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。     

大陆板内盆山耦合及盆山成因——以青藏高原及周边盆地为例

摘要：大陆造山带与沉积盆地之间具有十分密切的内在联系,空间上相互依存,物质上相互补偿,构造上相互作用,时间上同步演化。这些内在联系体现在统一的形成机制上:大陆造山带和沉积盆地是在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)上隆的热动力作用下,地壳由盆向山侧向流动,导致盆山地壳物质发生循环运动。青藏高原与周边盆地的耦合作用十分典型。青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果,而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用。青藏高原板内盆山耦合可分为两个阶段:(1)板内造山成盆阶段,表现为180～120 Ma→65～30 Ma→23～7 Ma从青藏高原北部和东部盆山系统→青藏高原中部盆山系统→青藏高原南部盆山系统有序迁移,以构造隆升、水平运动、地质作用和大规模板内金属成矿为特征;(2)均衡成山成盆阶段,表现为从36 Ma开始,青藏高原整体快速隆升和周边沉积盆地边缘坳陷带巨厚的磨拉石沉积,以36 Ma B.P.、25 Ma B.P.、18~12 Ma B.P.、 08 Ma B.P.和015 Ma B.P.等一系列脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和水系 环境变化为特征。大陆板内盆山构造演化经历从伸展构造向挤压构造的转换,伴随盆地主动作用转变成造山带主动作用。大陆下地壳流动和盆山耦合形成非安德森式的低角度拆离断层、波状起伏逆冲断层和异常共轭关系走滑断层。     

盆山耦合与沉积作用

盆山耦合是重要的地质现象。根据动力学机制 ,可以识别出 6种盆山耦合类型 :引张、挤压、走滑引张、走滑挤压、垂直应力和冲击。本文讨论各种盆山耦合类型的构造特征和典型的沉积作用。     

中国东部岩石圈减薄与同期盆-山耦合动力机制的模拟研究

从中国大陆新生代构造-地貌发生重大改变的地质事实出发,针对中国东部岩石圈减薄的演化过程,构建力学模型,考虑岩石圈各圈层蠕变机制,用数值模拟方法,定量研究同期盆-山耦合的深层动力学机理,对地学研究提出的盆-山伸展动力学模式进行了理论探讨和验证.研究表明,岩石圈的增厚、减薄与岩石圈下部的热活动、热对流关系密切,是同期盆-山伸展耦合体系形成的重要影响因素之一.盆-山体系的热对流动力边界条件,需要同时考虑上浮力和剪切拖曳力的作用,才能形成与实际构造-地貌相符的形变、应力条件,缺一不可.对岩石圈蠕变特征的研究表明,在受恒力作用时,各圈层岩石中的应力、应变随时间改变,初期迅速增加,到达峰值之后平稳下降.应力的松弛现象对研究构造活动中一些常见的地质现象十分有意义.      

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。     

青藏高原大陆动力学的科学问题

在初步分析大陆动力学的基本含义及其与岩石圈动力学关系的基础上,提出了青藏高原大陆动力学8个方面的科学问题,其核心科学问题是:青藏高原的形成是印度板块与欧亚板块碰撞的滞后效应还是大陆板内构造过程;青藏高原不同构造演化阶段是否具有不同的动力学机制;解体的青藏高原岩石圈下地壳何时、何处、如何和为何流动;青藏高原怎样与周边的盆地同步强耦合作用;如何通过青藏高原大陆动力学的创新带动能源、资源、环境、灾害等应用基础理论的创新.     

川渝地区构造动力学演化与盆岭-盆山耦合构造分析

以构造动力学演化为主线,从拉张与挤压的辩证关系出发,提出了川渝地区构造动力学演化经历了挤压-区域拉张-陆隆伸展-再挤压的构造动力学演化过程;川渝地区在T3-J2期间为盆岭耦合构造格局,在当时山岭与盆地之间过渡的斜坡带前缘(大致相当于理县至都江堰地域),出现印支、燕山期滑覆构造,表现为山岭斜坡前缘逆冲叠瓦状断层与紧闭甚至倒转、平卧褶皱的出现;J3以来,构造动力学背景由伸展转变为挤压,形成基底卷入的厚皮构造,龙门山迅速崛起,四川盆地最终定型,形成现今见到的松潘甘孜高原-龙门山-四川盆地构成的盆山耦合构造格局。     

大陆下地壳流动:渠流还是层流?

