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文檔簡介

沉積盆地分析主講:杜振川研究生課程沉積盆地分析第八章伸展型盆地(裂陷盆地)基本概念和術(shù)語→第三篇盆地各論形成機制(mechanics):盆地的形成方式和過程。盆地動力學(xué)(dynamics)盆地形成的驅(qū)動力及相關(guān)因素。巖石圈應(yīng)力(stressinlithosphere)指作用在固體巖石圈單元上的驅(qū)動力(bodyforce),與固體體積和質(zhì)量成正比。巖石圈應(yīng)變(straininlithosphere):是固體巖石在應(yīng)力作用下發(fā)生的形變。巖石的流變(Rheology):一般是假定從線形彈性特征在達到屈服強度之后轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄蕴卣鞯倪^程,由溫度、壓力和應(yīng)變速率三個參數(shù)決定。巖石的流變由脆性如斷裂和塑性如褶曲。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制裂陷盆地:由巖石圈或地殼發(fā)生伸展構(gòu)造變形的沉積盆地。一、裂陷作用與伸展構(gòu)造

從動力學(xué)角度看,地殼和巖石圈發(fā)生伸展變形是受引張作用所致。馬杏垣教授(1983)認(rèn)為“裂陷作用”是既“裂”又“陷”的構(gòu)造過程,造就的伸展構(gòu)造。在英文文獻中更多的習(xí)慣用rifying一詞,來表達巖石圈裂陷作用(也譯為裂谷作用或張裂作用)。因此,可以將“裂陷作用”理解為引張力作用于整個巖石圈,并導(dǎo)致地殼和巖石圈發(fā)生大規(guī)模的開裂和斷陷的地質(zhì)作用過程,或造就巖石圈“伸展構(gòu)造”的既“裂”又“陷”的構(gòu)造過程。

裂陷作用最具特征的產(chǎn)物就是“裂谷”(rifytvalley)。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制一、裂陷作用與伸展構(gòu)造

伸展構(gòu)造(cxtensionaltectonics):是指在裂陷作用(或區(qū)域引張作用)下形成的一切使地殼或巖石圈沿水平方向發(fā)生伸長變形的構(gòu)造的總稱,它與收縮構(gòu)造是對應(yīng)的。后者是指在區(qū)域擠壓作用下形成的一切使地殼或巖石圈發(fā)生縮短變形的構(gòu)造的總稱。裂陷盆地或伸展型盆地是地殼表淺層的大型伸展構(gòu)造,其主要特征是沉積盆地是在地殼的伸長減薄過程中形成和發(fā)展的。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制二、裂谷與裂陷盆地裂谷(rifytvalley)一詞首先是由(Gregory,1894)用來描述“那些具有陡而長的、平行的正斷層之間的狹長沉降帶”,其典型實例就是“東非裂谷”,并特別強調(diào)了裂谷的地貌特征??傊?,從形成的結(jié)果出發(fā),伸展盆地指那些在地殼或巖石圈伸展變形過程中形成的盆地。盆地可大可小,從大規(guī)模的大洋裂谷到大陸裂谷的由正斷層控制的地塹和半地塹盆地。裂陷盆地從動力學(xué)成因方面,指那些由于巖石圈或地殼裂陷作用過程中形成的盆地。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制三、

主動裂陷與被動裂陷作用主動裂陷作用:是指巖石圈底下的熱物質(zhì)主動上涌,引起巖石圈的水平引張,裂陷過程是熱物質(zhì)主動上涌的反應(yīng);軟流圈熱物質(zhì)主動上涌至巖石圈底部后,可以由上升運動轉(zhuǎn)為側(cè)向水平運動,從而對上覆巖石圈施加水平引張力,拖曳上覆的巖石圈發(fā)生伸展變形而引起巖石圈裂陷。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制三、

主動裂陷與被動裂陷作用被動裂陷作用:力源是板塊構(gòu)造演化過程中產(chǎn)生的區(qū)域水平引張力,導(dǎo)致巖石圈底下的軟流圈熱物質(zhì)的被動上涌而引起巖石圈裂陷。主動裂陷和被動裂陷的最大區(qū)別:

