第7讲 沉积盆地（1）

null第7讲 沉积盆地（1）第7讲 沉积盆地（1）Global sediment thickness based on the 1o x 1o compilation of Laske and Masters (1997).7、沉积盆地（1）7、沉积盆地（1）基本概念 盆地类型及主要特征 盆地基本构造样式7.1 基本概念7.1 基本概念概念 成因机制 盆地分类7.1.1 沉积盆地概念7.1.1 沉积盆地概念沉积盆地是指地球历史上长期处于沉降状态并被厚层沉积物充填的凹陷。 The term sedimentary basin is used to refer to any geographical feature exhibiting subsidence and consequent infilling by sedimentation. As the sediments are buried, they are subjected to increasing pressure and begin the process of lithification.7.1.2 沉积盆地成因机制7.1.2 沉积盆地成因机制重力作用模式（Gravity Loading Hypothesis） 热力作用模式（Thermal hypothesis） 地壳流动作用模式（Crustal Thinning hypothesis） 大陆地壳缩颈作用模式（Necking of continental crust） 正断层模式（Normal-fault based mechanisms） 大陆－大洋接触带断层作用模式（Faulting near continent-ocean contact）null重力加载模式：盆地沉降归因于沉积物负载（较重的沉积物有效的取代了水体），其基本原理是均衡作用。沉降量取决于水体（1.03）、沉积物（2.15-2.55）和下伏地幔（3.3）的相对密度。 如果海洋充填沉积物，在理论上可以堆积超过初始深度两倍的沉积物厚度。事实上，在初始斜坡基底附近可以堆积总厚达14 km的沉积物。如果岩石圈是弹性的，局部沉积物加载影响的下弯范围可能远达150 km。问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：这一机制与真实的浅水沉积序列难以协调。仅适用于起初沉积物就沉积在深水环境。如果最初水体深度< 200 m，那么沉积物的加载效应可以忽略不计。null热力模式：假定最初的边缘附近的大陆岩石圈在大陆裂谷期被加热——岩石圈密度减小导致均衡抬升。随后，大洋加宽，岩石圈在约50Ma内冷却，并沉降到初始位置。然而，如果在抬升期间发生侵蚀，沉降可能真实发生，并被沉积物加载作用增强。 问题： 假使最大有约2 km的起始抬升，即便有沉积物加载，沉降量也不会超过2 km。因此，这一模式不能解释 >5 km厚的沉积序列。null热力模式的改进模式：假定热事件把地壳底部转变成较重的麻粒岩相矿物集合体，或被基性岩浆干扰。如果导致密度有0.2的增加，那么计算沉积物的最大允许深度可达3－4 km。这也不足以说明大的沉积物厚度。 问题：该模式预计在扩张开始和最初大洋沉积之间存在一个时间间隔。但一直没有被观察的证据。null地壳流动模式：大陆地壳和岩石圈上部有一个脆性带，20 km厚，下伏易于流变的软弱层。这样一来，地壳可以在中下地壳物质向亚大洋上地幔的持续蠕变过程中减薄。这可能引起快速沉降。null另一个地壳减薄模式（大陆地壳缩颈模式）：大陆地壳的剧烈减薄可能发生在塑性缩颈下的裂谷背景。因而，在大洋盆地形成时，被动大陆边缘将逐渐沉降。 问题：一个典型的裂谷带宽约50 km，那么在大陆边缘的转变带将仅有25 km宽。现今观察到的大陆边缘层序要比这宽得多。null基于正断层的模式：早期模式假设地堑发育需要在上倾正断层之间有60 km宽的地壳楔均衡下沉。当上地壳由楔状下沉形成地堑时，流变的下地壳将被塑性流动补偿。 问题：计算 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，约5 km的沉降可能引起初始20 km宽的槽地. Not really enough. But getting nearer. null大陆－大洋接触带附近的断层作用模式：这一机制许可当正断层伴随冷却大洋岩石圈下拉时的有限沉降。大洋岩石圈约50 Ma区间的沉降，将与浅水沉积物相一致。但要注意，沉降带太狭窄了。成盆机制是什么？成盆机制是什么？