前陆盆地的构造演化及其沉积、地层响应——以库车坳陷下白垩统为例

逆冲推覆构造近年来的研究表明,由于逆冲带内超压的反复积聚和释放,冲断活动表现为间歇式前展逆冲方式,且具有早期长周期低前展速率、晚期短周期高前展速率的特点,由此导致作用于前陆盆地的构造负载早期以垂向加载为主、晚期则以递进加载为主。库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程,卡普沙良群和巴什基奇克组分别对应于逆冲期和构造宁静期,两者之间发生了地层几何形态的重大转变以及内部削截反射终止点的迁移。与早、晚期冲断活动特征对应,在前隆向前渊的斜坡带,卡普沙良群的下部和上部分别发育大套向逆冲带的前积反射和向克拉通方向的退积超覆反射。在紧邻造山带的前渊带,亚格列木组砾质粗碎屑沉积体标志着逆冲推覆的重新开始;巴西盖组三角洲体系的发育说明快速前展逆冲导致宽缓的楔顶带的形成;巴什基奇克组底部粗碎屑发育及其与巴西盖组之间沉积突变,反映为宁静期岩石圈强烈回弹的结果。最终,前陆盆地构造演化的逆冲期可细分为初始逆冲、?冲、前展逆冲、逆冲减弱-停滞等4个阶段。     

前陆盆地的构造演化及其沉积、地层响应——以库车坳陷下白垩统为例

逆冲推覆构造近年来的研究表明,由于逆冲带内超压的反复积聚和释放,冲断活动表现为间歇式前展逆冲方式,且具有早期长周期低前展速率、晚期短周期高前展速率的特点,由此导致作用于前陆盆地的构造负载早期以垂向加载为主、晚期则以递进加载为主。库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程,卡普沙良群和巴什基奇克组分别对应于逆冲期和构造宁静期,两者之间发生了地层几何形态的重大转变以及内部削截反射终止点的迁移。与早、晚期冲断活动特征对应,在前隆向前渊的斜坡带,卡普沙良群的下部和上部分别发育大套向逆冲带的前积反射和向克拉通方向的退积超覆反射。在紧邻造山带的前渊带,亚格列木组砾质粗碎屑沉积体标志着逆冲推覆的重新开始;巴西盖组三角洲体系的发育说明快速前展逆冲导致宽缓的楔顶带的形成;巴什基奇克组底部粗碎屑发育及其与巴西盖组之间沉积突变,反映为宁静期岩石圈强烈回弹的结果。最终,前陆盆地构造演化的逆冲期可细分为初始逆冲、?冲、前展逆冲、逆冲减弱—停滞等4个阶段。     

塔里木盆地北部隆起负反转构造成因机制探讨

塔(里木盆地)北(部)隆起中生代以来经历了逆冲上隆,构造反转和再生前陆盆地斜坡带3个阶段,分别与库车前陆盆地构造运动强、弱、强的演化历史相对应。塔北隆起的大型负反转构造形成于白垩纪-中新世。白垩纪之前,塔北断隆作为库车前陆盆地和北部坳陷的相邻单元,发育两组背冲断裂以实现其缩短。在构造宁静期(白垩纪-新第三纪吉迪克期),岩石圈回跳,前缘隆起局部伸展,早期逆冲断块沿着原逆冲断层面下滑形成负反转构造。中新世以后,塔北地区成为库车再生前陆盆地的斜坡区,负反转构造得以保存且有进一步加剧之势。塔北隆起上伸展应力场的产生与深部岩石圈同步挠曲变形过程中波峰和波长的变化有关。     

一幕完整的前陆盆地构造演化的地层记录:库车坳陷下白垩统

位于库车坳陷东部天山山前KZ露头的下白垩统为一套前渊带的充填沉积,包括卡普沙良群和巴什基奇克组两个粗-细-粗的沉积旋回,每个旋回底部的亚格列木组和巴什基奇克组底部均发育一套砾质粗碎屑沉积体.塔北隆起为前隆单元.从天山山前至塔北隆起,地层几何形态从卡普沙良群北厚南薄的强不对称楔型转变为巴什基奇克组北薄南厚的弱不对称楔型,且塔北隆起北斜坡带地震剖面显示卡普沙良群地层南部剥蚀强烈,而巴什基奇克组地层剥蚀位于北部,总体反映盆地由卡普沙良群时期北部沉降、南部抬升转变为巴什基奇克组时期北部抬升、南部沉降的构造反转现象,分别与前陆盆地逆冲构造活动期、宁静期的基底变形特征相一致.因此,卡普沙良群、巴什基奇克组两个的沉积旋回分别为逆冲构造活动期、宁静期的盆地充填记录,两个旋回底部的砾质粗碎屑沉积体分别为逆冲活动开始(岩石圈挠曲沉降)、逆冲活动停滞(岩石圈回弹隆升)的沉积响应.总之,库车坳陷下白垩统记录了一幕完整的前陆盆地构造演化过程.     

