被动陆缘洋陆转换带和岩石圈伸展破裂过程分析及其对南海陆缘深水盆地研究的启示

作为伸展陆壳和正常洋壳之间重要的过渡和衔接,洋陆转换带(ocean-continent transition,简写为OCT)蕴含有丰富的地壳岩石圈伸展破裂过程的信息。文中通过系统的资料调研,在总结OCT研究历史、现状和发展趋势的基础上,阐明了OCT的现代概念、类型及其识别标志;详细介绍了以OCT为基础而建立的被动陆缘地壳岩石圈结构构造单元划分方案、表层沉积盆地构造地层格架及重要的构造变革界面特征;分析了大型拆离断层在地壳岩石圈薄化、地幔剥露过程中的控制作用;揭示了陆缘变形集中、迁移和叠合的规律,建立了被动陆缘岩石圈伸展、薄化、剥露和裂解模式。最后,论文对比了国际非岩浆型被动大陆边缘与我国南海OCT的研究,介绍了南海OCT和陆缘深水超深水盆地研究的新发现,提出深入研究南海OCT将为南海陆缘构造演化、洋盆扩张过程和深水超深水盆地的成因机制研究提供新的启示。     

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征和构造演化

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征具有显著的分带性,按不同褶皱型式和变形强度可划分为若干构造带。逆冲推覆和褶皱作用均从大巴山外侧向前陆盆地方面呈递进运移扩展。根据对沉积充填与相邻大巴山造山带隆升之间的关系,重建了前陆盆地的构造演化。大巴山造山带及其前陆盆地具有广阔的含气远景。     

川西前陆盆地中—新生代沉积迁移与构造转换

川西前陆盆地中—新生代各构造层的残余厚度展布和沉积特征分析发现,四川克拉通周缘的前陆盆地在晚三叠世时期发育于龙门山山前,明显属于龙门山褶皱逆冲构造载荷所形成的前渊凹陷;侏罗纪早期的沉积地层呈面状分布,没有表现出显著的挠曲沉降,指示了一个构造相对平静的阶段;中侏罗世早期前渊凹陷迁移至龙门山北段和米仓山山前,前渊沉积从晚三叠世的北东向转换为近东西向,广泛的湖泊相沉积预示了前陆盆地的欠充填状态;中侏罗世中晚期,川西盆地沉降中心又迁移到大巴山山前,相应的挠曲变形又从近东西向转化为北西向,构成了大巴山的前渊凹陷;晚侏罗世—早白垩世时期,沉降中心再次回到米仓山山前,巨厚的前渊凹陷沉积指示了米仓山冲断带的主要活动时期;白垩纪末—古近纪的前渊凹陷则跃迁至雅安—名山地区。川西前陆盆地的同造山沉降中心以四川盆地中心为核心在西部和北部呈弧形迁移,沉积序列不断更替和叠加。中生界各构造层底界构造图显示现今的构造低部位位于川西北地区和川西南地区,在川西北地区均有东西走向的等值线分布,而川西南地区等值线走向则为北东-南西向。因此分析认为,晚侏罗世至早白垩世的构造变形可能控制了川西盆地现今的地层变形,形成了川西北地区的南北向构造挤压结构,而晚期的新生代构造变形则主要体现在川西盆地的西南部,形成北东-南西向的地层展布特征。     

南海北部陆缘结构及构造-岩浆演化

南海北部陆缘发育独特的远端带结构,以“裂谷宽、基底厚和地貌起伏”为主要特点,显著有别于经典贫岩浆型和富岩浆型张裂陆缘.为了解释陆缘结构的成因,综合已有研究进展和国际大洋发现计划（IODP）的钻探成果,对南海北部陆缘基底性质进行了调研,探讨了拆离断层和岩浆作用的特点以及两者间的相互作用.结果表明,在38 Ma之前南海北部大范围发育核杂岩构造,并伴随大量岩浆侵入到中下地壳;岩浆作用一方面加剧了地壳的韧性变形,导致应变无法集中而在多个地方同时发育大型拆离,另一方面对拆离面和减薄的基底进行了强烈改造.最终提出同张裂期就位的岩浆作用和中下地壳的韧性流动是形成南海北部宽裂谷陆缘的关键,深化了对陆缘结构、变形过程和岩石圈减薄机制的理解.      

