中国西部盆山系统的耦合关系及其动力学模式——以龙门山造山带—川西前陆盆地系统为例

造山带与沉积盆地是形成于统一的地球动力学系统之中的一对孪生体,由此构造了盆山系统。盆山系统是陆块相互作用、岩石圈层圈相互耦合的复杂系统,主要表现为物质的循环系统和能量的交换系统。盘山系统形成演化过程中造山带和沉积盆地之间一切相互作用的总和即为盆山间的耦合关系。盆山系统是中国西部中新生代构造的基本格局,并有单侧盆地型盆山系统和双侧盆地型盆山系统两种基本类型。小陆块拼合、多旋回构造运动和陆内构造活动强烈等是中国西部盆山系统形成演化的地质背景。中国西部盆山系统盆山间耦合关系在垂向上表现为造山带隆升与沉积盆地沉降呈镜像关系,在横向上表现为物质流和能量流循环均有两个传递方向,并且盆山系统岩石圈各层圈间有着强烈的相互作用。中国西部盆山系统盆山间耦合关系的动力学模式为C(陆内)-型俯冲,对于单侧盆地型盆山系统其耦合关系的动力学模式为L(龙门山)-型俯冲,而双侧盆地型盆山系统其耦合关系的动力学模式为T(天山)-型俯冲。

盆山系统沉积学—兼论华北和塔里木地区研究实例

在地球科学领域盆山系统可以作为一种新的地质单元或整体进行研究。在评述国内外研究成果基础上,本文提出了盆山系统分类三原则:即板块构造单元(位置)、盆山形成演化的构造动力学体制、构造—古地理特征或区域源—汇构造—沉积属性,并由此将盆山系统划分为陆内、陆缘(陆洋)和洋内盆山系统三大类及下属十四个亚类。进而论述了盆山系统沉积学的研究体系,其中构造—地层单元与等时地层格架、物源示踪与源汇体系、综合沉积记录及古构造—古气候演变等三方面是研究基础,沉积体系(域)与综合构造—古地理是核心,而盆山演化动力学为学科目标。以华北东部陆内盆山系统为例,研究指出西伯利亚板块与华北—蒙古联合块体的碰撞隆升,形成了该区侏罗纪—早白垩世早期最显著的陆内山—盆系统,而苏鲁造山带碎屑物源影响甚微;以塔里木陆缘盆山系统为例,初步揭示了泥盆—石炭纪西南天山被动陆缘与东南天山弧相关陆缘盆山系统的差异记录。研究认为,为了深化盆山动力学研究,现阶段特别值得在物源示踪与源汇体系、综合沉积记录及古构造—古气候演变方面加强盆山系统沉积学工作。

龙门山冲断带盆山体系地下水循环特征分析——以石亭江流域绵竹段为例

山区与平原区水资源联系密切,探究山区-盆地地下水循环可为水资源开发和合理利用提供科学依据。龙门山冲断带及川西前陆盆地是中国典型的盆山系统代表,结合现场采样及前人研究结果,采用水文地质调查、水化学特征、氢氧同位素和聚类分析等技术方法,阐明了绵竹市境内石亭江流域龙门山冲断推覆体与前陆盆地形成的盆山体系的地下水循环特征。研究认为:大气降水为山区及平原区浅层地下水的主要补给来源,其中J_3l~3地层还接受石亭江水的侧向补给;地形对山区浅层地下水径流具有主控作用,主要沿北西、南东方向发生径流,对近平原区的浅层地下水给予少量补给;平原区浅层还接受地表水、河渠水补给,地下水自北西向南东发生运移,在玉泉镇至板桥镇附近以泉的形式进行排泄。NW向断裂构造沟通盆山体系,来源于研究区北西侧更高山区的地下水沿断裂带形成深部径流带,形成具有较高矿化度的热水。研究成果可为类似山区-盆地地下水循环系统研究提供参考。

龙门山造山带-川西前陆盆地系统构造事件研究

通过对构造事件形成的产物 (岩浆岩、各种矿物等 )进行氩 -氩年龄测定、裂变径迹年龄测定、ESR年龄测定和计算机模拟 ,得出龙门山造山带 -川西前陆盆地系统自印支期以来 ,共发生了 7次构造事件 :(1)卡尼期末的构造事件 (D1 ) ,形成 S1 和 F1 ,并有区域低温动热变质作用 ;(2 )诺利期末的构造事件 (安县运动 ,D2 ) ,产生川西前陆盆地上三叠统须四段与下伏地层不整合接触和须四段砾岩的分布 ,并有较强的岩浆作用 ;(3)燕山期 (12 0～ 130 Ma,D3) ,有较强的岩浆作用和变质作用 ;(4 )喜马拉雅期 6 0 Ma左右的构造事件 (D4) ;(5 )喜马拉雅期 30～ 40Ma的构造事件 (D5 ) ;(6 )喜马拉雅期 2 0～ 2 5 Ma的构造事件 (D6 ) ;(7)喜马拉雅期 10 Ma的构造事件 (D7)。后 4次构造事件使龙门山造山带

