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盆地充填(物)特征分析

时间:2020-01-23 12:31

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  盆地充填(物)记录了沉积时的物质来源、构造背景、沉积环境、水动力条件等相关信息,它是沉积盆地分析的最好见证。盆地充填(物)主要包括物质组分(矿物成分、岩石组分、生物化石组分)、沉积属性(粒度特征、重矿物特性、沉积结构和构造、沉积相与沉积体系、沉积层序、古地理面貌等)、地层属性和地球物理及地球化学属性(声波、电位、密度、磁性、常量元素、微量元素、稀土元素、放射性元素)等。通过对盆地充填的物质组成(沉积岩、岩浆岩、变质岩等组成)、几何形态、叠置关系、地层框架等分析,可以较好地揭示盆地性质及演化、盆地构造背景等各个方面。

  沉积盆地可以被来自不同物源区的沉积岩、岩浆岩、变质岩及各种矿物质等所充填。但是不同类型的盆地,由于其构造背景、地质作用、物质来源等有所不同,从而导致其物质组成、充填序列等存在差异。因此,从盆地充填的物质组成、充填序列、几何形态等方面可以确定盆地的性质、构造背景、盆地演化等内容。如碰撞作用下的前陆盆地充填(物)序列上下部为复理石建造,上部为磨拉石建造,其间多以角度不整合面为界;物质来源一般具有双物源,但以冲断造山带物源为主;缺少区域性火山活动。

  沉积盆地充填物质组分受物质来源(陆源、内源、深源和天空)影响较大,通过沉积物成分的比例、组构、组分或沉积物通量,以及注入方式等研究,可以揭示盆地性质、构造属性、充填背景和动力转换。陆源物质和内源物质是盆地充填物的重要组成部分,陆源物质通过河流和海平面下降由陆向海搬运,内源物质则随海平面上升由海向陆方向迁移,盆地分析中对充填物的研究,关键是弄清充填物中陆源物质和内源物质之间的关系,以此作为认识盆地的归属、演化和盆地性质的转换,以及全球构造活动的耦合过程。

  深部物质不仅反映了盆地的板块属性和构造活动,而且由于地内物质的喷出、灌入、破坏和改造了陆源物质和内源物质的正常沉积,以及生长序列,因而它们之间的比例、穿插叠置关系等特征是盆地性质和构造活动的直接记录。显然,深源物质的研究是判别盆地动力学背景的重要方法和手段。

  天空物质具有特征的异常元素值,并形成稳定的薄层,它不仅可以作为区域乃至全球的地层对比,而且对恢复地球和天体事件具有重大作用。

  盆地充填物几何形态受盆地形状、构造走向、构造活动的强度,以及物源区差异等影响较大,不同类型的沉积盆地有各自的几何形态。如被动大陆边缘盆地的充填体呈稳定的席状,其规模及几何形态与盆地的边界范围相当,并与走向一致,以陆源碎屑物为主,且发育完整序列的碳酸盐岩沉积,岩相和沉积厚度均一;拉张裂谷型盆地的充填体呈槽状和厚大的几何形态,与盆地的构造走向相近;挤压背景下的弧后拉张盆地的充填体几何形态受岛弧或弧后带的规模和展布控制,在大陆边缘转为弧后拉张盆地时多发育有内源插入体或多源混合物楔形体;活动大陆边缘和岛弧盆地系统,充填物的几何形态都以楔形体为特征,呈透镜状体,展布方向以环绕岛弧为中心向周围发散,充填物内各物源之间的比例、结构、组构等也以岛弧为中心,内源物、陆源物及深源物的混杂、改造明显,以至无清晰边界。

  不同类型的盆地在其沉积充填和形成演化过程中有其各自的充填序列。在一次构造旋回或一次海平面变化内,盆地充填物可形成一次沉积旋回,多期次的沉积旋回相互叠加,从而形成一定的充填序列。如拉张背景下的大陆裂谷型盆地充填物以冲积-河湖相碎屑岩沉积为代表,常与火山岩、火山碎屑岩互层产出,厚达数千米;充填序列上在演化初期常以红色粗碎屑岩开始,演化中期沉积岩粒度变细,有较多的黏土岩、碳酸盐岩充填,晚期又以碎屑岩为主,粒度较中期粗;在干旱气候条件下发育蒸发岩,在潮湿气候条件下可形成烃源岩、煤层等。汇聚背景下的弧后盆地充填物以发育陆缘浅海碎屑岩和缺乏与洋流有关的深海沉积物为特征;充填体在盆地中心为薄层深海沉积物,两侧为巨厚的滨浅海-三角洲相碎屑岩、浅海相碳酸盐岩和深水浊积岩,靠近岛弧一侧夹有大量火山物质和凝灰质沉积。前陆盆地具有先变深后变浅的充填序列,且上下旋回之间多为角度不整合接触。因此,在活动大陆边缘的盆地系统内,最大特点是多物源的注入和混杂交叉,这既破坏了正常的沉积序列,热事件的序列也不完整,其混杂的程度视盆地系统内不同的部位而异,可根据背景充填物的类型区分盆地。据许效松等(1998)研究,由碎屑岩陆架向碳酸盐陆架转换,以及碳酸盐岩由缓坡到台地的发育序列等,都是被动大陆边缘盆地和克拉通盆地沉积序列及叠置方式的典型代表。

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