《盆地分析2分类》PPT课件.ppt

第二讲 板块构造与沉积盆地分类 第一节 岩石圈及其板块构造环境 一、地壳与岩石圈,目前对地球内部的了解主要是借助于地震波研究的成果。地震波主要包括纵波(P波)、 横波(S波)和面波， 其中对地球内部构造研究有意义的是纵波和横波。,地震波的传播速度总体上是随深度而递增变化的。但其中出现2个明显的一级波速不连续界面、1个明显的低速带和几个次一级的波速不连续面。,莫霍洛维奇不连续面(简称莫霍面，M面)出现的深度在大陆之下平均为33km，在大洋之下平均为7km。在该界面附近，纵波的速度从7.0km/s左右突然增加到8.1km/s左右；横波的速度从4.2km/s突然增至4.4km/s。,古登堡不连续面(简称古登堡面，G面)位于地下2885 km的深处,从上往下，纵波速度由13.64km/s突然降低为7.98km/s，横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 并且地震波出现极明显的反射、折射现象。,低速带(或低速层)出现的深度一般介于60250 km之间，接近地幔的顶部,在低速带内，地震波速度不仅未随深度而增加，反而比上层减小510左右；并且，局部地段横波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。,因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔，把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部分与地壳一起构成岩石圈。,地壳的类型 地壳在横向上是极不均一的。可分为大陆地壳与大洋地壳两种类型。,大洋地壳 大洋地壳简称洋壳，厚度较薄，一般为510km (不包括海水厚度)， 在一些洋隆或海山地区可达10km以上。一般而言，厚度在洋中脊地区较薄 ，远离洋中脊地区厚度有增厚趋势。 大洋地壳的结构比较一致，从上到下一般可分为3层： 层1 或称沉积层。 层2 或称玄武岩层。 层3 或称大洋层。 大洋层以下进入上地幔。,总体来看，洋壳的厚度变化较小，物质成分主要相当于基性岩，物质的平均密度较陆壳大，约为2.82.9 g/cm3。洋壳内部的岩石变形程度较弱，具有较统一的刚性性质。而且，洋壳形成的年代较新，一般形成于距今2亿年以来。,图215 水平向和垂直向不均一的大陆地壳结构模型,大陆地壳 大陆地壳简称陆壳，其厚度较大，平均厚度约33km，在某些高山地区可厚达70km，在较薄的地方有时仅25km左右。 大陆地壳的结构在横向和纵向上均表现出很强的不均一性，总体上看，由上向下亦可分为3层：上地壳、中地壳、下地壳。,总体看，陆壳的厚度变化较大，结构较复杂，物质成分相当于中、酸性岩，物质的平均密度较洋壳小，约为2.72.8g/cm3。陆壳内岩石变形强烈，而且陆壳的形成年代较老，演化时间漫长。据岩石的同位素年龄测定，格陵兰的古老片麻岩年龄达36亿40亿a左右。现在一般认为地球的形成年龄为46亿a。所以陆壳自地球形成的早期便开始发育，并一直演化至今。,岩石圈的流变学特征 从力学和流变学角度看，岩石圈有足够的刚度构成比较连续 的板块，而软流圈是具有流变学特征的圈层。但岩石圈本身的强 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。,岩石圈的流变学特征,岩石圈的流变学特征 不同地区的大陆岩石圈的流变学特征也学差异。一些地区（如华北地区）的大陆地壳内部具有明显的低速层，甚至多个低速层。造成低速的原因可能有多种因素，如（1）含水层；（2）破碎的变质岩层；（3）蠕变变形带或韧性剪切带（糜棱岩带）；（4）滑脱（面）带等。这些壳内低速层在岩石圈强度上是相对的韧性层，它们在岩石圈构造变形以及地壳表层沉积盆地的形成过程中具有很重要的意义。,二、全球板块构造系统,1968年前后，地球科学家麦肯齐、摩根、勒皮雄和威尔逊等人进一步提出板块构造学说。 