前陆盆地挠曲沉降和沉积过程3D模型研究

前陆盆地是在造山带负荷作用下岩石圈发生挠曲沉降而形成的,并且被主要从造山带搬运的沉积物所充填。为了更好地理解和认识前陆盆地的形成演化机制,特别是受控于周缘多个造山带活动所形成的前陆盆地的演化机制,本文通过建立前陆盆地挠曲沉降与沉积过程的3-D模型,模拟展示了造山带逆冲推覆作用、岩石圈挠曲沉降响应及在山盆体系中由于动力地形变化而导致的河流体系的发育变化及其产生的剥蚀和沉积过程。模型的建立和实验完整体现了逆冲推覆、弹性挠曲沉降和沉积物搬运这三者之间的耦合机制,为全面深入研究前陆盆地动力学提供了理论依据和方法。     

3-D Modeling for Flexural Subsidence and Deposition Process of Foreland Basin

前陆盆地是在造山带负荷作用下岩石圈发生挠曲沉降而形成的,并且被主要从造山带搬运的沉积物所充填.为了更好地理解和认识前陆盆地的形成演化机制,特别是受控于周缘多个造山带活动所形成的前陆盆地的演化机制,本文通过建立前陆盆地挠曲沉降与沉积过程的3-D模型,模拟展示了造山带逆冲推覆作用、岩石圈挠曲沉降响应及在山盆体系中由于动力地形变化而导致的河流体系的发育变化及其产生的剥蚀和沉积过程.模型的建立和实验完整体现了逆冲推覆、弹性挠曲沉降和沉积物搬运这三者之间的耦合机制,为全面深入研究前陆盆地动力学提供了理论依据和方法.     

塔里木盆地变形构造格局及其动力学模式：兼论楔入造山推覆…

通过对塔里木沉积盆地及周缘造山带的构造研究，重点讨论了陆内前陆盆地基底性质、变形构造样式、沉积盆地与周围造山带的几何结构特征，提出沉积盆地及盆山耦合关系的楔入造山推覆成盆作用的大陆变形动力学模式。     

造山带与沉积盆地的耦合——以青藏高原周边造山带与盆地为例

通过系统分析青藏高原周边造山带与沉积盆地的结构样式、变形特征及形成演化，认为该区中、新生代造山带与盆地之间存在极其明显的耦合关系，主要表现在：(盆)伸展扩张—(山)收缩隆升；(盆)挤压俯冲—(山)挤压仰冲；(盆)负荷沉降—(山)卸荷隆升；(盆)挤压挠曲、顺层滑脱—(山)侧向扩展、逆冲推覆。盆山耦合作用造成造山带具有厚皮构造的厚壳薄幔，盆地具有薄皮构造的薄壳厚幔的岩石圈结构。     

前陆盆地构造-热演化:以龙门山前陆盆地为例

前陆盆地油气资源丰富但构造变形十分复杂,使得前陆盆地构造-热演化模拟面临挑战。前陆盆地演化过程中构造与热的耦合体现在多个层面:岩石圈热演化对岩石圈强度时空分布及其挠曲的影响;逆冲推覆作用的浅部温度效应;快速沉积作用对盆地温度场的影响等。首先,前陆盆地形成时的岩石圈热背景及其造成的岩石圈强度空间变化对盆地后期的演化具有重要影响。同时早期热事件的热扰动也会叠加在前陆盆地的构造-热演化过程中,并不断衰减,影响岩石圈的流变结构,从而带来一系列的影响。热与构造演化相耦合在前陆盆地定量模拟中非常重要。其次,还需特别关注岩石圈深部过程与近地表构造过程的耦合。造山带逆冲推覆、抬升和剥蚀是与前陆盆地形成相关的重要构造活动,这种运动引起的热对流对造山带的热结构、前陆逆冲带以及前渊地区的温度场的分布有着重要影响。最后,前陆盆地形成演化过程中的快速沉积作用对盆地温度场和地表热流产生强烈的压制作用,对前陆盆地浅部热演化的影响不容忽视。因此,在浅部热演化(包括造山带逆冲推覆、快速沉积压实等)与盆地下伏岩石圈挠曲、深部热演化的联合作用下,使得前陆盆地构造-热演化颇为复杂,二者的耦合使得前陆盆地构造-热演化模拟颇具挑战。     

