第二章盆地的分类和构造特征分析.ppt
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1、第二章 盆地类型和构造特征分析,一、盆地分类的意义二、常见的盆地分类三、以地槽和地台理论为基础的盆地分类四、以板块构造理论为基础的盆地分类五、东部中新生代大陆边缘裂谷盆地六、克拉通盆地的基本特征七、前陆盆地的基本特征,一、盆地分类的意义,油气勘探者需要了解不同类型含油气盆地的油气形成与分布规律,以便在面对一个新盆地的勘探时作为类比的对象地质类比方法。地质条件相似的两个盆地,其油气的形成与分布规律也应该基本类似(共性)。但切记世界上决没有两个完全相同盆地(个性)。,不同类型的盆地其含油气丰度也不同,油储量:10亿桶气储量:万亿立方英尺,不同时代的油气盆地其含油气丰度也不同(Moody T.D.1
2、975)世界上石油储量86%产自大油田,其中:,油气的丰度与盆地的叠加作用有密切的关系,地壳运动具有多旋回性,每一阶段在统一的动力学机制下形成相应的沉积盆地,在以后的演化历史中,不同时期的原型盆地不同程度地有所继承或叠置,构成多旋回的叠合盆地。具有多期生油和多种类型油气藏特点,二、常见的盆地分类,按照沉积相分类:海相盆地、陆相盆地按照盆地的形成方式:断陷盆地和拗陷盆地按照盆地形成时的受力态:压性盆地和张性盆地、压扭性盆地根据盆地内沉积作用与盆地沉降作用时间的匹配,分为同生沉积盆地和构造盆地(沉积后盆地)同生沉积盆地盆地的沉积作用与沉降作用是同时期同步运动的产物。包括补偿型和非补偿型同沉积盆地
3、构造盆地(沉积后盆地)-盆地是在沉积形成之后,由于断裂和褶皱作用而形成的,盆地内无边缘相与内部相之分。古水流方向与岩相带的延伸方向与盆地的结构无关。,按照盆地大小的分类:大型盆地:面积10万平方千米中型盆地:面积1万10万平方千米小型盆地:面积1万平方千米其他分类方案如盆地的深浅、形成时代等最流行的分类(按构造位置或构造背景):槽台说的分类板块构造说的分类,三、槽台说的盆地分类,地槽地壳上的活动地带。J.hall,1859研究北美阿帕拉契亚山脉古生代地层时发现已经褶皱的古生代地层超过万米,而邻区密西西比平原几乎未褶皱的厚度只有它的十几分之一。J.D.Danna(1873)在研究北美地质构造中,
4、也发现同一时代的地层厚度在一些地方很厚,另一些地方很薄,甚至尖灭。厚度大的地区在平面上常呈椭圆型或狭长状,他将这种强烈下降并逐渐被沉积物所充填的槽地称为地向斜或地槽(Geosyncline)。将地槽之间沉积层变薄或缺失某些层位的相对隆起叫地背斜(Geoanticline)。,按照现代对地槽概念的理解,地槽的基本特点就是它的强烈活动性,以及它在发展过程中由坳陷向褶皱带的有规律地转变。,沉积厚度巨大。外形为狭长条形空间分布位于大陆边缘、大洋边缘或大陆之间。地槽由坳陷转为褶皱带后,通常表现为巍峨耸立的山脉。地槽区岩浆活动广泛而强烈。地槽区构造变动强烈而复杂。变质作用强烈。,地台古老的大陆地壳。E.S
5、uess,1885,地台是地壳上稳定的,自形成之后不在遭受构造变动的地区。地台是由地槽发展而来的。一个地槽沉积带经过剧烈造山运动和相伴随的岩浆活动之后就回返褶皱而成稳定地带,而且与邻近较老的地台合并。地台的基底各种结晶变质岩系,原始岩石则为巨厚的碎屑岩、火山岩和复理石建造等。地台的盖层地台的上覆岩系,以角度不整合覆盖于基底之上。地台可分为古地台(克拉通,Craton)和年轻地台,地台型盆地地台内部盆地:发育于地台内部。如华北、陕甘宁地台边缘盆地:位于地台边缘地槽型盆地山间盆地山前盆地,张宗命的分类,补充内容板块构造环境与盆地沉降机制,岩石圈全球板块构造系统两种大陆边缘板块构造运动盆地沉降机制,
