（精选）沉积盆地介绍.ppt

沉积盆地概述 1 第一节基本概念第二节主要盆地类型及特征第三节中国的沉积盆地 主要内容 2 一 沉积盆地的概念盆地是指地壳表面三度空间上的凹地 沉积盆地是指地球历史上长期处于沉降状态并被厚层沉积物充填的盆地 沉积盆地含义 首先被厚层沉积物充填的盆地才能称为沉积盆地 其次 沉积盆地是地球历史上长期处于沉降状态的地区 或者说未经过造山隆起的沉降地区 3 二 沉积盆地的成因机制归结为重力 热力和应力趋动三种模式 重力模式 指沉积载荷作用引起岩石圈弯曲而出现坳陷 热力模式 指热膨胀引起岩石圈最初隆起并遭受剥蚀 随后的冷却又引起岩石圈下沉而出现坳陷 应力模式 张力作用下 正断层产生的地壳楔沉降 挤压力作用下 隆起前缘的均衡下降 地壳扩张时 下部地壳拉伸减薄引起上部脆性地壳的破裂下沉 由平移或转换断层引起地壳的局部沉陷 4 三 盆地的分类盆地概念由地槽学说发展而来 最初是以与地槽 地台的关系来分类 如 克拉通内盆地 是指分布在克拉通之上的盆地 前陆盆地 指造山晚期在地台边缘地带形成的盆地 以磨拉石沉积为代表 山前盆地 指造山作用之后在中间地块边缘形成的低地 上叠盆地 指叠加在造山带褶皱地层之上的盆地 山间盆地 指造山带中在基底固结硬化较早的块体上发育的盆地 地洼 专指中新生代以来因构造活化而形成的盆地 5 由于盆地内的沉积及构造样式演化受地球动力学构造环境所制约 因此 按板块构造的观点 首先可将盆地划分为伸展盆地 挤压盆地 走滑盆地和克拉通盆地四大类型 然后可根据盆地所处的地壳结构和大地构造位置进一步划分为若干类型 尽管这个分类方案还不是很完善 但它基本上可以高度概括盆地的所有类型 6 第一节基本概念第二节主要盆地类型及特征第三节中国的沉积盆地 主要内容 7 一 伸展盆地 裂陷构造环境 裂陷构造环境的盆地是岩石圈在拉张构造应力作用下发生分裂 断陷所产生的盆地 大陆板块的分裂扩张是经过大陆内主动裂谷盆地 大陆间裂谷盆地 最后演化为被动大陆边缘盆地 8 1 陆内裂谷盆地 陆内裂谷盆地的形成与地幔物质上涌 导致地壳拉伸与减薄有密切的关系 地幔上隆导致裂陷盆地形成模式图 9 2 陆间裂谷盆地 由陆内裂谷进一步演化分离漂移而成 盆地基底具过渡性质 由减薄的陆壳和部分新生洋壳组成 陆间裂谷的地温梯度较高 这是与陆内裂谷的不同之处 盆地内的沉积物来源于两侧隆起的陆块 早期为陆相河流携带的粗碎屑物质 中期为湖泊相的泥岩 碎屑岩和蒸发岩组合 晚期有海陆交互相 海相泥质岩 碎屑岩 蒸发岩 火山碎屑岩 并夹带玄武岩 辉绿岩和辉长岩组成的新生洋壳成分 10 陆内裂谷 陆间裂谷 11 3 被动陆缘盆地 被动大陆边缘盆地产生于海底扩张后期 由大陆边缘或陆间裂谷继续扩张 逐渐张开加宽而形成 大陆在分离后随时间的延续发生失热沉降 同时由于沉积物负荷作用进一步发生区域性挠曲沉降 形成具有宽广的大陆架 平缓的大陆坡和大陆隆的被动大陆边缘盆地 一般来讲 在构造特征上 从陆壳边缘向海洋方向发生阶梯状断陷 形成边缘裂陷槽 12 裂谷的形成和演化过程 裂前的拱起破裂阶段 陆内裂谷阶段 陆间裂谷阶段 大洋裂谷阶段 13 以河湖相碎屑岩或火山碎屑岩沉积为主 主要以蒸发岩沉积为特征 