大量的地质、地球物理、地球化学、实验和模拟资料证明大陆岩石圈存在壳内流层,目前创建了渠流和层流两种假说来解释大陆下地壳的流动规律和流动机理。渠流模式是指厚地壳、高地势的造山带或高原中、下地壳低粘度物质在地貌负荷的侧向压力梯度或剥蚀作用驱动下从山根向外侧向扩张。笔者在研究青藏高原的基础上于1992年提出的层流模式是指在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)底辟上隆的热动力及其相关的重力驱动下的盆山地壳物质循环系统,盆地热软化下地壳物质在重力作用下顺层流向相邻的山根,盆地地壳减薄,造山带地壳加厚,加厚的下地壳部分熔融物质带动深层变质岩向上运动,热-重力派生的垂直主应力形成热隆伸展的变质核杂岩和低角度拆离断层,隆升的山体在重力势能作用下侧向扩张,盆山边界形成逆冲推覆和滑覆构造,同时遭受强烈的剥蚀作用,造山带源粗碎屑沉积物快速堆积在盆缘受下地壳拖曳的壳内有限俯冲坳陷带内。渠流构造和层流构造在大陆板内变形、中下地壳韧性挤出、造山带的挤压和伸展同步转换、中深变质岩的韧性变形及剥露过程、部分熔融及岩浆活动等方面存在相似之处,但是,在发育背景、产出部位、流层边界、流层规模、流动型式、流动体制、流动方向、流动物质、流动效应、流动时间、驱动力等方面存在本质的差异。渠流构造基本上可作为层流构造时空结构中的一个组成部分,层流的驱动力是热能和重力,而不是地表剥蚀作用和山体负荷作用。从全球角度来看,层流只是地球多级物质循环流动系统的一个组成部分。     

华北地台北缘中生代盆-山的耦合转移及其动力学分析

晚三叠－中株罗世华北地台早中生代的盆０山关系使内蒙地轴的挤压隆升,其南侧的山前盆地挠曲下工建造;晚侏罗世的盆地往北推移,在内蒙地轴南部及东部的Ｅ－Ｗ向及ＮＥ向的山嶂盆地中,接受了周边山地的物源而形成磨拉石建造。早白垩世的盆地在区域伸展的环境中形成了ＮＮＥ向的断陷盆地,盆－－山耦合仍是高处剥蚀、低下充填的浅层次的填平补舅－－山的迁移演化完成了由古亚洲洋构造同演太平洋构造域的转换。转换是在板内外,球内     

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。     

环印度洋地区被动陆缘盆地构造沉积演化及其对成藏要素的控制作用

环印度洋周缘被动陆缘盆地油气资源潜力巨大,是当前世界油气勘探的热点地区之一。本文基于IHS商业数据库和前人研究成果等资料,厘定了环印度洋地区被动陆缘盆地构造演化史,分析了构造演化对盆地充填结构和成藏要素的影响,并利用蒙特卡洛模拟法评估了盆地油气资源潜力,优选了有利勘探区带。研究结果表明,环印度洋地区被动陆缘盆地经历了3期构造演化阶段,依次为裂前期、同裂谷期和被动陆缘期。根据盆地演化的主导阶段,研究区内被动陆缘盆地可分为拉张边缘裂前发育型、拉张边缘断坳叠置型、拉张边缘坳陷发育型和转换边缘断坳叠置型。盆地内烃源岩主要发育于裂前期—被动陆缘早期,不同地区的主力烃源岩层系不同;储集岩主要发育于裂前期—被动陆缘晚期;区域盖层则主要发育于被动陆缘期。资源评价结果显示,研究区内重点被动陆缘盆地待发现石油、天然气和凝析油可采资源量（均值）分别为4.49×108 t,15.86×1012 m3和5.23×108 t,折合成油当量137.69×108 t。澳大利亚西北陆架北卡那封盆地裂前中—上三叠统区带、东非地区鲁伍马盆地北部和坦桑尼亚盆地南部中白垩统—新近系三角洲-深水扇区带是最有潜力的勘探区带。     

