台湾东部海岸山脉弧─陆碰撞地区短命弧内盆地的构造

<正>1 绪 言 过去几年已积累了大量的资料,为吕宋弧和亚洲大陆之间斜向碰撞带的构造演化提供了新见识(图1,略)。在台湾东部,纵谷代表菲律宾海板块的海岸山脉和欧亚板块亚洲大陆的中央山脉变质岩之间的缝合带(图2)。此板块边界以具有左旋走滑分量的逆断作用为特征。 海岸山脉和纵谷由四个构造地层单元组成(图3)。从西至东,它们为:(1)沿板块缝合带的碰撞后磨拉石层(卑南山砾岩);(2)俯冲复合体(利吉混杂岩);(3)沉积在弧前盆地的沉积物重力流堆积(奇美组、水链砾岩和大港口组);(4)被港口和东河礁碳酸盐岩上覆的都峦山层的岩浆弧层序(图3)。弧-陆碰撞已使俯冲复合体、弧前盆地和火山岛变形并增生在亚洲陆缘,形成台湾东部的海岸山脉(图2)。火山作用和沉积作用的顺序终止导致了向南变年轻,这与弧-陆碰撞(图4,略)的向南推进一致。推进速率大约为85～90千米/百万年。目前,碰撞仍在20°N的台湾南岸外地区进行。 本文报道了发育在增生带的晚第三纪火山岛上的二个短命的上新世-更新世弧内盆地的演化,它们可以与邻近的弧前盆地相区分。弧内盆地(或地块内盆地)为狭长的充填着沉积物的位于沉降的、塌陷的岩浆弧上的地堑。所引证的弧内盆地发育机制包括:火口崩塌引起的沉陷、或与走滑运动、弧后扩张、斜向会聚和弧-脊碰?     

弧-陆碰撞开始时吕宋火山弧的塌陷:来自台湾东部中新世-上新世不整合的证据

1 前言台湾岛位于菲律宾海板块和欧亚板块之间复杂的会聚板块交界处,北向的吕宋火山弧沿着此边界现今与北东向的欧亚大陆边缘发生了向南推进的弧-陆碰撞(图1)。台湾碰撞作用的特点是欧亚大陆边缘的俯冲、活动的褶皱-逆冲带中地壳的巨大加厚、区域性变质作用和迅速的隆起,后者受到迅速侵蚀的平衡。自早上新世以来,与碰撞有关的造山作用伴有在台湾增生楔西翼(前渊)和东翼(向洋翼)之上同构造深沉积盆地的发育。在东翼盆地(碰撞盆地)中盆地形成和沉降的详细记录在台湾东部海岸山脉的中新-更新世火山岩和沉积岩中被保存     

陆缘和陆内前陆盆地主要特征及含油气性研究

依据前陆盆地的发展演化、剖面结构、层序关系和生储盖组合特点,将前陆盆地划分为陆缘前陆盆地和陆内前陆盆地两大类,其中陆缘前陆盆地包括周缘前陆盆地和弧后前陆盆地.它们之间的主要区别表现在:(1)从盆地构造演化上看,陆缘前陆盆地经历了裂谷被动边缘或弧后裂谷阶段,陆内前陆盆地则缺乏这一阶段;(2)从盆地层序结构上看,陆缘前陆盆地下伏海相被动大陆边缘层序或弧后裂谷层序,陆内前陆盆地一般缺失海相层序;(3)从成因机制上看,陆缘前陆盆地与碰撞造山或弧后造山作用有关,陆内前陆盆地则主要与造山期后碰撞带再旋回活动有关;(4)从烃源岩发育特征上看,陆缘前陆盆地发育海相和陆相烃源岩,陆内前陆盆地主要形成陆相烃源岩.由此可见,这两类盆地的地质特征和含油气性有明显区别.     

