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1、第六章 板块构造 与沉积作用 第一节板块运动机制与盆地分类 v一、构造作用对沉积作用的控制 1、沉积盆地的形成 盆地主要是构造运动的产物。板块学说强调水平运动， 板块的水平运动通过地壳厚度、热状态和均衡条件的改 变而引起垂直运动。这种派生的垂直运动足以提供沉积 盆地的起源和发展的能量需求。因此盆地的大小、形态 及其形成、迁移和消亡主要取决于构造运动特征。 2、沉积物的厚度和性质 沉积物的厚度主要与构造盆地沉降幅度有关，同时还要 考虑沉积物的形成深度、沉积速度与盆地沉降速度的关 系、沉积中心的转移等因素。 沉积物的性质包括成分、结构、成熟度等。一般成分较 纯、成熟度较好，反映沉积区构造性质较稳定
2、。 3、火山物质的掺入 沉积物中火山物质的分布更明显的受构造作用控 制；而火山岩成分、结构特征与一定构造位置及 其演化阶段有关。 4、古地理环境和古气候 大陆漂移可是沉积盆地所处的古维度和古气候发 生变化，从而引起沉积物性质和沉积速率的变化 。此外，构造运动剧烈期总与气候旱热期相关联 ，而构造运动宁静期又与气候的温暖期相关从而 影响沉积物特征。 5、沉积物的后生作用 在构造沉降区，在上覆沉积物压力和温度升高 的影响下，沉积物开始变化，首先反映在结构上 。物质成分在不同成岩阶段也有相应变化。构造 活动性不同 热流值不同 后生作用强度不 同。如：构造活动区，热流值高，成油物质经历 较短地质时期，较
3、薄上覆沉积物，即可转化为成 熟度较高的石油。 6、沉积物堆积体的形态 直接受沉积盆地形态、范围及沉积后保存情况影 响。这又和构造背景密切相关。 7、沉积矿床的形成 有些矿床，如热水沉积的铅、铜、锌等常在一定 构造部位出现，其成矿物质可能源于深部但以沉 积方式出现。 v二、板块构造的沉积盆地分类 沉积盆地经过东非阶段（陆内裂谷）、红海阶段 （陆间裂谷）、大西洋阶段（大洋扩张和大洋裂 谷、边缘裂谷、大洋盆地出现）、太平洋阶段（ 俯冲作用导致大洋消亡和弧沟系的形成）直到碰 撞产生缝合带和残留洋盆的地中海阶段，构成一 个完整的威尔逊旋回。 克莱恩 综合沉积盆地所处构造位置、盆地位置 和大陆板块的位置关
4、系，盆地基底类型及盆地形 成的地球动力学机制等因素，对沉积盆地类型进 行了划分 中国学者参照上述分类标准和命名意见，结合我国中 元古代至新生代沉积的实际情况对中国的沉积盆地进 行了分类。 v三、主要盆地类型及其沉积作用 1、裂谷带的沉积作用 穹形隆起阶段 裂谷演化阶段 断裂下陷阶段 陆间裂谷阶段 （1）陆内裂谷盆地的沉积 主要是在下列条件下发生的：大陆地壳的不断变 薄而使盆地沉降，同时两侧陆块的不断剥蚀和盆 地中沉积物的不断堆积也使岩石圈均衡沉降； 不断隆起的大陆断块是主要的蚀源地，供应了大 量不成熟的石英一长石砂或长石砂，伴随有大陆 火山喷发物质，沉积主要在大陆环境中发生，形 成河、湖相碎屑
5、沉积，也可以有海水侵入而形成 海陆交互相及滨、浅海相碎屑岩、碳酸盐沉积； 基底断块差异性活动对岩相和厚度的分布有很大 影响。 沉积组合，是以与碱性或拉斑质陆相喷发岩成互 层的大陆红层为特征，除大量碎屑沉积物外，可 含泥灰碳酸盐岩、膏盐、含铜砂岩、煤、石油、 天然气等，厚度可达数千米。 （2）陆间裂谷盆地的沉积 陆间裂谷的沉积是在过渡地壳或洋壳基底上堆积 的，这种远比一般陆壳薄很多并在继续变薄的基 底，以及在变薄同时地壳中发生的失热沉降，是 引起盆地沉降和海水侵入的主要原因。 以洋壳或准洋壳出现为标志的大陆板块的分离， 不是一下子沿裂谷全线同时彻底完成的。在初期 ，海水很可能是部分地或断断续续地
