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日喀则残留型弧前盆地的构造与沉积演化 最终版

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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姓名:姚守皓学号: 2001120224盆地类型:弧前盆地小组成员:江卓斐谢诗章姚守皓一、弧前盆地的概念二、弧前盆地的成因三 、 沉积作用 特征四、盆地演化特征五、日喀则弧前盆地实例分析弧前盆地的概念弧前盆地位于岛弧和海沟之间 , 由于在俯冲过程中 , 增生楔状体不断扩大或俯冲带的后退 , 使弧间岩石圈挠曲而下沉 , 形成一个巨大的坳陷 , 称之为弧前盆地。( 1976)弧前盆地的概念弧前盆地的概念弧前盆地的成因弧前盆地形成于活动的弧 — 沟间隙内 ,向陆一侧与活动火山弧相连 ,被火山 —深成岩组合及相关变质岩系所围限 ;向洋一侧则以角度不整合上超于构造抬升的俯冲杂岩系之上 ,并随增生杂岩的生长渐次向洋一侧扩展。(张传恒,1998弧前盆地的概念弧前盆地一般表现为一窄而长、发育巨厚沉积的不对称盆地 ,其规模变化较大 ,绝大多数弧前盆地的长度为 2000~4000 度为 25~ 125 中 2/3的宽度落在 50~ 100 张传恒, 1998)弧前盆地的概念走向上 ,弧前盆地发育多个沉降中心 ,它们呈串珠状排列 ,间距为 150 充填的沉积物厚度从不足 1 0 次级构造单元主要是海沟坡折和构造龙骨。(张传恒, 1998)海沟坡折 位于海沟内陡坡与弧前缓坡之间的过渡带上 ,地貌上表现为一线状隆起 ,是板块俯冲变形作用向岩浆弧一侧传递的边界线。构造龙骨 是弧前盆地的沉降中心 ,位于向洋一侧。 弧前盆地的沉积物有三种来源: 岩浆弧 (指洋壳往陆壳下俯冲时,岩浆上涌侵位和喷出地表的区域,如南美的安第斯山及环太平洋的各大岛弧都是岩浆弧, 一般情况下,弧前盆地的物源主要来自岩浆弧 )、 俯冲增生体 以及 某些情况下相邻大陆的纵向补给 。随着盆地不断接受沉积,岩浆弧剥蚀深度逐渐加大,这样,提供给盆地的碎屑也就从早期的火山碎屑过渡到以深成岩为主的碎屑。弧前盆地的分类“加积型”弧前盆地岩浆弧内出现的张性的地块内盆地岩浆弧与外缘增生弧之间的盆地残留型弧前盆地建设型弧前盆地弧前盆地 根据基底性质可进一步分为两个亚类: ( l )残留型弧前盆地 残留型弧前盆地的基底为过渡型的大陆壳或仰冲的残余洋壳,底沉积是深海相的,系由停积在蛇绿岩上的深海沉积组成,盆地主要沉积体系由物源来自岩浆弧的垂直盆地走向的海底扇构成。 ( 2 )建设型弧前盆地. 其基底为消减杂岩,盆地向大洋方向生长 。三、沉积作用特征 弧前盆地地貌复杂,沉积相空间变化大。可以出现三角洲相、滨岸相、陆架相、陆坡相以及浊积相。弧前盆地的沉积物主要来自岩浆弧,源区不仅有火山岩,而且有经隆起和剥蚀作用暴露出来的深成岩和变质岩。还有海沟坡折处弧沟隙的局部隆起。 