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中国地质概论—简论塔里木盆地

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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塔里木盆地的构造和沉积演化何树兴 2013021243摘要:塔里木盆地在构造分区上属于塔里木—华北板块的塔里木陆块。塔里木运动造就了现今塔里木盆地构造格局的最初雏形。而加里东运动、天山运动、印支运动、喜马拉雅运动等主要的构造运动造就了如今塔里木盆地的构造格局。同时,塔里木盆地是我国最大的沉积盆地,其沉积体系主要包括震旦系文则主要根据构造运动和沉积体系来分析说明塔里木盆地的构造和沉积演化。关键字:塔里木盆地 构造运动 沉积体系 构造演化 沉积演化一、前 言塔里木盆地位于中国西北部的新疆,中国面积最大的内陆盆地。东西长 1500 公里,南北宽约 600 公里,面积达 53 万平方公里,海拔高度在 800 至 1300 米之间,地势西高东低,盆地的中部是著名的塔克拉玛干沙漠,边缘为山麓、戈壁和绿洲(冲积平原) 。四周被山系环绕,北面是天山褶皱系,南边为昆仑褶皱系,东南边为阿尔金断隆。塔里木盆地是中国大型克拉通断—坳陷叠加含油气盆地,其特征不同于我国东部盆地,与世界其他主要含油气盆地也有显著差异。而位于塔里木盆地中心的塔克拉玛干沙漠,被认为含有储量丰富的石油和天然气 [1],地形封闭,开口朝东南。二、塔里木盆地主要构造运动在塔里木盆地演化过程中,发生了一系列重要的构造运动,它们与板缘的伸展张裂、俯冲消减和碰撞闭合作用有关。塔里木运动造就了现今盆地运动格局的最初雏形;加里东中期运动使塔里木由克拉通内裂陷盆地转化为克拉通内挤压盆地;天山早期运动在盆内表现为强烈的上升隆起、块断活动和剥蚀作用,发生构造反转, 并出现第一次准平原化过程;天山晚期和天山末期运动是一个连续的运动过程,前者以断裂、褶皱和岩浆活动为特征,后者以抬升和强烈剥蚀为标志, 塔里木盆地出现第二次准平原化过程;印支运动使盆地大部抬升剥蚀,出现第三次准平原化过程;喜马拉雅运动使盆缘山系强烈挤压缩短和隆升剥蚀,山前发生强烈挠曲沉降。 [2]三、塔里木盆地的构造演化1、地具有古老的陆壳基底 20 世纪 90 年代,贾承造等在完全的贯穿全盆地的东、中、西三条南北向天然地震转换波测深剖面研究的基础上,结合重磁反演和区域重力场、大地热流和岩石圈热结构分析等地球物理研究工作、揭示了塔里木盆地的古老陆壳基底和基底构造。塔里木盆地地壳结构在大部分地区是三分的:上地壳为花岗质变质岩;中地壳以花岗闪长岩为特征;下地壳物质以安山玄武质成分为特征的岩层,在盆地东南角的地壳底部可能是石榴石麻粒岩组成。 [3]地壳横向不均匀性特征十分明显。上地壳在中测线南部和西测线可能以结晶花岗岩为主,在中测线北部和东测线以变质岩系为主;中地壳与下地壳分层结构和厚度有相关性,即中地壳厚的地区下地壳相对薄,而下地壳厚的地区中地壳薄。这为塔里木大型叠合复合型盆地州质的确定奠定了深部地球物理基础 [4]。生界克拉通构造演化(1)震旦纪拉通边缘拗拉槽演化阶段。经过前震旦纪漫长地质演化形成的塔里木统一古大陆板块震旦纪进人松弛构造发展阶段。在区域拉张构造背景作用下,由于壳慢隆起扩大,塔里木古大陆板块裂解、沉降,盆地进人克拉通边缘拗拉槽构造发展阶段。