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合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制_朱光

合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制_朱光
合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制_朱光

第5 

7卷 第2期2 0 1 

1年3月 地 质 论 评 GEOLOGICAL 

REVIEW Vol.57 No.2

Mar. 2 0 1 

1注:本文为国家自然科学基金“华北克拉通破坏”重大研究计划项目(批准号:90714004)的成果。收稿日期:2010-08-15;改回日期:2010-08-

21;责任编辑:章雨旭。作者简介:朱光,男,1959年生。教授。构造地质学专业。通讯地址:230009,安徽合肥,合肥工业大学资源与环境工程学院。Email:zhuguang

59@hotmail.com。合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

朱光,朴学峰,张力,张必龙,陈印,胡召齐

合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥,230009

内容提要:本文通过白垩纪—古近纪期间合肥盆地沉积格局、断层活动性、同火山活动正断层、岩脉展布方位、盆缘断层运动学与断层擦痕应力场反演等多方面的综合分析,对伸展方向的演变进行了详细的研究。研究结果表明,早白垩世早—中期为NWW—SEE向拉伸,早白垩世晚期为NW—SE向拉伸,

而晚白垩世至古近纪期间为近南北向拉伸。通过对比太平洋区大洋板块运动方向发现,早白垩世早—中期伊佐奈歧板块向NWW向运动,而早白垩世晚期转变为向NNW向运动,晚白垩世至古近纪期间出现的太平洋板块总体上是向正北运动,同样显示为顺时针的转变。两者演变规律的耦合,表明华北克拉通东部的破坏是发生在弧后拉张的动力学背景下。这一弧后大陆边缘的拉伸方向随着大洋板块运动方向的改变而变化,可能是海沟后退方向的改变具体驱动了弧后大陆边缘拉伸方向的改变。

关键词:合肥盆地;沉积格局;正断层;应力场;华北克拉通破坏;动力学背景

华北克拉通东部白垩纪—古近纪期间发生了克拉通破坏和岩石圈减薄已被广大学者所认同(Zheng 

et al.,2001;Gao et al.,2002;Wu et al.,2005;Zhang,2005;Menzies et al.,2007;Xu,2007

)。然而,关于这一克拉通破坏发生的动力学背景与机制,

仍然存在着不同的认识。代表性的观点分别有太平洋区板块俯冲背景下的弧后拉张(Wuet al.,2005;Deng 

et al.,2007;Sun et al.,2007;朱日祥和郑天愉,2009;Zhu et al.,2010)、与华南板块(Gao et al.,2002;Zhang

,2005)和/或西伯利亚—蒙古板块(Zhai et al.,2007)碰撞后的应力松驰、地幔柱活动(Wilde et al.,2003)或仅仅是由于厚的岩石圈根不稳定而发生减薄使得克拉通破坏。

华北克拉通东部发生破坏与岩石圈减薄期间,其浅部地壳响应是发生了显著的伸展活动,形成了大量的断陷盆地。对这些浅部伸展过程的详细了解,是揭示华北克拉通破坏动力学过程与背景的重要途径。然而,目前人们对此浅部伸展的动力过程,特别是伸展方向与演变,了解的仍十分有限,也存在着不同的认识。依据胶莱盆地与沂沭断裂带内正断层擦痕分析,Zhang et al.(2003)认为华北克拉通东部经历过早白垩世早期的南北向拉伸、早白垩世晚期的NWW—SEE向拉伸及晚白垩世的南北向

拉伸。可是Mercier et 

al.(2007)在合肥盆地东缘的郯庐断裂带南段也通过断层擦痕分析后认为,早白垩世早期为NW—SE向拉伸,

早白垩世晚期为NE—SW向拉伸,而晚白垩世至古近纪为NWW—SEE向拉伸。

由于在判断正断层擦痕形成时间上常会存在着多解性,

仅仅依据断层擦痕分析的应力场可靠性并不大,需要其它相关地质事实的佐证或检验。本文是选择华北克拉通南部勘探程度高、盆地地层发育完整的大型合肥盆地为研究对象,

通过其盆地沉积格局的演化、断层活动性、同火山活动正断层、岩脉展布方位、

盆缘断层运动学及其擦痕应力场反演等多方面,综合分析白垩纪—古近纪期间的应力场状况及其演变。在此基础上,分析华北克拉通东部破坏的动力学背景与机制。

1 地质背景

合肥盆地位于华北克拉通东部的南缘(图1e),南接大别造山带,东以郯(城)庐(江)断裂带为界与扬子克拉通相邻。盆地南部向西与东西向的信阳—潢川断陷盆地相接;盆地北部的西界为北北东走向、东倾的吴集正断层,断层以西为长山隆起。合肥盆地北界为近东西向、南倾的寿县—定远正断层,断层

图1合肥盆地早白垩世早期朱巷组(K1z)沉积格局图

Fig.1Depositional pattern of the Zhuxiang Formation(K1z)of earliest Early Cretaceous in the Hefei basin

以北为淮南—蚌埠隆起。

众所周知,合肥盆地南部的大别造山带是华北与扬子克拉通之间的陆—陆碰撞造山带,其碰撞发生在中三叠世末(Ames et al.,1993;Rowley et

1地 质 论 评2011年

al.,1997;Hacker et al.,2000;Li et 

al.,2000)(印支期),而深俯冲岩片的折返是发生在晚三叠世—早侏罗世(Hacker et al.,2000;Li et al.,2000)。合肥盆地东边界的郯庐断裂带出现在张八岭隆起上(出露前震旦纪变质基底),为北北东走向。近年的研究表明,该断裂带起源于印支期的碰撞造山中(Zhang et al.,2007;Zhu et al.,2009),在晚侏罗世再次发生左行平移(Zhu et al.,2010)。这两期平移构造在合肥盆地东缘的张八岭隆起上都表现为北北东走向、东倾的左行走滑韧性剪切带(Zhang 

et al.,2007;Zhu et al.,2005)。而作为控制合肥盆地断陷沉积的郯庐断裂带,呈现为向西倾的大型正断层(图1,详见后文)

。表1合肥盆地地层简表

Table 1Stratigraphic seq

uence of the Hefei basin注:据Liu et al.,2003;Li et al.,2004;刘国生等,2006;Menget 

al.,2007;朱光等,2008。合肥盆地是早侏罗世至古近纪期间发育的大型陆相盆地,先后经历了前陆盆地、整体隆升与断陷盆地阶段(表1)。盆地的基底为华北克拉通南缘的印支期后陆变形带(刘国生等,2006;Zhu et al.,2009

)。早—中侏罗世期间,合肥盆地呈现为大别造山带北部的后陆挠曲盆地(Liu et al.,2003;Li etal.,2004;刘国生等,2006;Zhu et 

al.,2009),晚侏罗世期间盆地隆起而广泛缺失沉积(朱光等,2008;Zhu et 

al.,2010)。从早白垩世开始至古近纪,合肥盆地转变为断陷盆地(Liu et al.,2003;刘国生等,2006;Meng et al.,2007;Zhu et al.,2010),完整地记录了华北克拉通东部这期间破坏的浅部过程。

合肥盆地在古近纪末经历了盆地反转(刘国生等,2006),整体抬升,从此结束了断陷盆地发育阶段。这一反转是在区域性挤压作用下发生的,主要表现为沿盆缘断层的斜向逆冲,并没有使盆地内的地层发生褶皱与显著的掀斜(刘国生等,2006)。新近纪以来,该盆地基本上没有接受沉积,长期暴露地表而遭受剥蚀。盆地南缘下侏罗统防虎山组(表1)及其以上地层不同程度地出露地表,盆地东缘下白垩统朱巷组及其以上地层多处出露地表,盆地北缘上白垩统张桥组与古近系定远组出露地表。这些盆缘地层的出露现状为开展沉积和构造方面的观察提供了很好的条件,特别是为进行不同阶段盆缘正断层的野外观察提供了良好的场所。

合肥盆地所发育的地层如表1所示(Liu etal.,2003;Li et al.,2004;刘国生等,2006;Meng

et 

al.,2007;朱光等,2008),侏罗系至古近系总体上发育的是一套湖相沉积。由于本次工作期间都是在盆地东部进行的野外观察,后文主要使用盆地东

部的一套地层名称。在白垩纪—古近纪断陷盆地发育期间,合肥盆地经历过两期岩浆活动,分别是早白垩世中期和古近纪。早白垩世中期的岩浆活动强烈,

在盆地东缘与南缘形成了以毛坦厂组/凤凰台组为代表的火山岩。而古近纪期间仅局部发生了玄武岩喷发,主要出现在盆地的东北缘(牛漫兰等,2005

)。前人的研究表明(赵宗举等,2000;刘国生等,2006

),合肥盆地的基底在印支期由于处于大别造山带北侧的后陆变形带上,形成了一系列NWW—SEE向或近东西向、南倾的逆冲断层。在盆地伸展期,这些基底断裂的复活就形成了盆地南、北边界上及内部的大型近东西向、南倾正断层,自南向北分别有信阳—舒城断裂、

六安断裂(也称肥西—韩摆渡断裂)、蜀山断裂、肥中断裂与寿县—定远断裂(图1)。合肥盆地东、西边界上的郯庐断裂与吴集断裂的起源也早于盆地的伸展期(刘国生等,2006),在盆地断陷阶段也是基底断裂。这些近东西向与北北东向的基底断裂在盆地伸展活动中对于沉积格局具有重要的影响。

2 盆地沉积格局与伸展方向

断陷或伸展盆地的形成是区域性拉伸的结果。在区域性拉伸中,一方面会在盆地内形成垂直拉伸方向的新生正断层,另一方面基底断裂会复活。国际上大量的实际研究与模拟分析表明(Corti et al.,2003;Morley 

et al.,2004;Bellahsen and Daniel,2005),由于基底断裂较低的强度,它们复活后往往成为断陷盆地内的较大型断层或边界断层而控制总体沉积格局。当基底断层走向垂直或近于垂直拉伸

51第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

方向时,就成为正向或近于正向拉伸,从而伸展活动强,落差大,控制着较厚的盆地沉积及其展布方向。当基底断层斜交于区域拉伸方向时,在复活中处于斜向拉伸,具有显著的平移分量,落差较小,相应所控制的沉积较薄。因而,断陷盆地内断层的活动与形成及其相应所控制的沉积格局主要受控于基底断裂与区域拉伸方向(Morley et al.,2004)。通过对断陷盆地内沉积格局及控制性断层活动性的分析,可以大致推断出当时的区域拉伸方向。

合肥盆地经过石油部门的长期勘探,特别是近十年来胜利油田开展的详细勘探,揭示了该盆地各阶段的详细沉积格局与断层活动特征,这为分析该断陷盆地各阶段的伸展方向提供了基础。

2.1 早白垩世早期

根据合肥盆地的钻井资料及胜利油田所做的一系列地震剖面解释,本次工作中重新编绘了合肥盆地早白垩世以来各阶段的残留等厚图。如图1所示,合肥盆地早白垩世早期朱巷组的沉积格局总体上是受控于北北东走向的郯庐断裂与吴集断裂,最大沉降带呈北北东向展布。这一沉积格局显示郯庐断裂伸展活动最强,落差最大。根据一系列的东西向地震剖面(如图1b),盆地东缘的郯庐断裂为倾向北西西向的大型正断层,所控制的朱巷组厚度随着接近该断裂而变厚,指示为同沉积正断层。根据地震剖面的地震相分析、钻井资料及局部出露的朱巷组地层观察,郯庐断裂西侧普遍出现了一套粗碎屑的扇三角洲沉积(图1c),也指示其为同沉积正断层。合肥盆地东缘张八岭隆起上宽达10km左右的郯庐左行走滑韧性剪切带皆是向南东东倾(Zhuet al.,2005,2009,2010;Zhang et al.,2007),而朱巷组沉积时郯庐正断层是向北西西倾,表明这一正断层虽是沿着早期郯庐走滑韧性剪切带而发育,但却是新生的脆性正断层。该大型正断层的发育与活动,控制了合肥盆地东部朱巷期的北北东向半地堑式盆地。由于拉伸中新生的正断层走向一般是垂直于拉伸方向,可以推断朱巷期的区域拉伸方向应为NWW—SEE。盆地西界上的北北东向吴集断裂虽然朱巷期活动性显著弱于郯庐断裂,但也明显控制了其东侧的北北东向沉降带。