碎屑物可搬运至深海盆 在深水区形成浊积与半远洋沉积互层 主要在陆基上形成厚层浊积和以细层理为特征的平积层 大西洋被动大陆边缘盆地演化的四个阶段 14 5 坳拉谷盆地 坳拉谷盆地指以正断层为边界 发育于克拉通内的地槽 有以下特征 出现在大陆边缘的凹入部位 与陆缘近于垂交 近陆缘处活动性大 越向大陆内部下陷幅度越小 直至最后消失 其生成时期与大陆破裂同时 初期为一狭窄的地堑 后期转化为宽阔的拗陷 结束时无明显的构造变形 如有岩浆活动 以碱性火山活动占优势 具有地壳增厚和正的布格异常的特殊组合 15 坳拉谷盆地是大陆裂谷向大洋演化过程中出现的三叉裂谷中的一支 这一支因后来停止活动成为夭折谷 另两支继续扩张而成为大洋 16 坳拉谷内的沉积物在其不同的发展阶段也有差异 在早期和晚期以陆相碎屑岩为主 在中期以海相 海陆过渡相碎屑岩和碳酸盐岩为主 在早 中期 坳拉谷内的沉积物来源于周边的大陆隆起区 流向海洋的方向 晚期 由于海洋的收缩封闭 形成碰撞造山带 产生隆起剥蚀区 沉积物自造山带向大陆内部方向搬运 拗拉谷盆地沉积特征 17 6 大陆边缘裂谷盆地 大陆边缘裂谷盆地的形成与板块俯冲 造成大陆边缘的张性变形有密切的关系 这种裂谷盆地常被称为被动裂谷盆地 一般规模较大 沉积巨厚 大洋板块俯冲与大陆边缘裂谷盆地演化关系图 18 二 聚敛构造环境的盆地 在俯冲阶段 发生B型俯冲 大洋板块俯冲进入地幔 大陆板块仰冲其上 两者在压应力作用下形成深海沟 在海沟之后 常常是由火山喷发岩和同源深成岩体构成火山岛弧 在岛弧的后面常形成弧后盆地 在碰撞阶段 发生A型俯冲带及有关的周缘前陆盆地 此外 在碰撞造山带形成过程中 常有残留大洋盆地形成 在挤压带周缘形成山前挠曲盆地 在挤压带内 常形成挤压后期拉张断陷型的山间盆地 19 海沟 弧前盆地 斜坡盆地与消减带杂岩体发育的关系 20 1 海沟盆地 海沟盆地发育在岛弧前缘 由大洋板块俯冲而形成的两侧不对称的凹槽 靠岛弧的一侧坡度较陡 向海延伸的一侧坡度较缓 由于洋壳俯冲作用 海沟盆地的沉积物潜入地幔而消耗 因而海沟中的沉积物时代较新 厚度不大 其沉积物的来源由两部分构成 一部分是半深海 深海相浊积岩沉积 一部分是俯冲板块带来的深海沉积物 此外 由于俯冲作用 大洋板块上的沉积物或仰冲板块上产生的破碎岩块 混合起来形成性质不同 时代不同的混杂岩体 21 2 弧前盆地 位于岛弧与海沟之间 由于板块俯冲作用 使沟 弧之间下部岩石圈挠曲下沉 形成一个大的拗陷 即弧前盆地 沉积物主要是来自岩浆弧的碎屑沉积 一般情况下 由于构造不稳定 沉积成熟度较低 盆地时代新 3 弧间盆地 弧间盆地分布在残留弧与火山弧之间 在地貌上类似于深海平原 盆地两侧常为正断层所限 基底地壳类型为大洋型 22 弧间盆地构造演化示意图 23 4 弧后盆地 位于岛弧后面向着大陆的一侧 发育于B型俯冲的仰冲板块上 若俯冲速度加快 可使软流圈加热增温 从而在弧后地区诱发小型热对流 使部分上地幔物质底辟上升流动 上部岩石圈产生拉张效应 形成弧后盆地 弧后盆地的发育起因于火山弧后的拉张分裂 持续的拉张作用逐步形成分裂轴位置有洋壳的弧后盆地 弧后盆地沉积的最大特点是火山碎屑沉积占优势 因火山弧是它主要的物源区 24 