四川叠合盆地盆山耦合特征分析

四川叠合盆地三面环山,自东而西夹持于江南、秦岭与龙门山三大山系之间,位于古亚洲、环太平洋与特提斯三大构造域的结合部位;中生代以来,先后经历了海盆、煤盆、陆相广盆、残盆四个盆地世代;盆地沉积充填过程可概括为前陆、坳陷、再生前陆三种基本样式。系统的山盆构造样式及运动学、沉积充填过程分析结果表明盆地周缘造山带造山活动期与盆内古隆起发育期时间耦合;盆地周缘造山带造山活动期与盆地沉积环境转换期时间耦合;盆地周缘造山带构造轴线走向基本保持与盆内山前坳陷或前陆褶冲带构造轴线走向相耦合;盆地周缘造山带不同时期形成的褶冲构造轴线走向基本保持与其同期盆内产生的沉积或沉降中心构造轴线走向相耦合。     

北天山前陆盆地中段成煤及后期构造演化

早石炭世哈萨克斯坦板与塔里木板块碰撞拼接，古亚洲洋闭合，褶皱隆起形成造山带，与其相邻的地块由于造山带隆升产生的构造负荷作用，引起岩石圈挠曲，在天山造山带南北两侧形成前陆盆地。前陆盆地演化过程中，不仅形成丰富的能源矿产，而且记载了造山发展演化的历史。     

盆山耦合与沉积盆地成因

我国的沉积盆地成因研究主要遵循盆山耦合的研究思路进行 ,关注重点为盆山体系的构造、沉积和深部结构上的耦合现象。构造耦合研究是指盆山结合带的统一变形特征 ,沉积耦合研究是通过沉积响应去重塑盆山耦合过程及相邻造山带的演化过程 ,深部结构耦合的重点是研究盆山体系在岩石圈尺度的动力学统一性。国际上相应领域的研究重点为岩石圈深部过程与近地表构造过程的耦合。国内外研究既有相同之处 ,又有差异之处。建议在未来的沉积盆地成因研究中更加开阔思路 ,采用天然实验室的工作模式 ,进行多学科综合研究。     

关于造山带动力沉积学若干问题的思考

造山带动力沉积学是造山带地质学和大陆动力学研究的重要方面。造山带动力沉积学研究的重要基础是识别造山带的原型沉积盆地,认识其大地构造沉积相和原型沉积盆地的演化。造山带动力沉积学研究的主要内容包括造山带区域地层学、沉积学、大地构造学、造山带原型盆地的充填序列或构造层序、古地理和古海洋及建立沉积盆地的动力模式。其研究方法涉及造山带原型盆地的物源和组分分析、沉积相和沉积体系及沉积构型分析、充填序列和构造层序分析、古流向和古地理分析、沉积厚度和沉降分析以及沉积盆地动力模拟等。     

新生代柴达木盆地与周缘造山带的构造耦合

新生代以来,中国西部的一系列古老造山带和盆地在印-亚板块汇聚作用下重新复活,在青藏高原外围形成了现今全球最大的陆内挤压构造域,被称为环青藏高原盆山体系,其形成过程与机制对深入认识陆-陆碰撞如何影响大陆内部变形有重要意义。柴达木盆地是中国西部重要的新生代沉积盆地,四周均被巨型造山带所围限,共同构成了环青藏高原盆山体系北东段的主体。本文利用最新的石油地震勘探数据、地表地质和已发表的深反射地震数据,将上地壳变形与岩石圈深部变形有机结合,系统刻画了柴达木盆地与周缘三大造山带之间岩石圈尺度的构造耦合关系,在此基础上探讨环青藏高原盆山体系北东段的盆山汇聚过程与机制。柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间在上地壳尺度发育一系列倾向造山带的基底卷入高角度逆断裂体系,自新生代早期就开始活动,以垂直的基底抬升为主,水平缩短量有限;在下地壳和岩石圈地幔深度则发育倾向盆地一侧的深大断裂,使得柴达木盆地与周缘造山带之间发生截然的莫霍面错断。这些变形特征揭示柴达木盆地与南侧祁曼塔格—东昆仑山、北东侧南祁连山之间发育岩石圈尺度的构造楔,即盆地的岩石圈楔入至增厚的造山带下地壳,其发育主要受盆地与造山带...     

