中国近海盆地构造演化

塔里木盆地的形成和构造演化~

塔里木盆地是一个典型的长期演化的大型叠合复合盆地。它发育在太古代-早中元古代的结晶基底与变质褶皱基底之上，震旦系构成了盆地的第一套沉积盖层。在震旦纪—第四纪，塔里木盆地经历了复杂的构造演化历史。 目前在塔里木获得最老同位素年龄的岩石和数据表明，塔里木盆地在中太古代甚至早太古代就已经发生了来源于亏损地幔的偏碱性玄武岩浆的喷溢活动，岩浆的侵入形成了塔里木盆地原始的陆核。 早元古代是本地区地壳快速增长的重要时期，也是由陆核发展成为陆块的时期。早元古代兴地期，广泛而剧烈的构造运动，使岩石产生强烈变形，最后使塔里木陆块、柴达木陆块和准噶尔微陆块聚合连成一片。经过中元古代末兴地期克拉通化后，聚合在一起的塔里木陆块重新裂离，并在陆块内部产生了裂陷。晚元古代，“远古南天山洋”和“远古昆仑洋”闭合消亡，古塔里木板块在经历太古宙陆核形成，早元古代稳定陆块增生发展和中—晚元古代构造演化后终于逐渐成型。 震旦纪是塔里木盆地发展史上一个转折时期。塔里木运动之后，统一的古塔里木板块形成。震旦系作为塔里木板块克拉通盆地的第一个沉积盖层而覆盖了塔里木盆地。早震旦世，在塔里木板块边缘和内部发育大陆裂谷盆地。他们与地幔上隆、地壳变薄和伸展有关。晚震旦世继续拉张，在塔里木主体部位形成克拉通内张盆地。沉降速率较早震旦世明显降低。寒武至奥陶纪塔里木板块北部由于天山微陆块继续向北运动而进一步扩张，地幔物质侵入形成洋壳。洋盆发展结果导致塔里木板块北与哈萨克斯坦板块分离，南与羌塘板块相隔。寒武系—下奥陶统是盆地主要的生油岩之一。奥陶纪末，由于塔里木大陆板块大陆边缘早古生代的“天山多岛有限洋盆”和“库地—奥依塔格洋盆”俯冲消减和微板块的碰撞所产生的加里东中期运动，对塔里木板块及其边缘的构造演化具有重要的影响。这期运动可能是塔里木板块南北边缘化为主动边缘的反映。志留纪开始，南天山洋由东向西逐渐闭合；泥盆纪末，塔里木板块与哈萨克斯坦板块碰撞拼贴；库地洋于泥盆纪晚期闭合，中昆仑地块拼贴到塔里木板块之上。经过这一时期一系列的构造运动之后，塔里木腹部形成了大型克拉通内挤盆地，具有独特的沉降史和构造特征。石炭—二叠纪是塔里木板块由古全球构造运动体制新全球构造运动体制转化的过渡时期（朱夏，1983），即由早古生代边缘多中心不对称扩张、微陆块与多岛有限洋盆、弧后盆地间“手风琴”式此张彼合运动、单向俯冲与软碰撞关闭的构造运动体制向威尔逊旋回式的洋中脊大规模对称扩张、“传送带”式俯冲消减、沟弧盆体系同时发育的新全球板块构造运动体制过度。 从三叠纪开始，塔里木进入陆盆演化阶段，主要受控于亚欧大陆南缘特提斯洋的周期性俯冲消减和闭合作用，同时与盆地基地核挤压隆起或山系发展有关。侏罗纪—古近纪，塔里木盆地形成演化与欧亚大陆南缘的一系列碰撞时间有关，如侏罗纪晚期的拉萨碰撞和白垩纪晚期的科希斯坦碰撞事件等。每一期碰撞都使围限塔里木盆地山系和基底核挤压隆起发生周期性复活，形成向盆地内的挤压逆冲构造，在冲断带前缘发育前陆盆地。新近纪—第四纪，随着印度板块对欧亚板块的俯冲与碰撞，及碰撞后印度板块向欧亚板块楔入所产生的远程效应的影响，天山和昆仑山大幅度隆升推覆。碰撞后，印度板块仍然继续向北俯冲，西昆仑造山带受强烈挤压收缩和抬升，北部岩块长距离逆冲在塔里木盆地之上，加剧了塔里木板块岩石的挠曲程度。西昆仑山，天山褶皱强烈上升，并伴随着走滑断层系活动，盆地相对下降形成统一的由造山带包围的塔里木盆地。 塔里木盆地在新疆南部，位于天山、昆仑山和阿尔金山之间，东西长1400千米，南北宽约550千米，面积56万平方千米，为中国最大的内陆盆地。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中心，大沙漠东西绵延1000千米，南北宽约400千米，面积相当于9个多台湾省的大小，达33.76万平千米，占全国沙漠面积的47.3%，是中国最大的沙漠，也是世界七大沙漠之一，是仅次于西亚鲁卜哈里沙漠的世界第二大流动沙漠。沙漠内部沙丘连绵起伏，一般高70-80米，最高可达250米，沙漠内部植被稀少，多为流动沙丘。塔里木盆地是大型封闭性山间盆地。天山、昆仑山阻隔印度洋和西太平洋暖湿气流的进入，降水量小，气候变化大。夏季炎热少雨，光脚不能在沙漠中站立一分钟，因为沙面温度高达70-80℃。冬季气候又变得异常的寒冷，气温经常在零下20℃至零下25℃，最低气温可达零下50℃。春季多风，平均每月大风4-5次，狂风怒吼，飞沙走石，声音凄厉可怕。