中国东部中新生代断陷盆地幕式裂陷过程的动力学响应和模拟模型

结合盆地充填和构造演化的整体分析并进行计算机定量模拟, 揭示了中国东部中新生代断陷盆地的沉降-充填、构造及热演化等对幕式裂陷过程的动力学响应.渤海湾和江汉等盆地的整个裂陷期常表现出3~ 4个裂陷作用幕, 不同裂陷幕的断裂展布方向、岩浆作用、沉降中心以及沉积体系分布等都发生了明显变化.如江汉盆地从白垩至新近纪同沉积断裂的展布就显示出从北西向北东向转化的趋势.幕式裂陷构造沉降速率的变化控制着区域性(二级)沉积旋回和层序类型的发育和演化, 强烈裂陷沉降幕常发育深湖盆型层序, 而初始和晚期裂陷幕以发育浅湖和河流-浅湖型层序为特征.幕式裂陷过程不能用经典的单幕裂谷模型进行正确的描述; 通过校正每一裂陷幕的初始条件和拉伸系数, 建立了适用于幕式拉伸裂陷过程的多幕均匀瞬时拉伸模拟模型.应用这一模型对莺歌海盆地的模拟分析揭示了多幕裂陷过程中岩石圈结构及深部热流等的演化趋势, 其结果得到了地质和地球物理资料的佐证.      

琼东南盆地断裂活动性定量计算及其发育演化模式

在地震剖面解释的基础上,运用断层活动速率法和位移-距离法对琼东南盆地主要断裂系统的活动性进行了定量计 算。结果表明,断裂的活动性与盆地的演化阶段相对应,同时可以在同裂陷阶段划分出始新世-早渐新世裂陷幕和晚渐新 世断坳转换幕,这两幕裂陷控制了盆地深部的基本构造格局。单条断层在早渐新世至晚渐新世期间断裂主要活动中心存在 由东向西迁移的过程,盆地断裂系统活动中心在晚渐新世至早中新世也存在由东向西迁移的过程,盆地内规模较大的复合 断裂带具有区段式活动的特征。将盆地内断裂系统发育模式总结为两种：以6号和11号断裂带为代表的简单生长模型,断裂 系统发育演化过程中表现为单一区段断层独立生长的特征,断层简单地由中间向两侧生长,断层位移距离曲线自始至终为 半椭圆型,且最大位移大致位于断层中部;以2号和5号断裂带为代表的生长连通型生长模式,断裂带由多条区段式活动的 断层生长连接形成,其生长发育过程表现为沿断层面纵向上最大滑移量由各个区段的中心向各个区段交汇处迁移,由此各 个区段断端破裂扩展,最终相互连接而形成一条大型断裂带。     

多幕裂陷盆地构造-沉积响应及陆丰凹陷实例分析

裂陷盆地常常经历了多层次、多周期的幕式沉降过程。若盆地的演化包括了两幕或以上的裂陷旋回,则称之为多幕裂陷盆地。多幕裂陷盆地构造演化特别是复杂的断裂发育特征及其活动方式引起国际地质学家广泛的关注。多幕次裂陷作用下断裂活动方式的转型,必然会导致物源水系、沉积物入口位置及砂体分散方式的系统性差异。前人研究表明,在第一幕裂陷或者单幕裂陷盆地中断裂经常会发生分段联接。在盆地演化的早期各个洼陷较为分散和孤立,主要以陡坡带和缓坡带水系供源为主,而在断裂发生连锁之后,轴向水系供源体系则开始占据主导。相比较第一幕裂陷,第二幕裂陷作用下盆内断裂活动方式多变化,其沉积响应十分复杂。珠江口盆地陆丰凹陷始新世发育两幕裂陷(Ⅰ幕和Ⅱ幕),区域构造应力场方向偏转可能诱导了主干断层的差异活动,致使裂陷中心从南向北发生迁移。研究表明陆丰凹陷两幕次裂陷旋回的构造-沉积响应差异明显:(1)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段断层位移量相对较小,湖盆表现为“浅盆”特征,而裂陷Ⅱ幕早期阶段快速形成规模大、活动性强的边界断层,湖盆则快速进入深湖环境;(2)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段厚度中心小且较为分散,而裂陷Ⅱ幕早期阶段厚度中心规模大,较为统一;(3)裂陷Ⅰ幕初始-强烈断陷阶段以陡坡带、转换带和缓坡带侧向水系供源为主,而裂陷Ⅱ幕早期轴向水系占据主导。在伸展应力方向偏转的多幕裂谷盆地,晚期裂陷幕往往以特定的边界断层迅速生长和复活为特征。近似垂直于新的应力场方向的先存断层则优先活动,在该地区的位移量快速达到最大,这促进了大型轴向供源体系的形成;而未复活断层控制的地区构造沉降弱,继承了早期裂陷结束时长轴水系供源的格局,具有整体“富砂”的沉积特征。以上认识对珠江口盆地及其他多幕裂陷盆地演化分析及砂体预测具有重要的理论价值。     