造山带汇聚板块边缘沉积盆地的鉴别与恢复

大洋俯冲和大陆碰撞是板块汇聚过程中的有机连续过程,也是造山带形成的两种基本造山作用方式。不同的造山作用过程形成不同类型的沉积盆地和填充序列,沉积盆地性质的改变和沉积物源区变化是造山作用方式和时限的最直接体现。沉积盆地是造山带重要大地构造相单元之一,完整记录了板块边缘动力学过程和构造演化以及造山作用方式和时限。沉积盆地构造原型鉴别与恢复是造山带结构-属性解剖的重要内容之一。视沉积盆地与相邻大地构造相的演化为统一整体,以填充物和沉积物源区作为链接沉积盆地和造山带的纽带,系统地精细解剖填充物组成和沉积相以及沉积物源区时空变化系列,准确鉴别并恢复造山带沉积盆地构造原型,是获取大陆碰撞方式和时限的沉积-地层判别标志的有效方法之一。     

造山带沉积盆地与大陆动力学

造山带原型盆地恢复是地质学研究的重要内容,是板块构造研究的难点与前沿,对于理解造山带演化及其大陆动力学具有重要意义。本文从原型盆地恢复的方法出发,评述了前人根据碎屑组成、元素地球化学和碎屑单矿物年代学来进行原型盆地恢复的原理、方法和效果。基于喜马拉雅造山带沉积盆地的实践,提出造山带原型盆地恢复的五个要素:盆地顶底界面、古地理环境、物源分析、构造分析和盆地外围研究。详细介绍了新特提斯洋俯冲、印度-亚洲大陆碰撞以及后碰撞阶段的沉积盆地的地质特征,包括印度北缘被动大陆边缘盆地、日喀则弧前盆地、雅鲁藏布海沟盆地、林周弧后-弧背叠合盆地、桑单林同碰撞盆地,以及后碰撞阶段的冈仁波齐盆地、柳区盆地和札达-吉隆裂谷盆地。基于沉积盆地研究反演了喜马拉雅大洋俯冲-大陆碰撞的演化过程,探讨了沉积盆地与大陆动力学之间的耦合关系。     

大陆碰撞环境沉积岩或变质岩容矿Pb—Zn矿床的发育特点和成矿机制

笔者等通过对不同类型大陆碰撞造山带环境下铅锌矿床进行归纳总结,并进行对比分析,认为在陆陆碰撞的主碰撞阶段,由于板块的汇聚挤压,在碰撞造山带两侧或一侧形成的前陆盆地中发育碳酸盐岩台地,碳酸盐岩未变形或弱变形,来自盆地的卤水在造山带隆升造成的重力势的驱动下,向盆地边缘汇聚,萃取盆地中的成矿元素,在碳酸盐岩的岩溶或断裂中形成MVT型铅锌矿床。在晚碰撞走滑转换阶段,盆地卤水和地层水萃取盆地地层或基底内的成矿物质形成成矿流体,陆陆碰撞持续挤压力使盆地强烈变形,同时在盆地内发育一系列逆冲推覆系统,并驱动成矿流体发生侧向迁移;在挤压后的短暂松弛阶段,成矿流体灌入逆冲断裂及其伴生的次级走滑断裂或张裂隙中形成独具特色的沉积岩容矿铅锌多金属矿床。大陆碰撞造山带挤压至伸展这一应力转换阶段,成矿流体灌入张性构造中,形成类似秦岭碰撞造山带环境产出的脉状铅锌矿床。     

陆缘扩张型地洼盆地系及其形成机制探讨

本文提出“陆缘扩张型地洼盆地系”这一概念,以突出表述分布于东亚陆缘壳体之上,形成于地洼余动期的张性地洼盆地系列的壳体演化—动力环境。指出陆缘海中的裂陷盆地的成因难于与大洋板块俯冲导致弧后扩张的理论模式相联系,也不同于大西洋型盆地,而是大陆地壳演化到地洼余动期,并经历过华夏期地洼型造山运动之后拉伸裂陷的结果。论证了“岩石圈底层剥落、华夏期地洼造山带拉伸裂陷”是东亚陆缘扩张发生的一种重要机制,进而建立了由华夏期地洼型挤压造山带到盆岭型构造带和陆缘海盆地系的构造发展模式。     

楚雄中生代前陆盆地的构造沉降史研究

云南楚雄盆地位于场子陆块的西南边缘,为一典型的中生代周缘前陆盆地,盆地演化阶段明显,晚三叠世为前陆早期复理石沉积,侏罗纪则为前陆晚期磨拉石沉积。对盆地构造沉降史研究后笔者认为：①晚三叠世复理石沉积盆地构造沉降幅度巨大,沉降与沉积中心位于盆地最西部,紧邻古哀牢山造山带,沉积体呈形楔形展布;③侏罗纪磨拉石沉积盆地构造沉降和沉积中心以及前缘隆起向内陆方向迁移明显;③中生代构造快速沉降的沉积体的楔形展布表     

