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.     

东秦岭-大别山及邻区挠曲类盆地演化与碰撞造山过程

东秦岭-大别造山带是3 个板块沿两条缝合带俯冲碰撞而形成的近东西向不对称的反向多层次构造叠置的复合型造山带。在泥盆纪至三叠纪板块构造阶段中不同陆块间由于俯冲碰撞作用形成了多种挠曲类盆地。盆地时空演化充分体现了商丹古洋盆俯冲消减过程、北秦岭弧后区弧陆碰撞过程以及勉略古洋(海)盆斜向的、由东向西的碰撞造山过程。     

大陆岩石圈挠曲背景下盆山耦合研究进展与展望

盆山耦合研究在大地构造和地球动力学研究中占有重要地位。地貌负载引起的大陆岩石圈挠曲与沉积盆地沉降是盆山耦合的一种重要体现方式。本论文聚焦于挤压背景下大陆岩石圈挠曲盆地与造山带的耦合过程,系统梳理了单个或者多个地貌负载的几何形态、挠曲盆地几何形态以及岩石圈有效弹性厚度(T_e)三者之间的数学关系。在此基础上,论文介绍了岩石圈挠曲模拟方法在恢复岩石圈刚性程度、造山带演化过程以及盆地沉积沉降方面的具体应用。结合古环境分析与岩石圈挠曲模拟实验,本文提出了一种定量恢复造山带古海拔的新方法。有别于基于温度、压力以及动植物分布与海拔之间关系所建立的传统古高度计,该方法强调在海侵时期地貌负载与沉积盆地间的高度差即为造山带的古海拔。该方法的提出为重建中亚以及其他曾受海侵影响并与岩石圈挠曲相关造山带的古海拔提供了新的思路。论文最后介绍了岩石圈挠曲模拟在定量分析造山带与盆地演化的研究过程中存在的问题与不足,并提出了在探究沉积盆地基底属性、重建岩石圈挠曲相关造山带古海拔以及有关挠曲模拟软件开发方面的新展望。     

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。     

准噶尔盆地结构及其圈闭类型

准噶尔盆地是复合叠加前陆盆地 ,其原型分别形成于板块俯冲、碰撞、造山带后期复活、拗拉槽回返和板内皱陷作用有关的大地构造环境。其古生代盆地的形成与相邻的阿尔泰山和东、西准噶尔山、天山及博格达山的造山作用相关。中新生代盆地的形成和改造与其南部特提斯域板块俯冲碰撞造山引起的盆地相邻造山带的复活有关。相邻造山带时空上不均一的造山作用对盆地的影响不同 ,形成了盆地独特的结构。各坳陷均由与其形成有关的造山带前缘冲断带、陡坡带、山前凹陷、缓坡带和前隆及前缘皱陷等构成 ,前隆之间的叠加构成了盆地的大型隆起 ,皱陷叠加构成了盆地的中央坳陷。不同类型的圈闭在坳陷中有规律地分布着     

造山与成盆作用形成于统一的动力学机制

造山带和盆地成因是当前地学研究的两个热点。本文第一部分简述了多种主要造山理论和成盆学说;其中挤压造山说与拉张成盆论在众多学说中仍占主导地位。一般都认为造山带和盆地形成于不同的地球动力学环境。第二部分结合我国地质实际,提出了造山和成盆作用形成于统一的动力学环境,即他们的形成是由于挤压后效——拉张-均衡造山、成盆。     

造山作用与沉积响应

造山造与沉积盆地是大陆上最基本的两个构造单元,具有盆山转换和盆山耦合的地质特征。造山作用主要体现为逆冲作用和走滑作用,造山带逆冲推覆作用所产生的构造负荷是前陆盆地生长的构造动力,控制前陆盆地的沉降,形成２可容空间,并提供物源,导致盆地的沉降和物源在垂直造山带方向的迁移;造山带走滑作用不仅控制造山带瞳滑挤压盆地的形成,而且控制前陆盆地的沉降和物源在平行造山方向的迁移,以及盆地的抬升与侵蚀。沉积盆地地     

