渤海湾盆地晚中生代-新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地, 走滑作用贯穿始终, 特别是在兰聊-盐山断层以东, 使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长, 伸展构造和走滑构造相互叠加、转换, 垂向上相互叠置、交切, 并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景, 郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育, 盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应, 并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

渤海湾盆地晚中生代一新生代伸展和走滑构造及深部背景

渤海湾盆地是一个在早白垩世被动裂陷盆地基础上发育起来的新生代主动裂陷盆地,走滑作用贯穿始终,特别是在兰聊-盐山断层以东,使这个裂陷盆地具有鲜明的走滑特征。伸展和走滑作用此消彼长,伸展构造和走滑构造相互叠加、转换,垂向上相互叠置、交切,并由此导致变换带的产生。晚中生代以来太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向和速度变化、后撤以及板片窗效应、中始新世印欧板块碰撞导致的地幔上涌是控制盆地形成的深部背景,郯庐断裂带早白垩世强烈的左行走滑、古新世-早始新世弱的左行走滑以及中始新世后的右行走滑活动也深刻地控制和影响着盆地的发育,盆地内晚中生代-新生代的伸展和走滑构造的演化则是其浅部响应,并由此控制着岩浆活动以及油气生成、运聚和分布的时空迁移。     

渤海湾盆地新生代的走滑活动及其石油地质意义

渤海湾盆地新生代构造运动具有统一的右旋走滑特征 ,平面上具有自东向西由强变弱的特点 ,时间上走滑活动具有由老至新逐渐变弱的趋势。走滑作用对渤海湾盆地新生代的构造演化、沉积充填、油气生成、圈闭类型及形成等方面有明显的控制作用。本文特别指出了走滑作用对火山岩油气藏的控制作用。     

走滑造山带与盆地耦合机制

走滑造山带是大陆山链主要类型之一,走滑断层按卷入深度可分为转换断层、平移断层、变换断层和捩断层等。压缩弯曲和伸展弯曲可以形成走滑挤压带和走滑伸展带等。走滑挤压作用常形成走滑造山带及正花状构造,并在造山带两侧或一侧可以形成走滑挤压盆地;走滑伸展作用可以形成走滑盆岭构造及负花状构造,并在走滑带形成拉分盆地或楔形裂陷。印度板块的楔入及西伯利亚板块的阻滞在中国大陆中形成滑移线场,并在中国东部及中西部广大地区发育走滑造山带与走滑盆地的耦合,同时调节中国大陆中、西部的收缩与中国大陆东部的滑逸或蠕散,因此在中西部以发育走滑造山带及走滑－挠曲盆地为主,而在东部以发育走滑盆岭带及拉分盆地为主。     

“伸展-走滑”复合作用下构造变形的物理模拟

新生代渤海湾盆地为典型的"伸展-走滑"复合盆地, NNW-SSE向伸展作用和NE-SW向走滑作用的复合效应导致盆地内部构造样式的复杂性和多样性。本文针对走滑作用方向与伸展作用方向垂直的情况,就不同"伸展-走滑"复合条件下的断裂发育特征与演化过程开展了3类13组构造物理模拟实验,结果表明:①在先伸展后走滑的条件下,早期发育的伸展断层被晚期走滑断层强烈切割、改造,平面上表现为雁列式组合或主走滑断层,剖面上发育花状构造;②先走滑后伸展的条件下,平面上表现为早期雁列式的R剪切复活,作为晚期伸展正断层的转换断层,剖面上表现为似花状构造;③伸展和走滑同时作用的情况下,伸展与走滑作用的强弱配比关系影响断裂的发育特征,可建立"走滑强于伸展"、"走滑伸展强度相近"和"伸展强于走滑"三类模式。实验结果在辽东湾坳陷得到了印证,可为渤海湾盆地及类似伸展-走滑复合盆地的构造解析及动力成因机制分析提供指导和借鉴。     

