盆地“原型”及其相关外延称谓与研究

2020-10-14刘池洋王建强赵晓辰张东东赵俊峰马奂奂

石油实验地质 2020年5期

刘池洋，王建强，赵晓辰，黄雷，张东东，赵俊峰，邓煜，马奂奂

(1.大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，西安 710069；2.西安科技大学地质与环境学院，西安 710054；3.长安大学，西安 710064)

1 问题的提出

盆地“原型”或“原型”盆地，目前已成为业界使用频率较高的专业术语和热词，常见于相关论著、科研报告、成果验收、项目申报和会议报告等较高层次科研成果和专业活动之中。据不完全统计，近30年已发表的与盆地“原型”有关的专业论文(含研究生学位论文)逾400篇，每年平均产出10篇以上，有些年份超过20篇。这些论文，在地区上，遍及中国大陆东、中、西部和近海各盆地；在时代上，涵盖元古代到新生代各期盆地；在研究内容上，几乎涉及盆地地质各学科领域。呈现出了一片蒸蒸日上、方兴未艾的“热潮”局面。

在这些文献中，对盆地“原型”一词内涵的理解、表述或认识，却不尽相同，因人而多少有异。在论及与盆地“原型”有关的文献中，普遍将其与后期遭改造、有变化的盆地作对比。认为所谓原型盆地是指在一定地质历史时期内形成，形成后未经改造或轻微改造，保持了原盆地性质及分布范围的盆地[1-8]；“原型盆地是相对残留盆地而言”[1]“原型盆地的概念是相对于大量盆地被改造而提出的”[9]“……，原型盆地和残留盆地(又称改造型盆地)是两种不同阶段、不同性状的含油气盆地。原型盆地是保持其盆地形成发育阶段性状的盆地，……”[10]等等。

这些文献大多不同程度地论及对遭改造盆地原型进行恢复的意义或具体恢复内容及结果。从这些论述所及的对盆地“原型”恢复或谓之原型盆地分析的内容来看，作者将盆地原型或原型盆地视为一个独立的沉积盆地整体，恢复所及的内容包括了沉积盆地的各个方面：如周缘大地构造背景和构造环境、盆—山耦合的时空关系、深部构造背景、盆地演化阶段、盆内地层学、古流向和岩相(带)类型及展布、沉积体系与充填过程及沉积速率、古生态、古气候和古地理环境、沉积流体演变及类型、构造沉降、盆地构造变形、应力性质及其几何形态、岩浆活动特点与构造背景、古热流和热体制、后期改造和剥蚀厚度恢复、改造前原始沉积地层的分布范围、厚度大小、盆地边界、盆地类型与控盆因素、原型盆地实体、复合与叠加过程等内容[1-5,10-13]。

外文期刊发表的相关主题论文，在SCI数据库中较为有限，且中国作者占比较高。这应与中国盆地后期改造强烈而普遍的显著特点[14]有关。值得注意的是，在国外学者论文中的“prototype basin”一词，内涵并不完全相同，有的将其作为盆地模拟实验的原始模型[15]。这与以上讨论内容和KLEMME提出“prototype”的含义[16]明显有别。

以上对盆地“原型”概念的理解和应用，与朱夏提出盆地“原型”术语的初衷和具体内涵有异，甚或相差较远。故有必要对盆地“原型”的内涵、与之相关外延部分的称谓及研究等问题进行讨论。

2 盆地“原型”的内涵及意义

2.1 溯源和发展

张渝昌先生[17]指出：盆地的原型(prototype)这一术语首见于KLEMME[16]。笔者近期又做查阅，在KLEMME的原文中，没有标注引文；检索1974年之前的文献未见有该术语。可见张先生的“首见于”言之有据。

盆地“原型”中文一词，由朱夏先生最早提出，并赋予了特定的内涵和盆地研究意义。以下溯源梳理“原型”概念内涵及其意义的提出和发展脉络：

(1)朱夏先生1978年12月完稿、1982年出版的《中新生代油气盆地》论文[18]，将“prototype”译为“原型”。他在述及和引用KLEMME等[16,19]的盆地分类图时，提到“图上的8种类型是盆地的‘基本原型’”。并介绍KLEMME等的认识：“许多现今的盆地具有两个或两个以上基本原型的特色”“随着时间的推移，盆地的发育可以在构造上发生变化”。