6、1.1 岩石圈的定义,弹性或挠曲的岩石圈,从地表载荷或卸载调整计算得出,通常为20-30公里。热岩石圈,即支撑一个传导热梯度的地球的冷的外层,计算得出的厚度约为100公里。地震波的岩石圈,即位于覆盖范围广泛、但不一定是在全球规模的地震波低速带之上的地球外壳。这个岩石圈的深度在年轻大洋下不到45公里,在大陆下约为150公里。一般将这个岩石圈底下的地震波低速带称为软流圈。化学矿物学的岩石圈,如果地幔的顶部是层状的或大体上是不均匀的话,就可推断出岩石圈与软流圈的化学或矿物学的边界。,最早是指由岩石物质组成的地球的石质外壳,以区别于大气圈和水圈。1982年,美国地球动力学委员会的定义为地球外部 的刚性
7、壳由能够独立地相互运动的不连续的板块组成,而这种板块的组合就构成了地球的岩石圈。,1.2 岩石圈的性质,岩石圈具有分层性:宏观上包括被Moho面分隔的地壳和上地幔(或称岩石圈地幔)两大部分地壳和上地幔也可以依据地震波速进一步分层。岩石圈也有明显的横向不均一性:大陆与大洋岩石圈在物质组成和地震波速上有明显的差异不同地区的大陆岩石圈也存在差异,大洋岩石圈的差异相对小一些。不同地区大陆地壳的差异又比它们的上地幔的差异更大一些。,1.3 大陆岩石圈,大陆地壳一般可以分为4个层次:沉积岩层,Vp2.05.8km/s;上地壳层,也称花岗质岩层,Vp(5.96.3)km/s;中地壳层,也称花岗闪长质岩层,V
8、p(6.46.7)km/s;下地壳层,也称玄武质岩变质玄武质岩,Vp(6.87.6)km/s。,1.4 大洋岩石圈,大洋地壳一般可以分为3个层次:海洋沉积层,Vp2.2km/s;洋壳上层,也称玄武岩层,主要由玄武质枕状熔岩,Vp5.2km/s;洋壳下层,也称大洋层,由辉长岩、辉绿岩组成的席状岩墙杂岩体,Vp(6.70.25)km/s。,1.5 岩石圈的流变学特征,岩石圈有足够的刚度构成比较连续的板块软流圈是具有流变学特征的地球内部层圈岩石圈本身的强度在垂向上和横向上也是有变化的大洋岩石圈和大陆岩石圈的流变学特征的差异十分明显不同的大陆岩石圈的流变学也有差异,2.1 板块构造的核心内容,刚体板块
9、以水平运动为主板块运动是由地幔热对流驱动的板块在运动过程中可以发生裂解和拼合统一的岩石圈板块(通常最初是大陆板块)裂解成二个或多个岩石圈板块(一分为二或化整为零)两相邻的大陆板块发生碰撞后,造山作用最终可能使这两个板块“焊接”起来成为一个统一的板块(合二为一或聚小成大),2.2 板块构造运动与板块边界,板块的相对水平运动包括3种端元方式离散运动汇聚运动走滑运动板块的边界包括3类离散边界(divergent plate boundary)聚敛边界(convergent plate boundary)转换边界(transform plate boundary)岩石圈板块以不同类型的边界相连,并在不
10、停的运动着(WILSON旋回),构成了全球板块构造系统,2.4 两种类型的聚敛作用,B型俯冲大洋岩石圈板块相对于大陆岩石圈板块的汇聚运动,密度较大的大洋板块俯冲于密度较小的大陆板块之下,使大洋岩石圈在俯冲带不断消亡相邻的大洋板块和大陆板块之间的边界称为俯冲型边界(subduction boundary)A型俯冲两个大陆岩石圈板块发生相对汇聚运动,并在汇聚运动中发生碰撞形成造山带,而碰撞造山的表现也可以是一个大陆板块俯冲与另一个大陆板块之下相邻的两大陆板块之间的边界称为碰撞型边界(collision boundary)。,3.1 两种类型的大陆边缘,主动大陆边缘西太平洋型(或马里亚纳型):火山岛