板块构造归纳了大陆漂移和海底扩张取得的重要成果，并及时吸取当时对地球上部层圈岩石圈和软流圈所获得的新认识，从全球统一的角度，阐明了地球活动和演化的许多重大问题。板块构造的提出，被誉为地球科学上的一场革命。,板块构造学说的基本思想 固体地球上层在垂向上可划分为物理性质显著不同的两个圈层，即上部的刚性岩石圈和下垫的塑性软流圈；刚性的岩石圈可划分为若干大小不一的板块，它们漂浮在塑性较强的软流圈上作大规模的运动；板块内部是相对稳定的，板块边缘则由于相邻板块的相互作用而成为构造活动强烈的地带；板块之间的相互作用从根本上控制着各种地质作用的过程，同时也决定全球岩石圈运动和演化的基本格局。,（一）板块的边界类型及板块的划分 板块边界分为三种基本类型。 1.分离型板块边界 相当于大洋中脊轴部。其两侧板块相背运动，板块边界受拉张而分离，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈，并添加到两侧板块的后缘上。也称为增生板块边界。这类边界主要分布于大西洋中脊、印度洋中脊和东南太平洋中隆。大陆裂谷系具有与大洋中脊类似的特征，也属于分离型板块边界。,2.汇聚型板块边界 相当于海沟及板块碰撞带。其两侧板块相向运动，在板块边界造成挤压、对冲或碰撞。汇聚型边界是最复杂的板块边界，可进一步划分两种亚型。 (1)俯冲边界 相当于海沟或贝尼奥夫带，相邻的大洋与大陆板块发生相互叠覆。由于大洋板块比大陆板块密度大、位置低，故一般总是大洋板块俯冲到大陆板块之下。俯冲边界主要分布于太平洋周缘及印度洋东北边缘，沿这种边界大洋板块潜没消亡于地幔之中，故也称为消减带。 俯冲边界又包括两类：岛弧海沟型，主要见于西、北太平洋边缘，指大洋板块沿海沟俯冲于与大陆以海盆相隔的岛弧之下；山弧海沟型（安第斯型），主要见于太平洋东南的南美大陆边缘，指大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下。,(2)碰撞边界 又称地缝合线，是指两个大陆板块之间的碰撞带或焊接线。当大洋板块向大陆板块不断俯冲时，大洋板块可逐渐消耗完毕，最后位于大洋后面的大陆与大陆板块之间发生碰撞并焊接成为一体，从而形成高耸的山脉并伴随强烈的构造变形、岩浆活动以及区域变质作用。 现代板块碰撞带的典型例子是阿尔卑斯喜马拉雅山构造带，其中喜马拉雅山部分的碰撞边界沿印度河雅鲁藏布江分布，称印度河雅鲁藏布江缝合线，它是印度板块与欧亚板块的碰撞边界。,3.平错型（剪切）板块边界 相当于转换断层，其两侧板块相互剪切滑动，通常既没有板块的生长，也没有板块的消亡。它一般分布在大洋中，但也可在大陆上出现，如美国西部的圣安德烈斯断层，就是一条有名的从大陆上通过的转换断层。 上述几类板块边界在全球的分布及相互连接勾画出了全球岩石圈板块的轮廓。,全球十二个主要板块的分布,六大板块: 欧亚板块、非洲板块、印度板块（或称大洋洲板块、印度澳大利亚板块）、太平洋板块、美洲板块和南极洲板块。由1968年法国地球物理学家勒皮雄划分。 12个板块 美洲板块划分为南美板块、北美板块及两者之间的加勒比板块；太平洋板块西侧划分出菲律宾板块；非洲板块东北部划分出阿拉伯板块；东太平洋中隆以东与秘鲁智利海沟及中美洲之间（原属南极洲板块）划分出纳兹卡板块和可可板块。,板块俯冲带与岩浆作用和地震的关系,全球各板块之间的相对运动和板块边界的分离、走滑、俯冲与碰撞等作用构成了地球动力系统的基本格局。,图914 板块俯冲带与变质作用的关系,板块构造学说认为，板块内部是比较稳定的，岩石变形一般较弱，通常以大面积的长期而舒缓的升降运动为主（即造陆运动）；板块边缘是构造活动强烈的地带，在分离型及平错型板块边界附近，岩石变形以断裂为主，但在汇聚型板块边界附近，岩石变形异常强烈，同时伴随强烈的岩浆活动与变质作用，常可形成高大的褶皱山系（即造山运动）。