台湾北部新生代岛弧岩浆活动的板块运动学模式

<正> 台湾岛是一个由吕宋弧与亚洲大陆碰撞形成的的活动造山带。在这一造山带中,晚第三纪一第四纪火山岩遍布于台湾岛东部的海岸山脉和台湾西部的西部山麓带。海岸山脉的晚第三纪火山岩因与碰撞造山运动有关,故可归属于吕宋弧-沟体系俯冲活动的产物,而西部山麓带的中新世玄武岩则可归属于亚洲大陆边缘裂谷构造作用的产物。同世界上大多数造山带火山岩一样,台湾的晚第三纪火山岩是碰撞前期岩浆的产物,碰撞后岩浆活动就停止了。例     

东南亚地球动力学:台湾弧-弧碰撞模式

1前言台湾山脉是世界最年青山脉之一。关于该碰撞带已提出三种主要假说：1）Suppe（1981）的薄皮构造模式，在该模式中，吕宋弧与欧亚陆缘碰撞。2）Lu和HSS（1992）的模式，该模式是指一外来块体首先与欧亚陆缘碰撞，接着吕宋弧与已经增生的外来决体第二次碰撞。3）Hsu和Sibuet（1995）的弧一派碰撞模式，意指台湾造山运动之前，琉球俯冲系延伸到了现今台湾位置之西。在这一假说中，台湾山脉的形成是由吕宋弧与先前的弧和弧后盆地系碰撞引起的。本文旨在讨论先前假说，并根据台湾陆上和近海的地质制约条件探究Hsu和Sibuete（1995）的新…     

前陆盆地的类型及油气远景

根据前陆盆地形成的大地构造背景,前陆盆地可分为5类,即周缘前陆盆地。弧后前陆盆地。破裂前陆盆地。陆内前陆盆地和走滑前陆盆地。前陆盆地形成于挤压构造环境,具有一些相似的成因特征,如沉降中心与沉积中心不一致;沉降曲线呈陡、缓、陡3段;沉积物遭受挤压变形.根据变形强度的差异.可分出3到5个变形带等。形成于不同大地构造背景中的前陆盆地具有不同的充填特点和盆地结构,也具有不同的油气远景。周缘前陆盆地是由于陆-陆碰撞,在俯冲板块上产生的挠曲盆地,常由被动大陆边缘裂谷盆地转化而成。盆地充填具有双层结构,早期发有复理石前陆盆地,堆积厚度巨大,发育厚度较大的生油岩系;后期发育磨拉石前陆盆地,为向上变粗的序列,发育有较厚的储集岩系。这类前陆盆地具有极好的油气远景。孤后前陆盆地与A型俯冲作用有关,可以由弧后裂谷盆地转化而成。盆地充填可具双层结构或仅有单后结构,早期发育火山复理石前陆盆地,堆积厚度大,发育有较厚的生油岩,后期为火山磨拉石盆地。这类前陆盆地具有较好的油气远景。破裂前陆盆地的形成是因基底卷入前陆变形作用,造成了块状隆起和基底褶皱所分隔的孤立盆地。这类盆地中沉积岩层厚度不大,油气远景欠佳。陆内前陆盆地形成于板内,远离碰撞造山带,可能与碰撞造山带的远程效应有关。盆地充填具双层或单层结构,以发育磨拉石前陆盆地为主,早期复理石不发育。这类前陆地具有一定的油气远景。走滑前陆盆地发育于大型陆内走滑系的两侧,伴有拉分盆地,盆地充填具单层结构,发育磨拉石前陆盆地,沉积中心明显呈雁行排列。这类盆地油气远景有限。前陆盆地的结构具有不对称的特点。自造山带向盆地方向发育山前冲断带、前陆坳陷、前缘斜坡和前缘隆起等构造单元,相应地具有各自的油气藏分布模式。      

