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沉積盆地

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中文名;沉積盆地

外文名;Sedimentary Basin

地位;地球圈層系統淺部組成部分

填充體厚度;一般在10~20km

形成原理;地球動力學相關

中國盆地數量;417個

盆地是指地殼上具有相同或相似發育特徵(包括沉積特徵、應力環境、發育時間和過程)的統一的沉陷單元,當盆地中發育相當厚度沉積物且中心比周圍厚得多時,稱為沉積盆地

世界最大沉積盆地是哥倫比亞—委內瑞拉所在的南美北部大盆地。[1]

簡介

從不同的角度,「盆地」一詞有不同的含義。沉積物堆積之後,由於地殼運動改造而形成的盆地,稱為「構造盆地」,又稱「沉積後盆地」,如大型的向斜、地塹等。

在某一特定的地史時期,長期不斷下沉接受沉積物堆積,沉積物的厚度比周圍地區的沉積物厚,這樣的區域稱「沉積盆地」M.T.Halbouty(1979)曾對沉積盆地下過如下的的定義:沉積盆地是在一定地質時期,在獨立的地理區,於相對統一的構造環境中,由來自一處或多處沉積物源的沉積物組成的沉積岩體。

A.W.Bally(1975)對沉積盆地的定義為:包含有超過1km厚沉積物的沉降體制,它現今或多或少地保存有原來的形狀。從上述關於盆地的定義可以看出,儘管不同學者的角度不同,但強調的基本內容是相同的。

他們強調了盆地的三個基本屬性:

第一,盆地是由一定的物質組成的,即它應該至少含有1km厚的沉積岩層;

第二,盆地都是發育在一定的地質時代的,盆地可以是現代的,也可以是地質歷史時期的;

第三,盆地具有一定的空間形態,它應或多或少地保留了它原有的盆狀形態。

沉積盆地是地球圈層系統的淺部組成部分,大多數盆地的充填體厚度小於10-20km,但其形成和演化卻受控於深部地球動力學過程。世界上大多數裂穀類盆地的構造一熱體制直接受控於岩石圈的減薄和隆起的軟流圈的狀態。1979年哈爾布蒂統計世界上有600個沉積盆地;1982年約翰統計為641個沉積盆地(李國玉,2005);1986年張亮成根據面積在1000平方千米以上、沉積岩厚度在1000米以上的標準統計,世界上共有960個沉積盆地,但這些數字都大大低估了世界沉積盆地的數量。

根據李國玉等(2005)的統計,僅中國的沉積盆地就有417個。截至目前,世界上已經大規模勘探開發的含油氣盆地約有200個,重要的含油氣盆地有80個。

在我國的417個沉積盆地中,陸上和近海有重要的含油氣盆地12個,即渤海灣盆地、松遼盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、準噶爾盆地、四川盆地、柴達木盆地、吐哈盆地、東海盆地、珠江口盆地、鶯歌海盆地和瓊東南盆地。

除陸上和近海盆地以外,在我國南海南部海域還有一批重要的含油氣盆地,如增木盆地、文萊-沙巴盆地、中建南盆地、萬安盆地、北康盆地、南薇西盆地、禮樂盆地、西北巴拉望盆地和筆架南盆地,這些盆地中的大部分都已經有周邊國家在進行石油勘探和開發活動。

世界最大沉積盆地是哥倫比亞—委內瑞拉所在的南美北部大盆地——南美大盆地。

我國第一大沉積盆地是塔里木盆地,第二大沉積盆地是鄂爾多斯盆地。

沉積盆地的分類方案

20世紀40 年代以來,人們就開始了盆地的分類工作。板塊學說問世以後,以此為基礎的分類方案紛呈雲涌。國外從Klemme(1970)開始,先後有Dickinson(1974)、Bally(1980)、Kingston(1983)、Miall(1984、1990、2000)、Klein(1987)、Ingersoll(1988)、Allen 和Akkev(1992)等對全球主要盆地進行了研究和類型劃分。在國內,趙重遠(1978)、甘克文(1982)、李德生(1980、1984)、陳發景(1986)、朱夏(1979、1983)、羅立志等(1982)、劉和甫(1986)、陳景達(1989)和彭作林(1995)等先後利用板塊構造的觀點對中國的沉積盆地或含油氣盆地進行了分類

