沉积盆地动力学与模拟研究

沉积盆地动力学过程与模拟研究是当前地球科学研究的前沿领域。盆地形成演化的动力学机制、盆地沉积充填过程与模拟、盆地规模的流体动力学等方面的研究近年来取得了重要进展。从定性的静态描述分析转向定量的动态过程研究是当前盆地动力学研究的主要发展趋势。盆地形成机制研究在深部过程控制、多重机制联合作用、幕式裂陷和反转过程等方面取得显著进展。前陆盆地构造—充填过程和模拟、构造活动盆地层序地层学、盆地充填过程分析与模拟等研究代表了盆地充填动力学研究的最新成果。盆地流体过程和模拟是当前的一个研究热点,盆地流体的识别、追踪和盆地规模的流体动力学分析与模拟获得突出性进展。     

沉积盆地动力学研究进展

沉积盆地在演化过程中,其沉积充填记录了海陆变迁,构造格局演变及与周围环境的相互作用的具体历史。从盆地沉积充填,盆地形成演化,盆地流体三个方面讨论总结了前人有关的盆地动力学研究内容,重点论述了沉积盆地动力学对成盆、生烃、油气富集的影响及造山带与盆地间的耦合关系。盆地动力学应从定性到定量动力学模拟研究,使用计算机新技术及多学科联合研究,必将能更好指导能源和矿产资源勘探。     

盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化;层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。     

沉积盆地动力学研究的新进展

沉积盆地动力学研究在９０年代向多维、多角度、多种研究手段相结合的方向迈进。多维体现在盆地研究延拓至岩石圈层次、上部脆性变形与下部韧性变形相结合，造山带研究与盆地研究相结合，流变学、应力状态等随时间变化影响盆地动力学演化研究方面；同时，构造时间非线性因素也制约着盆地动力学历程。多角度体现在对制约盆地演化的热、应力与重力因素的综合研究，对盆地形成的热作用研究进一步加强，对岩石圈应力的时空演化与岩石圈形变对盆地动力学的影响有了深刻的认识，对重力的成盆作用有了新的探讨。多种研究手段如数值模拟、构造物理模拟实验以及二者的结合等已用来研究沉积盆地动力学演化。     

羌塘盆地中生代构造属性

通过对羌塘盆地南北两侧构造带地质特征、构造演化历程及盆地内部中生代地层充填特征的分析,探讨了羌塘盆地中生代构造属性及地球动力学机制。研究表明:羌塘盆地经历了早、中三叠世前陆盆地,晚三叠世早、中期被动陆缘盆地,晚三叠世晚期—侏罗纪羌北前陆盆地和羌南陆被动陆缘裂陷—坳陷盆地及早白垩世前陆盆地等地质演化历程;盆地南北边界构造带复杂而有序的地球动力学环境和构造演化,决定了羌塘盆地中生代为一复杂的多旋回叠合盆地。     

前陆盆地构造-热演化:以龙门山前陆盆地为例

前陆盆地油气资源丰富但构造变形十分复杂,使得前陆盆地构造-热演化模拟面临挑战。前陆盆地演化过程中构造与热的耦合体现在多个层面:岩石圈热演化对岩石圈强度时空分布及其挠曲的影响;逆冲推覆作用的浅部温度效应;快速沉积作用对盆地温度场的影响等。首先,前陆盆地形成时的岩石圈热背景及其造成的岩石圈强度空间变化对盆地后期的演化具有重要影响。同时早期热事件的热扰动也会叠加在前陆盆地的构造-热演化过程中,并不断衰减,影响岩石圈的流变结构,从而带来一系列的影响。热与构造演化相耦合在前陆盆地定量模拟中非常重要。其次,还需特别关注岩石圈深部过程与近地表构造过程的耦合。造山带逆冲推覆、抬升和剥蚀是与前陆盆地形成相关的重要构造活动,这种运动引起的热对流对造山带的热结构、前陆逆冲带以及前渊地区的温度场的分布有着重要影响。最后,前陆盆地形成演化过程中的快速沉积作用对盆地温度场和地表热流产生强烈的压制作用,对前陆盆地浅部热演化的影响不容忽视。因此,在浅部热演化(包括造山带逆冲推覆、快速沉积压实等)与盆地下伏岩石圈挠曲、深部热演化的联合作用下,使得前陆盆地构造-热演化颇为复杂,二者的耦合使得前陆盆地构造-热演化模拟颇具挑战。     

