沉积盆地研究的新理论及其应用

沉积盆地研究的理论及实践意义日益为地质学家所重视,而沉积盆地动力学正成为盆地研究的主要趋向.从沉积盆地动力学的产生、沉积盆地动力学模式以及盆地演化深部控制因素研究方法等几方面进行了综述,并探讨了混沌和分形几何学在盆地研究中的应用.     

盆地动力学研究综述及展望

沉积盆地是地球系统的浅层组成部分,是壳-幔、岩石圈-软流圈两级圈层相互作用的浅部表现形式。沉积盆地分析不仅可以揭示不同类型化石能源、沉积型层控矿产、砂岩型铀矿等资源的分布规律,为矿产勘探提供直接依据,而且可以为大地构造演化过程、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变提供丰富资料和详细证据。当代盆地分析不断从单一沉积学分析拓展到综合分析,从静态要素分析拓展到过程和动力机制分析。盆地动力学研究内容包括3部分,即以沉积学分析为主的盆地充填动力学、以构造地质学分析为主的盆地形成演化动力学和多学科交叉的盆地流体动力学研究。近10多年来,盆地动力学研究在深水沉积学、高精度层序地层学、源-汇系统、源区剥蚀过程及其深部响应、大陆边缘盆地动力学及盆地流体动力学等方面取得了长足的进展。     

沉积学和盆地动力学现状及发展动态简析

沉积学和盆地动力学已发展成为地质科学中重要的分支学科,且具有强大的社会需求。通过总结1987—2020年沉积学和盆地动力学学科的国家自然基金面上和青年项目的申报和资助特点,为今后的相关研究提供参考和借鉴。分析结果显示:“八·五”和“十二·五”期间,该领域申报项目数量较大,获得批准资助的项目总数迅速增高,表明该时期是我国在沉积学和盆地动力学发展的关键时期,领域内青年科技人才培养得到了一定的发展。该学科基金的申报方向主要分为3大类:基础沉积学和盆地动力学、应用沉积学和盆地动力学及交叉沉积学和盆地动力学。“十四·五”期间:1）基础沉积学和盆地动力学的方面更加注重古环境和古气候等研究;2）应用沉积学和盆地动力学的研究在大地构造—沉积上继续占据优势,在沉积成矿上,也会继续发展增强;3）交叉沉积学和盆地动力学类的申报更加侧重于碳酸盐岩沉积和生物沉积,其次,计算机模拟技术在沉积学上的应用也可能成为未来的重要的方向和领域。     

沉积盆地动力学的研究现状、问题与展望

沉积盆地动力学研究沉积盆地在地质历史时期的地质结构特征、成因机制及其对成矿、成藏的控制作用, 是地球动力学研究的重要组成部分.30多年来, 沉积盆地动力学经历了沉积盆地的板块构造分类与构造环境解释、盆地动力学的兴起, 盆地综合建模与盆地系统动力学3个发展阶段; 在沉积盆地的深部构造背景、盆-山关系、沉降机制、充填模式及其对能源、矿产的控制方面取得重要进展.目前, 在对不同层次、不同尺度、不同机制的盆地动力学综合分析, 全3-D和4-D盆地动力学模型的构建与检验, 及学术界与工业界的充分结合等方面面临重要挑战.需解决一系列关键科学问题: 沉积盆地的深部结构、过程与盆地形成; 沉积盆地的构造-气候古地理; 多旋回沉积盆地叠合动力学过程与原型盆地演化; 叠合盆地复合成矿(藏)系统流体运聚及其资源、能源效应等.基于大数据综合集成、多学科交叉渗透、观测技术与分析方法的不断进步与完善, 盆地动力学将在其结构构造、形成演化及其控矿(藏)的4-D综合模型方面取得突破, 并为人类社会、经济发展做出贡献.     