渤海湾地区中生代构造活动与沉积作用

通过研究渤海湾及周边地区中生代南部典型露头剖面的沉积特征及中部岩相古地理特征,认为中生代渤海湾地区由一系列受到断层严格控制的断陷盆地组成,主要发育冲积扇-河流-湖泊沉积体系,湖泊内部包括滨浅湖、滩坝和半深湖等亚相;经历了由冲积扇-河流沉积体系向上演化为湖泊沉积体系,再逐渐演化为冲积扇-河流沉积体系的过程;欧亚构造域的西伯利亚板块、扬子板块与华北板块的挤压拼接在渤海湾地区侏罗纪盆地充填中起到主要的控制作用;郯庐断裂的左行走滑在渤海湾地区白垩纪盆地充填中起到主要的控制作用。     

西南三江构造体系及演化、成因

西南三江构造体系突出表现为以昌都-兰坪-思茅地块为中轴的不对称走滑对冲构造,次为与走滑断裂相伴的伸展滑脱、走滑拉分盆地构造体系,再次为块体内部的近北东、北西向走滑断裂系。西南三江造山带构造体系演化分为挤压收缩变形、走滑深熔热隆、走滑剪切伸展、走滑剥蚀隆升等4个阶段。自晚白垩世开始,印度板块与欧亚板块碰撞,西南三江造山带对冲体构造体系初始形成。自渐新世开始,印度板块持续向北楔入欧亚大陆,印度板块与扬子克拉通构成力偶,两者相向、相对运动,挤压与剪切特提斯大洋缝合带及两大陆边缘弧盆系等地质体,西南三江造山带对冲体构造体系进一步发展,近南北向剪切走滑构造体系形成,构造方向也由近东西转为近南北向。而与近南北向主走滑断裂带之相伴的伸展滑脱构造、拉分盆地,块体内部近北东、北西“X”型剪切走滑断裂同时相伴形成。这样,就形成了西南三江造山带大规模的对冲、走滑、旋转及其伴生的伸展、拉分盆地构造的构造体系。     

走滑断裂系中的重要构造——拉分盆地

拉分盆地是走滑断裂系中的一种特殊的拉张构造.地貌上呈现为菱形凹陷,其长度与宽度之间有一定的比率.盆地的主要构造组成有边界走滑断裂、边界正断层以及盆地内部的张性或张剪性断裂;它可以在板块边缘和板内不同的走滑构造环境中发育,一般形成于走滑断裂水平运动的晚期.拉分盆地是沉积作用的有利场所,沉积物十分丰富,由多种源区供给,而且大多属于近源沉积,横向变化很大.沿盆地边缘断裂及盆地内部有火山活动,火山岩的成分组合受所在构造背景的控制,大陆走滑断裂边界主要是碱性玄武岩和拉斑玄武岩,在板块聚敛带的走滑断裂环境则为钙碱性火山岩.此外,拉分盆地还是走滑断裂系中地震多发地带.拉分盆地具有双重力学性质,利于生、储油层和储油构造的形成,是油气藏的远景区,而且还含有丰富的地热资源及金属矿产.     

缅甸Sagaing走滑断裂及对睡宝盆地构造演化的控制和影响

在研究Sagaing走滑断裂的形成和发展的基础上将其分为2个阶段:第一阶段古新世—早始新世洋陆俯冲造成了缅甸板块与欧亚板块的分离,使缅甸板块加速向北漂移,Sagaing断裂开始形成;第二阶段始新世以来发生陆陆俯冲,印度板块的北东部首次开始碰撞缅甸板块。这次A型俯冲使得缅甸板块沿Sagaing走滑断裂向北继续漂移,最大的右行走滑位移达450 km。在Sagaing走滑断裂的控制下,睡宝盆地亦呈现2期构造特征:中新世,缅甸盆地内经历拉张和断裂,安德曼海(Andaman)打开,并且弧后扩张中心向南迁移,睡宝盆地即呈现拉张的构造环境;上新世—更新世,由于缅甸板块向北运动碰撞到亚洲板块的喜马拉雅断裂,受到阻挡,构造反转。睡宝盆地受挤压和扭压导致一系列的逆断层、花状构造,最终形成以南北向右行走滑为主、叠加东西向扭压的应力背景。     

