压陷(前陆)盆地

含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析长江大学地球科学学院主讲人:胡望水20032003年11月含油气盆地分析2003构造学分析压陷（挠曲）盆地压陷盆地或前陆盆地：泛指那些在挤压作用下地壳收缩变形过程中形成的沉积盆地含油气盆地分析2003构造学分析压陷（挠曲）盆地形成的动力学机制“压陷作用”：将在挤压力作用下地壳或岩石圈发生破裂并致使一部分地壳断块体（或板块）相对上升，而另一些地壳断块体（或板块）相对陷落成为盆地的构造作用称为。“压陷作用”仅限于指尺度较大的地壳断块之间的逆冲作用和挤压引起的地壳中浅部构造层大尺度的褶皱变形。例如，大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈之下（B型俯冲）、一个大陆地壳断块体（或板块）上冲到另一个地壳断块体（或板块）之上（A型俯冲）以及挤压造成的大尺度的褶皱变形等等。一、压陷--挠曲作用含油气盆地分析2003构造学分析压陷作用使一个（一些）地壳断块体（或岩石圈板块）上冲到另一个（一些）地壳断块体（或岩石圈板块）之上，下伏的地壳断块体在受到上覆地壳断块体的垂直载荷作用时还会发生挠曲变形，这种构造作用称为挠曲构造作用。在板块运动过程中，由于板块俯冲、大陆碰撞或板块的构造作用、火山作用等都会造成岩石圈的某些部位受到垂直载荷作用，从而使岩石圈发生向下弯曲的挠曲变形。当大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈之下，即所谓的B型俯冲，这时大陆岩石圈作为负荷压在大洋岩石圈之上并使大洋岩石圈发生挠曲作用。当两个大陆岩石圈发生碰撞时，其中一个大陆岩石圈俯冲到另一个大陆岩石圈之下，即所谓的A型俯冲，这时压在下面的大陆岩石圈发生挠曲作用。含油气盆地分析2003构造学分析“压陷”和“挠曲”通常是挤压动力学过程中有密切联系的两种构造作用方式。挠曲作用造成的地壳变形实际上是一种“横弯褶皱”变形，它只是引起地壳表面的垂直升降位移，并不引起地壳的大规模收缩应变。压陷作用不单是造成地壳的收缩应变，而且为挠曲作用提供了构造负荷。因此，应该说“压陷”是挤压体制下盆地的最根本的动力学机制，“挠曲”是盆地形成过程的具体体现。二、岩石圈挠曲作用的弹性理论模型岩石圈板块内部受垂直载荷作用力使岩石圈发生挠曲，理论上相当于无限长的“板”受垂直载荷力作用的挠曲。而板块（或地壳断块体）边界所受垂直载荷作用力相当于半无限延伸的“板”（或“悬臂梁”）在端部受垂直载荷力的挠曲。含油气盆地分析2003构造学分析最大挠曲点x=0无挠曲点W=0含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析一、板块运动体制中的压陷（挠曲）盆地类型压陷（挠曲）盆地的形成与板块之间的相互聚敛运动和板内挤压的构造环境有关。依照盆地在板块构造中的位置或板块构造运动的关系.压陷（挠曲）盆地类型及其特征含油气盆地分析2003构造学分析大洋俯冲大陆碰撞陆内俯冲不同大地构造背景形成的三种类型前陆盆地海沟弧前盆地俯冲造山带洋壳周缘前陆盆地碰撞造山带陆壳再生造山带再生前缘盆地再生前陆盆地弧后前陆盆地abc前陆盆地是指位于造山带和稳定克拉通之间的、由造山带冲断席负荷引起挠曲沉降而形成的沉积单元3种类型前陆盆地含油气盆地分析2003构造学分析周缘前陆盆地（Peripheralforelandbasin）：位于面对陆-陆碰撞阶段造山带外弧的地方。相当于Bally和Snelson（1980）的与A型俯冲有关的Perisuturalbasin。退弧前陆盆地（弧后前陆盆地）（Retroarcforelandbasin）：位于岩浆弧的后面，与大洋岩石圈俯冲作用关，相当于Bally和Snelson（1980）的与B型俯冲有关的Episuturalbasin。含油气盆地分析2003构造学分析1、与板块B型俯冲作用有关的压陷（挠曲）盆地与B型俯冲有关的压陷（挠曲）盆地：海沟、斜坡、弧前地区和弧后地区由挤压作用形成的沉积盆地。