11、弧与大陆之间有一个或多个弧后边缘海盆或小洋盆,故也称洋内弧沟系安底斯型(或科迪勒拉型):大陆岩浆弧与大陆衔接于一体,故称为陆缘弧沟系被动大陆边缘 也称稳定边缘、不活动边缘、大西洋型或离散型边缘,位于板内,其两侧的大陆与大洋属于一个统一的板块,主动大陆边缘,被动大陆边缘,4.1 板块水平运动与垂直运动,水平运动是主要的、主导的板块的水平运动可以直接地导致地壳的垂向运动,例如板块的俯冲和碰撞过程中的垂向运动分量就是水平运动直接转换为垂向运动的表现板块运动过程中使岩石圈或地壳的厚度、地温场和均衡条件等发生变化,从而导致地壳发生垂向运动,5.盆地沉降的机制,伸展作用、剥蚀、或岩浆侵位导致的地壳薄 化作
12、用;(拆沉作用)下地壳和上地幔的冷却作用;地壳和岩石圈的沉积和火山的负载作用;地壳和岩石圈的构造负载作用;岩石圈的板底垫托作用导致下地壳负载作用;下降岩石圈穿入软流圈的动力流;高压相变导致的地壳密度增大。,四、板块构造的盆地分类,Dickinson(1976)根据盆地形成的地球动力学背景的分类,根据盆地位置与巨型缝合带的相互关系,根据板块内部和板块边缘相互关系及其发育情况,认为古生带和中新生代的盆地形成机制不同,根据盆地形成与沉积物充填的时间关系,上述盆地分类,主要遵循了以下几个基本准则:盆地所处的基底地壳类型盆地在板块构造中所处的大地构造位置盆地的地球动力学环境盆地发育的时代,田在艺根据上述
13、四个方面进行的分类,裂陷构造背景下的盆地,裂陷作用与裂陷盆地概念裂陷盆地类型裂陷盆地构造模式与充填模式裂陷盆地的演化趋势,裂陷作用,“裂陷作用”理解为引张力作用于整个岩石圈并导致地壳和岩石圈发生大规模的开裂和断陷的地质作用过程,或造就岩石圈“伸展构造”的既“裂”又“陷”的构造过程,它与英文中taphrogenesis和rifting的地质涵义大致相当。裂陷作用最具特征的产物就是“裂谷”(rift valley),裂谷(rift valley),Gregory(1894)用来描述“那些具有陡而长的、平行的正断层之间的狭长沉降带”,其典型实例就是“东非裂谷”,并特别强调了裂谷的地貌特征Burke(
14、1980)认为裂谷是引张作用使整个岩石圈破裂而形成的狭长沉降带,裂陷盆地(概念更广泛),有些区域的岩石圈在引张作用下并不是发生单个“裂谷”构成的“狭长的”沉降带,而是由大量的“裂陷”构成大范围的沉降区,这种构造单元统称为“裂陷盆地”(rift 或rifting basin,有人译为裂谷盆地,但这一英文名词中并没有“谷”的含义),地堑与半地堑,“地堑”(graben)一词也经常出现在描述和讨论裂陷盆地的文献中。“Graben”一词来源于德文,是沟槽的意思有一些断陷构造只是一侧以正断层为边界,另一侧为构造斜坡,称为“半地堑”(half-graben)地堑、半地堑是裂陷盆地的基本构造单元,裂陷盆地的
15、基本结构单元的形态,伸展盆地(Extensional Basin),伸展型盆地的涵义很广泛,泛指那些在地壳或岩石圈伸展变形过程中形成的盆地,规模可大可小,从大规模的大洋裂谷和大陆裂谷到小型的由正断层控制的地堑和半地堑裂陷盆地是从动力学成因方面给予定义,指那些由于岩石圈或地壳裂陷作用过程中形成的沉积盆地,主动裂陷作用与被动裂陷作用,主动裂陷作用(active rifting)是岩石圈底下的软流圈热物质主动上涌,并引起整个岩石圈的水平引张。裂陷过程是对软流圈和地幔深部热物质主动上涌的反应 被动裂陷作用(passive rifting)的力源是板块构造演化过程中产生的区域水平引张力,地壳或岩石圈的裂
