用前陆盆地的地层模拟解释冲断变形和岩石圈流变

我们结合侵蚀和沉积作用建立一个数学模型来预测非海相前陆盆地冲断幕期间所形成的地层几何形态和相类型.相应的地层记录以阶梯状相充填为特征,相的每次退积(朝向逆冲断裂)标志着冲断事件的开始.相的退积与前隆向逆冲断裂迁移和侵蚀不整合的出现同时发生.以往认为盆地演化期波长变化反映了岩石圈粘弹性松弛.本模型认为盆地波长变化是弹性岩石圈上冲断和沉积物负载两者之间相互作用的自然结果.     

斜坡再调整:海底扇-裙形成的一个新模式

在提出海底峡谷和海底扇-裙形成的新模式中,可利用盆地充填的数值模拟表示斜坡均衡作用的简单概念。该模式认为,侵蚀削蚀、沉积物跌积(by-pass)和海底扇-裙复合体海相超覆的形成与沉积盆地内自然地理的变化状况相关。盆地边缘可划分为两种类型:(1)进积边缘表示均衡的沉积剖面朝向盆地推进。它形成于沉积物扩散作用和重力流作用与沉积物供给、盆地沉降及盆地自然地理相均衡的背景;(2)当上部坡度超过均衡坡度时形成侵蚀边缘,其特征是侵蚀、滑塌和沉积物跌积形成的沉积物均通过重力流作用而移置到下部斜坡环境。当深海陡坡(即过陡坡边缘)被超覆和加积的扇-裙沉积物埋藏时,侵蚀边缘转变为进积边缘。当海平面发生相对快速上升,盆缘发生构造变形(如断层作用)或沉积物从碳酸盐变为硅质碎屑时,进积边缘可发育深海陡坡,并变为侵蚀边缘。既然海平面的相对下降在大陆架边缘变为沉积物源区的过程中起着主要作用,斜坡不整合和超覆海底扇-裙系统的形成主要受由变化的盆地自然地理所触发的斜坡再调整作用控制。     

澳大利亚——斑达岛弧碰撞力学

在澳大利亚大陆北缘与松巴—塞拉姆的斑达岛弧之间正在积极地碰撞。在松巴岛以西,印度洋板块正在向大洋俯冲系中东南亚南缘之下的爪哇海沟中俯冲下去,伴随有洋底增生杂岩和弧前盆地,其后侧是积极活动的火山弧.松巴做大陆岛是弧前盆地的异常特征。在松巴岛西南澳大利亚边缘沉积开始进入俯冲系的部位,变形前峰带向南隆起,增生杂岩升出海平面。此处的弧前盆地宽达400km,但向东却减小到150km,这是因为澳大利亚大陆架的前进而使变形前峰带向北推进了。在帝汶海槽中,达到中侏罗纪破裂不整合面的澳大利亚边缘沉积上升隆起并向南逆冲,形成了一系列向帝汶南岸的海脊。增生的澳大利亚沉积出露于Kolbano地     

中大西洋被动大陆边缘的热演化——一个中生代超级地幔柱上的大陆裂解实例

沿北美和西非被动大陆边缘,一个近同期的早侏罗世(200Ma)岩浆事件可以用西非克拉通下的一个大规模地幔柱(超级地幔柱)上升来解释。岩石圈下部地幔流向北东方向外流的侧向偏离能解释拉斑玄武岩岩浆作用从巴西到西班牙南部延伸近5000km。据认为,大陆裂解出现在停滞流线之上,沿停滞流线被地幔柱从大陆岩石圈底部侵蚀的冷物质返回对流地幔。动力模式是根据最近从夏威夷地幔柱模式提出的,该模式满意地解释了为什么中大西洋洋壳生成时没有热异常地幔。     

毗邻中安第斯山的现代前陆盆地体系

沉积物厚度、内部结构、平均海拔及布格重力的区域变化,确定了一个邻近中安第斯山的4组分前陆盆地体系。这个盆地的起绐部分位于东 Subandean 带和 Chaco 平原的最西部,此处1～3km 的新生代沉积物覆盖在安第斯造山楔活动褶皱冲断层之上。楔顶沉积物向克拉通方向过渡为前渊沉积带,该沉积带包括一个向 Chaco 平原中—东部宽缓前隆变薄(局部尖灭)的3～4km 厚的沉积柱。前隆下伏于前寒武系—中生界岩石之下,为薄的第四系冲积物所覆盖。前隆以东,Pantanal 湿地之下薄的浅碟状堆积物代表后隆沉积带。在中安第斯山也可以识别这4个沉积带的古代对应物,说明现代的盆地构型是一个复合造山楔和前陆盆地体系自晚白垩世—古新世连续向东迁移的结果。     

台湾周围弧-陆碰撞的构造特征

大约自10Ma以来,南中国海板块沿马尼拉海沟的俯冲作用,已经在台湾和菲律宾海板块之间产生了一个弧-陆碰撞系。吕宋火山弧从东南向台湾方向的斜向碰撞作用使得该区碰撞前的沉积环境和构造特征发生了显著的改变,并使东南亚被动大陆边缘在中生代末以来进入相对稳定的旋回式沉积作用。碰撞作用的结果。不仅使得台湾中部地区快速隆起,而且台湾东部纵谷缝合带以西的碎屑楔状体组成的逆冲-褶皱带也产生弯曲。在过去的1.1Ma期间,中央山脉隆起的速率已从每年6mm增加到大约10mm。在西部山麓带到中央山脉西边,软弱的第三纪岩层中,褶皱作用和逆冲作用尤为强烈,它沿西北方向一直向前几乎影响到最前沿,那儿由固结的燕山造山带形成的台湾海峡地区为代表。这个薄皮构造的波前缘已经明显地自东向西逐渐移动。     

