维奇旋回的方法

（1）基本思想

要直接分析沉积地层中的时间周期，准确的地层测年数据是必不可少的。在缺乏准确测年数据的情况下，只能在空间域用间接的方法分析地层中的米兰科维奇旋回。间接分析方法是基于地球轨道变化周期的复杂性，即沉积环境变化对气候变化的响应在时间域和空间域都不是一个简单的周期函数，而是一组不同周期函数的叠加。地层中常常记录了这种复杂的叠加形式。如果空间域和时间域的叠加型式符合同一模式，则认为可以用空间域的旋回分析代替时间域的周期分析。在研究中，利用地层中旋回厚度的峰值之比和天体轨道周期之比进行比较，如果两者的比值有很好的相似性，也就是说在空间域和时间域的叠加模式相同，那么就认为这样的地层旋回是由天体轨道的周期性变化引起的。

图3.33 涩中5井至涩中7井层序地层对比剖面图

（2）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来源可分为三类：露头资料、岩心分析资料和测井曲线。用于分析气候变化的定量数据，要求其中必须包涵气候变化的成分，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。

自然伽马测井是测量井内岩层内放射性元素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间存在着一定的差异，如粘土物质和有机质对U的吸附能力较强。纯碳酸盐岩中因只有少量40K，232Th和238U能被碳酸盐岩晶格所包含，则几乎不含上述放射性元素。而泥质物质颗粒小，沉积缓慢，放射性元素有足够时间从溶液中分离，自然伽马曲线即是泥质含量的指示曲线。研究表明，除快速堆积的粗相带外，绝大多数陆相沉积环境，其沉积物粒度变化、泥质含量的多少和沉积速率的大小均与岩石的自然放射性之间有很好的对应关系。因此，自然伽马曲线能很好地满足分析气候变化对数据的要求。

（3）测井曲线的预处理

自然伽马曲线是各种地质因素引起的地层周期性变化的综合反映，但其中也包括了与地质因素无关的测井过程产生的一些干扰信号。为了保留和分离出反映气候变化的有用信号，对测井曲线进行了两种预处理：高频干扰的抑制和低频背景的消除。

高频干扰是通过频率域滤波方法来抑制的，先对曲线进行频谱分析，确定要消除的高频干扰的频率范围。设计一个低通滤波器，将干扰波频段的频率变为零，再进行傅立叶逆变换。这样得到的信号中高频干扰成分就被消除了。

低频背景是按照地质变化将其划分为不同的小层进行消除的，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伽马曲线就成为一种呈“平稳状态”的序列，这样，就可以用来分析其中的米兰科维奇旋回（图3.34）。

（4）频谱分析

频谱分析技术是研究周期性现象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米兰科维奇旋回存在的最好方法。

首先对区内井自然伽马曲线按深度等间距0.125m的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，然后对所得离散化数据进行快速傅立叶变换（FFT），进行时-频转换，将资料的时间（深度）域转换到频率域，得出频谱曲线（图3.35）。经过计算所得到的频谱曲线，其地质学意义在于：由多个不同周期的沉积旋回叠加测井曲线，通过数学变换，被分解成各自独立的周期旋回，以频率的形式记录成频谱曲线。频率值低，表明该沉积周期长，表现为地层旋回厚度大；反之频率值高，表明该沉积周期短，地层旋回厚度就小。而图**率高点表示该频率的沉积旋回在地层中的重要性。功率值越大，表明该周期的沉积旋回在地层中出现的越频繁，因此高点处的频率对应于曲线的主要频率，这样可以找出频谱曲线中的主要频率值，进而可以求出相应的波长，得出旋回周期。

根据杨藩等人对柴达木盆地第四系介形虫化石带与磁性柱分析对比确定柴达木盆地第四系下界年限在3Ma左右，刘泽纯等在对盆地东部三湖地区多井取样的磁性地层分析的基础上，结合生物地层及电性标志层对比，建立了盆地东部地层综合磁性柱。并按沉积学年代计算方法，确定柴达木盆地第四系沉积速率在0.87～0.9m/ka。从台南4井、台南5井、涩26井、涩19、涩深6井频谱曲线中明显可见主频在41，19和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（表3.2）。

图3.34 台南5井、涩25井滤波后的GR曲线旋回与米兰科维奇旋回理论值的对比

（A）、（B）、（C）表示2.5Ma以来偏心率（A）、地轴倾斜度（B）和岁差（C）的米氏旋回理论值；（1），（2）为GR曲线经滤波后得到的旋回特征

表3.2 各井的GR曲线记录的周期分布

可见柴达木盆地第四纪以来地轴倾斜度41ka周期一直较为明显，41ka周期为第四纪全球气候变化的一个主导周期；岁差19和23ka周期在本阶段的作用也较明显，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导的全球气候变化波动的控制。

图3.35 台南5井、台南4井、涩25井频谱曲线

3.2.2.3 Fischer图解分析

Fischer图解是一种对可识别高频旋回累加厚度偏差的成图来识别不同沉积旋回，研究其可容空间变化的统计分析方法。其基本假设是所要分析的旋回组成中，最高频的组分可以很好地被识别和作为基本统计单元。

在绘制Fischer图解时，纵坐标为平均厚度累积偏移，横坐标为旋回数。亦即，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可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净加积量累积值为纵坐标的起点，绘在以旋回数为横坐标的图解上。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空间，此即为Fischer图解。