渤海湾盆地大歧口凹陷断裂系统与陆内拉分断陷

大歧口凹陷位于渤海湾盆地中部,是在中生代构造基础上形成的新生代构造单元,是我国最具勘探价值的大型富油气凹陷。前人对大歧口凹陷盆地结构、断裂构造、演化特征方面有了较为深入的研究,但对凹陷内主要断裂的分段活动特征、构造迁移,以及新生代基底走滑-盖层伸展构造体系的深浅部耦合关系并未进行全面细致的研究,这在一定程度上限制了对凹陷内断裂活动特征、构造成因机制、断裂拓展演化规律详细的构造分析。本文在精细解释、深入分析地球物理资料的基础上,开展了详细的构造研究。研究表明,歧口凹陷充填格局主控断裂为东西走向,近南北向的沿岸变换带是主变换带;新生代的构造体系受北东向右行基底走滑断裂和东西向的盖层伸展构造的双重控制,并形成三级断阶带。基底-盖层断裂的耦合方式主要有两种:一是在盖层中形成强制性褶皱传递基底走滑,二是在盖层中形成一系列雁列式正断层。欧亚板块下的地幔物质在印度板块和太平洋板块两大构造系统的共同作用下,自南向北迁移并上涌,导致歧口凹陷主要断裂的规模、活动期以及断裂活动由南西向北东迁移、演化。     

华北东部地区中生代盆地格局及演化过程探讨

华北东部中生代盆地演化受控于欧亚构造域的板块挤压拼接和滨太平洋构造域"洋-陆"俯冲碰撞两大动力学背景,与兴蒙造山带、秦岭-大别造山带、太行山隆起及郯庐断裂带等陆内及周边造山带的形成、深大断裂发育演化以及深部动力等因素有着密切的联系。早-中三叠世华北地区基本继承了晚海西期以来的构造格局和沉积特点,地势北西高、东南低,为一南陡北缓、呈NWW向展布的大型内陆沉积盆地;晚三叠世扬子板块与华北板块剪刀式碰撞拼接,华北地区全面抬升,且西部抬升小,东部抬升幅度大,盆地范围向西部退缩,沉积范围缩小,东部地区地势较高,地貌复杂,以隆升剥蚀为主;早-中侏罗世华北东部处于由古亚洲构造域向滨太平洋构造域演化的过渡阶段,该时期太行山的形成将华北地区分割成东、西两个大盆,西部鄂尔多斯盆地依然为一个大型沉积盆地,东部渤海湾盆地区在早-中侏罗世的早期为一些小的山间沉积盆地群,主要表现为对印支期造成的大量NWW或近EW向逆冲断层及阔缓褶皱所产生的低洼地区的充填,晚期则表现为披覆式沉积;晚侏罗世-早白垩世太平洋板块活动取代了扬子板块、西伯利亚板块活动对华北地区构造演化的控制地位,中国东部进入大规模的裂陷或断陷盆地发育阶段,且出现了明显的分区性:在盐山-歧口-新港-兰考-聊城断裂系以东,由于受郯庐断裂带左旋走滑构造应力场的控制,主要发育NW或NWW向断陷盆地,而在该断裂系以西至太行山以东的地区,受左旋走滑影响较弱,主要发育NE和NNE向断陷盆地,在张家口-蓬莱走滑断裂带以北的下辽河坳陷区,盆地的长轴方向为NNE,属郯庐断裂带内部的走滑拉张盆地;晚白垩世郯庐断裂带以西的华北广大地区整体处于隆升剥蚀状态,仅在河南信阳盆地及冀中、临清、黄骅坳陷的少数低洼地区接受沉积,多以红色河湖相粗碎屑为主。研究华北东部中生代盆地演化对于该地区前第三系油气勘探具有指导意义。     