由于物源很近,且供应量大,因而弧前盆地的沉积以碎屑为主,其中浊积岩是最主要的。在弧前盆地和海沟地带的浊积岩是复理石沉积的最典型的类型。其碎屑成分是不成熟或极不成熟的,有大量的火山碎屑、岩屑砂和长石砂。这种特征反映了受板块构造控制的蚀源区特征。 沉积特征: 1、 弧前盆地沉积物来源 弧前盆地一侧超覆于弧块上,另一侧位于增生楔上。最初的深部残留弧前盆地,在增加沉积物符合的情况下具有发生大沉降的极大可能性,并能在较短时期内堆积起厚厚的沉积层序。 弧前盆地的沉积物有三种来源:岩浆弧、俯冲增生体以及某些情况下相邻大陆的纵向补给。一般情况下,弧前盆地的物源主要来自岩浆弧。随着盆地不断接受沉积,岩浆弧剥蚀深度逐渐加大,这样,提供给盆地的碎屑也就从早期的火山碎屑过渡到以深成岩为主的碎屑。 通过弧前盆地的砂岩骨架碎屑成分标准三角形图解,可以发现,图解指示它们具有统一的源区和图解位置。这也证明了,物源主要来自于岩浆弧。 沉积相 弧前盆地位于海沟坡折与岩浆弧之间,由于弧前地形复杂,差异大,并受隆起山带、大陆低地、陆架、深海阶地、深海槽等的影响,使得弧前盆地沉积充填相变大。可能包括: 1、河流 滨岸沉积; 2、活动陆架沉积; 3、深海浊积岩。 3、 弧前盆地沉积序列 一个理想的残留盆地从上至下可呈现如下沉积序列 (据 1979修改 ): 河流和三角洲砂岩,部分来源于隆起的弧基。在盆地内缘,这些沉积物可与来自火山碎 屑流、较粗粒的火山灰降落物、熔岩流、以及由火山物质和非火山物质组成的冲积扇的沉积 物相互穿插。 沉积于浅海环境 (陆棚海 )的砂岩和页岩。火山碎屑物的比例高,但生物组分的含量较 低,这是由子陆源物质补给量大和沉积物迅速上隆之故。 含较粗粒浊积岩 (比例向上增加 )的类复理石页岩一砂岩层序,主要由火山碎屑物质组 成。页岩可能含一些碳酸盐 (当沉积于 ,以及部分有机碳含量较高。 含蒙脱石质页岩的深海平原沉积,无碳酸盐、细粒火山灰降落沉积和细粒浊积岩。 在 10~50前盆地堆积起数千米至十多千米厚的沉积序列。供给盆地充填物的火山物质的含量通常较高,但在源自大陆的大河进入盆地,或非火山高地就在附近(例如秘鲁)的地方,火山物质的补给量也可能较低或微不足道。在沉积物饥饿的温暖赤道地区,礁和碳酸盐滩可能沿浅盆地边缘生长,筑起厚厚的碳酸盐剖面(例如在门塔瓦伊海槽)。 弧前盆地沉积层序中的深水、浅水和地表沉积的比例和时间当量取决于盆地充填方式。假如一个盆地在早期充填很快(如在大陆边缘环境中那样),那么,其沉积物的很大部分就是浅水沉积和非海相沉积,它们堆积于稍后的沉降阶段(沉积物负荷引起的)。相反,较缓慢充填的盆地和同期沉降,则在较长时间内维持深水条件,因而导致厚层深水层序的生长。四 、盆地一般特征 从狭窄的残留盆地过渡为宽阔复合盆地的弧前盆地一侧超覆于弧块上,另一侧位于 加积楔上。最初的深残留弧前盆地,在增加沉积物负荷的情况下具有发生大沉降的极大可能性,并能在较短时间内堆积起厚厚的沉积层序。 邻近的火山弧是极有效的沉积物源,但很远的山区也可将沉积物输入到弧前地区。