盆地的形成和充填过程模拟：以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程,估算盆地的拉伸量,分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。     

沉积盆地动力学进展及在油气勘探中的应用

沉积盆地在演化过程中,其沉积充填记录了海陆变迁,构造格局演变及与周围环境的相互作用的具体历史。人类所需绝大部分油气资源也都蕴藏于沉积盆地中。讨论总结前人有关研究成果,综述我国盆地动力学主要研究进展。结合若干实例概述沉积盆地动力学在油气勘探中的应用。二十世纪九十年代,对于沉积盆地的研究上升到了沉积盆地动力学的高度,且与油气勘探的关系越来越密切,已成为油气勘探中不可缺少的分析方法,沉积盆地动力学对油气生成、运移和聚集成藏有着重要的影响。     

前陆盆地类型及其沉积动力学研究综述

从前陆盆地的特点及类型入手,综述了前陆盆地研究的热点内容,最新方法及其沉积动力学进展状况,揭示了前陆背景下盆地充填序列的构成及内部演化特征,指出了盆地的沉积－地层格架与冲断造山带的幕式活动之间的响应关系。     

右江盆地层序充填动力学初探

在盆地分析及层序地层研究成果基础上,采用层序 -盆地 -地球系统的动态成因分析方法,对右江盆地进行了初步的层序充填动力学研究。首次识别出 5个级别的层序界面及相应的沉积层序,讨论了层序界面与地质事件、层序级别与盆地类型等的关系,进而建立了右江盆地层序地层格架。通过对裂谷盆地层序发育明显受同沉积断裂及基底沉降控制的分析,建立了层序成因与盆地构造活动的关系模型。在此基础上,探讨了层序充填动力学过程及其与盆地演化的关系。右江盆地层序充填过程包括陆内裂陷、陆缘裂谷、弧后裂谷和前陆造山四个阶段,经历了海西 -印支期由拉张到挤压的完整构造旋回。     

当前沉积盆地研究的若干进展

本文主要介绍了当前国内外在沉积盆地分类、伸展盆地、挠曲盆地和走滑盆地方面的研究现状和主要进展。盆地分类可归纳为板块构造背景分类和地球动力学背景分类两种方案。近年来，在伸展盆地的研究中，裂谷类型（主动裂谷和被动裂谷）、伸展模式（纯剪模式，单剪模式和复合剪切模式）和板内应力等方面引起了人们极大的关注和兴趣。挠曲盆地的沉降机制和走滑盆地的形成机制也是当前沉积盆地研究的重要方面。     

热水沉积研究及相关科学问题

本评述了现代大洋底、大陆边缘及大陆热区流体活动和热水沉积的观察研究及其重大理论意义;分析了古代热水沉积岩的普遍性、多样性、规律性及在确立VMS型和Sedex型成矿认识中的作用;提出了三个与热水沉积相关科学问题：盆地动力学演化的热水沉积响应,盆地古流体场及其演化的热水沉积记录．盆地演化-盆地流体-流体成矿三动态耦合。利用盆地中热水沉积序列对盆地发生发展及盆地异常热史和盆地流体演化的详细记载,配合盆地流体数值模拟,是认识盆地流体及其成矿效应等科学问题的全新思路和有效途径。南秦蛉热水沉积海盆具备开展此方面研究的优越条件。     

中国盆地动力学研究现状及展望

沉积盆地既是人类最重要的资源宝库,又包含了丰富的全球气候变化、流体流动和地球动力学等相关信息。人类社会对矿产资源和水资源的大量需求推动盆地分析领域的快速发展,地球科学家对沉积盆地开展了多年的系统性探索,在盆地形成和演化机制、沉积充填、盆地流体及相关资源的聚集过程等诸多方面的研究取得了一系列重要的进展和突破,形成了一门新兴的学科—盆地动力学。近年来,我国学者在大型叠合盆地和大陆边缘盆地的动力学过程、陆相盆地层序地层、深水沉积、源—汇系统等方向取得了显著成绩和突出进展。相关成果不仅有效地服务于能源、矿产、水资源等各类资源勘探,而且为地球动力学、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变研究提供了丰富资料和详实证据。     

盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化;层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。     

含油气盆地地球动力学模式

文章讨论了含油气盆地地球动力学模式,其中着重讨论了以下几个问题:(1)沉积盆地地球动力学研究的进展,使得能够提出一种根据盆地所处的板块位置和地球动力学模型进行划分的含油气盆地分类;(2)尽管我们有一些古生代克拉通盆地的地球动力学模式,但其成因机制仍缺乏令人信服的解释;(3)通过大陆内裂谷火山岩化学成分、地温场、构造变形、岩石圈结构以及区域板块构造背景综合分析,我们建立了六种大陆裂谷形成的地球动力学模式;(4)前陆盆地的形成与其周缘造山带密切相关,其地球动力学模式是大陆岩石圈对褶皱冲断带构造负载的挠曲响应;     