主動裂陷機制中,地慢熱異常出現(xiàn)于裂陷盆地形成之前,軟流圈局部熱隆起、熱對流和熱底辟驅(qū)動巖石因發(fā)生裂陷,并且是裂陷盆地形成的主要動力源。軟流圈或地球深部的熱物質(zhì)上涌可以便巖石圈加熱并發(fā)生彎狀上隆,從而引起地殼或巖石因的引張,發(fā)生裂陷作用。因此,在裂陷盆地形成過程中,可能出現(xiàn)“熱隆起”→“火山活動”→“裂陷盆地形成”→“熱沉陣”等構(gòu)造事件序列。

第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制三、

主動裂陷與被動裂陷作用主動裂陷和被動裂陷的最大區(qū)別:

在被動裂陷機制中,區(qū)域應(yīng)力場是驅(qū)動巖石圈發(fā)生裂陷伸展的主要動力源,地幔任何熱異常都是巖石圈裂陷作用的反映。

另一方面,裂陷作用使地殼或巖石因減薄也可能導(dǎo)致巖石圈底部的熱活動加劇和被動上涌。因而,可能出現(xiàn)“裂陷盆地形成”→“熱隆起”(?)→“火山活動”→“均衡沉降、熱沉降”等構(gòu)造事件序列。第八章伸展型盆地(裂陷盆地)第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式1、純剪切與簡單剪切純剪切變形與簡單剪切變形的比較第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式1、純剪切與簡單剪切

如圖所示,一個帶有“園”形標(biāo)志的主應(yīng)變平面,可以通過兩種方式使“園”變形成為“橢圓”。在引張力作用下,主伸展應(yīng)變軸方向的伸長和主收縮應(yīng)變軸方向的縮短使之產(chǎn)生一對以主應(yīng)變軸為對稱軸的共扼剪切變形帶,并旦主應(yīng)變軸方向在變形過程中保持不變。這種由引張或擠壓產(chǎn)生的對稱的剪切變形稱為純剪切。原始狀態(tài)的帶有“圓”標(biāo)志的正方形在剪切力作用下發(fā)生“角應(yīng)變”,而使“圓”變形為“橢圓”,這種變形方式稱為簡單剪切。物體發(fā)生簡單剪切變形時,應(yīng)變“橢圓”的主應(yīng)變軸方向在變形過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式①純剪切(pureshear)

純剪切變形現(xiàn)象在野外地質(zhì)露頭經(jīng)常能發(fā)現(xiàn),如巖層破裂成兩組共扼節(jié)理或共扼斷層。并在運動過程中導(dǎo)致斷塊體相對上升和下降,從而形成地塹和地壘構(gòu)造,并使地殼產(chǎn)生水平伸展,形成淺層次地殼中的地塹盆地(斷陷盆地)。

在引張力作用下,地殼或上地殼發(fā)生跪性破裂,而下地殼和上地慢巖石圈在地殼破裂的相應(yīng)部位發(fā)生韌性伸展,巖石圈發(fā)生均勻的“細(xì)頸化”或“頸縮作用”;軟流圈在地殼均衡過程中上升,并導(dǎo)致巖石圈的部分熔融和火山作用的發(fā)生。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式②簡單剪切(simpleshear)

早在60年代,美國的地質(zhì)學(xué)家就在北美西部科迪勒拉山脈盆嶺區(qū)發(fā)現(xiàn)大型的近水平斷層面(或滑脫面)。之后的研究證明這是一條大約以120的傾角向地下延伸的大型低角度正斷層,其正向滑動量至少有30km。

Wernicke(1981,1985)認(rèn)為地殼或巖石圈中存在的一些大型低角度正斷層是大陸伸展變形的主要運動面。并且這個大型低角度正斷層,在大陸伸展中發(fā)生旋轉(zhuǎn)剪切變形,位于該斷層面之上的上盤系統(tǒng)進一步被大量旋轉(zhuǎn)正斷層肢解。整個巖石圈的伸展變形是一種旋轉(zhuǎn)的簡單剪切應(yīng)變機制。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式②簡單剪切(simpleshear)