塔里木盆地降水量北部一般在50-70毫米，南部一般在15-30毫米，降水稀少，蒸发强烈，空气十分干燥，风沙危害始终威胁着盆地周边工农业生产和人民生活。塔克拉玛干大沙漠的西部盛行西北风，使沙丘向东南方向移动，沙漠东部盛行东北风，使沙丘向西南方向移动，塔克拉玛干流动沙丘总的移动方向是自北向南。故塔克拉玛干沙漠不不断向南扩张，向着昆仑山麓推进。2000多年来沙丘平均向南移动了100千米左右，使丝绸之路南道的绝大部分的古城被风沙湮没。那么，塔里木盆地的自然环境原来是这样的吗?塔里木盆地来自什么地方。 1．塔里木盆地来自南半球1987年9月，由中国科学院3个研究所4个学科13个专业的144名科学家组成的综合考察队，在对塔里木盆地进行了大规模深入考察研究后，向世人宣告了一个惊人的结论：塔里木盆地是一块从南半球中高纬度漂移到北半球的陆块。距今8亿年前（元古代），塔里木盆地还是一段靠近现南极海底的活动性很强的古地槽。当时地壳运动剧烈，地球的南北变化频繁。自震旦纪后期开始（距今6亿年前），由地槽转变为陆块的塔里木从今天澳大利亚以南的海域开始其长达数亿年的“北征”。这块古陆在北移过程中按照地球磁极的变化变换着“行走”的姿势，其大部分时间是顺时针左旋前进，中间曾一度右旋过。在距今4亿年前的志留纪，塔里木陆块完成了决定性的一站，从南半球高纬度49.2度，漂移到北半球低纬度地区。到距今约6000万年前的第三纪时，它已移到北纬25.2°。距今500万年前的第三纪末，在印度板块与欧亚板块多次冲撞中，夹在其中的塔里木板块，被南北挤压，压缩了1700千米，从台地变为盆地。以后，又在距今200多万年前的喜马拉雅山运动中被抬起，并从北纬25度左右的位置以下挤到北纬40度左右，塔里木陆块终于结束跌宕起伏的北移活动，并在亚洲腹地“定居”。塔里木陆块的漂移，只是全球大陆漂移中一个小的组成部分。正因为塔里木有此漫漫数亿年，遥遥数万千米的漂移、漫游世界的地质历史，所以其经历的古地理、古气候环境条件是异常丰富多彩的。2．塔里木盆地原来不是干燥的大约在100多万年前，塔里木盆地中并无沙漠，而是河湖众多，植物繁盛，气候湿润的绿洲。在地质时期，形成沙漠化过程的地质背景是第四纪新构造运动。新构造运动使得青藏地块大幅度隆起，由此大范围地改变了青藏高原本身的气候特点和塔里木盆地的大气环流格局。一方面阻挡了印度洋湿润气流的北上，另一方面迫使干冷的空气在西伯利亚大陆上聚集加强，并与太平洋上暖湿气流进行水热交换，从而对东亚季风环流的确立起到了重要作用。在这种大气环流系统的逐步演变过程中，塔里木盆地的气候渐趋干燥，河湖干涸，植被变稀，风沙渐多。大约在1万年前，塔克拉玛干大沙漠就已基本上形成了今天这样的规模和面貌。塔里木盆地的气候变化直接影响沙漠化的进退过程。但由于人类活动的频繁增加，参与到影响现代沙漠化的演变过程中来，并在沙漠化的发展和逆转中起加速、加剧作用。在变干的气候条件下，加上人为因素的作用，使得塔里木盆地地区沙漠的发生与发展呈上升趋势。一些绿洲缩小，即绿洲向沙漠化方向退化，如塔里木河的干支流中下游地区，胡杨林面积由20世纪50年代的540平方千米减小到1995年的73.33平方千米，沙漠化面积1996年比1959年增加了1.23平方千米，长达180千米的绿色走廊濒临毁灭。资料分析表明，20世纪60年代以来，塔里木河流域气温变化不明显，而降水有增多的趋势，特别是河源流域地区降水明显增多，沙尘暴、大风日数显著减少；塔里木河下游流域降水也有增加的趋势，这对于植被生长是有利的，有利于减缓这些地区沙漠化的进程。然而，事实情况却是沙漠化面积不断在扩大，这表明这种生态环境的恶化与人类的不合理活动等因素有关。沙漠化问题是塔里木盆地地区面临的最严峻的生态环境问题之一，是长期制约塔里木盆地生态环境保护与建设及社会经济发展的重要因素。特别是近几十年来，随着人口不断增加，人为不合理的经营活动不断增多，大面积的森林被砍伐，天然植被遭到破坏，大大降低其防风固沙，蓄水保土，涵养水源，净化空气，保护生物多样性等生态功能。人为地毁草毁林，过度开垦，不合理的耕地利用方式，破坏了脆弱的生态平衡，诱发了沙化的潜在因素，使沙化耕地大量出现。随着21世纪中国经济建设重心向西部转移，塔里木盆地的人类活动的规模和频度都将比20世纪有所扩大，对生态系统的影响将会大大加强。眼下如果不及时地采取适当的治理措施和科学的防治方法，沙漠化面积将会继续扩展，程度将会加重，塔里木盆地的前途也将不容乐观。

