沉积盆地类型及其成因和称谓研究回顾与进展

刘池洋，王建强，黄 雷，赵红格，张东东，赵俊峰，赵晓辰，

(1.西北大学 大陆动力学国家重点实验室, 含油气盆地研究所，陕西 西安 710069;2.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 710054)

沉积盆地是地球内外动力和各圈层(岩石圈、水圈、生物圈和大气圈)演变及其相互作用的自然产物,是地球各圈层动态演化和各类动力相互作用的天然记录器和自然史鉴录[1-2]。在地球科学的理论研究、矿产资源勘查和环境灾害防治三大领域,沉积盆地均处于极为重要的地位[1-2]。沉积盆地和其中的沉积地层是研究地球岩石圈、生物圈、水圈和大气圈及其相互作用不可或缺、甚或唯一的自然信息来源。

不同类型盆地所蕴藏的矿产资源和地学信息在内容及丰度方面差别较大,剖析沉积盆地的个性特征和厘定盆地类型,是沉积盆地相关研究深化和沉积矿产勘探提效的重要基础工作之一。

本文主要回顾了多年来本团队在盆地类型方面的研究工作和进展,对本团队判识和确定的沉积盆地新类型进行梳理和小结;结合具体案例剖析,提出了盆地分类思想用于具体研究的方法;同时论及以往关注不够然较为重要、值得重视的盆地类型;分析了莫衷一是、或词不达意的盆地类型称谓。这方面内容及其相关问题探索性强,认识受研究者个性因素影响多、观点难尽统一,本文抛砖引玉,所提出的观点和建议供同行研讨、批评指正和批判。

1 新的盆地类型及其意义

所谓新类型,就是前人在盆地类型方面没有论述或尚未特意讨论的盆地。

1.1 改造型盆地

1.1.1 缘起与意义 中国大陆活动性强,沉积盆地后期改造强烈而普遍[1-4],致使盆地的原始沉积面貌改观颇多。盆地演化晚(末)期和之后,正是盆地油气聚散、成藏—定位和分布的重要而关键的时段。油气为流体矿产,常规、非常规油气(藏)的形成和分布明显受后期所发生的任一期构造变动和环境变化的影响,同时增加了研究和油气勘探的难度[1-4]。将其划分为一种具有专属特征的盆地类型列出进行专门研究,有利于研究深入和提高勘探成效。

对这类后期遭受不同形式较强烈改造的盆地,以往有多种称谓。如残留(余)盆地、构造盆地、多旋回盆地、叠合盆地、复杂盆地等,……[5]。各种称谓有些虽有不尽严谨或彼此冲突之处,由于大多分别反映了遭改造盆地改造的个性特点,显然不能作为这类盆地的总称。笔者将其统称为改造(型)盆地,此称谓目前已得到业内较普遍的认可和应用。

1.1.2 特征与分类 笔者将改造(型)盆地定义为:盆地在演化末期或之后,盆地发育鼎盛期的原始面貌遭受较明显改造的沉积盆地[1,5]。此定义给出了改造盆地的判识前提(原盆面貌)、明确了后期改造发生的时限(末期或之后)和改造的程度(较明显改造)。在一些活动性较强的盆地,如裂陷盆地,在盆地演化期间也常会发生断裂变形、两盘抬升剥蚀或沉降深埋等改造。这是盆地本身构造属性和演化特征的表现,不应划归于后期改造范畴。

笔者依据后期改造的主要动力及改造形式的不同,将改造盆地划分为8种类型:抬升剥蚀型(残留盆地)、叠合深埋型(叠合盆地为其典型代表)、热力改造型、构造变形型、肢解残存型、反转改造型、流体改造型、复合改造型[1,5-6]。在自然界,盆地的后期改造,大多不同程度地表现出多种地质作用同时参与、然有主次的复合改造。为了突出主控因素和聚焦研究重点,以上各种类型均可进一步细分。如笔者将叠合盆地划分为4种类型[7](见后)。不同类型盆地的结构构造、成藏作用差异较大。

盆地改造前、后的动力环境和类型差异颇大,改造盆地复合其双(多)重特征于一身。在盆地大类划分方案中,将其划归复合型[2]。

对在盆地演化过程中(而不是演化末期或之后)所派生的改造盆地,可划入原盆地所属大类中,作为该大类之下的次级类型。因这类改造盆地的形成,发生在原属盆地发展演化过程中,在一定程度上反映了原盆地早期演化阶段的构造变动特征。如在前陆盆地形成演化中,卷入前陆变形的基底冲断隆褶构造活动强烈,会将演化中的前陆盆地部分地区分隔而成为相对孤立的构造凹地,后者被隔留和归并到隆起较高的前陆断褶带内或造山带中,其进一步发展不再从属于前陆盆地。对此类盆地有多种称谓,如partitioned(破裂、肢解、分割)前陆盆地、foreland intermontane (山间前陆)盆地、intraforeland basin(内前陆)盆地、piggyback(背驮式)盆地[8-11]等,笔者称其为分裂前陆盆地[2,8]。此命名包含了该盆地发展演化过程与前陆盆地有渊源和最终结果已与其分野(分裂)的双重含义,符合该盆地的特性。

改造型盆地特征复杂多样,油气赋存和成藏过程因地而异,对多种不同形式改造型含油气盆地的综合对比和研究总结,笔者将改造型盆地油气赋存—成藏的核心理论纲要式归纳为:原盆控源、过程控储、改造控藏、多源成藏、动态聚散、晚期定位[12]。

1.2 后陆盆地

鄂尔多斯盆地丰富的石油资源来自盆地南部中晚三叠世延长期富烃坳陷[13]。据Klemme (1991)对全球范围内油气资源丰富的烃源岩层系统计, 排在前两位的依次为白垩系、 中上侏罗统, 全球油气储量的一半以上源自这两套地层;随其后的层系依次为渐新统—新近系、 志留系、 泥盆系和上石炭统—下二叠统。 全球油气储量的91.5%来自这六大套烃源岩。 三叠系的油气资源不甚发育, 约占全球石油储量的1%[14]。 在中国诸含油气盆地中, 中晚三叠世优质烃源岩的分布也较有限。 中晚三叠世陆相优质烃源岩缘何在鄂尔多斯盆地南部形成, 对其所处富烃坳陷的地质环境和动力背景及其类型进行剖析十分必要[13,15]。

1.2.1 盆地形成过程及其动力环境 鄂尔多斯盆地位于华北克拉通西部,素以中国大陆最稳定的陆块著称。盆地南部延长期大型富烃坳陷具南深北浅、南厚北薄的不对称结构。多年来的综合勘探和研究揭示,延长组烃源岩以富铀和夹多层凝灰岩层为特征;在富烃坳陷内,延长组富铀层和凝灰岩夹层与优质烃源岩在位置上三位一体、彼此交互叠置。在延长期,特别是长7 段沉积期间,坳陷(较)深湖区普遍发育各类深部物质上拱挤入构造(如砂岩墙(脉) 、泥岩脊和热液碳酸盐岩结核) 、同沉积变形构造(如断裂、褶皱、揉皱、滑塌、滑坡和软地层变形) 和事件沉积(如浊流沉积、震积岩及湖底扇等)。在烃源岩层系中,显示与深部热流体活动相关的岩石矿物和元素异常。深部探测和研究揭示,富烃坳陷深部400 km以上的壳幔各界面,保留有前新生代形成的上拱结构特征。这表明,延长期富烃坳陷和其中优质烃源岩形成的动力环境具构造活动明显、深部作用活跃的特性[15]。

