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我国主要盆山耦合系统及特征

2019-8-13 9:27:51 来源:中国矿业报 作者:杜治利 周新桂

从“两仪阴阳”说起
对于万物的认识,《易传》曾提及“是故易有太极,是生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦定吉凶,吉凶生大业。”宇宙初开,天地混沌一体,混沌中酝酿出两仪“阴阳”,渐而天地分开,山川河流,日月星辰显现,人有男女,数有奇偶,命有生死,时有昼夜,万物相生相克,生生不息。自有阴阳以来,世间有常,万物有序,宇宙变得不再混沌。

我国主要造山带与沉积盆地分布

盆地和造山带是岩石圈动力学作用下两种主要地貌形态和地壳结构,是岩石圈变形的两个侧面,正好对应了阴阳两仪,二者相生相克。盆地与造山带之间的紧密联系使二者构成不可分割的整体:二者形成于同一构造背景,在演化过程中盆地与造山带为互补关系,由于地球均衡性所造成的物质转移,在浅层呈现为山脉剥蚀后在盆地沉积充填,在深层则呈现为熔浆迁移和拆沉作用。另外,盆山也不是固定不变的,早期大陆边缘盆地可以反转为造山带,晚期造山带可以伸展坍陷成裂陷盆地。
盆山耦合观念的提出
沉积盆地与相邻造山带之间有着直接联系,它们形成于同一大地构造背景之下,演化过程也息息相关。基于我国普遍发育的多期叠合盆地的特点,我国学者认为有必要把盆地演化与造山带演化联系起来进行研究。盆地的多期叠合是一种现象,只有抓住了盆山系统更迭这个根,才能从本质上认识错综复杂的盆地叠合现象。

盆山之间的沉积耦合

上世纪80年代以后,我国学者首先提出了“盆山耦合”的研究思想,很快形成一定的声势。尽管目前尚无确切的“盆山耦合”定义,但从过去十几年的研究重点来看,盆山耦合主要是指冲断造山带与前陆盆地、伸展山岭与裂陷盆地、走滑造山带与走滑盆地在构造、沉积和深部结构上的耦合现象。
盆山的构造耦合
在构造上,盆地与山岭的耦合主要表现在构造应力场的统一性上,即挤压造山带与前陆盆地耦合,伸展造山带与裂陷盆地耦合,走滑造山带与走滑盆地耦合。
对于挤压造山带与前陆盆地的耦合,以我国西北诸盆地的盆山耦合构造现象研究较为深入。它们均处于挤压环境,前陆盆地的沉降及褶皱-冲断带的发育是由造山带构造楔推进作用发动的。以天山及其南北两侧的库车盆地、准噶尔盆地为例,王清晨等曾通过野外构造观测和ESR测年认识到天山垂向隆升引起盆地边缘在晚中新世的重力滑脱,形成盆缘伸展和盆内挤压的构造格局。

天山与南北两侧盆地的深部耦合

伸展盆地的构造样式主要取决于盆地基底主断层的几何学和运动学特征的控制,可划分出四种盆地结构,即由非旋转平面式正断层控制的地堑、由旋转平面式正断层控制的多米诺式半地堑、由铲式正断层控制的滚动半地堑和由坡坪式正断层控制的复式半地堑。拉张环境盆山构造耦合关系主要见于我国东部的中、新生代伸展构造体系,包括松辽盆地、华北盆地和渤海湾新生代盆地等。
走滑挤压作用常形成走滑造山带及正花状构造,并在造山带两侧或一侧形成走滑挤压盆地。走滑伸展作用则形成走滑盆岭构造及负花状构造,并在走滑带形成拉分盆地或楔形裂陷。刘和甫等认为,阿尔金断裂是始新世时转化为走滑断裂的,其走滑挤压形成正花状构造,并造成两侧塔里木盆地和柴达木盆地的迅速沉降。
盆山的沉积耦合
盆山沉积耦合研究主要关注沉积盆地对相邻造山带的沉积响应关系,即通过沉积响应去重塑盆山耦合过程及相邻造山带的演化。盆地与山岭的互补性主要为地球均衡性所制约,在浅层表现为山岭隆升侵蚀或去顶作用,盆地下降沉积充填,在深层则呈现熔浆迁移和拆沉作用。

造山带与前陆盆地的构造耦合

——对造山带构造演化的沉积响应。对盆山耦合过程的沉积响应研究较多地集中在挤压造山带楔状体向盆内推进过程的响应。目前已经开展了对世界上主要造山带的逆冲推覆作用的前陆盆地沉积记录研究,如Flemings和Jordan对落基山造山带、许效松对喜马拉雅造山带等的研究,逐步形成了从前陆盆地沉积确定和再造造山带推覆作用的方法。王清晨等对赣北安源煤系盆地的研究表明,华南造山带向北西方向的阶段性推覆造成了近源沉积相带向盆地内部的迁移。
——对沉积物源区——造山带抬升剥蚀历史的沉积响应。通过沉积盆地的碎屑物成分进行造山带抬升剥蚀历史的恢复研究,主要是围绕挤压造山带的前陆盆地开展的。砾岩或粗碎屑是迅速沉积盆地内沉积源区和构造作用的最直接记录。李忠等根据合肥盆地侏罗系古水流方向和砂岩碎屑组成研究指出,侏罗系沉积物源主要来自盆地南侧的大别山造山带,经历了下-中侏罗统的“再旋回造山带”类型向上侏罗统的“岩浆弧”类型的演变。
盆山体系的深部耦合
地球物理探测揭示了造山带及其两侧盆地的深部结构。如切过准噶尔-天山-塔里木的深地震反射剖面表明中天山和北天山没有明显的山根且与准噶尔盆地连成一体,南天山作为塔里木板块的一部分向北俯冲;切过西昆仑-塔里木的深地震反射剖面揭示了塔里木岩石圈下部南倾、西昆仑岩石圈下部北倾,前者在与青藏高原西北缘岩石圈碰撞时挤入到西昆仑北带之下,西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度上的这种“V”型盆山耦合关系,代表了陆-陆碰撞变形的样式。□
(作者单位:自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心)

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