江汉盆地的开始、演化与夭折：基底构造与地幔动力的共同制约

论文摘要

陆内裂陷盆地处于威尔逊旋回的胚胎期,是大陆裂解、形成大洋的必然阶段。然而,对于陆内裂陷盆地的成盆机制与成盆动力,人们却知之甚少或者不同观点之间相互矛盾,主要原因是大多数研究仅仅聚焦于盆地演化的某一阶段、采用单一学科的研究方法或者分开进行裂陷作用与火山作用研究。此外,当陆内裂陷盆地大范围分布并有盆外火山作用相伴生时,其成因往往很难用传统的板块构造与地幔柱理论去解释。中国东部以其广泛分布的裂陷盆地与岩浆岩而吸引着全世界的目光。本研究以中国东部的江汉盆地为研究对象,基于丰富的二维与三维地震资料、钻井资料、野外露头与玄武岩地球化学数据,对裂陷作用与火山作用时空变化进行了精细刻画,旨在阐明江汉盆地开始、演化与夭折过程中的特征及其制约因素。江汉盆地发育在双层基底之上。基底构造对江汉盆地的几何学特征（包括位置、形状、结构）具有重要的控制作用。靠近控洼断层断面的上盘的基底地层老于下盘的基底地层,并且大多数断层上盘的基底地层靠近断面逐渐变老,表明这些控洼断层是由先存的逆冲断层或逆冲断层及与其相伴生的去顶的褶皱通过负反转活化而来。控洼断层比一般的正断层具有更高的Dmax/L比值（0.11-0.66）,可能是由于低的摩擦阻力或者恒定长度断层模型造成的。江汉盆地独特的空间几何形态受控于多向展布的先存体系。基底构造不仅控制着江汉盆地的几何学特征,还控制着裂陷作用集中化。总体上,裂陷层厚度与基底变形强度呈正相关关系,最大沉降中心位于最薄弱的地区,而且裂陷作用越来越集中在最薄弱的地区,导致了盆地北部在新生代逐渐被遗弃。江汉盆地的多向展布的先存体系的活化、多向伸展作用与裂陷作用集中化对我们理解三叉裂谷的形成与发育具有重要参考意义。早白垩世（146-100 Ma）,江汉盆地仅仅在盆地边缘发育拗陷型沉积地层,盆地其他地区普遍缺失下白垩统。随后,江汉盆地在晚白垩世-新生代经历了三幕裂陷作用与火山作用。晚白垩世（100-65 Ma）,江汉盆地开始大规模裂陷作用与零星分布的火山作用,沉降中心与火山作用弥散式分布全盆。新生代的裂陷作用与火山作用从盆地西部开始或者开始集中在盆地西部,然后裂陷作用与沉降中心再逐步向东迁移,而不是直接向东迁移。古近纪的裂陷作用与火山作用呈现明显的由强到弱的旋回（时间分别为65-50 Ma与50-23 Ma）,而且强度在中新生代（50-23 Ma）显著地增强。盆地在古近纪末期（26 Ma）夭折。江汉盆地玄武岩来自与软流圈地幔的部分熔融。从晚白垩世到早新生代,软流圈地幔源区在同位素上变得更亏损,且熔融程度增大;从早新生代到中新生代,软流圈地幔源区在同位素上变得更富集、更不均一,且熔融程度减小（挥发分含量明显降低）,呈现鲜明的逆变化规律。由于太平洋板片的回转,中国东部在白垩纪进入了大规模的陆内裂陷作用与岩浆作用演化阶段。而江汉盆地在早白垩世因为岩石圈太厚而不能发生裂陷,只是在上涌的软流圈地幔的驱动下岩石圈快速减薄。与此同时,岩石圈受热导致盆地大部分地区处于热隆升状态,仅仅在盆地边缘发育局部的拗陷型沉积地层。在经历了早白垩世原裂谷期演化之后,晚白垩世的岩石圈厚度已经小于裂陷的门限值,在继续上涌的软流圈地幔的驱动下,盆地遭受大范围裂陷作用,活化了多向展布的基底构造。在江汉盆地与中国东部白垩纪构造演化的基础上,通过区域构造对比与地球化学约束,本研究认为尽管江汉盆地与中国东部白垩纪的伸展作用受太平洋板片回转的驱动,然而其新生代的裂陷作用与火山作用则受印度-亚洲大陆碰撞所诱发的地幔流的驱动,并且与板片回转模型相矛盾。尽管如此,江汉盆地及中国东部白垩纪的构造演化却对其新生代的构造演化具有重要的影响。正是白垩纪的构造演化使中国东部的岩石圈与软流圈属性形成了以南北重力梯度带（NSGL）为界的东西差异。当碰撞诱发的幕式的地幔流向东经过NSGL时,这些东西差异引起了一系列物理与化学变化,从而导致江汉盆地及中国东部产生相应的浅层响应（裂陷作用与火山作用的时空变化）。本研究利用多学科相结合的方法论证了地幔流模型,为传统板块构造与地幔柱理论的丰富与发展提供了新的案例和视角。本研究也揭示江汉盆地从开始到夭折的构造演化过程,提出了“基底构造多级控制、地幔幕式驱动”的共同制约模式,回答了江汉盆地开始、演化与夭折等地质现象“是什么”与“为什么”的问题。本研究对全球陆内裂陷盆地成盆机制与成盆动力学研究、陆内裂陷作用与火山作用的动力学研究都具有重要的参考意义。