值得注意的是,早白垩世早期合肥盆地内近东西向的大型基底断裂(信阳—舒城、六安、蜀山、肥中与寿县—定远断裂)也复活而发生了正断层活动。由它们所控制的、较薄的朱巷组沉积格局,表明落差与伸展强度要明显弱于郯庐断裂,指示应处于斜向拉伸状态。信阳—舒城和六安断裂仅在东西向断层段上控制了沉积,而其北西西向断层段没有控制沉积。肥中断裂的东西向断层段所控制的沉积厚度要明显大于其北西西向段。这也指示了当时的区域拉伸方向应是NWW—SEE。

总之,正如图1d所示,合肥盆地早白垩世早期的沉积格局及其所反映的断层活动性,指示了当时的区域拉伸方向应为NWW—SEE向。当时盆地东、西边界上的郯庐与吴集断裂处于正向拉伸状态,垂直落差较大;而南、北边界上及其内部的近东西向断层却是处于斜向拉伸状态,应呈现为正左行平移性质,落差相对较小。这一沉积格局明显是区域拉伸方向与基底断层共同控制的结果。

2.2 早白垩世晚期

合肥盆地继朱巷组沉积之后,在早白垩世中期为火山喷发阶段(详见后文),在早白垩世晚期复又沉积了响导铺组/黑石渡组/白大畈组。根据露头与钻孔资料及地震剖面解释,合肥盆地响导铺期沉积范围明显收缩,主要是集中在盆地的东北部,而南缘的大别山前呈近东西向展布而出露地表(图2)。根据钻孔资料及地震剖面上的追踪,这套沉积在盆地内部大部分缺失,指示这期间总体上盆地的断陷活动减弱。盆地东北部的响导铺组沉积显示是受控于北北东向的郯庐断裂及北东东向的寿县—定远断裂东段,夹持在这两条断裂之间。根据这一盆地东北部的沉积格局,判断当时的区域拉伸方向可能为NW—SE向。张力?通过对沂沭断裂带早白垩世晚期的断层擦痕应力场分析,也认为这期间的区域拉伸方向为NW—SE向。

2.3 晚白垩世

合肥盆地上白垩统的沉积格局如图3a所示。与下白垩统沉积相比,盆地内上白垩统沉积格局发生了显著的变化,沉降中心转变为呈东西向延伸,而控制沉积且活动性强的断裂是东西向者。地震剖面上显示(如图3b),上白垩统厚度随着接近东西向的主断层而明显变大,指示这些断层为同沉积断层。肥中断裂和六安断裂各自的东西段控制着较厚的沉积,而各自的北西西向段却没有控制沉积。盆地东、西边界上的郯庐与吴集断裂虽然也控制了沉积,但厚度明显小于盆地内的东西向断层,应为斜向拉伸。因而,合肥盆地上白垩统沉积格局及其所反映的断层活动性,明显指示当时的区域拉伸方向应为近南北向。在此近南北向拉伸下,盆地内近东西向基底断层转变为正向拉伸,垂直落差较大,相应控制着较

1地 质 论 评2011年

图2合肥盆地早白垩世晚期响导铺组(K1x)沉积格局图

Fig.2Depositional pattern of the Xiangdaopu(K1x)Formation of latest Early Cretaceous in the Hefei basin

厚的沉积;而盆地东、西边界上的北北东向断裂处于斜向拉伸,具的右行分量,垂直落差小,所控制的沉积也较薄。

2.4 古近纪

如图4所示,合肥盆地古近系的沉积格局基本上继承了上白垩统的状况,呈现为东西向展布的沉降中心带,近东西向正断层的活动控制着沉积格局。这期间近东西向正断层与晚白垩世相比活动性更强,影响范围更大。南北向地震剖面上(如图3b)同样显示这些近东西向正断层为同沉积断层。这些沉积格局与断层的活动性也指示当时的区域性拉伸方向为近南北向(图4),近东西向断层为正向拉伸,而盆地东、西边界上北北东向断层为斜向拉伸。由于古近纪末盆地反转中沿郯庐断裂带较显著的逆冲活动(刘国生等,2006),盆地东缘抬升、剥蚀较强,白垩系大面积出露地表,使得古近系目前在郯庐断裂旁侧多未残留。3 早白垩世中期岩浆活动期间

的伸展方向

合肥盆地在早白垩世中期(表1)为火山喷发期,所形成的毛坦厂组火山岩出露在盆地的东缘与南缘。根据钻井与地震剖面追踪,发现盆地主体内部并没有广泛出现这套火山岩地层,反映当时盆地总体上是处于隆起的状态而广泛缺失陆相沉积(朱光等,2008)。在此情况下就无法应用沉积格局分析这期间的区域拉伸方向。本次工作中应用同火山活动正断层擦痕反演与岩脉展布方位,也有效地限定了这期间的区域拉伸方向。

合肥盆地东缘龙山一带出露了毛坦厂组火山岩,其上覆响导铺组地层,下伏朱巷组地层。该火山岩主要为一套安山岩与安山玄武岩,其全岩K-Ar年龄为119.2±2.3Ma(牛漫兰等,2002),属于早白垩世中期。野外观察发现,这套火山岩内多处发育

第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

图3合肥盆地晚白垩世张桥组(K2z)沉积格局图

Fig.3Depositional patern of the Zhangqiao Formation(K2z)of Late Cretaceous in the Hefei basin

了同火山活动正断层,表现为断层内具有铁碧玉等

火山热液沉淀物(图5)。这些断层内火山热液沉淀

物的存在,说明正断层活动时整个火山喷发旋回还

在进行,火山热液还在活动,是典型的同火山活动正

断层现象。这些同火山活动断层为北北东至近南北

走向,倾向东或西。断层面上的擦痕、阶步及伴生次

级构造一致指示为正断层。野外工作中对其中三条

正断层进行了系统的断层产状与擦痕测量(表2,编

号HB4-4-2,HB4-5,HB4-6),然后应用断层擦痕反

演应力场的方法(详见后文)获得了该火山喷发期的

应力场,所获得的σ

3方位分别为295∠14、302∠0和

126∠3,指示了NWW—SEE向拉伸。

合肥盆地东南缘早白垩世(Wang et al.,2005)

毛坦厂组火山岩覆盖在大别造山带北部的北淮阳构

造带上(图6)。其南侧分别为古生界佛子岭群浅变

质岩和早白垩世的侵入岩(Xu et al.,2007)。这些

佛山岭群及早白垩世岩体与火山岩内出现了大量的

正长斑岩岩脉,显然是与早白垩世岩浆活动同期的

(Wang et al.,2005)浅层侵入岩脉。这些岩脉一致

呈北北东走向,高角度陡倾,是沿着北北东走向的张

性破裂贯入的岩脉。它们一致的产状也指示这一岩

浆活动期的区域应力状态为NWW—SEE向拉伸,

1地 质 论 评2011年

图4合肥盆地古近系定远组(E1-2d)沉积格局图

Fig.4Depositional pattern of the Dingyuan Formation(E1-2d)of Paleogene in the Hefei basin

即垂直于岩脉的走向,与盆地东缘同火山活动正断层所指示的拉伸方向是一致。因而,合肥盆地早白垩世早、中期的拉伸方向一致,皆为NWW—SEE向。

4 盆缘正断层运动学与应力场反演前文根据合肥盆地各阶段沉积格局及主要断层活动性对区域拉伸方向只能做出大致的估计,但无法确定准确的方向。因而,需要对各阶段盆缘同沉积正断层运动学进行详细的观察,并利用断层擦痕数据反演应力场,以此获得各伸展阶段准确的三个主应力方位。

利用断层擦痕数据反演构造应力场是目前恢复古构造应力场最为有效而广泛使用的方法。该方法是基于Wallace(1951)和Bott(1959)原理,认为断层面上擦痕的平均方位指示了最大剪应力矢量,而依此最大剪应力矢量就可反演出三个主应力的方位与比值。这一方法既适用于新生断层,也适用于复活的老断层。其具体步骤就是在野外确定了某一断层的运动方向之后,实测8~20组断面与擦痕产状,

第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

表2合肥盆地盆缘同沉积正断层擦痕反演应力场数据表

Table 2Calculated stress data from syn-depositional border faults in the Hefei basin

编号经度纬度擦

σ1

倾向(°)

∠倾角(°)

σ2

倾向(°)

∠倾角(°)

σ3

倾向(°)

∠倾角(°)

(°)

层位位置

HB1-1 117°33′18″31°47′32″9 7∠89 30∠27 295∠9 8Pt盆地东缘

HB5-1 117°52′19″32°15′18″8 206∠67 35∠23 303∠3 6K1z盆地东缘

HB5-2 117°52′19″32°15′18″9 268∠78 21∠5 112∠10 2K1z盆地东缘

HB5-4 117°52′19″32°15′18″8 109∠68 199∠0 289∠22 6K1z盆地东缘

HB4-4-2 117°43′59″32°07′06″8 57∠65 200∠21 295∠14 5K1m盆地东缘

HB4-5 117°43′59″32°07′06″8 360∠86 216∠3 126∠3 9K1m盆地东缘

HB4-6 117°43′59″32°07′06″16 212∠79 32∠11 302∠0 4K1m盆地东缘

HB2-5 117°33′16″31°47′48″8 144∠69 273∠13 7∠16 3K2z/Pt盆地东缘

HB6-1 117°29′52″32°35′49″9 247∠68 105∠17 11∠12 5K2z/O1盆地北缘

HB6-2 117°29′52″32°35′49″8 120∠79 259∠8 350∠7 2K2z/O1盆地北缘

HB6-3 117°29′52″32°35′49″12 47∠73 277∠11 184∠13 8K2z/O1盆地北缘

SL5-3 117°57′33″32°45′47″8 92∠74 260∠15 351∠3 3Ed盆地东北缘

SL5-4 117°57′33″32°45′47″8 101∠74 258∠15 349∠6 3Ed盆地东北缘

SL7-3 117°56′51″32°50′55″8 69∠78 257∠12 176∠2 3Ed盆地东北缘注:K1z—朱巷组;K1m—毛坦厂组;K2z—张桥组;Ed—定远组;O1—下奥陶统;Pt—元古界基底。