汇聚背景下的多幕裂陷作用及其迁移机制:以南海北部珠江口盆地为例

南海的形成演化受控于印-澳、欧亚以及太平洋板块的相互运动,为研究汇聚背景下板块碰撞及其远程效应提供重要窗口。为了揭示该汇聚背景下的多幕裂陷过程,本文选取地质信息丰富的整个珠江口盆地为典型区,利用三条高精度地震剖面,对盆地各地质单元进行断层活动速率和构造沉降速率的定量计算及综合分析。结果表明盆地裂陷期东部、中部和西部主要控凹断层的平均活动速率分别为96 m/Ma、223 m/Ma和124 m/Ma,且其平均沉降速率依次为8.5 m/Ma、34 m/Ma和12.7 m/Ma,盆地整体呈现中部裂陷作用最强,其后向西部和东部逐渐减弱的特征。本文认为这与先存断裂以及初始地壳厚度有关:盆地东部和中部存在NE向先存断裂,并且东部先存断裂更加活跃,因此在新生代拉伸应力下东部更易表现为裂陷作用最强的区域,其次为中部和西部;而受前新生代时期俯冲作用的影响,岩浆的底垫作用引起盆地东部地壳增厚,东部裂陷作用强度急剧降低,造成裂陷作用强度的东西差异。此外,盆地南段凹陷裂陷期的断层活动和沉降速率发生激增,裂陷作用存在向南迁移的现象。本文推测在深度相关的伸展模式的影响下,南段凹陷地壳温度升高,强度减弱,因而在伸展应力下发生快速的拉伸减薄,导致裂陷中心向南迁移及岩浆物质上涌。同时,侵入的岩浆物质导致高角度正断层转换成低角度正断层,进一步促进裂陷中心向南迁移。     

伸展型盆地裂后期沉降过程及其动力学背景研究

伸展型盆地是与地壳和岩石圈伸展、减薄作用有关的一类裂陷盆地,包含了重要的沉积矿产和能源资源。综合近年来国内外伸展型盆地的研究,包括大西洋被动大陆边缘、澳大利亚被动边缘以及中国大陆东部的新生代盆地,发现不论是被动边缘还是会聚板块背景下的伸展型盆地,其裂后阶段盆地的沉降过程都不是简单的仅仅由岩石圈的热作用所控制的均匀缓慢的沉降过程,而是呈现多幕式的、快速沉降的特征,反映了盆地裂后演化阶段周缘板块的构造活动及其深部岩石圈的动力因素的控制作用。文章正是从这一角度出发,简述了近年来国内外一些典型的伸展盆地区裂后期快速沉降的研究进展情况,并结合琼东南盆地裂后期沉降演化特征的定量模拟研究,对幕式快速沉降的动力学机制进行了探讨。     

大陆裂陷作用及盆地发育系统

作为一种重要的大陆动力学过程，大陆裂陷作用的研究进展迅速，已形成了较为完善的系统理论。大陆裂陷作用模式包括：（1）宽裂陷作用；（2）窄裂陷作用；（3）变质核杂岩。在运动学体制上又可概括为纯剪切变形、简单剪切变形和双层混合式剪切变形。陆内裂陷盆地系统的发育与大陆岩石圈的拉伸率有密切关系。高度拉伸区发育上拆离盆地，而低拉伸率区形成一般裂陷盆地。这两种类型的盆地构成了大陆裂陷盆地系统的两种端元。     

