动态古地貌再造:Badlands软件在盆地分析中的应用

近几年来的研究发现,当存在较强的构造活动时,古地理特征变化将会加快,而常规方法很难对这一构造活动过程中的古地理和古地貌进行有效的恢复和研究。Basin and Landscape Dynamics (Badlands)软件正是基于前人的研究工作而开发的一款数值模拟软件,用于模拟各种空间和时间尺度的地貌演化。它可用于研究地表演化过程、预测侵蚀和沉积速率并评估沉积物通量,从而实现对古地理和古地貌进行更为精细化的研究。笔者介绍了Badlands软件的基本原理和方法,并将此方法应用于东海陆架盆地南部中生代地貌及地质演化过程的研究:首先利用研究区域内现有的地震剖面、测井、平衡剖面等资料获得中生代早期的古地形;再通过恢复的古地形构建数值模型,并加载降雨量、岩石侵蚀性、海平面变化、动力地形调整和地壳弹性层厚度等相关参数进行模拟研究,以分析强烈的构造运动对盆地地貌演化的影响;最后对比模拟结果与已知的中生代的地貌特征和沉积分布,并据此进一步分析中生代盆地演化过程中的沉积物分布规律以及三维古地理和古地貌演化特征。该方法可以为沉积盆地充填过程分析和能源矿产勘探提供有益的思路。     

平邑盆地官庄群湖相碳酸盐岩的古地理意义

[摘 要] 本文旨在以平邑盆地官庄群湖相碳酸盐岩为例,研究湖相碳酸盐岩的古地理指示意义。以沉积学理论为指导,依据野外露头剖面分析了平邑盆地古近纪官庄群的地层及其沉积特点,结合盆地的形成及演化,分析了古生物、古气候、物源、水介质物理化学条件等沉积环境条件,明确了官庄群湖相碳酸盐岩沉积时的古地理格局与特征。研究表明平邑盆地在古近纪官庄群沉积时为温暖的内陆淡水湖泊环境,构造活动相对静止,地形平坦,有利于湖泊相碳酸盐岩沉积,且碳酸盐岩集中发育在浅水、中等偏低能量、低陆源碎屑物质的环境。从而说明湖相碳酸盐岩地层形成的古地理背景为构造活动平静、地形平坦、浅水低能沉积环境。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期冲积扇沉积

在综合研究野外露头、钻井剖面及室内编图、地层对比的基础上，指出鄂尔多斯盆地冲积扇－河流沉积体系是侏罗纪富县期主要的古地理格局，富县期沉积受与古地貌密切相关的五条河谷控制。认为鄂尔多斯盆地侏罗纪富县期冲积扇沉积具进积型特征，其形成与古地形密切相关，分布于古甘陕，庆西河谷内。     

古地貌对渤海石臼坨凸起古近系沉积体系的控制作用

渤海湾盆地石臼坨凸起沙一、二段所发育的扇三角洲储层,在沉积演化过程中由于古地貌特征的不同,造成储集砂体形态特征及分布规律的不同,储层认识困难。通过分析断裂活动对古地貌格局的控制作用进行古地貌恢复,研究不同地貌单元与沉积体系的匹配关系,阐明了古地貌对沉积体系发育类型和沉积特征的控制作用,揭示了扇三角洲的沉积过程。在此基础上结合地震属性分析技术,精细描述了各沉积期次扇体的展布特征,并对沉积演化过程中扇三角洲沉积体系发育的差异性进行了解析。最终明确了盆地边缘沟谷和古地形发育特征对物源的控制作用,形成了"大沟对大扇,小沟对小扇"的沉积模式指导依据;同时确定了斜坡带上扇三角洲的沉积规律和砂体分布的控制机理。     

古地理和古地形三维再造的发展趋势

“模拟技术”是当今科学研究的主要手段之一，把它应用于地质学的某些方面，能取得很好的效果，如盆地模拟已经发展到了比较成熟的阶段。但在古地理和古地形再造方面，国内外在这方面的研究甚少，尤其是在三维模拟方面。根据Hay等（1989）提出的物质平衡理论，在给定时间间隔内，作用在研究区表面的构造、侵蚀和沉积过程所赞成的沉积物的侵蚀总量与沉积总量之间物质守恒，与古地形再行喀古地理重建相结合，用三维数值模型来模拟研究区域的变化过程，用GIS技术把这个变化过程的动态显示出来，是一项具有理论意义和实践意义的工作。     