图5合肥盆地东缘龙山毛坦厂组(K1m)火山岩内同火

山活动正断层野外照片及其擦痕反演的应力场

Fig.5Field photo of the syn-eruption normal fault in the

Maotanchang volcanic rock at Longshan,eastern margin

of the Hefei basin and calculated stress field from fault-

slip data

然后室内应用基于Angelier(1994)方法的计算机软

件直接算出三个主应力的空间方位角及误差角

(ANG),并自动成图。该误差角是指擦痕平均方位

(即最大剪应力方位)与各擦痕之间角度偏差的平均

值,理论变化范围是0°~180°,ANG≤22.5°的数据

被认为是误差较小、匹配最好的数据(Angelier,

1994),相应的应力场方位被认为是可信的。本次工

作在合肥盆地反演的各阶段应力场数据误差角介于

2°~9°(表2),数据质量较好。

利用断层擦痕分析应力场的关键点是确定擦痕

的形成时间,有效的方法就是选择盆地内部或盆缘

的同沉积断层,前者常被掩盖而难以发现,后者在盆

缘相对易于出露,也是本次工作中选定的对象。这

些盆缘正断层上盘为所控制某时代地层的冲积扇砾

岩层,下盘为前中生界,正断层角砾岩带主要出现在

后者之中,并且地层等厚图上显示这些断层上盘出

现了明显的沉积降中心。

如前文所述,早白垩世早期朱巷组沉积时,合肥

盆地东缘的郯庐断裂为同沉积正断层。本次工作中

分别在王铁东与章广西两处见到该断裂出露地表

(图1),皆为走向北北东,向北西西陡倾。王铁东剖

面上该断裂保留在盆缘新元古界肥东杂岩的大理岩

内(双山组),形成了宽达10m左右的断层角砾岩

带。主断面上为倾向擦痕,断层的阶步与伴生构造

指示为正断层活动。通过断层擦痕测量而反演出的

σ3方位为295°∠9°(HB1-1,表2)。章广西郯庐断裂

出现在朱巷组(K

1z

)与瓦屋薛花岗岩体之间。该岩

体的黑云母40 Ar/39 Ar年龄为120.0±0.5Ma(牛漫

兰等,2002),晚于朱巷组的地层时代,因而两者之间

的郯庐断裂实为后期活动的结果,不能代表朱巷组

的同沉积断层。然而,该处朱巷组内出现了一系列

北北东走向、东倾的反向正断层(图7a)应是朱巷组

沉积时郯庐盆缘正断层的反向断层。这些反向正断

层呈阶梯状组合,具有明显的倾向擦痕,阶步与伴生0

1地 质 论 评2011年

图6合肥盆地东南缘早白垩世岩脉分布图(a

)及其位置图(b

)Fig.6Distribution of Early 

Cretaceous dikes on the southwestern marginof the Hefei basin(a)and its location map(

b)底图据1:20万岳西幅地质图?;锆石年龄据Xu et 

al.,2007The base map after the Geological Map 

of Yuexi area(1∶200000)?;Zircon ag

es from Xu et al.,2007构造均指示为正断层性质,3处断层擦痕数据(表2)反演出的σ3方位分别为303°∠3°(HB5-1)、112°∠10°(HB5-2)和289°∠22°(HB5-4)。总之,朱巷组的盆缘郯庐正断层的运动学与擦痕反演的应力场也指示当时为NWW—SEE向拉伸,而主压应力方向(σ1)

近直立。这一方面证实了为伸展应力状态,另一方面也更准确地验证了前文根据沉积格局与断层活动性对这一阶段伸展方向的判断。野外工作中还发现这些郯庐盆缘正断层上晚期还叠加出现了向北北西或北缓倾的正断层擦痕,指示正右行平移,很可能是晚白垩世或古近纪活动的结果,

但由于其准确时间的无法确定,工作中没有用其反演应力场。

本次野外工作中没有发现响导铺组沉积时的郯庐盆缘正断层露头,即没有见到郯庐正断层上盘直

接为响导铺组的露头,从而无法直接反演这一阶段的应力场。

工作中在合肥盆地北缘定远县红店北一带见到控制张桥组(K2z)沉积的寿县—定远断裂露头(图3,图7b

)。该处断裂下盘为张桥组砾岩,上盘为下奥陶统肖县组下段白云质灰岩。该断裂倾向南南西,断裂本身在下盘灰岩内形成了2m宽的断层角砾岩带,主断面上具有倾向擦痕。其伴生的方解石张裂脉、下盘灰岩的牵引(图7b)及阶步等均指示为正断层。3处断层擦痕测量数据反演的σ3方位(表2)分别为11°∠12°(HB6-1)、350°∠7°(HB6-2)和184°∠13°(HB6-3),指示了张桥组沉积时的近南北向拉伸。工作中还在盆地

东缘见到了直接控制张桥组沉积的郯庐断裂(图3),其擦痕数据反演的σ3方位为7°∠16°(HB2-5),擦痕指示当时北北东走向的郯庐断裂为正右行平移性质,属于斜向拉伸。总之,盆缘正

断层的运动学与擦痕数据反演,也指示晚白垩世张桥组沉积时的区域拉伸方向为近南北向。

合肥盆地由于后期的长期出露地表与剥蚀,直接接触古近系的盆缘断层露头十分难以发现。工作中仅在盆地东北角两处见到了古近系定远组的盆缘正断层(图4),所测量的三组擦痕数据反演的σ3方位(表2)分别为351°∠3°(SL5-3)、349°∠6°(SL5-4)和176°∠2°(SL7-3),也指示为近南北向拉伸,与盆地沉积格局所推断的区域伸展方向一致。

上述同一时期或同一断层不同部位通过断层擦痕所计算的拉伸方位之间的有限差异,一方面可能与盆缘断层与地层在后期盆地反转中略有变动有关,也可能与该方法本身的反演误差有关,但其结果总体上还是与沉积格局相吻合。

61第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

图7合肥盆地盆缘正断层剖面图与应力场反演结果:(a)—盆地东缘章广西郯庐断裂剖面;(b)—盆地北缘红店北寿县—定远断裂剖面

Fig.7Cross sections of the border normal faults in theHefei basin and the calculated stress field:(a)—crosssection of the Tancheng—Lujiang fault zone along theeastern margin of the basin at western Zhangguang;

(b)—cross section of the Shouxian—Dingyuang faultalong the northern margin of the basin at northernHongdian

5 伸展方向演变的动力学意义

本次工作通过综合分析盆地沉积格局、断层活动性、同火山活动正断层、岩脉展布方位、盆缘断层运动学及其擦痕反演应力场等多个方面,对合肥盆地白垩纪—古近纪期间的伸展方向进行了有效的限定,结果表明早白垩世早—中期的区域拉伸方向为NWW—SEE,早白垩世晚期为NW—SE向,而晚白垩世—古近纪转变为近南北向拉伸,其应力状态皆为区域性伸展。

位于华北克拉通东部的合肥盆地,其白垩纪—古近纪断陷盆地的发育是克拉通破坏与岩石圈减薄的浅部响应。对其伸展动力的认识关系到对华北克拉通破坏动力学背景与机制的认识。合肥盆地伸展方向有规律地顺时针转变必然是某种动力学作用的结果,其一种可能就是与太平洋区大洋板块运动相关联,为板缘动力的结果。

前人的研究已表明(Engebretson et al.,1985;Maruyama et al.,1997;Cottrel and Tarduno,2003),中国东部与太平洋之间晚中生代以来存在着北北东向延伸的俯冲带,早白垩世期间是伊佐奈歧(Izanagi)板块向中国大陆下俯冲,而晚白垩世至古近纪期间代替的是太平洋板块。Engebretson et al.(1985)的研究显示,伊佐奈歧板块在早白垩世早—中期(145~115Ma)是向NWW方向运动,而早白垩世晚期转变为向NNW方向运动。关于太平洋板块的运动,大量的古地磁研究(Sager,2006;Beaman et al.,2007)显示在晚白垩世至古近纪期间总体上是向北运动的,具体为93~81Ma期间高速(1°/Ma)向NNE方向运动,而81~49Ma期间是低速向正北运动,而49~30Ma期间是中速向NE方向运动。众所周知太平洋内南北向展布的皇帝海山(Emperor Seamounts)链更准确地记录了81~49Ma期间太平洋板块是向正北运动的(Tarduno,2007)。通过对比可见,合肥盆地所记录的白垩纪—古近纪拉伸方向的演变与太平洋区大洋板块运动方向的演变规律是相吻合,两者皆呈现相对应的顺时针转变。这暗示由于大洋板块运动方向的改变造成了合肥盆地所在的华北克拉通东部拉伸方向的演变。两者之间在运动学上的耦合指示华北克拉通东部的破坏是发生在太平洋区大洋板块俯冲的动力学背景下。板块构造理论表明,低角度俯冲的大洋板块会造成弧后(包括岛弧与火山弧之后)挤压,而高角底度俯冲就引起弧后拉张。华北克拉通东部白垩纪—古近纪期间大量的浅部伸展现象与岩石圈减薄,表明是处于区域性拉张状态。因而,华北克拉通东部伸展方向与大洋板块运动方向的吻合实际上指示华北克拉通东部的破坏是发生在弧后拉张的动力学背景下(图8),为板缘动力作用的结果。正是在此弧后拉张的背景下,华北克拉通东部岩石圈遭受拉伸,软流圈上涌,同时深部有可能通过拆沉而使岩石圈减薄,从而导致克拉通的破坏。这一动力学作用过程类似于美国西部盆—岭省新生代在弧后拉张的背景下所发生的区域性伸展与岩石圈减薄(Liu,2001;舒良树和王德滋,2006)。白垩纪—古近纪的华北克拉通破坏,一方面只发生在太行山以东(Xu,2007),另一方面这期间的伸展与岩浆活动广泛出现在中国东部大陆边缘(Wu et al.,2005;Zhu et al.,2010),而非仅限于华北克拉通东部,从而也支持其弧后拉张的动力学背景。

早期的板块构造观点认为,弧后拉张的动力学机制是大洋板块高角度俯冲时诱发了弧后区的软流

1地 质 论 评2011年

图8华北克拉通东部拉伸方向与太平洋区板块运动方向对比模式图

Fig.8Amodel showing comparsion between extensional direction of the eastern North China Craton

and plate motion in the Pacific Basin

圈上涌,至浅部时向反方向分流,产生岩石圈底面剪切而引起岩石圈的拉张。但近年来人们认识到软流圈的流动速度有限,其极限速度也不会造成弧后拉张所需的最低应力状态(Hashima et al.,2008)。

第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

目前关于弧后拉张动力学机制的代表性观点是海沟后退驱动机制(Elsasser,1971;Schellart,2008),也即俯冲进入软流圈的大洋板片由于较大的密度(负浮力)而下沉,从而使俯冲下去的板片后退(roll-back),并带动海沟也向洋后退(相当于洋板枢纽的向洋迁移)。海沟后退时洋—陆之间始终保持着无间隙状态,就使大陆边缘遭受着板缘拉应力,因此就造成了弧后区的拉张。在海沟后退引起弧后拉张的同时,大洋区的洋板还是向大陆方向运动(图8,Schellart,2008)。目前,国际上关于弧后拉张方向的控制因素还没有明确的认识,大洋板块的运动方向、海沟后退方向与弧后区拉张方向三者之间的关系人们了解的仍有限。由力学分析可知,弧后扩张时板缘的拉应力方向就应平行于弧后区的拉张方向,而板缘的拉应力方向也是平行于海沟后退方向。这样实际上是海沟的后退方向决定着弧后拉张方向。实际的海沟后退方向受控于两个速度场的叠加,一个是俯冲板片负浮力驱动的海沟后退速度,其方向(平面上)是垂直于海沟的;另一个是大洋板块运动速度。海沟后退时前者总是大于后者在垂直于海沟方向上的分量,实际的海沟后退方向介于这两者之间。这样在正向俯冲时,必然造成正向的海沟后退,弧后拉张方向就垂直于海沟。Hashima et al.(2008)通过三维数值模拟也验证了这一点。而斜向俯冲时,就会造成斜向的海沟后退。当海沟走向保持不变时,大洋板块运动方向的顺时针转变相应就会造成海沟后退方向的顺时针转变,从而就会出现弧后拉张方向的顺时针转变。

在早白垩世早—中期,伊佐奈歧板块沿着北北东向的俯冲带向NWW方向高角度正向俯冲于中国东部大陆下(Engebretson et al.,1985),同时海沟向SEE正向后退,从而造成了俯冲带上方的华北克拉通东部遭受了NWW—SEE向拉伸。

在早白垩世晚期,当伊佐奈歧板块转变为向NNW方向斜向俯冲时(Engebretson et al.,1985),相应地海沟后退方向也应是斜向的,并相比早期发生顺时针变化。华北克拉通东部这期间转变为NW—SE向拉伸就应是这一大洋板块运动方向改变的结果。

在晚白垩世—古近纪期间,新出现的太平洋板块总体上是向正北运动,海沟的走向也有可能转变为NE—SW向(Maruyama et al.,1997),相应就会出现海沟后退方向进一步的顺时针转变,总体上是向南斜向后退。华北克拉通东部这期间总体上近南北向的拉伸就是这一动力学转变的结果。

总之,华北克拉通东部白垩—古近纪期间伸展方向的演变是太平洋区大洋板块运动方向改变的结果。正是在此动力学作用过程中,华北克拉通东部经历了整个岩石圈的拉伸与减薄,从而发生了克拉通的破坏(图8)。

注 释 / Notes

?张力.2010.郯庐断裂带中段周边拉张应力场的演变.合肥工业大学2007级硕士论文.

