第一篇第五章 板塊構(gòu)造與沉積作用

第五章板塊構(gòu)造與沉積作用一、地球動(dòng)力作用與沉積作用的相互關(guān)系（一）地球動(dòng)力作用對沉積作用的控制1.沉積盆地的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的形成是響應(yīng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的直接產(chǎn)物：區(qū)域不同應(yīng)力作用往往會(huì)使地形產(chǎn)生差異——地貌的高低起伏受內(nèi)動(dòng)力控制；盆地大小、形態(tài)、形成、遷移、閉合（消亡）決定于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程的特征。2.沉積速度、厚度與構(gòu)造活動(dòng)構(gòu)造盆地的沉降速度沉積速度沉積速度與沉降速度的關(guān)系(注：沉積物厚度不一定反映構(gòu)造下降幅度，但可能與速度有關(guān))總體與沉積物發(fā)育的構(gòu)造背景及位置有關(guān)：補(bǔ)償性沉積——陸緣沉積盆地非補(bǔ)償性沉積——構(gòu)造下沉速度和幅度始終大于沉積作用進(jìn)行的速度及沉積物的厚度，如饑餓盆地。3.沉積物的組成、成分、結(jié)構(gòu)特征和成熟度取決于沉積環(huán)境的穩(wěn)定性與活動(dòng)性，并與構(gòu)造的活動(dòng)性相關(guān)一般來說：無火山沉積、成分成熟度好，結(jié)構(gòu)成熟度高（磨圓好）說明構(gòu)造性質(zhì)穩(wěn)定發(fā)育火山物質(zhì)，沉積物成分復(fù)雜（如俯沖帶、島弧、裂谷等）說明構(gòu)造性質(zhì)活動(dòng)4.沉積組合及序列盆地活動(dòng)性及其沉積特點(diǎn)沉積組合的宏觀序列：正序、反序5.沉積盆地時(shí)空分布斷陷線狀分布前陸盆地的線狀鑲邊6.古地理環(huán)境和古氣候：構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對其影響（山脈的阻隔作用、洋盆的阻隔作用），尚需深入探討。（二）研究沉積作用對分析板塊構(gòu)造的意義通過對沉積特征、沉積組合及沉積作用過程的研究來研究沉積作用對分析板塊構(gòu)造的意義。1.原型盆地的恢復(fù)—如何依據(jù)現(xiàn)今殘余沉積地質(zhì)體恢復(fù)沉積盆地的原型盆地的原始狀態(tài)，這對于礦產(chǎn)、油氣、煤的尋找至關(guān)重要。原型盆地殘余盆地穩(wěn)定區(qū)盆地分析造山帶盆地分析2.沉積作用發(fā)生于何種環(huán)境，恢復(fù)大地構(gòu)造格局3.研究沉積盆地形成歷史沉積盆地形成－閉合過程及其對礦產(chǎn)的控制作用。4.確定構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和方式

參考文獻(xiàn)沉積盆地分析原理1991石油工業(yè)出版社（加）AndrewD.Miall盆地分析——原理與應(yīng)用1995石油工業(yè)出版社（英）P.A.AllenJ.R.Allen含油氣盆地分析2003石油工業(yè)出版社陸克政二、沉積盆地及其沉積作用純剪模式單剪模式分層滑動(dòng)模式（一）裂谷帶盆地及其沉積作用1.伸展成盆作用：伸展構(gòu)造模式2.裂谷的形成和演化過程裂前的拱起破裂階段陸內(nèi)裂谷階段陸間裂谷階段大洋裂谷階段