盆地形成与演化的动力学类型及其地球动力学机制

借鉴国内外已有的盆地研究成果,在盆地分析的基础上,从岩石圈板块作用、岩石圈深部作用和岩石圈表生作用3个方面,兼顾系统性、科学性和应用性,确立了盆地新的分类原则,由此深入研究了盆地形成与演化的动力学类型,并进一步阐述了盆地形成与演化的地球动力学机制。研究结果表明:在盆地分类中,首先主要根据盆地形成的地球动力学环境如岩石圈板块作用环境、深部作用环境以及表生作用环境来划分大类;再根据盆地形成与演化的各种地质作用及其动力学过程如构造作用(伸展、挤压或剪切过程)、热力作用及重力作用进行主要类型划分;再根据盆地的基底性质和地壳类型(如陆壳、洋壳或过渡壳)以及盆地的沉积充填史和构造古地理等(如海相盆地、陆相盆地或过渡相盆地)细分亚类。盆地形成与演化的动力学类型主要包括:单一构造或热体制下盆地演化时的原型盆地类型、单一重力体制下盆地演化的原型盆地类型、多种构造-热体制下盆地演化的叠合盆地类型以及多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地类型。在单一构造或热体制下,从板块作用或壳幔作用角度原型盆地动力学类型主要划分为:伸展盆地(陆内伸展盆地、陆间伸展盆地、大洋伸展盆地和弧后伸展盆地),挠曲盆地(弧后挠曲盆地、周缘挠曲盆地、陆内挠曲盆地),走滑盆地(走滑伸展盆地、走滑挠曲盆地)以及克拉通盆地(克拉通退缩盆地、克拉通扩展盆地和克拉通迁移盆地);单一重力体制下原型盆地动力学类型有负载盆地和撞击盆地;多种构造-热体制下的叠合盆地动力学类型有叠加盆地和复合盆地;多种构造-热体制下盆地演化的残留盆地动力学类型有伸展隆起下局部沉降引起的残留盆地、推覆褶皱隆起引起的残留盆地、俯冲至局部碰撞引起的残留盆地及周边抬升隆起引起的残留盆地。关于盆地形成与演化的地球动力学机制包括:岩石圈的板块作用机制,岩石圈的深部作用机制以及岩石圈的表生作用机制。岩石圈的板块作用机制包括板块伸展、挤压和剪切作用;岩石圈的深部作用机制包括软流圈与超级地幔柱对岩石圈的作用,尤其是壳幔作用;岩石圈的表生作用机制也很重要,包括盆地的重力作用、大气作用、海洋作用和生物作用。通过本文的研究,可以为研究整个岩石圈演化、壳幔作用、地球动力学过程以及成藏成矿机制奠定重要理论基础;同时,对于沉积盆地矿产资源、能源资源、水资源勘探和开发,以及灾害防治和环境保护也具有重要应用价值。     

沉积盆地构造核心理论和关键技术方法:前沿与发展方向

系统分析前人在沉积盆地构造研究的基础上,论文总结了沉积盆地构造核心理论和关键技术方法的前沿与发展方向。沉积盆地构造核心理论包括盆地分类理论、成盆机制理论、变形定量分析理论和盆地充填过程理论。盆地分类理论是依据不同分类标准建立盆地分类方案,其发展趋势是基于资源与构造背景的原型盆地分类和基于盆地演化的叠合盆地分类;成盆机制理论是定量模拟不同作用机制下(纯热机制、构造作用、负载作用)盆地沉降过程及其控制因素,其发展趋势是三维成盆动力学模拟;变形定量分析理论包括断层相关褶皱理论、临界楔理论和盐构造理论,其发展趋势是三维构造建模与三维定量变形分析;盆地充填过程理论主要开展不同构造成因盆地的充填过程对比与盆山过程的源-汇分析,其发展趋势是多元源-汇分析与定量化盆地分析。沉积盆地构造关键前沿技术包括三维构造建模技术、构造物理模拟与数值模拟技术和基于三维构造恢复的裂缝预测技术。构造物理模拟技术包括了基于工业CT扫描成像物理模拟技术:可以无损动态监测构造带内部变形演化过程,精确构建变形带三维空间展布形态;基于PIV的有限应变分析的物理模拟技术:可以定量分析变形的演化过程,直观展示应变分布特征,探讨构造应变动态分布规律;基于超重力离心机的构造物理模拟技术:可以模拟不同尺度构造流变过程,探讨岩石圈浅层脆性变形与深层韧性流变之间的动力学机制。     