延长期富烃坳陷与南邻同期秦岭造山带的演化过程和阶段兴衰同步、时空响应耦合,总体是在华北—扬子两大陆块碰撞-汇聚的动力学环境中发生的[15]。在此持续的汇聚过程中,于两大陆块直接碰撞拼接的地域,以垂向隆升增厚和岩浆规模侵入到表浅层的形式,吸收和消化了地壳上部物质的横向变形缩短，耗散了部分深部物质和能量。大致与之同时或略后,在仰冲华北陆块的后陆地带,源源不断向深部积聚的巨量俯冲物质已达过饱和,熔融和能量转换使深部能量及温压超常骤增,于是引发了大规模熔融物质与热能向上涌溢释散,导致地壳表浅层拱张破裂、侧向扩展和沉降,产生具热-张性盆地(见图1)。称其为后陆盆地(backland basins)[2],以对应于在俯冲陆块上发育、目前较为广泛使用的前陆盆地(foreland basins)称谓。后陆盆地不包括已卷入造山带内变形的仰冲陆块部分。

大量的地质调查和研究揭示,在印支期秦岭造山带以大规模花岗岩体侵入为主,普遍缺乏火山活动。这表明,俯冲到深部超饱和的物质和转化的巨量热能在该区的释放很不充分。后陆地区是俯冲物质的最终聚集和能量转换的场所,只有在该区发生向上的物质运移和能量耗散,才有可能使深部超常聚集的物质、巨能和高异常温压释放,达到相对平衡。于是,在后陆地区,延长期富烃坳陷应运而生。这与大洋俯冲及其弧后扩张盆地的形成颇为相似[16],由于这两种大地构造环境俯冲到深部的物质在规模上相差甚远,故后陆地区的伸展裂陷和热液活动远没有弧后扩张强烈。

图1 汇聚-碰撞型大陆边缘沉积盆地类型分布与深部过程示意图 (据文献[2],有修改)Fig.1 Schematic diagram of the relationship between distribution of sedimentary basin types and deep earth tectonic background in convergence-collision continental margin environment (modified after[2])

1.2.2 相关术语及称谓 “后陆盆地”一词在国内外文献中已有相关述及,然其内涵及分布位置却因人而异,莫衷一是[2]。与后陆盆地似乎相关的术语有“hinterland basin”。该盆地发育时限短,易遭受改造,常发生塑性变形,并伴有变质作用;可叠加在前期前陆盆地之上,或在前陆地区之外的各类造山区内部均可形成,特别是厚地壳、高海拔地区(如西藏新近纪Zhada盆地[10]);形成于造山区隆升成陆之后,主要为陆相沉积;没有动力环境的明确限定,未提及与仰冲板块的关系[10,17-18]。“hinterland foreland”亦出现在Miall[19]的盆地分类中,该文仅述及位于仰冲板块之上,未作其他解释说明。可见,“hinterland basin”一词含义笼统宽泛,不宜作为专属盆地类型术语。

国内文献曾述及有后陆盆地[20-23],对其特征和形成环境目前尚缺乏具体而系统的论述。

1.2.3 后陆盆地基本特征 后陆盆地与前陆盆地均形成于两大陆块汇聚-造山期,分别位于同一碰撞造山带的两侧。二者虽有相似之处,但存在质的不同[2](见表1);本身的油气特征和资源规模也明显有别。

表1 后陆盆地与前陆盆地主要特征和形成环境异同对比表(据文献[2,13],有修改)

1.3 转换-补偿盆地

1.3.1 理论模式 (较)大型走滑断裂带的走滑(平移)运动,可形成具有个性特征的系列沉积盆地。这些盆地有序的分布在走滑断裂带内及其附近和端部的不同部位,或出现在几条近平行展布的断裂的侧接部位(如拉分盆地)、走向夹角较大的断层交汇处(断楔盆地)等[2]。较大断裂带的规模走滑运动量,常在断裂两盘运动的前、后方分别形成局部挤压和拉张构造环境及变形,通过前方挤压隆褶和后方伸展沉降来转换和补偿该盘的走滑运动量,才可能使该盘的走滑运动衰减到终止(见图2)[24-25]。有必要指出,较大型走滑断裂带两盘运动的主动性和位移量一般是不均等的,断裂带较大规模的走滑位移量通常主要由主运动盘所完成,而另一盘所承担的位移量相对要小得多。只有在大型走滑断裂带主运动盘运动后方的伸展沉降区,可形成规模较大的伸展转换盆地(见图2)。这类盆地是在较大走滑运动量转换-补偿为伸展作用过程中形成的,故称其为转换-补偿盆地。根据断裂在盆地沉降和沉积过程的控制程度,可将转换-补偿盆地进一步细分为断陷型和坳陷型两类[25]。

在已有盆地分类中的“fault termination basin(断裂末端盆地)[19]”应与转换-补偿盆地类同[2]。

1.3.2 实例发现 笔者从1986年之前酝酿和撰写国家自然科学基金项目《盆地内剪切平移运动的基本特征和对油气赋存的控制作用》开始,即根据上述学术思想在自然界中寻找和论证转换-补偿盆地的实例。首先解析了河套盆地的断裂走滑平移运动,认为呼和坳陷中、新生代的沉降堆积中心形成和迁移,具有转换-补偿盆地的特征。其形成机制是该坳陷北缘边界断裂走滑活动及其两盘运动方向反转,导致断裂带南盘运动后方部位伸展沉降及其后构造反转引发抬升的结果[25]。与此同时,也曾对郯庐断裂带及山西断陷构造带两侧和尾端地区,与断裂构造带走滑活动可能发育的相关盆地进行了调查研究,结果不尽人意。在对世界上著名大型走滑断裂带进行相关梳理和研究过程中,在其尾端也均未发现较大型典型的转换-补偿盆地[2]。

图2 大型走滑断裂带运动与转换-补偿盆地形成模式图 (据文献[2],有修改)Fig.2 Formation model of transform-compensation basin in activity of large-scale strike-slip fault belt (modified after[2])

在1997年笔者承担了《苏丹Muglad盆地演化及其油气富集规律》科研项目。在中原油田研究地震剖面时发现,面积约12×104km2的Muglad盆地就正是探寻已久的大型转换-补偿盆地。对该盆地地震等资料综合研究和整理总结后,在中原油田研究院报告厅做了有关Muglad盆地成因类型(转换-补偿盆地)及其构造特征的报告。当时负责海外油气业务的副院长过了段时间后见我说:“你只看了一个星期的资料,就将盆地成因和构造特征讲得头头是道,我听得有味,觉得新鲜,但是否对，当时心存疑义。通过对实际资料进一步研究,现在看来你讲的是对的”。从笔者较早提出和有意寻找这类盆地,到发现和确定Muglad盆地为大型典型转换-补偿盆地[26-27],前后延续逾10年时间。对较大型Muglad盆地基础资料用一个星期时间的研究和所获得的发现认识是可见的表象,看不到的是在这方面10多年的理论储备、科研积累和有准备的思想。