3.裂谷盆地的沉積作用裂谷是區(qū)域伸展隆起背景上形成的巨大狹長斷陷，兩側(cè)由正斷層限定，切割深，發(fā)育演化時(shí)間長，常具地塹型式。

按照裂谷發(fā)育的區(qū)域構(gòu)造部位及其地質(zhì)構(gòu)造特征，可分為陸內(nèi)裂谷和陸間裂谷：

①陸內(nèi)裂谷

為河湖相沉積、沖積扇群，巖石組成主要為大量不成熟的石英－長石砂巖、紅層、膏巖、大陸火山噴發(fā)物、堿性火山巖、大陸溢流玄武巖。

②陸間裂谷

海水進(jìn)入形成海陸交互及濱、淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖，厚可達(dá)千米。主動(dòng)裂谷與被動(dòng)裂谷的討論大陸裂谷大陸裂谷導(dǎo)致大陸地殼裂解，在一些情況下會(huì)最終演化成新的大洋。東非大裂谷陸內(nèi)裂谷－陸間裂谷大洋裂谷洋中脊中央裂谷處新生洋殼的形成模型洋殼的構(gòu)造大洋巖石圈模型陸相斷陷沉積古地理模型及其沉積

組合序列坎波斯盆地淺水碳酸鹽巖層序的古地理和巖相模式（由裂谷向大洋盆地演化）斷陷盆地沉積序列模式圖斷陷盆地沉積分布特征實(shí)例（二）拗拉谷盆地的沉積

1.拗拉谷的形成演化過程

裂前拱起

裂谷

逆轉(zhuǎn)階段——或稱晚期擠壓階段

2.沉積特征

初期與裂谷相似，粗碎屑發(fā)育，裂谷停止發(fā)育后，發(fā)育成熟度高的碎屑；晚期抬升，早期沉積地層擠壓變形。

3.拗拉谷的研究意義

拗拉谷在克拉通內(nèi)保存了陸塊裂解的重要信息，代表穩(wěn)定陸塊的存在以及判斷克拉通陸塊的裂解作用，在地質(zhì)歷史的構(gòu)造背景研究上有重要意義。

（三）被動(dòng)陸緣的沉積

1.被動(dòng)陸緣的沉積盆地

地殼結(jié)構(gòu)特征：

A.大陸厚的地殼（30-80km，平均50km）向洋急劇變薄的過渡型地殼，厚8-25km間；

B.基底（或陸殼）之中發(fā)育鏟式正斷層，保留陸緣裂谷帶特征，發(fā)育相應(yīng)沉積建造及鹽丘底辟構(gòu)造；

C.上覆陸表陸棚－陸架－陸坡海相沉積建造，與裂谷沉積呈不整合關(guān)系。

拉張型被動(dòng)大陸邊緣剖面示意圖1.大陸型地殼;2.過渡型地殼;3.大洋型地殼;4.拉張裂谷階段的粗碎屑+拉斑玄武巖沉積;5.拉斑玄武巖+鈣堿性火山巖+磁鐵礦沉積;6.大陸邊緣碎屑巖+碳酸鹽巖沉積美國大西洋被動(dòng)陸緣地殼剖面被動(dòng)大陸邊緣地貌圖被動(dòng)陸緣的沉積作用廣闊而穩(wěn)定的物源區(qū)，構(gòu)造活動(dòng)穩(wěn)定沉積特征：主要分為裂谷沉積和陸緣沉積兩個(gè)階段早期裂谷沉積，活動(dòng)性強(qiáng)，成熟度低；晚期包括淺海－深海的不同類型沉積，構(gòu)造穩(wěn)定，成熟度高被動(dòng)大陸邊緣沉積特征圖2.大洋盆地沉積①洋盆：大洋深水盆地遠(yuǎn)海沉積：紅色粘土和生物成因硅質(zhì)沉積（物質(zhì)來自于浮游生物、火山質(zhì)、粘土質(zhì)及少量宇宙物質(zhì)）。陸源沉積：濁積和冰川成因的陸源物質(zhì)。②大陸裂谷、洋脊、洋島、海臺(tái)（四）活動(dòng)大陸邊緣沉積盆地及