中国典型大型走滑断裂及相关盆地成因研究

扭动走滑构造是最常见的构造样式之一,走滑拉分盆地也是重要的含油气盆地类型。大地构造运动本质是岩石圈在区域应力场作用下的变形过程,然而真正将走滑断裂和走滑拉分盆地的成因以及它们的特征和岩石圈性质联系起来研究的文献却很少。显然,区域应力场是形成构造运动的前提条件,是外因,决定了运动的基本方式,如走滑、拉张或挤压等(构造类型);而岩石圈是构造运动的主体,是内因,其性质决定了形成构造的规模和具体形态(样式)。中国境内发育的大量走滑断裂体系和走滑盆地展示:古老克拉通上发育大面积分布的多条小位移走滑断裂体系,如塔里木盆地古生代走滑断裂体系;被后期热活动破坏了的克拉通发育多条扭动断裂系,例如华北克拉通东部的郯庐断裂系、兰聊—盐山断裂系、太行山东麓断裂系,并和区域拉张应力场耦合形成雁列式断陷群(如渤海湾盆地);相对较弱的古生代基底岩石圈发育大型单一走滑断层,如郯庐断裂东北段,并沿断裂发育一些相互独立的走滑拉分盆地;而在固结较差的中新生代造山带往往形成一条平直的大型走滑断层,例如阿尔金走滑断裂、海原断裂等。本文内因外因相结合,从扭动应力场和岩石圈强度以及流变学特征,建立了不同岩石圈性质下下部韧性层和顶部(上地壳或上地壳上部)刚性层之间的耦合作用机制以及扭动构造形成和演化模式,较好地解释了中国陆内发育的典型走滑断裂和走滑拉分盆地的成因机制。     

滇西三江地区新生代构造盆地的特征及形成机制

滇西三江地区沿走滑断裂分布的构造盆地主要有四类：走滑拉分盆地、走滑尾端拉张盆地、走滑剪张盆地和走滑断塞盆地,其中拉分盆地居多。笔者着重对四类构造盆地的特征及形成机制进行研究和探讨,表明这些构造盆地是在走滑断裂活动过程中,断裂两盘块体相对运动并形成拉分区或裂陷区所形成。     

渤海湾盆地歧口凹陷扭动构造及其油气地质意义

受东部边界郯庐断裂和西部边界太行山前大型走滑断裂的影响,渤海湾盆地中部歧口凹陷区处于伸展与走滑共同作用的地区,利用最新连片采集的超大面积地震资料开展构造研究,发现该区古近纪在发育伸展构造的同时也发育走滑扭动构造,该类构造与古近系内伸展构造共存.在剖面上依据基底和盖层中断裂组合的不同可以分为4类构造样式:走滑-复杂断裂褶皱型、走滑-简单花状构造型、逆冲-简单花状构造型和走滑-挠曲褶皱型.同时,扭动构造带不仅对盆地基底物性的改造有着有利影响,还控制了古物源的入口方式和有利砂体的展布.在前第三系、古近系和新近系构造层中形成了不同类型的有利油气藏,其中古近系挠曲背斜、大型断鼻和地层岩性油气藏以及新近系逆牵引背斜和断鼻翼部都是重要的勘探领域.近两年沿走滑扭动带及其两侧进行的油气勘探已获得成功,对该带研究具深远理论意义及现实意义.      