地层层序及其年代地层对比

Posamentier和同事们的Exxon层序模式形成了两个概念,我对这两个概念有疑问.他们认为河流均夷至"海湾线",但现代河流的特征表明并非如此.他们又认为河流沉积的堆积空间是在海平面下降期间向海方向的均衡堆积所形成,但这是一个太简单化的模式.该模式建立在大陆边缘的概略形态的假设基础上,对真正的陆坡和实际资料未给予具体的表现和解释.在大多数情况下,基准面的下降将导致三角洲的进积作用和上游河流的深切作用.大多数海岸平原上的河流楔状沉积形成于两个过程:其一,海平面上升,并伴随海湾淹没和充填;其二是强烈活动的物源区的构造作用.靠近前陆盆地的主要构造事件如地体碰撞,将导致第三级类型层序(持续时间大约1～1.5Ma)的发育.由区域板块动力学特征的变化形成的板块内部特点应力变化也具相似的周期或幕,而这种变化周期在扩张大陆边缘也可形成一些第三级别的旋回.对Haq及其同事们所推出的中新生代旋回图年代地质学基础的仔细审视,发现了该图内部不一致和对潜在误差的不确实的低估.该图不可作为一个全球标准,在运用它时应该特别的小心谨慎.     

裂谷、拉分盆地及前陆盆地中构造旋回层的发育:幕式构造运动的沉积反应

不对称的裂谷、拉分盆地和前陆盆地填充物的最厚部分,一般是由大型(数百米到数千米厚)、构造成因旋回层组成,包括细粒的海相、湖相或纵向河流沉积与粗粒的横向辫状河道平原或冲积扇相沉积。根据地形与粗颗粒大小之间的概念关系和Davis地貌发育理论的应用,盆地中粗粒碎屑出现的时间就代表物源区构造复活的开始。我们在此提出相反的解释,即构造旋回层中粗粒沉积物之上细粒沉积物的开始出现是构造活动重新开始的最好标志。这种解释与下述几点是吻合的:(1)现代实例;(2)物源区与沉积盆地地貌学关系的研究;(3)不同沉积环境对沉降的反应速度的差异;(4)构造隆起速度与侵蚀速度的不同;(5)碎屑楔渐进作用的控制条件。在我们的模式中,广泛发育的粗粒碎屑楔状体的进积作用是构造稳定期的标志。     

根据粒径及补给体系对深水盆地边缘的浊流沉积体系进行分类

在深水盆地边缘中的沉积体系可以根据粒径和补给体系分成12类:以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的点状物源海底扇;以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的多物源海底斜坡沉积;以泥为主、以泥/砂为主、以砂为主和以砾为主的线性物源斜坡裙沉积。前两种沉积体系中的河道大小、稳定性及沉积层序的序列规律性都和其长宽比一样,向着线性物源斜坡裙沉积体系减小。随着粒径减小,物源区及沉积体系的大小都在增加;而且扇面河道、河道-天然堤体系中的水流量、水流持续性以及向下游流动的距离也在增加;曲流化程度和大量滑塌沉积物及席状砂被搬运到下扇和盆地平原的趋势也增加。在这种分类中,任何一种沉积体系的准确分类位置都不是十分精确。它们的分类位置会随着构造、气候、物源供给、海平面升降的变化而改变。然而,不同沉积体系的模式在影响石油勘探远景和储层模式的性质上都十分不同。理解和认识这种特点,对于勘探开发的各个环节都具有决定意义。     

上新世以来南极半岛Seal Nunataks地区俯冲后碱性玄武岩的地球化学演化

在南极半岛西海岸下部,太平洋地壳的俯冲作用在进行了大约200Ma后,由于一系列海岭—海沟的碰撞而停止下来.然而,岩浆作用仍在继续,板内碱性玄武岩从一些散布于整个半岛的喷发中心喷发出来.不到4Ma前,在半岛东北部Seal Nunataks地区喷发了一套组合为拉斑玄武岩—碱性玄武岩的板内玄武岩,这与本区俯冲作用的停止(4～6Ma)几乎是同时的.本区所有玄武岩中,轻稀土元素富集而重稀土元素丰度则保持不变.这表明它们是在地幔的石榴子石稳定域部分熔融的产物.许多微量元素的比值与同位素比值有某些相关性,它们可能在部分熔融分离中发生了分离作用.这些比值的变化可能受部分熔融和源区不均一性的控制.然而Th/Ta、La/Th及K/Rb的比值在本组合内也表现出相当大的变化,但却与~(87)Sr/~(86)Sr比值有相当大的相关性.微量元素与同位素的协变可以由大离子亲石元素(LILE)与~(87)Sr亏损端员组分的混合模型来解释.这在广义上与非Dupal型大洋岛玄武岩(OIB)、N型大洋中脊玄武岩(MORB)和具高LILE/HFSE(高场强元素)、~(87)Sr/~(86)Sr比值的上地幔物质的来源是类似的.高LILE/HFSE比值、高~(87)Sr组分可能代表了200Ma前南极半岛与俯冲作用有关的岩浆作用中被富集的地幔物质.本区明显缺失俯冲后高Mg安山岩,这与俯冲作用停止有关,可能是在俯冲作用停止之前或期间南极半岛板块汇聚作用与其它大陆边缘板块汇聚作用的差异造成的.