前陆盆地二级层序内可容纳空间发育演化及三级层序对比

强烈不对称的楔型地层是前陆盆地的典型特点,前隆带地层大量减薄或缺失、前隆带与前渊带三级层序的细分对比是建立前陆盆地层序地层格架的关键.结合前人对前陆盆地岩石圈挠曲变形模拟的认识,经过对库车前陆盆地的实例分析表明,前陆盆地挤压构造活动引起前渊带沉降、而前隆带隆升,导致可容纳空间发育在横向上不协调.可容纳空间的不协调发育与前隆的产生和迁移的动态演化过程相伴随: 在构造的活动期,前隆隆升并向冲断带迁移,盆地变窄变深,可容纳空间发育的不协调性逐渐增强; 在构造宁静期,盆地变宽变浅,可容纳空间整体性发育.因此,前陆盆地二级层序在地震剖面上具双层结构(如库车盆地侏罗系、白垩系卡普沙良群),其下层为一组楔状、向冲断带收缩的退积反射; 上层反射呈带状、延续范围广.层序的对比模式为: 在二级层序的底部,三级层序向克拉通渐次超覆; 在二级层序的中部,三级层序的分布向冲断带渐次收缩; 在二级层序的上部,三级层序分布广泛,可对比性强(如库车盆地下第三系).      

前陆盆地的三维挠曲数值模拟: 以怀俄明西南上白垩统研究为例

前陆盆地的三维挠曲数值模拟是预测盆地三维格架和关键构造要素分布的强有力工具, 如在预测前隆分布方面(低隆起幅度、大范围分布的前隆很难从地下资料中识别)。为了解释详细地层对比中发现的前隆迁移,对怀俄明西南晚白垩世前陆盆地做了三维挠曲数值模拟。模拟过程中采用弹性地壳模型,并以详细的年代地层资料作为基本的输入数据。挠曲负载的估计来源于公开发表的怀俄明逆冲带的横剖面资料和风河逆冲带的缩短速率。模拟结果表明,由于逆冲负载的分布,前隆只局限分布在盆地的南部。随负载的迁移,前隆随时间向东南方向迁移。由于怀俄明逆冲带和风河逆冲带的相互作用,弹性地壳形成三维“前缘穹隆”而不是二维“前缘隆起”。三维挠曲模拟是理解怀俄明西南晚白垩世前隆迁移的关键。     

前陆盆地构造活动的层序地层响应

前陆盆地位于造山带前缘与相邻克拉通之间 ,是在挤压的地球动力学背景下形成的一种逆冲挠曲沉降盆地。近年来国内外大量的研究表明 ,前陆盆地的构造活动 ,如逆冲作用、基底隆升、不同构造带特定的沉降过程等对层序界面、层序叠置样式、体系域发育演化等起着主导性的控制作用。沉积盆地等时地层格架的建立首先依赖于各种级别的不整合及其相应的整合界面的存在。在前陆盆地中主要的不整合层序界面往往是构造逆冲作用或构造与海平面变化叠加作用的结果。Ｗａｎｇｏｎｅｒ等 ( 1995)的研究表明 ,美国ＢｏｏｋＣｌｉｆｆｓ前陆盆地的主要层序界面…     

前陆盆地形成的力学机制

前陆盆地挠曲沉降的主要控制因素包括：逆冲带负荷，地壳内部水平挤压，盆地沉积负荷和地壳力学性质，描术前陆盆地挠曲过程的主要参数为：逆冲楔状体初始宽度，逆冲前缘推进速度，地表坡度，拆离面倾角，搬运系数，地壳的有效弹性厚度，地壳内部作用力，前陆盆地力学模型极两种：一种依据造山带深部岩石圈是破裂的，其力学模型为中间破裂的无限宽度线弹性薄板的水平挤压和垂向负荷作用下的挠曲，另一种假设造山带深部岩石圈是连续的     