鄱阳湖盆地的地质演化、新构造运动及其成因机制探讨

综合鄱阳湖盆地的沉积特征和构造活动特点,并结合钻孔及剖面资料,分析了鄱阳湖盆地在东亚地区中新生代大地构造背景下的地质演化过程,总结了控制鄱阳湖盆地发展的主要断裂构造及其特征以及盆地的中新生代沉积古地理演化,最后进一步根据已有资料,总结了区域主要断裂的第四纪活动性及与地震活动的关系,并探讨析了盆地的成因机制。综合研究认为,在中生代,中国东南部的燕山运动事件使一套大致平行的北东-南西向断裂带形成,并在此时期导致了鄱阳湖断陷,形成鄱阳湖沉积盆地的雏形;之后,随着赣江断裂系活动方式的变化,鄱阳湖盆地经历了复杂的构造演化过程;至第四纪,盆地中部发生整体拗陷并持续接受沉积;全新世中期后,演化成现代鄱阳湖。      

四川盆地及邻区二叠纪梁山-栖霞组沉积盆地原型及其演化

中二叠世的上扬子地区开始经历大规模的海侵作用,形成了较为稳定的碳酸盐岩沉积建造。探究该时期四川盆地及邻区沉积充填规律与构造演化特征,是揭示原型盆地成因机制的关键,又是认识四川盆地多旋回叠加过程的重要一环。在前人研究成果的基础之上,综合利用钻井、野外剖面等地质资料,重建了梁山组、栖霞组沉积时期原型盆地构造-古地理格局,并分析其构造-沉积演化过程。主要受继承自晚石炭世以来的中部隆升,东西两侧下沉的的古地貌和初期大规模海侵作用的影响,中二叠世梁山组沉积时期,本地区以滨岸-潮坪沉积体系为特征;栖霞组沉积早期,逐渐过渡到碳酸盐岩台地沉积环境,受区域性伸展作用的影响,海平面相对上升,以开阔台地沉积环境为特征;栖霞组沉积晚期,海平面相对下降,以局限台地和台缘滩沉积环境为特征。因此,反映出四川盆地及邻区在该时期主要受伸展裂解作用的影响,可被认为是一个典型的克拉通内坳陷和边缘裂陷盆地。海平面升降的旋回性变化和盆地的差异性沉降对该时期原型盆地的沉积充填样式和古地理格局的演变产生了重要影响。     

鄂尔多斯盆地晚古生代古构造*

鄂尔多斯盆地晚古生代基底继承了奥陶纪中部高、东部和西部低及西陡东缓的古构造面貌。利用大量钻井分层数据,绘制了晚古生代各个时期残存地层厚度图,其空间变化反映了鄂尔多斯盆地晚古生代古构造格局特征。结合东西向及南北向地层厚度对比、演化剖面的研究,认为晚古生代鄂尔多斯盆地的沉积在本溪期—太原期主要受中央古隆起的控制,地层空间展布东西分带明显;山西期中央古隆起对沉积作用的控制不是很明显,地层从东西分异逐渐过渡到南北分异,这种沉积格局的转变与古地理演化具有一致性,从而说明了古构造对沉积的控制作用。     

活动古地理重建的实践与思考——以青藏特提斯为例

由于石油工业的推动,特提斯构造域一直作为活动古地理重建的重点研究地区,并取得大量研究成果,直接推动了全球古地理研究工作的深入。近年来对位于该构造域东部的青藏高原地区进行了活动古地理重建的研究工作实践,其主要思路是:在古地理重建数据库和古地理重建模拟系统开发的基础上,依据古地磁学运动轨迹研究古大陆位置,结合古构造和古生物对青藏高原喜马拉雅（印度北缘）、拉萨、东和西羌塘地体的古大陆位置进行复位;利用深部地球物理、地表地质断裂证据,借助生物古地理资料,对古大陆和盆地的边界、规模予以限制;利用变形缩短率、构造平衡剖面恢复技术等对原型盆地进行复原;在沉积和生物环境识别划分基础上,编绘基于古大陆重建的岩相和生物古地理图;进一步通过沉积学、沉积地球化学、古生物有关方法和技术,对古海洋海水参数特征、海洋气候参数进行分析研究,探讨古地理和古构造格局控制下的古海洋、古气候条件与盆地、储集岩和烃源岩的形成环境。通过活动古地理重建的研究趋势分析和青藏特提斯的实践认为,古地理重建是现代地质科学的集成,是一项复杂的系统工程。它的研究不仅具有从过去走向未来,从固定走向活动,从古大陆再造到古地理重建,从示意性的小比例尺到大比例尺,以及模拟技术、信息技术、全球定位技术（GPS）等特点;而且具有从单一沉积学要素到古环境、古气候、古海洋等多种要素,可以表现地质历史中各种地质作用及其结果（如古构造和地貌、岩浆和变质作用与各种岩体的剥露）的优势。我们相信,活动古地理重建研究将会成为未来我国沉积地质学重点研究领域之一。     