中、上扬子北部盆-山系统演化与动力学机制

中国南方中生代经历了中国大陆最终主体拼合的陆缘及其之后的陆内构造演化。晚古生代末期,在秦岭—大别山微板块与扬子板块之间存在向西张口的洋盆,即勉略古洋盆。中三叠世末期开始,扬子板块相对于华北板块发生自南东向北西的斜向俯冲碰撞作用,扬子北缘晚三叠世至中侏罗世发育陆缘前陆褶皱逆冲带与前陆盆地系统。晚侏罗世至早白垩世,中国东部的大地构造背景发生了重要的构造转变,中、上扬子地区处于三面围限会聚的大地构造背景。在这种大地构造格局下,中、上扬子地区晚侏罗世至早白垩世发育陆内联合、复合构造与具前渊沉降的克拉通内盆地系统。自中侏罗世末期开始,扬子北缘前陆带与雪峰山—幕阜山褶皱逆冲带经历了自东向西的会聚变形过程及盆地的自东向西的迁移过程和收缩过程。扬子北缘相对华北板块的斜向俯冲导致在中扬子北缘的深俯冲及超高压变质岩的形成。俯冲之后以郯庐断裂—襄广断裂围限的大别山超高压变质地块在晚侏罗世向南强逆冲,致使扬子北缘晚三叠世至中侏罗世前陆盆地被掩覆和改造。

库车-天山盆山系统新近纪变形特征

库车-天山盆山系统的新近纪变形表现为盆山边界与盆地内部应力状态的不一致和基底与盖层变形样式的不一致.对脆性断层产状要素的观测和应力状态恢复表明,天山南缘带及盆山边界的脆性断层主要反映了NW或NNW向的伸展活动,而盆地内的脆性断层却记录了NW-SE向的挤压应力状态.对露头和地震剖面的研究以及理论计算结果表明,盆山边界的变形以基底块断为特征,边界正断层和边界上冲断层间的相互运动造成了盆山边界的阶梯式抬升,并引发了盆地中盖层的重力构造,先后形成了以三叠系黄山街组页岩和新生界下部膏盐层为滑脱层的断层滑脱褶皱.

东秦岭-大别山及邻区盆-山系统演化与动力学

东秦岭-大别造山带受不同块体间的拼合碰撞及其之后陆内变形的控制,在造山带边缘和内部形成了不同的盆山系统造山带北缘响应北秦岭与华北板块的弧陆碰撞及其之后的陆内变形作用,形成了后陆逆冲与弧后前陆盆地系统。三叠纪至白垩纪,造山带南缘随着扬子板块与秦岭-大别微板块沿勉略缝合带自东向西的斜向俯冲和之后的陆内旋转挤压,在扬子北缘形成了前陆逆冲与周缘前陆盆地系统。晚侏罗世末至白垩纪,造山带挤压与伸展并存,伸展自核部向边缘发展,形成造山带伸展塌陷和近东西向裂谷盆地系统。大致在中始新世之后,受中国东部环太平洋构造带东西向伸展作用和深部构造作用的控制,横跨造山带形成近南北向的裂谷盆地。

龙门山造山带—川西前陆盆地系统形成的动力学模式及模拟研究

民文进一步阐述了龙门山造山带—川西前陆盆地系统的动力学模式,即L—型俯冲模式。通过物理模拟和数值模拟,进一步证实了L—型俯冲的存在。在龙门山造山带—川西前陆盆地系统的形成演化过程中,深部物质的调整及重力起着重要作用;L—型俯冲发生的动力源来自于地球深部;深部的动力是通过几个主干深大断裂的活动来实现的;主干断裂从深部到浅部错动量有逐渐减小的趋势。塑性软弱层和基于此的滑脱作用在龙门山造山带—川西前陆盆地系统的形成演化过程中起着十分重要的作用,并且地幔塑性层的水平相对位移,通常大于地壳塑性层的水平相对位移。