Geodynamics of the Early Precambrian,Part 2: Formation of continental crust and sedimentary basins,specificity of the lithosphere

This part of work is aimed at consideration of problems concerning evolution of geodynamic processes based on characteristic structures of the Early Precambrian and their rocks. Considered in the paper are structures characterizing existence of mature continental crust (sedimentary basins), development of the crust (metamorphic belts and granitoids) and underlying upper mantle (lithospheric keel), and amalgamation of crustal domains (continents, microcontinents, terrains) into supercontinents. Geodynamic phenomena of the Early Precambrian comparable with the Phanerozoic ones are distinguishable, on the one hand, and their changes with time of evolutionary character are detectable, on the other. The latter are satisfactorily explainable by secular lowering of the mantle temperature in general and above the top of mantle plumes.     

南大西洋西非岸盆地群构造、沉积演化对比

非洲西部海岸盆地群经历了裂谷期、同裂谷期和漂移期构造演化阶段,构造演化和沉积充填有一定的相似性,但是由于后期局部构造和差异沉积的影响,现今盆地发育的构造样式和沉积建造有一定区别,导致勘探效果有较大的差异.本文通过对比南大西洋赤道段转换型、中段含泥型、中段含盐型和南段火山型盆地的综合柱状图,加上对尼日尔三角洲盆地和下刚果...     

南海大陆边缘盆地构造演化差异性及其与南海扩张耦合关系

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,不仅形成了不同类型的陆缘盆地,如离散型、走滑伸展型和伸展挠曲复合型,而且这些盆地构造演化存在明显的非同步性。这些陆缘破裂过程与南海扩张作用过程呈现明显不一致性。研究表明,南海扩张时期南海南、北大陆边缘均形成了一系列裂陷盆地,然而,南海南部、北部大陆边缘盆地裂陷作用结束时间不同,北部大陆边缘盆地裂陷作用结束于23 Ma或21 Ma,而南部大陆边缘盆地裂陷作用结束于15.5 Ma,显然北部大陆边缘盆地裂陷结束时间明显早于南部大陆边缘盆地。南海扩张停止后,南海南、北部陆缘仍表现出明显差异,北部陆缘仍以伸展作用为主,晚中新世以来出现快速沉降幕,而南海南部陆缘则以挤压作用为主,且其挤压时间及强度呈现南早北晚的特点,即南部曾母盆地明显早于南薇西盆地和北康盆地。南海南、北大陆边缘盆地形成演化的差异性,特别是构造转型差异变化,为新生代南海扩张的迁移性提供了有力的佐证,可以推断南海不同期次海盆扩张可能存在向南的突然跃迁。因此,本次研究梳理出的南海不同陆缘盆地张裂伸展的非同步性可为南海洋盆扩张演化过程解释提供新的证据。     