陆相裂谷盆地构造沉积学特征:以松辽盆地伏龙泉断陷为例

构造沉积学不仅强调大地构造背景条件对盆地演化的控制作用,同时还注重盆地内部的构造特征与沉积充填特征之间的控制及响应关系研究。陆相裂谷盆地发育过程中,构造作用强烈,盆地沉积充填过程复杂,进行构造沉积学研究对揭示盆地构造沉积演化过程具有重要意义。以大量地震、钻测井资料为基础,结合大地构造背景资料,研究松辽盆地伏龙泉断陷发育过程中的构造、沉积演化特征,分析构造活动与沉积作用之间的响应及控制关系,并由此讨论半地堑陆相湖盆的沉积充填演化规律及其控制因素。研究表明,在伏龙泉断陷盆地演化过程中,早期的火山岩隆起对盆地初始裂陷期形态具有明显的影响作用;边界断层的分布及其生长速率特征则对盆地结构演化过程起着首要的控制作用。盆地裂陷期,研究区古气候环境比较稳定,构造因素是控制该陆相裂谷盆地地层序列与沉积特征的首要因素;断裂发育特征决定了盆地的古地貌特征,而盆地的古地貌特征直接影响着盆地内部的沉积充填类型与沉积体系展布格局;区域构造抬升与断块掀斜是该半地堑盆地内部发育不整合面的主要因素。在陆相裂陷盆地的构造沉积特征研究中,构造沉积学显示出了其必要性与适用性,有利于在揭示构造沉积现象的同时,合理解释其地质成因。     

深时源-汇系统古地理重建方法评述

源-汇系统根据侵蚀、搬运及沉积作用的显著程度可划分为物源区、过渡区和沉积区,根据研究的时间尺度可划分为现代系统、第四纪系统和深时系统。洋陆边缘源-汇系统根据地貌单元的空间配置可划分为"陡—短—深"、"宽—深"及"宽—浅"3种空间分布类型,这3种类型在沉积体积分布及沉积记录保存潜力上存在差异。完整的源-汇系统古地理重建包括沉积区古地理重建和物源区古地理重建。深时尺度下沉积区古地理重建方法随着岩相古地理、构造古地理、生物古地理及层序地层学的发展已趋完善,而物源区古地理重建则更具挑战性,尤其是在物源区遭受侵蚀而不复存在的情况下更具难度。在源-汇分析方法体系中,物源区古流域水系形态、面积范围、地貌地势等古地理要素可通过构造要素分析、碎屑矿物分析、沉积体积回填、地貌学参数比例关系、古水力学参数比例关系和河流沉积通量模型等方法获得。总之,深时源-汇系统古地理重建能够通过盆地沉积记录揭示出物源区古地理演化特征,为沉积盆地充填过程提供沉积供给的信息,对能源矿产勘探和深时古环境研究具有重要意义。     

兰坪中新生代盆地沉积岩源区构造背景和物源属性研究--砂岩地球化学证据

沉积盆地中砂岩的地球化学成分主要受物源区控制。因此，通过分析砂岩的化学成分可以揭示盆地沉积岩的源区构造背景和物源属性。对兰坪盆地中新生界砂岩的常量成分、稀土和微量元素进行的分析，揭示盆地沉积岩的源区构造背景属被动大陆边缘和大陆岛弧，结合岩相古地理资料认为在中生代以前，盆地东侧可能主要处于被动大陆边缘环境。而西侧则可能以大陆岛弧环境为主，这与区域地质资料相吻合。沉积物源岩的原始物质应来自上地壳，以长英质岩石为主，并有少量安山质岩石和古老沉积物的混入，故兰坪中新生代盆地属典型的大陆型盆地。从而为正确认识古特提斯洋的演化和盆山转换过程提供了强有力的地球化学证据。     