笔者的研究揭示, 沉积厚、 面积大的转换-补偿盆地的形成, 需要巨型走滑断裂带主运动盘的走滑运动量大、 持续时间长、 运动方向长期稳定或无较大角度改变。 世界上的大型走滑断裂带延伸长度大, 其较强烈的走滑运动和运动方向, 通常受更大区域多个构造单元综合动力环境的控制; 其主运动盘水平运动的方向角度很难在较长时期保持相对稳定不变。 因而, 在全球知名的大型走滑断裂带的端部, 就很难发育具有较厚沉积的大型转换-补偿盆地。 苏丹Muglad盆地为北东东向巨型中非右行走滑断裂带南盘东端的大型转换-补偿盆地(见图2)[26-27]。 中非断裂带两盘走滑运动的形成, 起因于南大西洋分段差异扩张的动力环境。 此世界级的重大地质事件, 使中非断裂带同时具备了大型转换-补偿盆地形成所需的上述三个必要条件。 早白垩世南大西洋的差异扩张、 中非断裂带的右行走滑运动和Muglad盆地的演化, 因果链环环相扣, 兴衰同步。 到晚白垩世, 持续的扩张使大西洋中部打开并与南部贯通, 整体统一扩张。 于是, 中非断裂带右行走滑运动随大西洋南部分段差异扩张的减停而同步衰减, Muglad盆地随即进入萎缩期, 以坳陷沉积为主, 沉降沉积速率锐减。 此阶段的沉积体占比不到盆地总量的17%, 盆地已不具转换-补偿盆地特性[26-27]。

虽然大型典型转换-补偿盆地的形成条件和环境甚是苛刻,大型盆地极为罕见。但是，在断裂带走滑运动后端的伸展作用存在较普遍,所形成的小型盆地、盆内凹陷和张性构造及改造效应并不少见[25]。上述讨论为研究提供了可资借鉴的理论认识、构造模式和案例剖析[2]。

1.4 地貌成因盆地

1.4.1 缘起和意义 在对沉积盆地研究和沉积矿产勘探过程中,常会遇到一些貌似无特别差异的盆地,但深入研究却发现其地质特征有别,矿产资源规模和勘探成效不尽人意。导致此情况出现的原因颇多,但其中一个重要原因就是盆地的成因类型。沉积盆地的形成和演化,特别是沉积地层较厚的大中型盆地的持续沉降,一般都与深部内动力地质作用有关;并以不同形式、不同程度地表现出所处区域动力环境的地质构造特征和成矿类型[2]。但是，在地球上,还同时存在一种由地表凹地而汇聚水体和沉积物的地貌盆地。其演化与地球内动力地质作用没有直接联系。

这类地貌成因盆地(landform genesis basins)在地球分布较广,在各类大地构造环境中均可形成,多数面积较小,也有大中型盆地。但是，其地质构造特征和构造动力环境及意义,与动力成因盆地明显不同。这类盆地除因蚀源区丰度相对较高的矿物元素在盆地近源地区可能会聚集成矿外,沉积矿产资源种类少,大多规模小、丰度低,间或有薄煤层。将其划分为盆地新类型,旨在强调其特性与内动力成因盆地的差别,以引起研究中的关注和矿产勘探时有对策。

这类盆地与动力成因盆地在分布构造位置、表观特征等方面无明显差别,所用盆地类型称谓常含义宽泛、界线不明。如山前盆地与前陆盆地、山间盆地与中间地块盆地、弧内盆地与弧间盆地等。事实上,这几组盆地类型前者的称谓并无明确的内涵,所表达仅是地域位置和地貌特点。对山间盆地的称谓,Miall[28]认为涵义“很不精确,因而价值不大”,建议废除。笔者认为,应给不同大地构造环境中的地貌成因盆地有对应的专用术语,建议将以往的山前盆地、弧内盆地和山间盆地(坳陷)等术语,限定为表述对应地域的地貌成因盆地,以与各类地域对应的动力成因盆地相并列和区别[2]。因这两类盆地在地质构造意义和矿产资源潜力方面均差别极大。

1.4.2 特征与分布 先存的负向地形是地貌成因盆地开始接受沉积的先决条件。此类负向地形的出现,常为较强烈构造变动或地质事件完结后的遗迹,与内动力地质作用有较多关联。如由于各类差异升降、断裂活动、热力作用等所形成的各类负向地貌单元。此后,导致地表差异升降的动力地质作用渐趋消退。水体和沉积物即会汇聚到这些负向单元(即盆地)中,新增加的重力负荷会导致盆地进一步缓慢沉降。值得注意的是,外动力成因的一些特殊地貌盆地,如较大型堰塞湖、撞击坑,若水体和沉积物在其中快速汇聚,也可能会引发构造动力响应、均衡调整和沉降。对较大型水库蓄水之后发生的地质构造变化和微地震频发的观测结果可为之佐证。

在不同大地构造环境和同一构造环境的不同构造部位,均可能形成地貌成因盆地,但其规模、结构和相应的沉积特征不尽相同,甚或差别较大[2]。

地貌成因盆地的共性是[2]:① 面积大小差别较大,在较稳定的克拉通地区,蝶形坳陷盆地较大者可达数十万、上百万km2[2,29],在造山带和岛弧等较活动区小型盆地居多;② 在主沉积期断裂不发育,鲜有(较)快速沉降发生,缺乏岩浆活动,深浅部物质能量交换和相互作用弱,地热场偏低或接近中等;③ 主要呈坳陷结构,少有(较)深水沉积,一般沉积速率较小,沉积厚度不大,多数盆地发育时限较短。④ 在地貌高差较大的山区和陆块边缘,早期沉积速率较快、粗粒沉积发育,沉积厚度较大但横向变化快;可形成规模不等的重力断层,盆地分布位置不稳定,发育时间短;⑤ 优质烃源岩不发育,油气资源丰度低、规模小;若前期下伏地层具备生烃条件,可形成下生上储油气藏。

多数盆地消亡的时间常滞后于基底沉降结束的时间。此盆地趋于消亡而滞后延续并接受沉积时段的构造背景和沉积特征诸方面,与地貌成因盆地类似。换言之,可将二者的沉积建造、构造环境等对比分析,深化对二者的研究和认识[2]。

2 盆地个性特征的凝练与分类细化

全面系统的科学(或盆地)分类,都是整体框架式的构建,每类都是对数个不尽相同的同类实例的归纳和升华[2],大多具形而上(理论总结)的属性。在实际研究中,重视的是研究对象(盆地)的细节特征和具体问题,一般有形而下(应用实践)的特点。将二者这种彼此关联而又不甚紧密的关系,变得相互融合、应用有效的研究途径是科学分类的研究思想和方法。即在梳理和总结该类盆地共性特征的基础上,通过剖析和凝练所研究盆地的个性特征,确定其在该类盆地框架中的独特位置;进而聚焦和突出具标志性与众有别的个性特征。这实际上是对所研究盆地特型的厘定和所属类型的再精化细分。本团队多年来在对不同类型盆地的实际研究中,在此方面有较多的研究进展和感悟。如前述将改造型盆地划分为8种类型[1,5-6],以下对不同地域和不同类型盆地的研究结果均与之有关。

2.1 盆地个性特征的凝练

2.1.1 残延克拉通内盆地 克拉通(内)盆地(也有称内克拉通盆地)的术语在科学文献中出现较早、应用甚广、内涵宽泛。该盆地总的特征是:结构构造(较)简单、地质环境(较)稳定;沉积建造主体在克拉通内,可延展到周邻。在中国华北、扬子和塔里木三大克拉通上的古生代盆地,总体属克拉通盆地;所发育的中生代盆地类型多样,以陆相沉积为主。