6、淹没裂谷基 底，形成类似于红海的原始大洋海湾盆地，其基 底主要是准陆壳，也有准洋壳。随后，新洋壳沿 裂谷全线开始形成时，两个大陆板块彻底分离， 海水贯穿全线，形成窄大洋，基底主要是准洋壳 及大洋壳。 海湾的环境以及盆地边缘存在的可阻挡陆源碎屑 进入盆地的倾斜断块隆起，在适宜的气候带中， 盆地的这种受限制的条件将促使蒸发岩形成。于 是，熔岩、蒸发岩和在此之前的陆内裂谷红层一 起，构成了红层一熔岩一蒸发岩组合。 如果有河流携带着来自两侧陆块的大量碎屑流经 海峡而进入裂谷盆地，或者盆地受限制的条件消 失而窄大洋已经出现，就会缺乏蒸发岩，三角洲 沉积将向盆地内延伸，越过三角洲前缘的碎屑物 质可以形成浊
7、流沉积，于是产生红层熔岩浊 积岩组合 （3）裂陷槽盆地的沉积 裂陷槽（拗拉槽、拗拉谷）是大陆地壳发展到一定阶段 ，在已形成的大规模刚性块体上形成的槽状坳陷。 坳拉谷的沉积，在前期和晚期阶段以陆相碎屑为主，挠 曲阶段以海相、海陆过渡相碎屑和碳酸盐沉积为主。 由于除广阔而稳定的克拉通是主要的蚀源区外，还存在 某些边缘上升断块和火山活动的影响，因此，碎屑沉积 的成熟度十分不同，既有大量成熟度高的石英砂岩，也 有不少成熟度低的长石砂岩、岩屑砂岩。由于坳拉谷伸 入到克拉通内部，使沉积环境受到盆地两侧克拉通总体 升降运动的影响，海水进退过程与克拉通大体一致，因 而整个沉积层序在一般性质上同两侧克拉通的地台
8、层序 相似，不过要厚好几倍，岩性更为复杂，并可在较低层 位中出现火山岩。不同坳拉谷的沉积剖面中，碳酸盐沉 积的多寡，层序内不整合的有无，火山活动的程度也十 分不同。 2、被动大陆边缘的沉积 被动陆缘平行于大陆轮廓延伸，包括由大陆架、 大陆坡和陆隆组成的一个相当广阔的大陆与大洋 之间的过渡地带。 被动陆缘的沉积物，有广阔而稳定的蚀源区，构 造环境比较稳定，因而碎屑成分主要是成熟度较 高的石英砂岩及长石一石英砂岩。即使是浊积岩 也是成熟的，虽然有一些长石和变质岩屑，但它 的石英含量大于65，SiO2达70以上，K2O Na2O大于或等于1，火山岩屑很少甚至没有。 3、主动大陆边缘的沉积作用 火山弧
9、、海沟和贝尼奥夫带三者的共生是其的基 本特征。分为岛弧型（沟-弧-盆体系型或西太平 洋型） 大陆边缘、陆缘型（沟-弧型或安第斯型 或东太平洋型）大陆边缘 （1）海沟的沉积 海沟的沉积物主要有两部分。一部分是由俯冲板 块带来的深海平原沉积物，它们盖在洋壳上，另 一部分是在海沟形成的半深海和深海相的浊积岩 等碎屑沉积，主要成分是粉砂和粘土及部分砂和 火山灰，通常以不整合盖在深海平原沉积物之上 。 （2）弧一沟间隙、弧前盆地的沉积 弧一沟间隙中的沉积作用主要发生在海沟坡折处与岩浆 弧之间的地区弧前盆地中。 理想的弧前盆地的沉积层序可能是：底部是大洋的或岛 弧的火山岩、深成岩，它也可能是沉积盆地的基底
10、岩系 ；下部由深水的蒙脱石质页岩、火山灰和少量的细的浊 积岩组成；向上渐变为较粗的浊积岩、陆架碎屑岩，并 可能出现礁碳酸盐岩；如果盆地逐渐变浅，上部可出现 三角洲、滨岸及陆架相碎屑沉积。如果发生碰撞造山活 动，将出现磨拉石沉积。在整个沉积期间，盆地内侧因 岩浆弧的火山活动而可出现熔岩流，火山碎屑岩、凝灰 岩，它们与海盆中的沉积岩系成指状交互穿插；因此,这 里的沉积是优地槽型的。 （3）岩浆弧和弧内盆地的沉积 岩浆弧的岩系大部分是火山成因的，也有代表各 种环境的沉积地层。迪金森（Dickinson，1974 ）将弧的岩石组合划分成三个成因类型： （1）喷发中心及其附近的中心相和近源相，主 要是熔
11、岩、火山碎屑岩及某些沉积岩成互层； （2）呈沉积物裙或沉积覆盖层产出的以火山碎 屑岩为主的分散相； （3）沉积在弧边部的海盆相。 弧内盆地的沉积 沉积物主要来自岩浆弧，不过位于大陆块附近的 、低矮的岛弧也可以从岩浆弧之外获得碎屑来源 。这种特点决定了弧内盆地沉积物中火山碎屑及 深成岩屑占有极重要地位，可能包括有从陆相层 到深水浊积岩等一系列类型。 对于洋内弧，可能以海相为主，海槽中堆积了火 山碎屑浊积岩和海相凝灰岩，四周被狭窄的局部 陆架相和陡倾的海底斜坡近源浊积岩带所环绕。 （4）弧间盆地的沉积 弧间盆地水深约20002500m，具有极高的热 流值，这与基底年龄较新有关。由于残弧对陆源 碎屑