其沉積作用活動(dòng)大陸邊緣沉積盆地①海溝構(gòu)造特征：平面上略呈弧形展布，剖面上為“V”型槽地；靠洋一側(cè)發(fā)育地塹、地壘，靠弧一側(cè)發(fā)育逆沖斷層，具有強(qiáng)烈的活動(dòng)性。沉積特征：一般堆積速度快，是深海盆地的10倍，但沉積年齡很少超過100萬年（許靖華，1980）。沉積復(fù)雜發(fā)育程度取決于俯沖角度的大小及聚斂速度的大小，俯沖角越小，堆積厚度就越大，聚斂速度越??；俯沖角越大，堆積厚度就越小，聚斂速度越快。A.滑塌堆積（Olistostrome）：由水下重力滑動(dòng)和塌落的不通類型沉積物堆積而成的半流體沉積體，它是一種缺乏真正層理但又夾在正常地層序列之中的巨大透鏡狀地層單元，具雜亂無序、大小不同礫級(jí)混合的外來滑塊發(fā)育的特征?；飦碓从诨∏芭璧睾统练e楔形體。如馬里亞納海溝內(nèi)壁鉆進(jìn)的460和461號(hào)孔，得到了重力滑塌沉積物，其中既有晚白堊世的放射蟲和晚侏羅世化石，又有從第四紀(jì)到始新世所有時(shí)代的微體化石。

B.增生楔形體和混雜堆積（Melange）：——是俯沖雜巖帶的代表性組合指一種含有外來和原地的各種大小不同的巖石碎片和巖塊經(jīng)受構(gòu)造作用嵌入到遭受更大破壞而強(qiáng)烈變形的韌性以泥質(zhì)為主的基質(zhì)重的構(gòu)造組合體?；蛘呖梢岳斫鉃椤环N普遍剪切的韌性基質(zhì)與被構(gòu)造破壞的外來和原地巖塊共同組合的地址體，是構(gòu)造作用的產(chǎn)物。特點(diǎn)：不同時(shí)代、不同來源、不同類型巖石的構(gòu)造混雜的沖斷巖片；巖塊大小、形狀差別大，既有刮落破碎的巖塊又有構(gòu)造作用，常石香腸化、透鏡體化；基質(zhì)的普遍剪切作用；等斜褶皺層系。增生楔形體是大陸造山帶判斷古俯沖帶的重要標(biāo)志！北美西海岸山脈中的早第三紀(jì)佛朗西斯科雜巖就是典型的古混雜堆積！我國的混雜堆積：a.臺(tái)灣東海岸山脈中的利吉組（中新世）b.西藏班工湖－怒江縫合帶上侏羅統(tǒng)c.北祁連山南側(cè)的晚奧陶世的混雜巖帶滑塌堆積與混雜堆積的區(qū)別：1.動(dòng)力方式不同：滑塌成因多樣，主體為重力作用；混雜堆積主要形成于俯沖刮削作用。2.巖塊來源不同：前者來源于海溝內(nèi)壁崩塌、弧前盆地核島弧基底；后者主要為大洋物質(zhì)。3.層序特征不同：前者整體有序，內(nèi)部無序；而后者無序，且前者常疊置于后者之上。②弧－溝間隙、弧前盆地

寬度在50-250km之間，一般為100-150km，該范圍地貌形態(tài)多種多樣。主要包括以下幾個(gè)類型：A.大陸架弧前B.大陸坡弧前C.階地弧前D.脊?fàn)罨∏俺练e作用：