这一时期塔里木盆地及周缘构造发展,经历了震旦纪一早奥陶世被动大陆边缘和中、晚奥陶世活动大陆边缘两个重要地质阶段。盆地内包括库满拗拉槽和塔西克拉通内拗陷 [5]。库满拗拉槽位于盆地东部,为一向西呈弧形凸出、向东开口的 U 形拗槽,主要为一套浅海酸盐岩。塔西克拉通内拗陷主要为一套台地相碳酸盐岩沉积,并发育英买力陶纪末库满拗拉槽闭合,中央隆起及其以南,塔北地区大面积遭受剥蚀,中央隆起、塔北隆起初步形成。 [3](2)志留拉通周缘前陆盆地演化阶段。该时期塔里木盆地北、南缘均为活动大陆边缘,盆地北缘表现为志留泥盆世南天山洋向其北的中天山地块俯冲消减等;盆地南缘则主要表现为中昆仑岛弧与塔里木大陆板块发生弧成北昆仑周缘前陆盆地,以俯冲带附近的前渊沉积巨厚的海相复理石和陆相磨拉石沉积为特征,盆地内志留一套滨岸盆纪为塔里木克拉通内拗陷和塔西南克拉通边缘前陆拗陷 [3]。其中克拉通内拗陷以中央隆起、塔北隆起继承性发育为特征。泥盆纪末构造变形强烈,发育塔里木南部逆冲带、中央走滑隆起带和塔北前陆隆起带,并遭受强烈剥蚀。 [6] (3)石炭拉通边缘拗陷与克拉通内裂谷盆地演化阶段。盆地南缘石炭二叠世晚期现为古特提斯洋向其北的塔里木大陆板块俯冲消减,形成岛弧火山活动和早二叠世增生俯冲杂岩以及盆地内早二叠世晚期陆内火山活动。塔里木盆地北缘为活动大陆边缘,表现为塔里木大陆板块与中天山地块的斜向碰撞,南天山洋盆由东向西呈剪刀式消亡和古天山造山带形成。盆地内为克拉通边缘拗陷、裂谷和克拉通内拗陷盆地 [3]。其中早二叠世塔里木克拉通内裂谷火成岩活动,主要表现为河流二叠世末构造变形强烈,以塔东北大面积隆起、剥蚀和发育北部冲断[7]2 中新生界前陆盆地构造特征在塔里木盆地南天山、昆仑山、阿尔金山等造山带山前发育着 4 个中新生代再生前陆盆地, 分别是库车、阿瓦提、塔西南和塔东南再生前陆盆地。这些再生前陆盆地形成于造山带与克拉通之间的造山带前缘。一般由前陆冲断带、前渊、前缘斜坡和前缘隆起组成,具箕状拗陷的特征。它们在平面上复合,是中新生代,特别是始新世末印度板块与欧亚大陆板块开始碰撞拼贴及其后持续的向北推移,天山、昆仑山、阿尔金山等古碰撞造山带迅速隆升,山前产生大规模陆内 A 型俯冲,地壳挠曲变形, 快速沉降而形成的。 [3] 新生界构造演化(1)三叠纪:弧后前陆盆地演化阶段。二叠纪塔里木板块南缘主要板块活动,表现为三叠纪古特提斯洋向北的强烈俯冲和三叠纪末羌塘地块与塔里木板块的陆陆碰撞事件。在盆地南缘古特提斯洋向北强烈俯冲活动产生的挤压构造背景控制下,三叠纪进人前陆盆地构造发展阶段, 盆地内为库车前陆拗陷、新和前缘隆起及中部类前陆拗陷。三叠纪末以大面积隆起剥蚀为特征、包括塔东隆起、塔西隆起及新和隆起,其中塔东隆起位于盆地东部,是在震旦纪- 奥陶纪库满拗拉槽背景上构造发生反转形成的,也是盆地三叠纪末剥蚀最为严重的地区 [8]。反映了典型的叠合盆地特征。(2)侏罗纪陷- 拗陷盆地演化阶段。塔里木盆地经历早二叠世晚期 罗地内侏罗早第三纪为统一的塔里木断陷 第三纪海侵已从晚自至世的西昆仑隆起山前,扩大至古天山隆起中西部山前的库车地区;东部则主要为河流垩纪末构造形变以塔西隆起遭受剥蚀为特征 [3]。(3)新近纪合再生前陆盆地演化阶段 [9]。主要受始新世末印度板块与欧亚大陆板块开始碰撞拼贴、向北持续推移、以及新近纪末强大的区域挤压构造应力场作用下,塔里木盆地周边山系前产生大规模陆内 A 型俯冲,形成库车、阿瓦提、塔西南、塔东南等多个再生前陆盆地。新近纪末地构造变形强烈。