三种主要的区域沉降和抬升机制： 均衡——地壳或岩石圈厚度的变化 加载——逆冲岩席、火山锥和沉积物􀂄 动力学效应——软流圈流变、地幔对流和地幔柱1、均衡过程1、均衡过程地壳减薄——拉伸、抬升侵蚀、岩浆抽空 地幔－岩石圈加厚——岩石圈冷却、伸展或加热作用终止 地壳密度增加——由于压力/温度状态变化和/或高密度物质侵位到低密度地壳，导致密度增加2、加载作用2、加载作用——地壳区域均衡补偿和区域岩石圈挠曲 ——取决于岩石圈的挠曲刚度 沉积物或火山加载 构造加载（上冲或下拉期间） 壳下加载（高密度岩石圈俯冲期间的岩石圈挠曲）3、动力学效应3、动力学效应软流圈流变（俯冲岩石圈的沉降或底侵） 地幔对流 地幔柱盆地是什么？盆地是什么？是沉积物的堆积区； 由相对于周边地区的地壳沉降形成（周边地区有时抬升）； 有不同的形态、大小和形成机制。7.1.3 盆地分类7.1.3 盆地分类盆地的分类原则及类型 已有的盆地分类已有的盆地分类据规模可分超巨型（>100万km2）、巨型（50万-100万km2）、大型（10万-50万km2）、中型（1万-10万km2）、小型（<1万km2）； 据平面形态有圆形、椭圆形、长条形、菱形盆地和槽地等； 据剖面形态分对称的和不对称的，或箕状的、单箕状或复式箕状盆地等； 据沉积作用与盆地形成的时间关系分先成、同生、次生或地貌、沉积和构造盆地等； 据构造类型有褶陷型或坳陷型盆地、断陷型盆地，单断半地堑和双断地堑盆地等；null据基底性质分为前寒武纪、加里东、海西和阿尔卑斯褶皱基底盆地等； 据基底时代和性质的均一性分单一或均一型基底和复杂型基底的盆地； 据基底构造分复背斜或复向斜基础上发育的盆地、上叠和继承盆地等； 据基底深浅和起伏分浅盆地和深盆地等； 据形成时代或构造阶段分元古代、古生代、中新生代盆地或加里东期、海西期、阿尔卑斯期盆地等； 据与褶皱带关系分谐和与不谐和盆地等； 据所处的构造体系分新华夏型、帚状构造系、旋卷构造系等；null据槽台学说和地台活化说确定盆地所处的大地构造位置分活动区、稳定区和过渡区的山间盆地、山前盆地、地台或克拉通内盆地、地台或克拉通边缘盆地、地台活化型或地洼盆地等； 据下伏地壳结构分陆壳或克拉通壳上的，洋壳上的、残余洋壳上的和过渡壳上的盆地，花岗岩型和无花岗岩型盆地，薄壳和厚壳盆地，地壳缓变带上和陡变带上的盆地等； 据形成盆地的动力环境分张性、压性、扭性盆地和混合型盆地，造陆和造山环境的盆地等； 据板块构造及其所处的位置分板缘和板内盆地，离散型、聚敛型和转换型板缘有关的盆地等； 据大陆边缘的类型分主动或活动型、被动或稳定型，离散型、聚敛型和转换型板缘有关的盆地；null据大地构造体制变化分老全球构造体制、新全球构造体制和过渡体制盆地等； 据持续时间分短期、单时代发育和长期、多时代盆地等； 据旋回性分单旋回和多旋回盆地等； 据形成机理分原生和次生的，重力、热、应力和地球各层圈相互作用成因的盆地等； 据充填补偿情况分过补偿盆地、补偿盆地和补偿不足盆地等； 据沉积环境、沉积相分大陆、陆缘、海洋环境的盆地，陆相碎屑岩和海相碳酸盐岩盆地等；null据构造岩石组合或建造分复理石盆地、磨拉石盆地、红色盆地等； 据沉积或沉降速率参数分快速下沉、慢速下沉，高聚集速率、低聚集速率盆地，加速或减速盆地等； 据地热流值和地温梯度值参数分高、中和低热流盆地，高、中和低地温梯度盆地等； 据岩浆活动发育分优地槽盆地、冒地槽盆地、熔岩盆地等。 据含油气性和含矿性分含油气、含盐、含煤盆地等； 据控盆主断层形态分简单铲式断层、具断坪和断坡的复杂铲式断层、多米诺式断层盆地等。null大量分类 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的涌现反映出需求的不同和所持观点的差异，各自从不同方面突出地强调了盆地的某一方面和某几方面的特征。在油气勘探实践已证明，无论根据哪一种分类，同类盆地含油气情况的差别总是很大的。进行综合 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和评价时，对盆地类型的认识又是一个不可缺少的重要环节。 就总体上来看，各类盆地所占的世界油气储量比例方面有相当大的差别。如能进行各单因素盆地分类和盆地分析基础上的综合研究，将会对油气勘探提供可靠依据。盆地分类方案众说纷纭盆地分类方案众说纷纭——主要因素： 盆地相对于板块边界的位置 地壳/岩石圈基底（大洋或大陆地壳） 板块边界类型Ingersoll and Busby（1995）方案Ingersoll and Busby（1995）方案——26种盆地类型，与各种构造背景有关： 离散 汇聚 转换 板内 混合Allen and Allen （2005）方案Allen and Allen （2005）方案——聚焦于成盆过程： 是什么引发了沉降？null一种混合的分类方案一种混合的分类方案——强调两个方面： 是什么引发了沉降？ 