拉伸盆地动力学定量模拟研究的进展及趋势

拉伸盆地作为一种重要的盆地类型一直受到重视，定量动力学模拟是一种迅速兴起并发展起来的一种盆地分析的方法，笔者主要介绍了：（1）拉伸盆地的沉降机制。（2）拉伸盆地的定量动力学模型。（3）拉伸盆地定量动力学模拟的实现方法。（4）拉伸盆地定量动力学模拟过程中的不确定性，从而使人们对这一领域有一个清晰的认识和了解，促进这一领域的研究和发展。     

沉积盆地构造热演化模拟的研究进展

沉积盆地构造热演化模拟建立在盆地成因的地质地球物理模型基础之上,其中包括运动学模型、运动学—流变学模型和动力学模型。运动学模型在预测盆地热流演化方面具有优势,但在预测构造沉降等几何形态方面存在一定的缺陷;运动学—流变学模型的优势在于构造演化模拟,在热演化方面类似于运动学模型;动力学模型蕴含着潜在的巨大优势,只是目前还存在一些阻碍因素。构造热演化正演模型的进一步完善及正、反演模型的匹配将是未来构造热演化模拟的发展趋势。     

盆地的形成和充填过程模拟：以拉伸盆地为例

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程,估算盆地的拉伸量,分析盆地深部结构和热流背景;动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。     

缅甸含油气盆地群形成演化及其地球动力学背景

基于不同构造单元地质记录的分析,结合板块重建及地球动力学背景,对缅甸含油气盆地群的形成演化及其地球动力学背景进行了探讨.研究表明:缅甸含油气盆地群的基底是晚基梅里期变质杂岩;晚白垩世至始新世,新特提斯洋壳向西缅地块之下NNE向斜向俯冲,在西缅地块西缘发育增生楔,而在西缅地块内形成了火山弧、弧前裂陷盆地和弧后裂陷盆地;渐...     

油气成藏动力学及其研究进展

成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术 ,在盆地演化历史中和输导格架下 ,通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析 ,研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架 ,研究的核心是能量场 (包括温度场、压力场、应力场 )演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。 2 0世纪 90年代以来 ,成藏动力学研究的进展表现在 :( 1)流体输导系统预测能力的提高 ;( 2 )能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流体流动样式研究的深入 ;( 3)油气成藏机理研究的深化 ;( 4 )计算机模拟技术的改进。在进一步认识与油气成藏密切相关的化学动力学和流体动力学过程和机理的基础上 ,实现盆地温度场、压力场、应力场的耦合和流体流动、能量传递和物质搬运的三维模拟 ,是成藏动力学的重要发展方向。     

巴布亚湾两期前陆盆地叠置结构及其形成演化

巴布亚湾受澳大利亚板块与太平洋板块高速斜向汇聚的控制,经历了复杂的中、新生代构造演化.前人对巴布亚湾盆地结构构造特征的研究多是局部的、分散的,关于盆地的形成时间和动力学机制仍存在争议.利用覆盖全盆的钻井约束的高精度2D、3D地震资料,精细地刻画了盆地的结构和构造特征,揭示了巴布亚湾发育潘多拉和奥雷两期叠置的前陆盆地.潘多拉前陆盆地是形成于渐新世不整合面之上的晚渐新世-中中新世微型前陆盆地,走向为NNE.奥雷前陆盆地是发育在复杂的裂谷边缘之上的早中新世-现今的周缘前陆盆地,沿着弧形的巴布亚半岛延伸480 km;盆地走向在148°E发生转变,由西部的NW向转为东部的近EW向.潘多拉微前陆盆地被奥雷前陆盆地向南逐渐超覆的沉积地层覆盖,两个前陆盆地走向相互垂直,垂向上形成叠置结构.阐明了巴布亚湾新生代经历三期挤压事件及两期叠置的前陆盆地的形成演化,解决了盆地结构及区域构造演化认识的不足,理清了复杂陆缘环境从伸展到挤压多期构造事件的时序及动力学机制,为澳大利亚板块北缘的板块构造重建提供了盆内证据.      