Tectonic Setting and Nature of the Provenance of Sedimentary Rocks in Lanping Mesozoic- Cenozoic Basin： Evidence from Geochemistry of Sandstones

The geochemical composition of sandstones in the sedimentary basin is controlled mainly by the tectonic setting of the provenance, and it is therefore possible to reveal the tectonic setting of the provenance and the nature of source rocks in terms of the geochemical composition of sandstones. The major elements, rare-earth dements and trace elements of the Mesozoic-Cenozoic sandstones in the Lanping Basin are studied in this paper, revealing that the tectonic settings of the provenance for Mesozoic-Cenozoic sedimentary rocks in the Lanping Basin belong to a passive continental margin and a continental island arc. Combined with the data on sedimentary facies and palaeogeography, it is referred that the eastern part of the basin is located mainly at the tectonic setting of the passive continental margin before Mesozoic, whereas the western part may be represented by a continental island arc. This is compatible with the regional geology data. The protoliths of sedimentary rocks should be derived from the upper continental crust, and are composed mainly of felsic rocks, mixed with some andesitic rocks and old sediment components. Therefore, the Lanping Mesozoic-Cenozoic Basin is a typical continental-type basin. This provides strong geochemical evidence for the evolution of the paleo-Tethys and theb asin-range transition.     

在庆贺国际古地理学会成立大会上的申请工作汇报

近代地球科学的发展和大陆动力学前沿领域研究的活跃．向古地理研究者提出新的挑战,亟需编制新一代具找矿效应的等时的、活动论的古地理图。在地学领域中活动论和固定论是相对的,在今后相当长的时限内．尚不能完全以非当争界限编绘古地理图。当前活动论古地理的研究．首要的是转变思路．不仅要从沉积区反馈盆地的构造活动,同时还要从非沉积压的古地理演化获得造陆、造山的佐证,以此编制全球性的中小比例尺的构造-古地理复原图。层序地层学的出现不仅为编制以层序不整合面、高位体系域和凝缩段为标志的等时性古地理图提供了条件．而且还使穿时体系域的时空演化研究成为可能。露头古地理图相对于古地理复原图而言．对找矿预测和油气盆地选区评价更具实际意义,     

下扬子中生代沉积盆地演化

通过对下扬子地区各地层分区中生代岩石地层序列、沉积建造详细分析以及生物地层与年代地层划分对比, 在盆地原型恢复、盆地充填序列和岩相古地理综合分析的基础上, 划分出下扬子陆块中生代不同时段的5类沉积盆地: 陆表海(T_1-2)、周缘前陆盆地(T₃-J₁)、压陷盆地(T₃-J₂)、断陷盆地(J₃-K)和拉分盆地(J₃-K), 初步建立了下扬子陆块中生代沉积盆地时空分布格架.分析了下扬子中生代盆地沉积大地构造环境演化历程: 三叠纪-早侏罗世为与特提斯海演化相关的构造阶段, 分为早三叠世-中三叠世陆表海和晚三叠世-早侏罗世前陆盆地2个亚阶段; 中侏罗世-白垩纪转化为滨太平洋构造阶段, 中侏罗世以挤压构造背景为主, 大部分地区为隆升剥蚀区, 晚侏罗世-白垩纪为强裂伸展拉张期, 发育了一系列北东向火山-沉积断陷盆地和拉分盆地, 盆-岭构造格局形成.      

宁武盆地及周缘岩体裂变径迹对山西地块中—新生代构造演化的约束

宁武盆地及周缘岩体的抬升剥蚀对于山西地块中—新生代构造演化具有重要的指示意义。本文对宁武盆地及周缘岩体进行裂变径迹分析,磷灰石裂变径迹年龄97～47 Ma,锆石裂变径迹年龄161～141 Ma。裂变径迹记录了早白垩世早期(145～125 Ma)、晚白垩世(85～70 Ma)、古新世晚期—始新世早期(59～53 Ma)和渐新世晚期(28 Ma)的4次抬升剥蚀事件。综合分析山西地块的裂变径迹数据,表明隆起区晚古生代以来发生了多期抬升剥蚀事件。山西地块中—新生代构造演化具有时空差异。周缘岩体样品的裂变径迹年龄大于盆地内沉积地层样品的年龄,指示了周缘山体先于盆地抬升剥蚀。晋东北抬升剥蚀时限早于晋西南。山西裂谷系西南端裂开较早。裂谷系发育具有由南向北扩展的特征,这与地层保留记录相一致。山西地块现今地貌格局是在中生代发育一系列雁行状排列的复背斜和复向斜构造基础上发展而成的。     

