前陆类盆地作为一个系统有内部相似的结构组成

如题所述

在笔者等1981年访问加拿大回国后所写的《西加盆地和石油》一文中(孙肇才,1982),曾有过这样一段话:“作为一个典型的面朝活动带(科迪勒拉)和背靠稳定区(北美克拉通)的大陆边缘上的叠合盆地,剖面上具有清楚的由内华达运动分开的古生界(包括新元古界)及中新生界两层结构(一个是被动边缘,一个是前陆盆地),其间有清楚的不整合;在空间上,西加盆地有各具特征的由落基山逆掩断裂带(thrust belt)、深坳陷或前渊(trough或foredeep)以及稳定前陆向斜三部分组成”(图2-5,图2-6)。同一时期,以McCrosan为代表的加拿大盆地分析学者,在他所划分的盆地分类中,将上述平面上的不同结构,分别称作由落基山山麓地带组成的变形的克拉通边缘盆地(简称CMD)、由西加盆地前渊组成的克拉通边缘盆地(cm)及由西加前陆广大斜坡组成的克拉通中央盆地(CC)。

图2-5 西加盆地主体构造部位及内部划分

图2-6 科迪勒拉地向斜分带及与内部平原(西加盆地)关系图

长期以来,国外,包括国内部分学者习惯以“A”型前渊、前渊盆地或碰撞前渊来表述前陆盆地。在国内,20世纪80年代以前,以“山前”(与“山间”同步)或“山前坳陷”来称呼类似川西北、库车乃至酒泉盆地,似已习以为常,其内涵所指的地带,显然是指山前与前渊相当的地区。

最近十多年来,虽然已有不少作者(汤良杰等,2002;罗志立等,2001),分别对P.G.Decelles的《前陆系统》论文,在国内文献上作了介绍,也就是支持笔者在本篇中前面所说的,由活动翼(冲断带,相当Peter的楔顶)、深坳陷(前渊)、前陆斜坡(含前隆)3~4种结构组成的前陆盆地系统的整体观念,但当具体结合到中国中西部8个前陆盆地称谓时,或许出自习惯性,不仅在每个前陆后面加了一个“西缘”(如四川、鄂尔多斯)、“北缘”(柴北、塔里木北)或“南缘”(准噶尔),甚至在支持“泛前陆”评论意见下,不同意将塔里木盆地和四川盆地整体(在此指中新生界)划入前陆盆地。

图2-7 塔里木盆地新生界残余厚度图

图2-7是一张表示塔里木盆地新生界的残余厚度图。笔者曾在未加插图的文章中(孙肇才,1996),以塔里木“南北两个前陆共拥一个中央隆起”来表达塔里木盆地新生界的分布状况。如图2-7所示,如将塔里木盆地新生界的称谓,依旧用“叶城”和“库车”,那么,宽及上百千米的麦盖提斜坡及漫过满加尔和阿瓦提的塔北广大斜坡,盆地应该属谁?实际上,不论巴楚还是塔中和塔东,都有尖灭楔型的第三系披盖,只因上超和尖灭,层位变新变薄罢了。四川盆地的特点,有些与塔里木盆地类似,如果不考虑上三叠统前陆(从T3m+t到

)某些尚有争议的细节(郭正吾等,1996),而从整个T3框架上看问题,则依旧可以以泸州-开江隆起(前隆)为界,西面是龙门山大巴山中生界(T3—K)前陆向东迁移超覆的楔形叠加系统,东面是雪峰山以西自东向西超覆尖灭的另一个以煤系为特色的前陆盆地系统。东西两个前陆盆地的分野和对接,仍应看做是泸州-开江隆起(图2-8a、b)。

南美洲东委内瑞拉前陆盆地的油气产出情况,特别是前隆地区Orinoco重油带在世界上是闻名的。图2-9是一张横过该盆地的近南北向的结构横剖面。结构内部由CMD、CM及CC(笔者加注)构成的前陆盆地典型结构系统,与西加类似,也是很有代表性质的。