裂陷盆地与强拆离盆地：陆内伸展盆地的两个端元

大陆伸展构造体系具有两种端元特征，即裂谷环境和强烈的伸展地体。这些不同的构造样式形成并被记录在不同的伸展盆地中，陆内的裂陷作用通常出现在具有正常地壳厚度和热均衡的地区。裂陷沉降普遍伴随阗碱性－拉斑玄武岩岩浆活动具有大倾角的边界断层，小于１ｍｍ／ａ的滑移速率，以及小幅度伸展特征。     

羌塘盆地性质及构造演化

羌塘盆地位于班公湖-怒江缝合带和西金乌兰-金沙江缝合带之间,是一沉积盆地,分为羌南坳陷、中央隆起、羌北坳陷。盆地形成演化受特提斯构造带地球动力学控制。对盆地地层格架和区内碎屑岩的主要矿物成分、化学成分、微量元素以及火成岩化学成分的分析表明,羌塘盆地系不同类型盆地叠置而成的多旋回叠合盆地。晚古生代至中生代初为克拉通裂谷盆地、晚三叠世-侏罗纪为前陆盆地、白垩纪-第四纪为挤压抬升阶段,形成山间断陷盆地。     

库车再生前陆盆地的构造演化

库车再生前陆盆地位于塔里木盆地的北缘,其沉积和构造特征具有典型的前陆盆地性质.库车再生前陆盆地开始形成于吉迪克组沉积早期(距今25Ma),叠置于晚二叠世-三叠纪前陆盆地之上,是始新世末印度-西藏碰撞的远距离构造效应所致.其中的前陆逆冲带是由浅部和深部两个层次的构造组成的,其构造特征具有不一致性和不协调性.库车再生前陆逆冲带内的台阶状逆断层及其相关褶皱都是伴随着中新世以来的造山运动形成的,由山前向盆地以背驮式渐次连续扩展,自渐新世晚期一直持续到现在.印度-西藏碰撞作用引起的陆内俯冲及壳内拆离-缩短作用是库车再生前陆盆地的形成机制.     

天山两侧前陆冲断系构造样式与前陆盆地演化

天山造山带呈Ｗ结构，由Ｖ形结构的南天山和北天山复合而成，两者具有不同的造山模式。南天山自震旦纪开始张裂，扩展为被动大陆边缘和洋盆，在志留－泥盆纪时俯冲，延续至石炭纪碰撞，旋回时限达４００Ｍａ以上，应属威尔逊旋回造山模式。北天山应自泥盆纪开始弧后扩张，形成泥盆－石炭纪边缘海小盆。在石炭纪晚期闭合，旋回时限约１００Ｍａ，应属于孤后造山模式，前陆褶皱－冲断带的变形主要分为两期：早期由于楔冲作用所产生的薄     

准噶尔东北缘前陆盆地构造演化与油气关系

在挤压构造环境下，造山带与相邻的克拉通之间形成前陆盆地，其演化是由早期不稳定阶段向晚期稳定阶段不断发展。准噶尔盆地东北缘于克拉麦里山前形成典型的前陆盆地。前陆盆地及前缘陆隆的演化、迁移与克拉麦里深大断裂的走滑发展休戚相关。早石炭世前陆盆地位于陆南－滴西地区，晚石炭世迁至东部大井－石钱滩北部，二叠纪，受克拉麦里大断裂影响，开始向西迁移至五彩湾一带；晚二叠世晚期前陆盆地消失，进入统一拗陷时期。前陆盆地的发展演化过程中，早期与晚期的构造应力作用松弛期，为前陆盆地发育期，分别形成该地区滴水泉组与平地泉组两套烃源岩。其中滴水泉组形成的石炭纪原生油气藏，在后期的构造变动中，遭受了破坏，油气发生散失，而平地泉组最具现实意义。前缘陆隆的变迁，控制着油气的运移方向；前缘陆隆于演化过程中逐步被ＮＥ向构造改造，后期得到不断加强的古隆起之上的ＮＥ向构造是油气有利聚集带。     

从陆缘伸展探讨新生代南海构造演化

南海的形成和演化是地学界长期争论的问题,前人给出了多种成因模式,目前较流行的模式是海底扩张,但它难以合理解释南海海底扩张中的洋中脊跳跃现象及南海大洋中的大陆残片。基于欧亚东缘的陆缘伸展,从地幔上涌和陆壳沿莫霍面的重力滑移的新大陆漂移模型出发,通过横跨南海的几条地震勘探剖面的地质新解释,研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造被动挤出+微陆块主动漂移”模式。构造被动挤出是指印度-欧亚碰撞造成的欧亚大陆东南缘的微陆块被大规模挤出,而由陆缘伸展形成的微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移,南海的海底扩张现象是诸多微陆块主动漂移的结果。这个新的模式能够合理地解释南海形成过程中的洋中脊跳跃现象及南海中大陆残片的成因机制。进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史,说明欧亚东缘在中生代晚期发生的大规模伸展构造运动是南海形成的基础,新生代印度-欧亚碰撞是南海形成的直接动力,微陆块的裂解漂移是南海形成的主要参与者。     