Wernicke(1981)提出的大陸簡單剪切伸展模式圖第一節(jié)裂陷盆地的形成機制四、伸展作用模式②簡單剪切(simpleshear)

在簡單剪切伸展模式中,淺層地殼中脆性破裂構(gòu)成的伸展構(gòu)造系統(tǒng),是由地殼中巖石圈尺度的大型低角度正斷層上盤的剪切滑動引起的,其中的主要伸展斷層多具有旋轉(zhuǎn)平面式正斷層或鏟式正斷層特征。由于低角度正斷層切穿整個巖石圈,造成地殼的脆性伸展區(qū)域與上地幔的韌性伸展區(qū)域(在低角度正斷層延伸部位發(fā)生韌性伸展,實際上亦是低角度正斷層的部分)在垂向上并不疊合,地殼的伸展減簿區(qū)并不對應(yīng)于上地幔的伸展減簿部分。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制五、拆離斷層及大陸分層伸展模式

Eaton(1980)提出的大陸地殼分層伸展模式圖第一節(jié)裂陷盆地的形成機制五、拆離斷層及大陸分層伸展模式

G.P.Eaton(1980)在研究美國西部盆嶺構(gòu)造區(qū)地殼的地質(zhì)和地球物理特征的基礎(chǔ)上,提出的大陸伸展模式;認(rèn)為淺層次的伸展盆地構(gòu)造是受一條大型拆離斷層(或滑脫斷層)控制的,拆離斷層上盤系統(tǒng)發(fā)育一系列同向傾斜旋轉(zhuǎn)的鏟式正斷層,形成不對稱的半地塹—半地壘(掀斜塊斷)構(gòu)造,其基本的變形機制屬于旋轉(zhuǎn)伸展或簡單剪切伸展;深層次(下地殼及上地幔)的伸展則是純剪切伸展機制,形成透入性的韌性流變及基性巖墻群侵人。這種伸展構(gòu)造模式既強調(diào)大型拆離斷層在巖石圈伸展中具有關(guān)鍵性作用(特別是對于淺層次的脆性伸展構(gòu)造的影響),同時又認(rèn)為要充分考慮巖石因在伸展過程中存在“頸縮作用”。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制五、拆離斷層及大陸分層伸展模式

G.s.Lister等(1991)認(rèn)為拆離斷層可以是低角度正斷層或坡坪式正斷層,并且認(rèn)為拆離斷層可以以低角度傾斜切穿整個巖石圈,也可以在地殼中的韌性層中滑脫。據(jù)此,他們提出了巖石圈拆離伸展的五種伸展模式。巖石圈可能被近水平的拆離斷層分割為不同的變形層,不同層次的地殼和巖石圈可以分別以純剪切或簡單剪切變形方式發(fā)生伸展,而不同層次的伸展變形區(qū)在垂向上可能疊合在一起,也可能不疊合。其主要特點是強調(diào)巖石圈的分層性特征及大型拆離斷層在巖石圈裂陷伸展過程中所起的重要作用。第一節(jié)裂陷盆地的形成機制五、拆離斷層及大陸分層伸展模式

Lister等(1991)提出的大陸伸展模式圖第二節(jié)裂陷盆地類型及特征一、裂陷盆地類型裂陷盆地的板塊構(gòu)造環(huán)境分類第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

伸展型拗陷盆地:指地殼或巖石圈受引張減薄而形成的碟狀拗陷盆地,盆地不直接受斷層控制。陸內(nèi)寬裂陷盆地:裂陷盆地是由一系列平行延伸或分叉、斜交的地塹、半地塹組成,裂陷作用發(fā)生在很寬闊的地區(qū),這種裂陷作用往往是由發(fā)育在地殼中的拆離正斷層控制的,裂陷盆地是拆離正斷層上盤的地殼斷塊伸展變形的產(chǎn)物。如渤海灣盆地中生代為寬裂陷又被第三紀(jì)斷陷覆蓋,屬兩個構(gòu)造層。陸內(nèi)窄裂陷盆地(裂谷):裂陷作用發(fā)生在比較窄的范圍內(nèi),地塹、半地塹呈鏈狀、斜列分布,構(gòu)成平面上的狹長的沉降帶。是典型的大陸裂谷,如東非裂谷。二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