根据前陆冲断带对沉积体系的卷入程度,Lucchi(1986)将前陆盆地分作a、b、c、d、e5类(图2-11)。显而易见,对那些在大型碰撞造山带和大型克拉通之间调整带上的前陆盆地,如著名的位于北美落基山前的西加拿大盆地,以及位于特提斯造山带南缘扎格罗斯山前面的波斯湾盆地及我国中西部几个大型前陆盆地,都应归入Lucchi分类中的简单性(或典型)一类。

对一个典型的或简单性的前陆盆地来说,在对其内部结构划分时,笔者主张应将有成因联系的以下4部分(结构)的内容,纳入一个前陆系统进行分析(孙肇才,1981)。而不宜将属于前陆一部分的前渊或深坳陷变成前陆盆地的代名词,更不宜像早年的McCrossan那样,把前渊当做一个盆地(cm),把与前渊相接一体的前陆斜坡和前隆(CC)当做另一个盆地来对待。

我们主张将一个简单性的前陆盆地结构组成作如下划分(参见图2-9~图2-11)。

1.前楔或后楔活动翼上的褶皱-冲断带(fold-thrust belt)

位于碰撞双侧造山带外侧的通常称作褶皱冲断前锋地带。McCrossan(1973)曾以变形的克拉通边缘盆地(cmD)命名。地貌上常是高山与平原的过渡地区,或山麓地带(foothill)。内部以发育叠瓦式或背驮式冲断,以及因滑脱导致形成上下不协调的构造或薄皮滑脱构造而著称。笔者建议采用Weeks(1952)的“活动翼”一词,以“前陆盆地活动翼”对其命名(见图2-9cmD部分)。因位于该区的沉积实体,特别是已卷入同造山期的地层,由于地层缩短引起的推覆和滑脱,一定有或多或少(准原地)的外来或异地(allochthonous)性质。在中国西部,这些地区就是作为川西北前陆盆地活动翼的龙门山;作为鄂尔多斯盆地中生代活动翼的马家滩和渭北断褶带;以及作为准噶尔西北前陆盆地活动翼的被掩盖的克拉玛依掩冲带(图2-12)。笔者主张将具有几排滑脱背斜的库车和乌鲁木齐至博格达山前,当做第三系的活动翼,同时把拜城-阳霞(库车)及昌吉当做最新的前渊来认识。对于以隔槽式出现的湘、黔、鄂褶皱冲断带,及以隔挡式出现的川东褶皱冲断带,以及楚雄盆地以西三江带中的诸众多小型前陆,笔者建议归入Lucchi所述前陆盆地分类中的复杂型多个小前渊和背驮型前陆盆地。

图2-8 四川盆地西部上三叠统等厚图(a)及上三叠统沉积前古地质图(b)

图2-9 东委内瑞拉前陆盆地结构及油气田分布

注意前陆末端隆起上的重油带位置,重油储量官方与私人的数字差别达一个数量级,私人的估计量为100×108t

图2-10 鄂尔多斯盆地横剖面

示前陆盆地内部结构

图2-11 磨拉石前陆盆地的分类

(据Lucchi,1986)

a—简单性;b—复杂型;c—多个小前渊组合型;d—背驮型;e—完全破坏型

2.前渊(foredeep)或称深坳陷槽地(trough)

这是前陆盆地系统中变形和变位已不显著,沉积实体保存最全,也是沉降和沉积最大的地区。被McCrossan(1973)称作克拉通边缘(cm)。形成前陆前渊区的最初沉降和沉积,是在大陆被动边缘走向聚敛(如我国川西北地区上三叠统的T3m+t)到碰撞阶段的产物。在大陆边缘上的构造格局,一旦发生碰撞,根据Einsele的意见,就有4种载荷产生(见图1-11),从而使前陆区产生挠曲,使前陆沉降的弧后区的动力板片负荷(dynamic slab load)。除Einsele外,很少有人提到,我理解动力板片负荷,产生于因造山带增长加厚发生的岩石圈板片的均衡调整。在前渊区,因上述各种负载产生垂直沉降和沉积同时,由于造山带和活动翼上的掩冲活动伴生的水平挤压,过了前渊边缘经常发育的三角地带之后已显著减弱。因此,前渊区作为一个不对称的大向斜,常常是一个形变微弱的地带。如有褶皱存在,构造上下不符合程度已有改善而表现为同心的平缓褶皱。在中国西部,这类地区有川西北的“成都平原”,或称川西坳陷;鄂尔多斯西部的天环向斜,准噶尔西北缘上的玛湖凹陷,南缘上的昌吉和北三台凹陷,以及东北缘上的乌伦古凹陷(图2-13)。在北美西加盆地,前渊或新生代以来的深坳陷,就是位于内部平原并发育第三系和第四系沉积的阿尔伯达向斜(图2-5)。

