陆盆地研究的回顾与展望.doc

前陆盆地研究的回顾与展望地质论评 GEOLOGICALREVIEWVOL48N0.2Mar2002前陆盆地研究的回顾与展望张利••金之铐•衙良燕刘国林.1) 中国石化石油勘探开发研究院，北京.1000832) 石油大学，北京,102200:3)华北矿业高等专科学校，河北三河,101601内容提要前陆盆地是指位于克拉通边缘，外谢为活动造山带的沉积盆地，其成闲主要与克拉 通边缘的被动下弯和造山带一侧的构造负荷作用有关.盆地在形成演化，构造变形和沉积特征方而表现出 独特的特征并与造山带的演化密切相关•目前国内外这类盆地在油气方面已显示出巨大的潜力成为石油地质学 家和构造地质学家关注的热点二关键词前陆盆地分类演历史成困盆地特征前陆盆地是世界上油气最丰富,大油气田最多的一种盆地类型，受到构造地质界和石油地质界的普遍重视.前陆盆地学是研究在前陆构造坏境中盆地形成，演化与矿产资源的学科•近00年来.前陆盆地学在新的大地构造理论指导下得到了迅速的发展.本文回顾了前陆盆地概念的演变，从文献中追踪前陆盆地原命名者的涵义和沿革,便更好地理解国内外学者提出的前陆盆地特征及模式，最后根据前陆盆地的构造，沉积特征分析了该类盆地的含油气性.并提出今后有关前陆盆地概念用法上的建议.1前陆和前陆盆地的概念前陆(foreland),又称前地.在一般地质学中是指在其他陆地前缘或与其毗邻的陆地，它们之间存在口然地理关系.而构造地质学中的前陆是Suess(1909)创造的，用以表达后陆朝着前陆运动的想法，前陆是指与造山带毗邻的稳定的克拉通或地台的边缘地区，此定义为后来的地质学家所引用和发展.Stilled 936)^前陆下的定义是指不再受阿尔卑斯褶皱作用的大地构造单元,至多不过发生日尔曼型变形的地区”;Hills(1940)对前陆的定义为”地槽沉积物变形时向着它运动的稳定地块"；Horberg等(1949)描述前陆是在一系列逆掩断片前面的地区”;Eardley( 1951)将前陆定义为在阿尔卑斯，大量的复杂褶皱的地槽沉积物及侵人岩被向北推动了数英里.运动所指向的，北面的稳定陆地,就叫前 陆Yardley的定义已很接近现今前陆的概念，也是 板块构造学说诞生之前被普遍接受的前陆概念.确 切地说，前陆是指与造山带(或活动带)相毗邻的，稳 定的大陆部分，造山带的岩石向其逆冲或逆掩.也就 是说，目前大家普遍都有这样一个基木观点,即前陆 是稳定区(克拉通区)和活动区(地槽或造山带)之间 的过渡带.前陆盆地是在前陆地区发育起來的盆地•依据前陆的概念.前陆盆地可以定义为位于造山带前缘和相毗邻克拉通Z间的,平行于造山带展布的盆地.它具有4个基本特点:靠近盆地的褶皱一冲断带的构造负荷促使盆地弯曲沉陷;盆地剖血明显不对称;盆地靠近造山带一侧，在其演化过程中遭受变形作用；盆地的克拉通一侧与地台层序逐渐合并关于前陆盆地概念，许多地质学家都曾对其有 过讨论.不同作者对其有不同的命名，如Kay(1951) 的外地槽(exogeosyncline),Umbgrove(1947)的边缘 深渊(marginaldeep)等，上述概念大体上都是指同类型的盆地，为前陆盆地的近义名词.在槽台说的典型模式中,地槽由优地槽向冒地槽方向逐渐迁移,向地台区即出现前陆，前陆受后期地槽回返的影响十分严重.在一些前苏联学者的地槽演化模式中，前陆区位于地向斜向地台的一翼.在槽台学说阶段的研究+,Weeks(1952),Dallmusfl 955),01ininfl 967),Uspenskaya(l 977)等对前陆盆地都曾有过讨论(何登发等,1996b),也就是说，此注:本文为国家923项目(编号G1999043303)的成果收稿日期;2001—0430;改回日期:200ir3—08;责任端辑:任希E.