楚雄前陆盆地的充填层序与造山作用

楚雄盆地是一中生代前陆盆地，发展过程有两个阶段：晚三叠世卡尼期至诺利期为前陆复理石充填期；诺利晚期至瑞替期为前陆磨拉石充填期。相应的形成两个二级层序和四个三级层序。层序的构型显然与造山过程耦合。哀牢山前缘逆冲带推进的速度控制着楚雄盆地基底挠曲幅度，因而决定了盆地的沉降率；逆冲带隆升幅度则决定了陆源区的物源供给量。由于可容空间和物源供给率是控制盆地层序地层格架的两个基本因素，因此前陆逆冲载荷的迁移就是控制层序地层的关键。作者以盆地中的充填层序反馈哀牢山造山作用的特点和过程：早、中期，盆地中以向上变深的二级沉积层序代表了哀牢山道冲的初始价段，逆冲载荷达到盆地拉张变薄的基底上，前陆挠曲幅度大，造山带抬升的相对高度较低。晚期，盆地中以向上变浅的二级沉积层序代表了逆冲载有推进到克拉通基底上，地壳挠由受阻，物源供给量加大。三级沉积层序的相互叠量则反映了造山带多幕次、多周期活动的特点。     

前陆盆地沉降机理和地层模型

前陆盆地形成的主要原因是造山带负载导致的岩石圈挠曲。逆冲作用造成地壳增厚,造山带的巨大质量又导致下部岩石圈的区域均衡沉降,从而临近和平行于造山带发育了凹陷。另外,前陆盆地的演化也受到沉积物供应、盆地内沉积物扩散能力、岩石圈强度、造山带逆冲速率、全球海平面变化、和俯冲有关的动力沉降及俯冲负载等众多其它因素的影响。本文阐述了这些因素与前陆盆地沉降的关系,介绍了与幕式逆冲有关的地层模型和欠补偿-过补偿地层模型。希望本文能够对中国西北地区前陆盆地的研究起到一定的借鉴意义。     

Intraplate deformation and 3D rheological structure of the Rhine Rift System and adjacent areas of the northern Alpine foreland

The lithosphere of the Northern Alpine foreland has undergone a polyphase evolution during which interacting stress-induced intraplate deformation and upper mantle thermal perturbations controlled folding of the thermally weakened lithosphere. In this paper we address relationships among deeper lithospheric processes, neotectonics and surface processes in the Northern Alpine foreland with special emphasis on tectonically induced topography. We focus on lithosphere memory and neotectonics, paying special attention to the thermo-mechanical structure of the Rhine Graben System and adjacent areas of the northern Alpine foreland lithosphere. We discuss implications for mechanisms of large-scale intraplate deformation and links with surface processes and topography evolution.     

造山带与前陆盆地结构构造及动力学研究思路和进展

运用大量的研究成果，综合分析了大陆岩石圈结构和动力学特征，在此基础上探讨了造山带研究的思路和方法，总结了造山带结构、构造及其形成演化研究的新进展。指出前陆盆地的研究是深入研究造山带的关键，前陆盆地是前陆冲断作用引起岩石圈挠曲变形的结果，阐述了前陆盆地形成机制的研究进展。     

造山带与前陆盆地结构构造及动力学研究思路和进展

运用大量的研究成果，综合分析了大陆岩石圈结构和动力学特征，在此基础上探讨了造山带研究的思路和方法，总结了造山带结构、构造及其形成演化研究的新进展。指出前陆盆地的研究是深入研究造山带的关键，前陆盆地是前陆冲断作用引起岩石圈挠曲变形的结果，阐述了前陆盆地形成机制的研究进展     

A metamorphic perspective on foreland flexure during intraplate orogeny: evidence for the involvement of weak lithosphere

Constraining depth–temperature conditions of syn‐orogenic burial metamorphism of syn‐orogenic sediments in a foreland basin provides an innovative way to investigate the thermomechanical state of the lithosphere. In central Australia, major intraplate deformation resulted in 10 km of syn‐orogenic sedimentation in a basin approximately 70 km wide. The deep level of burial in the foreland of the intraplate orogen requires the involvement of weak lithosphere with an elastic thickness of ≤20 km. The profound flexural response of the foreland region indicates that major intraplate deformation in central Australia was localised into a region of dramatically weakened lithosphere.     

岩石圈中热压系数的计算

中国中西部地区发育众多前陆冲断带,它们具有构造变形复杂、油气潜力大和有别于经典前陆盆地的沉积和油气地质特征,但其成因过程和动力学并不清楚。文中利用中西部盆地区的地温、岩石热物性参数和地热学模拟技术,分析该区岩石圈热状态和流变学特征,进一步结合其他地质、地球物理资料,揭示盆地区的深部构造特征和岩石圈性质。研究表明,中西部各主要盆地的岩石圈具有厚度大、强度高、地温低等热-流变学特征,表现为刚硬块体;而其周缘和造山带区却表现为温度高、强度低和厚度小等特征,是构造变形的易发区。在此基础上讨论了岩石圈性质和变形过程等深部构造对前陆盆地成因演化的控制作用,进而初步归纳这类陆内再生前陆盆地的成因演化机制:发育于小型克拉通块体的边缘,其就位受控于岩石圈热-流变学非均质性和构造继承性,其动力来源是新生代印度-欧亚大陆碰撞及其持续的挤压作用。上述研究为探讨中国中西部地区的前陆盆地成因机制提供了深部资料和岩石圈热-流变学约束。     

