盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化;层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。     

构造活动盆地沉积层序形成过程模拟——以断陷和前陆盆地为例

应用二维层序地层模拟系统开展了构造活动盆地沉积层序的形成过程的动态模拟分析,揭示了同沉积断裂活动、湖平面变化及沉积物供给量变化相互作用对沉积层序形成的控制作用。模拟表明,快速的构造沉降、相对高的湖平面和大量的沉积物供给是形成相对深水扇三角洲的必要条件;而沉积物的供给量变小或构造沉降量加大时有利于形成近岸湖底扇或水下扇。模拟揭示出断陷湖盆陡坡边缘断裂形成的古地貌坡折控制着低水位域浊积扇或湖底扇的发育部位,同时对水进或高位域的三角洲前缘的沉积中心的分布具控制作用。断裂坡折带的构造沉降是控制可容纳空间变化的关键因素。在陆内前陆逆冲构造边缘,层序发育早期（底部）发育冲积扇和河流沉积,但由于相对快的构造沉降形成水进序列;在快速沉降的晚期沉降速率减小,碎屑体系向盆地方向推进,形成广泛河流三角洲沉积。由隐伏逆冲断裂形成的构造坡折带对低位域的分布具控制作用。在构造坡折带下的低位域砂体与上覆的水进域泥岩组合可形成重要的地层油气藏。     

断陷湖盆层序地层研究和计算机模拟──以二连盆地乌里雅斯太断陷为例

断陷湖盆高级别的层序单元可依据不整合面及其对应的整合面来划分。高级别的不整合面主要是古构造运动面。应用二维回剥法恢复盆地构造沉降的速率曲线与层序界面比较分析表明，高级别的层序界面的形成与构造沉降速率的幕式变化和断块掀斜运动有关。湖泛面可作为副层序和副层序组划分的依据，湖平面变化受到气候、沉积物供给和盆地构造沉降相互作用的控制。各级层序界面的确定需要综合地质、地球物理及地球化学资料等系统分析。二连盆地乌里雅斯太断陷内充填了３０００多米厚的陆相湖盆沉积，可划分为５个层序组，识别出９～１１个三级层序，以湖泛面和碎屑体系的废弃为标志划分了副层序组和副层序，建立了湖盆地层格架。系统的沉积学研究概括出三种层序的体系域模式，即深湖盆型层序体系域、浅湖－深湖盆型层序体系域及浅湖－河流型层序体系域模式。不同体系域模式中的沉积体系作有序的分布，并受控于湖平面相对的高低变化和构造格架样式。层序地层模拟是近年来发展起来的一门新兴技术。通过模拟可分析层序的发育和形成机制，揭示构造沉降、海平面或湖平面变化及沉积物供给对层序发育和盆地充填演化的控制作用。以乌里雅斯太断陷为例的模拟验证了构造沉降速率的幕式变化和横向上的差异沉降是高级别层序?     

湖平面相对升降对断陷湖盆充填过程影响的数值模拟

数值模拟工作的研究对象多为海相被动大陆边缘盆地, 湖平面相对升降对盆地充填过程影响的数值模拟尚处于起步阶段.根据松辽断陷盆地的充填特征, 采用数值模拟方法, 模拟了在湖平面总体上升背景下, 3个湖平面变化周期的断陷湖盆充填特征.在模拟过程中, 假定构造沉降和碎屑供应为常数, 湖平面升降为一正弦函数.模拟结果表明: (1) 每一个湖平面升降周期形成一个相应的层序, 在湖平面升降周期的极小值点形成层序界面; (2) 湖平面升降规模直接控制了所发育的层序规模, 所模拟的3个湖平面升降周期中, 第二周期湖平面升降规模较大, 所形成的层序的分布范围及厚度均较大; (3) 湖平面升降所形成的沉积层序要很好地保存下来, 必须具备以下条件: ①湖平面保持总体上升, 在总体上升的背景上叠加次一级的湖平面升降; ②在湖平面发生周期性变化的同时, 叠加盆地基底的沉降.在具备上述条件下所得到的模拟结果与实际剖面吻合较好.      