（1）海沟：指两个板块发生B型俯冲作用的地带，堆积物包括来自岩浆弧上的碎屑和B型俯冲过程中刮落下来的大洋地壳及其表层的深海沉积物等。菲律宾、鄂霍次克海关岛、马里亚纳群岛日本岛日本海中国大陆含油气盆地分析2003构造学分析增生楔上沉积物很少构造变形很强含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析（2）斜坡地带：位于岩浆弧与海沟的斜坡上，盆地基底由俯冲杂岩组成含油气盆地分析2003构造学分析（3）弧前盆地：位于岩浆弧轴部向海沟方向一侧的盆地，或弧—沟间隙区的盆地，靠俯冲带一侧则发育挤压褶皱和逆冲断层或逆冲走滑断层，靠岩浆弧一侧可以出现正断层，甚至整个弧前盆地都位于伸展的岩浆弧基底之上并进一步发生伸展变形。含油气盆地分析2003构造学分析（4）弧后前陆盆地：北美型大陆边缘的岩浆弧后面常发育逆冲断层带，在断层下盘发育挠曲盆地，常与相邻的岩浆弧平行延伸。美国西海岸美国西部盆地海岸山脉落基山脉含油气盆地分析2003构造学分析2、与板块碰撞有关的压陷（挠曲）盆地(1）残留洋盆。指碰撞造山带内部或边缘以尚未俯冲消失的洋壳为底的盆地。碰撞作用发生后，沿碰撞带走向可能过渡到B型俯冲带。含油气盆地分析2003构造学分析（3）山间盆地：指周围被碰撞造山带包围或位于造山带内部的以陆壳（通常是克拉通或早期的褶皱带）为基底的压陷盆地，即以逆断层为盆地边界的断陷盆地。(2)周缘前陆盆地：指造山带与克拉通之间的前陆地区发育的挠曲盆地，以瑞士的阿尔卑斯山前的磨拉石盆地最为典型。含油气盆地分析2003构造学分析典型前陆盆地的油气地质特征前陆盆地形成之前有被动陆缘发育阶段前陆盆地发育具有三个完整的沉积演化阶段海相沉积在前陆盆地演化中占据重要地位沉积发育受控于相邻逆冲带的演化呈多旋回性盆地剖面具不对称性并由独特的部分构成①褶皱冲断带(Thrustbelt)②深坳陷(Deepdepression)③前陆斜坡(Forelandslope)④前缘隆起(Forebulge)。含油气盆地分析2003构造学分析前陆盆地形成之前有被动陆缘发育阶段含油气盆地分析2003构造学分析前陆盆地发育具有三个完整的沉积演化阶段含油气盆地分析2003构造学分析沉积发育受控于相邻逆冲带的演化呈多旋回性含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析3、与克拉通内部挤压环境有关的压陷（挠曲）盆地克拉通板块内部受到挤压作用可以使原先的地缝合线再次活动，或使统一的克拉通破裂，发生板内造山，这一构造过程中也能形成一些压陷（挠曲）盆地。（1）板内压陷（挠曲）盆地。指克拉通内部或远离造山带主体的山前地区由逆断层A型俯冲造成的压陷（挠曲）盆地。如美国西部落基山前的克拉通内部的风河盆地。我国西部的中新生代盆地。准噶尔盆地岩浆弧蛇绿混50°N40°N70°E80E90°E100°E110°E西伯利亚哈萨克斯坦巴尔哈什天山塔里木盆地安加拉贝加尔裂谷中蒙古缝合带内蒙古缝合带卡拉库姆塔拉斯费尔干－贺西盆地群贺兰山鄂尔多斯盆地秦岭缝合带拉萨松攀-甘孜盆地门四川盆地帕米尔正段层逆断层走滑断层缝合带前寒武纪火山弧盆地龙山增生楔杂岩除青藏地区外,大都是古生代碰撞造山,中新生代陆内造山含油气盆地分析2003构造学分析陆缘前陆盆地与陆内前陆盆地•前陆盆地总是与造山带相伴生,碰撞造山带和陆内造山带控制了陆缘和陆内两类前陆盆地•陆缘前陆盆地－与大陆边缘的演化及碰撞造山带(环太平洋型和特提斯型造山带)有关•周缘前陆盆地－与被动大陆边缘的演化有关•弧后前陆盆地－与主动大陆边缘沟－弧－盆体系有关•陆内前陆盆地－与后碰撞期的陆内造山带或再旋回造山带有关盆地调整陆内造山与陆内前陆盆地盆地反转周缘前陆盆地与弧后前陆盆地克拉通内盆地被动陆缘盆地沟—弧—盆体系大陆裂谷初始洋盆(4)(3)(2)(1)上地幔软流圈陆壳洋壳同裂谷期沉积后裂谷期几同造山期沉积(1)初始洋盆-大陆裂谷阶段(2)成熟洋盆-克拉通内盆地沉降阶段(3)洋盆闭合-克拉通内盆地反转阶段(4)陆内造山-陆内盆地调整阶段与陆缘前陆盆地对应的是陆内型前陆盆地陆内前陆盆地－与后碰撞期陆内造山带或再旋回造山带有关中国西部前陆盆地大都属于陆内前陆盆地含油气盆地分析2003构造学分析上述各种类型的压陷（挠曲）盆地，有些是短命的，只存在于现代板块构造系统中。