珠江口盆地惠州凹陷北部边界断裂复合联接和转换

边界断裂控制断陷盆地的形成和构造格局,不同边界断裂联接模式对不同类型盆地演化具有差异性.基于井控高精度3D地震资料,通过对边界断裂几何学特征描述和“四级小层”刻画,结合裂陷Ⅰ幕边界断裂不同区段的活动差异性以及与沉积中心迁移的空间匹配关系,剖析珠江口盆地惠州凹陷北部边界断裂的形成和演化.惠州凹陷北部边界断裂始新世早期分段孤立发育,逐渐以纵向和横向双向联接的模式发展.纵向联接为断层软联接和硬联接复合联接和转换,形成转换斜坡和横向背斜,控制凹(洼)陷的结构与演化,制约沉积中心及层序的迁移.横向联接表现为转换斜坡内横向断层的多阶段联接,联接过程可划分为孤立正断层、同向叠置及硬联接3个阶段,控制转换斜坡带内沉积体系的发育和展布.研究给出了一个裂陷盆地边界断裂时空演化、复合联接和转换模式的独特案例,对丰富裂陷盆地边界断裂及其与沉积层序、凹陷演化和区域动力学机制的响应关系的研究具有积极的意义和价值.      

“不协调伸展”作用下裂陷盆地断层的形成演化模式

应用"不协调伸展"的目标砂箱模拟实验成果和新的脆性断裂力学模型——"不协调性准则",分析了裂陷盆地断层形成和演化的控制影响因素,建立了裂陷盆地断裂系统形成和演化的新模式——"不协调伸展"模式。该模式显示:"不协调伸展"的递进变形过程是导致裂陷盆地断裂系统的复杂性的根本原因,实质是不同方向、性质和规模的基底先存构造(主要是先存断裂)的活动性方面存在差异,导致所控制形成的断层在走向、形成的先后次序、规模等方面存在差异,从而形成复杂的断层组合;"不协调伸展"模式是裂陷盆地断裂系统形成和演化的基本型式,复杂的断裂系统可以在方向不变的区域伸展构造作用下在递进变形过程中逐渐形成;裂陷盆地断裂系统虽然比较复杂,但断层的形成和演化是有序的,分布是有规律的,可以通过"不协调性准则"加以分析和预测。     

“不协调伸展”作用下裂陷盆地断层的形成演化模式

应用“不协调伸展”的目标砂箱模拟实验成果和新的脆性断裂力学模型——“不协调性准则”,分析了裂陷盆地断层形成和演化的控制影响因素,建立了裂陷盆地断裂系统形成和演化的新模式——“不协调伸展”模式。该模式显示：“不协调伸展”的递进变形过程是导致裂陷盆地断裂系统的复杂性的根本原因,实质是不同方向、性质和规模的基底先存构造(主要是先存断裂)的活动性方面存在差异,导致所控制形成的断层在走向、形成的先后次序、规模等方面存在差异,从而形成复杂的断层组合;“不协调伸展”模式是裂陷盆地断裂系统形成和演化的基本型式,复杂的断裂系统可以在方向不变的区域伸展构造作用下在递进变形过程中逐渐形成;裂陷盆地断裂系统虽然比较复杂,但断层的形成和演化是有序的,分布是有规律的,可以通过“不协调性准则”加以分析和预测。     

珠江口盆地阳江东凹裂陷期沉积环境及其构造控制

珠江口盆地阳江东凹形成于古近纪裂陷期,广泛发育烃源岩的富存层段——文昌组、恩平组,具有陆相断陷盆地沉积以及构造控制下多幕演化的特征.沉积环境演变以及构造?沉积的耦合作用是陆相断陷盆地的重要研究方向,认识其动态过程可为烃源岩识别和油气评价建立基础.本文从三维地震资料、钻井资料入手,通过地震反射特征和井震联合分析,划分了研...     