位于华北、扬子克拉通西部的鄂尔多斯盆地和四川盆地,现今地质构造特征和地貌景观的差别是很明显的,这几乎已成为共识。但需指出,这种显著差异主要是后期改造重塑的结果。若剔去晚白垩世以来两盆地东强西弱、边强内弱的差异强烈改造,认为在中生代这两个盆地的沉积-构造特征和演化过程的共性是最基本的[30]。两盆地发育之前,所在地区既没有出现较长时间的沉积间断和剥蚀改造,亦无重大构造变动事件发生,而是由前期更广阔的大型克拉通内盆地发展演化、渐变过渡、逐步萎缩演变而形成。在中生代盆地演化过程中,两盆地总体具有克拉通内盆地结构构造较简单、地质环境较稳定、主体缺乏岩浆活动的特性，但其活动性较典型克拉通盆地略强。故称之为残延克拉通内盆地,以突出盆地演化的个性特征,并说明其与典型克拉通盆地的些许差异[30-31]。

四川盆地与鄂尔多斯盆地在中生代沉积范围广阔,均超过今盆地面积的2倍以上[30-31]。在中生代演化过程中,两盆地的原盆类型“大同”,其“小异”主要表现在沉积环境方面。此差异突出的有两点:

1) 盆地发生时海-陆沉积环境变迁及其时限不同

2) (较)深湖富烃凹陷的有无

鄂尔多斯盆地南部发育中晚三叠世延长期富烃凹陷,面积大、湖水较深、优质烃源岩发育、石油资源丰富[13];而四川盆地在晚三叠世—早白垩世演化期间,缺乏规模富烃凹陷,因而上组合中生界石油资源规模远逊于鄂尔多斯盆地。

世界各大陆的大型克拉通内简单或稳定盆地,主要发育在古生代,且大都在联合古陆解体之前已先后消亡。在各克拉通内形成的中新生代盆地,以其较强的活动性而与克拉通内盆地显著不同。然中国的华北和上扬子克拉通盆地在中生代仍持续发展,收缩渐变成另一类盆地。这种跨越显生宙两大板块构造演化阶段的残延克拉通内盆地,在世界其他大陆并不多见或发育甚差。这种新的盆地类型正是中国大陆演化特色的表现,其形成、发展和消亡与太平洋板块运动和特提斯构造域活动对中国大陆联合作用密切相关[30]。

2.1.2 近陆缘盆地 在大型板块或陆块的边部与内部,构造动力学环境差异较大。一般板块或地块边部受近邻构造单元活动的影响较大,位处板块边部的盆地活动性,明显强于板块内部的同一类型盆地。

中国大陆东部中生代中晚期构造变动强烈、岩浆活动频繁,新生代主体以较大幅度沉降为主,形成诸多伸展裂陷盆地。如华北克拉通东部的渤海湾盆地,古近纪裂陷活动强烈,沉降和沉积速率快、基性火山活动频繁、古地温梯度明显高于现今仍相对较高的地温梯度,油气资源丰富。而华北克拉通西部环鄂尔多斯盆地的渭河、银川、河套等新生代断陷盆地,在盆地演化过程和阶段、裂陷时限、构造特征等方面,与渤海湾盆地基本相同,或大同小异。但西部的渭河等诸断陷盆地,至今没有发现火山活动。油气勘探除近年在河套盆地有重要油气发现外,在其他裂陷盆地均未获得突破。此东、西部同时代裂陷盆地上述显著差异的形成,与距板块边缘的近远、受太平洋板块俯冲影响的强弱密切相关。

在不同大地构造环境中,处板块或大陆块边缘地区的盆地,一般活动性较强、地温梯度较高;在板内或陆块内部的同类型盆地,其活动性和地温梯度则有所减弱、降低。此类情况具有一定普遍性。针对此实际情况,在沉积盆地类型划分时,笔者单列出了“近陆缘盆地”[2],旨在指出和强调陆缘地区,或陆-过渡壳地带活动性较强、深部作用活跃的特性。在不同构造动力环境中,近陆缘盆地的结构特征和构造属性会有较大差异。可根据其所处构造动力地域的不同和特点,给近陆缘盆地名称中加上显示特性的文字,如近陆缘裂陷盆地等[2]。

在沉积方面，近陆缘盆地也常有其值得注意的特别之处。如滨海近陆缘盆地，受海平面上升引发的短暂海侵等因素的影响，在近海地区的陆相地层中会时有海相夹层出现。如鄂尔多斯盆地南缘二叠纪-三叠纪的沉积情况；松辽盆地白垩系和中国东部裂陷盆地古近系中海相夹层的形成，也应与此有关。

2.2 叠合盆地类型细化

笔者将叠合盆地定义为:不同世代相对独立盆地上下沉积叠置而成的组合盆地[7]。叠合盆地的下伏盆地在后期被叠加深埋,即使其沉积实体主体仍被保存,但盆地的表观、结构、流体系统和温压环境等已遭受了较明显的改造而有较多变化,属改造型盆地大类系列[1],改造的主要动力和方式为沉降深埋作用。叠合盆地结构类型和叠合方式多样,致使油气资源规模和赋存成藏特点差别甚大。凝练盆地个性特征对该类盆地进行次一级类型细分,有助于聚焦关键问题和研究深化。

叠合盆地,不属于也不应称作“多旋回”盆地、“继承盆地”。叠合盆地为组合盆地,由两个相对独立盆地上下叠置组合而成,不是同一盆地多旋回(即多阶段)演化所成,也不是同一盆地继承发展形成的。Miall认为,“继承盆地”的含义“很不精确,因而价值不大”,建议废除该术语[28]。

根据叠合盆地的演化和改造过程, 综合上叠与下伏盆地的规模、特征及其叠合关系等, 将其划分为以下4种类型[7]。

易延叠合型:上、下盆地间断时间短、叠合程度高;下伏盆地改造较弱、保存良好; 若后期改造不强,上、下盆地的连通性一般较差。如中生代鄂尔多斯盆地、四川盆地与下伏盆地的叠合(见前述)。

改造叠合型:上、下盆地演化间断时间较长,地质特征差异较大; 叠合前下伏盆地改造强烈;与差异叠合型的区别是上下盆地叠合程度较高。如大华北晚古生代盆地与下伏早古生代盆地的叠加。

差异叠合型:上、下盆地的间断时间、展布范围、沉积特征、结构构造、叠合程度等差别较大;叠合前下伏盆地多遭改造。据上叠与下伏盆地面积的大小,可简单分为上小/下大(如陆内前陆盆地/克拉通盆地)和上大/下小(如新生代渤海湾盆地/下伏中生代盆地)两种类型。其可能叠合方式的类型多样。

多重叠合型:两个以上相对独立盆地先、后上下沉积叠置。

叠合盆地的下伏盆地,若发育和保存有良好的烃源岩, 对盆地总的油气赋存条件、成藏特点和资源规模有重要的影响。

两个或多个盆地的上下叠置成为同一叠合盆地,加强了各盆地油气赋存、成藏及分布的关联性和整体性,增加了盆地油气资源的规模和丰度,使油气的成藏过程和组合模式更为丰富多样。我国鄂尔多斯、塔里木和四川三大叠合盆地油气资源丰富,多个(较)大型盆地的多重叠合为其主要原因之一[12]。