,大陆破裂和分离的阶段以及被动边缘的发育,（二）威尔逊旋回,从统一的大陆板块发展为大陆裂谷系，一般与岩石圈板块的相背分离运动及热的软流圈物质上涌有关，即具有与洋中脊类似，因此大陆裂谷可视为洋脊发育的胚胎期。如果大陆裂谷沿分离的方向继续发展，进一步变大、变深，中间部位出现新生洋壳，成为狭窄的原始海洋，如非洲与阿拉伯半岛之间的亚丁湾红海。沿着这个方向继续发展（即海底扩张），便可形成宽大的海洋，如大西洋，这时的大洋常具有宽广的大陆架、大陆坡及大陆基，是地表沉积最发育的场所，可形成巨厚沉积物。这种大洋边缘尚未出现海沟，大陆与大洋一侧同属一个板块，称为被动大陆边缘。,主要大陆边缘与大陆大陆磁撞造山的发展过程,威尔逊旋回,随着海底扩张不断进行，被动大陆边缘处的洋壳发生断裂并向大陆下俯冲形成海沟，这种具有海沟的俯冲边缘称为主动大陆边缘，如今太平洋。这时的大洋开始衰退、萎缩，由于俯冲作用，在大陆边缘可形成高大山系，成为重要的剥蚀物源地区。随着俯冲作用的进行，大洋最后消亡，大陆与大陆碰撞形成巨大的褶皱山系，成为陆上剥蚀的主要场所。如有些地区碰撞尚未进行彻底，还可保留某些残留海盆，如今地中海。上述从大陆裂谷发展到大洋并进一步发展成为造山带的演化过程，反映了大洋形成与消亡的一般规律，被称为威尔逊旋回。,三、板块构造运动与盆地的沉降机制,板块构造理论强调岩石圈板块的巨大水平运动，盆地的沉降是地壳垂向运动的表现。正是板块的水平运动和板块之间的相互作用派生了地壳和岩石圈的垂向运动。 板块的水平运动可直接导致地壳的垂向运动，如板块俯冲和碰撞过程中的垂向运动分量。更主要的是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了变化，从而导致地壳发生垂向运动。,板块构造运动与盆地的沉降机制,沉积盆地的沉降机制可归纳为7个方面： （1）伸展作用、剥蚀或岩浆侵位导致的地壳薄化作用； （2）下地壳和上地幔的冷却作用； （3）地壳和岩石圈的沉积和火山的负载作用； （4）地壳和岩石圈的构造负载作用； （5）岩石圈的板底垫托作用导致的下地壳负载作用； （6）下降岩石圈穿入软流圈的动力流； （7）高压相变导致的地壳密度增大。 这些不同机制都是引起地壳或岩石圈均衡条件破坏的原因，地壳的均衡作用则是使不均衡的地壳或岩石圈达到均衡状态。所以，地壳表面沉降一般是由地壳的均衡作用引起的，同时形成了沉积盆地。,第二节 沉积盆地类型,一、沉积盆地的分类原则 （1）根据盆地的规模； （2）根据盆地的平面形态； （3）根据盆地的剖面形态； （4）根据沉积作用与盆地形成作用在时间上的配合 关系； （5）根据盆地基底深浅和起伏； （6）根据盆地的下伏地壳结构； （7）根据槽台学说和地台活化说及其所处的大地构 造位置； （8）根据板块构造及其所处的大地构造位置； （9）根据形成盆地的地球动力学环境； （10）根据盆地形成的地质时代或构造阶段；,沉积盆地的分类原则 （11）根据盆地发育的持续时间与经历的旋回性； （12）根据盆地内的充填补偿情况； （13）根据盆地发育的主要沉积体系、沉积环境； （14）根据盆地内的构造岩石组合或建造； （15）根据盆地内的地热流值和地温梯度值等参数； （16）根据盆地含油气性和含矿性。 现代流行的分类原则，一般是地球动力学环境与板块构造背景相结合，能反映盆地发育的本质特征。,一、国外学者的沉积盆地分类 1早期的盆地分类：布罗德（1959）的盆地分类,国外学者的沉积盆地分类 2Dickinson（1974,1976）的盆地分类,国外学者的沉积盆地分类 3Bally（1975,1976,1980）的盆地分类,C型俯冲与B型及A型俯冲对比,国外学者的沉积盆地分类 4Kingston（1983）的盆地分类,国外学者的沉积盆地分类 5Miall（1984）的盆地分类,国外学者的沉积盆地分类 6Klein（1987,1989）的盆地分类,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 