盆地沉积相关动力学分析

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盆地沉积相关动力学分析

0引言

沉积盆地是地球上赋存石油、天然气和放射性沉积矿产等能源资源的宝库,也是巨大的水资源储

存地.人类社会发展对能源的巨大需求始终是这一学科及相关技术发展的巨大驱动力.早期的沉

积盆地分析是对盆地做整体性的沉积学研究,因此被视为沉积学的一个重要分支学科.近20 余年

的发展,特别是从动力学的角度研究盆地的形成和演化,推动了这一领域的多学科结合.板块学说

的形成和发展曾对盆地成因研究给予了巨大的推动和崭新的思路.

Kingston 等[1]以板块构造部位和动力学特征为基础,提出了沉积盆地的板块构造分类并被广泛

应用,近年来 Ingersoll 等[2]基于对盆地板块构造背景复杂性的认识对板块体系中的盆地类型做

了进一步细化和术语的订正.

Dickinson 是盆地动力学研究最早的倡导者,早在 1993 年他在Basin Research 刊物上以

"BasinGeodynamics"为题的一篇短文提出了盆地研究应聚焦的方向[3],并对学界过多地热衷于提

出盆地分类方案表示质疑.美国地球动力学委员会 USGC 后来成立了以 Dickinson 为首席科学家

的盆地动力学分组(Panel on the Geodynamics of SedimentaryBasin),来自大学和石油企业的专家们

提出了研究方案[4]---The Dynamics of Sedimentary Basin(1997).中国学者们也及时在国内以专着

[5]和《地学前缘》专辑(2000,7(3))[6]等形式对这一研究方向为中国广大读者作了介绍.

近十余年来在世界和中国范围盆地动力学研究已取得了广泛的和深入的进展.这不仅由于本学科

相关研究队伍的努力,更基于国家在油气勘探和科学研究方面的巨大投入和地球科学相关学科和

深部探测技术的发展.如地球物理领域的多种新技术提供了盆地深部乃至地球深部的精确影像,

使板块相互作用和地幔动力学研究有了重要基础,并为盆地演化的深部过程研究提供了重要依

据.

近年来国际上出版了一系列介绍盆地动力学研究新进展的着作,如Roure 和Cloetingh 等的总结

性论文《盆地动力学的进展与挑战》[7],在总结近 20 年成就的基础上,重点阐述了具有挑战性的

研究领域和应发展的多种新的探测和实验方法以及模拟技术.英国学者 P.A.Allen 和J.R.Allen 合

着的盆地分析专着新版[8]基于地球动力学研究角度对各种类型盆地形成的物理模型进行了系统

的探讨,提出了系列数学计算方程,并从板块构造和地幔深部过程论述了盆地的形成演化,是同类

专着中理论性较强的着作.遗憾的是其中罕有中国的盆地实例.有关盆地分析和盆地动力学的系

统着作还有多种,如G.Einsele[9]、Miall[10]、Busby 和Azor[2]等的专着.

大量的典型盆地动力学研究则刊于 Basin Research,AAPG Bulletin 等国内外知名刊物.中国的盆

地动力学研究在近十余年来发展迅速,成果丰硕.首先是国家对油气勘探和科学研究的巨大投入,

大型国企对勘查资料和科研合作的开放以及地球科学领域多学科的研究在盆地和油气领域中的

聚焦.大量合作发表的着作提供了盆地与油气地质的系统资料,可供盆地动力学领域的进一步研

究.

基于国际和国内研究的进展和经验,盆地动力学的主要研究内容可归纳为下列4个方面:(1)盆地

沉积充填动力学分析;(2)盆地构造动力学分析;(3)盆地形成演化的地球动力学背景分析;(4)盆地

中油气系统演化的动力学分析.各部分的研究细目如下表所示(表1).

1盆地沉积充填动力学分析

建立盆地充填序列研究首先需从宏观入手,即进行构造地层分析.构造地层分析概念由来已久,然

而其方法体系已有重要发展.近十余年中国地质家们在西部大型叠合盆地研究中在此领域取得了

重要的进展和创新.塔里木盆地是中国最大的,也是最复杂的含油气叠合盆地,勘察早期国际合作

完成了覆盖全盆地的地震测网,完成后即发现十余个不整合,其中8个大型不整合面最为重要.经

生物地层研究成果与地震地层研究成果的精细对比,确定了不整合面的年代和地层缺失量[11],证

明主要的不整合皆具有古构造运动面性质,可作为构造地层序列的高级别单元的界面,其中有些

是划分盆地原型的界面.

十余年来地球科学的基础研究在中国西部有巨大的投入,对环绕塔里木盆地的巨型造山带包括昆

仑、天山及阿尔金等进行了系统研究,对于重要构造事件,包括洋壳时代、汇聚-造山事件和变质

年龄等都得到了系统的定年数据(主要由中国地质科学院大陆动力学研究室提供),盆地内也进行

了碎屑岩层锆石定年的系统研究.研究成果表明,造山带与盆地演化中的构造事件和阶段性可以

很好地对比,从而解释了盆地多次发生构造变革的原因[12-14].盆地古构造、古环境序列图的编

制展示了上述大陆动力学背景变化对于盆地古地理、古构造格局的重大影响[15-16].

进一步进行的重点区高分辨等时地层格架的建立和沉积体系研究已有成熟的方法和大量的

文献[9-10,17-18].各种沉积体系的识别是盆地分析中最为细致的系统工作,需要大量的露头、岩

心观测和测井分析,是生储盖层预测的基础.

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盆地沉积相关动力学分析0引言沉积盆地是地球上赋存石油、天然气和放射性沉积矿产等能源资源的宝库,也是巨大的水资源储存地.人类社会发展对能源的巨大需求始终是这一学科及相关技术发展的巨大驱动力.早期的沉积盆地分析是对盆地做整体性的沉积学研究,因此被视为沉积学的一个重要分支学科.近20余年的发展,特别是从动力学的角度研究盆地的形成和演化,推动了这一领域的多学科结合.板块学说的形成和发展曾对盆地成因研究给予了巨大的推动和崭新的思路.Kingston等[1]以板块构造部位和动力学特征为基础,提出了沉积盆地的板块构造分类并被广泛应用,近年来Ingersoll等[2]基于对盆地板块构造背景复杂性的认识对板块体...

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