?安徽省地质局区域地质调查队.1974.1∶20万岳西幅地质调查报告.

参 考 文 献 / References

刘国生,朱光,牛漫兰,宋传中,王道轩.2006.合肥盆地(东部)的演化及其对郯庐断裂带活动的响应.地质科学,41(2):242~255.

牛漫兰,朱光,刘国生,王道轩,宋传中.2002.郯庐断裂带中南段中生代岩浆活动的构造背景与深部过程.地质科学,37(4):393~404.

牛漫兰,朱光,刘国生,宋传中,王道轩.2005.郯庐断裂带中—南段新生代火山活动与深部过程.地质科学,40(3):390~403.

舒良树,王德滋.2006.北美西部与中国东南部盆岭构造对比研究.高校地质学报,12(1):1~13.

赵宗举,杨树锋,陈汉林,竺国强,周进高.2000.合肥盆地基底构造属性.地质科学,35(3):288~296.

朱日祥,郑天愉.2009.华北克拉通破坏机制与古元古代板块构造体系.科学通报,54(14):1950~1961.

朱光,胡召齐,陈印,牛漫兰,谢成龙.2008.华北克拉通东部早白垩世伸展盆地发育过程对克拉通破坏的指示.地质通报,27(10):1594~1604.

Ames L,Tilton G R,Zhou Gaozhi.1993.Timing of the Sino-Korean and Yangtze craton:U-Pb dating of coesite-bearingeclogite.Geology,21(4):339~342.

Angelier J.1994.Fault slip analysis and palaeostressreconstruction.In:Hancock P L.eds.ContinentalDeformation.Oxford:Pergamon Press,53~100.

Beaman M,Sager W W,Acton G D,Lanci L,Pares J.2007.Improved Late Cretaceous and early Cenozoic paleomagneticapparent wander path for the Pacific plate.Earth and PlanetaryScience Letters,262:1~20.

Bellahsen N,Daniel J M.2005.Fault reactivation control on normalfault growth:an experimental study.Journal of StructuralGeology,27:769~780.

Bott M H P.1959.The mechanics of oblique slip faulting.Geological Magazine,96:109~117.

Corti G,Bonini M,Conticelli S,Innocenti F,Manetti P,SokoutisD.2003.Analogue modelling of continental extension:a reviewfocused on the relations between the patterns of deformation andthe presence of magma.Earth-Science Review,63:169~247.Cottrel R D,Tarduno J A.2003.A Late Cretaceous pole for thePacific plate:implications for apparent and true polar wanderand the drift of hotspots.Tectonophysics,362:321~333.

Deng Jinfu,Su Shanggou,Niu Yaoling,Liu Cui,Zhao Guochun,

1地 质 论 评2011年

Zhao Xingguo,Zhou Shu,Wu Zhongxu.2007.A possiblemodel for the lithospheric thinning of North China Craton:Evidence from the Yanshanian(Jura-Cretaceous)magmatismand tectonism.Lithos,96:22~35.

Elsasser W M.1971.Sea-floor spreading as thermal convection.Journal of Geophysical Research,76:1101~1112.

Engebretson D C,Cox A,Gorden R G.1985.Relative motionsbetween oceanic and continental plates in the Pacific basin.TheGeological Society of America,Special Paper,206:1~59.

Gao Shan,Rudnick R L,Carlson R W,McDonough W F,LiuYongsheng.2002.Re-Os evidence for replacement of ancientmantle lithosphere beneath the North China Craton.Earth andPlanetary Science Letters,198:307~322.

Hacker B R,Ratschbacher L,Webb L,McWilliams M O,IrelandT,Calvert A,Dong Shuwen,Wenk H-R,Chateigner D.2000.Exhumation of ultrahigh-pressure continental crust in eastcentral China:Late Triassic—Early Jurassic tectonic unroofing.Journal of Geophysical Research,105(B6):13339~13364.

Hashima A,Fukahata Y,Matsu'ura M.2008.3-D simulation oftectonic evolution of the Mariana arc—back-arc system with acoupled model of plate subduction and back-arc spreading.Tectonophysics,458:127~136.

Li Zhong,Li Renwei,Sun Shu,Wang Qingchen.2004.Jurassicdepositional records and sandstone provenances in Hefei Basin,central China:Implication for Dabie orogenesis.The IslandArc,13:346~358.

Li Shuguang,Jagoutz E,Chen Yizhi,Li Qiuli.2000.Sm-Nd andRb-Sr isotopic chronology and cooling history of ultrahighpressure metamorphic rocks and their country rocks atShuanghe in the Dabie Mountains,Central China.Geochimicaet Cosmochimica Acta,64(6):1077~1093.

Liu Mian.2001.Cenozoic extension and magmatism in the NorthAmerican Cordillera:the role of gravitational collapse.Tectonophysics,342:407~433.

Liu Shaofeng,Heller P L,Zhang Guowei.2003.Mesozoic basindevelopment and tectonic evolution of the Dabieshan orogenicbelt,central China.Tectonics,22(4):1038~1058.

Maruyama S,Isozaki Y,Kimura G,Terabayashi M C.1997.Paleogeographic maps of the Japanese Islands:plate tectonicsynthesis from 750Ma to the present.The Island Arc,6:121~142.

Meng Qingren,Li Shuangyin,Li Renwei.2007.Mesozoic evolutionof the Hefei basin in eastern China:sedimentary response todeformations in the adjacent Dabieshan and along the Tanlufault.GSA Bulletin,119:897~916.

Menzies M,Xu Yigang,Zhang Hongfu,Fan Weiming.2007.Integration of geology,geophysics and geochemistry:A key tounderstanding the North China Craton.Lithos,96:1~21.

Mercier J L,Hou Minjing,Vergely P,Wang Yongming.2007.Structural and stratigraphical constraints on the kinematicshistory of the southern Tan-Lu Fault Zone during the MesozoicAnhui Province,China.Tectonophysics.439:33~66.

Morley C K,Wonganan N,Kornasawan A.2004.Activation of riftoblique and rift parallel pre-existing fabrics during extension andtheir effect on deformation style:examples from the rifts ofThailand.Journal of Structural Geology,26:1803~1829.

Rowley D B,Xue Feng,Tucker R D,Peng Zhenxing,Baker J,Davies A.1997.Ages of ultrahigh pressure metamorphism and

protolith orthogneisses from the eastern Dabie Shan:U/Pbziron geochronology.Earth and Planetary Science Letters,151:191~203.

Sager W W.2006.Cretaceou paleomagnetic apparent polar wanderpath for the Pacific plate calculated from Deep Sea DrillingProject and Ocean Drilling Program basalt cores.Physics of theEarth and Planetary Interiors,156:329~349.

Schellart W P.2008.Subduction zone trench migration:Slab drivenor overriding-plate-driven?Physics of the Earth and PlanetaryInteriors,170:73~88.

Sun Weidong,Ding Xing,Hu Yanhua,Li Xianhua.2007.Thegolden transformation of the Cretaceous plate subduction in thewest Pacific.Earth and Planetary Science Letters,262:533~542.

Tarduno J A.2007.On the motion of Hawaii and other mantleplumes.Chemical Geology,241:234~247.

Wallace R E.1951.Geometry of shearing stress and relation offaulting.The Journal of Geology,59:118~130.

Wang Yuejun,Fan Weiming,Peng Touping,Zhang Hongfu,GuoFeng.2005.Nature of the Mesozoic lithospheric mantle andtectonic decoupling beneath the Dabie Orogen,Central China:Evidence from40 Ar/39 Ar geochronology,elemental and Sr NdPb isotopic compositions of early Cretaceous mafic igneousrocks.Chemical Geology,220:165~189.

Wilde S,Zhou Xing,Nemchin A A,Sun Min.2003.Mesozoiccrust—mantle interaction beneath the North China Craton:aconsequence of the dispersal of Gondwanaland and accretion ofAsia.Geology,31:817~820.

Wu Fuyuan,Lin Jingqian,Wilde S A,Zhang Xiaoou,Yang Jinhui.2005.Nature and significance of the Early Cretaceous giantigneous event in eastern China.Earth and Planetary ScienceLetters,233:103~119.

Xu Haijin,Ma Changqian,Ye Kai.2007.Early Cretaceousgranitoids and their implications for the collapse of the Dabieorogen,eastern China:SHRIMP zircon U-Pb dating andgeochemistry.Chemical Geology,240:238~259.

Xu Yigang.2007.Diachronous lithospheric thinning of the NorthChina Craton and formation of the Daxin’anling—Taihangshangravity lineament.Lithos,96:281~298.

Zhai Mingguo,Fan Qicheng,Zhang Hongfu,Sui Jianli,Shao Jian.2007.Lower crustal processes leading to Mesozoic lithosphericthinning beneath eastern North China:Underplating,replacement and delamination.Lithos,96:36~54.

Zhang Hongfu.2005.Transformation of lithospheric mantlethrough peridotite-melt reaction:A case of Sino-Korean craton.Earth and Planetary Science Letters,237:768~780.

Zhang Qin,Teyssier,C,Dunlap J,Zhu Guang.2007.Obliquecollision between North and South China recorded inZhangbaling and Fucha Shan(Dabie—Sulu transfer zone).In:Till A B,Boeske S M,Sample J C and Foster D A.eds.Exhumation Associated with Continental Strike-Slip FaultSystem:The Geological Society of America Special Paper,434:167~206.

Zhang Yueqiao,Dong Shuwen,Shi Wei.2003.Cretaceousdeformation history of the middle Tan-Lu fault zone inShandong Province,eastern China.Tectonophysics,363:243~258.

Zheng Jianping,O'Reilly S Y,Griffin W L,Lu Fengxian,Zhang

第2期朱光等:合肥盆地伸展方向的演变及其动力学机制

Ming,Pearson N J.2001.Relict refractory mantle beneath theeastern North China block:significance for lithosphereevolution.Lithos,57:43~66.

Zhu Guang,Wang 

Yongsheng,Liu Guosheng,Niu Manlan,XieChenglong,Li Changchen.2005.40 Ar/39 Ar dating 

of strike-slipmotion on the Tan-Lu fault zone,East China.Journal 

ofStructural Geology,27:1379~1398.Zhu Guang,Liu Guosheng,Niu Manlan,Xie Chenglong,Wang

Yongsheng,Xiang B

iwei.2009.Syn-collisional transformfaulting of the Tan-Lu fault zone,East China.InternationalJournal of Earth 

Sciences,98:135~155.Zhu Guang,Niu Manlan,Xie Chenglong,Wang 

Yongsheng.2010.Sinistral to normal faulting along 

the Tan-Lu Fault Zone:evidence for geodynamic switching 

of the East China continentalmarg

in.The Journal of Geology,118:277~293.Evolution of Extensional Direction in the Hefei Basin 

andIts Dy

namic MechanismZHU Guang,PIAO Xuefeng,ZHANG Li,ZHANG Bilong,CHEN Yin,HU Shaoq

iSchool of Resource and Environmental Engineering,Hefei University 

of Technology,Hefei,230009Abstract:On the basis of analyses on depositional patterns,fault activity,syn-erup

tion normal faults,dike arrangement,border fault kinematics and stress calculation from slip-data in the Hefei basin,detailedstudies on evolution of extensional direction were conducted.The results show that the basin exp

eriencedan evolution from WNW—ESE extension of the earliest—middle Early Cretaceous,NW—SE extension ofthe latest Early Cretaceous to nearly 

N—S extension of Late Cretaceous—Paleogene.Previous studiesdemonstrate that the Izanagi Plate moved WNW-wards during the earliest—middle Early Cretaceous andNNW-wards during latest Early Cretaceous while the Pacific Plate moved generally northwards during theLate Cretaceous to Paleogene.The synchronous clockwise rotation of the both extensional direction andoceanic plate motion suggests that destruction of the eastern North China Craton took place under theback-arc extensional setting.The coupling variation between the extensional direction in the back-arcregion of the overriding continental plate and oceanic plate motion may be a result of change in trenchretreating 

direction that leads to the change of extensional direction in the back-arc region.Key 

words:Hefei basin;depositional pattern;normal fault;stress field;North China Cratondestruction;dynamic setting