台南5井Fischer曲线沿横坐标轴上下波动，类似于正弦曲线。曲线的升降表示容纳空间的变化，上升表示容纳空间增加，下降表示容纳空间减小。图解明显可分成五个部分，相当于五个旋回。从K13至K10，表现为湖平面后下降又上升，构成一个旋回（Sq1）；K9至K7构成一个旋回（Sq2）；K6、K5及K4部分构成一个旋回（Sq3）；K4部分、K3及K2部分构成一个旋回（Sq4），K2、K1部分构成一个旋回（Sq5）。由此可见，Fischer图解反映的是容纳空间变化旋回，不同于岩性旋回（图3.36，表3.3）。

图3.36 台南5井七个泉组Fischer图解曲线

台南4井Fischer曲线沿横坐标轴上下波动，类似于正弦曲线。曲线的升降表示容纳空间的变化，上升表示容纳空间增加，下降表示容纳空间减小。图解明显可分成五个部分，相当于五个旋回。从K13至K10，表现为湖平面后下降又上升，构成一个旋回（Sq1）；K9至K7构成一个旋回（Sq2）；K6、K5及K4部分构成一个旋回（Sq3）；K4部分、K3及K2部分构成一个旋回（Sq4）；K2、K1部分构成一个旋回（Sq5）。由此可见，Fischer图解反映的是容纳空间变化旋回，不同于岩性旋回（图3.37，表3.4）。

图3.37 台南4井七个泉组Fischer图解曲线

涩25井Fischer曲线沿横坐标轴上下波动，类似于正弦曲线。曲线的升降表示容纳空间的变化，上升表示容纳空间增加，下降表示容纳空间减小。图解明显可分成五个部分，相当于五个旋回。从K6、K5及K4部分构成一个旋回（Sq3）；K4部分、K3及K2部分构成一个旋回（Sq4）；K2、K1部分构成一个旋回（Sq5）；K1、K0部分构成一个旋回（Sq6）；K0上半部分构成一个旋回（Sq7）。由此可见，Fischer图解反映的是容纳空间变化旋回，不同于岩性旋回（表3.5，图3.38）。

表3.3 台南5井七个泉组旋回层的划分及累计偏差统计表

表3.4 台南4井七个泉组旋回层的划分及累计偏差统计表

表3.5 涩25井七个泉组旋回层的划分及累计偏差统计表

图3.38 涩25井七个泉组Fischer图解曲线

米兰科维奇十万年的困惑是因为什么

米兰科维奇十万年的困惑是因为他一直无法找到一种可以解决他的病痛的方法。他曾经尝试过各种各样的治疗方法，但都没有解决他的病痛。他一直在寻找一种可以治愈他的方法，但一直没有找到。

米兰科维奇假说的介绍

米兰科维奇假说（英语：Milankovitch hypothesis）是前南斯拉夫土木工程师兼数学家米卢廷·米兰科维奇于1930年创立的一种关于古气候变化的理论，又叫做“米兰科维奇循环”。假说认为地球运动的变化，特别是绕太阳轨道的变化，这些变化会导致太阳到达地球能量的不同。并且正是这些从太阳到达地球能量的不同导致了地球气候的变化。

米兰科维奇循环的运行轨道的三个变化

1.地球公转轨道离心率的变化为一个约九万六千年的周期。其间地球的轨道皆在圆形与椭圆形之间变化。轨道离心率越小（越接近圆形）时，四季变化相对较不明显，也不易有冰期的发生。反之，离心率越接近1（但不等于）的轨道，四季明显，也较易产生冰期。2.地球自转轴倾斜角度的变化地球自转轴的倾斜角度介于21.5度到24.5度之间，以四万一千年为周期。角度越大，高纬度地区因接受辐射的时间差异较大，易形成冰期。现今地球自转轴倾斜角度为23.44度，且有减少的迹象。3.地球的岁差因地球自转轴的进动，造成一个大约两万六千年的周期。在远日点时，若北半球倾向太阳，冬天温度将会相对较高；若因进动而导致南半球在远日点时倾向太阳，北半球的冬天将较为酷寒。又因北半球陆地多，比热小，温度容易下降，而较容易形称冰期。但，米兰科维奇循环并未完全解释气候的变化，特别是冰期的产生，因为冰期的发生显然小于十万年这个周期。上述三种因素会集合影响地球的气温变化，例:当地球在远日点且绕日运行的轨道离心率趋近于1，地球自转轴倾斜角度为最大的24.5度，且南半球倾向太阳，将可能发生极低温的情形。此三个因素交错影响着地球气温，每个因素不同的表现也让地球的气温更加不可预测。《英文》Milankovitch cycles are the collective effect of changes in the Earth’s movements upon its climate, named after Serbian civil engineer and mathematician Milutin Milanković. The eccentricity, axial tilt, and precession of the Earth’s orbit vary in several patterns, resulting in 100,000-year ice age cycles of the Quaternary glaciation over the last few million years. The Earth’s axis completes one full cycle of precession approximately every 26,000 years. At the same time, the elliptical orbit rotates, more slowly, leading to a 21,000-year cycle between the seas*** and the orbit. In addition, the angle between Earth’s rotational axis and the normal to the plane of its orbit moves from 22.1 degrees to 24.5 degrees and back again on a 41,000-year cycle. Currently, this angle is 23.44 degrees and is decreasing.

什么是米兰科维奇理论

米兰科维奇理论即是从全球尺度上研究日射量与地球气候之间关系的天文理论。该理论认为,北半球高纬夏季太阳辐射变化（地球轨道偏心率、黄赤交角及岁差等三要素变化引起的夏季日射量变化）是驱动第四纪冰期旋回的主因。这个理论的核心是单一敏感区的触发驱动机制,即北半球高纬气候变化信号被放大、传输进而影响全球。