大陸板塊內(nèi)部的三種裂陷盆地的剖面結(jié)構(gòu)二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地松遼盆地是一個在前古生代和古生代兩套變質(zhì)基底上發(fā)育的侏羅紀(jì)一早白堊紀(jì)大陸內(nèi)部裂陷盆地,晚白堊紀(jì)成為大陸內(nèi)部拗陷盆地。爾后又受東亞大陸邊緣板塊作用的影響發(fā)生盆地反轉(zhuǎn)。盆地基底最大深度超過7000m?,F(xiàn)今的松遼盆地的巖石圈結(jié)構(gòu)仍然保持著莫霍面的起伏與中新生代盆地的構(gòu)造形態(tài)呈大致的鏡像反映關(guān)系。松遼盆地的形成演化大致經(jīng)歷了熱隆張裂、裂陷、拗陷(熱沉降)、萎縮褶皺(構(gòu)造反轉(zhuǎn))等四個階段。松遼盆地構(gòu)造演化示意圖二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地

1)熱隆張裂階段:大致在三疊紀(jì)一晚侏羅紀(jì)期間,松遼地區(qū)地殼發(fā)生大范圍熱隆起,有強烈的巖漿噴發(fā)和大規(guī)模酸性巖漿巖侵入。早一中侏羅紀(jì)在隆起背景上形成了一些小斷陷,堆積了火山巖、陸相碎屑巖。2)裂陷階段:真正的大陸內(nèi)部裂陷盆地可能出現(xiàn)在晚侏羅紀(jì)一早白堊紀(jì)。晚侏羅紀(jì)末發(fā)育大面積的火山巖,反映地殼大規(guī)模張裂。早白堊紀(jì)早期沙河子組含煤碎屑巖和營城組含火山巖的煤系地層,厚1700m。早白堊紀(jì)晚期裂陷盆地的沉積范圍擴大,沉積了登婁庫組和泉頭組碎屑巖。二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地

3)拗陷階段:松遼盆地由斷陷轉(zhuǎn)為拗陷有一個過渡期,大致發(fā)生在早白變世末一晚白堊世初。拗陷階段,盆地范圍迅速擴大,成為統(tǒng)一的大型湖盆,沉積了青山門組、姚家組和嫩江組(可能也包括青山口組之下的泉頭組)。構(gòu)造活動是以穩(wěn)定沉降為主,伴隨有間歇性上升,而總體上的沉降速率是逐漸減小的,表現(xiàn)出沉降作用與熱巖石圈的冷卻和地殼均衡調(diào)整有關(guān)。二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地

4)萎縮褶皺階段:嫩江組沉積以后,盆地發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用,形成眾多反轉(zhuǎn)構(gòu)造。晚白堊世晚期,盆地隆升,沉積范圍萎縮,沉積中心向西和向北遷移,沉積了四方臺組碎屑巖和明水組細(xì)碎屑巖。晚中生代的盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)和盆地萎縮褶皺可能與日本海的張裂有關(guān)。早第三紀(jì),受中國東部大陸裂陷作用的影響,在中生代盆地基礎(chǔ)上又形成了一些小型早第三紀(jì)裂陷盆地,分布范圍小,晚第三紀(jì)沉積又轉(zhuǎn)為拗陷。

二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例一:松遼盆地

松遼盆地在拗陷階段發(fā)育良好的生儲蓋組合。由于盆地沉降速率大于沉積速率,湖盆中深拗陷部位發(fā)育了很好的烴源巖。而向湖盆推進的三角洲砂體成為好的儲集層。盆地構(gòu)造形成了大型構(gòu)造圈閉,如大慶長垣。這些構(gòu)造形成過程和地質(zhì)因素,使松遼盆地成為油氣資源量豐富、具有大型油田形成條件的陸相沉積盆地。