赣杭构造带中生代红色碎屑沉积盆地的形成和演化

本文是在继讨论赣杭构造带中生代火山盆地的形成和演化之后,再对赣杭构造带中生代红色碎屑沉积盆地（简称赣杭带红盆）的形成和演化作一探讨。涉及的内容主要有：赣杭构造带中生代红盆结构及演化时代;从晚侏罗世末到整个白垩纪各期主要构造运动及与红盆演化的关系;箕状盆地的几个主要特征;红盆演化的动力学背景;红盆所对应的深部构造以及深断裂活动和盆地演化的实际含义等     

郯庐断裂带中新生代演化与含油气盆地形成分布综述

中国大陆东部滨太平洋地区一系列中新生代大中型含油气盆地分布于郯庐断裂两侧或位于郯庐断裂带内,显然,这些含油气盆地的形成演化和分布与郯庐断裂带的发展演化密切相关。本文以地质、地球物理资料综合分析为基础,从含油气盆地的展布和盆地构造几何学、运动学、动力学特征方面探讨了郯庐断裂与含油气盆地形成、分布的内在联系。认为两侧的沉积盆地是断裂系的一部分,是郯庐断裂中、新生代演化过程中形成的局部派生构造。      

拉伸盆地模拟理论基础与新进展

作为一种重要的盆地类型，拉伸盆地的理论模型和模拟研究发展迅速，已形成了较完善的系统理论。岩石圈拉伸的动力学模型主要包括：（１）瞬时或非瞬时的均匀纯剪拉伸模型；（２）双层或非均匀的纯剪拉伸模型；（３）拆离的简单剪切模型；（４）拆离－纯剪切模型；（５）简单剪切－纯剪切悬臂梁模型等。岩石圈的纯剪切和简单剪切代表了岩石圈变形的两个端元。拉伸过程中的减压熔融对盆地演化可产生重要影响。这些理论模型构成了拉伸盆地计算机模拟的理论基础。应用正演的理论模型与反演的回剥法相结合的模拟技术，可动态和定量地重塑盆地的形成演化，精确地预测沉积盆地的沉降过程、盆地构造格架、岩石圈深部结构以及热流分布等。这项研究已显示出巨大的、深远的研究和应用前景。     

Termit盆地构造变形的力学机制

Termit盆地是中西非裂谷系中典型的中-新生代裂谷盆地,形成于早白垩世大西洋张裂的构造背景下。在白垩纪至古近纪经历了"裂谷-坳陷-裂谷"的构造演化过程,且两期裂陷作用形成的断裂走向不同。依据Termit盆地的基础构造特征,运用弹性有限元数值模拟方法,从动力学角度讨论盆地构造演化模式,为盆地的构造演化研究提供动力学依据。模拟结果表明,在早白垩世,盆地受区域NE-SW向拉张作用,在盆地西部边界发育一系列NW-SE向早白垩世早期断层。在古近纪,盆地受近EW向拉张作用,在盆地西部受早期断层影响较大的Dinga断阶带和Yogou西斜坡地区,局部应力场使断层发育走向为NW-SE;受其影响较小的Araga地堑发育张扭性断层,沿早白垩世断层呈雁行排列;不受其影响的Fana低凸起和Moul凹陷发育NNW-SSE向断层。     

沉积盆地构造热演化模拟的研究进展

沉积盆地构造热演化模拟建立在盆地成因的地质地球物理模型基础之上,其中包括运动学模型、运动学-流变学模型和动力学模型.运动学模型在预测盆地热流演化方面具有优势,但在预测构造沉降等几何形态方面存在一定的缺陷;运动学-流变学模型的优势在于构造演化模拟,在热演化方面类似于运动学模型;动力学模型蕴含着潜在的巨大优势,只是目前还存在一些阻碍因素.构造热演化正演模型的进一步完善及正、反演模型的匹配将是未来构造热演化模拟的发展趋势.     

前陆盆地挠曲沉降和沉积过程3D模型研究

前陆盆地是在造山带负荷作用下岩石圈发生挠曲沉降而形成的,并且被主要从造山带搬运的沉积物所充填。为了更好地理解和认识前陆盆地的形成演化机制,特别是受控于周缘多个造山带活动所形成的前陆盆地的演化机制,本文通过建立前陆盆地挠曲沉降与沉积过程的3-D模型,模拟展示了造山带逆冲推覆作用、岩石圈挠曲沉降响应及在山盆体系中由于动力地形变化而导致的河流体系的发育变化及其产生的剥蚀和沉积过程。模型的建立和实验完整体现了逆冲推覆、弹性挠曲沉降和沉积物搬运这三者之间的耦合机制,为全面深入研究前陆盆地动力学提供了理论依据和方法。