菲律宾吕宋中央谷地弧前盆地的演化

十四公里厚的吕宋中央谷地地层的新生代历史说明了弧前盆地的发育状况。弧前盆地作为大型沉积物捕留地和烃类聚积的场所是十分重要的。吕宋盆地向海(西)一侧的盆底为洋壳,向弧(东)一侧的盆底为较老的增生区。洋壳上的初始沉积发生于早第三纪时蛇绿岩那样的地壳沿走滑或斜滑断层带向北移动和侵位的时期。底部沉积物由被砂质浊积岩上覆的远海灰岩和薄火山灰层组成,这些砂质浊积岩来自隆起和不断削蚀的蛇绿岩。在早第三纪晚期至第四纪时,沿吕宋西缘会聚时期至少有8公里厚的来自弧的沉积物流入到了盆地的东(弧)侧。到了中中新世时期,中央谷地成了一个连续的狭长盆地,其边缘无论是沿已隆起的向海的一侧还是弧侧都有广阔的陆架沉积物。来自盆地两翼的碎屑充填了沉降盆地,並使盆地水深逐渐变浅。上新世时期盆地中心部开始了陆相沉积。並逐渐沿盆地轴部往南、北迁移。晚中新世至全新世沿菲律宾断层带的构造运动使盆地的毗邻地区隆起并褶皱。中央谷地勘探模式预测,在盆地中心部易气烃的产生时间与形成构造圈闭和地层圈闭的时间为同时或其后。先前在盆地内的钻探要么是在未成熟的油源岩区,要么未到达所推测的成熟层段。所以,中央谷地的油气远景量至今没有适当确定。     

海相裂谷盆地层序结构

海相裂谷盆地代表从海陆交互相到深海相环境的连续沉积，或者代表从部分水淹到完全水淹的盆地类型。由于在不同裂陷期相对海平面、可容纳空间以及沉积物供给的频繁变化，因而裂谷盆地在同裂陷期沉积结构上也有很大的区别。可容纳空间的变化主要受控于局部盆地基底旋转、盆地沉降以及海平面变化的限制。沉积物供给决定了可容纳空间被充填多少以及以何种方式充填，其受控于与主要源区的距离以及当地断块物源区的规模和沉积物供应能力。 不论是浅海还是深海的硅质碎屑同裂陷期的层序，都能根据沉积物供给分为过补偿型、平衡型、欠补偿型和饥饿型四类。沉积过补偿和沉积平衡型以砂一泥一砂三层式同裂陷期沉积充填为特征；沉积欠补偿型是以双层式的砾一砂一泥沉积充填为特征；沉积饥饿型以单层的泥岩沉积充填为特征。不同的裂谷盆地充填样式中，同裂陷初期、强烈裂陷期和晚期与后裂陷初期在层序的连续发育、沉积体系及地层特征上有很大的差别：就像地层界面的构造意义（起始时刻和经历时问），例如下盘的不整合面、沉积间断面和海相密集段。尽管海相同裂陷期的充填具有多变性，但是四类裂谷盆地充填样式的分类方案为同裂陷期储层的分布和几何形态及源岩类型的预测提供了基础和强有力的工具。     

残留弧后盆地及其辨识准则和实例

准噶尔、塔里木和柴达木通常被认为是造山带周围的克拉通断块,因此,被称为山间盆地.作者主张这些盆地可以与黑海和里海盆地相比较,并提出准噶尔盆地形成在石碳纪,塔里木和柴达木盆地形成在二叠纪,它们是古生代亚洲南部活动边缘火山弧后面的残留盆地.这些盆地中新生代沉积物下覆层存在特大正磁异常表明,在盆地的最深处沉降有大洋岩石.在这些盆地中最老的沉积物很可能是海相页岩.在晚古生代至三叠纪期间的弧-陆碰撞后,盆地部分闭合.这些受到限制的盆地中的静海沉积物是该盆地新近发现的高产油田的很好的生油层.准噶尔、塔里木在它们与张开的海相连之后,在大陆沉积作用下成为一个内陆盆地,尔后,这些盆地被上升的山带分隔开.在构造沿晚第三纪断层重新活动以前,盆地的均衡沉降允许盆地堆积较厚的中生代和早第三纪沉积物.     