中国前陆盆地构造地质特征综述与油气勘探

中国特定环境下发育的前陆盆地和冲断带在地质构造上具有许多的特殊性。在综述前人认识的基础上,笔者通过对中国前陆盆地的构造演化历程、沉积充填特征、构造成因及其空间分布规律、构造变形特征等的研究,提出了中国前陆盆地构造地质发育的5个主要特征:(1)两种不同性质的原型盆地发生正反转的叠合性,即挤压构造下作为“本体”的前陆层序与拉张构造下作为“基础”的裂谷、断陷盆地之间的叠置;(2)显生宙以来中国大陆先后发生了4期前陆冲断构造演化的多期性,它们分别是加里东晚期、海西晚期、印支期和喜马拉雅晚期;(3)基于小克拉通基底拼贴后在造山带前缘复活再生的继承性,即统一拼合大陆内部的构造变形导致古造山带的复活,在古造山带边缘发育新生代前陆盆地或前陆冲断带;(4)在空间分布上受环青藏高原巨型盆山体系控制发生陆内变形的系统性,在环青藏高原巨型盆山体系内构造变形强度、盆地沉降幅度、盆山耦合程度等从内环向外环依次降低,从古造山带向克拉通方向构造变形强度依次降低,构造变形样式逐渐简单、构造变形时间依次变新;(5)前陆冲断带的构造样式由于受边界力学条件和沉积地层介质作用而具有多变性,存在沉积盖层内脆性变形的断层相关褶皱、造山带前缘韧性变形的基底卷入构造、与走滑构造相伴生的基底卷入的断层相关褶皱、盆地内部塑性变形的盐构造。正是因为上述地质构造的特殊性,决定了油气聚集与分布特征的规律性和复杂性,由此提出了相应的一些构造地质研究与油气勘探工作的建议。     

盆山耦合与前陆盆地成藏区带分析

经济全球化导致油气勘探全球化,板块学说在理论上提供全球油气勘探基础,亚洲大陆与北美大陆盆山体系在实践上提供全球油气勘探经验。盆山耦合体系存在3类造山带与3类前陆盆地即:(1)俯冲造山带与弧后前陆盆地;(2)碰撞造山带与周缘前陆盆地;(3)陆内造山带与陆内前陆盆地。前陆盆地成藏区带勘探中,在空间上应将造山带前麓褶皱—冲断带层与前陆盆地作为统一应变场,在时间上应将前冲断作用沉积层序,同冲断作用沉积层序和后冲断作用沉积层序作为整体来进行勘探。     

中国陆内造山带造山过程地球动力学分析

本文论证了我国陆内造山带岩石圈结构、造山过程岩石圈浅层变形构造样式、盆山变形构造时空耦合关系、造山过程与沉积盆地变形动力学模式等。提出中国西部造山带造山过程岩石圈变形总体是：上部以伸展变形为主,中部以挤压变形为主,下部以伸展变形为主。通过中国造山带造山过程与沉积盆地变形作用时空耦合关系对比研究,首次建立起造山过程与沉积盆地形成时空耦合关系的三类四型动力学模式：单向楔入造山推覆成盆、双向楔入造山推覆成盆、剪切造山反转成盆和伸展造山断陷成盆模式。     

后碰撞伸展环境下的盆地特征与成盆机制

与造山带结合,动态、系统地探讨伸展盆地的成盆机制是大陆动力学研究的新思路。本文以后碰撞环境下的伸展盆地为对象,与其它类型伸展盆地相区别,尝试探讨其大陆构造属性和成盆机制。后碰撞伸展盆地一般平行于造山带展布,受相邻活动造山带控制,形成于造山带后碰撞构造环境。盆地的转换、叠合过程与相邻造山带的演化密切相关,表现为动态的耦合关系,即由前陆盆地与主碰撞造山带相耦合,发展为伸展盆地与后碰撞造山带相耦合。其成盆机制实质是地壳缩短增厚后的去"山根"作用,拆沉作用造成加厚地壳减薄,并诱发基性岩浆活动,在地表形成裂谷或断陷,接受河湖相沉积。