(2)朱夏等1983年发表的《中国中新生代构造与含油气盆地》[20]一文，在论述了中国中新生代盆地7种形成机制后论及：“这些机制并不是各不相关的。他们可看作是盆地的‘原型’(prototype)。”此文在1981年8月由原地质部石油地质研究所盆地研究室内部印发，编号“盆研：81001”，论文题名《中国的中新生代构造与含油气盆地》(图1左)。此原文中没有前述引文中“他们可看作是盆地的‘原型’(prototype)”这句文字。

图1 几份朱夏先生论著发表前原稿文献封面Fig.1 Covers of several original manuscripts of ZHU Xia’s works before publication

(3)在1986年出版的朱夏文集中[21]，《板块构造与中国石油地质》论文有7处论及盆地“原型”：第73页：“一个盆地，尤其是大型盆地，总是包含着若干个由不同的地球动力学机制产生的不同结构部分，我们称之为‘原型’(prototype)。每个原型中的‘S’和‘M’有内在的系统关联，而原型又组合为盆地的整体。”“单式的盆地即是这样一个构造沉积体或原型的概念。大而复杂的盆地则包括了几个不同的原型。”第75页：“由于盆地在板块中所处的位置不同，其性质、发育机制、原型、演化过程也都不同。”第76页：“……，寻找油气就要根据这些因素分别对待各个盆地，首先是盆地的各个原型。”“中国板内盆地各原型形成的几种主要机制。”第79页：“所以研究古生代盆地的原型和这种叠合关系甚为主要。”“其中一种主要型式就是含油气盆地及其多种原型。”

此论文原为朱夏先生1981年7月在上海石油学会、上海地质学会、上海海洋湖沼学会联合学术报告会上的报告。由原地质部海洋地质调查局科技情报资料室1981年8月作为《海洋地质调查(增刊)》(图1中)印发，文名与之后发表论文相同。以上7处提及盆地“原型”的文字，在1981年的报告文稿中均没有。其中一处(第75页)是将“类型”后改为“原型”，其他7处均是此后补加的(标为楷体的部分)。

(4)在1983年发表的《含油气盆地研究方向的探讨》[22]论文中，朱先生将盆地原型作为“含油气盆地TSM系统研究程式”中的重要概念和组成部分论述：“在不同阶段控制盆地形成机制的是全球构造的三个要素(3T，即地质时代time、在全球构造中的处境tectonic setting和热体制thermal regime)，受此制约，盆地按不同的机制成生发展为不同的原型(P-prototype)，而几种原型又组合成为不同类型的含油气盆地整体(B)。正是由于盆地或其原型具有不同的形式与演化机制，所以盆地的实质性内容及其地质作用过程各有特色，……”。

他进而将古生界盆地划分为“六种原型”、中新生代盆地划分为“七个原型”。并指出：“对同一原型的盆地来说，共性是主要的。”“一个大型盆地往往是在复杂的基底上通过不同机制而由几种原型组合而成。例如四川盆地，就中生界说，自西而东包括(A+D)+(B+G)几种原型；……”[22]。

此文为朱夏先生在1983年1月向中国科学院地学部会议提交的“关于含油气盆地的研究”报告，完成于1982年11月25日。经原地质矿产部石油、海洋地质局科技处同意，作为盆地研究室承担课题1982年的初步总结复印分发，题目为《中国含油气盆地形成、发展机制及其对油气生成、运移、聚集的控制作用(初步总结)》(图1右)。在此材料中，以上所引用发表论文的内容均有，文字相同。

(5)朱夏1983年发表的《试论古全球构造与古生代油气盆地》[23]论文(编辑部收稿日期为1982年12月1日)，关于盆地原型的论述与上述同年论文[22]基本相同。

(6)在朱夏文集[24]的自序(完稿于1985年1月)中，朱先生专门论及了盆地原型及其与含油气盆地TSM系统研究程式的关联：大型盆地为“不同阶段、多种结构的组合。一个结构单元是一种构造形式，也是一个沉积实体。我称之为盆地的‘原型’，并认为：可以按地球动力学的机制来区分、类比的是这类原型，而不是它们的组合——盆地。”“这些原型或结构单元应被看作是在一定环境下的作用—响应(process-response)系统；对此，我曾用T(环境)—S(作用)—M(响应)的程式来表达它的内涵与外延诸因素”。