南海南部海域主要沉积盆地构造演化特征

南海南部海域主要沉积盆地沿南沙块体南部、西部两条不同的边界分布，其成盆时代、盆地类型、盆地演化历史以及油气资源效应都有较大的差异，它们的发生发展均与南海的两次海底扩张有关；构造演化具有明显的阶段性，早期均与区域拉张作用有关，都经历了中中新世末期的变形、改造和随后的区域沉降过程，并受到礼乐运动、西卫运动和南沙运动的影响。万安、曾母和北康盆地是南海南部海域具有代表性的新生代沉积盆地，分属于不同的盆地类型。万安盆地是叠置在较薄地壳和高热流值背景之上的一个新生代走滑拉张盆地，经历了三个构造演化阶段。曾母盆地是南沙块体向南俯冲与婆罗洲块体发生软碰撞而形成的一个周缘前陆盆地，经历了四个不同的构造演化阶段。北康盆地是在南沙块体上于白垩纪末一第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的一个陆缘张裂盆地，经历了三个构造演化阶段。     

莺歌海盆地周边区域构造演化

莺歌海盆地周边新生代区域构造演化综合分析表明，该舅地形成和演化构造应力场分四个阶段：第一阶段，古新世末至早渐新世印支地块快速向南东方向挤出，同时伴随着地块的顺时针旋转运动。第二阶段，晚渐新世至早中新世印支地块向南东挤出运动逐渐减弱，华南地块整体仍然相对稳定。莺歌海盆地处于左旋剪切状态。第三阶段，中、晚中新世随着印度地块逐渐楔入欧亚板块内部，印支半岛的挤出运动进一步减弱。至中中新世末，华南地块整体开始挤出。第四阶段，上新世一第四纪印支地块相对稳定，华南地块挤出运动继续进行，两地块间的相对运动呈右旋剪切运动。莺歌海盆地新生代的构造应力场演化受太平洋板块、印度与欧亚板块之间相互作用控制。其中，印度与欧亚板块碰撞作用所导致的印支地块与华南地块的相对运动，是决定莺歌海盆地新生代构造运动应力场变化的主要因素。     

南海北部—东海南部中生代盆地演化与油气资源潜力

目前的勘探成果表明,南海北部到东海南部的广阔海域普遍发育中生代地层,但是除了在台西南盆地发现工业油气藏之外,其他地区的中生界尚未有大的勘探突破。本次研究将中生代南海北部—东海南部作为一个整体,开展大地构造背景分析,厘清各构造时期盆地的性质及其形成演化机制,探讨油气资源潜力。结果表明:南海北部—东海南部从晚三叠世到白垩纪整体为一个大型盆地,盆地的演化受其周围板块相互运动所控制;晚三叠世(T₃)主要受特提斯构造域控制,发育被动陆缘边缘海沉积盆地;从早侏罗世(J₁)到早白垩世均受古太平洋板块(伊泽奈崎板块)向欧亚板块俯冲机制的控制,其中早—中侏罗世(J_1-2)发育弧前坳陷盆地,晚侏罗—早白垩世(J₃—K₁)盆地性质为弧后断陷盆地;晚白垩世(K₂)受太平洋板块、欧亚板块和印度板块的联合控制,性质依然为弧后断陷盆地,与前期相比,裂陷强度加大;海水由东南方向侵入,地层垂向上由海相向陆相逐渐过渡,由东南向西北和东北方向,水体逐渐变浅,亦由海相向陆相逐渐演变;中生界在南海北部潮汕坳陷等地区发育深海相和海湾相泥岩,在东海南部基隆坳陷也发育良好的海湾相泥岩,生烃潜力大,具有形成大型油气藏的物质基础和地质条件,勘探潜力巨大。本次研究结果可以为南海北部—东海南部中生界的油气资源勘探提供依据。     

中、新生代柴达木北缘的盆地类型与构造演化

柴达木盆地是中国西部一个大型中新生代沉积盆地，柴北缘是侏罗系主要分布地区。中新生代柴达木盆地是在一个古老的稳定地块基础上形成发展的，根据中新生代西北地区周缘板块活动和构造演化特点，提出柴北缘中新生代经历了两个由伸展到挤压的构造运动旋回：从早中侏罗世到晚侏罗世是第一个旋回；从早白垩世到晚白垩世-第三纪和第四纪为第二个旋回。早中侏罗世是一种稳定大陆内弱伸展坳陷盆地，不具有典型的裂陷盆地特征。从渐新世开始，柴达木盆地才进入强烈挤压的山间盆地阶段，并决定了柴北缘现今的构造格局。中、新生代构造运动影响着柴北缘油气的生成和分布。     