作者简卉;张明刺男.19B3年生.1986年毕业于武设地质学院1998J7〜于中N〜ga.kq:(北京)获 博士学位t2o0og〜国地质科学院完成博士后研究工作.斑为中国石化石油勘探开发研究院高级工程师.主要从事盆地村造分析和石 油地质研究.通讯地址lOOOsg,北京市海淀区学院路31号.中国石化石油勘探开发研究院;010—82312974第2期张明利等:前陆盆地研究的冋颐与展望时期前陆盆地的概念已初步形成在板块学说发展时期，不同学者应用此学说主耍对前陆盆地的成因和分类进行了讨论.特别是在大洋海沟的重力测量中首先发现了大洋岩石圈板块的挠曲作用，这一发现推动了对大陆岩石圈,尤其是前陆这〜过渡区挠曲现象的研究并探讨了前陆区 盆地的成因.Dickinson(1974)在研究板块构造与沉积作用 时.提出前陆盆地一词，认为前陆盆地是介于山系前 缘及相邻克拉通之间的沉积盆地Allen等(1986)在《前陆盆地才专着中将前陆盆 地定义为位于一个山链前沿和相邻克拉通之间的 沉积盆地”何登发等(1995)通过系统研究提出的前陆盆地 概念是在前陆构造环境中冲断负荷，隆升剥蚀，挠 曲沉降，沉积充填相互作用的动力学过程中形成的 盆地”.上述概念比Dickinson(1974)的定义更灵活， 广泛，强调冲断负荷引起的挠曲沉降是盆地形成的 基本成因.综上所述.前陆盆地是指位于造山带前缘与相 邻克拉通之间的沉积盆地，是沿着前陆冲断带的克 拉通一侧作线状(或带状)沉降而形成的.从垒球范 围看.它是一种造山作用过程中伴随的地质现象•是 形成于造山环境中的挤压型沉积盆地;从形态上看 它是高度不对称的,向着造山带方向增厚，向着克拉 通方向变薄并逐渐与克拉通层序合并.2前陆盆地分类关于前陆盆地的分类.不同学者根据不同的分 类准则对其有不同的划分与理解最具有代表性的 是Dickinson(1976)对前陆盆地的分类.在国外的早期盆地分类方案中,Weeks(1952) 将这类盆地称为活动带盆地，相应的有边缘盆地或 陆外盆地，陆内盆地，山间盆地等类型O;Kay( 1951) 把这类盆地称之为外地槽,其同义词是前渊 (foredeep),指毗邻胡弧凸侧或其他构造带的狭长凹 陷.临近克拉通，其形成与造山作用从较深的优地槽 移向靠近的冒地槽有关，是rh造山带向前陆逆掩形 成的凹陷，其中被来自隆起的山脉上剥蚀的大暈碎 屑物质所充填Dickinson(1976)从板块构造理论出发,根据盆 地所处的大地构造背景和盆地演化，将前陆盆地分 为周缘前陆盆地，弧后前陆盆地和破裂前陆盆地3种 类型：(1) 周缘前陆盆地(peripheralforelandbasin):在大陆陆块周缘，与碰撞造山帯缝合线相接处形成 的盆地，蛇绿岩缝合线带比岩基岩浆岩带，火山岩带 更靠近盆地【图la).如印度一西瓦利克盆地和阿尔 卑斯北部的磨拉石盆地等这类盆地常常位于陆 陆碰撞造山带的外缘，与A型俯冲带有关(Dallyer al..l980).(2) 弧后前陆盆地(retroarcforelandbasin):在 大陆陆块边缘岩浆弧的后面，与岛弧造山带相邻的 前陆盆地,蛇绿岩消减杂岩体比岩基岩浆岩带，火山 岩更远离盆地(图lh).如北美晚中，新生代形成的落 矶山盆地.这类盆地位于岩浆弧后，是因大洋岩石圈 向大陆消减俯冲作用，在岩浆弧后形成的盆地.与洋 壳俯冲(B型俯冲)有关.⑶破裂前陆盆地(brokenforelandbasin)}盆地 的形成是因基底卷入前陆变形作用.造成了块状隆 起和基底〜核部褶皱所分割的孤立盆地，这种变形 样式在周缘环境或弧后环境都可以发生 根据Dickinson以上的定义，从盆地的基木成因 机制上来看，前陆盆地的基本类型实际上可以归为 两类,即周缘前陆盆地和弧后前陆盆地.前陆盆地裙皱冲断层带缝蒜晰杂岩体岩基带 削一图1前艦盆地的两种基本类型(据Dickinson? 