中国近海海域新生代成盆动力机制分析

中国近海海域发育了渤海湾、东海和南海等10多个新生代富油气沉积盆地,其发育演化过程及动力学背景的异同需要在统一的研究思路和方法下进行系统的总结.以海域盆地油气勘探开发中积累的丰富的地质地球物理资料为基础,详细解释和分析了渤海、东海和南海三大海域新生代盆地的构造地层格架,进一步明确了渤海湾盆地斜向拉分盆地的演化阶段,证实了区域走滑断裂体系对盆地发育的重要控制作用;在东海陆架盆地划分出弧后前陆盆地的演化阶段,认识到区域挤压作用对该盆地的演化过程的重要性;在南海北部深水区发现了大型拆离断层及其所控制的拆离盆地,提出大型拆离断层作用是地壳薄化、地幔剥露和陆缘深水盆地形成演化的主要机制.研究揭示出中国近海海域盆地新生代期间在经历了古新世-中始新世期间分布全区的均一断陷作用之后,从晚始新世开始进入到区域构造的差异性演化阶段,其中渤海湾盆地进入斜向走滑拉分阶段,并持续到渐新世末期,随后是中新世的热沉降和上新世以来的加速沉降过程;东海陆架盆地则进入长期的弧后前陆盆地演化阶段,直到上新世开始才进入区域性的沉降过程;而南海则持续伸展形成深水拆离盆地,并最终在渐新世初期（32 Ma）发生岩石圈裂解,南海洋盆开始扩张,陆缘则进入被动大陆边缘演化阶段.区域板块运动学分析表明,晚始新世发生的全球板块运动重组事件导致了中国近海海域盆地构造的差异性演化.该事件发生之前,中国东部处于欧亚板块和太平洋板块相互作用构建的"双板块"动力体制之下,太平洋板块的俯冲后退作用导致了陆缘弧后伸展,形成了广布中国东部大陆边缘的盆岭式断陷盆地系.该事件之后,中国大陆处于印度板块、欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块等构建的"多板块体制"之下,印度-欧亚大陆的碰撞、太平洋板块俯冲方向的转变、古南海的俯冲碰撞、菲律宾海板块的楔入及其与太平洋板块向西运移俯冲等产生了更为复杂的板块运动过程和多期次的运动重组事件导致了中国海域盆地成因类型的多样性和构造演化过程的差异性.海域盆地是我国重要的油气生产基地,本文的研究不仅进一步深化了中国海域盆地的形成演化过程和动力机制的认识,而且对于该区的油气勘探和开发也具有重要的实际应用价值.      

渤海湾新生代盆地的两种构造系统及其成因解释

渤海湾古近纪盆地可以划分为3个裂陷带和1个裂陷区，都分布在上地幔隆起部位。盆地构造变形可以分为伸展构造和走滑构造两个相对独立、相互关联的新生代构造系统。伸展卡句造由不同尺度的伸展断层和与伸展断层垂直或斜交的变换断层构成连锁断层系统，在盆地区具有分散的透人性特点，并控制着古近纪断陷的分布和演化。在伸展构造变形基础上叠加了3条北北东向—北东向右旋走滑断裂(带)，后者及其伴生构造组成盆地中的呈带状展布的新生代走滑构造系统。伸展构造是一种“水平层状的”薄皮构造。正断层向深部收敛或终止于中地壳内的拆离断层面上。走滑构造是一种“垂直带状的”厚皮构造。浅层的走滑断层以多种方式并入到深断裂带中。这两种构造系统是盆地区新生代时期主动裂陷和被动裂陷两种作用机制的具体表现。     

盆地-山岭耦合体系与地球动力学机制

盆山耦合分析应该将地球动力学环境和板块运动学序列结合起来, 根据地球动力学环境所提出的: 伸展构造体系、挤压构造体系、走滑构造体系和克拉通构造体系进行定性与定量分析; 依照板块运动学序列所划分的主要旋回: 裂解阶段、俯冲阶段、碰撞阶段和后造山阶段进行定位与定时分析.伸展构造体系在离散期为陆内裂陷盆地及伸展造山带; 在聚合期为弧后裂陷盆地及张性岩浆弧造山带; 在后造山期为后继裂陷盆地及晚期伸展造山带.挤压构造体系在俯冲期为弧后前陆盆地及俯冲造山带; 在碰撞期为周缘前陆盆地及碰撞造山带; 在再活动期为再生前陆盆地及再生造山带.走滑构造体系在伸展期为走滑拉分盆地及剪张山岭; 在挤压期为走滑挠曲盆地及剪压造山带.克拉通构造体系在裂解期为克拉通内部盆地; 在拼合期为克拉通边缘盆地.      