2.2 内涵与意义

20世纪70年代晚期—20世纪80年代，是朱夏先生业务活动频繁、学术思想活跃、科研产出丰

硕的时期，也是他学术成就集大成的时段。

由上述已查的文献可知，朱夏1978年12月翻译和介绍了KLEMME等[16,19]的prototype(原型)术语和盆地分类[18]；1982年11月给盆地“原型”(prototype)术语赋予了新的内涵，将其作为朱夏含油气盆地学术思想和科学理论体系的重要组成部分，并总结归入到简洁表述他学术理论的“含油气盆地TSM系统研究程式”之中[22]。此后，进一步论述和应用此术语及其思想。

综合朱夏[21-24]、张渝昌等[17]、徐旭辉等[25]的论述，将朱夏的盆地原型概念及思想理解和归纳如下：

(1)盆地原型是指(某一地史阶段)一种地球动力机制(环境)形成的一个结构构造形式和沉积实体单元。不同动力机制(环境)可以产生出不同类型的盆地原型。

(2)盆地原型的类型，如裂陷(裂谷断陷)、坳拉谷(槽)、克拉通内坳陷(台内坳陷)、克拉通边缘坳陷(陆缘凹陷)、弧前坳陷、弧后扩张盆地、碰撞前渊(前陆盆地)、塌陷盆地、走滑拉分、拉张断陷，等[17,22,25]。各原型形成的主要机制有：A型俯冲、基底拆离、大陆碰撞、与深部作用有关的差异沉降、拉张断陷、断层走滑及其引起的拉张与断陷、重力滑移的改造作用[20-22]。由这些原型和形成动力机制的类型名称可知，盆地原型可简洁、明了地理解或表述为盆地形成单一动力机制(环境)的原本构造动力类型(属性)。

(3)(小型)简单盆地即为一个盆地原型，大型复杂盆地总是包含着若干个不同类型的盆地原型。对同一原型的盆地来说，共性是主要的。随时间发展，盆地原型的类型是变化的。几种不同类型的盆地原型在空间并列、时间叠加，组合成了各有特色、统一的(较)大型含油气盆地整体。可以按地球动力学的机制来区分、类比的是这类原型，而不是它们的组合——盆地。这是盆地原型与由原型组合的盆地在概念和含义上的不同。因此高长林[26]曾建议：“应使用盆地原型(basin prototype)一词，而不使用原型盆地一词，这样概念清晰，免去一些混乱。”

(4)寻找油气就要根据朱夏“盆地TSM系统研究程式”中这些因素，首先分别对待盆地的各个原型。

(5)朱夏先生借用KLEMME盆地原型(prototype)[16]一词，给其赋予了形成地球动力机制的新内涵[21-24]，具有深刻的科学意义，是朱先生盆地地质理论和学术思想的重要进展之一。在学术思想上，这是他上世纪60年代盆地演化阶段论和70—80年代构造活动论的体现、延续和发展，具有承前接后的意义；在科学理论上，又是他80年代“含油气盆地TSM系统研究程式”之中的重要组成部分，是衔接沉积盆地与成盆动力学环境的关键环节；在理论研究和应用实践方面，使以盆地为对象，进行大地构造学、盆地动力学等科学研究和油气等沉积矿产勘探评价有了可对比的基础和可操作的结构要素。

(6)朱夏先生是有成就的大地构造学家和含油气盆地构造学家、著名的石油地质学家，是引进和传播板块构造学、活动论进入中国，并推动和引领含油气盆地研究的重要先驱之一。他提出的盆地原型，赋予形成动力学机制的内涵，并非只是专业偏爱，更是其本身的重要意义、地位和深刻内涵，即盆地的形成动力学机制，在宏观、整体上控制着盆地形成演化的特征和油气等沉积矿产的赋存、成藏和分布。

综上所述，盆地“原型”已成为朱夏学术思想和科学理论的重要组成部分，已具有专属性的具体科学内涵和术语符号。为了深刻理解、更好保留和推广使用朱先生盆地“原型”术语的纯正原味和实质内涵，对与之相关的广义外延内容改用其他术语称谓，是必要而有效的。

3 “原型”相关外延的称谓

前已述及，在论及与盆地“原型”有关的文献中，普遍将其理解或定义为“未经改造或轻微改造”[6]、基本保持原始沉积面貌的盆地。这显然极大地外延或扩大了朱夏先生提出盆地原型术语的初衷和概念的内涵，远超出了主要反映盆地形成动力学机制(环境)类型的本义。

对沉积盆地某一阶段原始沉积面貌的表述，曾有“original deposition basin”[27](原始沉积盆地)、“原始盆地”[28]、“原生盆地(original basin)”[29-30]、“原盆地”[31]、“原盆”、“盆地原始(沉积)面貌”[32]等称谓或表述。笔者建议用“原始盆地”、“原盆地”、“原盆”系列同义术语，在不同语境中选用。