綜合而言,主要的分類參數有:

①地殼類型:大陸殼、洋殼、過渡殼;②板塊的運動形式:聚斂型、離散型、轉換型;③在板塊上的位置:克拉通內、克拉通邊緣、洋中脊等。

目前廣泛採用的盆地分類方案主要有兩種:一種是以現今盆地的基本特徵與板塊構造背景的密切關係為依據,將盆地劃分為克拉通盆地,陸內、陸間裂谷盆地,被動大陸邊緣盆地,弧前、弧後盆地,前陸盆地和走滑盆地等,該方案反映的是盆地的地貌構造形態和板塊構造背景;

另一種是以盆地形成的地球動力學特徵為依據,將盆地劃分為與張性(伸展)、壓性(撓曲縮短)和與走滑作用有關的(扭性)盆地,該方案突出的是盆地形成過程的應力狀態和地球動力學特徵。

1、Dickinson的分類方案

Dickinson(1974)的分類依據盆地相對岩石圈底質類型的位置、地殼類型、盆地相對板塊邊界的類型劃分出5 種:洋盆、裂谷大陸邊緣、弧溝體系、縫合帶、陸內盆地。該分類缺乏與走滑—轉換斷層有關的盆地,Reading(1982)予以了補充。Dickinson(1976)在此基礎上按照沉降成因和地球動力學型式將盆地分為拉張裂谷型和造山帶型兩大類,再根據上述原則分為6 個亞類16 種盆地。島弧造山帶和碰撞造山帶以外由壓縮形成的盆地主要與造山有關,這是Dickinson分類的一個重要見解。該分類的優點是:不但考慮了板塊的類型,而且把板塊的演化與分類較好地統一起來;缺點是:將轉換盆地分別歸於造山型和拉張裂谷型,這與板塊的基本活動形式不一致。

2、Bally的盆地分類方案

Bally 等的分類方案主要強調:盆地與地縫合帶(Geosuture)的關係、岩石圈的剛性程度、板塊邊緣類型、盆地與B型俯衝帶和A 型俯衝帶的關係。Bally的分類充分考慮了地球動力學機制,總結了世界上各種盆地類型.

3、Miall 的盆地分類

Miall(1984)根據大洋Wilson旋迴和板塊邊緣性質,在Dickinson(1974)的分類基礎上劃分出5 種沉積盆地類型:離散型板塊邊緣盆地、會聚邊緣盆地、轉換邊界盆地、碰撞邊緣盆地和克拉通盆地。

目前,大多採用與Miall分類類似的方案。AAPG相關專輯—離散或被動大陸邊緣盆地、內克拉通盆地、活動大陸邊緣盆地、前陸盆地和褶皺帶、內裂谷盆地—是對Miall分類方案的一種認同。本文按克拉通盆地、拉張型盆地、與會聚邊緣有關的盆地、與造山有關的盆地及與走滑斷層有關的盆地進行基本特徵描述。

1、克拉通盆地的分類

克拉通為長期穩定的或僅有微弱變形的地殼(美國地質研究所,《地質詞典》)。Bally(1989)指出劃分盆地為克拉通的一個前提是至少存在一個前中生代的剛性岩石圈,增生的前中生代複合體可以組成克拉通盆地的基底。因此,克拉通盆地可以位於結晶的前寒武紀基底、古生代基底或者裂陷的或是其它增生的大陸岩石圈物質之上,只要這種物質表現為克拉通性質。

2、克拉通盆地的基本特徵

(1)形態特徵

① 克拉通盆地的平面形狀多種多樣,平面和剖面輪廓不規則,但長寬比一般為1:1~2:1。面積可大可小,從11×104km2(巴黎盆地)~350×104km2(西西伯利亞盆地)不等。

