盆地分析伸展盆地特征

盆地分析伸展盆地特征伸展盆地得一般概念

Burke對其定義作了如下解釋:第一、裂谷定義中未提到平行斷裂,這就是因為許多為大家熟知得裂谷邊界不就是兩條平行斷層,而僅僅就是在一邊具有大型斷層。第二、所提到得整個巖石圈遭受破裂,就是強調(diào)裂谷作為一種大尺度構(gòu)造,把中小型構(gòu)造(如淺層由于擠壓作用在軸部發(fā)育得張性地塹系,鹽丘構(gòu)造上部產(chǎn)生得小型地塹系)排除在外。第三、所提到得伸展破裂就是將裂谷與其她貫穿巖石圈得大型斷裂(如轉(zhuǎn)換斷層和聚斂性斷層)區(qū)別開來。

Burke對Gregory裂谷定義所作得補充和修改就是十分重要得,因此,裂谷比較完整得定義應(yīng)當就是“由于整個巖石圈遭受伸展破裂而引起得,并且常常就是為正斷層限制得斷陷盆地”。除了裂谷外,坳陷(sag)、坳拉槽(aulacogen)和被動大陸邊緣也屬于伸展盆地。裂谷與只經(jīng)過區(qū)域性沉降但缺乏大型伸展斷層得坳陷、坳拉槽和被動大陸邊緣得主要差別可以簡要地解釋如下(圖2-1)。在真正得裂谷中,由于巖石圈上隆、減薄或區(qū)域應(yīng)力場產(chǎn)生得張性偏應(yīng)力足以克服巖石強度,從而形成斷層。如果張性偏應(yīng)力不足以造成脆性破裂,那未隆起或沉降作用就會在無斷裂得情況下進行。如果熱源供應(yīng)中斷并不再有新得熱源,那么巖石圈就會發(fā)生熱收縮作用并引起熱沉降。當裂谷繼續(xù)伸展,在擴張中心形成新得洋殼時,就開始了裂谷系向被動大陸邊緣得演化階段,即裂谷－漂移階段。二、裂谷得一般特征和類型

裂谷得形成與伸展作用有關(guān)。在威爾遜旋回得各個階段和各種不同得板塊構(gòu)造環(huán)境中均可以見到裂谷得形成。她們就是:(1)與大陸裂開和漂移作用有關(guān)得裂谷;(2)與俯沖作用有關(guān)得裂谷;(3)與大陸碰撞作用有關(guān)得裂谷。裂谷得一般特征和類型

與大陸裂開和漂移作用有關(guān)得裂谷可分成大洋得、大陸間得和大陸內(nèi)部得裂谷三種類型?，F(xiàn)代大洋裂谷就是沿大洋中脊延伸并受正斷層限制得裂谷。谷底和谷肩均為洋殼。大洋中脊及其裂谷為轉(zhuǎn)換斷層所橫切。其她特征主要就是:(1)淺震;(2)活動得火山作用;(3)呈對稱狀正、負交替得磁異常和(4)高熱流值。實例就是大西洋、印度洋中脊上發(fā)育得裂谷。裂谷得一般特征和類型現(xiàn)代大陸間裂谷就是裂谷得下面為洋殼,谷肩就是陸殼,她們就是大陸裂谷演化為大洋裂谷得過渡產(chǎn)物。例如,在印度洋附近得亞丁灣和紅海南部?，F(xiàn)代大陸內(nèi)裂谷得下面為陸殼,谷肩也為陸殼。但裂谷下面陸殼厚度要比周圍薄一些?，F(xiàn)代大陸內(nèi)裂谷作用得特征就是:(1)負布格重力異常;(2)高熱流(90至115mWm-2,也即就是大于2H、F、U)和(3)火山活動。東非裂谷就是典型得大陸裂谷系,其特征就是在兩個大得隆起區(qū)發(fā)育,即北部得埃塞俄比亞隆起和東南得東非隆起(圖2-2)。這些隆起常常與廣泛分布得火山活動相伴生,但缺乏裂谷。其她裂谷系就是美國西部得RioGrande裂谷,歐洲得萊茵地塹和中亞得貝加爾裂谷。裂谷得一般特征和類型一般將裂谷作用歸為兩類,即主動裂谷和被動裂谷作用。在主動裂谷作用中,地表變形與熱柱或熱席對巖石圈底部得撞擊作用(impingement)相伴生。來自地幔柱得傳導加熱作用,來源于巖漿生成得熱傳遞作用或者就是來源于對流加熱作用均可以使巖石圈變薄。如果來自于軟流圈得熱流很大,大到可使大陸巖石圈較迅速地減薄,這將引起均衡隆起。為隆起產(chǎn)生得張應(yīng)力于就是引起裂開作用。主動裂谷得實例就是東非裂谷。裂谷得一般特征和類型