61地 质 论 评2011年

中国科学院大学,研一课程,大陆地壳演化考试资料整理

要点1 陆壳的起源 1 地球的形成年龄和前寒武纪地质年表 地球形成年龄为45.67亿年 2 月球的启示 月球起源的三种学说 一、分裂说——认为月球原是地球赤道区的一部分。在太阳系形成初期,所有的行星都处在高温熔融且高速自转的状态。由于离心力的作用,有些部分被从行星上甩了出去,形成卫星。月球也是这么来的。但是据现代科学家们的模拟计算,地球诞生时的离心力只不过是现在的4倍,不可能将这么大质量的物质抛出去。分析月岩样本也能发现,月球和地球的化学成分有很大不同。 二、同源说——认为月球和地球是从同一块原始星云中分别凝聚成团诞生的。但是它也同样面临着化学成分不同这一难题。 三、俘获说——认为月球原来是一颗离地球不远的小行星,受地球引力吸引成为围绕它转动的卫星。这一说法较好地解释了上面的难题,但也存在着明显缺陷。地球的体积和质量并不比月球大多少,要俘获它并不是件容易的事。 月球的年龄:通过地球与月球的对比,一般认为它们都形成于45-46亿年前后,月球最古老岩石4.456 Ga 月壳的组成:月壳辉长岩+苏长岩+斜长岩高地(4-4.4Ga),高地之间是月海玄武岩(3.8-3.3Ga),高地的岩石类型主要由斜长岩( Anorthosite )和辉长岩 ( gabbro )组成, 月球的结构核、幔、壳撞击构造:月海,就是陨石冲击坑,主要的岩石类型

为玄武岩 月球的演化:岩浆海学说:月球表面熔融成岩浆海(44亿年)~~~分异成三层壳慢结构:斜长岩层、富钛铁矿层、低钛橄榄辉石岩层(43亿年)~~~富钛铁矿层下沉至月幔(39-41亿)年 3 地球先有陆还是先有洋 地球最古老的物质锆石,~4.4Ga (Jack Hills, Australia) 地球最古老的岩石长英质片麻岩,~4.1Ga (Acasta, Canada) 最古老的成规模的陆壳:片麻岩+表壳岩,~3.8Ga (Greenland) 锆石-比较好的定年办法: 形成于岩浆、变质以及热液条件下 U和Th含量高、Pb含量低 重要的U-Pb定年矿物以及Lu-Hf同位素测定 有较高的封闭温度 可有岩浆生长环带和变质环带或交代环带 原位分析会得到多个年龄和不同阶段的信息 锆石形态学和地球化学是区分不同成因的锆石的重要手段,有助于合理的解释锆石年龄的地质意义 根据锆石的REE含量和长英质熔体和锆石之间元素的分配系数,可以估算母岩浆REE 含量。根据LREE富集HREE亏损的老锆石计算所得的熔体成分具有太古宙花岗岩的特征(TTG,Martin et.al.,2005)。如Jack Hills的锆石具有的稀土特征与Acasta片麻岩(TTG)相同(Hoskin,2005)。因此,Jack Hills锆石结晶于TTG类的长英质岩浆。 Jack Hills 锆石具有环边结构,指示在 4.4-4.0Ga之间经历了改造(重熔re-melting)。这也暗示Hadean大陆具有足够的稳定性,可以被岩浆和沉积过程所改造氧同位素测量结果(d18O = 5.4 -15)计算所得其母岩浆氧同位素为d18O =7-11 (Mojzsis et al., 2001; Peck et al., 2001; Wilde et al., 2001)。从而认为这些锆石包含与液态水在地表或者近地表相互作用的地壳物质。这些数据的重要性在于它们指示早在 4.4Ga的Hadean时期,液态水(海水?)可能存在于地球表面。另外,也指示在石榴石稳定域内,TTG类岩浆的起源来自于变玄武岩的含水熔体( Martin, 1986; Martin et al., 2005),暗示水圈的存在 总之,Jack Hills锆石说明早在4.4Ga就存在与TTG类似的大陆地壳并且在整个Hadean 时期被持续的产生和改造。地壳也是稳定的并足以经受陨石的冲击。另外,锆石氧同位素组成和Hadean地壳成分(TTG)都支持Hadean时期地球表面存在液态水,这也是讨论早期生命存在和发展的强有力的根据。 Jack Hills 锆石年龄( 4404±8Ma)的意义 根据锆石的REE含量和长英质熔体和锆石之间元素的分配系数,可以估算母岩浆REE 含量。根据LREE富集HREE亏损的老锆石计算所得的熔体成分具有太古宙花岗岩的特征(TTG,Martin et.al.,2005)。如Jack Hills的锆石具有的稀土特征与Acasta 片麻岩(TTG)相同(Hoskin,2005)。因此,Jack Hills锆石结晶于TTG类的长英质

CPS软件可信性演化非线性动力学建模与分析

CPS软件可信性演化非线性动力学建模与分析 1、引言 信息物理融合系统(Cyber - Physical System,CPS)是一种集成计算、通信与控制功能的新型智能嵌入式系统,系统中计算进程和物理进程在开放环境下持续交互、深度融合,从而实现大规模物理系统的实时感知、远程精确控制和信息服务[1],并在国防安全、航空航天、智能电网、医疗设备等多个领域得到了广泛应用。 不同于传统的计算机控制系统和传感器网络,首先,CPS 是动态、自治、异构的复杂系统;其次,CPS 包含传感器节点(Sensors)、执行器节点(Actua-tors)和控制器节点(Controllers),各节点间通过有线或无线网络连接实现节点间的高效协作、精确控制、资源的动态组织与协调分配、体系结构重配置等功能[2].CPS 的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合,构建一个可控、可信、可扩展且安全高效的CPS 网络,进而改变人与物理世界交互的方式[3]. 软件是CPS 的灵魂,其在CPS 中所起的作用也越来越大。由于CPS 主要应用于安全关键系统中,生存环境恶劣,极易遭受感染与攻击,且其功能需求也在不断增加,导致CPS 软件日趋庞大化、复杂化,并不可避免地产生了越来越多的缺陷及漏洞,这也使得CPS 愈

发脆弱,一旦系统失效或发生故障,将造成难以挽回的巨大损失。2010 年爆发的“震网” 病毒是首例针对工业控制系统的恶意代码,可突破CPS 的物理域限制直接对物理世界中的工业设施造成破坏,伊朗核电站便因遭受“震网”攻击而被迫推迟发电;2012 年,“火焰”(Flame)爆发,“火焰”能够使用服务器远程控制受感染的计算机,并通过录音、截图及记录网络消息等手段来盗取机密文件、联系人数据等重要信息[4].因此,我们必须提高CPS 软件的可信性,防止软件漏洞及系统内部缺陷被恶意攻击所利用,这对CPS 的安全性和有效性至关重要[5].虽然目前采用了防火墙技术、主动防御技术、入侵检测技术等多种防护手段来保障软件的运行安全,但这些传统的安全防护技术只能较好地对抗外部入侵,而从内部发起的攻击与窃密仍旧防不胜防。为了解决这一问题,美国国家自然科学基金自2005 年起便组织了一系列关于CPS 可信软件的研讨会及国际会议[6],探讨了CPS 在航空、汽车、铁路等安全关键系统的应用、构建高可信软件的方法与技术及所面临的挑战。我国学术界也对此展开了研究,文献[7]对网络时代的软件可信演化进行了研究,提出了可信软件演化论;文献[8]建立了基于软件行为可信性的软件动态可信理论模型,并用于软件动态可信评测。 由于CPS 软件通常在恶劣环境中长期运行,这一过程中其可信性持续演化,不断变化,这往往导致原本可信的软件不再可信,因此需要对其可信性演化规律进行研究和分析。然而现有的形式化方法、

进化动力学的发展及其研究与应用进展

Bioprocess 生物过程, 2018, 8(1), 11-19 Published Online March 2018 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/262795371.html,/journal/bp https://https://www.sodocs.net/doc/262795371.html,/10.12677/bp.2018.81002 Development of Evolutionary Dynamics and Its Research and Application Progress Yinding Zhang1, Ziyan Zhang2, Junqiu Zhang1, Yitian Li1, Yujie Hu1, Aziya1, Xiang Gao1* 1College of Mathematical Sciences, Ocean University of China, Qingdao Shandong 2College of Environmental Science, Ocean University of China, Qingdao Shandong Received: Feb. 28th, 2018; accepted: Mar. 14th, 2018; published: Mar. 21st, 2018 Abstract Evolution is one of the basic patterns in the creation and development of things, characterized by changed inheritances. Evolutionary dynamics is a science that explores the mathematical prin-ciples of biological evolution. It uses mathematics to describe processes, such as the process of propagation, selection, mutation, random drift and space movement in evolution units, to study the conditions, directions and processes of evolution. Evolutionary dynamics originated from the study of biological evolution, not only can explain the mode of biological evolution, but also can successfully explain some economic, social and cultural evolution. This paper introduces the de-velopment of evolutionary dynamics and reviews the research and application of evolutionary dynamics in recent 5 years. Keywords Evolutionary Dynamics, Evolutionism, Biomathematics, Development, Application 进化动力学的发展及其研究与应用进展 张寅丁1,张子琰2,张君秋1,李怡甜1,胡玉洁1,阿兹娅1,高翔1* 1中国海洋大学数学科学学院,山东青岛 2中国海洋大学环境科学学院,山东青岛 收稿日期:2018年2月28日;录用日期:2018年3月14日;发布日期:2018年3月21日 摘要 进化是事物产生与发展的基本模式之一,其特征是有改变的继承。进化动力学是探讨生物进化的数学原*通讯作者。

威尔逊盆地上奥陶统红河组中的水动力与油气运移

威尔逊盆地上奥陶统红河组中的水动力与油气运移 D.K.Khan a,* ,B.J.Rostron a ,Z.Margitai b ,D.Carruthers c a Earth and Atmospheric Sciences,University of Alberta,Edmonton,Alberta,Canada b Alberta Environment,Edmonton,Alberta,Canada c The Permedia Research Group,Ottawa,Canada Received 16 August 2005;accepted 14 November 2005 Available online 20 March 2006 摘要:红河油气系统油气运移模拟表明,Williston盆地油气生成和二次运移先于现今仍然持续活跃的水动力体制形成之前。此外:(1)较好的对成熟烃源岩区东部边界主要控制因素的了解对减少Nesson背斜东部地区的勘探风险是很有必要的;(2)应该把盛行于萨斯卡万州东南部的红河油气系统很大程度上扩充到北方,使其含盖中央的萨斯卡万以及加拿大的曼尼托巴西部;(3) 盆地西南部已经在发展中的油气积聚有可能因水动力作用而发生重新分配。 关键词:油气运移水动力作用 Williston盆地红河组 1.简介 油气在含油气盆地浸透性地层里的长距离运移是一种被广泛证明了的现象(Dow,1974;Bethke 等人,1991, 和其他人等)。浮力在油气二次运移时是主要的运移驱动力,而岩石孔隙的毛细管阻力由于源岩的低供给速率而成为主要的运移阻力(Carruthers,2003)。水动力改变了毛细管阻力梯度,从而在输导层内油气的运移过程中发挥重要的控制作用。 Williston 盆地是一个位于北美中心跨越加拿大-美国边境的大型内陆沉积盆地。它包含几个长距离运移油气系统和一个现在仍然活跃的水动力体制。盆地最晚在白垩纪到早第三纪经历了一个从流体静力体制到水动力学体制的转变,这一转变几乎与盆地油气系统内烃类的生成和排出在同一时期 (DeMis,1995;Osadetz 等,1998)。这项研究的目的在于,通过进一步的约束水动力作用的开始与油气生成、运移之间的时间关系,来改善油气勘探效果,并藉由评价水动力作用在红河油气运移中的作用。 红河油气系统是威尔森盆地中几个已知的发生过长距离油气运移的油气系统之一(道,1974;Burrus 等,1996)。富含有机质的源岩薄层作为夹层存在于多孔的被美国称为红河C群、加拿大萨斯卡万称之为尤曼群(朗曼和 Haidl,1996)的输导层中。主要的封盖层是红河组顶部沉积层序中的硬石膏层,或者,在盆地东部边缘缺失硬石膏层