合肥侏罗纪盆地性质及其与大别造山带沉积响应

从盆—山耦合关系角度研究大别造山带与合肥侏罗纪盆地的性质,提出伴随着大别山的第二次隆升,早侏罗世大别山北缘出现了最强的沉降—沉积,形成了合肥侏罗纪前陆盆地;随后中—晚侏罗世时盆地南部沉降—沉积强度显示出变弱的趋势,期间没有再出现沉降—沉积再加强的现象。简要介绍了盆地不同地区侏罗纪地层的沉积物特征及发育特点,在此基础上,从盆地结构、沉积物碎屑骨架组分、层序结构、沉积体系等角度研究了合肥侏罗纪盆地对大别造山带的响应,指出二者之间具有较好的耦合关系。      

台湾东部上新世-更新世泥岩的粘土矿物学:埋藏成岩作用和源区蚀顶的组合效应

台湾东部海岸山脉中的上新世-更新世沉积岩沉积在一个同造山期的碰撞盆地中,该盆地是在活跃的岛弧-大陆碰撞期间紧挨着不断生长的台湾褶皱和冲断层带的东部发育而成的。来自这一地层层序的未变质泥岩埋深达6千米,其中含有来自邻近变质造山带的丰富的碎屑伊利石和绿泥石。在伊利石/蒙脱石的混合层的下段,伊利石所占的百分比突然稍有上升,这为低的古地热梯度(大约为14℃/千米)提供了证据,可能还伴有在短暂的最大埋藏期中所导致的伊利石化作用的动力减缓效应。伊利石的结晶度从该地层层序的底部往顶部增大,这正好与预期的埋藏变质作用的趋势相反,这种逆向的趋势与同一层序中的砂岩岩屑碎屑的实际矿物成份一致,并且记录了在与碰撞相关的抬升和变形期间附近的前进变质岩区进行性蚀顶现象,     

塔里木阿瓦提前陆盆地构造特征及油气远景

阿瓦提前陆盆地位于塔里木盆地西北部。在新生代柯坪山脉以北东向的沙井子断裂为主滑面剧烈向南东方向逆冲,在沙井子断裂南东侧沉积了巨厚的新生代地层,且向南东方向急剧减薄,形成典型的不对称挠曲沉积盆地,这种盆地是大陆板块碰撞形成陆相盆地后,再次发育在造山带前缘的前陆盆地,它发育的大地构造位置和时间以及成因与周缘前陆盆地和弧后前陆盆地均不相同,可称之为陆内前陆盆地。阿瓦提前陆盆地具有良好的含油气远景,可进一步划分为三个油气聚集区带：沙井子断裂油气聚集带、阿恰断裂油气聚集带、阿瓦提前缘隆起（乌鲁桥—阿拉尔）构造油气聚集带。其中沙井子断裂带是阿瓦提前陆盆地中含油气远景最好的区带     