持续的快速俯冲是火山体系保持活动的状态,因此造成了高起伏的地形和提供了大量易侵蚀的火山碎屑物质,这些物质又被搬运到弧前或弧后地区。加积楔常常是阻塞弧前盆地中沉积物的堤坝。此外,这一被淹没的海底高地(陆棚边缘、外脊)还可将来源于俯冲复合体的一些沉积物(可能包括蛇绿岩)倾泻到弧前盆地中。 弧前盆地的沉降史较之段磊大路边缘沉降更为复杂,更难断定,下列几种机理起着重要的作用 ( 1)火山弧的地形高低和加积楔之 间 坳陷内沉积物的负荷 ;(2)对弧前地区下面厚厚的重大洋地壳俯冲就位的均衡反应 ;(3)由 较冷的俯冲板块形成的就暖的上部板块的快速冷却。这第 3种机理可适用于热的、年青的 洋壳作为上部板块并入弧前地区的情况,但这仅仅是较大的特提斯洋北缘的情况。此外,弧 前盆地的沉降史可能因俯冲速率的变化,以及象在所有的盆地 中一样 ,因沉积物负荷的历史 而受到很大的影响。 根据沉积物的堆积作用,脊状弧前是产生堰塞盆地的最重要条件,其演化取决于由深海 沟得到的、每单位时间加积在俯冲复合体上的沉积物的体积。沉积物补给充足的海沟体系使 加积楔迅速进积和上建,因而使弧前盆地或外部山脊(构造高地 )加宽,如现代阿留中海槽西部、克马德克海槽、马尼拉海槽、苏门答腊一门塔瓦伊海槽和小安的列斯一巴巴多斯脊。 由于继续俯冲和加积的结果,这样的堰塞盆地往往从开放的、幽深狭窄的盆地演变为较宽阔的盆地,其环境越来越局限,并具向上变浅层序。这种类型的沉积物充填盆地称为陆棚弧前盆地。其盆地填充物可能以深海沉积物开始,最后以大陆沉积结束,特别是在弧块一侧。 弧块和外脊的隆起和盆地中心的沉降的趋势有时有利沉积作用的继续。另外,盆地充填物 的拉伸、挤压和平搓断裂作用也能使地层变形。在这类变形的早期,在弧块一侧常见 正断层 和逆断层,而在盆地充填物的向海一侧则以褶皱和掩冲作用 为主。如果弧前盆地充填物遭到碰撞,如在古代造山带中那样,则有进一步构造叠加。五、日喀则弧前盆地实例分析在西藏南部喜玛拉雅碰撞造山带冈底斯岩浆弧与雅鲁藏布江简称雅江蛇绿岩带之间发育着一套以复理石沉积为主的碎屑岩建造 ,地层学称之日喀则系群 ,沉积学将其划归为弧前盆地沉积(见图 1)。 关于日喀则群 ,前人在地层学和沉积岩石学等方面已做了大量研究 ,然而 ,对于盆地形成的构造背景与沉积演化目前尚缺乏系统研究。日喀则群的地质特征新近出版的西藏区域地质志将发育在拉萨地块南部的冈底斯岩浆弧与雅江蛇绿岩带之间的白垩一老第三纪早、中期沉积划分为冲堆组、日喀则群和错江顶群 ,并将冲堆组与日喀则群视为海沟内坡和弧前两个不同构造背景盆地的沉积(见表 1)。日喀则弧前盆地位于拉萨地块南缘冈底斯岩浆弧与雅江蛇绿岩带之间 ,属于残留型弧前盆地, 盆地类型的进一步划分关键在于确定盆地的基底性质 。由日喀则群与下伏基底的关系可以看出 ,其北部不整合超覆沉积在拉萨地块南缘之上 ,南侧则整合或假整合沉积在雅江蛇绿岩带之上由此推论 ,日喀则弧前盆地的北部边缘和一部分基底由拉萨地块构成 ,而南侧边缘和一部分基底则由雅江蛇绿岩所代表的古洋壳构成。因此 ,日喀则弧前盆地应属于残留型弧前盆地。