松辽盆地成因演化与软流圈对流模式

1999年7月SC IEN T I A GEOLO G I CA S I N I CA34(3):365—374 松辽盆地成因演化与软流圈对流模式 马 莉 (中国石油天然气集团公司石油经济信息研究中心 北京 100011) 刘德来 (中国石油天然气集团公司油气勘探部 北京 100724) 摘 要 松辽盆地位于中国东北,是晚中生代在活动大陆边缘上发育的裂谷-坳陷盆地。松辽盆地有两个特点:一是裂谷期前火山岩分布以盆地西部的大兴安岭厚度大、面积大, 盆地东部靠近俯冲边缘火山岩分布厚度、面积变小;二是裂谷期主要发育东倾控坳断层。由此 推测在板块俯冲牵引作用下,在楔形区产生单向环流。单向环流在大兴安岭一带上升,在地表 形成强烈的火山作用,然后沿岩石圈底部向东运动,并逐渐转变为下降流,火山作用也逐渐减 弱。单向环流由上升流逐渐转入近平流后,对岩石圈底面施加单向剪切牵引作用,岩石圈伸展 在脆性上地壳形成主要东倾控坳断层。单向环流可以源源不断地从深部将热能和动能带到 浅部,满足岩石圈减薄和伸展的需要。而且用单向环流解释活动大陆边缘和弧后区火山岩的 成分极性可能更趋于实际。 关键词 松辽盆地 弧后裂谷 岩石圈伸展 软流圈对流模式 1 引言 关于弧后裂谷盆地形成的深部动力学机制已有了很多论述(Karing,1971;Sleep et al.,1971;H yndm an,1972;W ilson et al.,1972;Coney,1973;M o lnar et al.,1978; D ew ey,1980;Jarrard,1986;U yeda,1991),概括起来有5种模式(T am ak i,1991):①俯冲板片引起热流上涌的模式;②热柱上升模式;③弧后板块后退模式;④软流圈对流引起的海沟滚动后退模式;⑤软流圈下降流不稳定引起的海沟滚动后退模式。但总的来说,这是个未解的问题,至今还是一个谜。 松辽盆地是晚中生代(J3—K)在活动大陆边缘上发育起来的裂谷-坳陷盆地,其形成、发展与古太平洋板块向亚洲大陆下俯冲有直接关系(刘德来等,1996)。由于松辽盆地没有发育成边缘海盆地,至今还保留着裂谷盆地的构造特征,而且在东北地区广泛发育裂谷期前火山岩,从某种程度上说,它们记录了弧后裂谷盆地深部动力学机制的某些特征。本文试想通过松辽盆地形成、发展以及裂谷期前火山岩的某些特征,讨论弧后伸展区软流圈对流模式。 马莉,女,1958年4月生,讲师,石油地质专业。 1999-02-10收稿,1999-05-10改回,王桂凤编辑。

扬子地区构造演化

1 晋宁(雪峰)期(Pt2—Pt3) 晋宁(雪峰)期,扬子古板块硬性基底形成中一晚元古代”两弧夹一盆”的模式。 扬子古板块的基底由康滇一川中一鄂西岛弧和江南岛弧,中间夹上元古界板溪群组成的黔桂湘弧间盆地组成。中国南方中一晚元古代板块构造以沟一弧一盆演化构成的扬子古板块硬性基底,成为中国南方稳定的核心,也成为地壳向东增生的基地。 2 早加里东期(Z1—O) 早加里东期扬子古板块发育成克拉通台地和南华小洋盆的开启。 扬子古板块西缘因受康滇古陆和龙门山岛链隆升的影响,整个板块显示西高东低台地相的沉积态势,江南隆起处于扬子古板块与南华小洋盆的过渡区。南华小洋盆当时,有浊积岩充填,到早加里东期闭合,形成了宽约350km的褶皱区。向东由华夏一武夷一云开地块组成的元古宙岛弧,成为赣中和赣南震旦系一寒武系浊积岩的物源区;早加里东期卷入郁南运动,形成华南褶皱区的东缘。这个时期华南板块向东增生扩大,由南华小洋盆、华夏一武夷一云开岛弧、丽水一海丰海沟或断裂组成了又一个沟一弧一盆体系。 3 晚加里东期(S) 晚加里东期,南华小洋盆关闭,扬子古板块大隆大坳构造背景形成。志留纪末的广西运动,洋壳沿丽水一海丰海沟发生俯冲,使南华小洋盆关闭,下古生界地层褶皱变质和火成岩体侵入,仅在钦州一防城坳陷保留残余海槽。 晚加里东运动时期作用力向西传递,使扬子古板块变形,形成许多大隆大坳的构造背景,如乐山一龙女寺古隆起和湘鄂西坳陷等。 4 海西期(D-P) 海西期,扬子古板块及其周边处于拉张构造背景中。经过强烈的加里东褶皱运动后,华南板块地壳处于应力调整状态,从中泥盆世开始发生大范围的拉张运动,扬子古板块北缘出现阿尼玛卿一勉略一大别山小洋盆,西缘出现康定、木里等三联点,南缘出现南盘江裂陷槽。扬子古板块内部出现攀西裂谷带,并以此为中心有峨眉山玄武岩喷发,它代表了地壳演化的一次特殊构造事件,二十年前我们曾命名为”

盆地含水系统与地下水流动系统特征

盆地含水系统与地下水流动系统特征 大型盆地是人类相对聚居的地方,通常蕴藏着丰富的能源和矿产资源,有的还是重要的粮食生产基地。随着社会发展和工农业用水增加,盆地地下水资源的开发利用规模日益加大,引发了一系列地质环境问题,危及供水安全、粮食安全和重大工程安全。 地下水资源的可持续利用已成为关系社会和谐发展的关键问题之一。深入认识大型盆地地下水流动规律是合理开发利用地下水资源的基础,也是现代水文地质学面临的挑战之一。 在区域水文地质学的发展过程中,Tóth (1963)提出了地下水流动系统理论,较好地刻画了盆地地下水的补给、径流与排泄规律。该理论基于重力驱动的基本原理,利用解析解研究发现,盆地中可以发育局部、中间和区域三个不同级次的流动系统,各个系统具有相对独立的水动力学和水化学特征。 Freeze和Witherspoon (1967)从渗透系数分布和盆地形状两个方面讨论了地下水流动系统的影响因素,进一步完善了地下水流动系统理论。Freeze和Witherspoon (1967)的研究仅考虑了简单的非均质性和各向异性对地下水流动系统的影响,未对流动系统的影响因素开展系统的研究。 Tóth (1980)认为多个流动系统的交汇可以形成有利于矿产和油气聚集的滞流区,但对滞流区的形成机理的认识一直停留在定性分析阶段。在地下水流动系统理论的实际应用中,划分各个不同级次流动系统的分布是极为重要的,虽然Tóth (1963)给出了某一级次流动系统的定义,但是对如何精确划分各个级次的地下水流动系统一直缺乏既完善又简便的方法。 地下水年龄(或示踪剂浓度)是分析盆地地下水流动系统及校正地下水模型

松辽盆地构造演化及对油气成藏的控制

松辽盆地构造演化 一、松辽盆地区域构造背景 松辽盆地是中国最主要的含油气盆地之一。它位于我国东北部的黑龙江及其支流勾勒出的“鸡首”的中部,主要由大小兴安岭、长白山环绕的一个大型沉积盆地。该盆地跨越黑龙江、吉林、辽宁三省,面积约26万平方公里,松花江和辽河从盆地中穿过,这里埋藏着一个巨大的黑色宝库——大庆油田和吉林油田。 作为一个侏罗——白垩纪沉积盆地,松辽盆地曾是一个大型的内陆湖盆,湖中和四周繁衍着丰富的浮游生物和其他动植物,其北部与现代的松嫩平原范围大体重合,唯独南部边界与当今地貌大相径庭。原因是侏罗纪和白垩纪时,古辽河与古松花江、古嫩江同入古松辽湖,来自东方的挤压力使盆地渐渐整体上升和萎缩,辽河无力逾越重重丘陵,只得回首南流,最终使得松辽盆地超出松嫩平原。 松辽盆地从古生代以来,主要经历了中生代及新生代二次板块运动。中生代的板块运动产生了安第斯山型的锡霍特——阿林弧及弧后松辽—三江盆地。新生代板块运动塑造了现今亚洲东北部大陆边缘岛弧—海沟系。松辽盆地形成时与三江盆地连在一起,均属弧后盆地。在其发展过程中,由于郯—庐断裂的北部分支伊兰—伊通断裂的平移运动,使松辽盆地与三江盆地在发展过程中,彼此逐渐错开并在扭动断裂牵引作用下,松辽盆地东侧及三江盆地西侧逐渐隆起,使其成为各自独立的盆地。因此,松辽盆地是一个与扭动断裂有关的弧后盆地,具有边形成、边扭动、边发展的特点。 20世纪上半叶,美国、日本的地质工作者都曾在这一带进行过石油调查和勘探,但没有发现石油。1959年9月26日,松基3井是打出了第一口喷油井。这口井的喷油标志着大庆油田的发现,在我国石油工业的发展史上具有里程碑的意义。 二、原型盆地类型 松辽盆地的形成与发展与亚洲东北部地区的地质发展有密切关系。通过对亚洲东北部地区古生代以来的板块构造演化分析,我们可以知道松辽盆地属于在晚古生代冒地槽基础上发育起来的一个中生代弧后盆地。其形成与发展大致经历了以下几个阶段: 1.晚古生代时期 此时期松辽盆地处于蒙古—鄂霍茨克大洋板块与太平洋大洋板块的交界附近。其西侧为大兴安岭优地槽,东侧为佳木斯隆起。从目前松辽盆地已钻到的基底岩性分析:其西部属轻微变质或未变质的上古生代地层(石炭—二叠系),而东侧为前古生界的片麻岩、片岩等深变质岩系。故推测当时松辽盆地基本上属于大兴安岭优地槽与佳木斯隆起之间的过渡地带,具冒地槽沉积特点,可能从东向西发育有较厚的石炭二迭纪地层。总之,这一时期轻微变质或未变质的石炭二叠纪地层与佳木斯隆起上的片麻岩、片岩等前古生界变质岩系共同构成了现松辽盆地的基底。 2.三叠纪—中侏罗世时期 该时期是松辽盆地的上升剥蚀阶段。古生代末期,西伯利亚大陆板块与中朝大陆板块碰撞相连,构成了统一的古亚洲大陆。因此从中生代开始,控制松辽盆地发展的主要因素是亚洲东北部大陆板块与太平洋大洋板块之间的板块运动。 晚古生代末期至中三叠世时期是亚洲东北部大陆边缘由被动的大西洋型转化为活动的

2-3四川盆地

四川盆地

一、概况 四川盆地位于四川省东部。 盆地面积23?104km2; 陆相地层面积约18?104km2。 具有明显边框的构造盆地,同时也是一个地形上的盆地,呈北东向菱形分布。

盆地四周皆为高山,东北面为大巴山,东南面为大娄山,西南面为大凉山,西侧为龙门山。区域构造上,四川盆地位于扬子准地台西北部,是地台上发育起来的中新生代大型沉积盆地。世界上最早发现和利 用天然气的地区: 早在东汉末期(公元147年)就 有天然气开发的历史。 30年代,开始油气地质调查和 钻探工作; 1937年始先后在威远、巴县石 油沟、隆昌圣灯山及江油等打 了5口探井,发现了石油沟和圣灯山油田。 1953年后,大规模油气普查勘探工作,取得了丰硕的成果. 大巴山 大娄山大凉山 龙门山