二连盆地马尼特坳陷西部幕式裂陷作用对铀成矿的影响

二连盆地包括马尼特坳陷早白垩世具有幕式裂陷特点。裂陷幕不同阶段控制铀储层的垂向分布并且控制砂岩型铀矿的垂向分布。在马尼特坳陷西部,有利的储矿层位、有利的铀储层的成因类型和砂岩型铀矿的形成过程都与盆地的幕式演化密切相关。赛汉组为断拗转换期,为最有利的铀储层发育层位;裂陷幕的末期通常伴随弱构造反转,多幕弱构造反转形成的构造斜坡控制古水文地质系统并控矿;不同裂陷幕阶段之间的不整合面和剥蚀作用是氧化带和砂岩型铀矿发育的有利时期;幕式裂陷决定了石油-天然气、煤和砂岩型铀矿的时空配置。根据二连盆地幕式裂陷不同阶段的构造、沉积特征可以明确重点勘探层位、找矿类型和有利找矿部位。     

非洲中部Muglad盆地Fula凹陷断裂特征分析

Muglad盆地是非洲中部的一个中-新生代裂谷盆地,Fula凹陷是其北部的一个富油气凹陷。凹陷的圈闭类型包括断背斜、断鼻、断垒和断块等,均与断裂有关。本文通过地震资料解释,对凹陷内断裂的几何特征和发育期次进行分析,识别出Fula凹陷的主要构造样式,并制作了骨干剖面的构造平衡剖面,恢复了研究区自白垩纪以来的构造演化过程。研究结果表明:Fula凹陷可划分为4个构造层,分别为基底、第一裂陷、第二裂陷和第三裂陷构造层。自下而上,各构造层断裂走向逐渐由NNW转变为NWW。其中,基底构造层发育主干断层,控制Fula凹陷的构造格局;第一裂陷构造层发育大量的次级断层;第二、三裂陷构造层断裂密度变小,断距减小。研究区发育三级断裂,平面上多呈斜列式、平行、“帚状”或“辫状”组合,而剖面上多呈多米诺式、斜列式、铲式扇等组合。其中多数一、二级断裂在Abu Gabra期形成。由各断陷期的伸展速率可知,自白垩纪以来,Fula凹陷的断裂活动强度逐渐减弱。     

辽河盆地东部凹陷中段断裂活动特征及构造演化史

对辽河盆地东部凹陷中段的主要断裂进行差异性升降活动分析,认为该区可分为前新生代和新生代两个大的构造演化阶段。后者又可进一步分为拱张阶段、裂陷阶段和坳陷阶段。     

南海南部礼乐盆地结构演化及其对区域地质背景的响应

运用丰富的二维地震资料,通过构造结构与地层结构的分析,对礼乐盆地的盆地结构演化与转型过程及其对南海地区复杂动力学背景的响应特征进行研究。结果表明:受控于NNE、NEE、NW和近EW向的断裂体系,礼乐盆地现今构造格局表现为"两坳一隆"的结构特征;两个关键的区域角度不整合T70和T50将礼乐盆地新生界自下而上划分为三层结构:陆缘裂陷层、漂移裂陷层和前陆-拗陷层;响应于太平洋板块俯冲、印度-欧亚板块碰撞、新南海扩张、古南海消亡和菲律宾海板块楔入等一系列周缘板块重组事件,礼乐盆地的盆地结构演化及转型经历了三个阶段:陆缘多幕裂陷阶段,盆地结构受控于NNE和NEE向断裂体系,南北坳陷连通;漂移裂陷阶段,NNE和NW向共轭断裂体系控制盆地格局,中部隆起形成,分隔南、北坳陷;前陆-拗陷阶段,前陆盆地结构形成,随后盆地因热沉降进入拗陷沉积阶段。     

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。     

渤海湾盆地东营运动的深部动力机制浅析

从渤海湾盆地渐新世末期发生的区域性构造运动－东营运动的地质特征入手,根据地壳的均衡原理,结合渤海盆地伸展裂陷运动的特点,在前人研究的基础上提出了该构造运动形成的可能地球深部动力学机制,该机制能够很好的解释盆地幕式伸展裂限的过程,探讨了渤海湾盆地在渐新世末期由裂陷伸展运动阶段转向坳陷运动的可能原因,最后简要分析了渤海盆地东营运动对于油气藏聚集,形成和保存的影响。     