二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例二:渤海灣盆地

渤海灣盆地是在古生代克拉通地臺基礎(chǔ)上,經(jīng)過中一新生代兩個裂陷作用旋回形成的;盆地在剖面結(jié)構(gòu)上可以分解為三個層次:①前第三系組成的盆地基底;②由下第三系組成的盆地下部沉積蓋層,③由上第三系和第四系組成的盆地上部沉積蓋層。

二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例二:渤海灣盆地盆地基底被大量斷層肢解(以正斷層為主),并形成一系列半地塹(地塹)一半地壘(地壘)構(gòu)造。盆地受基底斷裂系統(tǒng)控制的盆地下部沉積層,呈楔狀或梯形塊狀沉積體充填于半地塹和地塹式沉積凹陷中,并卷入基底斷裂系統(tǒng)的構(gòu)造變形和蓋層斷裂系統(tǒng)的形成。上部沉積蓋層呈層狀或毯狀披覆于整個盆地區(qū),未參與或很少卷入下部巖系的斷裂變形,使毗鄰的半地塹(地塹)式凹陷及夾持在它們之間的半地壘(地壘)式凸起聯(lián)合成統(tǒng)一的盆地構(gòu)造區(qū)。在平面上,基底斷裂系統(tǒng)及其控制的半地塹(地壘)和半地壘(地壘)構(gòu)造多以北北東向、北東向走向延伸,并呈帶狀展布。實例二:渤海灣盆地渤海灣盆地構(gòu)造分區(qū)圖1一盆地邊界;2一隆起;3一拗陷內(nèi)凸起;4一構(gòu)造單元之間的大致界線;5一海岸線;I一冀中拗陷;Ⅱ一黃驊坳陷;

Ⅲ一臨清一東濮拗陷;Ⅳ一遼河拗陷;V一渤中拗陷;Ⅵ一濟陽拗陷實例二:渤海灣盆地二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例二:渤海灣盆地

古新世中、晚期的裂陷伸展I期(裂陷初期)(孔店組一沙四段):盆地以高角度正斷層控制的斷塊間差異升降運動為特點,基本屬非旋轉(zhuǎn)伸展變形,形成一些相對閉塞的小型斷陷湖盆,沉積的孔店組及沙四段地層含有較多的膏鹽沉積層。

始新世晚期的裂陷伸展Ⅱ期(裂陷期)(沙三段):盆地以大量鏟式正斷層控制的斷塊掀斜運動為特點,在不同尺度上都具有旋轉(zhuǎn)伸展變形的特征。大部分沉積凹陷在此時期發(fā)育成形,并多表現(xiàn)為欠補償?shù)牟粚ΨQ深陷湖盆沉積環(huán)境。二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例二:渤海灣盆地

漸新世伸展Ⅲ期(裂陷晚期)(沙二段一沙一段):主要特征有三點;一、是基底塊斷系統(tǒng)在基底正斷層控制下,產(chǎn)生繼承性掀斜運動,但大部分基底次級斷層不再活動;二、是蓋層構(gòu)造大量發(fā)育,半地塹構(gòu)造斜坡上多發(fā)育反向蓋層斷層并促成蓋層“斷塊”,產(chǎn)生與基底斷塊旋向相反的掀斜運動,使凹陷的沉積面趨向?qū)ΨQ;三、是一些NE—NNE向深斷裂的右旋走滑作用,引起地殼斷塊間的相對走滑運動疊加,在盆地的水平伸展及旋轉(zhuǎn)掀斜運動之上,并形成NNE向右旋走滑構(gòu)造帶。這期間的沉積特征亦與之相應(yīng)發(fā)生變化,以近對稱的半深湖、淺湖環(huán)境更為常見,并發(fā)育有較廣泛的三角洲相沉積。二、裂陷盆地特征1、大陸板塊內(nèi)部的裂陷盆地(陸內(nèi)裂谷盆地)