2.3 小型含油气盆地分类

中国小型沉积盆地数量众多,约占面积大于200 km2盆地总数量的80%以上;分布地域广,遍布全国各地;特征复杂,含油气性差别极大。在面积小于2×104km2的小型盆地中,目前已有13个盆地发现商业油气[33]。其中景谷盆地面积最小,仅88 km2。这些小型含油气盆地的油气资源规模虽相对较少,但其中部分“小而富”盆地单位面积的含油气丰度远高于大中型含油气盆地[33]。目前对这些小型含油气盆地的主要特征总体研究薄弱。对其油气赋存特征及主控因素进行深入研究,在此基础上进行类型划分,将会丰富陆相盆地油气地质理论,可为世界范围内小型盆地的油气评价和勘探提供理论依据和借鉴实例。

根据对中国小型含油气盆地形成动力环境与各盆地的构造特征、沉积建造及其演化、后期改造和油气赋存条件的综合研究和总结,将其划分为以下3种类型[33]。

2.3.1 改造残留盆地 该类盆地为较大型沉积盆地后期经各种不同形式改造而残留的部分沉积体。 在原盆地主要演化时期, 特别是烃源岩形成期, 原盆地沉积范围较广阔。 在残留盆地中, 现今存留有较大型原盆地富烃凹陷的规模烃源岩。 这些烃源岩后期深埋生烃, 成为该盆地油气聚集成藏的资源基础。 如酒西、 焉耆、 三塘湖等含油气盆地。

现今酒西盆地面积2 700 km2,油气资源量6.59×108t,1939年发现老君庙大油田,1959年最高年产量达140.6×104t;20世纪末又在南缘山前推覆构造之下发现青西大中油田。今盆地属早白垩世范围更大的酒泉裂陷盆地群的一部分。原盆地在早白垩世末抬升消亡,于始新世又复坳陷沉降,接受沉积;在新近纪青藏高原隆升和向外扩展区域挤压作用下,转化为前陆盆地挠曲沉降,堆积了最厚可达4 500 m的新近系,从而使残留在青西富烃洼陷中的下白垩统烃源岩深埋成熟和生排烃-成藏[34]。

焉耆盆地位于天山南部,面积1.3×104km2。该盆地在侏罗纪为大型塔里木盆地北部的一部分[35-36];白垩纪晚期抬升与塔里木盆地分野,前期地层遭受剥蚀;于新生代又复沉降,始发展成山间小型残留盆地,中新生代地层最厚达7 200 m。盆地南部博湖凹陷面积4 100 km2,约2 700 km2残留有中下侏罗统，并含规模烃源岩。在盆地其他地区侏罗系已被剥蚀殆尽,主要分布新生代不同时期地层。该盆地已发现的两个油田和4个含油区块全分布在有侏罗系残留的博湖凹陷,最高年产量达23.7×104t。

由上述可见,小型改造残留盆地在古盆地的位置,特别是与其中古富烃凹陷的空间关系,对于评估今残留盆地的资源规模和成藏条件及分布极为关键[37]:只有优质烃源岩得以保留,此类盆地才可能富集油气,而且一般油气丰度较高,勘探成效良好。

2.3.2 热力成因盆地 此类盆地在形成和演化的主要阶段,具有明显比周邻地区较高的地热背景。此显著特点直接影响了小型热力成因盆地烃源岩的形成、转化和油气富集。如:①有利于微生物的勃发和优质烃源岩形成;②可使烃源岩在较浅埋深环境中即达到成熟和较早向烃类转化;③塌陷-伸展构造作用引发盆地快速沉降,使较小盆地具有较厚的沉积充填。确定南襄盆地(泌阳凹陷)、景谷盆地属热力成因的小型含油气盆地。

南襄盆地坐落在秦岭—大别造山带的接合部位,面积1.7×104km2,是中国著名的“小而富”油气盆地,最高年产量达257.4×104t(1988)。盆内泌阳凹陷面积1 000 km2,占盆地面积的6%,却拥有盆地已探明油气地质储量的92.8%和已生产原油的95%[38]。泌阳凹陷的烃源岩系为古近纪断陷期湖相沉积,最大累计厚度达1 900 m,烃源岩母质好、生油能力强,主力烃源岩生烃门限普遍较浅(1 700～1 900 m),大部分烃源岩已进入成熟阶段。在盆地的三个凹陷中,泌阳凹陷的热演化程度和地温梯度最高。对多种资料的综合研究证明,泌阳凹陷的形成演化与深部较高热力作用密切相关[33,38-39]。

景谷盆地是世界上面积最小的含油气盆地,新近纪地层中发现有年产油1 500 t的微型油田[33],令人注目。地球物理测深资料揭示,在景谷盆地之下,具有深部物质上拱和地壳比周邻地区相对较薄的结构特征。这是该盆地较高地热场(今地温梯度高达5.0℃/100m)形成的深部背景,也是其时代颇新的新近纪烃源岩能够成烃和成藏的主控因素[33]。

2.3.3 走滑转换盆地 此类盆地的形成和演化主要受大型断裂带的走滑运动所控制。

盆地一般面积较小,在平面上长度远大于宽度,呈狭长带状展布,沉积相带横向变化快,沉积-堆积中心常发生迁移,致使粗粒沉积与烃源岩在横向犬牙交错、垂向上下叠置;一般沉降-沉积速率快、地层厚度大,盆地具有“小而深”的结构特点,常会发育较深水环境;地热场高,较热的背景和较深的水体有利于烃源岩形成。断裂的走滑活动将基底和前期、同期沉积地层卷入变形,构造圈闭多见,在盆地演化过程中建造与改造异地同步;盆地的结构构造复杂,沿走向分区(段)性明显;致使油气的赋存条件、富集程度和分布特征在平面上因区而异,一般油气丰度高。走滑转换含油气盆地如(依兰-)伊通、百色(830 km2)、伦坡拉(3 800 km2)等盆地[33]。

伊通盆地面积约2 300 km2, 位于大型郯庐走滑断裂带分离弯曲(releasing bend)部位。 其形成演化和改造明显受该走滑断裂带新生代右行走滑活动的控制。 盆地呈同向狭长带状展布, 长宽比为10∶1～20∶1; 盆地东、 西两侧北东向盆缘断裂的走滑特征和控盆作用东南弱西北强, 使盆地东西向具不对称双断式结构 。盆地的新生代沉积厚达2 000～6 000 m,含多层烃源岩[33,41]。盆内横向断裂发育,致使断凸断凹相间、分区明显。所发现的油田主要分布在中、南部两个小断陷中,含油气丰度相对较高,最高年产油量达63.4×104t (1990)。

世界上单位面积和体积含油气丰度最高的盆地,是美国西南部洛杉矶盆地。该盆地面积3 760 km2,其形成和演化与该区著名的大型圣安德烈斯走滑断裂系统的活动密切相关,是典型的小型走滑转换盆地。盆地的地热场高,上白垩统—新生界沉积层最厚达9 400 m[2,33,40,42-46]。

可见,对盆地含油气性和油气丰度的评价,不能简单地根据今盆地面积的大小而简单论定[12]。

由上述可知,小型盆地面积小,湖盆面积更小,要具备良好的油气赋存条件机遇明显要少。小型盆地赋存油气,甚或具高油气丰度最重要的必要条件是,形成或保留一定规模的优质烃源岩并能使其向烃类转化。残留盆地虽后期遭较强烈改造,但原盆中部分烃源岩得以保存和随后被深埋并生烃[12,47];热力型和走滑型盆地均有(较)高的深部热背景,有利于烃源岩的形成和成熟生烃[39]。若此必要条件具备且优越,同时其他油气赋存-成藏的必要条件良好,就有可能形成为高丰度“小而富”的油气盆地。

