断陷盆地多层次幕式裂陷作用与沉积充填响应——以南堡老第三纪断陷盆地为例

应用盆地充填记录、盆地构造格架、盆地沉降史及岩浆活动史等信息，论证了南堡老第三纪断陷盆地存在大尺度（裂陷期）、中尺度（裂陷幕）及小尺度（幕式盆缘正断事件）三个级别的构造作用。多级别幕式裂陷作用控制了盆地内部的沉积充填，其中一级沉积旋回、二级沉积旋回和三级沉积旋回分别对应于裂陷期、裂陷幕和幕式盆缘正断事件。构造与沉积的良好响应为进行层序地层单元划分奠定了基础，构造层序、亚构造层序及层序分别对应于裂陷期、裂陷幕和幕式盆缘正断事件控制下的沉积充填实体。     

伊舒地堑构造演化的沉积充填响应

伊舒地堑是一典型的转换伸展型盆地,它以构造上和沉积上的不对称结构,沉降中心的明显迁移和快速沉降充填为主要特征。本文应用盆地充填记录、盆地构造格架和盆地沉降史分析论证了伊舒地堑构造演化过程中不同级别的幕式裂陷作用,确定了幕式裂陷作用的沉积响应。此外,文章还总结了3种类型的沉积体系域构成样式和沉积特征。     

测老庙盆地层序地层格架与其幕式构造演化

陆相断陷盆地的形成不是一个匀速的变形过程，它常发育由不同级别的幕式构造所控制的沉积旋回，盆地的充填序列所的阶段性以及区域性间断记录了这些幕式运动的周期及相应的构造事件。以测老庙盆地为研究对象，以盆地充填的地层层序为研究基础，从盆地的构造格架及沉降史、盆地的构造作用与沉积响应等方面分析，讨论了幕式裂隙作用与盆地沉积旋回、层序地层单元之间的对应关系。     

中国东部中新生代断陷盆地幕式裂陷过程的动力学响应和模拟模型

结合盆地充填和构造演化的整体分析并进行计算机定量模拟, 揭示了中国东部中新生代断陷盆地的沉降-充填、构造及热演化等对幕式裂陷过程的动力学响应.渤海湾和江汉等盆地的整个裂陷期常表现出3~ 4个裂陷作用幕, 不同裂陷幕的断裂展布方向、岩浆作用、沉降中心以及沉积体系分布等都发生了明显变化.如江汉盆地从白垩至新近纪同沉积断裂的展布就显示出从北西向北东向转化的趋势.幕式裂陷构造沉降速率的变化控制着区域性(二级)沉积旋回和层序类型的发育和演化, 强烈裂陷沉降幕常发育深湖盆型层序, 而初始和晚期裂陷幕以发育浅湖和河流-浅湖型层序为特征.幕式裂陷过程不能用经典的单幕裂谷模型进行正确的描述; 通过校正每一裂陷幕的初始条件和拉伸系数, 建立了适用于幕式拉伸裂陷过程的多幕均匀瞬时拉伸模拟模型.应用这一模型对莺歌海盆地的模拟分析揭示了多幕裂陷过程中岩石圈结构及深部热流等的演化趋势, 其结果得到了地质和地球物理资料的佐证.      

二连盆地乌里亚斯太断陷层序地层格架及其幕式充填演化

应用高分辨层序地层学分析的原理和方法,通过地震反射剖面和测井等资料的综合分析,揭示了盆地内部各级层序界面,建立了乌里亚斯太断陷盆地的层序地层格架。通过盆地的充填记录、构造特征和盆地的沉降史等信息,论证了该盆地经历了不同级别构造事件控制下的幕式演化过程。幕式构造运动是盆地内高级别层序发育的主控因素,与盆地的沉积充填具有良好的响应关系。一个裂陷期与盆地内部的一级层序相对应,并控制了盆地原型的构成;一个裂陷期内不同的裂陷幕控制了盆地原型内二级构造层序的发育;而三级层序的发育受控于低级的幕式伸展事件。此外,文章还通过层序内部结构分析,阐述了该湖盆体系域的构成模式。     