實例二:渤海灣盆地

晚第三紀(jì)至第四紀(jì)時期的后裂陷階段(坳陷期)(東營組):,渤海灣盆地發(fā)生區(qū)域性整體沉降,形成疊置于早第三紀(jì)斷陷之上的大型碟狀坳陷盆地。盆地內(nèi)伸展構(gòu)造基本停止活動,斷塊間差異運動不明顯,而走滑構(gòu)造仍有繼承性活動,但總體上:并不控制盆地的沉降及沉積作用,盆地以河流沼澤相、沖積平原相等沉積相為主,沉降速率有呈指數(shù)形式衰減的趨勢。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地(陸間裂谷盆地)

陸間裂谷:大陸在拉張作用下完全開裂,裂陷作用使巖石圈已完全裂解成兩部分,地幔物質(zhì)上涌形成新的洋殼,發(fā)育成準(zhǔn)大陸型或準(zhǔn)大洋型過渡殼,并成為典型的初始板塊離散運動的邊界。典型的陸間裂谷是紅海,它們是克拉通內(nèi)部裂谷發(fā)展的產(chǎn)物,主要發(fā)育紅層、熔巖和蒸發(fā)巖,可有碳酸鹽巖沉積。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地(陸間裂谷盆地)

第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地(陸間裂谷盆地)

三叉裂谷系示意圖

新生洋殼的出現(xiàn)標(biāo)志著大陸板塊的破裂,三叉裂谷中的兩支繼續(xù)進行海底擴張成為陸間裂谷,另一支不再裂陷擴張而成為衰退裂谷第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地

埃塞俄比亞索馬里東非裂谷紅海亞丁灣第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地

東非裂谷、紅海、亞丁灣是阿法爾三聯(lián)點的三支,正好構(gòu)成了陸內(nèi)裂谷、陸間裂谷和窄大洋三種裂谷形式,把東非大陸分成了埃塞俄比亞、阿拉伯和索馬里三個小板塊。紅海陸間裂谷盆地與亞丁灣窄大洋的區(qū)別,前者北部約2/3的范圍雖然沿著中央地塹已經(jīng)出現(xiàn)了洋殼,但是尚不發(fā)育大洋中脊,南部約1/3的范圍是厚度約10km的減薄的陸殼,大洋性質(zhì)的玄武巖還未穿透谷底。而亞丁灣已經(jīng)具備洋中脊和小的半深海和洋殼海底平原,向南北兩側(cè)有發(fā)育初期的陸隆、陸坡和大陸架。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地衰退裂谷(拗拉槽(谷)):系指克拉通邊緣楔人克拉通內(nèi)部以斷層為邊界的槽地或地塹。按照板塊構(gòu)造的觀點,它是特定條件下被廢棄的裂谷。

人們認(rèn)為,地幔底辟所造成的穹隆,由于作用在地球的球面上,往往像蒸饅頭一樣輻射狀破裂形成三叉裂谷,各支裂谷可以進一步擴張,如果三支裂谷都拉開,可以形成三個板塊。但較常見的是其中兩支繼續(xù)擴張形成陸間裂谷,進而可以發(fā)展成大西洋型的洋盆;而另外一支則在某個階段停止擴張活動,因此被稱為廢棄裂谷或夭折谷。2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地衰退裂谷(拗拉槽):

衰退裂谷與新生洋盆、被動大陸邊緣相連,但是當(dāng)洋盆發(fā)生俯沖作用,繼而使被動大陸邊緣演化成為碰撞造山帶的一部分時,先前的衰退裂谷成為自造山帶伸向大陸克拉通內(nèi)部的拗拉槽。在新生洋盆的擴展過程中,衰退裂谷不再發(fā)生裂陷沉降而發(fā)生熱沉降,并可能成為大陸地區(qū)的物源輸入大陸邊緣的通道。

非洲大陸西部邊緣的貝努埃凹槽從白堊紀(jì)至今充填了4—8km的沉積;以及尼日爾盆地(盆地中著名的尼日爾三角洲)就是大西洋盆地邊緣的衰退裂谷。2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地衰退裂谷(拗拉槽):