② 克拉通盆地縱向上一般呈碟盤狀,顯示了盆地的不對稱和基底的不平整性。

(2)充填樣式

① 克拉通盆地位於陸殼或剛性岩石圈之上,與中新生代巨型縫合線無關。

② 盆地中沉積物充填較薄,多為緩慢下沉基底之上的淺水沉積。

③ 盆地基底的沉降常表現為多階段性,沉降速率較低。

④ 克拉通盆地,特別是位於穩定大陸板塊之上的內克拉通盆地常以大面積的淺海—濱海(可有一部分海陸交互相)沉積為主。

⑤ 由於處於構造較穩定的環境,沉積物的形成速度十分緩慢,形成寬而薄的席狀砂體,橫向上相變不明顯,表現出沉積中心與盆地沉降中心基本一致的特徵。

⑥ 沉積物以穩定型的內源沉積和陸源沉積為主。內源沉積物以碳酸鹽岩為主,其分布與沉積環境的水動力條件密切相關。陸源碎屑沉積岩以石英為主,石英砂岩中常見代表穩定、開闊海環境的海綠石。

⑦ 在盆地沉積的縱剖面上,表現出明顯的韻律旋迴。克拉通的這種旋迴沉積,引發了層序地層學的誕生。

⑧ 在內克拉通盆地中,相對於全球相對海平面的變化,在低水位體系域以陸源碎屑沉積為主,高水位時則形成廣袤的碳酸鹽岩台地。

(3) 形成時期

克拉通盆地的初始發育時間一次開始於早古生代(540~520Ma),與勞倫大陸的破裂有關,形成了北美克拉通。另一次開始於二疊紀末泛大陸的裂解,從而發育了非洲、澳大利亞等一系列克拉通盆地。

(4)基底構造特點

① 克拉通不僅不是不活動的、穩定的和不變形的,相反,它經受過程度不一的變形作用,其中包括幾千米的位移。

② 裂谷或坳拉槽可以發育在陸殼之上,屬於克拉通盆地的一種類型,但是,它們是一種獨特的盆地,具有控制油氣產出的條件。

③ 克拉通下伏地殼是不均一的。

3、克拉通盆地的油源基礎

① 克拉通盆地源岩發育在寒武紀—早白堊系,源岩主要為泥岩、頁岩、碳酸鹽岩等。

② 源岩變化厚度較大,從20~1000m 不等,生烴與否主要取決於有效源岩的厚度

③ 晚期發育的生油岩有機質成熟度低,與盆地後期發展有關。

④ 克拉通盆地的有機質母質類型較好,大多為Ⅰ、Ⅱ型有機質。

4、克拉通盆地的儲蓋組合

① 包裹式:如三角洲砂體、河流砂體、潮道砂體等四周為頁岩所圍繞, 油源的供給或靠周緣頁岩或靠斷層溝通。

② 披蓋式:蒸發岩、頁岩、泥灰岩、泥岩等在儲集層上方形成遮擋。

③ 披蓋/側向式:封隔層位於儲集岩上方及側方。

④ 交互式:儲蓋組合在縱向上相互疊置,在側向上錯列遮擋,是克拉通內盆地較常見的一種儲蓋組合,這與海進/海退的旋迴式變化有關。

⑤ 自儲自蓋式

克拉通盆地的生油岩主要發育在坳陷內,而儲集岩主要發育在隆起區或斜坡帶,因此,生油岩與儲蓋組合的配置關係以側變式為主。

5、克拉通盆地的圈閉類型

① 與基底隆起有關的潛山圈閉油氣藏。

② 基底隆起之上的(新)構造常為同沉積背斜或與基底(斷裂)有關的構造

參考來源

(王國慶)沉積盆地簡介(一)

參考資料

  1. 沉積盆地介紹,360文庫 , 2019年11月18日