离散环境 1大陆裂谷（rift valley）：陆壳内裂谷，常伴随双峰火山活动； 2原洋裂谷（proto-oceanic rift trough）：初生洋盆，以新洋壳为底，侧向为年轻张裂大陆边缘; 板内环境 1大陆隆和陆阶（continental rise and terrace）：在陆洋交界板内环境的成熟张裂大陆边缘； 2大陆堤（continental embankwent）：在张裂大陆边缘向海一侧建造的推进沉积物； 3克拉通内盆地（intracratonic basin）：在轴部下面为古裂谷的宽阔克拉通盆地；,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 板内环境 4大陆地台（continental platform）：被薄而广泛的沉积覆盖的稳定克拉通； 5活动大洋盆地（active ocean basin）：在离散板块边界形成的以洋壳为底的扩张盆地； 6大洋岛屿、无震中脊和洋底高原（oceanic island,aseimic ridge and plateau）：形成于洋内而非岩浆弧； 7休眠大洋盆地（dormant ocean basin）：以洋壳为底的盆地，既无扩张也无俯冲；,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 聚敛环境 1海沟（trench）：由大洋岩石圈俯冲作用形成的深海槽； 2海沟斜坡盆地（trench-slope basin）：在俯冲杂岩上发育的局部构造坳陷； 3弧前盆地（forearc basin）：发育于弧沟间隙内的盆地； 4弧内盆地（intraarc basin）：沿岩浆弧台地发育的盆地； 5弧后盆地（backarc basin）：在洋内岩浆弧后发育的洋盆（包括活动弧和残留弧间的弧间盆地），和大陆边缘岩浆弧后的大陆盆地，无前陆褶皱冲断带；,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 聚敛环境 6弧后前陆盆地（retraarc foreland basin ）：大陆边缘弧沟系大陆一侧发育的前陆盆地； 7残留洋盆（remnant ocean basin ）：在碰撞陆缘及弧沟系间形成的收缩洋盆，在缝合带中最终被俯冲和变形； 8周缘前陆盆地（peripheral foreland basin ）：碰撞时拖入俯冲带的被动陆缘上的前陆盆地； 9背式盆地（piggy basin ）：形成和被拖带在移动的冲断层顶部的盆地； 10前陆山间盆地（foreland intermontane basin ）或破裂前陆盆地（broken foreland）：在前陆环境的基底隆起中形成的盆地,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 转换环境（及与走滑断层有关的盆地） 1转换拉张盆地（transtensional basin）：沿走滑断层系拉张而形成的盆地； 2转换挤压盆地（transpressional basin ）：沿走滑断层系挤压而形成的盆地； 3转换旋转盆地（transrotational basin ）：走滑断层系内地块绕垂直轴旋转而形成的盆地；,国外学者的沉积盆地分类 7Ingersoll（1988,1994）的盆地分类 混合环境 1陆内扭动盆地（intracontinental wrench basin）：由远距离碰撞效应在陆内形成的各种旋转盆地； 2拗拉槽（aulacogen）：前期与大陆边缘呈高角度的衰退裂谷，后期聚敛活动时再活化，以致它们与造山带呈高角度相交； 3碰撞裂谷（impactogen）：与造山带呈高角度相交的裂谷，无前造山期的历史，与坳拉槽不同； 4继承盆地（suceessor basin）：在局部造山或地裂活动停止后，于山间环境形成的盆地。,二、国内学者的沉积盆地分类 （一）朱夏的盆地分类（1965,1982