3 值得重视的盆地类型

持续的沉降,是盆地赖以形成、发展和演化的生命线。在地质时间尺度上,若盆地的沉降停止,盆地就会因其负向地形很快被填满而消亡。对盆地的沉降动力讨论热烈,然各有侧重。笔者倡导和推荐的盆地沉降动力主要源自地球深部,分为热力、应力、重力及其复合4种[1-2,48-49]。在中国,较多学者和科技人员在盆地研究和分类时,对其中的应力(压、张、剪)更为重视。相对而言,应力作用及其形成结果表现较为直观,便于观察和研究,对其重视无可非议。但应力只是盆地形成动力的一种类型,而且应力作用的发生和不少具应力表象的地质构造现象,常与热力、重力或其复合作用联系密切、因果相关。所以,在盆地类型和构造变动研究中,同时应关注热力和重力作用及其复合效应。

3.1 热力成因盆地

盆地的热动力主要源自地球中深部。盆地的热状态是其动力环境的直观反映,对油气等沉积矿产的形成有重要影响。在我国陆相盆地,石油资源丰度位居前列的盆地或凹陷,均具有热背景或经历了较高的热演化。如渤海湾盆地的辽西凹陷、渤中坳陷、东营凹陷和南襄盆地的泌阳凹陷、松辽盆地中央坳陷、酒西盆地等;面积仅85km2的景谷微型盆地能够产油,与其热力成因息息相关[33,39]。

关于热力作用导致盆地沉降,已提出了多种机制和模式[2]，可将其归纳为以下4类[1-2,39]:在地壳深部或地幔较高热异常作用的大背景中, ① 岩石圈的温度显著增高,或② 低密度异常地幔或下地壳热流体向浅表层侵入,引发地壳热胀、拱升、破裂和剥蚀, 随后温度较快速的冷缩、引起地壳上部或表浅层塌陷沉降,形成沉积盆地(见图3);③ 下地壳的物质在更高温压环境中发生相转化,或④ 深部各类高密度物质的局部上侵贯入,导致地壳或岩石圈的体积变小、密度增大,遂发生地球均衡调整和地壳或岩石圈沉降，形成盆地。

以深部地壳-地幔热力作用为主要成因动力的盆地,可分布在不同的大地构造环境。如大洋扩张和离散型大陆边缘各类盆地的发育、洋陆俯冲构造环境弧后盆地及弧间盆地的形成、陆陆汇聚碰撞造山过程后陆盆地的产生,以及各类主动裂谷的形成和被动裂谷的热衰减沉降等,前人已有诸多讨论。

对以稳定为特征的内克拉通盆地的成因, 长期令人困惑,对其认识差别较大、争论尚多。如出现在北美克拉通上面积逾20×104km2的古生代密歇根盆地,盆地平面形态“惊人的圆”,未见深大断裂和明显构造变动形迹,厚约5 000 m以海相碳酸盐岩为主的各时代地层,大致在同一位置垂向叠置沉积,其成因令人费解。深部探测和研究发现, 在寒武纪该盆地形成之始,发生过较高的热异常活动。进一步综合研究,将该盆地的成因概括为热胀—拱升—剥蚀→冷却—沉降—成盆的过程和模式(见图3)[39,50],称之为热鼓胀说[2,52-56]。 尽管对该盆地热力成因的细节和证据尚需进一步完善, 但认为目前尚无比此形成模式更好的诠释[39,52-56]。

A 早期热力岩浆上拱隆升:热穹隆形成遭受剥蚀;B 晚期热力衰减、塌陷:盆地(凹陷)发育,接受沉积图3 热力盆地(构造)形成演化示意图(据文献[51])。图B中点线,为图A热穹隆状态Fig.3 Schematic diagram of formation and evolution of thermogenic basin (after[51])

3.2 天体撞击盆地

小行星、陨石等天外物体撞击地球所形成的负向构造(称之陨石坑、冲击坑、撞击坑等),是一种发生在地球表层但又无需地球本身动力所形成的特殊盆地,称之为天体撞击盆地[2]。

小行星和陨石等撞击星球的频率较高。 月球已被陨石撞得遍体鳞伤, 在火星上已发现了75 000个陨石坑。目前每年约有10 000到80 000颗陨石袭击地球[57]。述及地球受天外物体撞击及撞击坑的文章和报道也时有出现。截至2021年3月31日,全球陨石坑数据库中所确认的陨石坑已有190个[57]。其分布遍布全球,形成于各主要地质时代,约有1/3直径大于10km[58]。太阳系中最大的陨石坑(卡洛里)发现于水星表面,直径达1 550 km;月球上最大的陨石坑,直径900 km。在地球上所确认的撞击坑中,南非Vredefort陨石坑年代最老、直径最大,约250 km(200～300 km)[57]。在印度对开海域发现的陨石坑,直径500 km,面积约20×104km2[2]。若被确认而录入数据库,将成为世界上所发现最大的陨石坑。

在地表,撞击坑的表观形态一般呈似圆形、椭圆形或弧形的负向地貌。内部结构简单者外貌呈浅盆状,复杂撞击坑的内部常有中心隆起,坑边部有塌陷和断裂[2,57-61]。遭后期不同形式改造的撞击坑,外观形态则会有较多改变。所撞击出的物质在撞击坑边缘堆积最多,构成边缘隆起;向外散落的范围超过撞击坑直径的2倍,撞击散落物的粒度和堆积厚度随距撞击坑距离的增大而减小。

撞击坑的面积大小不等,逾数千或数万km2并不少见。强烈的撞击作用形成整体下凹的盆形构造,破坏了基岩深浅部结构的完整性,水体和沉积物汇聚充填于其中产生的局部重力负荷,引发盆地进一步沉降和接受沉积。若撞击作用发生和叠加在正在发展的盆地的某些部位,对该区的沉降沉积作用、凹陷结构形态、生态系统,甚或盆地演化进程都会产生重要的影响,同时深刻地影响沉积矿产的形成、丰度和分布。现已在其中相关盆地中发现了油气田[62]。根据撞击坑的形成过程和天外物体的物质组成认为,在撞击坑中亦会发现不同类型金属矿产,特别是地球稀缺的矿产。

天外物体撞击和相关盆地形成,其成因的特殊性、发生的偶然性和存在的普遍性,有必要将其作为一类盆地单列,其动力和成因可划归重力成因盆地大类[1-2]。这类盆地的地质构造特征和成矿条件与众有别[59],对其判识发现和专门研究值得重视和加强。

3.3 中间地块盆地

3.3.1 意义与特征 中间地块(intermediate massif,median mass)一词在20世纪20年代已见于文献[63]。其内涵现在一般指被褶皱构造带或造山带所围限的相对稳定、面积较大的地块;可视为小型或微型克拉通,其形成时代与克拉通相当,或略新。

在20世纪50年代,中间地块盆地论述较多,指位于活动构造区中较大型盆地[64],或认为属活动区内中间地块的上叠坳陷(superposed depression)[65-66]。中间地块盆地当时在中国地学界时有述及,形式上受苏联学者和俄文论著的影响,主要还是与该类盆地在中国西北部—中亚及邻区较为发育和特征典型有关。此后板块构造学说风靡全球,英文论著渐成主流,在以板块构造学为基础的盆地分类方案中,对此类盆地鲜有述及。这显然与板块构造理论创建的基础以大洋和陆缘为主,其理论的发祥地欧美地区缺少典型的中间地块盆地类型有重要联系。