美國南部的俄克拉荷馬盆地就是一個自奧契塔褶皺帶向北西伸向北美克拉通內(nèi)部的坳拉槽,它經(jīng)歷了中一晚寒武紀(jì)時期的大陸裂谷、晚寒武世一密西西比紀(jì)時期的坳陷和賓夕法尼亞紀(jì)的變形后保留下來。2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地衰退裂谷(拗拉槽):北美克拉通盆地衰退裂谷(拗拉槽):衰退裂谷(拗拉槽):第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地新生大洋盆地(大洋中脊):海底擴張形成以洋殼為底的新生洋盆。如大西洋中脊。被動大陸邊緣(陸階、陸隆或陸堤):指在離散板塊運動造成的大陸邊緣。由于新生洋殼的不斷增加,被動大陸邊緣由原來的離散板塊邊緣逐漸演變成為包含有大陸巖石圈和大洋巖石圈的統(tǒng)一板塊的內(nèi)部。如大西洋兩側(cè)的大陸邊緣。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地

當(dāng)?shù)蒯嵛镔|(zhì)上升并對裂谷軸部產(chǎn)生熱底辟作用后,都有可能促使大陸巖石圈板塊裂解成為兩個或多個板塊。這時,原先的大陸裂谷的軸部形成新生的大洋地殼,并成為兩個或多個板塊的離散邊界;大陸裂谷則演變成為陸間裂谷。隨著擴張作用的形成和發(fā)展,陸間裂谷進一步拓寬,演變成為以洋殼為底的新生大洋盆地。大陸裂谷演化成為陸間裂谷一新生大樣盆地后,裂陷擴展主要發(fā)生在新生洋中脊部位,早先被裂陷的大陸地殼部分不再發(fā)生顯著的裂陷作用,成為向新生洋盆過渡的被動大陸邊緣。

二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地巖石圈伸展與裂陷盆地演化示意圖(據(jù)Allen等,1990)二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地二、裂陷盆地特征2、與大陸裂開和板塊離散運動有關(guān)的盆地大陸裂谷盆地演化成為大陸邊緣示意圖(據(jù)Salveson.1978)第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征3、與板塊聚斂(俯沖)運動有關(guān)的裂陷盆地

弧內(nèi)(裂陷)盆地:指巖漿弧或島弧內(nèi)部的裂陷盆地,有強烈的火山活動?;鹕阶饔檬箮r漿弧裂開,進一步的擴張可能使巖漿弧或島弧一分為二,弧內(nèi)盆地則演化成為弧間裂陷盆地?;鹕阶饔煤筮€可能發(fā)生塌陷,火山物質(zhì)也可以堆積成山,并引起火山周圍的撓曲沉降。甚至有些B型俯沖帶的弧前地區(qū)也發(fā)生裂陷作用,但通常不將弧前盆地作為典型裂陷盆地的一種類型。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征3、與板塊聚斂(俯沖)運動有關(guān)的裂陷盆地

弧后(裂陷)盆地和弧間(裂陷)盆地:巖漿弧或島弧位于大陸一側(cè)的裂陷盆地稱為弧后(裂陷)盆地,在大洋內(nèi)部的島弧之間發(fā)育的裂陷盆地稱為弧間(裂陷)盆地。與大陸陸地相鄰的弧后盆地也稱為邊緣海盆地。正在裂陷和擴張的弧后盆地稱為活動型弧后盆地,弧后盆地的裂陷和擴張作用停止后稱為非活動型弧后盆地。第二節(jié)裂陷盆地類型及特征二、裂陷盆地特征3、與板塊聚斂(俯沖)運動有關(guān)的裂陷盆地

與B型俯沖有關(guān)的裂陷盆地示意圖第二節(jié)裂陷盆地的構(gòu)造樣式正斷層是伸展構(gòu)造變形中的基本要素,多數(shù)裂陷盆地是由正斷層作為同沉積邊界斷層的沉積盆地,正斷層控制盆地的形成和構(gòu)造演化。因此,裂陷盆地的構(gòu)造樣式,取決于構(gòu)成盆地中的主干正斷層及其斷層組合的幾何學(xué)和運動學(xué)

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