定量动力地层学简述

定量动力地层学是应用数学定量方法研究沉积盆地的地质动力学、地层学、沉积学和水力学属性，最终获得盆地沉积相展布和地层分布模式的一门综合性学科。本文对定量动力地层学的提出、理论基础、研究方法等作了简要介绍，并用实例阐述了定量动力地层学的应用。     

中国西南地区沉积地质特征与沉积盆地分类

本文论述了西南区中元古代至新生代地层构成的沉积地壳,具有沉积岩发育、沉积作用活跃多样、沉积岩组合繁多、沉积模式典型、幕式沉积发育、海平面变化明显、古地理位置变化大等基本特征;根据控制盆地发育的构造背景,将西南区的沉积盆地分为与离散、会聚、转换(走滑)和混合背景有关的4大类盆地,然后再考虑盆地的地壳类型,所处板块构造位置和盆地形成的地球动力学模式等,进一步分为16种盆地类型。最后指出了当今沉积盆地分类和研究一些值得注意的重要问题和发展趋向。     

盆地分析与煤地质学研究

人类社会发展对能源资源的需求使得沉积盆地研究长期处于地质学的热点领域。煤、油、气和沉积铀矿等能源资源的形成均受控于盆地的沉积充填、构造及其动力过程。从盆地整体研究的角度来说,煤和油气地质等分支学科的界限正趋于淡化,其相互间的成因联系日益被揭示。20世纪90年代盆地分析在许多领域取得了重要进展,包括盆地动力学、层序地层学。盆地流体系统、定量动力学模拟以及用于盆地研究的地质、地球物理及测试等方面的新技术,这些方面都将对煤地质研究有重要的影响。人类对资源、环境的整体考虑和科学技术的新发展对煤地质研究提出了新的挑战与机遇。     

沉积盆地动力学研究的新进展

沉积盆地动力学研究在９０年代向多维、多角度、多种研究手段相结合的方向迈进。多维体现在盆地研究延拓至岩石圈层次、上部脆性变形与下部韧性变形相结合，造山带研究与盆地研究相结合，流变学、应力状态等随时间变化影响盆地动力学演化研究方面；同时，构造时间非线性因素也制约着盆地动力学历程。多角度体现在对制约盆地演化的热、应力与重力因素的综合研究，对盆地形成的热作用研究进一步加强，对岩石圈应力的时空演化与岩石圈形变对盆地动力学的影响有了深刻的认识，对重力的成盆作用有了新的探讨。多种研究手段如数值模拟、构造物理模拟实验以及二者的结合等已用来研究沉积盆地动力学演化。     

层序地层作为沉积盆地识别标志的研究

论文以盆地充填动力学为指导，从层序界面与盆山转换、层序级别与盆地规模、层序格架与盆地类型、层序充填与盆地演化四方面，对层序与盆地的关系进行了初步研究，结果表明层序作为盆地的识别标志主要包括：1）不同成因类型和规模级别的界面作为划分相应成因级别层序的重要标志，他们反映地壳演化过程中的动力转换事件，其中超级、I级、Ⅱ级界面分别反映盆地域之间、盆地之间、盆山之间的应力转换机制，Ⅲ-Ⅳ级界面揭示了构造、海平面、气候、物源联合引起的盆地容纳空间和沉积机制的转变过程；2）作为板间、板缘、板内过程的沉积记录，层序与盆地之间存在特定的耦合关系：超级层序相当于沉积盆地域，I级层序相当于沉积盆地，Ⅱ级层序对应于盆地构造沉积幕，Ⅲ级层序对应于盆地充填幕，Ⅳ-Ⅴ级层序相当于盆地充填韵律；3）不同成因沉积盆地，层序成因格架及内部构型各异，因而根据层序特征研究，可判识盆地成因属性；4）在盆地演化的不同阶段，盆地性质、构造特征、沉积格局存在差异，所形成的层序构型、界面属性及组合特征等亦不同，因而通过层序充填序列的研究，可揭示盆地演化过程。     

沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应

现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具。沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元。追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础。依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型。海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域。盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点。沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应。层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域。多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加。注重构造—层序地层的结合分析,揭示盆地的层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键。盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素。在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用。     

柞山泥盆纪沉积盆地成矿动力学分析

造成热水成矿流体大规模迁移的机理有地壳的伸展、挤压、旋转伸展与旋转挤压。盆地中同生断裂是热水成矿流体迁移和传输的通道,沉积盆地是其沉淀和定位的场所,盆地的反转是矿床保存的条件,研究柞水泥盆纪沉积盆地的成矿动力学特征。