鄂尔多斯盆地大牛地区块板内走滑断裂构造特征及演化

克拉通盆地板内走滑断裂对碳酸盐岩岩溶及成藏具有重要控制作用,鄂尔多斯盆地主体斜坡区断裂隐蔽性强、分布杂乱,解析难度大,目前研究薄弱,制约了对盆地构造演化及多层系立体成藏认识.为此,以油区构造解析理论为指导,通过对鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部大牛地区块三维地震数据的精细解释,配置并厘定了研究区走滑断裂的构造特征及演化过程,为盆内碳酸盐岩层系走滑断裂整体研究及控藏作用提供依据.研究表明,（1）大牛地区块发育4条不同走向的走滑断裂,即近NS-NNE向石板太断裂、NW向秃尾河断裂和小壕兔断裂、NEE向台格庙断裂,具有垂向分层、走向分段特征.（2）大牛地区块走滑断裂的形成演化分为加里东-海西期、印支期、燕山期及喜山期等4个阶段,其中,从加里东-海西期持续至印支期形成右阶左行台格庙断裂及左阶右行石板太断裂北段;燕山期形成左阶右行秃尾河断裂及右阶左行石板太断裂南段.（3）大牛地区块走滑断裂的形成背景和机制受周边板块相互作用影响,其中,石板太断裂北段与台格庙断裂构成的X型断裂体系与扬子板块与华北克拉通碰撞挤压有关,而石板太断裂南段与秃尾河断裂构成的X型断裂体系则与古太平洋板块向欧亚板块的俯冲挤压有关.     

黄海盆地构造特征及形成机制

黄海盆地研究程度极低,其形成机制一直存在争议。本文通过收集、整理前人的构造资料,对黄海盆地的断裂系统进行重新划分,认为北黄海盆地和南黄海盆地主体断裂均为北北东向右行走滑断裂,控制盆地发育,而这些走滑断层的分支断裂控制着盆地内部的隆坳格局,走滑断层派生出的次一级正断层则以雁列状出现,主体为北东东-近东西向,控制盆地内的凹陷和凸起。黄海盆地及其周边断裂的平面组合及盆地内部凹陷和凸起的展布特征指示该盆地在新生代是在右行右阶走滑断裂体系下形成的拉分盆地。渤海湾盆地和东海陆架盆地等在新生代也具有相同的成因机制,因此,中国东部可能在新生代整体统一的右行张扭性体制下形成了这一系列拉分盆地。     

北山构造带南部上地壳二维初至波层析成像

花海盆地—北山构造带南部位于青藏高原东北缘以北地区,是特提斯洋和古亚洲洋两大构造域的交接部位,自新元古代晚期以来经历了多期次、多阶段的板块裂解-俯冲-碰撞-拼合的演化历史,尤其是中生代以来的逆冲推覆和走滑作用,以及受新生代以来印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应影响,导致青藏高原东北缘的向北扩展,形成了现今复杂的地质地貌结构。其地壳结构记录了多期构造作用的叠加,上地壳结构更是促进我们理解青藏高原东北缘向外的扩展机制及其对周缘块体的改造作用的天然记录本。本文利用2018年中国地质科学院在北山构造带南部完成的180 km深反射地震剖面的初至波(Pg震相)数据,通过层析成像反演方法,获得了花海盆地—北山构造带4 km深度范围内的上地壳P波速度结构。其主要特征为:花海盆地、总口子盆地和扎格高脑盆地均表现为较低的速度和较小的垂向速度梯度;研究区内的晚古生代花岗岩体具有明显的高速异常和较大的垂向速度梯度特征;左行走滑的阿尔金断裂带在花海盆地内表现为向北倾的高角度走滑性质,深度至少切穿花海盆地基底;北山南缘断裂带的推测隐伏区呈现速度等值线下凹的低速异常特征。同时,反演揭示的多处低速异常区指示了北山构造带南部的多处断层发育情况。