A thin orogenic wedge upon thick foreland lithosphere and the missing foreland basin

Along the Caledonian front in central Scandinavia, the expected peripheral or pro-foreland basin is neither physically present nor are there any significant traces in the sedimentary record. In order to explain and quantify this situation, the authors assess the major geometric and mechanical constraints on the Caledonian orogenic wedge and model the orogenic load and its influence on the foreland lithosphere of Baltica. Geologic and geophysical data show a strong foreland lithosphere with a flexural parameter (α) of approximately 100 km. The shape of the orogenic wedge and its critical taper angle are dependent mainly on basal friction and wedge strength. In the external part organic-rich black shales provide a low-friction horizon both at the basal detachment surface and within the wedge itself. The more internal part of the wedge is composed of metamorphic and crystalline rocks, which cooled and strengthened prior to thrusting. As a result, the external part of the wedge had a lower strength and a smaller critical taper angle than its internal part, so the orogenic load is upward concave. Modelling of the effect of such a load on the Baltica lithosphere shows a very small depression in front of the load (2 km). The flexural depression produced by the main part of the orogenic load is filled up by the thickening thrust-and-fold belt, so that there is little space left for a foreland basin. These results imply that the missing foreland basin in front of the central Scandinavian Caledonides is not due to subsequent erosion, but is a primary feature.     

鄂尔多斯盆地构造沉降特征及对盆地成因的启示

构造沉降作为盆地成因研究中的重要组成部分,对其特征进行分析有助于盆地成因的解析。本次通过对鄂尔多斯盆地内5口典型探井的多期不整合所代表的的剥蚀厚度进行恢复,结合去压实矫正模型以及平均密度、平均古水深等参数的确定,较为精确地刻画出了鄂尔多斯盆地不同构造单元自早寒武世至今的构造沉降特征,同时结合裂谷盆地瞬时拉张模型、裂后热坳陷模型以及前陆盆地挠曲模型对构造沉降曲线进行了模拟,对盆地成因进行分析。鄂尔多斯盆地中寒武世—中生代末期主要由早古生代沉降旋回、二叠—三叠纪沉降旋回与侏罗—白垩纪沉降旋回组成。其中岩石圈热冷却作用引起的沉降贯穿全地质时期。早古生代沉降旋回中,中寒武世的加速沉降主要体现在盆地南部,沉降机制为岩石圈伸展减薄,中奥陶世马家期为全盆地尺度的加速沉降,沉降机制仍为岩石圈伸展减薄。二叠—三叠纪沉降旋回中,晚二叠世—早-中三叠世为该旋回的加速沉降期,该期加速沉降具有多幕裂陷的特征。侏罗—白垩纪沉降旋回中,中侏罗世盆地南部处于缓慢沉降期,沉降机制为岩石圈热冷却作用,晚侏罗世—早白垩世,除伊盟隆起,盆地整体处于加速沉降期,沉降机制为前陆盆地引起的挠曲沉降。     

塔里木盆地与天山山脉晚新生代盆山耦合机制

根据塔里木盆地北缘地质构造几何学和运动学资料、油气勘探地震剖面、人工地震测深、地震层析成像以及地热资料,提出了塔里木盆地、准噶尔盆地岩石圈地幔在天山岩石圈之下碰撞并发生拆沉的盆山耦合机制的概念模型。由于印藏碰撞,青藏高原的北部前缘岩石圈地幔与塔里木盆地岩石圈地幔形成V字形碰撞结构,推动塔里木地块的高强度岩石圈向北运动并俯冲到天山岩石圈之下,以水平俯冲作用在中天山北缘岩石圈之下与准噶尔盆地向南俯冲的岩石圈地幔碰撞,并发生后剥拆离。塔里木岩石圈俯冲的过程中,形成库车再生前陆盆地和再生前陆冲断带以及再生天山山脉。冲断量约为塔里木俯冲量的20％。这一盆山耦合模型可以解释盆地构造、盆地沉降、山脉隆升、岩石圈深部构造和热特征。     

论龙门山前陆盆地与龙门山造山带的耦合关系

论龙门山前陆盆地与龙门山造山带的耦合关系李勇（成都理工学院沉积地质研究所,成都６１００５９）关键词盆山耦合沉积响应地层标识造山作用成盆作用前陆盆地造山带大陆动力学是当今地球科学研究的前沿课题,造山带及其毗邻盆地是研究大陆构造的两个最重要的构造单元,因...