25 5 残留洋盆地 当两个大陆板块相碰撞形成缝合带时 先发生碰撞的点段褶皱隆起 并发育前陆盆地 还未发生碰撞的点段仍为洋盆 称为残留洋盆地 残留洋盆地中形成大型三角洲沉积体系 再向海洋中心发育着海底扇浊积岩 并覆于洋底远洋沉积之上 随着俯冲作用加剧 残留洋盆逐渐缩小 甚至封闭消失 同时前陆盆地不断扩大 磨拉石沉积组合覆盖于复理石沉积组合之上 26 A 碰撞早期 B 碰撞晚期 残留盆地逐渐封闭示意图 27 6 弧背前陆盆地 弧背前陆盆地位于大陆基底之上 与大陆边缘弧之后的前陆褶皱冲断带毗邻 是与大陆岩石圈的部分俯冲有关的一种前陆盆地 弧背前陆盆地的板块位置离蛇绿岩套较远 距岩浆弧带较近 28 弧背前陆盆地通常具有以下特征 位于大陆地壳上 其活动翼是前陆褶皱带而不是岛弧 多数前陆盆地的发展与薄皮冲断带有关 少数发育在厚皮基底隆起带 具有规模大 演化时间长的特征 几百km宽 几千km长 上千km厚的地层充填和10 100Ma的演化时间 冲断带在横剖面上是楔形的 毗邻造山系核部 向大陆内部变薄 盆地沉积在横剖面上也是楔形的 紧靠冲断带边缘处最厚 底部是造山期后的磨拉石 有明显的不整合 相对其他弧后盆地而言 弧背前陆盆地是压性盆地 29 7 周缘前陆盆地 周缘前陆盆地位于陆 陆碰撞造山带的褶皱 冲断带与板块之间 是在缝合带的俯冲板块上发展起来的 位置离蛇绿岩套较近 距岩浆弧带较远 30 周缘前陆盆地 周缘前陆盆地 31 周缘前陆盆地具有下列基本特点 在横剖面上不对称 靠近造山带一侧沉积较厚 构造变形强烈 靠近大陆一侧沉积较薄 构造变形微弱 以异常高的堆积速率为特征 以碎屑沉积为主 物源主要是造山带 也可来自翼部克拉通 盆地下部可能为海相 海陆交互相及三角洲相沉积 向上则主要是河流相 三角洲相 湖沼相沉积及山麓相堆积 盆地沉积物下部是同造山期或造山前形成的复理石沉积 之上是造山后或同造山期形成的磨拉石沉积 32 8 山前凹陷盆地 前陆盆地形成的前提条件是冲断载荷 而中亚地区中生代的盆地 与前陆盆地的概念不同 既没有同造山期的逆冲作用 又没有后造山期的扩展作用 故提出后续前陆盆地 继承性前陆盆地 类似前陆盆地和中国式盆地等概念 最初密度大而冷的克拉通边缘地壳在重力作用下破碎而下沉到密度小而热的造山带之下 从而引起上地壳的挠曲变形 盆地早期沉陷受重力控制 晚期与冲断负荷效应有关 33 RAB 弧背前陆盆地 PFB 周缘前陆盆地 ICB 山前凹陷盆地 板块联合过程中形成的三类盆地 34 山前凹陷盆地与前陆盆地特征对比表 35 9 山间盆地 多分布于古生代褶皱断裂带之间 是大陆板块在碰撞作用后期 由于应力松驰拉张效应 在构造负荷作用下发生断陷沉降所形成的一类盆地 多为中小型盆地 边界为断层所限 早期以高角度正断层为主 晚期常转化为高角度逆断层 沉积物来自周边褶皱山系 自边缘至中心常形成冲积相 河流相 三角洲相 滨浅湖相 深湖相沉积体系 盆地内的沉积物具有多旋回性 基本上是同造山期或造山后期形成的磨拉石和粗碎屑岩 含煤和蒸发岩类 36 三 走滑断裂构造环境的盆地 在大陆内部的走滑断裂 在两侧块体作水平剪切运动时 一般在块体运动的前方形成挤压区 在后方形成拉张区 