12、的阻挡，盆地中几乎没有陆源碎屑沉积，沉 积物主要是来自岩浆弧的火山碎屑浊积层，以及 生物成因的钙质、硅质软泥，靠近残弧处可有铁 锰结核沉积。 （5）边缘海盆地的沉积 边缘海盆位于大陆与岛弧或残弧之间，以略厚 （20km）的大洋型地壳基底为特征。位于大 陆与岛弧之间的边缘海盆，如日本海，可能因陆 缘岩浆弧分离而形成，与弧间盆地在本质上没有 多大区别，因此，广义的边缘海盆也包括弧间盆 地。 （6）弧后前陆盆地的沉积 位于陆缘山弧或陆缘岛弧后侧近邻的大陆板块周 围地带，基底全部位于陆壳。盆地对于岩浆弧而 言是弧后盆地，对于大陆板块内部而言是前陆盆 地。 沉积物主要来源于岩浆弧和隆起的褶皱冲断带的 岩
13、石，不过也有些来源于大陆克拉通。这样，沉 积物进入盆地及在盆地中的散布作用主要是横向 的，碎屑主要从岩浆弧一侧向克拉通方向运送。 4、碰撞带的沉积作用 一般情况下，碰撞总是分段进行的，已经缝合的 段和尚待缝合的段同时存在，这两个地段之间的 构造转变点将随时间而转移。 在转变点后面，造山作用形成高地，磨拉石堆积 在边缘前陆盆地中； 在转变点的前面，则存在着残洋盆地和初期的边 缘前陆盆地。 碰撞带的沉积作用就发生在这些盆地中，一个发 育完善的碰撞造山带将保存已变形的威尔逊旋回 各个阶段各种类型沉积物的代表。 （1）边缘前陆盆地的沉积 前陆盆地是介于造山带和克拉通前缘的沉积盆地 ，又称山前坳陷或前渊
14、。 边缘前陆盆地的主要沉积，基本上是纵向古水流 迹象浊积岩构成的同造山期或造山前期复理石， 和横向古水流迹象的碎屑岩楔状体构成的造山期 后或同造山期磨拉石。 复理石沉积主要是在初期的边缘前陆盆地中，并 在盆地足够深的条件下形成，否则它不一定出现 。这个时期造山带的排水一般都是纵向的，所以 从碰撞造山带来的沉积物大部分沿构造走向纵向 地散布到边缘前陆盆地和残洋盆地里。 磨拉石是边缘前陆盆地必定具有的最有代表性的 堆积物，初期可能是海相、海陆交互相及三角洲 相，随后则主要是大陆环境的河流、三角洲、湖 沼及山麓堆积。 （2）残洋盆地的沉积 人们通常说地中海是残洋盆地，实际上只有西 西里至突尼斯一线以
15、东的东地中海才是真正的残 洋盆地。西地中海热流值高，基底有不少花岗岩 、变质岩，地堑、地垒构造发育，海底喷发是大 洋拉斑玄武岩质的，因此被认为是被海水淹没的 正在破裂和扩张的陆块。 其沉积特征是：含有相当成熟的浊积岩，滑塌复 理石常见；火山活动不很广泛，仅局部出现凝灰 岩和火山碎屑浊积岩，它是同造山期的，不仅向 上变为磨拉石，在侧向上也可以过渡为磨拉石。 5、大洋盆地的沉积 主要堆积了生物成因的钙质和硅质软泥、红色粘 土等远海沉积，并有分布广泛的锰结核，盆地中 沉积物的分布受到气候带，接近大陆边缘的程度 ，火山岛的分布和海底扩张作用的影响。 在盆地的边部接近大陆边缘的地方，陆源碎屑浊 流沉积十分发育。在火山岛附近，有熔岩流及大 量的火山碎屑沉积，以及以火山锥为基座的碳酸 盐礁和它们周围的沉积岩裙。在赤道附近的海域 ，生物丰盛，碳酸钙补偿深度比其它地区要深数 百至上千米，形成很厚的生物成因沉积，海底扩 张的影响除表现在底层沉积物年代、沉积厚度等 随与扩张中心距离作有规律变化外，还表现在对 沉积层序的影响。 6、大陆板内盆地的沉积 斯通利将大陆内盆地划分为完全在大陆地盾（地 台）区的克拉通盆地和褶皱带盆地。 克拉通盆地，如塔里木盆地、四川盆地等。一般 面积较大，外形近圆或椭圆、菱形等。发育时间 较长，而且沉积作用可能与沉降保持同步，所以 不但以浅水沉积为主，并且其等厚线可反