四川类前陆盆地盆-山耦合系统和沉积学响应

依据四川盆地晚三叠世须家河期至白垩纪盆地构造和沉积演化史的综合分析结果,认为该盆地属于发育在大型周缘前陆盆地基础上的陆内压性叠合盆地,具类前陆盆地性质。盆地形成和演化受周边龙门山、米仓山-大巴山和雪峰山3个造山带多期次非同步异方位的逆冲推覆活动控制,可划分为受盆缘造山带逆冲推覆作用控制的川西、川东北和川东南3个盆-山耦合次系统,区域上构成了独具特色的"三坳围一隆"构造-沉积格局。对应各造山带异方位的交替逆冲推覆活动,盆-山耦合过程又可划分为早期周缘前陆盆地(T3m→T3xt)、中期类前陆盆地(T3x→J3)、晚期萎缩衰亡(K)3个演化阶段。各演化阶段盆-山耦合过程的沉积学响应具有特征的异同性:差异性为对应各造山带逆冲推覆应力方位的变化,各亚阶段沉降-沉积中心位置各异,往复迁移于川西、川东北和川东南3个坳陷带;相似性为各次系统地层分布都呈自前缘坳陷带向前陆斜坡带和前陆隆起带上超减薄变细的楔状体,具有相似的沉积组合、相带展布和油气地质特征。

中国大陆主要盆山耦合系统及其特征

在盆地原型分析的基础上,结合盆地的演化过程,将地球动力学环境和板块运动学序列结合起来进行盆山耦合分析和划分盆山耦合类型。在此基础上,将中国大陆上的盆地和造山带划分为八大主要盆山耦合系统。并对此八大主要盆山耦合系统的特征进行了研究。结果表明,由于中国大陆构造运动的多期次和多旋回性形成的叠合盆地格局,不但发育有多种类型的盆山耦合关系,而且造成盆山耦合的多阶段性。

天山北坡山盆系统耦合与农业结构调整

本文在论述天山北坡农业结构现状的基础上,指出其农业结构调整的必要性,提出了农业结构调整的目标就是改变目前天山的放牧性畜牧业,恢复山地生态系统,发挥山地的生态服务功能,在绿洲-扇缘带建立新的草地农业的产业结构,实现生态经济双赢;并提出了以棉粮为主转向实行草棉粮(饲)的综合性的改造以及从淡水绿洲转向咸水绿洲的农业结构调整的战略对策。

怀来山盆系统优化生态-生产范式

山盆系统是由山地和盆地组合而成的一种典型地貌组合。以河北怀来县为例,通过对区域生态经济系统的评价分析,以及对系统产业结构调整和土地利用结构优化的探讨,以生态环境恢复重建和农业可持续发展为目标,构建了怀来山盆系统“山间盆地-低山丘陵-中山山地”生态-生产范式。怀来山盆范式的功能带包括3“圈”5“带”:(1)山间盆地:①官厅水库,②环库水源保护带,③河谷平原高效农业经济带;(2)低山丘陵:④低山丘陵舍饲养畜和人工林(果园)灌草带;(3)中山山地:⑤中山山地林灌草生态保育带。

新疆山盆系统绿洲经济生物圈保护区模式探讨

研究指出新疆“三山夹两盆”山盆系统景观带谱决定其荒漠绿洲生物圈保护区的逆序组织模式 ,人工绿洲必须实施岛国经济外向发展模式 ,其发展途径为内部生态经济优化和发展外向型经济。并提出建立阿尔泰山、天山与昆仑山水源和生物多样性保护区 ,古尔班通古特沙漠和塔克拉玛干沙漠自然保护区以及退耕还牧、发展高效生态农业模式的建议。

中生代济源盆地沉积充填特征及其对秦岭、太行山隆升作用的响应

中生代是济源盆地形成并发展的重要时期。秦岭造山带在晚三叠世造山以及太行山在中侏罗世隆升对济源盆地的沉积格局产生了显著影响,这段时间,盆地始终处在一个盆山相互作用的阶段,将盆地与造山带的构造演化联系起来,有利于更好的认识这一构造沉积响应过程。本文通过对济源盆地中生代地层、沉积及其充填特征的研究,将盆地中生界划分为4个构造层序:TS1、TS2、TS3、TS4,其中TS1充填了下三叠统刘家沟组、和尚沟组和中三叠统二马营组、油房庄组,它是在扬子、秦岭及华北板块汇聚的背景下形成的内陆克拉通型层序。TS2、TS3分别充填了上三叠统椿树腰组、谭庄组和下侏罗统鞍腰组(义马组)、中侏罗统杨树庄组,它们都具有前陆盆地型充填特征,分别响应的是秦岭造山带造山作用沿洛南—栾川断裂以及三门峡—鲁山—舞阳断裂发生的逆冲推覆作用。TS4充填的是中侏罗统马凹组,受太行山隆升作用的影响,形成了厚层的磨拉石堆积。在此基础上,可将济源盆地盆山系统演化归为3个阶段:早—中三叠世大陆基底隆升与内陆克拉通型盆地,晚三叠世—中侏罗世早期秦岭造山与前陆盆地,中侏罗世晚期太行山隆升与山间盆地。显然,济源盆地响应了秦岭造山及太行山隆升,秦岭造山带晚三叠世造山表现为两次逆冲推覆作用,而太行山主体隆升应在中侏罗世晚期,标志着华北克拉通破坏进入高峰期。