已发现油田13个,气田97个。气多油少。其中探明储量大于100亿方的大中型气田10个。 探明储量大于300亿方的大型气田3个:五百梯539.88;威远408.61;卧龙河379.54亿方。 中国第一个碳酸盐岩大气田=威远气田:1940年开钻威1井,未获油气。1964年10月15日,威2井测试日产7.98-14.5万方天然气,日产水12.7-37.3方,从而发现了威远气田。 盆地探明天然气储量4848亿方,其中: 川东2777.5亿方;川东南1466.38亿方; 川西北271.99亿方;川中470.07亿方。 中国最大的天然气区,年产天然气70多亿方。 产油较少,1997年产油23.3万吨。

川中—川西地区: 二次资评总资源量7134×108m3。 资源发现率为17%。 储层以低渗低孔为主。但局部存在相对高孔段。若与裂缝匹配,则可形成工业产能。

盆地分析

沉积盆地分析基础与应用课程报告 学生姓名:郑运杰 专业班级:地质11001 指导教师:郭甲世 时间:2013.0526

盆地类型及中国盆地的特点研究 摘要:沉积盆地作为地球表面最基本的构造单元之一(大约占地球表面大陆2/3的面积由沉积地层组成),其不仅记录了岩石圈动力学过程和板块相互作用的历史,而且蕴藏着人类不可缺少的能源和其他矿产资源。近年来,与盆地分析相关学科的研究和矿产资源开发极大地促进了沉积盆地的研究。沉积盆地的动力学正在成为盆地研究领域的主要趋向,并将成为跨世纪的固体地球科学研究规划中的重要组成部分,其目的在于认识盆地的成因,进而揭示其全部演化历史中的动力学过程,并探求其内在驱动力。盆地分类研究不仅涉及到人们对其大地构造属性的认识而且关系着对盆地含油气前景的评价。 关键词:盆地分析、力学机制、结构分类、含油气前景 一.沉积盆地形成的力学机制 盆地动力学是当今地质学的一个热点和前缘分支,是地球动力学研究的重要组成部分,它强调了地球表层特征与地球内部驱动力的关系。作为近代地学革命标志的板块构造学说的产生和发展赋予了盆地研究新的内涵,使得人们能够根据板块构造的理论重新认识盆地形成的动力机制,并基于盆地与板块构造格架的关系提出了众多的盆地分类方案。盆地的深部动力背景是盆地动力机制研究的重要基础,该领域研究程度最高的当属伸展型盆地。在岩石圈减薄的过程中,软流圈的状态,包括顶面深度、温度,是否存在地幔柱,在减压条件下是否发生地幔熔融等,都直接与盆地的形成和构成有关。深部熔融不仅导致了大规模的岩浆活动,也引起了地表隆升;溢出量占形成岩浆的比例愈小,隆升幅度就愈大。沉积盆地的力学机制与其成因类型有密切关系,近年来盆地研究者多流行根据板块构造进行盆地分类,这样盆地的类型在某种意义上来讲也反映了盆地的成因和力学机制。 (一)岩石圈伸展作用形成的盆地 岩石圈伸展作用形成的盆地处于陆内裂谷到被动大陆边缘演化序列内部。可将其分为两种类型。 1.1主动裂谷 主动裂谷:这种裂谷中,热柱对岩石圈底部的冲击作用引起对流减薄、穹状上隆和地壳的拉张。在主动裂谷中,地壳变形与热柱对岩石圈底部的上拱作用有关。来自地幔柱的传导

松辽盆地区域地质概况.(优选)

松辽盆地区域地质概况 1.地理位置 松辽盆地是中国东北部的一个大型中、新生代沉积盆地,地跨黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区。在亚洲地层分区中,处于北亚陆间区和环太平洋陆缘区的交接位置。白垩纪时期是盆地发育的主要阶段,沉积了厚达万米的非海相火山岩、火山碎屑岩及正常河流相、湖泊相和沼泽相碎屑岩地层,地层剖面完整,化石丰富,是我国研究陆相白垩纪地层的理想地区之一。 松辽盆地为一近北东向、北北东向的菱形盆地,周边为丘陵和山脉所环绕,西部为大兴安岭山脉,东部为张广才岭,北部为小兴安岭山脉,盆地内部则是松花江、嫩江和辽河水系冲积形成的平原沼泽。规模:长750km,宽330-370km,面积约26万km2。 2.大地构造背景 中国东北部及其邻区包括四个构造单元:北部是北亚大陆区,由西伯利亚地块和中西伯利亚地块组成;南部是中朝大陆区,由塔里木一中朝地块组成;中部是北亚陆间区;东部为环太平洋区。而中国东北地区就处在西伯利亚、华北和太平洋三大板块所夹持的区域,由多个微板块主体在前中生代拼合成统一的复合板块,并在中新生代时期,在板块的东缘受到环太平洋板块拼贴和洋壳俯冲作用(Dobretsov etal., 2004;郊瑞卿,2009),北缘受到蒙古一鄂霍茨克海缝合带俯冲一碰

撞作用的多重影响。区域构造变形经历了前中生代不同时期、不同方向的板块拼合造山作用及其之后的中、新生代板内构造作用改造,具有不同的构造指向和复杂的变形样式(郊瑞卿,2009)。 前人从构造演化角度,根据块体边界主缝合带构造特征和块体内部构造演化,将东 北地 区主要构造单元划分为(郑瑞卿,2009) : 1)华北板块北缘;2)松嫩-张广才岭微地块;3)大兴安岭微板块:甘南逆冲拆离构造及华力西期板块俯冲带和乌奴尔逆冲拆离构造带;4)额尔古纳微板块:喜桂图旗逆冲拆离构造带和额尔古纳基底隆起带;5)兴凯徽板块;6)佳木斯徽板块;7)那丹哈达增生地体(Wang and Mo, 1995;任纪舜等,1990;李锦轶等,1999;邵济安和唐克东,1995;张贻侠等,1998;张梅生等,1998;任纪舜等,1999;李锦轶等,2004b;谢鸣谦,2000; Liu etal., 1998; Wu et al, 2001 ;内蒙古自治区地质矿产局,1993;黑龙江省地质矿产局,1993)。松辽盆地主体就位于松嫩-张广才岭微地块,盆地南部坐落在华北板块北部陆缘增生带(葛荣峰,2009)。 3. 区域构造演化 3.1 盆地基本构造特征

《水文地质学》第6章 盆地水动力和古水动力-xin

第6章地下水动力环境

第一节基本概念 1.静岩压力(lithostatic pressure) 概念:静岩压力是指由上覆沉积物的基质和孔隙空间流体的总重量所引起的压力,也可称作上覆岩层压力。 静岩压力随上覆沉积物的增厚而加大,通常用p r =σ+p来 表示。即:静岩压力(p r )等于颗粒产生的有效压力(σ)与孔 隙流体产生的流体压力(p)之和。 正是在有效压力的作用下,沉积物不断被压实而变得致密。 计算公式:p r =Hρ r g 式中p r———— 静岩压力 H——上覆沉积物的厚度 ρ r———— 上覆沉积物的平均总体密度 g——重力加速度

2 静岩压力梯度 概念:静岩压力梯度指当上覆沉积物每增加单位厚度时所增加的压力,用Pa/m 表示。 若上覆沉积物的平均总体密度为2.3×103Kg/m3,则静岩压力梯度为2.3×104Pa/m 。 3 静水压力(hydrostatic pressure ) 概念:静水压力是指由静水柱重量所引起的压力。石油地质学中静水压力通常的含义是由“连通在地层孔隙中的水柱所产生的压力”。 计算公式:p w =H ρw g 式中p w ——静水压力 H——水覆水柱的高度 p w ——水的密度 g——重力加速度

4 静水压力梯度 概念:静水压力梯度是指当上覆水柱增加单位高度时所增加的压力,通常也用每增加1m水柱高时增加的压力,用Pa/m 单位表示。 若取水的密度取1×103Kg/m3,则静水压力梯度约为0.1×105Pa/m。 5 地层压力(formation pressure) 概念:地层压力是指作用于地层孔隙空间里的流体上的压力,又称孔隙流体压力,或称孔隙压力 如果孔隙中流体是水,则正常的地层压力等于静水压力值。

盆地分析

本人没总结完。。。会的没总结,一下只做简单参考,考试全是大题,何登发、何金有老师出题,好像是3选2,,4选3这种题型。五史是重点,几大重大构造形成的盆地是重点。 盆地是在一个不平整的构造面上沉降接受由一个或多个物源区的沉积地域。它含有了成盆阶段性的概念; 盆地分析的基本内容:广泛建立盆地描述的综合信息系统,掌握全球盆地勘探论证发现油气藏的案例;通过实例了解盆地形成背景、盆地格架、层序地层、沉降性质、沉积体系域和构造样式;以及根据生、储、盖组成和圈闭形成油气藏分布的规律;从地壳发展史多旋回理论和活动论构造历史观出发,建立盆地演化阶段和不同阶段盆地形成机制模式;把握盆地分类的基本原则和思想,建立未知领域勘探预测比较的知识基础;结合地质学的新进展,检验盆地与大地构造成因模式,不断提高盆地成藏系统推理和科学类比能力。 剥蚀厚度恢复方法:不连续镜质体反射率图解法、泥岩压实曲线法、构造横剖面法、数值模拟法; 地震反射剖面上解释断层是通过: ①断点—反射终止或反射属性(如振幅、极性)在断面部位突然变化; ②褶皱翼或膝折带的终止; ③直接的断面反射波,这是由断层或断层两侧的速率和密度变化所应引起的。断层在地震剖面表现为:

(1)断层截断反射波组,反射波特征(振幅、极性)在断层面发生突变; (2)褶皱翼部和膝折带终止于断层; (3)断层可能造成断层上、下盘岩石密度和地震波速度的差异,形成清晰的断面波。 识别滑脱面: 滑脱面是断层,沿层理或其他地层层面发育,其产状总体是水平的或低角度斜面。 ①在褶皱冲断构造带,滑脱面可视为拆离面; ②在地震剖面中滑脱面无明显标志,滑移面与断坡相连,构成断层的上、下断坪; ③在地震剖面上,可根据膝折带向下的终止部位来确定滑脱面的位置。 断裂系统是指在一定区域构造应力场中形成的各种不同性质的断裂(断层)组合,它们的空间展布、相互交切关系,以及断层的力学机制和位移特征等具有密切的成因联系,反映统一的运动学和动力学规律,构成统一的应变图像。 回剥技术:由今溯古的恢复地层埋藏史的反演模拟技术 原理:基于沉积压实原理,随着埋藏深度的增加,地层的上覆盖负载也增加,导致孔隙度变小,体积变小。假定地层在沉降过程中横向不变,而仅是纵向变化,则地层体积变小就归结为地层厚度变小。再根据地层的骨架厚度始终不变的假设,求取同一地层在不同时期的埋深技术思路是:各地层在保持其骨架厚度不变的条件下,从今天盆地分层现状出发,按地质年代逐层剥去,直至全部剥完为止。超压:地层中超出静水压力的那部分压力,也叫过剩压力,是盆地演化过程中由于地层的非均质性、不均衡压实和不均一成岩作用的必然产物。 原理:从地表开始,计算一个地层的古超压史,同时算出相应的古厚度史,一直计算到今天。这个古厚度史可能与实际厚度不一致,这时调整计算该地层的骨架

