Inverted Earth(創(chuàng )意圖片:顛倒的世界)
盆地構造研究的前緣問(wèn)題包括盆地結構、構造背景、沉積——構造演化以及盆地發(fā)育的動(dòng)力學(xué)過(guò)程在此基礎上形成盆地油氣勘探的理論指導。
在全球,至少可以劃分出上千個(gè)沉積盆地,它們普遍具有不同的規模和保存狀態(tài),許多盆地還經(jīng)歷了多期的構造演化和疊合改造難于簡(jiǎn)單地進(jìn)行分類(lèi)。如何從全球構造的視角探討這些盆地的分類(lèi)、結構分析和構造演化,已成為重要的理論問(wèn)題。
1 全球構造背景
現今的含油氣盆地多由顯生宙以來(lái)的構造活動(dòng)決定,大陸間的張合決定了盆地群的結構和構造特征。寒武紀(約540-480 Ma):勞倫大陸和岡瓦納大陸之間出現Iapetus洋;奧陶紀(約480-440 Ma):岡瓦納中分離出Avalonia-Carolinia,在其間形成瑞克洋;晚泥盆世(約370 Ma),勞倫、波羅的和阿瓦隆尼亞碰撞拼合形成勞亞大陸,快速碰撞中在波羅的板塊上形成大量逆沖席。
早石炭世,非洲西北部與勞倫大陸東南緣沿南阿巴拉契亞山和Meseta山縫合,同時(shí)南美向北朝著(zhù)勞倫大陸運動(dòng)。岡瓦納東部從赤道向南極運動(dòng),華北和華南此時(shí)仍然孤立存在。中石炭世,哈薩克斯坦微陸塊與西伯利亞碰撞。晚石炭世,隨著(zhù)烏拉爾洋和原特提斯洋的閉合,西哈薩克斯坦與波羅的拼接,勞亞超大陸和烏拉爾造山帶形成。同時(shí),西伯利亞順時(shí)針旋轉,在未來(lái)的阿爾泰和烏拉爾地區形成圖瓦-蒙古(Tuva-Mongol)弧。從古太平洋中形成的洋脊向西擴張,形成古特提斯洋。與此同時(shí),南美與勞亞大陸碰撞,瑞克洋閉合,形成阿巴拉契亞山最南部分和沃希托山。岡瓦納此時(shí)已位于南極附近,在南極、印度、澳大利亞、南非和南美出現冰川運動(dòng)。華北陸塊隨著(zhù)古特提斯洋的閉合,與西伯利亞碰撞拼合。
早二疊世,基梅里板塊從岡瓦納中分裂出來(lái),向勞亞大陸運動(dòng)。280 Ma左右,古特提斯洋閉合,新特提斯洋出現在勞亞大陸的南端。此時(shí),泛大陸南緣形成環(huán)Australis造山帶,代表古太平洋內構造活動(dòng)的殘余。西伯利亞進(jìn)一步旋轉,使阿爾泰和烏拉爾發(fā)生進(jìn)一步的彎曲與合并,形成跨歐亞和烏拉爾一天山的大型左旋走滑斷層系。
晚二疊世至中三疊世,原為特提斯洋中的羌塘以及從岡瓦納大陸分離出的拉薩、江孜等小塊體,從南半球向北漂移,分別于二疊紀晚期一三疊紀早期、侏羅紀中期-白堊紀、新近紀,越過(guò)赤道與勞亞大陸拼貼。非洲東部馬達加斯加形成狹窄海溝,預示著(zhù)岡瓦納古陸開(kāi)始解體。
中三疊世至晚侏羅世,勞亞大陸整體向南漂移,岡瓦納大陸整體向北漂移,新特提斯洋縮小。晚侏羅世至早白堊世,屬勞亞大陸的北美板塊與歐亞板塊分離,屬岡瓦納大陸的南美板塊與非洲板塊分離大西洋雛形形成。勞亞大陸整體繼續向南漂移,岡瓦納大陸整體繼續向北漂移,新特提斯洋進(jìn)一步縮小,印度洋張開(kāi)。南美和南極大陸間的洋殼最早是在大約148Ma拉張。