台湾的造山作用与变质作用

台湾的主要部分是由晚古生代一中生代的基底杂岩及不整合上覆的新生代盖层组成的;此岩域沿台湾岛东侧的纵谷与海岸山脉(晚第三纪吕宋火山弧和吕宋海槽弧前盆地的北廷部分)斜接。一次大的热动力变动(造成大南澳片岩岩域)中断了晚古生代和中生代沿亚洲东部裂陷边缘的冒地槽型砂岩、页岩、灰岩和玄武岩夹层的堆积。此杂岩由西面的太鲁阁带和被推测断层分开的东面的玉里带组成。太鲁阁带北部有闪岩组合出现外,均以黑云母带绿片岩相组合为特征,并伴有S型花岗岩侵位。玉里带缺乏大理岩层和花岗岩侵入体,却含很少的蛇纹岩及绿帘石闪岩和冻兰闪石闪岩的构造透镜体。此晚中生代的大南澳杂岩显然是由亚洲边缘之下的俯冲作用造成的。玉里带的镁铁质构造块体显示出部分地转变成含兰闪石组合;放射性测量的视年龄为8—14百万年。继早第三纪重新发生裂陷和海底扩张之后,沉积了新生代盖层。该盖层多半由覆盖着亚洲大陆边缘的沉积层(加玄武岩)及向海在南中国海中堆积的陆坡沉积组成。而在与逼近的吕宋弧相邻的地带则形成了加积楔,标志着菲律宾海板块无俯冲的西缘。在上新世—更新世海岸山脉与中国硅铝壳碰撞期间,新生代的陆坡单元曾发生叠瓦作用并向西逆冲;在此加载期间压力与温度的增大明显地造成了基底和被动边缘沉积盖层的重结晶。变质作用由西部山麓的成岩相和沸石相到底岩域变为上部绿片岩相。对比之下,分布于纵谷以东的外来岩域却看来实际上并未变质。可是,在海岸山脉不变质的滑乱层沉积中呈碎屑和滑块出现的台东蛇绿岩,却受到了早中新世(?)阳起石角页岩相洋脊重结晶作用的影响,并带有晚中新世—早上新世洋底沸石化的烙印。因而,台湾的造山运动至少包括两个主要的会聚幕:(1)晚中生代古大平洋岩石圈板块向西下潜,造成成对的高温和高压带;(2)紧接着8—14百万年前的隐蔽俯冲事件之后,在南中国海岩石圈向东下降到菲律宾海板块之下期间,有一个上新世—更新世的碰撞事件,它造成了一套成岩到低级变质的层序。一个外侧钙—硷质火山弧的影响进一步使情况更趋复杂。由该年轻造山区的共生次序所显示出的时—空关系表明变质作用和造山过程是错综复杂的。     

前陆盆地构造作用的沉积响应

前陆盆地与造山带具有良好的耦合性,可以用盆山耦合的思想来研究前陆盆地与构造事件的响应关系。逆冲构造运动对盆地的可容纳空间产生了深刻的影响,从而对盆地充填和层序叠置样式起重要的控制作用。整个前陆盆地区域具有两个阶段的盆地发展过程,第一个沉积阶段与冲断带附近的载荷侵位引起的构造沉降密切相关,第二个阶段发生于冲断带的侵蚀期,导致了盆地的再次沉积。前陆盆地不同的沉积层序是不同的构造事件的沉积响应。     

硅质碎屑岩层序的定量地质模拟及其地震表现

为了阐明控制碎屑层序及其界面发育的规律,建立了大西洋型大陆边缘前积盆地充填的数学模式。盆地充填被模拟为沉降、海平面变化和沉积物注入的相互作用。模拟表明,地震层序边界位置恰好在海平面升降的拐点附近。可容空间发育的速率变化是形式沉积层序内部相分布、形态和界面特性的主要因素。全球周期曲线图所展示的海岸上超和近海浓缩剖面被证明发育于海平面和相对海平面平地升降的范围。模拟几何形态和参数     

前陆盆地向稳定状态的演化:来自台湾西部前陆盆地的证据

前陆盆地位于造山带附近,处在造山带与邻近的大陆之间。它们是岩石圈在造山带负荷下发生挠曲而形成的(Jordan,1981等)。前陆盆地的沉积充填物主要由从造山带侵蚀的碎屑组成,因而记录了造山带蚀顶的历史、沉降的形式以及整个盆地沉积物分布的性质。此外,由于前陆盆地位于克拉通内,因此沉积物记录了造山带向克拉通侵进的过程。显然,前陆盆地沉积组成了造山历史和造山作用的重要记录。已被研究过的前陆盆地大都邻近不活动造山带,因此,人们对盆地历史的认识要比对有     

大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地演化特征

受中三叠世以来中央造山带东段从陆缘碰撞造山-陆内造山的构造机制转换控制,大别-苏鲁造山带南缘前陆盆地具有从陆缘-陆内,从海相-陆相的连续过渡特征,经历了发生-兴盛-消亡的完整过程。依据造山带构造机制转换及前陆盆地构造层序所反映的盆地演化的阶段性,具体划分为4个阶段:即1)前造山期被动陆缘(P₃-T₁-T₂¹)阶段,包括局部裂陷、持续沉降、萎缩残留3个亚阶段;2)陆缘主造山期周缘前陆盆地(T₂²-T₃)阶段,具有海陆过渡相(T₂²)-陆相(T₃)前陆盆地的连续演化特征;3)陆内造山期陆内前陆盆地(J_1-2)阶段,发育陆内山前含煤碎屑岩沉积;4)后造山期转换伸展-伸展断陷盆地(J₃-E)阶段,前陆盆地消亡。     