16、陷伸展也可能导致岩石圈底下的软流圈热物质的被动上涌,裂陷过程的可能的差异,“热隆起”“火山活动”“裂陷盆地形成”“热沉降”等构造事件序列(主动裂陷)“裂陷盆地形成”“热隆起”(?)“火山活动”“均衡沉降、热沉降”等构造事件序列(被动裂陷)在裂陷盆地形成的动力学过程中,裂陷作用即有“主动”成分,亦有“被动”成分,并且在不同阶段可能表现为以不同的动力学机制占优势,大陆伸展模式,纯剪切伸展模式用纯剪切概念来解释地壳或岩石圈的伸展变形简单剪切伸展模式 地壳中岩石圈尺度的大型低角度正断层上盘的剪切滑动引起大陆伸展拆离断层及大陆分层伸展模式,陆克政的分类,伸展型拗陷盆地(extensional sag),
17、地壳或岩石圈受引张减薄而形成的碟状坳陷,盆地不直接受断层控制。这种盆地的形成可能有两种情况,一是岩石圈的减薄没有造成大规模破裂,另一种可能是盆地位于大型坡坪式拆离断层的断坡部位。后者实际上属于拆离断层上的伸展盆地。此外,如果岩石圈发生热隆起后又中断了热源供应,岩石圈在冷却收缩作用引起热沉降,也会形成拗陷盆地。,陆内宽裂陷盆地(terrestrial wide rift basin),由一系列平行延伸或分叉、斜交的地堑、半地堑组成,裂陷作用发生在很宽阔的地区。这种宽阔地区的裂陷作用往往是由发育在地壳中的大型拆离正断层控制的,而裂陷盆地是拆离正断层上盘的地壳断块伸展变形的产物,故也可称其为拆离断层
18、上盘的伸展盆地(supradetachment basin)。宽裂陷盆地可以被埋藏在后继的盆地沉积层之下,如渤海湾盆地,也可以直接露出地表、甚至拆离断层造成的变质核杂岩也广泛出露地表,如美国西部盆地山脉省。,陆内窄裂陷盆地(terristrial narrow rift basin),裂陷作用发生在比较窄的范围内,地堑、半地堑呈链状、斜列式分布,构成平面上的狭长的沉降带,是典型的大陆裂谷。如东非裂谷、苏伊士湾等。,陆间裂谷(inter-continental rift),裂陷作用使岩石圈已经完全裂解成为两部分或三部分,裂谷底部是新生洋壳并有进一步扩张的趋势,成为岩石圈板块离散运动的边界。如红海
19、裂谷南部。陆间裂谷的主要裂陷扩张是发生在新生洋壳部分,早期裂陷的大陆地壳中的正断层不再活动或不控制盆地的沉降作用,甚至部分隆升。总之,新生洋壳的出现标志着板块构造运动进入一个新阶段。,与大陆裂开和板块离散运动有关的盆地,与大陆裂开和板块离散运动有关的盆地,衰退裂谷(failed rift),从大洋以高角度伸入大陆内部的裂陷盆地,是大洋形成初期的三叉裂谷系中的一支,这种裂谷也称为夭折裂谷(aborted rift)或遗弃裂谷(abandoned rift)。如西非的贝努埃裂谷(Benue rift)。大洋封闭并发生大陆碰撞形成造山带后,早期的衰退裂谷演化成为与造山带近直角相交并伸向克拉通内部的拗
20、拉槽(aulacogen),俄克拉何马盆地就是拗拉槽的实例。,与大陆裂开和板块离散运动有关的盆地,衰退裂谷与拗拉槽,与大陆裂开和板块离散运动有关的盆地,新生大洋盆地(nascent oceanic basin)和洋中脊(oceanic ridge),大陆板块破裂后继续发生海底扩张,形成大面积以洋壳为底的新生洋盆,海底扩张仍然在洋中脊发生。如大西洋盆地和大西洋中脊。应该注意将在板块离散边界上形成的大洋盆地和扩张的洋中脊,与弧沟体系中弧后扩张形成的大洋盆地区别开来,尽管它们在某些方面(例如,洋壳和海底扩张作用等)具有可以类比的特征。,与大陆裂开和板块离散运动有关的盆地,被动大陆边缘(passive
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