晚白堊世至古新世,北美板塊與歐亞板塊、南美板塊與非洲板塊進(jìn)一步分離,大西洋進(jìn)一步拉張。120-100 Ma,印度板塊從岡瓦納古陸上裂解,并與澳大利亞板塊分離。印度板塊向北的快速漂移,形成了印度洋,新特提斯洋消亡。泛大陸解體的過(guò)程,實(shí)際上是新特提斯洋縮小直至消亡的過(guò)程,也是特提斯洋周緣板塊聚合的過(guò)程。隨著(zhù)中、南大西洋的張開(kāi),非洲板塊與北美板塊分離。印度板塊迅速向北運動(dòng),在50 Ma左右與歐亞大陸碰撞。南極大陸成為原岡瓦納古陸中,唯一停留在南極的陸塊。岡瓦納大陸已經(jīng)進(jìn)入全而的分裂解體階段。始新世(約53 Ma),南極板塊向南漂移,開(kāi)始與澳大利亞板塊分離。始新世(約39 Ma)南極板塊與澳大利亞板塊完全分離。新近紀,紅海開(kāi)始形成,阿拉伯半島與非洲分離,東非裂谷開(kāi)始形成,預示東非將進(jìn)一步地分裂,新的大洋又將誕生。
全球緯向超長(cháng)剖面是在泛大陸格局下設計的,兩條剖而分別穿過(guò)北美一非洲一歐亞大陸中部和南美——非洲板塊(見(jiàn)下圖)。
2 全球不同大陸沉積盆地的剖面結構構造特征
2.1 北美-北非-中東-中亞-東亞緯向超長(cháng)剖面(見(jiàn)下圖)
2.2 南美一非洲沉積盆地緯向超長(cháng)剖面(見(jiàn)下圖)
3 盆地群構造演化序列(見(jiàn)下表)
4 結論
全球構造背景下的構造傳遞作用,導致北美和南美板塊兩側運動(dòng)性質(zhì)常相反,一側為擴張邊界,另一側則常是聚斂邊界。相同的構造背景會(huì )形成不同大陸不同類(lèi)型的沉積盆地有序并列北美和南美大陸自西向東均為大洋盆地、海溝、弧前盆地、弧后前陸盆地、克拉通盆地、裂谷盆地和被動(dòng)陸緣盆地。
單個(gè)板塊上不同的盆地群之間具有密切的構造-沉積聯(lián)系和構造事件響應特征。如(a)北非和非洲中部東西向剖而均發(fā)育被動(dòng)陸緣(西部)-克拉通(中部)-裂谷(偏東部)的特征,(b)晚古生代海西運動(dòng),表現為塔里木陸塊和華北陸塊前陸到抬升剝蝕的發(fā)展階段和中亞盆地群基底的形成。
北美和非洲大陸內部的盆地,由于遠離板塊邊界,盆地發(fā)育時(shí)的構造環(huán)境穩定,均發(fā)育克拉通盆地,盆地沉降量較小,位于板塊邊緣的盆地,如中亞盆地群、中東盆地群等由于擠壓撓曲,沉降量往往較大。
北美、南美、非洲板塊內部發(fā)育多個(gè)陸拱,分隔克拉通盆地群。陸拱是大陸持續隆升的產(chǎn)物,并對現存盆地改造,以沉積蓋層減薄或出露基底巖石為特征。通過(guò)盆地群結構和構造演化的對比,可知北美、南美、非洲板塊內部在古生代出現過(guò)多個(gè)地史上克拉通盆地與被動(dòng)陸緣盆地組成的超級盆地。
亞洲大陸是世界上最復雜的盆地類(lèi)型分布區,盆地發(fā)育具有多變而復雜的構造背景,盆地構造上強烈不穩定,規模普遍較小,盆地原型保存較差。亞洲大陸群盆地的發(fā)育及其后期改造受古亞洲、特提斯和西太平洋構造域控制,導致不同時(shí)代和類(lèi)型的盆地疊合在一起。