置身于何种构造背景？ 我们不想涉及到每一种类型的盆地，仅关注所选择的盆地类型。 Basins can be related to tectonic setting Position with respect to plate boundar Nature of plate boundary “Wilson Cycle”一种混成的分类方案一种混成的分类方案——离散板块边界 裂谷盆地 被动大陆边缘盆地 坳拉谷 ——汇聚板块边界 弧相关盆地 前陆盆地 ——内克拉通（板内） ——其他7.2 盆地类型及主要特征7.2 盆地类型及主要特征裂谷盆地 被动大陆边缘 坳拉谷 弧相关盆地 前陆盆地 内克拉通盆地7.2.1 裂谷盆地7.2.1 裂谷盆地大陆裂谷作用（A）可能导致具大洋中脊的大洋打开（B、C） 裂谷盆地可以发展成被动大陆边缘（D）裂谷特征裂谷特征线性延伸，边界为正断层的谷地 􀂄 几－几十千米宽 数千千米长 见于多种板块背景，但最常见于离散背景Map showing the location of several of the small rift basins in the Havre Trough (labeled A - L) that have been sampled by our CTDO system during the cruise. The largest is the Ngatoro Rift (A1 - A5) within which we did 5 separate casts. Image courtesy of New Zealand American Submarine Ring of Fire 2007 Exploration, NOAA Vents Program, the Institute of Geological & Nuclear Sciences and NOAA-OE. null地震研究表明裂谷下伏薄的地壳 深部热异常证据： 负Bouguer重力异常 高热流 双峰式火山活动（bimodal volcanic rock ）1、活动裂谷1、活动裂谷地幔上涌引发地壳减薄（加热） 减薄导致抬升 抬升导致伸展和裂谷作用2、被动裂谷2、被动裂谷区域伸展引发破裂 热地幔岩石上升并刺穿岩石圈null被动裂谷则是由于地壳的伸展作用或剪切作用，使岩石圈减薄、破裂而导致裂谷的形成，如Rio Grande。 主动裂谷是地幔的上升热对流的长期作用，使大陆岩石圈减薄、上隆而破裂、拗陷而成裂谷，如东非裂谷、红海－亚丁湾。裂谷充填裂谷充填常由陆相沉积物构成 􀂄 河流、湖泊和冲积扇 如果裂谷/盆地位于干、热地区，则发育蒸发岩 海水侵入、内流盆地 可见火山岩和相关的侵入岩nullArgana Evaporites Atlas Jurassic Morroco. 上图展示的巨指纹位于火星Coprates地区Fan附近的一个陨坑内。这个巨大的指纹状结构可能由蒸发岩形成。裂谷结构和演化裂谷结构和演化持续的裂谷作用可能导致洋壳的形成——洋盆打开 如红海 “裂谷-漂移”转换 “裂谷-漂移”转换期以“破裂不整合”为标志􀂄 假定在漂移开始时，裂谷与地面地貌有关莱茵地堑系（Rhine graben system）莱茵地堑系（Rhine graben system）莱茵地堑位于法国孚日山地块与德国黑林山地块之间，大致呈南北走向。其两侧被一系列正断层围限，有的地段可见古老的地块边缘。南北长约300km，宽约36km。地堑中央发育众多小型正断层，形成一些由侏罗系组成的小型地垒。 莱茵地堑形成于始新世，晚始新世－渐新世是成盐期；中新世断层活动强，伴有大量玄武岩流溢；上新世为河流相和粗三角洲相沉积。第四纪以来，边界地块上升。null左：上莱茵地堑的重力异常图(Rotstein et al., 2006)。沉积盆地如Heidelberg盆地与强烈的负异常有关。由巨厚序列的低密度沉积引起。 右：现今，Heidelberg盆地的三个研究钻孔。nullMagma-compensated crustal thinning in continental rift zones H. Thybo & C. A. Nielsen，Nature 457, 873-876 (12 February 2009) doi:10.1038/nature07688贝加尔裂谷带(BRZ) null汾渭地堑系 展布于阴山及秦岭构造带之间，西起宝鸡，向东沿渭河、汾河延伸，于侯马、运城向北转为北北东向，至大同、延庆段转变为北东向。该地堑系由大小不一的十个地堑组成，总体呈雁行排列的“S”形展布，长逾1200km，宽度一般在10－50km之间。地堑系形成于始新世，第四纪以来继续沉陷。 