中国大陆东部盆地构造动力学分析_王伟锋

收稿日期:1998-08-30 作者简介:王伟锋(1958-),男(汉族),山东莘县人,教授,博士,从事油藏描述和石油构造地质学研究。 文章编号:1000-5870(1999)04-0001-05 中国大陆东部盆地构造动力学分析 王伟锋 陆诗阔 金 强 (石油大学石油资源科学系,山东东营257062) 摘要:在中国大陆东部地区,松辽、渤海湾和苏北等—系列中、新生代大中型含油气盆地与郯庐断裂具有密切的时空关系。郯庐断裂活动是邻近地区断裂变形、深部物质作用、岩石圈减薄、岩浆作用以及盆地形成和演化的主要控制因素。断裂活动和盆地动力学过程可以分为3个阶段。①在印支至早燕山运动期间,由于太平洋板块向北西俯冲,郯庐断裂发生大规模左行压扭活动。在松辽地区,派生的应力场使早期的地壳断裂成为郯庐断裂的分支,并发生张剪变形;在渤海湾和苏北地区,早期的两组剪切断裂联合成北凸的弧形断裂。由于断裂的触发与减压作用,地壳上部进一步张裂,形成断陷盆地。②从晚侏罗世开始至早白垩世,太平洋板块的俯冲作用时强时弱,郯庐断裂压扭与拉张裂陷交替进行。同时,由于重力均衡和深部幔隆的收缩作用,使松辽盆地整体下沉,渤海湾和苏北地区仍是幔隆和断陷盆地形成时期。③新生代期间,郯庐断裂分段活动,由于印度板块与欧亚板块的强烈碰撞效应,渤海湾、苏北地区和郯庐断裂带南段共同受到北西—南东方向的伸展变形,地幔再次拱升,渤海湾和苏北盆地形成。 关键词:中国东部;沉积盆地;中新生代;郯庐断裂;上地幔;构造动力学中图分类号:TE 121.2 文献标识码:A 1 研究概况 中国大陆东部地区的松辽、渤海湾和苏北等盆地都位于郯庐断裂带两侧或断裂带内(图1),这些盆地的形成和演化与郯庐断裂之间存在密切的联系。目前,已对这些盆地进行了大量研究,并在盆地 内发现了丰富的石油和天然气资源。然而,有关盆地形成演化的构造动力学机制尚未取得一致意见。有的学者[1,2] 根据东部盆地显示的拉张裂陷特征,认为它们是裂谷成因盆地。可以设想,当附近的岩石圈伸展裂陷成盆时,郯庐断裂作为先存的岩石圈不连续面也应发生大规模裂陷变形。事实上,郯庐断裂中新生代表现为以走滑作用为主及性质多变的复杂断裂带[3]。也有学者[4,5]认为,这些盆地属大陆内部断陷—坳陷型盆地,是在上地幔隆升的过程中岩石圈上部拉张而形成断陷,地幔冷却收缩时形成坳陷。还有的学者认为,渤海湾盆地是张扭性盆地,受伸展与走滑双重机制影响,并以前者为主[6]。渤海湾盆地是郯庐断裂大规模平移活动所派生的应力场形成的帚状构造 [7] 。 图1 郯庐断裂带及其两侧沉积盆地分布 (据李德生,1992修改) [4] 1999年 第23卷 石油大学学报(自然科学版) Vol .23 No .4 第4期 Journal of the U niversity of Petroleum ,China Aug .1999

中国石油地质志 川盆地构造旋回及构造演化特征

四川盆地构造旋回及构造演化特征[1] 四川盆地为一菱形状构造盆地,它被周缘发育的一系列构造带及断裂带所围绕。在盆地的西北缘发育有著名的龙门山推覆构造带;盆地东北缘发育有米仓山构造带及大巴山构造带;盆地东南缘发育有八面山断褶带;盆地南缘发育有娄山断褶带;西南缘发育峨眉山一凉山块断带。这些构造带为盆地周缘的一级构造单元,对盆地的发展演化具有重要的影响。 在构造及沉积演化史上,四川盆地具有多旋回特点。从基底开始,可分出6个主要构造旋回。发生在中生代以前的扬子旋回(包括晋宁运动和澄江运动)、加里东旋回(包括桐湾运动、早加里东运动、晚加里东运动)、海西旋回(包括柳江运动、云南运动、东吴运动)、印支旋回、燕山旋回和喜马拉雅旋回。 扬子旋回: 包括晋宁运动和澄江运动,以晋宁运动最重要。 形成盆地基底:晋宁运动是发生在震震旦纪以前的一次强烈构造运动,它使前震旦纪地槽褶皱回返,扬子准地台普遍固结称为统一基底。 加里东旋回:加里东旋回一般是指寒武纪到志留纪的构造运

动,第一次在沉积盖层中出现大型隆起与坳陷:主要运动有三期。第一期在震旦纪末(桐湾运动),表现为大规模抬升,灯影组上部广遭剥蚀,与寒武系间为假整合接触;第二期在中晚奥陶世之间,但在四川盆地表现不明显;第三期在志留纪末(晚加里东运动),是一次涉及范围广而且影响探远的地壳运动。这次运动使江南古陆东南的华南地槽区全面回返,下古生界褶皱变形。在扬子准地台内部虽然没有见到明显的褶皱运动,但是,大型的隆起和拗陷以及断块的升降活动还是比较突出。 海西旋回:是古生代第二个构造旋回。影响到四川盆地范围的运动主要有泥盆纪末的柳江运动、石炭纪末的云南运动和早、晚二叠世之问的东吴运动,其性质皆属升降运动,造成地层缺失和上下地层间呈假整合接触。 印支旋回:表现特别明显的主要有两期,一是发生在中三叠世末(早印支运动),另一是发生在晚三叠世末(晚印支运动)。 早印支运动以抬升为主,早中三叠世闭塞海结束,海水退出上扬子地台,从此大规模海侵基本结束,代之以四川盆地为主体的大型内陆湖盆开始出现,是区内由海相沉积转为内陆湖相沉积的重要转折时期。早印支运动还在盆地内出现了北东向的大型隆起和拗陷。三叠纪末,晚印支运动幕来临。这次运动在西侧的甘孜一阿坝地槽区表现异常强烈,使三叠

基于系统动力学的博弈建模仿真及案例实践

《基于系统动力学的博弈建模仿真及案例实践》教学大纲 一、课程信息 课程编号: 课程中文名称:基于系统动力学的博弈建模仿真及案例实践 课程英文名称:Modeling and Simulation of Game based on System Dynamics and Case Study 适用专业:计算机软件与理论、计算机应用技术 开课时间:2015.3 总学时: 60(其中理论学时:16,实践学时:44) 总学分: 二、课程内容简介 课程主要介绍了系统科学与复杂理论在经济学博弈论的应用,以及基于系统动力学的社会科学计算机模型。简单介绍系统科学与复杂理论、博弈论方法,及其学科前沿的应用,重点介绍系统动力学基本理论及其应用,针对目前动态博弈的建模仿真问题进行案例讨论。 三、教学目标 该门课程主要培养学员的数学建模思想与计算机仿真手段的综合应用能力,提高学员在各个领域的计算机应用能力,能综合利用计算机仿真手段,分析现实社会中的某些复杂的现象,从而为分析解决现实中的这些问题提供决策支持。该门课程对于计算机网络、数据挖掘、公共安全甚至是社会信息经济等领域等的理论建模方面具有重要的作用。 通过本课程的学习,学员能够学习到以下几点: 1、了解系统科学与复杂理论的基本知识及其应用 2、熟悉博弈论基本理论和经典案例,系统动力学的应用

3、了解基于系统动力学的动态博弈建模仿真的技术实现路线 四、教学方法 课程的讲解从生活中的博弈论引入,以分析解决某个博弈案例为前提,在过程组织上,先介绍案例背景,再阐述分析方法与过程,最后完成博弈案例的建模和仿真的顺序进行,在介绍建模过程的同时穿插系统科学与复杂理论基本知识,简单的动手操作训练,加深理解和掌握。 五、及教学重难点 本课程的重点是系统科学的视角下,利用系统动力学分析动态博弈演化过程,难点是针对具体应用的分析建模、技术实现路线。 六、教学内容及学时安排

中国的地质板块结构分析以及四川盆地的形成

中国的地质板块结构分析以及四川盆地的形成 中国地处欧亚板块东接太平洋板块岛弧南接印度洋板块-印度次大陆。就中国大陆的地质构造大地构造而言西北海西褶皱带、东北海西褶皱带、华北地台、扬子陆台扬子地块、华夏陆台华南地块及阿尔卑斯褶皱带青藏高原东中国海由新华夏隆起带与沉降带相间控制着陆、海地区。 中国西部受印度板块向北漂移形成喜玛拉雅山使青藏高原不断的抬升、东部又受太平洋板块的挤压造就了中国东、西两大南北向强烈地震带。因此中国是一个地震多发、地震震灾严重的国家。而日本处于西太平洋板块扩张挤压形成的岛弧更是一个多发地震震灾严重的岛国。四川盆地属扬子陆台一部分称为四川陆台属较稳定的地区但仍经过两次大规模的海浸。第一次从5亿多年前的寒武纪开始延续到3.7亿多年的志留纪不断下陷成了海洋盆地志留纪时发生加里东运动除了西部的龙门山地槽继续下陷外汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上其余地区上升为陆。2.7亿…四川盆地属扬子陆台一部分称为四川陆台属较稳定的地区但仍经过两次大规模的海浸。 第一次从5亿多年前的寒武纪开始延续到3.7亿多年的志留纪不断下陷成了海洋盆地志留纪时发生加里东运动除了西部的龙门山地槽继续下陷外其余地区上升为陆。2.7亿年前的石炭纪末发生范围更大的第二次海浸盆地再次为海洋占据。二叠纪时海陆交替形成重庆附近的南酮、松藻、天府等煤矿。二叠纪末盆地西部岩浆喷出峨眉小金顶及清音阁一带的玄武岩就在这时生成。距今1.9亿年的三叠纪印支运动使盆地边缘逐渐隆起成山被海水淹没的地区逐渐上升成陆由海盆转为湖盆。当时湖水几乎占据现今四川盆地的全境称为巴蜀湖从此结束了海浸的历史。在中生代漫长的1亿多年里盆地气候温暖湿润到处生长蕨类、苏铁和裸子植物是又一个成煤期永荣煤矿即在三叠纪和侏罗纪时形成。东起长寿、垫江西到江油、邛崃北抵大巴山麓南到贵州赤水还是天然气富集区。这一时期爬行动物恐龙称霸一时。1957年在合州发现的合州马门溪龙身长22米高3.5米是我国亚洲最大和最完整的恐龙化石。 7000万年前的白垩纪末期发生又一次强烈的地壳运动燕山运动。盆地四周山地继续隆起同时产生不少大断层如西部的龙门山大断层和东部的华莹山大断层把盆地分为三部分。巴蜀湖缩小为仅有2万平方公里的蜀湖。封闭的盆地地形及急剧缩小的水面使气候逐渐变得干热沉积物由海相、海陆交替相变为陆相大量风化、侵蚀、剥蚀的物质在盆地堆积了数千米厚形成红色和紫红色的砂、泥、页岩。裸子植物不断衰退恐龙神秘的灭绝了。内陆湖泊在干燥条件下经强烈蒸发浓度增大盐分不断积累形成盐湖后来泥沙掩埋而保存于地层之中经过漫长的地质作用形成岩层自贡一带是著名的井盐产地。2000多万年前的新第三纪受喜马拉雅造山运动的影响。距今二、三百万年的第四纪地壳再次发生构造运动。巫山两侧水系溯源侵蚀共同切穿巫山形成举世闻名的长江三峡盆地之水纳入长江水系。从而四川盆地由内流盆地变为外流陆盆由封闭的内流区变为外流区由以堆积为主变为侵蚀为主经历了海盆--湖盆--陆盆的沧桑之变。第四纪是冰川广布的时代盆地西北山地发育大量冰川。冰川消融后大量沉积物由岷江、沱江等携带堆积在西部的凹陷区即以前的蜀湖之中最终形成了成都平原。 附北川为何遭到毁灭性破坏3-1.北川县城为何遭到毁灭性破坏2008.5.12汶川8级大地震发生并持续了120秒左右最根本的强震动力来源是青藏高原和华南地块之间相对运动在断裂带上产生巨大的能量积累和释放。汶川地震发生在四川龙门山逆冲推覆断裂带上。该断裂带是青藏高原和华南地块的边界构造带经历了长期的地质演化具有十分复杂的地质结构和演化历史。龙门山断裂带由三条具有发生强烈地震能力的主干断裂所组成西边一条叫龙门

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