琼东南盆地古近纪幕式裂陷及构造、层序和沉积的综合响应过程

通过对区域性角度不整合、构造沉降阶段性演化以及断裂幕式活动和古构造格架变化等信息的识别与厘定,揭示了琼东南盆地古近纪构造活动的幕式演化过程及其特征。进一步结合层序地层与沉积充填综合分析,系统论述了幕式裂陷作用对沉积层序形成与演化的控制。研究表明：琼东南盆地古近纪经历了3个裂陷阶段,即裂陷Ⅰ幕（S₁₀₀-S₈₀）、裂陷Ⅱ幕（S₈₀-S₇₀）和裂陷Ⅲ幕（S₇₀-S₆₀）,分别对应盆地的初始断陷期、主断陷期和断坳转换期。裂陷活动早期以强烈的差异性块断作用为主导,而晚期逐渐被区域性坳陷作用和少量断裂活动共同控制的均一化沉降作用所取代,整体呈现出弱-强-弱的演化特征。裂陷作用的幕式过程及不同裂陷幕同沉积构造活动的差异性通过对可容纳空间、沉降速率、同沉积断裂活动和古构造格架的深刻影响,进而控制了盆地内层序地层单元与沉积旋回的整体发育、沉积与沉降中心的时空展布以及层序地层格架下沉积体系域的构成样式。     

10±Ma--伸展盆地裂陷旋回的重要周期

沉积盆地的发展演化过程往往表现为旋回性和周期性.根据部分典型大陆裂陷盆地的伸展沉降史分析结果,认为10±Ma应该是一个重要的旋回周期,这一周期的控制因素更可能与深部软流圈的脉动性隆升有关.通过理想情况下的盆地非稳态古地温场的模拟计算,发现软流圈上涌作用10±Ma之后,岩石圈温度场便基本达到稳定,造成了岩石圈减薄、盆地沉降以及岩浆作用达到相对平衡,从而使软流圈发生热回沉或进一步上涌.因此软流圈的脉动式上涌造成了裂陷盆地的幕式沉降过程,这一周期可能在10±Ma左右,并因具体的动力学参数的差异而略有不同.而伸展裂陷幕的次数也与软流圈的上涌次数以及板块的边界应力场密切相关.     

多幕裂陷盆地构造-沉积响应及陆丰凹陷实例分析

裂陷盆地常常经历了多层次、多周期的幕式沉降过程。若盆地的演化包括了两幕或以上的裂陷旋回,则称之为多幕裂陷盆地。多幕裂陷盆地构造演化特别是复杂的断裂发育特征及其活动方式引起国际地质学家广泛的关注。多幕次裂陷作用下断裂活动方式的转型,必然会导致物源水系、沉积物入口位置及砂体分散方式的系统性差异。前人研究表明,在第一幕裂陷或者单幕裂陷盆地中断裂经常会发生分段联接。在盆地演化的早期各个洼陷较为分散和孤立,主要以陡坡带和缓坡带水系供源为主,而在断裂发生连锁之后,轴向水系供源体系则开始占据主导。相比较第一幕裂陷,第二幕裂陷作用下盆内断裂活动方式多变化,其沉积响应十分复杂。珠江口盆地陆丰凹陷始新世发育两幕裂陷(Ⅰ幕和Ⅱ幕),区域构造应力场方向偏转可能诱导了主干断层的差异活动,致使裂陷中心从南向北发生迁移。研究表明陆丰凹陷两幕次裂陷旋回的构造-沉积响应差异明显:(1)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段断层位移量相对较小,湖盆表现为“浅盆”特征,而裂陷Ⅱ幕早期阶段快速形成规模大、活动性强的边界断层,湖盆则快速进入深湖环境;(2)裂陷Ⅰ幕初始断陷阶段厚度中心小且较为分散,而裂陷Ⅱ幕早期阶段厚度中心规模大,较为统一;(3)裂陷Ⅰ幕初始-强烈断陷阶段以陡坡带、转换带和缓坡带侧向水系供源为主,而裂陷Ⅱ幕早期轴向水系占据主导。在伸展应力方向偏转的多幕裂谷盆地,晚期裂陷幕往往以特定的边界断层迅速生长和复活为特征。近似垂直于新的应力场方向的先存断层则优先活动,在该地区的位移量快速达到最大,这促进了大型轴向供源体系的形成;而未复活断层控制的地区构造沉降弱,继承了早期裂陷结束时长轴水系供源的格局,具有整体“富砂”的沉积特征。以上认识对珠江口盆地及其他多幕裂陷盆地演化分析及砂体预测具有重要的理论价值。     

