第五章板块构造和沉积作用.ppt

1、概述 ☆沉积作用随着不同的盆地类型而不同，而盆地类型、性质是受到板块构造背景所控制。 盆地指地壳表面三度空间上的凹地，按构造位置可分为大洋盆地、大陆边缘盆地和克拉通内盆地三类；按时代可分为前寒武纪盆地、古生代盆地与中新生代盆地三类。沉积盆地与盆地概念不完全相同。在沉积盆地的概念中不应包括大洋盆地，原因是它的沉积厚度平均仅2 000m，因此建议将沉积盆地的厚度限定在 2000m, 沉积盆地概念的建立主要是服务于石油天然气勘探。 沉积盆地的另一层含义是：它是地球历史上长期处于沉降状态未隆起造山的地区，这就把大多数中生代以前的盆地排除在外。因为所有造山带都曾经是盆地，没有这一限制，盆地和造山带的含义就容易混淆，因而所总结的盆地成因机制常常并不适用于以含油气为特征的沉积盆地。 20世纪80年代以来，根据与板块构造的关系对盆地分类，例如 Bally, （1975）及 Haily and Snelson(1980)的分类：与缝合带无关的盆地，如大洋盆地、被动陆缘盆地、克拉通盆地与裂谷盆地等；近缝合带盆地，如 B型与 A型俯冲带附近的海沟与深拗陷；中国型盆地，与缝合带有关，但远离缝合带的盆地；缝合带盆地，如不同类型的弧后盆地及与缝合带巨型剪切活动有关的盆地等。 近代盆地分类多从下列三种因素考虑： ☆盆地形成的构造背景、力学机制； ☆充填盆地的沉积层序; ☆盆地后期改造的构造环境。 包特（1976）曾将盆地的成因机制归结为重力、热力和应力三种模式。 1）重力模式是把拗陷归因于沉积载荷作用下的岩石圈弯曲，同时借助于相转换假说，提出沉积荷载可能触发辉长岩一榴辉岩的相变，相变既可能加大沉降幅度，也是盆地后期抬升的原因（拆沉）； 2）热力模式是指热膨胀引起岩石圈最初隆起，并受到剥蚀，后来岩石圈的冷却下沉将引起沉陷；另一种原因可能是密度大的基性、超基性物质侵入，引起下部地壳密度加大而下沉（底侵与拆沉作用）；还有一种可能是下地壳的密度增加，是由于热事件引起岩石变质成麻粒岩或榴辉岩引起的。 3) 应力模式（四种假设） ①?张力作用下正断层产生的地壳楔沉降； ②?挤压力作用下隆起前缘的均衡下降； ③?地壳扩张时，下部地壳拉伸减薄引起脆性上部地壳的破裂下沉； ④?由于平移或转换断层引起的地壳的局部沉陷。 对盆地进行成因分类的方案很多，最多见的是从挤压、拉张与剪切三种应力出发进行分类；结合沉积特征分为断陷型、拗陷型；强调初始原因分为裂谷型、前陆型；强调综合成因分为叠合型、复合型；强调构造位置划分为陆内陆缘和大洋盆地等等。之所以分类方案很多，原因是沉积盆地的形成多是综合作用的结果，一种成因机制往往是另一种机制的延伸，很难截然分开。近年来国际上的盆地分析特别强调初始原因，把沉积盆地分为伸展型、挠曲型和走滑型三类，基本上概括盆地的所有类型。 伸展型盆地是指在岩石圈伸展背景下发育的盆地，一般以地壳变薄为其主要特征。究其原因，又分为热力驱动的伸展作用、应力驱动和重力驱动的伸展作用，前者又以普遍有火山活动为特征，这就是一般分类中的裂谷型盆地。应力驱动的地壳伸展即一般所讲的拉张盆地。陆内、陆缘盆地属于在重力驱动力下地壳向一个方向的蠕动拉伸，被动陆缘是典型的实例。 节理和断层是岩石脆性变形的证据，褶皱则是岩石脆塑性或塑性变形的证据，它们都取决于温度压力和应变速率 岩石圈伸展作用方式可以是纯剪切应变，也可以是简单剪切应变；可以是均匀应变，也可以是非均匀应变。 裂谷是地壳拉张区，以地壳薄、高热流值和火山活动为特征。多主张是地幔热柱作用的结果。初始原因是软流圈物质上涌，上覆岩石圈隆起，上地壳拉张断陷，下地壳及壳下岩石圈蠕变伸展而形成盆地下降；晚期上涌的热地幔物质冷却收缩或发生相转换，引导岩石圈弯曲变形而形成拗陷型盆地，盆地沉积向两侧超覆。 主动和被动两类，前者是地幔隆起为主因，后者是地壳伸展减薄为主因。 ☆第一, 地幔底辟隆起，在隆起顶部可因均衡和张裂作用形成沉积盆地，以细粒碎屑沉积为主 ☆第二阶段因地幔底辟的进一步上拱，岩浆沿边界断裂上升，引起裂谷肩部隆起，故形成粗碎屑沉积 ☆第三阶段，随着地幔底辟的进一步扩大，地壳伸展减薄，沉降加剧，盆地向外扩展，由于远离物源区，沉积物颗粒度变细，甚至出现未补偿沉积。 大西洋型被动陆缘伸展盆地经历了从大陆裂谷到大洋的转变，故一般将其演化分为四个阶段 大陆裂谷阶段一般均以河湖相碎屑岩或火山碎屑岩沉积为主； 红海型裂谷主要以蒸发岩沉积为特征； 窄大洋期间因裂谷肩消失，碎屑物可搬运至深海盆，从而在深水区形成浊积与半远洋沉积的互层； 大西洋阶段主要在陆基上形成厚层浊积和以细层理为特征的沉积层。 克拉通盆地这一概念颇有异议，一种定义的克拉通盆地相当于陆内盆地。克拉通盆地仅指发育在克拉通地块之