所谓“原始盆地”，即盆地发育过程中原始状况未经明显改造的沉积盆地。在此的原始状况，可包括(盆地演化某一阶段的)区域动力学背景与深部作用、盆山关系与源汇系统、沉积建造及组合展布、构造属性和变形特征、热动力与岩浆活动、流体动力、盆地沉积范围、地理环境和盆地类型(含盆

地原型及其组合)等与盆地形成演化和成藏(矿)作用各类相关内容的原始状况。研究者可根据自己的需求，重点进行某一方面或某几方面内容的相关研究。

原始盆地没有具体限定的时间概念或时限。在地史上，盆地的演化过程可分为若干个彼此相关、特征有别的发育阶段，各阶段盆地的原始面貌继承与新生彼消此长、时空有变。若无特别的研究目的，建议将盆地演化过程中的鼎盛时期作为原盆地的代表。因盆地发育的鼎盛时期，是该盆地动力学特征的集中体现和该盆地类型及地质构造特征的代表，一般又是该盆地主力烃源岩的发育时期[32]。

如果说，盆地原型突出了盆地形成时的动力学机制，科学理论和应用基础意义重要；原始盆地则侧重强调盆地发育过程中的原始状况，将科学理论与应用实际方面结合密切。

4 研究的特点与要点

以上所讨论盆地原型或原盆中的“原”，就是与今不同、历史过去的状况。地质学，即古地质学[33]。在地史过程中，任何盆地或地质体无时不变化、无地不改造；只有改造程度的差异，没有不经改造的实例。要厘定盆地原型类型、认识原盆面貌，就要剔去后期改造的影响，恢复其地史上的原始状况。

目前盆地勘探程度显著提高，测试数据巨量增加，发文数量时创新高，但盆地本身的研究水平和地质认识却并没有同步成比例的提高，至少提升的程度不尽人愿。原盆和原型的相关研究更是如此，这是值得注意的现状和问题。究其原因，除人为的因素外(在此暂不讨论)，与原盆、原型恢复的难度和特点不无关联。

4.1 难点和特点

对盆地已失去部分或遭改造的原盆、原型恢复，就是从残缺复原状、由结果溯原因、据因果建过程。其最显著的难度和特点是：形成作用多样、改造过程复杂、证据和结论的非唯一性(多解性)强。

沉积盆地是形成于大自然中的一个地质单元，不是实验室里一个理想模型。在地球大自然中成生发展的盆地，就如同树林中没有完全相同的树叶一样，没有完全相同的盆地。每个盆地都有其鲜明的个性，与其他盆地相比只有相似、类同，而没有完全相同。在盆地形成演化过程中，受多种地质作用的综合、共同控制；形成之后又遭受多期次、多因素、强度不同的差异复杂改造。所以，需梳理和凝练研究盆地的个性特点；即使是研究某一地质作用或现象(如构造、沉积、热等)的“原”状况，也需考虑同时发生的其他地质作用可能产生的影响。

盆地在主要发育阶段或鼎盛时期的深部作用和结构，现今已有很多改变，甚或消失；后期多期次的构造、热、流体和剥蚀等改造，使同沉积期构造特征叠加了复杂的新成分，热和流体的“原”信息留存甚微；盆地的原始隆坳格局改变，高部位沉积地层剥蚀强烈甚或殆尽。所以，甄别和获取相关的“原”信息难点多、业务水平要求高。加强地质基础研究，提高地质研究水平是前提。但目前对此方面却明显有所忽视和削弱。

对已失去或破坏了的物体复原，恢复所依据的残存物体的形成和原样可能有多种(图2)。在大自然所形成的各类地质现象更是如此。如伸展裂陷类盆地或原型，就有深部地幔上拱(主动裂谷)和区域伸展(被动裂谷)两种不同的形成动力机制。但这两类盆地演化到晚期，均具有浅部裂陷伸展、深部物质上拱、地壳厚度较薄的结构特征。仅据此就难以得出盆地或原型的形成机制属何类的唯一结论。这也是对中国东部及近海新生代裂陷盆地的成因机制仍有两种认识的原由。裂陷盆地的伸展模式可分为纯剪、单剪和复合剪切3类[34]。依据遭多期改造后现今盆地的深浅部构造特征和结构，并不易判识研究地区属哪种伸展模式。又如，在盆山结合地带，常见的挤压变形构造并非都是前陆盆地存在的证据。原盆或原型恢复证据成因的非唯一性，决定了研究结果和结论的多解性。