7.2.2 被动大陆边缘盆地7.2.2 被动大陆边缘盆地Bathymetric profile across a typical passive margin. Note that vertical scale is greatly exaggerated relative to the horizontal scale. 陆壳 过渡壳 洋壳nullTransitional crust composed of stretched and faulted continental crust. Note vertical scale is greatly exaggerated relative to horizontal scale.nullCross-section through transitional crust of a passive margin. Transitional crust as a largely volcanic construct. Note vertical scale is greatly exaggerated relative to horizontal scale. 至少可以识别3类被动大陆边缘至少可以识别3类被动大陆边缘火山大陆边缘：狭窄，在大陆和正常的洋壳之间发育巨厚的岩浆地壳。如Voring Plateau, western Rockall Bank, East Greenland。 无火山边缘的岩石圈变形：受块状断层和犁式断层控制，宽达100–300 km，如Red Sea, Galicia Bank, Goban Spur– Irish Sea和eastern USA margin。 裂谷转换边缘：走滑剪切以及扩张中的伸展应变变形，如W. Africa and Brazil，Falklands Plateau和Gulf of California。null被动大陆边缘特征被动大陆边缘特征强烈减弱（衰减）的大陆壳 伸展距离> 50-500 km 上覆向海加厚的沉积棱柱体 典型的浅海沉积物 有时涉及到“大西洋型大陆边缘”或“陆隆和陆台”nullnullnull多种沉降机制多种沉降机制岩石圈减薄之后的冷却（热收缩） 主要机制 下地壳/地幔相变（从辉长岩到榴辉岩） 该过程不知是否普遍存在 沉积加载 增加其他的效应 沉降的时空变化 沉降速率向海方向增加 沉降速率在剖面各部均逐渐降低null沉降速率向海方向增加null沉降速率是时间的函数被动大陆边缘的形成经历3个阶段：被动大陆边缘的形成经历3个阶段： （1）大陆裂谷由于板块运动导致的地壳和岩石圈伸展与减薄而形成； （2）类似于现今红海的大洋盆地形成，下沉的大陆地壳经历了正断层作用； （3）地壳伸展终止，过渡地壳和岩石圈沉降与冷却和加厚有关（热沉降）。被动大陆边缘沉积特征被动大陆边缘沉积特征地貌特征为陆棚、陆坡和陆隆 陆棚边缘随时向外“扩张” 陆棚沉积是碎屑岩或碳酸盐岩 陆棚水深相对稳定 􀂄丰富的沉积物供给 陆坡/陆隆——在低水位期间，物源来自陆棚（碎屑岩沉积体系） 沿陆坡/陆隆发育扇群 也见有远洋沉积、等深流沉积等被动大陆边缘构造变形被动大陆边缘构造变形重力变形常见于漂移（drift）阶段的沉积物 犁式生长断层、盐构造和泥底辟等nullEvaporites accumulated in shallow basins as Pangaea broke apart during the Early Mesozoic. Water from the Tethys Sea flowed into the Central Atlantic Ocean.墨西哥湾nullnullnullnullnullnullnullBright Bank, and underwater salt dome on the continental shelf of the Gulf of Mexico, showing relative height above the seafloor, or depth below the surface of the ocean. The warm colors are highest (or shallowest) and the cold colors are lowest (or deepest). The steepest features on the bank indicate the presence of faults, as shown by the yellow lines in the right-hand panel. nullnullA significant proportion of the world’s hydrocarbon reserves are found