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。     

合肥盆地圆筒山组物源分析及其地质意义：来自碎屑锆石的证据

合肥盆地位于华北板块东南缘,形成于华南、华北板块碰撞过程中。合肥盆地形成时表现为大别造山带向北逆冲形成的前陆挠曲盆地,早白垩世在区域伸展背景下转变为断陷盆地。中侏罗统圆筒山组是合肥盆地前陆挠曲阶段的沉积地层之一,主要表现为湖泊相沉积,与下伏的防虎山组典型的河流相沉积明显不同。为了获得圆筒山组更详细的物源信息,对肥西地区出露的圆筒山组紫红色粉砂岩开展了碎屑锆石LA-ICP MS U-Pb定年。定年结果显示,两个粉砂岩样品均获得了约2.0 Ga和约770 Ma两个主要峰值以及约2.4 Ga次要峰值。该特征与扬子板块锆石年龄分布特征几乎完全一致,指示圆筒山组物源应来自扬子板块。考虑到盆地地层的物源不应来自其周边隆起区分水岭的另一侧,因而推测圆筒山组物源应来自张八岭隆起中侏罗世时地表出露岩石。在燕山运动A幕影响下,下扬子地区发生逆冲褶皱活动,张八岭隆起发生明显隆升,上部岩石被剥蚀殆尽,仅保留现今出露的新元古代张八岭群及肥东杂岩,被剥蚀的岩石搬运沉积于合肥盆地内,形成圆筒山组。     

前陆盆地盆山耦合及其物质交换

前陆盆地为汇聚板块边界的典型盆地代表,其沉降的动力机制主要有构造挠曲、俯冲动力以及各种重力负载。其盆山耦合可观测的表现是各种镜像或对应关系,包括造山带隆起与盆地沉降,造山带推进与前陆盆地迁移,造山作用终止与盆地消亡,幕式、韵律性的表浅层物质转移等,其根源是汇聚板块统一的区域地球动力学及运动学过程。盆山耦合过程中物质交换在表浅层完成从山到盆以碎屑物质为主的转移,在中深层表现为各种脆性断层及方式不一、方向各异的复杂的韧性流变。盆地与造山带是统一区域动力作用的不同产物,二者在形成、演化过程中表现出复杂的相互直接作用或间接影响。     

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。     

新疆伊犁盆地的构造特征与形成演化

伊犁盆地是在天山造山带所夹持的微地块上发展演化而成的山间叠合盆地,其现今垂向结构为自下而上由中、新元古代变质基底、石炭纪裂谷火山岩系变形基底和二叠纪以来的盆地沉积岩系组成的３ 层结构,南北向剖面形态总体为两侧造山带相对向盆地逆冲的对冲构造几何学样式,伊犁盆地内则呈现为二山三盆的复杂次级山 盆构造组合。伊犁盆地的形成演化与天山造山带,尤其与其南北两侧相邻的不同性质造山带密切相关。伊犁地块和盆地的形成演化可概括为４ 个大的构造阶段和４ 个成盆期。现今的伊犁盆地正是不同成盆期的原型盆地复合叠置的综合产物。石炭－ 二叠纪和侏罗纪是伊犁山 盆构造系统的主造山成盆期。     

巴西阿拉瓜亚褶皱带:一个再活化的巴西利亚泛非旋回(550Ma)地缝合线带

前言由变质岩与岩浆岩组成的三个前寒武纪大地盾构成巴西的大部分:亚马孙盆地北缘的圭亚那地盾、亚马孙盆地以南的瓜波雷地盾和沿大西洋边缘的圣弗兰西斯科地盾(Almeida等,1981;Teixeira等,1989)。这些地盾由克拉通组成,它们的边缘镶以活动带。由克拉通内获得许多一致的时间或是热基耶(Jequie)造山作用(>2500Ma),或是超越亚马孙造山作用     

中生代济源盆地沉积充填特征及其对秦岭、 太行山隆升作用的响应

中生代是济源盆地形成并发展的重要时期。秦岭造山带在晚三叠世造山以及太行山在中侏罗世隆升对济源盆地的沉积格局产生了显著影响,这段时间,盆地始终处在一个盆山相互作用的阶段,将盆地与造山带的构造演化联系起来,有利于更好的认识这一构造沉积响应过程。本文通过对济源盆地中生代地层、沉积及其充填特征的研究,将盆地中生界划分为4个构造层序:TS1、TS2、TS3、TS4,其中TS1充填了下三叠统刘家沟组、和尚沟组和中三叠统二马营组、油房庄组,它是在扬子、秦岭及华北板块汇聚的背景下形成的内陆克拉通型层序。TS2、TS3分别充填了上三叠统椿树腰组、谭庄组和下侏罗统鞍腰组(义马组)、中侏罗统杨树庄组,它们都具有前陆盆地型充填特征,分别响应的是秦岭造山带造山作用沿洛南—栾川断裂以及三门峡—鲁山—舞阳断裂发生的逆冲推覆作用。TS4充填的是中侏罗统马凹组,受太行山隆升作用的影响,形成了厚层的磨拉石堆积。在此基础上,可将济源盆地盆山系统演化归为3个阶段:早—中三叠世大陆基底隆升与内陆克拉通型盆地,晚三叠世—中侏罗世早期秦岭造山与前陆盆地,中侏罗世晚期太行山隆升与山间盆地。显然,济源盆地响应了秦岭造山及太行山隆升,秦岭造山带晚三叠世造山表现为两次逆冲推覆作用,而太行山主体隆升应在中侏罗世晚期,标志着华北克拉通破坏进入高峰期。     