图2 残存物体的原样可能有多种(示意图)素材据百度图片。Fig.2 Various original forms of remaining object

再如被认为可反映原始形成环境的沉积建造而言，三角洲、洪积扇、各类重力流等沉积体系的发育，主要受外动力地质作用的控制，可形成于不同构造动力类型的盆地中。若将类似这些形成动力环境不唯一的地质现象，作为唯一证据去恢复原盆或原型，所得结果和结论自然会有异议。

4.2 研究要点

根据现存结果或现象，探索形成原因和过程的学科，如医学、刑侦、考古、历史、天文等，在研究的思想、路线和方法论上具有较多的共性和彼此可借鉴之处。厘定盆地原型、恢复原盆面貌的研究，如侦探勘查，竭力寻觅证据；像医生看病，由表及里定性；同文物修复，知微见著复原；似法官断案，重塑行为过程。这四方面内容彼此关联、循序渐进。由此可提炼出原盆和原型恢复，亦为历史因果类学科研究的要点：

4.2.1 寻觅证据

证据是原盆或原型恢复的基础。在刑侦和判案过程中，证据决定案情的走向，地质研究亦然。证据包括各种地质构造现象、各类测试分析结果和探测资料等。主要寻觅两方面的证据：判识“原”貌是否遭受改造和确定已遭受改造的各种表现(依据)、反映或代表拟研究时段同沉积期特征的证据。前已述及，同沉积期“原”证据的获取难度大、要求高，在成因或形成环境方面要排除多解性。同时需表明所取证据的“原”特征内涵和意义。

目前，在此类相关论著中有关证据及其内涵方面研究薄弱，论述的篇幅甚少。将研究证据列出来，读者自会鉴别证据的可用性和与据此得出结论的吻合度。重要的是，他人可在此基础上对证据弃误、留正、补新，不断完善与提升证据的数量和质量，进而提高对某一盆地或问题研究的水平。

4.2.2 厘定属性

一粒沙、一块石，都隐含着丰富的地质信息。研究者需综合剖析和深刻揭示所获得的各类证据的“原”内涵和成因意义，去粗取精、由表及里、总结升华，确定盆地原型的成因类型和原盆整体框架及特性。这就类似于医生通过“望闻问切”和化验分析等信息来确诊病情。

在此，需注意一些与众有别的“异常”证据，可能隐含有取得新发现的重要信息。不要将其作为“异常”证据(现象、数据或其他资料)而简单弃之。

4.2.3 建模复原

上一环节的定性，就如同确定图2中残存物体的原样是碗，而不是其他。原盆或原型(类似青花瓷碗)的具体特征(如结构、规模等)，需要根据分析残留物体和其他证据资料所获得的信息，结合环境背景资料，进一步“建模”(即构建原盆的结构构造和沉积建造展布等原貌)恢复，经过多次尝试、修改，才会取得较满意的复原结果。复原结果的质量和精确程度，主要取决于现阶段勘探和研究程度以及技术进步，同时受限于研究者的水平及投入。

4.2.4 重塑过程

盆地经多期次改造演变及其动力环境变迁的过程，是对区域动力学环境控盆效应响应的详实记录，明显控制着油气的生运聚散和动态成藏过程及分布，在盆地演化研究和成藏作用分析中意义重要。

从原始盆地到现今改造盆地，应是分阶段、多期次改造叠加、逐步演化的过程和综合结果。但盆地改造演变过程中间环节的地质记录大多已缺失，对分阶段的认识常有套用区域演化成果代之。可尝试在区域动力环境演化阶段框架的约束下，通过研究盆山(或盆缘隆起)各种地质作用的时空响应关系和源汇关系、盆地差异改造各地之间的参照互补、不同地质作用改造过程模拟和改造总结果的分解等途径，再现中间各阶段的改造演变特征。

盆地原型和原盆恢复，需科学思维与地学前沿研究密切结合，是最能体现也需要深刻理解地质学研究对象特点(无时不变化、无地不改造；作用综合性、物质不均一等)的研究方向之一。其做法如考古复原、过程似刑侦破案，探索性强，深入进去兴奋点和乐趣颇多。希望更多同仁关注和进行此方面研究，丰富和发展(中国)沉积盆地动力学和成藏(矿)系统。