南堡凹陷古近纪幕式裂陷作用及其对沉积充填的控制

通过构造格架和层序地层格架的分析,结合区域不整合对比,将南堡凹陷地层与中国东部其他盆地进行对比,进行大型构造幕的确定,确认南堡凹陷古近系地层为区域可对比的裂陷Ⅲ幕和裂陷Ⅳ幕沉积。在此基础上,应用区域不整合规模的对比和火山活动期次研究,将南堡凹陷古近纪沉降划分为4个构造幕,并对各个构造幕的构造活动特征及其控制的沉积充填特征进行了分析。南堡凹陷的幕式构造活动可以分为三个阶段:在第一个阶段（即裂陷Ⅰ幕、裂陷Ⅱ幕）,完全受到边界断裂活动的控制;在第二阶段（即裂陷Ⅲ幕）,高柳断层开始活动,在南堡凹陷东部地区形成了陡坡断阶坡折带控制着沉积发育;而在第三阶段（即裂陷Ⅳ幕）,高柳断层发育为控边断裂并控制着其下降盘的沉积充填。     

右江盆地层序充填序列与古特提斯海再造

首次识别出5个级别的层序界面及相应的沉积层序,以不同级别的层序界面作为划分相应级别层序的重要标志,不同级别的层序反映不同地质事件和动力转化过程。将5个级别的沉积层序作为板间、板缘、板内构造过程的地层记录,反映了沉积盆地类型、性质及演化过程,并与沉积盆地之间存在不同级别的耦合效应:超级层序相当于沉积盆地域的地层记录;Ⅰ级层序对应于一个成因盆地的地层记录;Ⅱ级层序反映沉积盆地的构造阶段或构造沉积幕;准Ⅱ级层序揭示盆地构造期或沉积幕;Ⅲ级层序相当于盆地充填韵律;Ⅳ级、Ⅴ级层序分别相当于盆地充填体系域和冲填体系。研究表明,右江古特提斯海演化经历了陆内裂陷海、陆缘裂谷海、孤后裂谷海和残余海前陆盆地4个发展阶段。     

盆地演化与地球动力学旋回

盆地演化受地球演化节律所制约，节律由多层次构成。地球动力学旋回主要有３个级序：（１）超级大陆旋回，主要由羽柱构造的地幔对流动力学所控制，产生超级大陆的裂解和拼合，形成全球性同步隆升与沉降的克拉通盆地；（２）地槽旋回或造山旋回，主要由板块构造的岩石圈运动学所控制，按威尔逊旋回进展，发育各类盆地和造山带，形成“区域性”穿时开合与“非对称”互补；（３）褶皱幕或裂陷幕，主要由地体构造与拆层作用几何学所控制，产生盆地内各种构造样式和沉积样式，形成地方性的穿时递进变形，发育幕式变形和幕式沉积作用等。     

南堡凹陷滩海地区不同级别断裂活动及其对沉积的影响

南堡凹陷是渤海湾盆地中一个小型裂谷成因的陆相沉积盆地,盆地内不同级次的断裂活动影响着砂体的展布。所以在研究区中进行层序地层以及沉积相研究须以构造演化研究作为轴线,通过对不同级次断层活动史的分析解释沉积砂体在盆地内部的充填特征。基于580 m岩心的观察以及覆盖整个工区的三维地震资料,对南堡凹陷滩海地区进行了详细的沉积相与断层演化的研究。古近系沙河街组到东营组沉积时期该地区发育有七个裂陷亚幕。每个裂陷亚幕之间的沉积具有继承性,而裂陷内部砂体的垂向分期主要受湖平面的升降变化控制。湖盆边缘的断层影响朵叶体的迁移摆动以及沉积相的发育,湖盆内部次级断层则控制砂体的再次分配。明确不同级别断裂活动对沉积砂体展布的影响,为后续的勘探提供了新的思路。     

渤海湾盆地黄骅坳陷新生代沉降特征

在对渤海湾盆地黄骅坳陷区域构造特征的22条地震剖面解释的基础上,分析了黄骅坳陷沉降特征。通过对黄骅坳陷的9个主要凹陷沉降史的研究表明,黄骅坳陷新生代构造沉降量的时空差异性分布明显。时间上,黄骅坳陷具有"幕式"沉降特征,孔店组沉积期为裂陷Ⅰ幕、沙三段沉积期为裂陷Ⅱ幕、沙一段和沙二段沉积期和东营组沉积期为裂陷Ⅲ幕、馆陶组和明化镇组下段沉积期为热沉降幕、明化镇组上段和第四系的沉积期为加速热沉降幕。不同沉积期盆地沉降在空间分布上,沉降速率上都有明显差异。通过对凹陷尺度单井的埋藏史曲线,构造沉降曲线,基底沉降图和沉降中心迁移图对比分析表明,空间上,黄骅坳陷新生代沉降作用具有明显的迁移规律,总体是自南向北,自西向东迁移,现今的沉降中心位于歧口凹陷海域部分。     