利用高分辨率的井下和三维地震数据分析马拉开波湖中部始新统前陆盆地碎屑沉积的层序地层

马拉开波盆地的中始新统碎屑岩是在一个不对称的前陆盆地中沉积的，而该前陆盆地形成于加勒比和南美板块在古近纪的斜向碰撞过程。本次研究利用马拉开波盆地中部300多口井的资料和2000km^2的地震资料，详细解释了马拉开波前陆盆地的始新统层序地层。马拉开波盆地中部始新统层序的底部是一套厚约250m的河流三角洲相砂岩加积层位，其上覆盖了厚约600m的海相页岩和砂岩的退积层位，夹有薄进积层。这套前陆盆地层序的上部是厚约100m的河流三角洲相砂岩加积层位。在这一厚约1000m的始新统地层中，可以划分17个准层序组，6个成因层序和1个沉积层序，但所识别的典型层序界面只有一个，它是浅海相退积层位和上覆的河流三角洲相加积层位的边界。根据地层结构和多个准层序组的厚度增大趋势，我们认为这些碎屑沉积物主要源自马拉开波盆地以南的南美克拉通，而不是以前研究人员提出的盆地北-东北边缘的冲断带。 缺乏典型的层序界面表明了马拉开波前陆盆地中部的始新统碎屑岩在始新世的大部分时间都没有出露地表，而且其地层结构受控于与这一前陆盆地东北缘的冲断作用有关的构造沉降。在中始新世加积作用开始之前，全球海平面的升降并不是控制该前陆盆地地层演化的重要因素，而这一加积作用则标志着前陆盆地沉降作用的结束。测井和三维地震资料显示，马拉开波前陆盆地中部的始新世三角洲平原和陆架以河流和潮汐作用为主，与委内瑞拉东部奥里诺科三角洲的现代沉积作用相似。     

论塔里木盆地类型、演化特征及含油气远景评价

塔里木盆地是一个长期发展的大型叠合盆地,在盆地中部和边缘地区叠合了八种原型盆地:即中元古-古生代的箕状裂谷盆地、被动大陆边缘盆地、弧后前陆盆地、弧后裂谷盆地、陆表海盆地,以及中、新生代的弧后前陆盆地、碰撞山前盆地和碰撞复活山前盆地。共沉积了八套海相、海陆交替相和陆相含油建造,油气资源非常丰富,估算其远景储量居全国之首。     

准噶尔盆地结构构造与油气田分布

准噶尔盆地是晚古生代以来多期形成的复合叠加前陆盆地。原型盆地的成盆期包括：晚石炭—二叠纪碰撞造山期的碰撞前陆盆地;三叠纪—早、中侏罗世与北天山、西准噶尔山、阿尔泰山、博格达山复活有关的前陆盆地,这两个阶段有多个沉积—沉降中心;与北天山均衡活动有关的晚侏罗世—白垩纪—早第三纪前陆盆地;晚第三纪—第四纪与北天山强烈复活有关的前陆盆地。每个坳陷由褶皱—冲断带、陡坡带、沉降中心、缓坡带和前隆组成。三个隆起为叠加的前隆。部分前隆因后期改造已不明显。克拉玛依坳陷是最有利的生油气坳陷,北天山山前侏罗纪前陆坳陷次之,潜力巨大。克拉美丽山前石炭—二叠纪坳陷、博格达山前二叠纪坳陷后期改造强烈,对油气破坏较大。北天山山前三叠纪坳陷也有一定的生烃条件。乌伦古坳陷后期沉降较小,成熟度较低,难于形成中型以上规模的油气田。