泌阳断陷双河—赵凹地区核三上段陆相层序形成过程的计算机模拟

综合考虑陆源碎屑物供给、内源碳酸盐岩沉积、沉积物侵蚀与再沉积、重力流沉积以及构造升降和水平位移等诸多地质因素，建立了一个能够模拟各型盆地的综合数学物理方程式。实际可容空间变化往往由多因素复合作用所致，尤其湖平面变化与基底构造沉降的叠合，在综合分析研究区实际地质资料的基础上，建立了下第三系核三上段沉积时期湖平面变化及基底构造沉降曲线理论模型，并求取了可容空间变化速率曲线，据此，采用自行研制的定量层序地层模拟系统，模拟了泌阳断陷双河-越凹地区下第三系核三上段沉积时期可容空间变化过程与陆相层序响应特征。     

盆地的形成和充填过程模拟：以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程,估算盆地的拉伸量,分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。     

试论构造因素对泌阳断陷陆相层序形成的影响机制

构造作用是控制泌阳断陷湖盆陆相层序发育的关键性因素，它制约着低频层序（盆地充填序列、构造层序、层序组及层序）的发生、发展与形成。区域性构造运动控制着盆地充填序列及构造层序；盆地边界断裂的脉动性控制着层序组及层序。在陆相断陷湖盆中，盆地基底构造沉降是非线性或间断函数；由盆缘控盆边界断裂向盆地中心，沉降速率逐渐减小，呈“反铰链式”沉降。在从假定湖平面变化呈一正弦函数曲线、物源供给速率中等且匀速的条件下，采用计算机分别模拟了加速沉降和减速沉降两种过程的陆相层序响应特征。研究结果表明，一个构造沉降旋回过程控制着一个陆相层序及其体系域的发育和形成。     

陆相断陷盆地可容空间转换特征

陆相断陷盆地具有构造活动影响大、沉积物供给不均衡、湖盆范围小、物源多等特点。由于自身的局限性,这些因素对层序发育的控制作用更加明显,而直接影响湖盆可容空间的因素为构造沉降、沉积物供给和湖盆水体,三者的相互关系不仅使湖盆在演化过程中可容空间、水深和相对湖平面具有一致的变化,同时其变化又存在非统一性。构造沉降和水体为主控因素时,往往形成欠补偿沉积,相对湖平面和可容空间统一增加;构造沉降和沉积物供给为主控因素时,相对湖平面增加,可容空间在盆地的不同部位其变化不一致,在盆地中心可容空间增加,边缘可容空间减小,而在其间存在一个稳定区,即可容空间转换带。东营凹陷古近系沙河街组三段中亚段层序由湖进体系域和湖退体系域组成,湖进体系域为构造主控,相对湖平面和可容空间在盆地统一增加;湖退体系域沉积物供给的影响比较明显,可容空间在盆地缓坡中部和陡坡中部不变,形成可容空间转换带,该带外侧可容空间减小,内侧可容空间增加。     

构造掀斜主导的断陷湖盆缓坡层序“源—汇”正演模拟定量研究

断陷湖盆缓坡带的构造掀斜作用对其地层叠置样式和沉积体系展布具有重要的控制作用。通过基于“源—汇”系统理论的地层正演模拟研究方法,在三级层序地层格架下（以2 Myr为总时长）对断陷盆地缓坡带构造掀斜型层序地层发育样式及其相关地貌演化、沉积物通量变化进行了定量表征。以恒定的绝对湖平面为研究前提,共建立了高/低沉积物供给的背景下4种不同的地层正演模型。两种不同缓坡带掀斜初始位移模型的设定反映了掀斜点和沉积滨线的相对位置,以便于不同掀斜层序样式对比分析。研究表明,掀斜支点位于滨线之上的模型常形成湖侵和正常湖退,而掀斜支点位于滨线之下的模型常形成强制湖退。滨线迁移轨迹和层序叠置样式的不一致性贯穿整个层序发育过程,是沉积物通量及滨线迁移共同作用的结果。该模型中沉积物通量的变化直接响应于源区地貌演变,滨线迁移则受控于新增可容空间和沉积物供给的相互关系。这一系列构造掀斜型层序模型及其相关成因解释对断陷盆地层序地层格架及其叠置样式的精细解剖具有重要的指导意义。该模拟研究对断陷湖盆的高频湖平面变化特征也有较为合理的解释（如海洋同位素3期以来的贝加尔湖）。然而本次正演模拟所设置的初始地貌较为单一,在相同构造、气候条件下和不同沉积物供给背景下所形成地层模型无法涵盖所有缓坡带层序地层类型。由此可见,基于“源—汇”系统思想探讨断陷盆地层序地层多样性的相关模拟工作仍然任重道远。     