以发育前陆逆冲带和走滑构造变形为特征 [3]。四、塔里木盆地沉积相的变化塔里木盆地从震旦纪到第四纪漫长的发展演化过程中,沉积主要经历了从海相到陆相的变迁,其中震旦系二叠统时期沉积相带的展布具有明显的方向性, 且不同时期的沉积相带发生有规律的转化和迁移。寒武系到下奥陶统相带展布为近南北向, 沉积相类型主要有盆地相、陆棚相、前缘斜坡相、台地边缘相、开阔台地相、局限台地相和蒸发台地相。中、上奥陶统沉积相带展布早期为南北向、后期为东西向,沉积相类型有盆地相、斜坡相、混积陆棚相、台地边缘相、弧立台地相。志留系沉积相带展布为东西向, 沉积相类型主要有盆地相、陆源碎屑陆棚相、陆源碎屑潮坪相和陆源碎屑滨岸相。中、下泥盆统无明显沉积相带趋向。上泥盆统其中上泥盆统东河砂岩沉积时期, 盆地主要表现为无障壁海岸沉积环境,可划分为过渡带沉积体系、临滨沉积体系、前滨沉积体系、后滨沉积体系和泻湖沉积体系;石炭系沉积相类型有三角洲相、滨岸潮滩相、泻湖相、局限台地相和开阔台地相;下二叠统沉积相有冲积扇、河流相、湖泊相、局限台地相和开阔台地相。上二叠统沉积相带无明显趋向。三叠系沉积相带趋向为东西向,沉积体系由冲积扇、河流、泛滥平原、三角洲和湖泊等沉积体系组成。侏罗系为沿盆地周边分布, 相带无明显趋向, 其沉积环境可以划分为冲积扇沉积体系、河流沉积体系、泛滥平原沉积体系、扇三角洲沉积体系、三角洲沉积体系、三角洲平原沉积体系、滨湖沉积体系、浅湖沉积体系和浊积体。白垩系分布在盆地内部,沉积体系类型有浅湖沉积体系、滨湖沉积体系、冲积扇沉积体系、冲积平原沉积体系、三角洲沉积体系。古近系、新近系和第四系相带为东西向,其中,古近纪早期塔西南地区受海侵的影响沉积了一套海相碳酸盐岩,晚期,塔西南及库车地区以闭塞海湾及泻湖沉积的膏泥岩建造为主,其他地区以泛滥平原相沉积为主;新近纪,塔西南和库车两大前陆盆地发育, 沉积了巨厚的河湖相砂泥岩。如果把相带趋向从南北么,寒武纪以来,塔里木盆地经历了两个完整周期的相带转化(寒武纪一个不完整周期的转化。 [10]参考文献:[1] 张建伟, 杨占龙 . 中国西北部造山型盆地构造特征与油气赋存. 沉积与特提斯地, 2005, 20(3): 177[2] 汤良杰. 略论塔里木盆地主要构造运动. 石油实验地质,1997,19(2):1083] 贾承造, 魏国齐 . 塔里木盆地构造特征与含油气性. 科学通报, 2002, 47( 14] 邵学钟, 徐树宝 , 周东延. 塔里木盆地地壳结构特征. 石油勘探与开发, 1997, 24(2):15] 魏国齐, 贾承造 , 宋惠珍等. 塔里木盆地塔中地区奥陶系构造沉积模式与碳酸岩盐裂缝储层预测. 沉积学报. 2000, 74(2):1236] 贾承造, 魏国齐, 姚慧君. 塔南志留见: 塔里木盆地石油地质研究新进展. 北京: 科学出版社, 1996, 2177] 魏国齐, 贾承造, 姚慧君. 塔北地区海西晚期逆冲走滑构造与含油气关系. 新疆石油地质, 1995, 16(2): 968] 贾承造. 中国塔里木盆地构造特征. 北京: 石油工业出版社, 1997, 2059] 魏国齐, 贾承造, 施央申等. 塔里木新生代复合前陆盆地构造特征与油气 . 地质学报, 2000, 74(2): 12310] 金之钧, 张一伟 , 陈书平. 塔里木盆地构造 中国科学(D 辑: 地球科学), 2005, 35(6): 530
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