海—华北盆地（Bohai North China basin）是位于太行山和胶东、辽东半岛之间的一个长轴呈北北东向的盆地，面积约20万平方千米。盆地发育始于始新世，古近纪处于裂谷发育阶段,冀中、黄骅、渤中等断陷中沉积了巨厚的陆相碎屑岩，夹有玄武岩。中新世起转化为一个统一的拗陷盆地。海陆格局是第四纪最后一次冰期结束后海侵的结果。中国东部的胜利、任丘、大港和中原油田都分布在这一盆地中。

按盆地的板块构造边界、地壳性质，中国近海新生代盆地可以划分为如下四类（表4-2）。

表4-2 中国近海沉积盆地类型

中国近海古近系—新近系普遍存在上下两个层序，下部为裂谷层序，上部为裂后层序（图4-8）。前者以差异沉降为特征，后者以不等厚披覆于分隔的多个半地堑层序及隆（凸）起之上为特征。两个层序之间普遍存在一个重要的构造界面——破裂不整合。这一界面一般发育在古近系上部，但由于构造变化的时间略有差异，其在不同区域有些差异。如珠江口盆地破裂不整合位于下渐新统的上部，在北部湾盆地、琼东南盆地和莺歌海盆地位于下渐新统的下部，东海盆地西部及南黄海盆地缺失渐新统，不整合面在始新统和中新统之间（图4-8）。

（一）裂谷期

在中国近海，古近纪为区域性伸展阶段，形成盆-岭构造格局。“盆”主要是半地堑为基本单元构成的负向构造单元，表现为相对沉降，接受沉积充填。“岭”主要是半地垒，表现为相对上升，遭受剥蚀。从渤海湾盆地到南海北部大陆边缘，发育多个古近纪裂陷群（图4-9）。尽管半地堑和半地垒规模差别很大，从数十余平方千米到千余平方千米，沉积物厚度从3000 m到8000 m不等，但在形成时期上基本分成3期。裂陷层序虽然可以看作一个大的构造旋回，但由于新生代幕式不均衡张裂活动，时间上表现为多幕次，区域上则发展不均衡。

（1）晚白垩世—古新世—始新世初

中国近海新生代的裂谷作用最早可能开始于白垩纪晚期，古新世是主要断陷期之一。张裂活动在不同盆地的发育与否及其发育程度有显著的变化。渤海湾盆地在该阶段早期剥蚀夷平，普遍缺失沉积，晚期沉积孔店组地层。张裂活动主要出现在南黄海、东海，南海次之。而南黄海和东海已进入强烈拉张期，发育古新统湖相或海陆交互相烃源岩，如南黄海盆地泰州组和阜宁组；东海盆地的月桂峰组、灵峰组和明月峰组。南海北部珠江口盆地及北部湾则为拉张早期，以粗碎屑沉积为主，珠江口盆地的神狐组、北部湾盆地的长流组，也都是这一阶段的沉积，沉积环境为陆相，分布相当局限。黄海海域的盆地、东海和台湾海峡的盆地与太平洋板块向东的退缩有关。南海北部边缘的盆地与南海北东向拉开有关。