渤海湾盆地黄骅坳陷中北区新生代幕式沉降过程

黄骅坳陷中北区是位于渤海湾盆地中部的一个重要新生代构造单元.构造层序界面分析、同生断裂活动和盆地沉降史回剥分析表明该区经历了幕式沉降过程,沉降中心显示出规律性的迁移演化特征.馆陶组底界面为区域性裂后不整合界面,将研究区的演化划分为裂陷期和裂后期.在裂陷期的充填序列中,沙一段底界面为整个研究区都可以识别的显著的角度不整合界面,以此界面为界,盆地的裂陷期进一步划分为裂陷Ⅰ幕和裂陷Ⅱ幕.裂陷Ⅰ幕发育了Es₃-Es₂地层,断裂几何学和断裂的性质表明该幕构造活动为北西南东向伸展作用所致,而裂陷Ⅱ幕发育了Es₁-Ed地层,为近南北向拉伸作用的结果.裂后期,从早到晚则表现为由稳定热沉降到加速沉降的过程.分析认为上述盆地的幕式沉降过程与区域应力场的转变密切相关,受控于周缘板块的动力学事件,尤其是晚始新世之后,太平洋板块对欧亚大陆向西的加速俯冲,促使了郯庐断裂右旋活动向南延伸和穿过黄骅坳陷的兰聊断裂北段的活化,形成了位于渤海海域的南北向伸展叠加区,从根本上改变了黄骅坳陷中北区应力场的分布,由此导致了盆地同裂陷阶段的幕式演化.      

伸展型复合盆山体系下江汉盆地中、新生代幕式沉降与迁移

江汉盆地与周缘山系构成伸展型复合盆山体系,周缘山系的差异隆升可能与江汉盆地沉降、迁移和构造变形具有协同演化关系.通过沉降史模拟,表明江汉盆地裂陷期具有幕式特征,可分为3个裂陷幕:裂陷Ⅰ幕发生在晚白垩世,裂陷Ⅱ幕发生在古新世沙市组-早始新世新沟咀组沉积时期,而裂陷Ⅲ幕则发生在早始新世荆沙组-渐新世荆河镇组沉积时期.沉降中心发生有规律的迁移,裂陷Ⅱ幕沉降中心由裂陷Ⅰ幕条带状、多方向、多中心向西迁移到江陵凹陷,裂陷Ⅲ幕沉降中心向东迁移到潜江凹陷.伸展型复合盆山体系下盆地沉降中心有规律的迁移可能受多种因素的影响,其盆地周缘山系的差异隆升与盆地沉降中心的迁移显示出此消彼长的响应关系.晚白垩世末至始新世初盆地东缘山系（大别造山带、幕阜山和鄂东冲断带）剥蚀隆升,盆地沉降中心向西迁移.始新世末至渐新世盆地西缘山系（黄陵隆起、湘鄂西冲断带）抬升,盆地沉降中心向东迁移,沉降中心呈现出远离隆起端的"背离式"迁移.地幔底辟作用的差异性变化控制着盆地沉降中心的迁移.      

甘肃景泰地区内陆叠合型盆地成因地层格架

在详细研究组成内陆叠合型盆地的各个单型盆地的沉积体系三维构成的基础上 ,采用动态成因地层和层序地层分析方法 ,恢复了叠合型内陆盆地的成因地层格架 ,并根据各类等时地层界面的构型 ,将盆地地层序列划分为 7个沉积幕、3个构造沉积幕。进而分析了内陆盆地在同生裂陷和衰减坳陷等不同阶段的充填过程。     