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。     

安徽沿江地区中生代碰撞后到造山后岩浆活动和壳幔相互作用——来自火山-侵入杂岩和岩石包体的证据

安徽沿江地区地处长江深大断裂带的中部,构造上隶属由华北板块与扬子板块在 T_2—J_2发生陆-陆碰撞形成的大别造山带的前陆带。在 J_3—K_1时期,区内发生了岩石圈伸展减薄背景下的碰撞后到岩石圈拆沉背景下的造山后岩浆活动和相应的壳幔相互作用,形成了广泛分布的碰撞后到造山后火山-侵入杂岩组合。碰撞后岩浆活动大致发生在125～145Ma,铜陵地区辉长岩包体和大量堆积岩的形成标志着这一时期的开始,而富碱岩浆岩的形成标志着这一时期的结束。在这一时期形成的岩石中,繁昌盆地中的中分村组和赤砂组火山岩以及南部侵入岩属于碰撞后岩浆岩组合中的过铝质的长英质岩套;由中部铜陵地区的中酸性侵入岩和北外带侵入岩等构成的中钾-高钾钙碱性岩系和由铜陵地区的中基性侵入岩、庐枞盆地龙门院组和砖桥组火山岩、宁芜盆地龙王山组和大王山组火山岩以及沿长江两岸呈 NE 方向分布的富碱岩浆岩构成的橄榄安粗岩系属于碰撞后岩浆岩组合中的准铝质的镁铁质-长英质火成岩岩套。造山后岩浆作用大致发生在105～125Ma。宁芜地区辉长岩的侵入标志着这一时期的开始,而宁芜和庐枞地区过碱性岩的形成标志着这一时期的结束。在这一时期形成的岩石中,由繁昌盆地蝌蚪山组火山岩和庐枞盆地双庙组火山岩以及宁芜盆地辉长岩侵入体组成的碱性岩系和由庐枞盆地浮山组火山岩和宁芜盆地娘娘山组火山岩组成的过碱性岩系属于造山后碱性-过碱性火成岩岩套。与碰撞后到造山后岩浆活动相对应,在安徽沿江地区中生代发生了两期壳幔相互作用。其中早期壳幔相互作用表现为起源于岩石圈地幔上部圈层的底侵玄武岩浆与中下地壳间强烈的相互作用,而晚期壳幔相互作用表现为起源于岩石圈地幔下部圈层的玄武岩浆与中下地壳间微弱的相互作用。     

台湾西部前陆盆地的构造格局和演化规律

基于对台湾岛、台湾海峡和周边海域(南海、东海)的盆山系统、相应动力学机制、构造单元以及其他诸多造山带和毗邻前陆盆地的研究,提出了台湾西部前陆盆地演化的4阶段模式,即:①增生楔发育-单向物源阶段;②挠曲响应-双向物源阶段;③前陆盆地系统形成阶段;④造山带坍塌-前陆衰退阶段。并对各阶段的构造特征、沉积特征和物源供给方式的差异给予了探讨,认为在增生楔发育-单向物源阶段,尽管增生楔业已推覆至陆缘层序之上,但盆地依然呈被动陆缘的外廓特征,以大陆方向为盆地的唯一物源;在挠曲响应-双向物源阶段,盆地开始明显出现挠曲响应,增生楔开始具备并逐步加大向盆地供应沉积物质的能力,但依然以大陆方向为主要物源方向;在前陆盆地系统形成阶段,前渊和前隆区逐步形成,在来自唯一物源、后陆方向造山带物质的快速充填下,前陆期层序快速向前隆方向超覆,形成典型的前陆楔形体;在造山带坍塌-前陆衰退阶段,伸展作用出现并快速扩展,前渊抬升,前陆层序遭受剥蚀,火山作用重新出现。并探讨了该模式是否具有周缘前陆盆地的普遍适用性。