盆地分析研究现状

2024-11-08 01:29:46
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合肥盆地是中国东部中新生代叠合多旋回陆相沉积盆地,它位于华北、大别、下扬子几个性质不同的大地构造单元的接壤地带(陈建平,2003)。在大别造山带和郯庐大断裂活动的共同影响下,盆地中新生代经历了多期的构造运动。其独特的构造发育历史、多旋回的沉积演化史,形成了合肥盆地的多套生储盖组合以及特有的油气聚集条件,蕴含了丰富的油气资源。而复杂化、多样化的构造变形及其变形样式的相互叠加,使盆地的研究成为地学界研究的热点和难点(郑文武、杨志坚,1964;王鸿祯、朱夏,1983;徐树桐,1992;廖静娟,薛爱民,1994;王清晨,从柏林等,1996;赵宗举,2000;贾红义,刘国宏等,2001;刘国生,朱光等,2002)。其具体内容涉及盆山耦合关系、前陆盆地构造沉积演化、大陆板块边缘动力学及中国中新生代叠合含油气盆地研究等当今地球科学前沿研究的重点和难点问题。

1.盆山耦合关系研究

造山带和沉积盆地的耦合关系是当今大陆板块动力学研究的热点和难点之一。从1825年施图德(Rernard Studer)提出磨拉石的概念后,造山带和盆地的演化研究便紧密得联系在一起。所谓盆山的耦合关系(coupling)是指受控于统一的地球动力学系统,而运动方式成镜像或其他相协调的方式形成的一对盆地和造山带。耦合关系所反映的实际是一种成因和运动机制上的联系,统一的地球动力学背景是盆山耦合的原因和基础,它们是地球内部各圈层相互作用综合调节的结果。因此,同时性和同一地质作用过程是盆山耦合的两个重要特点,也是盆山耦合体系划分的出发点。造山和成盆既存在耦合的关系也存在非耦合的其他关系,时空关系对盆山耦合是非本质的东西,是耦合的必要条件,决定性的因素是看它们是否形成于统一的地球动力学系统中。成盆作用和造山作用在盆山耦合中并不具有同等的作用,造山作用占主导地位,它决定着成盆作用,因此盆山耦合关系的类型一般是根据造山作用的特点来划分的。

盆山耦合的机制是相当复杂的,原因主要是地球内部地球圈层的相互作用和调节机制缺乏有效的地球物理探测技术。随着近年来造山带内部结构的深入研究,区域性大尺度地球物理剖面的测量以及地球板块动力学说的发展,盆山耦合关系的研究也不断深入。吴根耀等(2002)将造山带的演化划分为伸展、消减、碰撞和后碰撞四个阶段,并根据空间和区域构造应力场方面的关系,划分出四种机制:一是区域挤压应力场与区域拉张应力场空间上互为依存,即一个地区的拉张必然伴有邻近一个地区的挤压;二是走滑断裂的转换作用,即挤压带通过剪切带而转换成拉张带;三是深部过程的制约,如因岩石圈的拆沉作用造山带发生快速的坍塌而在地表形成坍塌裂谷和碰撞谷,即深部造山,浅部成盆;四是构造逃逸,通过两种机制发生,一是深部热作用使增厚的地幔岩石圈物质因塑性流动而侧向挤出,另外一种是浅部因走滑断裂的作用使地壳物质发生侧向运移。

张原庆、钱祥麟(2001)根据地表和地壳的浅部资料,配合以造山成盆作用理论,提出三种盆山耦合机制:一是浮力底托造山带伸展耦合机制;二是加载—挠曲耦合机制;三是俯冲弧盆耦合机制。

2.前陆盆地分析

自1883年Suess提出前陆的概念以来,前陆盆地学或前陆盆地分析就逐渐发展成为一门新兴的学科。前陆是稳定区(克拉通)和活动区(地槽或造山带)之间的过渡带。Hills(1940)将前陆定义为“……在一系列逆冲带前面的地区”;Stille(1936)对前陆的定义为“不再受阿尔卑斯式褶皱作用的大地构造单元,至多不过发生日耳曼型的变形”;Eardley(1951)的定义是“在阿尔卑斯大量复杂的地槽沉积物,加上侵入岩,被向北推动了许多英里,运动所向的北面的稳定的陆地即前陆。”

前陆盆地位于造山带边缘,其中蕴含了丰富的油气资源。从1973年Price首次将冲断作用、地层沉积、挠曲沉降有机地结合在一起来讨论前陆盆地的演化时,表明前陆盆地挠曲沉降模式的开始,层序地层学理论的应用使前陆盆地的构造变形作用、沉积作用、沉降作用等因素有机结合在一起研究盆地整体的演化,表明前陆盆地模式理论的发展已趋于成熟。

关于前陆盆地研究的成果不断涌现,其主要成果有国外Allen(1986)主编的《前陆盆地》、Macqueen等(1992)主编的《前陆盆地与褶皱带》(美国石油地质学家协会丛书之五十五)、Allen(1990)编著的《盆地分析原理与应用》;国内陈发景教授主编的《前陆(挠曲)盆地分析》、甘克文教授主编的《前陆盆地的沉积层序、构造风格与油气聚集》。

作为一种特殊的盆地模式,它具有独特的构造沉积演化、结构及大地构造背景。其基本类型的划分也不尽相同。Dickinson(1976)根据板块构造学说,提出了前陆盆地的三种经典类型:周缘前陆盆地(Peripheral foreland basin)、弧后前陆盆地(Retroarc foreland basin)、破裂前陆盆地(Broken foreland basin)。Watts(1992),Beaumont(1988)根据前陆盆地发育在弹性板块或粘弹性板块上的异同,分出弹性和粘弹性板块之上的前陆盆地。在研究挤压环境中的冲断作用时,Shannon和Naylor(1989)提出了大前陆盆地(Major foreland basin)和小前陆盆地(Minor foreland basin),认为前陆盆地的实际位置取决于拆离面的位置和仰冲板片的厚度。

前陆盆地作为一个盆地系列,有其特征的构造背景、沉积体系、构造样式、沉降机制、成因机理与油气聚集特点,即特殊的盆地模式。Miall(1990)认为应该从以下几个方面探讨前陆盆地:①生成盆地的板块构造作用过程;②地壳沉降的机制;③盆地的构造地质学特征;④典型沉积体系的演化发展。