中间地块盆地被褶皱造山带所围限,或位居褶皱造山区内(见图1)。中间地块的隆升和沉降,一般与周围褶皱(造山)带的升降方向相反。即在中小地块处于大洋或“多岛洋”环境中,这些地块通常或露出水面成岛,主体缺失沉积;或为海底高原,大部地区沉积较薄。在大洋消减、板块汇聚碰撞和造山隆升时期,这些被群山围限于“中间”的地块因有相对“刚性”的结晶基底支撑和“护卫”,不仅没有卷入造山带隆褶变形之中,却相对沉降成为残留洋盆地,或陆相盆地,接受较厚或巨厚沉积。中间地块盆地的沉积建造可有前述不同大地构造演化阶段的洋陆沉积物,但以碰撞和/或陆内造山期的沉积充填为主。该盆地经历和记载了该区域动力环境的变迁,具有重要的地质构造意义;同时可能蕴藏有(较)丰富的油气、膏盐等沉积矿产,将其作为一种独立的盆地类型单独列出是必要和重要的[2]。

以往曾将山区中接受沉积的各类负向构造单元,泛称山间(坳陷)盆地。前已述及,此术语含义过于宽泛[28],不便使用和彼此对比,建议将其专用于地貌成因盆地。

在两大陆拼接之前的“多岛洋”环境中,其间由古老地块构成的大中型岛屿和海底高原,在两大陆汇聚拼接之后多数会演变为中间地块盆地。中国西部—中亚—东欧地区在古生代大部处于“多岛洋环境”,因而该区中间地块盆地较为发育。准噶尔和柴达木盆地[67-68]、塔里木盆地[65,69-70]、东欧的潘诺(Panonian)盆地和伊朗中部盆地[64-65]、羌塘盆地[71],被认为属中间地块盆地。

中间地块盆地位处构造变动和后期改造强烈的活动区,遭受的多期次强烈变形改造会使其基底破裂并有岩浆侵入,其上又有巨厚沉积地层大面积覆盖,对其基底属性或形成时代的厘定难度较大、歧义尚多。这也是对这类盆地类型厘定认识不一的主要原因之一。如天山中吐哈和伊犁盆地构造属性的厘定,若其基底时代证明为前寒武纪地块,可将其划归中间地块盆地。

3.3.2 相关盆地类型称谓的讨论和思考 受作者研究经历和研究地区等因素的影响,对中国西北部的准噶尔、塔里木和柴达木盆地,曾被分别认定为石炭纪、二叠纪的弧后残留盆地[72];东欧的潘诺盆地也曾被作为陆壳上弧后盆地的实例[28]。对这些观点,多有异议或质疑。

在Bois等[73]的盆地分类方案中,于聚敛环境大类中列出“山间盆地或中国型盆地”类型。在此,“或”字表示山间盆地与中国型盆地的特征相似之处较多,但仍有所差异。该文所列举的盆地实例为中国的柴达木盆地、东欧的潘诺盆地等。可见,Bois等所谓的“中国型盆地”,指的即是中间地块盆地。

Bois等[73]和Bally等[74]在盆地分类方面的研究结果,在国际影响颇大。他们大作中的盆地分类方案均给出了“中国型盆地”的类型。虽二者用词相同,然内涵却完全不同:Bois等[73]指的是中间地块盆地,而Bally等[74]指的是陆内前陆盆地(见后)。这说明,两篇大作所述的“中国型盆地”,在以往所定义的盆地类型中并未包含,其形成环境和特征与之有别,其典型实例在中国,世界其他地区没有,或不典型。用“中国型盆地”一词,本身地质含义不明晰,这反映了作者们对中国盆地探究甚少,或浅尝辄止[2];然同时又显示了作者撰文谨慎的态度,没有以无所不知的权威架势,简单类比、张冠李戴。

由此可见,从地质实际出发进行深入剖析和凝练升华的重要性,也进一步说明将中间地块盆地作为一种独立盆地类型单列,强调其重要地位的必要性[2]。

4 几种类型盆地的称谓

4.1 陆内前陆盆地

在中国中西部大型山系周缘山前地带的盆地,如西昆仑山前的塔西南坳陷、天山南、北的库车坳陷和准南山前坳陷、祁连山北缘的酒泉盆地和民乐盆地等,总体具前陆盆地的结构、构造变形和沉积特征,主要形成于新生代中晚期[75-76]。

在这些地区的造山和成盆作用进行过程中,同期并没有发生陆陆碰撞或大洋板块的俯冲作用。这有悖于定义中经典前陆盆地形成的构造动力学环境(见图4A,B)[8,28,77]。于是,中国学者对这类盆地就曾给出了多种称谓,如类(准、似)前陆盆地、再生(复活、复合、碰撞后继)前陆盆地、前陆类盆地、陆内前陆盆地等[8]。这类盆地在全球其他大陆较为少见,国外学者也鲜有述及。在进行盆地分类时,Bally等[73]已注意到中国这类盆地与经典前陆盆地的异同,称其为“中国型盆地”。

中国这类盆地形成于大洋早已消失的大陆内部的聚敛环境,与大陆碰撞或大洋板块俯冲没有直接成因或动力关联。在中国中西部及周邻地区,新生代,特别是晚新生代以来的区域构造动力环境主要受控于印度板块碰撞引发的青藏高原隆升和持续向外扩展。从而导致该广阔地区大陆聚敛动力环境的形成,并引发陆内各块体间挤压造山和挠曲成盆作用的发生[8,75]。在中国中西部和周邻环青藏高原构造域,大型山系山前地带这类盆地较为发育、特征典型。

图4 不同大地构造环境中前陆盆地类型图 (据文献[8])Fig.4 Basic types of foreland basins in different tectonic environment (after [8])

笔者曾赞同和推荐将这类盆地称之为陆内前陆盆地[2,8,75-76],并不是对此术语或用词的偏爱选择;而是提议将其作为一种代表陆内聚敛环境的新的盆地类型列出,旨在与大洋俯冲陆缘的弧背前陆盆地和大陆碰撞环境的周缘前陆盆地相提并论且有所区别[8](见图4)。这样,在地球或板块构造演化的历程中,大洋消减、大陆碰撞和陆内汇聚3个不同性质的聚敛构造环境、相继演化全时间序列的主要阶段,均有聚敛造山作用和其相关联的前陆盆地代表,弥补了以往板块构造研究和盆地分类方案中前陆盆地在类型上的缺陷[2,73-74,77]。从而就再不必“类、准、似”地依附于国外经典的前陆盆地,也不再是这些经典前陆盆地的“再生、复活、复合、后继”。

从陆内前陆盆地形成的构造环境可知,盆地盛行(较)粗粒沉积,烃源岩不发育,油气资源有限。前陆盆地的形成演化,将前期下伏各时代地层卷入统一的构造变形之中,具有下生中储上储、整体聚散成藏的条件。若盆地下伏前期地层的烃源岩质量好、规模大,仍有形成丰富油气资源和大油气田的潜力。如祁连山北麓酒西新生代前陆盆地中老君庙等大中油田、塔里木盆地北部库车新生代前陆坳陷中的大气田群,油气均来自前新生代不同时代烃源岩。