论文目录

作者简介

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 选题的来源、目的与意义

1.1.1 选题来源

1.1.2 选题的目的与意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 陆内裂陷盆地发育的动力学模型

1.2.2 江汉盆地白垩纪构造属性

1.2.3 中国东部新生代陆内裂陷作用与火山作用的动力学成因

1.2.4 基底构造对裂陷盆地发育的影响

1.3 关键科学问题、研究内容与研究方法

1.3.1 关键科学问题

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究方法与技术路线

1.4 研究阶段及完成的主要工作量

1.4.1 研究阶段

1.4.2 完成的主要工作量

1.5 取得的主要成果与创新点

1.5.1 取得的主要成果

1.5.2 创新点

第二章区域地质概况

2.1 区域大地构造背景

2.1.1 区域大地构造位置

2.1.2 区域大地构造演化

2.2 区域地层发育特征

2.2.1 江汉盆地及周缘基底沉积层

2.2.2 江汉盆地白垩纪-新生代沉积层

2.3 江汉盆地油气地质概况

第三章江汉盆地基底构造对盆地发育的影响

3.1 基底地层地震相

3.2 基底构造与控洼断层特征

3.2.1 盆地北部

3.2.2 盆地中部

3.2.3 盆地南部

3.2.4 控洼断层位移

3.3 构造恢复

3.4 基底构造活化及其对盆地发育的影响

3.4.1 基底构造空间展布特征

3.4.2 基底构造对断层位移的影响

3.4.3 基底构造对盆地发育的影响

第四章江汉盆地裂陷作用

4.1 断层活动的时空变化

4.1.1 断层活动速率的计算

4.1.2 断层活动速率的时空变化

4.2 不同时期地层展布特征

第五章江汉盆地火山作用

5.1 火山活动的时空变化

5.1.1 玄武岩的识别与刻画

5.1.2 玄武岩的分布与规模

5.2 取样、分析测试方法及结果

5.3 蚀变、地壳混染作用与分离结晶作用

5.4 不同时期玄武岩地幔源区的变化

第六章江汉盆地形成演化的动力学过程

6.1 白垩纪盆地初始裂陷过程及动力学

6.1.1 早白垩世盆地属性

6.1.2 晚白垩世动力学过程

6.1.3 盆地初始裂陷过程及动力学

6.2 新生代盆地演化与夭折的动力学过程

6.2.1 区域构造对比

6.2.2 地球化学约束

6.2.3 动力学过程

第七章结论与认识

7.1 主要结论

7.2 相关科学问题的下一步研究计划与建议

致谢

参考文献

文章来源

类型: 博士论文

作者: 吴路路

导师: 梅廉夫

关键词: 陆内裂陷盆地,裂陷作用,火山作用,基底构造,地幔流,江汉盆地

来源: 中国地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 中国地质大学

基金: 导师梅廉夫教授承担的中国石化重点科技项目《江汉盆地再分析及新区新领域勘探潜力评价》(P14111)下属子课题《江汉盆地构造特征与成藏规律研究》及《江汉盆地原型盆地与有利区带及层系评价》,湖北省自然科学基金重点项目《江南-雪峰隆起北缘海相油气巨量富集的构造-成藏旋回》(2016CFA084)

分类号: P542

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000048

总页数: 137

文件大小: 43316K

下载量: 160

江汉盆地的开始、演化与夭折：基底构造与地幔动力的共同制约

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