例如，与B型俯冲有关的海沟、斜坡和弧前盆地以及发育在介于俯冲与碰撞过渡阶段的残留洋盆，随着洋壳在B型俯冲带全部消减而成为碰撞造山带。在地壳表面被较好地保存下来的压陷（挠曲）盆地是那些以“稳定”克拉通为基底的前陆盆地，弧后前陆盆地、周缘前陆盆地以及克拉通内部的压陷（挠曲）盆地。二、前陆盆地和板内压陷（挠曲）盆地的主要特征含油气盆地分析2003构造学分析1、前陆盆地与板内压陷（挠曲）盆地“前陆”（foreland）一词在板块构造学说提出以前就已广泛使用，意指被褶皱带逆掩的稳定的陆地，也指地槽褶皱逆冲带物质运动所指的方向，相反的方向则成为后陆或腹陆（hinterland，backland）。由于造山带的隆升，在造山带与稳定克拉通之间，在克拉通基础上通常发育一个深陷的盆地，在地槽学中被称为“前渊”（foredeep），Bird和Dewey（1970）、Dickinson首先用板块理论解释了“前渊”的形成和演化，并用“前陆盆地”（forelandbasin）一词描述这种类型的盆地。含油气盆地分析2003构造学分析Dickinson（1974）根据前陆盆地在板块构造中的位置将其分为两类：一类是与碰撞造山作用有关、位于A型俯冲作用带中的俯冲大陆地壳之上并与碰撞造山带（缝合带）毗邻的沉积盆地，称为周缘前陆盆地，如位于阿而卑斯北部山前的磨拉石盆地等；周缘前陆盆地如古生代末期及三叠纪的塔北盆地含油气盆地分析2003构造学分析另一类是与弧后造山作用有关、位于陆缘岩浆弧后的沉积盆地，称为弧后前陆盆地或退弧盆地，如北美西部大陆边缘的科迪勒拉山脉东侧山前地带的一些盆地。当发育有弧后前陆盆地的大陆板块与另一个大陆板块碰撞后周缘前陆盆地与弧后前陆盆地可以分别位于造山带（缝合带）的两侧弧后前陆盆地B型俯冲作用之后含油气盆地分析2003构造学分析还有一些与造山带不相邻，但也是大陆地壳压陷—挠曲作用形成的盆地，称为“挠曲类前陆盆地”或“类前陆盆地”。这种盆地属于克拉通内部的压陷（挠曲）盆地。三种构造背景a、前陆地区的基底拆离（或基底滑移）作用以及伴生的基底卷入式冲断层系统的构造负荷作用，使下盘系统形成压陷（挠曲）盆地；b、由于前陆盆地的前缘隆起进一步受挤压隆升造成的构造负荷作用，使前陆盆地前缘隆起外测（向克拉通方向）凹陷成为一个相对独立的压陷（挠曲）盆地，这种盆地也被称为“破裂前陆盆地”；c、早期的克拉通边缘的夭折裂谷在大陆碰撞造山过程中演化成为拗拉槽，由于拗拉槽层序的构造反转形成褶皱—冲断带造成的构造负荷作用，使拗拉槽肩部及外侧地带形成压陷（挠曲）盆地。含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析含油气盆地分析2003构造学分析2、前陆盆地系统前陆盆地系统（forelandbasinsystem）的涵义包括三方面内容：a、前陆盆地系统是指在收缩造山带与毗邻的克拉通之间的大陆地壳之上的沉积物堆积的潜在地区；b、前陆盆地系统由四个分隔的构造沉积带组成，根据这些沉积带与逆冲带的几何关系将它们分别称为逆冲楔顶部带（wedge-top）、前渊带（foredeep）、前隆带（forebulge）和隆外凹陷带（backbulge）；c、前陆盆地系统的延伸长度大致与褶皱带的长度相等。并非所有的前陆盆地系统的四个构造沉积带都发育完整。含油气盆地分析2003构造学分析3、前陆盆地与板内压陷（挠曲）盆地的识别标志它们的形成都是在挤压作用体制中与大陆地壳的压陷（挠曲）变形有关。挤压作用的动力来源则是与板块碰撞作用（大陆碰撞、岛弧—大陆碰撞或—岛弧碰撞）和俯冲作用有关。这些盆地具有四个共同特征：a、盆地具有不对称性，即靠近构造负荷部位往往是以逆断层（带）为边界，且沉降较深沉积层较厚；b、盆地的演化与造山带（褶皱—冲断带）的演化相关；c、沉积充填物质包括两部分，一部分