日喀则弧前盆地的构造在三叠纪早期 ,拉萨地块与印度板块分裂 ,形成其间的特提斯大洋即特提斯喜玛拉雅洋(见图 a)。侏罗纪末期或早白垩世初期 ,特提斯喜玛拉雅洋向北俯冲。至白垩世早、中期 ,在俯冲带上方发生扩张作用 ,形成俯冲带上叠型蛇绿岩 ,即雅江蛇绿岩(见图 b)。其向南仰冲 ,构成日喀则弧前盆地的前缘脊和南部基底(见图 c)。盆地形成初期(早白垩世晚期) ,作为盆地南侧底部的沉积冲堆组下部是一套蛇绿质碎屑岩夹放射虫硅质岩构成的深海沉积 ,其中含有大量滑塌沉积的蛇绿质碎片,显然 ,盆地初期沉积的物源主要来自盆地南侧的由蛇绿岩构成的前缘脊 部 ,蛇绿质碎屑逐渐减少 ,陆源泥质、碎屑物增多 ,显示着沉积物源逐渐转变成来自北部的冈底斯弧。这种沉积物的变化可能反映着特提斯喜玛拉雅洋向拉萨地块下俯冲的初期 ,仰冲的雅江蛇绿岩构成的前缘脊与盆地沉积面的高差是主要的 ,而且前缘脊的构造活动造成大量滑塌沉积。随着俯冲的持续 ,前缘脊与盆地沉积面的高差逐渐减小 ,而盆地与拉萨地块南缘的冈底斯岩浆弧之间地貌高差则逐渐加大 盆地接受了一套典型的复理石沉积即昂仁组 ,主要由灰色中、薄层砂岩与页岩构成 ,韵律十分明显 ,其中夹有少量砾岩、砂砾岩及泥灰岩透镜体 这是一套浊积扇沉积扇头位于北侧 ,因而在北部剖面上砂岩厚而多 ,代表河道相沉积的透镜状砾岩、砂砾岩较为发育而在南部的剖面上则主要为泥、页岩从纵向剖面上看 ,向上砂岩层增多 ,表明这是一个退积型沉积序列 ,反映盆地逐渐变浅品仁组中的砾石和岩屑成分主要来自北部的岩浆弧中的中酸性花岗岩及火山岩 ,少量为来自前缘脊的蛇绿岩、硅质岩及基性火山岩 期至老第三纪早、中期 ,随着增生杂岩的不断向南增生和俯冲带的向南迁移 ,日喀则弧前盆地逐渐变浅 ,沉积了以粉砂岩、页岩、介壳灰岩、泥灰岩为主的帕达那组和曲贝亚组至古新世始新世 ,盆地演化为滨海环境 ,沉积了以岩屑粗砂岩夹生物碎屑灰岩、砂质泥灰岩及砾岩为主的错江顶组 1)日喀则盆地是一个残留型弧前盆地 ,其前缘弧和南部基底由雅江俯冲带上叠型蛇绿岩代表的古洋壳构成。( 2)雅江俯冲带上叠型蛇绿岩形成在早白妥世早、中期 ,其上为弧前盆地的最早沉积早白垄世晚期的冲堆组。( 3)日喀则弧前盆地海相沉积一直持续到古新世至始新世 ,与印度板块北部典型被动大陆边缘最上部海相沉积地层时代是吻合的这可能表明 ,特提斯喜玛拉雅洋消亡和印度板块与拉萨地块碰撞应发生在始新世末期或渐新世初期。参考文献:1 李璞 西藏东部地质的初步认识 科学通报 1955,( 7): 62~ 712 文世宜 珠穆朗玛峰地区的地层一白垩系 1966~ 1968), 1974 (地质): 148~ 1833 吴浩若 ,王东安 ,王连城 西藏南部拉孜一江孜一带的白坚系 977 ( 3) :250~ 2624 吴浩若 ,西藏南部白蟹纪深海沉积地层一冲堆组及其地质意义 984 (1):26~335 王东安 ,西藏日喀则复理石岩系的研究 983 ( 3) :17~28
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