1976) Fig. lTwobasmtypesof{ orfandbasin(afterDickinson,! 976)(a卜周缘前陆盘地?fb)—豫后前陆盆地 (a)Peripheralforelandbasinl(b)retro—arcforelandbasi n 特地质论评Bally等(1980)在研究全球中，新生代巨型构造 体系时对前陆盆地釆用了不同的术语，把它们称之 为缝合带周缘盆地(p eripheralbarn),即在大陆岩石 圈Z上发育与挤压型缝合线有关的盆地.并且认为 盆地的形成与A型俯冲有关t3ally把前陆盆地称为 下伏地台型沉积的前渊.或与A型俯冲相邻并深陷 在陆壳上的盆地,并细分为两种类型:具有潜伏地堑 的斜坡但很少或没有断块的前渊和断块为主的前 渊.但值得注意的是,Bnlly特别强调碰撞后的盆地 阶段是严格意义上的前陆盆地，因而必须承认前陆 盆地是在挤压构造背景下形成的，目前国际上通用 的前陆盆地也往往指的是这一时期的沉积盆地. 在最近前陆盆地研究中,Watts(l 992)和 Beaument等(1988)根据流变学将前陆盆地分为弹 性板块上的前陆盆地和粘弹性板块上的前陆盆地， 两者在盆地演化上也有一定的差异.前陆盆地的剖面形态往往是不对称的,近造山(a)简单型图2前陆盆地剖面类型(据RicciLucchi,1986) Fig.2Thecrosssectiontypesofforlandbasin (afterRicciLucchi, 1986)(a) —【tmklfb)complex;(c)splitintominorbasim~;(d)associatedwithpiggybackbasin-.(e)—deformed 带一侧陡，向克拉通一侧宽缓，其儿何形态可以是简 单类型，也可以是复杂类型•在研究挤压环境的冲断 作用时,RieeiLucchi(1986)从前陆盆地的剖面形态 出发，根据逆掩冲断带对沉积体系的卷人程度，将其 分出5种剖面类型(图2):①简单型:逆掩冲断带前 缘保持一个完整的前渊和不对称的地质体;②攵杂 型:沉积体遭破坏,分成两个前渊的沉积体系;③ 许多小前渊型:沉积体遭多个掩冲席破坏，每个掩 冲席上都发育一个小沉积中心;④背驮型:掩冲席 将一部分或全部沉积体冲断，并背驮在逆冲席上； ⑤沉积后变形型:沉积体全部卷人逆掩冲断带内 国内对前陆盆地的研究起步较晚，但近年来国 内学者对前陆盆地分类研究也収得了一定的进展. 陈发景毋曾提出挠曲类前陆盆地的概念.他认 为有一些盆地的挠曲沉降作用类似前陆盆地，但并 不毗邻造山带，可称为挠曲类前陆盆地.挠曲类前陆 盆地与前陆盆地是近义词，强凋了挠曲类前陆盆地 形成于挤压构造环境，盆地的沉降是某种意义上的 构造负荷引起的挠曲沉降.甘克文等(1992)根据盆地的特性和演化程度将 前陆盆地划分为4种基本类型:边缘弯曲盆地，边缘 块断盆地，碰撞前渊盆地和弧后前陆盆地.刘和甫(1995)结合中国的实际情况，在 Dickinson(1976)周缘前陆盆地和弧后前陆盆地分类 的基础上，又进一步分出两类新的前陆盆地，即再生 前陆盆地和分割前陆盆地(图3).(1)再生前陆盆地(reactivatedforelandbasin):中国某些陆内造山带发育地区的造山作用与同时代 的俯冲作用或碰撞作用无关，也缺乏同时代的岩浆 弧或蛇绿混杂岩，而与这些造山带相邻的盆地的形 成常常与古特提斯构造阶段造山带在新特提斯构造 阶段的再活动有关，这类盆地称之为再生前陆盆地. ()再生前陆盆地(b)分割前陆盆地 图3再生前陆盆地和分割前陆盆地剖面图 (据刘和甫,1995) Fig3Crosssectionsofreactivatedforeland basinandpartitioonedforel。