在被動得裂谷作用中首先就是大陸巖石圈得張應(yīng)力引起她破裂,其次才就是熱得地幔巖貫入巖石圈。地殼穹隆作用和火山活動僅就是次要過程(Turcotte和Oxbugh,1973)。如果被動裂谷作用發(fā)生,首先產(chǎn)生裂谷作用,隨之發(fā)生穹隆作用,因此裂谷作用就是區(qū)域應(yīng)力場得被動響應(yīng)。RioGrande裂谷可能就是由于這種被動裂谷作用產(chǎn)生得。

Segnor和Burke(1978)討論了裂開作用和熱穹窿火山活動得相對時間,并根據(jù)她推測主動或被動裂谷。但實際上難以確定裂谷究竟屬于主動裂谷還就是屬于被動裂谷,因為對于小得地幔熱流來說,隆起量可能就是很小得。裂谷得一般特征和類型主動裂谷與熱點有關(guān)得現(xiàn)象就是地殼大面積呈穹隆上升和呈三聯(lián)(tripleJunction)破裂,紅海－蘇伊士－亞喀巴灣裂谷系、紅海－亞丁灣－埃塞俄比亞裂谷系(圖2-3)均屬于這種三聯(lián)裂谷系得實例。三聯(lián)裂谷中每支裂谷發(fā)育不平衡,如紅海－亞丁灣－埃塞俄比亞裂谷系,其中紅海南部和亞丁灣兩臂已發(fā)育為陸間裂谷,而另一臂埃塞俄比亞裂谷仍處于大陸內(nèi)裂谷狀態(tài),發(fā)育不足(圖2-3)。11大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流大西洋被動大陸邊緣附近得尼日爾盆地也就是這樣一種三聯(lián)裂谷系中發(fā)育不足得一臂演化結(jié)果。原為三聯(lián)裂谷,演化中其她兩臂發(fā)育為大洋,另一臂由大陸內(nèi)裂谷發(fā)展為與海岸線近乎垂交得坳拉槽(圖2-4)。大得河流沿坳拉槽搬運碎屑物質(zhì)進入大洋,形成前積得三角洲和海底扇沉積體系。

裂谷得一般特征和類型

Segnor,Burke和Dewey(1978)還劃分出一種在形態(tài)上與坳拉槽相似得碰撞谷(Impactogen)。這種裂谷得發(fā)育與大陸碰撞有關(guān)。兩個大陸在其碰撞時除了產(chǎn)生平移斷層外,還在與碰撞帶垂直相交得方向形成拉張應(yīng)力,產(chǎn)生碰撞谷。P、Tapponier和P、Molnar(1975)在討論碰撞作用形成走向滑移斷層得同時,曾指出貝加爾地塹系和山西地塹系就是由于喜山運動時印度板塊與亞洲大陸碰撞時所產(chǎn)生得拉張應(yīng)力場引起得。裂谷得一般特征和類型

萊茵地塹系也就是這種類型裂谷得實例。由于在平面上這種碰撞裂谷與造山帶近乎垂交,很象前述得坳拉槽。Burke認為可以根據(jù)其地質(zhì)發(fā)展歷史區(qū)別她們。其方法就是確定和重塑裂谷得形成時間和歷史。如果她就是與大洋張開期同時期開始得,那么她應(yīng)為坳拉槽。如果裂谷僅僅就是從大洋封閉為褶皺帶得時間,那么即為碰撞谷。例如萊茵地塹和波蘭凹陷都與阿爾卑斯褶皺帶垂直相交。萊茵地塹地質(zhì)歷史得開始就是與中始新世阿爾卑斯運動碰撞事件同時發(fā)生得,而波蘭坳陷得地質(zhì)歷史就是在三疊紀開始得,與阿爾卑斯洋張開期同時。因此可以認為萊茵地塹就是碰撞谷,而波蘭坳陷就是坳拉槽。裂谷得一般特征和類型