南海北部新生代盆地断裂系统及构造动力学影响因素

利用地震资料、油气勘探资料分析了南海北部大陆边缘珠江口-琼东南新生代盆地断裂系统的时空差异及动力学成因机制.珠江口-琼东南盆地古近系裂陷构造层以NE向、近EW向基底正断层构成的伸展断裂系统的几何学、运动学沿着盆地走向有明显变化,盆地内部隐伏的区域性和局部的NW向断裂及相关构造变形带构成伸展断裂系统之间的构造变换带.在空间上,区域性的云开、松涛-松南等NW向构造变换带以西为NE-NEE向正断层构成的"非拆离"伸展断层系,以东为NE向正断层、近EW向正断层(走滑正断层)复合而成的拆离伸展断层系.在时间上,古近纪裂陷作用可划分为早(文昌组沉积期)、中(恩平组/崖城组沉积期)、晚(珠海组/陵水组沉积期)3个有明显差异的裂陷期.裂陷早期,盆地西部以平面式正断层控制的简单地堑、半地堑为主,伸展量相对较小,东部则以铲式正断层控制的复式地堑、半地堑为主,伸展量相对大,断层向深部收敛在中地壳韧性层构成拆离的伸展断层系统.裂陷中期,琼东南盆地、珠江口盆地西部断裂具有继承性活动特点,珠江口盆地东部发育NWW-EW向伸展断层,并向深层切割早期浅层拆离断层,形成深层拆离伸展断层系统,而沿着云开构造变换带发育反转构造.裂陷晚期,琼东南盆地、珠江口盆地西部断裂具有活动性减弱特点,琼东南盆地东部发育NWW-EW向伸展断层,形成深层拆离伸展断层系统,而沿着琼中央构造变换带发育反转、走滑构造.珠江口-琼东南盆地不同区段断裂系统及其构造演化的差异性受盆地基底先存构造、地壳及岩石圈结构及伸展量等多方面因素的影响,拆离伸展断层系统与发育NWW向"贯穿"断裂的基底构造薄弱带、现今地壳局部减薄带相关,南海扩展由东而西的迁移诱导北部大陆边缘块体沿着先存NW向深大断裂发生走滑旋转是导致变换构造带两侧差异伸展的动力学原因,应力场及岩石圈热结构变化是引起拆离断层深度变化的重要因素.     

南堡凹陷滩海地区不同级别断裂活动及其对沉积的影响

南堡凹陷是渤海湾盆地中一个小型裂谷成因的陆相沉积盆地,盆地内不同级次的断裂活动影响着砂体的展布。所以在研究区中进行层序地层以及沉积相研究须以构造演化研究作为轴线,通过对不同级次断层活动史的分析解释沉积砂体在盆地内部的充填特征。基于580 m岩心的观察以及覆盖整个工区的三维地震资料,对南堡凹陷滩海地区进行了详细的沉积相与断层演化的研究。古近系沙河街组到东营组沉积时期该地区发育有七个裂陷亚幕。每个裂陷亚幕之间的沉积具有继承性,而裂陷内部砂体的垂向分期主要受湖平面的升降变化控制。湖盆边缘的断层影响朵叶体的迁移摆动以及沉积相的发育,湖盆内部次级断层则控制砂体的再次分配。明确不同级别断裂活动对沉积砂体展布的影响,为后续的勘探提供了新的思路。     

红河断裂的新观察

据越南马江下游地质观察，确定越南境内马江古生代地层特征和构造位置与中国云南东南部马关相一致，红河断裂的左行滑动最少达４００ｋｍ。哪将红河断裂两侧地质体位置复原，则右江三叠纪复理石将通过黑水河带与松潘－甘孜的巨型浊积岩盆地沟通，共同构成扬子陆块的被动边缘，黑水河带并不同板块缝合带，而是一个三叠纪的裂陷带。