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全球沉积盆地结构与构造演化特征

发布时间: 2014-11-17 点击次数: 5856次

Inverted Earth(创意图片:颠倒的世界)

  盆地构造研究的前缘问题包括盆地结构、构造背景、沉积——构造演化以及盆地发育的动力学过程在此基础上形成盆地油气勘探的理论指导。

  在全球,至少可以划分出上千个沉积盆地,它们普遍具有不同的规模和保存状态,许多盆地还经历了多期的构造演化和叠合改造难于简单地进行分类。如何从全球构造的视角探讨这些盆地的分类、结构分析和构造演化,已成为重要的理论问题。

1 全球构造背景

  现今的含油气盆地多由显生宙以来的构造活动决定,大陆间的张合决定了盆地群的结构和构造特征。寒武纪(540-480 Ma):劳伦大陆和冈瓦纳大陆之间出现Iapetus洋;奥陶纪(480-440 Ma):冈瓦纳中分离出Avalonia-Carolinia,在其间形成瑞克洋;晚泥盆世(370 Ma),劳伦、波罗的和阿瓦隆尼亚碰撞拼合形成劳亚大陆,快速碰撞中在波罗的板块上形成大量逆冲席。

  早石炭世,非洲西北部与劳伦大陆东南缘沿南阿巴拉契亚山和Meseta山缝合,同时南美向北朝着劳伦大陆运动。冈瓦纳东部从赤道向南极运动,华北和华南此时仍然孤立存在。中石炭世,哈萨克斯坦微陆块与西伯利亚碰撞。晚石炭世,随着乌拉尔洋和原特提斯洋的闭合,西哈萨克斯坦与波罗的拼接,劳亚超大陆和乌拉尔造山带形成。同时,西伯利亚顺时针旋转,在未来的阿尔泰和乌拉尔地区形成图瓦-蒙古(Tuva-Mongol)弧。从古太平洋中形成的洋脊向西扩张,形成古特提斯洋。与此同时,南美与劳亚大陆碰撞,瑞克洋闭合,形成阿巴拉契亚山最南部分和沃希托山。冈瓦纳此时已位于南极附近,在南极、印度、澳大利亚、南非和南美出现冰川运动。华北陆块随着古特提斯洋的闭合,与西伯利亚碰撞拼合。

  早二叠世,基梅里板块从冈瓦纳中分裂出来,向劳亚大陆运动。280 Ma左右,古特提斯洋闭合,新特提斯洋出现在劳亚大陆的南端。此时,泛大陆南缘形成环Australis造山带,代表古太平洋内构造活动的残余。西伯利亚进一步旋转,使阿尔泰和乌拉尔发生进一步的弯曲与合并,形成跨欧亚和乌拉尔一天山的大型左旋走滑断层系。

  晚二叠世至中三叠世,原为特提斯洋中的羌塘以及从冈瓦纳大陆分离出的拉萨、江孜等小块体,从南半球向北漂移,分别于二叠纪晚期一三叠纪早期、侏罗纪中期-白垩纪、新近纪,越过赤道与劳亚大陆拼贴。非洲东部马达加斯加形成狭窄海沟,预示着冈瓦纳古陆开始解体。

  中三叠世至晚侏罗世,劳亚大陆整体向南漂移,冈瓦纳大陆整体向北漂移,新特提斯洋缩小。晚侏罗世至早白垩世,属劳亚大陆的北美板块与欧亚板块分离,属冈瓦纳大陆的南美板块与非洲板块分离大西洋雏形形成。劳亚大陆整体继续向南漂移,冈瓦纳大陆整体继续向北漂移,新特提斯洋进一步缩小,印度洋张开。南美和南极大陆间的洋壳最早是在大约148Ma拉张。

  晚白垩世至古新世,北美板块与欧亚板块、南美板块与非洲板块进一步分离,大西洋进一步拉张。120-100 Ma,印度板块从冈瓦纳古陆上裂解,并与澳大利亚板块分离。印度板块向北的快速漂移,形成了印度洋,新特提斯洋消亡。泛大陆解体的过程,实际上是新特提斯洋缩小直至消亡的过程,也是特提斯洋周缘板块聚合的过程。随着中、南大西洋的张开,非洲板块与北美板块分离。印度板块迅速向北运动,在50 Ma左右与欧亚大陆碰撞。南极大陆成为原冈瓦纳古陆中,唯一停留在南极的陆块。冈瓦纳大陆已经进入全而的分裂解体阶段。始新世(53 Ma),南极板块向南漂移,开始与澳大利亚板块分离。始新世(39 Ma)南极板块与澳大利亚板块完全分离。新近纪,红海开始形成,阿拉伯半岛与非洲分离,东非裂谷开始形成,预示东非将进一步地分裂,新的大洋又将诞生。

  全球纬向超长剖面是在泛大陆格局下设计的,两条剖而分别穿过北美一非洲一欧亚大陆中部和南美——非洲板块(见下图)。


 

2 全球不同大陆沉积盆地的剖面结构构造特征

  2.1 北美-北非-中东-中亚-东亚纬向超长剖面(见下图)


  2.2 南美一非洲沉积盆地纬向超长剖面(见下图)

3 盆地群构造演化序列(见下表)

 

4 结论

  全球构造背景下的构造传递作用,导致北美和南美板块两侧运动性质常相反,一侧为扩张边界,另一侧则常是聚敛边界。相同的构造背景会形成不同大陆不同类型的沉积盆地有序并列北美和南美大陆自西向东均为大洋盆地、海沟、弧前盆地、弧后前陆盆地、克拉通盆地、裂谷盆地和被动陆缘盆地。

  单个板块上不同的盆地群之间具有密切的构造-沉积联系和构造事件响应特征。如(a)北非和非洲中部东西向剖而均发育被动陆缘(西部)-克拉通(中部)-裂谷(偏东部)的特征,(b)晚古生代海西运动,表现为塔里木陆块和华北陆块前陆到抬升剥蚀的发展阶段和中亚盆地群基底的形成。

  北美和非洲大陆内部的盆地,由于远离板块边界,盆地发育时的构造环境稳定,均发育克拉通盆地,盆地沉降量较小,位于板块边缘的盆地,如中亚盆地群、中东盆地群等由于挤压挠曲,沉降量往往较大。

  北美、南美、非洲板块内部发育多个陆拱,分隔克拉通盆地群。陆拱是大陆持续隆升的产物,并对现存盆地改造,以沉积盖层减薄或出露基底岩石为特征。通过盆地群结构和构造演化的对比,可知北美、南美、非洲板块内部在古生代出现过多个地史上克拉通盆地与被动陆缘盆地组成的超级盆地。

  亚洲大陆是世界上最复杂的盆地类型分布区,盆地发育具有多变而复杂的构造背景,盆地构造上强烈不稳定,规模普遍较小,盆地原型保存较差。亚洲大陆群盆地的发育及其后期改造受古亚洲、特提斯和西太平洋构造域控制,导致不同时代和类型的盆地叠合在一起。

 

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