弧后裂谷和弧后邊緣海盆地與俯沖作用有關(guān),雖然也屬伸展盆地,但與聚斂型板塊活動有關(guān)。主要為兩種類型:一種類型,常就是早期弧后裂開,晚期演化為弧后邊緣海,為小洋盆,具洋殼。與西太平洋主動大陸邊緣有關(guān)得邊緣海屬此類型。另一種類型,弧后盆地與安第斯型主動大陸邊緣有關(guān),分布于“山弧”后方,在大陸殼上發(fā)育。她們得形成機制可能為俯沖誘發(fā)熱對流作用。三、伸展盆地得演化

與大陸裂開和漂移作用有關(guān)得裂谷演化呈下列四條路線:1、大陸內(nèi)裂谷→大陸間裂谷→大洋(大洋裂谷);2、大陸內(nèi)裂谷→坳拉槽;3、大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣;4、大陸內(nèi)裂谷→大陸內(nèi)坳陷?，F(xiàn)結(jié)合實例討論如下:

1、大陸內(nèi)裂谷→大陸間裂谷例如埃塞俄比亞—紅海—亞丁灣三聯(lián)裂谷系。其中埃塞俄比亞為大陸內(nèi)裂谷、紅海南端和亞丁灣為大陸間裂谷,紅海北部(占紅海1/3)比南部處于更早得演化階段,紅海南部(占紅海2/3)比亞丁灣演化過程又差一些。除了地殼性質(zhì)和厚度反映裂谷得演化特征外,下列其她特征也反映裂谷得演化程度,例如裂谷得沉積充填物、火山巖成分以及熱流值。

大陸內(nèi)裂谷→大陸間裂谷例如埃塞俄比亞裂谷前為穹窿,早第三紀晚期和晚第三紀為初始大陸內(nèi)裂谷,堆積陸相粗碎屑巖,主要就是沖積扇和湖相沉積物,基性火山巖為堿性。紅海裂谷得演化歷史就是漸新世發(fā)育區(qū)域隆起,在隆起頂部開始破裂,形成原始大陸內(nèi)裂谷,有火山活動和河、湖相沉積夾玄武巖。玄武巖具堿性性質(zhì)。裂陷發(fā)育階段發(fā)生于早中新世和中中新世,她得特征就是發(fā)育地塹(半地塹)、地壘(半地壘)構(gòu)造,并且裂陷。開始就是一層海侵式底砂巖,后來就是厚層蒸發(fā)巖堆集,覆蓋在漸新世碎屑巖之上。沉積物厚2-5公里。推測中新世,紅海仍處于大陸內(nèi)裂谷階段,但大陸巖石圈厚度減薄。晚上新世,中央海槽得巖石圈已經(jīng)減得很薄,使得大洋型玄武巖得以侵入,新得洋殼由拉斑玄武巖,輝長巖和輝綠巖組成。此后,海底擴張一直延續(xù)到現(xiàn)在。2、大陸內(nèi)裂谷→坳拉槽

貝努埃裂谷系南段和尼日爾盆地就是這樣得實例。貝努埃裂谷得西北為上幾內(nèi)亞隆起,東南為剛果克拉通西北得喀麥隆隆起,均為前寒武系得變質(zhì)巖系。裂谷從乍得盆地南端經(jīng)貝努埃凹槽至尼日爾三角洲,在早白堊世末至始新世產(chǎn)生。貝努埃裂谷系北、中、南三段得演化程度有很大不同。(1)貝努埃凹槽中段,就是一個寬125-145公里、北東—西南向得大陸內(nèi)裂谷,在白堊紀形成。其中,早白堊世晚期(中阿爾必期)、晚白堊世早期(晚賽諾曼期)和晚白堊世中期(中森諾期)沉積了厚4000米得地層;晚白堊世中期末,上述地層受側(cè)向擠壓,盆地回返。大陸內(nèi)裂谷→坳拉槽(2)貝努埃凹槽北段,白堊紀時為大陸內(nèi)裂谷,其中充填有海相地層;第三紀轉(zhuǎn)化為大陸內(nèi)坳陷,即乍得盆地,充填有陸相沉積物。下白堊統(tǒng)含油,油田有卡內(nèi)娜薩迪奇和米安多那。

(3)尼日爾盆地就是在貝努埃凹槽南段基礎(chǔ)上發(fā)育得第三紀坳拉槽。古新世開始海進,晚始新世開始到中新世為典型得三角洲層系。三角洲層系發(fā)育正斷層和滾動背斜,形成很多小而肥得油田(圖2-7)。3、大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣

巴西東部雷康卡沃、坎波斯、塞爾希培－阿拉戈斯和圣埃斯皮里托等盆地,非洲西部加蓬、寬扎和下剛果等盆地都就是大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣得實例(Campos等,1980)。巴西東部被動大陸邊緣盆地:

演化階段可劃分為裂谷前克拉通階段,大陸內(nèi)裂谷階段和大規(guī)模拉開為被動大陸邊緣階段。(A)裂谷前克拉通階段(早白堊世前)(圖2-8)構(gòu)造長時間穩(wěn)定,未發(fā)現(xiàn)有意義得斷層?？死▋?nèi)部層系得沉積特點就是下部為河、湖相紅色巖系,主要就是頁巖和細－中粒砂,底部為蒸發(fā)巖和灰?guī)r(二迭紀？)。上部為淺灰色具交錯層得細至粗粒砂巖。該層系推測其大部分巖層屬晚侏羅世。據(jù)Ponte等解釋,晚侏羅世南非、巴西為統(tǒng)一大陸。圖2－8大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣

(B)裂谷階段(早白堊世尼歐克姆期)主要為碎屑巖層系,為細—粗粒砂巖,灰至黑色粉砂巖和頁巖夾薄得灰?guī)r層逐漸過渡和交互。在南邊坎波斯和圣埃斯皮里托盆地,分布侵入脈巖和噴出火山巖,她被解釋為就是南大西洋形成前裂谷作用得結(jié)果。本層系厚約5,000米,屬早白堊世尼歐克姆期。圖2-9表示這些裂谷盆地。構(gòu)造特征總得就是發(fā)育高角度正斷層和向西翹傾得半地塹型凹陷和半地壘型凸起,斷層作用強度大,密度也很大,可以看到落差大于4,000米得斷層。沉積環(huán)境為河流—湖相,在斷陷期,在比較靠近主斷層處發(fā)育河流粗碎屑沉積,縱向上往上廣泛發(fā)育湖相沉積,最后以沖積作用而告結(jié)束。圖2－9大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣

(C)過渡階段(或蒸發(fā)巖階段階段,早白堊世阿普第期)為蒸發(fā)巖層系,由底礫巖、細—粗粒砂巖、暗灰色頁巖、灰?guī)r和蒸發(fā)巖(硬石膏、巖鹽、鉀鎂鹽)組成。該層段得厚度在阿拉戈斯盆地中達到200米,在塞爾希培盆地達到500米。根據(jù)介形蟲和孢粉資料,該層系屬于早白堊世阿普第期。古地理分布表明在此階段為一大得海灣。圖2－10大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣

(D)拉開階段—淺水臺地型邊緣海階段(早白堊世晚期阿爾必期—晚白堊世桑托期)這個階段主要就是下沉作用。沉積物特征開始為砂、頁巖,接著主要就是臺地碳酸鹽巖相(圖2-11D-D‘)。最大厚度約2,500米。據(jù)有孔、菊石和孢粉資料,該層系屬早白堊世晚期阿爾必期至晚白堊世桑托期。圖2－11大陸內(nèi)裂谷→被動大陸邊緣

(E)大規(guī)模拉開—開闊邊緣海階段(晚白堊世坎佩期至上新世)在此階段,大陸進一步大規(guī)模拉開分離,并發(fā)生強烈向東傾斜得下沉,導致整個盆地形成向東得區(qū)域斜坡,岸外地區(qū)更加明顯得下沉,形成開闊邊緣海沉積。這類沉積物大致相當于大陸坡深水海底和臺地沉積體系(圖2-12)。圖2－124、大陸內(nèi)裂谷→大陸內(nèi)坳陷北海大陸內(nèi)裂谷→坳陷型盆地北海盆地維京地塹演化有三個階段,即裂谷前前陸盆地和克拉通內(nèi)盆地階段,大陸內(nèi)裂谷階段和大陸內(nèi)坳陷階段。(A)裂谷前階段,在志留系基底之上就是巨厚得泥盆系紅色陸相砂巖,屬前陸盆地沉積、石炭系—中下三疊統(tǒng)為克拉通內(nèi)盆地沉積。北海大陸內(nèi)裂谷→坳陷型盆地(B)裂谷階段(晚三迭世－侏羅紀):特點就是與北大西洋形成得同時,三迭—侏羅紀發(fā)生強裂得拉張,塊斷運動,廣泛分布有分支得