方正断陷新生代结构构造及其演化分析

以方正断陷二维、三维地震资料和钻井资料为基础,追踪和闭合了盆内重要的新生代构造层序界面。富锦组底界面为区域性裂后不整合界面,将盆地的演化阶段划分为裂陷期和裂后期。在裂陷期的充填序列中,宝泉岭组底界面为盆内易于识别的区域性角度不整合界面,该界面将盆地的裂陷期进一步划分为裂陷Ⅰ幕和裂陷Ⅱ幕。本文通过对盆地结构构造及不同时期厚度特征的分析,重建了盆地的形成演化过程。研究结果表明,裂陷Ⅰ幕构造活动受NW-SE向的正向伸展应力控制,发育的E1w-E2d地层充填在简单地堑盆地中;裂陷Ⅱ幕的E3b时期以近SN向斜向伸展作用下形成的断阶式地堑结构为特征,盆地沉积-沉降中心位于盆内伊汉通断裂下降盘,且具有从北向南迁移的趋势。裂后期N1f时期以热沉降为主,并伴随有右旋走滑作用。另外,盆地的形成演化经历了三期反转改造过程,分别对应始新世晚期、渐新世晚期和上新世晚期。结合周缘板块的运动学重组事件,认为太平洋板块西侧俯冲方式的变化和印度-欧亚板块碰撞的远程效应联合控制了方正断陷新生代的形成演化过程。     

陆相断陷盆地层序形成动力学及层序地层模式

文中认为 :陆相断陷盆地层序形成的动力学机制源于全球构造事件导致的区域构造应力场、地幔隆升产生的岩石圈拉张伸展而导致的不同级别的幕式构造运动以及由构造、冰川消融作用和地球旋转而产生的气候旋回。基准面的变化是构造、气候的函数 ,对于地史时期的滨海盆地 ,基准面就是相对海平面。不同级别的基准面变化旋回形成不同级别的层序 ,表现为盆地的裂陷旋回期相当于海平面变化旋回的超周期组 ,形成构造层序 ;裂陷幕和气候的二级旋回相当于海平面旋回的超周期 ,形成层序组 ;幕式断陷作用和气候的三级旋回形成层序。断陷盆地一个典型层序形成的模式是 :由于湖水体积的有限性 ,一次断陷和掀斜运动就能产生构造坡折并使湖水体积再分配 ,湖水向主断层和构造坡折之间可容空间增大的区域流动 ,造成基准面下降 ,产生陆上暴露、下切水道、水下冲积扇、废弃型三角洲及扇三角洲构成低位域 (LST)。构造宁静期 ,在气候等因素的作用下 ,湖水将趋于恢复断陷前的位置 ,使基准面 (湖平面 )升高 ,形成湖浸和河流退积作用形成的破坏型三角洲 ,深湖、浊积扇及浅湖构成湖扩张体系域 (EST)。当湖平面达到最高并趋于稳定 ,由于断陷使流域地形变陡 ,大量碎屑物入湖形成以三角洲前积体为主的高位体系域 (HST)。叠加在三级基准?     

中国大陆东部晚中生代裂陷作用的表现形式及其幕式扩展

晚中生代期间，岩石圈的深部过程和构造应力场由左旋压扭（Ｊ２－Ｊ３）到右旋张扭（Ｊ３－Ｋ１）的反转变格导致了中国大陆东部大规模的裂陷作用，表现为广泛的火山岩喷发、花岗岩浆侵位、大规模ＮＮＥ向含油气断陷盆地系和变质核杂岩的发育。根据地质和地球物理资料探讨了这期裂陷作用的运动学体制。利用计算机模拟研究了裂陷盆地的充填演化过程，结果表明边界同沉积断层沉降速率的变化是盆地发育演化的重要特征之一，并由此导致了断陷盆地的幕式扩展     

二连盆地马尼特坳陷西部幕式裂陷作用对铀成矿的影响

二连盆地包括马尼特坳陷早白垩世具有幕式裂陷特点。裂陷幕不同阶段控制铀储层的垂向分布并且控制砂岩型铀矿的垂向分布。在马尼特坳陷西部,有利的储矿层位、有利的铀储层的成因类型和砂岩型铀矿的形成过程都与盆地的幕式演化密切相关。赛汉组为断拗转换期,为最有利的铀储层发育层位;裂陷幕的末期通常伴随弱构造反转,多幕弱构造反转形成的构造斜坡控制古水文地质系统并控矿;不同裂陷幕阶段之间的不整合面和剥蚀作用是氧化带和砂岩型铀矿发育的有利时期;幕式裂陷决定了石油-天然气、煤和砂岩型铀矿的时空配置。根据二连盆地幕式裂陷不同阶段的构造、沉积特征可以明确重点勘探层位、找矿类型和有利找矿部位。