據(jù)對日本本州東北部弧前研究，晚第三紀(jì)以來至少下沉了3000m（439孔）局部達(dá)6000m，古弧前累計(jì)5－12km，是巨大的沉降區(qū)。?沉降原因：冷板塊俯沖弧前的俯沖剝蝕——俯沖將海溝內(nèi)壁物質(zhì)移去、向陸退縮、沉陷。沉積特征：地貌復(fù)雜，沉積相在空間變化大，在短距離內(nèi)出現(xiàn)河流三角洲相、濱岸相、陸架相、陸坡相，甚至海底沉積及生物礁。沉積物組成復(fù)雜，物源主要來自島弧，碎屑不成熟或極不成熟。③弧內(nèi)盆地沉積弧內(nèi)盆地是位于島弧之上平行島弧走向延伸的張裂盆地。其基底為過渡殼或洋殼，是與深成巖漿上升使弧內(nèi)地殼隆起產(chǎn)生拉張所致或與初期弧間盆地拉張有關(guān)。沉積物主要來自島弧，以火山碎屑為主。洋內(nèi)弧內(nèi)以海相為主，陸緣弧內(nèi)以陸相為主。④弧間盆地

由弧內(nèi)盆地進(jìn)一步發(fā)展而成，位于巖漿弧與殘留弧之間，被認(rèn)為是巖漿弧由弧內(nèi)擴(kuò)張作用從弧內(nèi)盆地發(fā)展演化而成，即可發(fā)生于洋內(nèi)弧，亦可發(fā)育于陸緣弧。弧間盆地水深2000－2500m，熱流極高，這與基底年齡新有關(guān)，由于殘留弧阻擋了陸源物質(zhì)，故盆內(nèi)幾乎沒有陸源碎屑沉積，沉積物主要源于巖漿弧，以火山碎屑、生物成因的鈣質(zhì)、硅質(zhì)軟泥為主，其下為玄武巖層。⑤弧后盆地（邊緣海盆地）是島弧與大陸間的沉積盆地，是重要的沉積區(qū)，沉積物厚度大，平均1.5km，該盆地靠島弧一側(cè)其物源主要來自火山弧，發(fā)育不成熟的濁流沉積和島弧噴發(fā)的凝灰?guī)r?？筷懸粋?cè)物源來自大陸，沉積特點(diǎn)與被動(dòng)大陸邊緣盆地相似。若盆地規(guī)模大，中部深海平原下為洋殼，上為遠(yuǎn)海沉積物。

特點(diǎn)：A.沉積厚度大，平均1.5km；B.熱流高，年輕海盆熱流相當(dāng)于洋中脊熱流；C.年齡新；

D.盆地邊緣發(fā)育正斷層。⑥弧后前陸盆地

位于陸緣島弧（山?。┖髠?cè)鄰接的大陸板塊周圍地帶，基底全為陸殼。該盆地對弧而言為弧后盆地，對大陸板塊而言為前陸盆地，故稱弧后前陸盆地。

特點(diǎn)：

平行島弧在靠陸一側(cè)分布；

靠弧一側(cè)發(fā)育逆沖作用，為擠壓性盆地；盆地沉積和構(gòu)造均具不對稱性。

弧后前陸盆地（加圖）（五）碰撞造山帶的沉積作用洋盆俯沖、消減、閉合的最終階段，島弧與大陸或兩個(gè)大陸板塊結(jié)合的帶稱為縫合帶或碰撞帶。碰撞造成的變形地帶稱碰撞造山帶。碰撞帶是一個(gè)洋盆發(fā)展演化不同階段的最終產(chǎn)物，代表了一個(gè)過程，是跨時(shí)的。涉及洋盆閉合、殘留及相關(guān)盆地轉(zhuǎn)換。1.?。懪鲎渤练e盆地島弧與大陸的碰撞作用形成陸緣增生山鏈，山鏈與大陸之間形成沖斷凹陷盆地，沉積了類似前陸盆地的沉積組合。2.陸－陸碰撞沉積盆地①殘留海盆—洋盆

碰撞閉合過程中的殘留洋——東地中海，被年輕的大陸褶皺山系包圍，現(xiàn)今的基本輪廓是中新世早期形成的，殘留中生代特提斯洋。加圖地中海的洋底除白堊紀(jì)灰?guī)r外，中新統(tǒng)自下而上依次為深海沉積物（濁流沉積發(fā)育），蒸發(fā)巖與海相沉積巖（硅藻土）互層，頂部為淡水沉積