in structures related to salt tectonics, including many in the Middle East, the South Atlantic passive margins (Brazil, Gabon and Angola) and the Gulf of Mexico. nullA large proportion of oil and gas are found at passive margins. Mann et al. (2001) examined 592 giant oil fields (which contain proved reserves >500 million barrels of oil or >3 trillion cubic feet of natural gas) and are estimated to contain ~65% of oil. Mann et al. (2001) classified 592 giant oil fields into six basin and tectonic-setting categories, and noted that continental passive margins account for 31% of giants. Continental rifts (which are likely to evolve into passive margins with time) contain another 30% of the world's giant oil fields. Basins associated with collision zones and subduction zones are where most of the remaining giant oil fields are found. Productive fields are found in passive margins around the globe, including the Gulf of Mexico, western Scandinavia, and Western Australia.油气勘探意义7.2.3 坳拉谷或称“夭折裂谷” 高角度发育在大陆边缘 沉积充填：非海相－深海沉积 实例：Reelfoot Rift (Mississippi valley)7.2.3 坳拉谷nullPrecambrian and Cambrian Basins: OA - Ouachita Aulacogen RCG - Rough Creek Graben RFR - Reelfoot Rift RT - Rome Trough BT - Birmingham Trough OB - Olin Basin FWR - Fort Wayne Rift ECRB - East Continent Rift Basin LPCM - Late Paleozoic continental marginnullnullDevelopment of the Reelfoot Rift began nearly 600 million years ago (A) as the forces that drive the motion of the earth's plates began to tear the continent apart. Later, the rifting stopped (B) and the area sank and was buried deeply by sediments that accumulated in a shallow inland sea that covered the area. Then, rifting was activated (C) and may have been continued as late as about 70 million years ago. Since then the area has been compressed (D), resulting in numerous earthquakes as the squeezed bodies of rock grind past each other along the deeply buried faults.本章要点本章要点概念：伸展盆地、裂谷、坳拉谷、被动大陆边缘盆地 掌握伸展盆地的基本类型，了解其基本特征 了解伸展盆地的形成机制思考讨论题思考讨论题分析主动裂谷和被动裂谷的成因机制差异？并举例说明？