具有地形坡折带的坳陷湖盆层序地层模拟

层序地层学研究已在陆相湖盆中取得良好的应用效果，在陆相湖盆的地层对比、沉积体系空间分布预测中发挥重要作用。坳陷湖盆在基底受压变形过程中，常在盆缘形成地形坡折带，以坡折为界，基底的沉降速率和原始地形坡度等控制层序发育的重要因素在其两侧均存在显著的差异，这在很大程度上控制了层序的发育模式和沉积体系的空间配置关系。通过对基底沉降速率、湖平面变化速率、沉积物充填速率、沉积物充填准则、岩相确定原则等数学模 型的建立，模拟了具有地形坡折带的坳陷湖盆的层序发育和相演化过程。实际资料与模拟结果的对比分析表明，模拟具有很好的效果。     

Sequence Stratigraphic Modeling of Sedimentary Basin: Conceptual Model and Application to Erlian and Yinggehai Basins, China

INTRODUCTIONQuantitativebasinmodelinghasbecomeoneofthefrontiersinsedimentarybasinanalySis.Alargevarietyofnumericalmodelsconcerningbasinformation,basinfillingprocess,thermalhistory,hydrocarbongenerationandaCCUmulationhavebeenformulatedoverthelastdecadetondAnctheprocessesandevollltionofsedimentarybasins(Mckenzie,1978,signeretal.,1990;Ungereretal.,1990).Thebasinmodeling,utilizingcomputersimulationtechnique,isapowerfultoolforbasinanalySisandhasincreasinglybeenintegratedintoconventionalbasi…     

沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应

现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具。沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元。追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础。依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型。海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域。盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点。沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应。层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域。多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加。注重构造—层序地层的结合分析,揭示盆地的层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键。盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素。在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用。     

盆地地层学定量模拟综述

简要介绍了地层地量模拟的基本思路和方法，阐述了模型的主要输入参数，约束条件和模拟过程，最后列举了３个模拟实例。地层定量模拟是沉积盆地模拟的重要组成部分，它可用于分析盆地内沉积体系和沉积相带的形成规律，地层展布型式以及沉积相序的发育规律等与海平面变化和盆地沉降之间的关系，是近年来新兴的一个研究方向。     

内蒙古西部银额盆地及邻区晚古生代海平面变化与沉积响应

晚古生代银额盆地发育一套石炭纪—二叠纪火山岩-碎屑岩-碳酸盐岩,沉积建造稳定,岩相清晰,地层层序和沉积体系域发育清楚。通过对区内沉积盆地地层特征和侧向变化分析,初步划分出了4个Ⅱ级层序,8个Ⅲ级层序,识别出若干个沉积体系域和层序界面,沉积层序具有伸展型层序特征,Ⅲ级层序Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ形成过程中盆地海平面上升速度快,对形成厚度大的暗色泥岩层有利。盆地沉积演化与构造活动密切相关,构造活动控制了海平面的变化。通过区域地层格架分析和层序地层学研究,可以进一步研究区域构造活动历史,从而更好地预测暗色泥岩和有利储层形成的有利环境。     

Sedimentary response to a tectonically induced sea-level fall in a shallow back-arc basin: the Mulichinco Formation (Lower Cretaceous), Neuquén Basin, Argentina

This study examines the sedimentary response to a tectonically driven relative sea‐level fall that occurred in the Neuquén Basin, west‐central Argentina, during the late Early Valanginian (Early Cretaceous). At this time the basin lay behind the emergent Andean magmatic arc to the west. Following the relative sea‐level fall, sedimentation was limited to the central part of the Neuquén Basin, with the deposition of a predominantly clastic, continental to shallow marine wedge on top of basinal black shales. This lowstand wedge is called the Mulichinco Formation and consists of a third‐order sequence that lasted about 2 Myr and contains high frequency lowstand, transgressive, and highstand deposits. Significant variations in facies, depositional architecture, and internal organization of the sequence occur along depositional strike. These variations are attributed mainly to tectonic and topographic controls upon sediment flux, basin gradient, fault tilting, and shifting of the depocentre through time. These controls were ultimately related to asymmetrically distributed tectonic activity that was greater towards the magmatic arc in the west. The superposition of fluvial deposits directly upon offshore facies provides unequivocal evidence for a sequence boundary at the base of the Mulichinco Formation. However, the Mulichinco sequence boundary is marked by shallow, low erosional relief and widespread fluvial deposition. The surface lacks prominent valleys traditionally associated with sequence boundaries. This non‐erosive sequence boundary geometry is attributed to the ramp‐type geometry of the basin and/or rapid uplift that limited stratigraphic adjustment to base‐level fall. Significant along‐strike facies changes and a low‐relief sequence boundary are attributes that may be common in tectonically active, semi‐enclosed basins (e.g. shallow back‐arc basins, foreland basins).     