东海盆地中、新生代盆架结构与构造演化

基于地貌、钻井、岩石测年和地震等资料,分析盆地地层分布、盆架结构、构造单元划分和裂陷迁移规律,结果表明东海盆地由台北坳陷、舟山隆起、浙东坳陷、钓鱼岛隆褶带和冲绳坳陷构成,是以新生代沉积为主、中生代沉积为辅的大型中、新生代叠合含油气盆地;古元古代变质岩系构成了盆地的基底。该盆地不仅是印度-太平洋前后相继的动力体系作用下形成的西太平洋沟-弧-盆构造体系域一部分,而且也是古亚洲洋动力体系作用下形成的古亚洲洋构造域和特提斯洋动力体系作用下形成的特提斯洋构造域一部分,晚侏罗世至早白垩世经历了构造体制转换,盆地格局发生重大变革,早白垩世以前主要受古亚洲-特提斯洋构造体制影响的强烈挤压造山和地壳增厚作用演变为早白垩世以来主要受太平洋构造体制控制的陆缘伸展裂陷和岩石圈减薄作用,经历侏罗纪古亚洲-特提斯构造体制大陆边缘拗陷和白垩纪以来太平洋构造体制弧后裂陷两大演化阶段。白垩纪以来太平洋构造体制的弧后裂陷演化阶段可细分为早白垩世至始新世裂陷期、渐新世至晚中新世拗陷期和中新世末至全新世裂陷期。     

合肥盆地构造演化、差异变形及油气勘探前景

合肥盆地的发育经历了基底形成、坳陷、断陷及构造反转等阶段的演化,进一步可以划分为坳陷盆地发育期(早侏罗世—中侏罗世)、前陆盆地发育期(晚侏罗世)、走滑盆地发育期(早白垩世)、断陷盆地发育期(晚白垩世—古近纪)和盆地消亡期(新近纪—第四纪)等5个阶段。控制合肥盆地构造-沉积格局的关键构造变形期为:早燕山期、中燕山期、晚燕山期—早喜马拉雅期。合肥盆地差异构造变形特征十分明显,自南往北可以划分为3个构造带,即金寨—舒城逆冲—伸展叠合构造带、六安—肥西逆冲推覆-断陷叠合构造带、淮南—定远冲断-断陷叠合带。这种南北方向的构造分带性受NWW向展布的断裂带控制。笔者依据对盆地各构造形变区勘探潜力的分析,确立了淮南—定远冲断-断陷叠合带为Ⅰ类远景区,即最有利的构造形变区;六安—肥西逆冲推覆-断陷叠合带为Ⅱ类远景区,即有利构造形变区;金寨—舒城逆冲-伸展叠合构造带为Ⅲ类远景区,即较有利构造形变区。     

南海西南次海盆构造特征及其沉积响应

本文对穿过南海西南次海盆的逾1000 km的多道地震测线CFT剖面进行了地震界面特征的识别和地震层序的划分,分段分析了拆离断层对其减薄陆壳的拆离作用。结合前人研究成果,对南海西南次海盆地壳结构特征开展了分析,并总结了其构造特征。西南次海盆在发生陆缘张裂—海盆扩张、洋壳出现—扩张后稳定沉积这一系列过程中,可划分为4个阶段的沉积响应：A阶段(古新世之前)——前裂谷阶段,表现为地壳在拉张应力下产生小的断层;B阶段（始新世—早渐新世）——陆缘的裂谷阶段,地壳在拉张应力下拉张减薄,A阶段产生的断层出现了旋转,出现了大型掀斜的拆离断层,沉积物为同裂谷沉积,该阶段以产生了破裂不整合结束;C阶段（晚渐新世—早中新世）——海盆扩张阶段,海盆开始扩张,张应力从陆缘转移到了洋盆;D阶段（中中新世以来）——海盆扩张结束以后,以一套稳定沉积为特征。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

查干诺尔盆地构造演化与铀成矿作用关系

本文着重从盆地构造演化这一角度出发，论述了盆地构造演化对盆地结构、沉积充填序列、水文条件、铀活化迁移等与盆地铀矿化作用关系密切的因素的控制作用，认为盆地构造为查干诺尔盆地铀矿化作用创造了有利的条件，控制了查干诺尔盆地铀矿化的成因类型、分布范围及矿化程度。受盆地构造演化特征的影响，盆地内铀矿化存在两种类型，即潜水氧化带型和局部性层间氧化带型。