2019年12月08日 星期日
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我國主要盆山耦合系統及特征

2019-8-13 9:27:51 來源:中國礦業報 作者:杜治利 周新桂

從“兩儀陰陽”說起
對于萬物的認識,《易傳》曾提及“是故易有太極,是生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,八卦定吉兇,吉兇生大業。”宇宙初開,天地混沌一體,混沌中醞釀出兩儀“陰陽”,漸而天地分開,山川河流,日月星辰顯現,人有男女,數有奇偶,命有生死,時有晝夜,萬物相生相克,生生不息。自有陰陽以來,世間有常,萬物有序,宇宙變得不再混沌。

我國主要造山帶與沉積盆地分布

盆地和造山帶是巖石圈動力學作用下兩種主要地貌形態和地殼結構,是巖石圈變形的兩個側面,正好對應了陰陽兩儀,二者相生相克。盆地與造山帶之間的緊密聯系使二者構成不可分割的整體:二者形成于同一構造背景,在演化過程中盆地與造山帶為互補關系,由于地球均衡性所造成的物質轉移,在淺層呈現為山脈剝蝕后在盆地沉積充填,在深層則呈現為熔漿遷移和拆沉作用。另外,盆山也不是固定不變的,早期大陸邊緣盆地可以反轉為造山帶,晚期造山帶可以伸展坍陷成裂陷盆地。
盆山耦合觀念的提出
沉積盆地與相鄰造山帶之間有著直接聯系,它們形成于同一大地構造背景之下,演化過程也息息相關。基于我國普遍發育的多期疊合盆地的特點,我國學者認為有必要把盆地演化與造山帶演化聯系起來進行研究。盆地的多期疊合是一種現象,只有抓住了盆山系統更迭這個根,才能從本質上認識錯綜復雜的盆地疊合現象。

盆山之間的沉積耦合

上世紀80年代以后,我國學者首先提出了“盆山耦合”的研究思想,很快形成一定的聲勢。盡管目前尚無確切的“盆山耦合”定義,但從過去十幾年的研究重點來看,盆山耦合主要是指沖斷造山帶與前陸盆地、伸展山嶺與裂陷盆地、走滑造山帶與走滑盆地在構造、沉積和深部結構上的耦合現象。
盆山的構造耦合
在構造上,盆地與山嶺的耦合主要表現在構造應力場的統一性上,即擠壓造山帶與前陸盆地耦合,伸展造山帶與裂陷盆地耦合,走滑造山帶與走滑盆地耦合。
對于擠壓造山帶與前陸盆地的耦合,以我國西北諸盆地的盆山耦合構造現象研究較為深入。它們均處于擠壓環境,前陸盆地的沉降及褶皺-沖斷帶的發育是由造山帶構造楔推進作用發動的。以天山及其南北兩側的庫車盆地、準噶爾盆地為例,王清晨等曾通過野外構造觀測和ESR測年認識到天山垂向隆升引起盆地邊緣在晚中新世的重力滑脫,形成盆緣伸展和盆內擠壓的構造格局。

天山與南北兩側盆地的深部耦合

伸展盆地的構造樣式主要取決于盆地基底主斷層的幾何學和運動學特征的控制,可劃分出四種盆地結構,即由非旋轉平面式正斷層控制的地塹、由旋轉平面式正斷層控制的多米諾式半地塹、由鏟式正斷層控制的滾動半地塹和由坡坪式正斷層控制的復式半地塹。拉張環境盆山構造耦合關系主要見于我國東部的中、新生代伸展構造體系,包括松遼盆地、華北盆地和渤海灣新生代盆地等。
走滑擠壓作用常形成走滑造山帶及正花狀構造,并在造山帶兩側或一側形成走滑擠壓盆地。走滑伸展作用則形成走滑盆嶺構造及負花狀構造,并在走滑帶形成拉分盆地或楔形裂陷。劉和甫等認為,阿爾金斷裂是始新世時轉化為走滑斷裂的,其走滑擠壓形成正花狀構造,并造成兩側塔里木盆地和柴達木盆地的迅速沉降。
盆山的沉積耦合
盆山沉積耦合研究主要關注沉積盆地對相鄰造山帶的沉積響應關系,即通過沉積響應去重塑盆山耦合過程及相鄰造山帶的演化。盆地與山嶺的互補性主要為地球均衡性所制約,在淺層表現為山嶺隆升侵蝕或去頂作用,盆地下降沉積充填,在深層則呈現熔漿遷移和拆沉作用。

造山帶與前陸盆地的構造耦合

——對造山帶構造演化的沉積響應。對盆山耦合過程的沉積響應研究較多地集中在擠壓造山帶楔狀體向盆內推進過程的響應。目前已經開展了對世界上主要造山帶的逆沖推覆作用的前陸盆地沉積記錄研究,如Flemings和Jordan對落基山造山帶、許效松對喜馬拉雅造山帶等的研究,逐步形成了從前陸盆地沉積確定和再造造山帶推覆作用的方法。王清晨等對贛北安源煤系盆地的研究表明,華南造山帶向北西方向的階段性推覆造成了近源沉積相帶向盆地內部的遷移。
——對沉積物源區——造山帶抬升剝蝕歷史的沉積響應。通過沉積盆地的碎屑物成分進行造山帶抬升剝蝕歷史的恢復研究,主要是圍繞擠壓造山帶的前陸盆地開展的。礫巖或粗碎屑是迅速沉積盆地內沉積源區和構造作用的最直接記錄。李忠等根據合肥盆地侏羅系古水流方向和砂巖碎屑組成研究指出,侏羅系沉積物源主要來自盆地南側的大別山造山帶,經歷了下-中侏羅統的“再旋回造山帶”類型向上侏羅統的“巖漿弧”類型的演變。
盆山體系的深部耦合
地球物理探測揭示了造山帶及其兩側盆地的深部結構。如切過準噶爾-天山-塔里木的深地震反射剖面表明中天山和北天山沒有明顯的山根且與準噶爾盆地連成一體,南天山作為塔里木板塊的一部分向北俯沖;切過西昆侖-塔里木的深地震反射剖面揭示了塔里木巖石圈下部南傾、西昆侖巖石圈下部北傾,前者在與青藏高原西北緣巖石圈碰撞時擠入到西昆侖北帶之下,西昆侖山與塔里木盆地在巖石圈尺度上的這種“V”型盆山耦合關系,代表了陸-陸碰撞變形的樣式。□
(作者單位:自然資源部中國地質調查局油氣資源調查中心)

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