小江断裂带第三纪走滑断陷盆地的充填层序特征

小江断裂是滇中走滑断裂系中的一条主干断裂，沿断裂带发育了一系列带有明显走滑特征的新生代小型断陷盆地，第三纪含煤地层主要由冲积扇-湖泊、沼泽成因地层层序构成。本文在对多个断陷盆地的成因地层、充填序列、沉积体系域等剖析的基础上，讨论了走滑构造背景下断陷盆地的充填层序特征，并指出构造沉降、走滑作用和构造反转对盆地充填起作重要作用。     

Differentiating the effect of episodic tectonism and eustatic sea-level fluctuations in foreland basins filled by alluvial fans and axial deltaic systems: insights from a three-dimensional stratigraphic forward model

Many studies of foreland basins have recognized a hierarchical organization in the stacking of sequences deposited by axial‐deltaic and alluvial fan systems. The hierarchy is often explained in terms of the competing control of eustasy and pulsed tectonic subsidence and the different frequencies at which these processes operate. Unravelling the relative contributions of tectonic and eustatic controls on the sequence stacking pattern is a fundamental question in foreland basin analysis, yet this is difficult because of the lack of independent stratigraphic evidence. In this study, a three‐dimensional numerical model is presented, which aids in the interpretation of alluvial successions in foreland basins filled by transverse and axial depositional systems, under conditions of variable tectonism and eustatic sea‐level change. The tectono‐sedimentary model is capable of simulating the hierarchical stratigraphic response to both eustatic and tectonic forcing, and is of higher resolution than previous models of foreland basin filling. Numerical results indicate that the onset of tectonic activity is reflected by rapid retrogradation of both depositional systems and by widespread flooding and onlap of carbonate sediments. Syntectonic fluvial patterns on the axial‐deltaic plain are dominated by bifurcating channels, swiftly relocating in response to the general rise in relative sea level induced by flexural subsidence. The resulting surface morphology of the axial delta is convex upwards. Syntectonic eustatic sea‐level fluctuations result in parasequence‐scale packages of retrograding and prograding fan and delta sediments bounded by minor flooding surfaces and type 2 sequence boundaries. Incised channels are rare within the syntectonic parasequences and are formed only during phases of tectonic quiescence when eustatic falls are no longer compensated by the subsidence component in the rise in relative sea level. Suites of amalgamating, axial channels corresponding to multiple eustatic falls delineate the resulting type 1 unconformities. Coarse‐grained, incised‐channel fills are found in the zone between the alluvial fan fringes and the convex‐upward body of the axial delta, as the axial streams tend to migrate towards this zone of maximum accommodation.     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。     

南秦岭古生代沉积盆地构造活动-海平面变化与沉积响应

位于扬子地台北部被动边缘的南秦岭镇安、旬阳古生代沉积盆地,发育一套早古生代—中生代一套碳酸盐岩夹细碎屑岩沉积,其沉积建造稳定,岩相清晰,地层层序及沉积体系域发育清楚,海平面变化敏感,是研究海平面变化与沉积响应较理想的地区。通过对区内沉积盆地地层特征及侧向变化分析,初步划分出了10个层序,识别出若干个沉积体系域和层序界面。盆地沉积演化与构造体制、区域性构造运动密切相关,构造活动控制了海平面变化。通过区域地层格架分析和层序地层学研究,可以进一步研究区域构造活动历史,恢复海平面变化细节,建立岩石地层、年代地层格架,从微观上准确了解区域海平面敏感变化,确切刻画古气候、古地理、古环境,从而更好的预测沉积矿产。