“盆”“山”耦合和脱耦在含油气盆地分析中的应用

本文旨在汲取前人关于盆地研究的思想成果的基础上,从"盆""山"耦合和脱耦的角度理解这些盆地的成因和特征,进而完善和深化对含油气盆地的认识。所谓继承型叠合盆地,是原"盆""山"耦合关系至今仍未解脱;延变型叠合盆地则是原"盆""山"关系脱耦时发生闭锁。造山作用与盆地发育间有着统一的运动学过程和动力学机制,叠合盆地的本质是"盆""山"系统的更迭。造山过程的各个阶段都有复合盆地发育,某些原视为复合盆地的构造盆地实际上是由若干个原本不相连的盆地内的沉积经多期构造作用移位后拼凑出来的沉积物拼盘,必须对之进行构造复位。中国油气资源二次创业的成功取决于对残留盆地认识的飞跃,因而"盆""山"耦合和脱耦是今后中国大陆及邻近海区盆地研究的新思路,是指导油气勘探的探索之路。

天山北部山地-绿洲-过渡带-荒漠系统的生态建设与可持续农业范式

天山北部的山盆系统由山地植被垂直带系统和荒漠盆地的同心环形 (地质 地貌 )植被地带所构成。该系统包括 :山地、山前倾斜平原和古老冲积平原 3个“圈”和其下的高山带、山地森林 草原带、低山荒漠带、砾石戈壁荒漠带、农业绿洲带、扇缘灌草带、冲积平原带、沙漠带和湖泊等 9个“带”。这些地带是干旱区最本质和弥足珍贵的自然资源的存在和作用方式 ,也是指导干旱区生态保育和土地利用的、不可违抗的大自然规律的宏观展现。在此基础上所提出的“山地 绿洲 过渡带 荒漠生态 生产范式”以山地和荒漠盆地的植被地带为框架 ,以贯穿和联系着这一系列环带的生物地球化学循环、生物地球物理过程和生物地球社会经济关系为驱动因素 ,建立起以可持续农业与生态保育为目的的。

试论“盆”“山”耦合和脱耦研究的方法学

“盆”“山”耦合和脱耦把造山作用和盆地发育当作一个整体来研究其统一的运动学过程和动力学机制 ,必须有相应的方法论作保证。针对这一问题 ,有 3个方面需要讨论 :1)空间关系上 ,要在确定一个时间段的基础上正确划分“盆”“山”系统 ;2 )两套分类体系并用 ,在“正序”的研究和区域的研究中采用理性的系统分类 ,在“反序”的和局部 (主要指油气藏 )的研究中以应用性的分类为主 ;3)以造山带和盆地研究近年里形成的成功方法为基础 ,努力汲取各种新知识 ,将思路、方法和技术手段三者有机地结合起来。“盆”“山”耦合和脱耦研究自身 ,包括其方法学 ,不断开拓新领域 ,将可能成为中国大陆油气勘探新的理论指导。

大陆盆—山构造的研究

本文以伊犁盆地为例,通过对大陆盆—山构造系统和盆地沉积所反映的大陆动力学背景的分析,探讨了大陆盆—山系统的构造转换及物质运动规律。

陆内挤压造山带与陆内前陆盆地关系——以塔里木盆地北部与南天山为例

塔里木盆地北部边缘与南天山中、新生代构成了封闭的陆内盆山系统。结合世界上典型挤压造山带与前陆盆地关系研究的诸多成果，采用校正的构造回剥曲线、时间段曲线，平衡剖面等定量、半定量分析方法，得出了研究区中、新生代陆内盆山关系的演化过程及模式。

中国的盆地动力学——21世纪开初十年的主要研究进展及前沿

广义的盆地动力学包括沉积盆地地质学与地球物理学,其研究对象主要是沉积盆地和更大尺度的盆山系统、盆地深-浅部作用系统,也是沉积学(沉积地质学)研究的重要组成部分和热点发展领域。为了总结21世纪开初十年中国盆地动力学的发展进程,本文选择盆地(盆山)深部结构及构造、盆地动力学成因、盆地充填与物源体系分析及模拟、盆地流体动力学及成岩-成藏(矿)、造山带沉积记录与盆山构造演化、构造沉积学与盆山综合古地理等六个主要方面,概述其近十年在国内的主要观测积累、核心科学研究进展,对比讨论相关研究的可能导向以及存在的前沿问题,抛砖引玉,与学界同行讨论,以期更好把握学科的研究发展方向。