4.2 拉裂盆地

在不同的伸展裂陷构造环境中,所形成的裂陷盆地已有不同的称谓。这样,由名称即知盆地所处的构造环境和属性。如除伸展环境中通用的裂陷盆地、拉张盆地、张性盆地等外,有转换走滑构造环境中的拉分盆地,与大洋板块俯冲有关的弧后扩张盆地,带状展布伴有岩浆活动的裂谷(盆地)等。

在离散型大陆边缘形成演化过程中,不同阶段于大陆边缘均较广泛发育受断裂活动控制的裂陷伸展盆地。在南大西洋东、西大陆边缘所发育的盆地最为典型。现已有不同规模的油气发现,在巴西东海岸的雷康卡沃(Riconcavo)盆地,盐上和盐下均发现有较大规模油气储量。

这类盆地大致平行于大陆边缘呈狭长带状展布;盆内同向正断层和翘倾断块发育;也有倾向大陆方向的反向断层,受其中较大断层的影响,可形成对称或不对称的双断式地堑;在断陷较深的部位,沉积厚度较大,有烃源岩发育(见图5)。与大陆边缘垂直或大角度相交的横向断裂,少数规模较大者延伸到大洋和/或大陆内部,影响区域沉积构造环境和分隔不同盆地发育;大部分中小型横向断裂,造成盆地内部的地质结构差异和明显分区[2]。

图5 离散型大陆边缘拉裂盆地结构构造模式图Fig.5 Structural model of pull-rift basins in divergent continental margin

离散型大陆边缘的演化主体处于伸展构造环境之中,但在其演化的不同阶段,伸展裂陷作用和变形特征明显不同。在陆内破裂阶段属深部作用主导的主动裂谷,陆相沉积中夹有多层火山沉积;到大陆分离的陆间裂谷阶段,一般有规模膏盐层形成,成为恢复和论证扩张后的大洋两侧在扩张前曾连在一起的对比证据;在大洋扩张和大陆漂移过程中,离散型大陆边缘才主体成为“被动”“非活动型”大陆边缘,缺乏岩浆活动、鲜有地震发生,盆地沉积建造和构造作用与前也有较大差异。在大洋持续扩张的区域构造大环境中,大陆边缘盆地总体发生差异沉降,其沉降幅度离陆向洋增加,于是形成了基底和沉积层顶面均向洋倾斜的高差明显的不对称盆地结构(见图5)。在此演化过程中,前期盆地的结构和地层分布特征均遭受了较明显的不均衡改造,此后发生广覆式海相沉积。在区域扩张伸展、重力不稳定和膏盐层易塑性流动多重因素的影响下,大陆边缘持续裂陷沉降并形成面向大洋滑移的纵向重力正断层、翘倾断块和各类盐构造及盐向较深部的移动(见图5)。这些总体平行于大陆边缘的正向重力正断层,向大陆边缘方向扩展、活动时代变新、陆源成分增多。

由于这类盆地的结构构造和沉积组合序列特别, 发育构造环境特定, 裂陷作用总体是在伸展背景下发生, 称之为拉裂(pull-rift)盆地。 以显形成构造环境的个性特征, 并与其他大地构造环境中的伸展裂陷盆地相并列和区别。 曾有用“pull-apart”来命名和描述这类构造或盆地[78],该词较流行的中文译名为“拉分盆地”。在中英文论著中,现已较广泛地将其中、英文名词对应于由两条断层走滑伸展作用所产生的盆地。

4.3 弧背盆地

俯冲型聚敛大陆边缘,以太平洋周边陆缘为典型地区。但是，在东、西太平洋陆缘,地貌和地质构造特征却完全不同[9,16]。在西太平洋的亚太型大陆边缘,由洋向陆依次为海沟、岛弧、边缘海和弧后扩张区,弧后扩张盆地多发育在洋壳和过渡壳及陆壳上;而在东太平洋南美西海岸的安第斯型陆缘,则为海沟、高山、弧后挤压区及弧背前陆盆地,此盆地是“一种真正的内陆盆地”[7,77]。这两种同时存在的俯冲陆缘、向陆一侧的构造环境和盆地差异显著,各自独立形成发展,并无前后演化、相继转化的必然联系。

在英文论著中,对这两类不同属性的弧后地区和盆地在用词上已有明确区别,通常分别称为“backarc”和“retroarc”[9,19,77]。Busby等[9]强调指出,这两个词语虽“在字面上是同义的,但前者用于张性和中性弧-沟体系;而后者用于压性弧-沟体系”。所以,也应该以具不同含义的对应汉语,翻译这两个英文术语。通常将“backarc”一词汉译为弧后,人们早已熟知和接受弧后(backarc)扩张作用和其弧后盆地的称谓,应继续沿用。对“retroarc basin”一词曾被译为弧后、后弧、退弧等。笔者建议采用译名“弧背盆地”[2,7,79],以示区别。

安第斯型陆缘的沟-山-盆体系和盆地属性及其空间分布和地貌特征个性鲜明,属俯冲型大陆边缘的一种类型代表,其特征与西太平洋亚太型的沟-弧-盆体系和地貌特征明显不同。安第斯型俯冲陆缘和弧背盆地类型的存在和分布有着独特的地质意义。如在恢复造山带拼接碰撞前的演化历史,探讨大洋板块俯冲阶段陆缘的构造动力环境和盆地类型及其地貌特征时,就不止只有一种类型或模式可供选择;综合分析和甄别俯冲型陆缘属安第斯型沟山盆体系,还是亚太型沟弧盆体系,会得出构造属性、应力环境和地貌特征等完全不同的结论[2]。

5 结语

自然科学分类和各门学科的再分类,是在科学研究和自然科学发展到一定阶段才出现和进行的。其分类结果,推动了科学的进一步发展。每一门学科的分类,都有其大分类的阶段性和小调整的适时性。现今科学和学科分类虽“大局已定”,然仍时有调整、局部微调和进一步细分进行。但科学分类的研究思想,已成为不受学科和时空影响的重要学术思想和常用科研方法。

有必要指出,科学分类本身是在综合研究的基础上进行的,由其产生的科学分类研究思想和方法也是如此。在科学和学科分类越来越细微的今天,多学科的交叉和多门类的综合更应该成为科学研究必须重视的问题和自觉的践行。

本文从盆地新类型、科学分类思想和方法用于研究实例的剖析、值得重视的盆地类型和盆地类型称谓4个方面,回顾、总结和讨论了本团队多年来在盆地类型研究方面的工作和进展。这方面内容涉及学科和资料广、探索性和综合性强、认识受研究者个性因素影响多,因而观点难尽统一。较全面、系统地展示本团队在此方面的研究,旨在回望式地再审视其价值、意义和在时间检验中的正误、是非。同时敬请业内同行不吝指教、点评和批评、指正。

说明:2013年5月11—13日,笔者倡议和主持召开了“中国沉积盆地类型及其形成动力学环境专家论坛”(西安)。《地学前缘》常务副主编王小龙老师看到会议通知后,来电提议在该刊出版本会议的专题论文集,特约笔者为本期主编。该专辑于2015年5月(第3期)面世,笔者发表了《沉积盆地类型划分及其相关问题讨论》论文。该文虽长达26页,洋洋数万字,然仍觉言未尽、意余存。本文可看作2015年论文的续篇或补充说明的扩展版,故与前文的相关内容和文字有所衔接及重叠。