这些挤压或拉张变形是对走滑断层水平位移的有效调节和补偿 37 当走滑断层有弯曲或断面偏离直立时 则可能产生局部离散带和聚敛带 导致地壳拉伸下沉和挤压上升 当断面急剧弯曲或呈锯齿状形态时 根据局部应力的分布状况 有的地方形成褶曲和冲断层 有的地方形成拉分盆地 当走滑断层由平直向弯曲 分支发展过程中 形成复杂的网状断层系 其中产生了成对的隆起断块和下沉断块盆地 38 走滑型盆地即是与大型走滑活动有关的盆地 有走滑拉分盆地和滑脱型盆地两个主要类型 39 四 克拉通构造环境的盆地 克拉通盆地是指在地质历史的很长时期内下沉的区域性的坳地 是地壳上已经稳定的和很少遭受变形的部分 具有区域变质或花岗岩化的坚硬基底 由于岩石圈变冷 比重增大 因重力作用而缓慢下沉 或因地幔隆起或因相邻板块的挤压作用 使古老地台逐渐下降 克拉通盆地面积很大 沉降缓慢 沉积物厚度不大 沉积类型包括浅海相砂泥页岩 碳酸盐岩 蒸发岩 缺乏深海沉积物和浊积岩 也没有火山活动 构造变动微弱 褶皱极其平缓 40 沉积盆地分类 41 第一节基本概念第二节主要盆地类型及特征第三节中国的沉积盆地 主要内容 42 一 主要沉积盆地类型对于具有多期次构造演化的中国大陆来说 沉积盆地具有多种多样的类型 可划分为四大类型 裂陷构造环境的盆地聚敛构造环境的盆地走滑断裂构造环境的盆地克拉通构造环境的盆地 43 中国沉积盆地与油气田分布图 44 1 裂陷构造环境 45 2 聚敛构造环境 B型俯冲构造环境 46 A型俯冲构造环境 C型俯冲构造环境 47 3走滑断裂构造环境 4克拉通构造环境 48 二 沉积盆地的主要特征 由于中国大陆构造形成和演化的特殊性 不同类型的盆地具有不同的发育程度及独特的特征 聚敛构造环境的盆地在中国最为发育 特别是A型俯冲构造环境的周缘前陆盆地和C型俯冲构造环境的山前凹陷盆地最为常见 裂陷构造环境的坳拉谷盆地 大陆内裂谷盆地在中国也较为为常见 但其发育的时间相对较短 幅度也有限 而且反转构造发育 49 克拉通构造环境的克拉通盆地也比较发育 但活动性比较强 如华北克拉通盆地 扬子克拉通盆地 由于中国大陆构造的形成与演化具有多旋回的特征 沉积盆地的形成与演化也具有多旋回的特征 常形成复合盆地 没有时间概念的 或时间概念比较粗略的 沉积盆地分布图 对于具有多期次构造演化的中国大陆来说是不适合的 50 总的演化趋势是按照威尔逊旋回的发展 早期多发育与裂陷构造背景有关的沉积盆地 晚期多发育与聚敛构造背景有关的沉积盆地 根据中国大陆构造形成与演化的实际情况 沉积盆地的形成可以概括为中元古代 新元古代早期 南华纪 三叠纪和侏罗纪 第四纪三个沉积盆地形成阶段 三 中国沉积盆地的形成与大陆构造的演化 51 中元古代 新元古代早期 主要发育陆内裂陷构造环境的盆地 南华纪 三叠纪 早期主要发育被动大陆边缘构造环境的盆地和陆内克拉通盆地 晚期主要发育聚敛构造背景有关的沉积盆地 侏罗纪 第四纪 中国东部主要发育陆内裂陷构造环境的盆地 西部主要发育大型聚敛构造背景有关的沉积盆地 52 中国J Q时期沉积盆地类型图 田在艺 1 裂谷型盆地 2 弧后被动边缘盆地 3 克拉通盆地 4 山前凹陷盆地 5 山间断陷盆地 6 走滑断陷盆地 53 例 塔里木盆地的形成