DEM在构造地貌定量分析中的应用与展望

作为一种描述地形起伏特征的数据模型,数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示）,为研究地表的演化过程提供了数据基础。文章归纳梳理了DEM在基本地形因子、流域地貌特征、古地貌面的重塑、构造地貌发育模式、地貌分类与制图以及地形特征提取算法等领域的应用现状。总的来看,DEM研究对象以陆地为重点,以河流地貌和山地地貌为主要内容;研究过程从早期对地貌形态的定性描述向多种地貌参数的半定量、定量分析转变;研究尺度空间上从某个小流域到整个造山带,时间上从数小时向百万年扩展。构造地貌演化时间序列的不确定性、地貌参数获取的复杂性、地形模型算法的多样化以及DEM生成过程中的误差因素,这些均影响构造地貌定量分析结果的准确度,因此在归纳梳理已有研究成果的同时,对DEM在构造地貌研究领域的应用进行了一些思考。      

特提斯构造域东段叠合盆地演化和油气成藏规律特征初论

通过分析特提斯构造域东段区域地质和含油气盆地勘探开发基础数据,从板块构造演化入手,系统编制特提斯构造域东段沉积构造演化剖面图和生储盖组合剖面图,研究盆地演化阶段、叠合特征、油气成藏条件及油气藏类型,揭示中亚和中国西部前陆盆地演化和油气富集规律异同。研究表明：古亚洲洋、古特提斯洋和新特提斯洋控制了特提斯构造域东段的区域构造分带、盆地演化、盆地类型及油气成藏模式。根据古洋壳缝合线可分为北、中、南3个构造带,古生代以来多期微板块的拼贴,导致特提斯构造域东段含油气盆地演化分为3个演化阶段,早古生代伸展、晚古生代挤压、早中生代伸展和新生代挤压构造作用控制了研究区盆地的叠合演化,发育下古生界、上古生界和中生界3套区域分布的优质烃源岩和下古生界、上古生界、中生界和新生界4套储盖组合,形成多种类型的油气藏。     

特提斯构造域东段叠合盆地演化和油气成藏规律特征初论

通过分析特提斯构造域东段区域地质和含油气盆地勘探开发基础数据,从板块构造演化入手,系统编制特提斯构造域东段沉积构造演化剖面图和生储盖组合剖面图,研究盆地演化阶段、叠合特征、油气成藏条件及油气藏类型,揭示中亚和中国西部前陆盆地演化和油气富集规律异同。研究表明：古亚洲洋、古特提斯洋和新特提斯洋控制了特提斯构造域东段的区域构造分带、盆地演化、盆地类型及油气成藏模式。根据古洋壳缝合线可分为北、中、南3个构造带,古生代以来多期微板块的拼贴,导致特提斯构造域东段含油气盆地演化分为3个演化阶段,早古生代伸展、晚古生代挤压、早中生代伸展和新生代挤压构造作用控制了研究区盆地的叠合演化,发育下古生界、上古生界和中生界3套区域分布的优质烃源岩和下古生界、上古生界、中生界和新生界4套储盖组合,形成多种类型的油气藏。     

济阳坳陷深层构造及其对中新生代盆地发育的控制作用

以3D地震资料和钻井资料的解释为基础,通过对济阳坳陷深层进行构造 地层分析和构造解析,系统阐明了中、新生代各期构造运动在研究区的地质表现,确定出收缩构造系统、伸展构造系统和走滑构造系统等多期构造样式;提出印支期逆冲断层系由多条显著向NE或NNE向凸出的弧形展布断裂系组成;识别出代表燕山主期构造运动的不整合界面(Tgm),确定了J3-K1时期断陷盆地的分布格局;认为印支期逆冲断裂系统是控制本区晚中生代和新生代早期盆地发育的重要的控制性先存基底构造。在区域动力学分析的基础上探讨了该盆地复杂的叠合结构和山脉 盆地的转换过程及机制。从盆地研究的角度,揭示了华北东部中、新生代陆内动力学过程,对于研究区油气勘探实践具有重要意义。