中国东部中—新生代大陆构造的形成与演化

20世纪60年代提出的"威尔逊旋回"以关闭洋盆两侧板块的碰撞作为板块运动旋回的终结,然而板块构造学说"登陆"20多年来的实践说明这种认识是不全面的。大陆弥散而宽广的陆内变形说明洋盆闭合两侧板块的碰撞并未终止板内构造作用。古亚洲大陆形成后中国东部中—新生代广泛发育的板内构造变形、岩浆活动、克拉通内盆地的形成都和古亚洲大陆南、北,印度洋和北冰洋洋脊的持续扩张、西太平洋和菲律宾洋壳的俯冲相关。本文拟厘清中国东部中—新生代大陆构造形成与演化的重大事件、构造性质、形成背景及其时空展布:(1)晚海西—印支期古特提斯洋关闭陆块拼合碰撞古亚洲大陆雏形形成;(2)晚侏罗—早白垩世蒙古—鄂霍茨克海闭合,陆-陆碰撞古亚洲大陆形成,挤压逆冲推覆构造在陆内变形中形成高潮,西太平洋伊佐奈岐洋壳板块的斜俯冲叠加了自东而西的影响;(3)早白垩世晚期—古近纪加厚地壳-岩石圈减薄、转型,陆内伸展变形达到高潮,大陆克拉通泛盆地、准平原化;(4)始新世晚期—早中新世(40~23 Ma)太平洋板块运动转向对东亚大陆NWW向的挤压和印度洋脊扩张印—澳板块对古亚洲南部陆-陆碰撞挤压的叠加,形成中国东部新生的构造地貌;(5)中-上新世—早更新世受东亚—西太平洋巨型裂谷系和印度洋中脊扩张的叠加影响,中国东部岩石圈地幔隆升、地壳减薄,陆缘、陆内伸展变形相继形成边缘海、岛弧、裂谷型盆地和剥蚀高原地貌;(6)早更新世晚期(0.9~0.8 Ma)—晚更新世末(0.01 Ma)中国东部大陆构造地貌基本形成。     

东天山南北两侧早二叠世沉积演化的差异性对比

在前人研究成果和野外地质调查的基础上,系统研究了东天山南北两侧（准噶尔东缘和吐哈北缘）早二叠世沉积序列、岩相组合、古流向及盆地演化。研究表明,早二叠世准噶尔盆地东缘石人子沟组和塔什库拉组发育枕状玄武岩、流纹岩等双峰式火山岩建造和海相砂、泥质及碳酸盐岩复理石相沉积,并含有大量的海相生物化石,指示了海相裂谷盆地环境。吐哈北缘发育依尔希土组,以安山岩、流纹质火山岩及火山碎屑岩夹陆相碎屑岩为主,表现为陆相裂谷盆地环境。东天山南北两侧古流向及物源显示,东天山北侧,早二叠世古水流指向东南方向,在其南侧古水流指向西北部凹陷区,并且物源主要来自下伏前二叠纪岩石建造,表明早二叠世时期东天山博格达地区为汇水沉积区,且由东至西分别发育陆相和海相裂谷盆地,至早二叠世末期整体演化为陆相坳陷盆地。而导致东天山南北两侧早二叠世沉积环境迥异的原因是,石炭纪博格达裂谷东段祁家沟-天池地区和西段吐哈北缘地区演化的差异,造成随后的闭合阶段中东段早闭合、沉积环境“突变”,西段晚闭合和沉积环境“渐变”的不同过程。     

西藏色林错及邻区古近纪沉积凹陷对地壳增厚的响应

青藏高原中部古近纪发育伦坡拉盆地、色林错盆地、尼玛盆地,组成伦坡拉-色林错-尼玛沉积凹陷,总体呈近东西走向,长超过250km,宽30~50km;凹陷中心古近系河湖相沉积地层厚度达5~6km,下部为古新统-始新统牛堡组砾岩、砂岩、泥岩、泥灰岩,上部为渐新统丁青湖组泥岩、页岩、粉砂岩夹油页岩,顶部被新近系河湖相沉积不整合覆盖。凹陷南部发育尼玛-色林错逆冲推覆构造,凹陷北侧发育赛布错-扎加藏布逆冲推覆构造,伦坡拉盆地北部发育薄皮推覆构造,伴有不同规模的褶皱变形。地壳深部不同深度发育多重逆冲推覆构造,羌塘地块南部自北向南逆冲推覆,拉萨地块北部自南向北逆冲推覆;两者对冲部位地壳厚度发生显著变化,地表形成古近纪沉积凹陷。根据深地震反射及构造解释,结合Airy均衡分析,表明不同深度逆冲推覆及对冲构造运动导致地壳缩短增厚,增厚地壳均衡隆升及密度差异对古近纪沉积凹陷及盆地演化具有重要控制作用。色林错凹陷及邻区古近纪沉积记录对青藏高原地壳增厚与隆升过程具有重要指示意义。