图2-12 克拉玛依推覆结构示意图

3.稳定的前陆斜坡及前隆(forebulge)

这是指连接深坳陷(前渊)进一步向克拉通方向延伸的前陆盆地最稳定并被McCrosan(1973)称作克拉通中央盆地(CC)的部分。由于构造圈闭在斜坡上已极不发育,因而斜坡上的油气聚集多与地层、岩性、生物礁、不整合等非背斜圈闭有关。在中国西部,这类地区有鄂尔多斯中东部西倾角度不到30′的陕北单斜带及其后缘的北部(伊克昭盟——现为鄂尔多斯市。下同)隆起;川西龙泉山以东的川中地区及其后缘的泸州古隆起;在塔里木盆地北部的库车前陆盆地,伴随三叠纪、侏罗纪地层的尖灭,新近系前陆盆地的南斜坡,越过了古生代塔北隆起及满加尔坳陷,直抵广义的中央隆起。如果说塔北或狭义的“雅克拉-轮台凸起”是库车中生代前陆盆地的前隆,则第三纪的前隆就是现代的塔中隆起。笔者为什么以“两个前陆共拥一个中央隆起”来谈塔里木新生代构造格局(孙肇才,1996),主要是考虑到塔里木盆地南部的中—新生代前陆盆地及著名的南倾的麦盖提斜坡以及第三系“塔北斜坡”的发育(参见图2-7)。

图2-13 准噶尔盆地构造单元分区

(据田在艺,1996)

1—红岩断阶;2—乌伦古凹陷;3—陆梁隆起;4—陆南斜坡;5—和什托洛盖凹陷;6—克乌-夏断裂带;7—车排子凸起;8—红山嘴断阶;9—玛湖凹陷;10—巴达松隆起;11—漠区凹陷;12—中央隆起;13—昌吉凹陷;14—博格达山前凹陷;15—安集海凹陷;16—柴窝堡凹陷;17—北三台凹陷;18—彩南凸起;19—五彩湾凹陷;20—大井凹陷;21—帐北断陷;22—吉木萨尔凹陷;23—奇台凸起

关于隆后凹陷问题:隆后是一个大多数前陆盆地中不多见、不保存因而不多提及的结构单元。这种情况在前陆盆地仅一侧发育有冲断带的前陆盆地更是如此(如鄂尔多斯)。在中国,笔者认为,可以将准噶尔盆地中的“漠区凹陷”(图2-13),作为准噶尔3个周边山前前陆盆地共同的“隆后凹陷”来认识。例如,从盆地南缘向北看,南部边缘是由当地地质学家称作“山麓和近山冲断”(图2-14)和“安集海凹陷”(图2-13中的15)的活动翼(cmD),向北是作为第三系前渊的昌吉凹陷,再向北是一个走向与前两单元平行的莫索湾隆起(图2-13中的12),是一个典型的前隆,再向北的“漠区凹陷”,即是南部前陆隆起外侧的凹陷,也是北侧乌伦古前陆隆起-陆梁隆起(图2-13中的3~4)的前沿凹陷,也是走向北东的巴达松(图2-13中的10)这个克拉玛依前陆前隆的隆后。

图2-14 准噶尔盆地南缘天山山前推覆构造示意图

此外,我们注意到潘良云等(2006),在《酒泉盆地白垩纪—新生代区域构造演化与油气勘探》一文中,将酒泉前陆自南而北作为一个系统,分出前缘冲断、前陆坳陷(相当前渊)、前陆斜坡以及前缘隆起同时,将花海-金塔区定为隆后坳陷。虽然这里的隆起(黑山-合黎山)和隆后坳陷(花海-金塔),就其规模(面积和体积比例)来说,已超过了Decelles系统中前隆(forebulge—前陆凸起)和隆后凹陷的概念,因而有不同的说法和划分,仍应重视此一观点的提出。

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