（2）始新世中晚期

始新世是中国近海盆地强烈拉张沉降期，普遍发育主要油气源岩，但此时在空间上发育程度也不均衡。渤海进入裂陷的高峰期，形成巨厚的沙河街组三、四段沉积。南黄海盆地及东海盆地西部已进入拉张衰退期，沉积减薄变粗，东海盆地形成平湖组沉积，但主要发育于东海东部浙东坳陷。南海北部边缘盆地进入裂陷的高峰期，珠江口盆地形成文昌组，北部湾盆地形成流沙港组沉积。

图4-8 中国近海主要盆地构造演化对比

图4-9 中国近海盆地断陷期构造格局

始新世晚期，全海域普遍上升地层受到不同程度的剥蚀，与上覆沉积地层之间不整合。

（3）渐新世

中国近海渐新世进入新的拉张期，一般存在早晚两个拉张幕，上、下渐新统之间为一不整合分开。但渐新世拉张在南海、渤海盆地渤中坳陷、东海盆地东部、莺歌海盆地和琼东南盆地较强，而在其他的海区已经减弱，包括北部湾盆地、东海盆地西部坳陷、渤海盆地除渤中坳陷以外的地区。

图4-10 中国近海盆地拗陷期构造格局

渤海湾盆地形成沙二、沙一段沉积和东营组，东海盆地西湖凹陷形成花港组，以及珠江口盆地恩平组上段和珠海组、琼东南盆地的崖城组和陵水组、北部湾盆地的涠洲组都是这一阶段的沉积。总体上裂陷沉积进入衰退和萎缩期；而且东海盆地西部和南黄海，因拉张停止而缺失渐新世沉积。

（二）裂后期

中国近海盆地新近纪以来普遍进入裂后沉降期，其共同特征是断陷期凸起和凹陷相对上升和沉降的构造关系、剥蚀与充填的沉积关系得以彻底改变，演变成统一沉降、统一接受盆地以外隆起提供的物源。不同之处在于各盆地的凸起开始接受沉积的时间有先有后，同一盆地的不同凸起开始接受沉积的时间也不完全相同。早期断陷对裂后期地层发育一定的影响，但影响程度有显著差别。早期断陷的上覆地层一般都比凸起上的地层厚。

值得强调的是新近系地层在渤海盆地渤中凹陷和莺歌海、琼东南盆地南部特别厚，一般都超过4000 m以上，与其他盆地如北部湾盆地、珠江口盆地、东海盆地西部、南黄海盆地和渤海盆地除渤中凹陷以外的地区较薄的地层厚度显著不同，反映这两个地区新构造期造盆作用强烈，可能与其所在的构造位置有密切关系，渤中凹陷位于郯庐断裂中段西侧，莺琼盆地位于红河断裂沿线（图4-4，图4-5，图4-10）。

沉积物供给速率的高低主要取决于周缘地形的高差、气候和岩性，在后二者变化不大的情况下，与地形的高差关系密切，而这一因素又受青藏高原的隆升的控制。上述两地区的快速沉积与青藏高原关系较为密切。如莺歌海盆地和琼东南盆地，在青藏高原第一期隆升以后的沉积过程中，沉积速率高达467～657 m/Ma，同时，同位于南海的珠江口盆地由于受到这次运动的影响，沉积速率也相当高。

（三）构造改造作用

太平洋板块的后退型俯冲作用是导致中国近海一系列裂谷盆地产生的主要因素。始新世末期的印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞及以后的青藏高原隆升也对中国近海盆地的发展产生了重要影响，除了对裂后期局部地区构造复活有强烈影响外，对盆地有普遍的改造作用。

图4-11 琼东南盆地东区松南凹陷示T₆₀特征典型剖面，表示古近系上部的剥蚀面

地震资料解释和钻井资料标定都证实在近海盆地内存在一系列明显的角度不整合。通过地震地层学和层序地层学分析，其大部分不整合与构造运动有关，由于全球海平面的升降而产生的不整合仅占很少一部分（仅限于南海）。在海域最明显的构造运动为37～30 Ma的盆地内的破裂不整合，其剥蚀量巨大，这与一些学者（李吉均等，1998）描述的青藏高原的第一期隆升在时间上是一致的。显然，印度洋板块的俯冲、碰撞不仅使青藏高原发生了隆升，同时在中国近海也相应地发生了抬升；24～21 Ma为青藏高原的第二次隆升，这一时期被认为是中国新生代自然环境转变的最重要事件（施雅风等，1998）。中国近海盆地内普遍存在23.8 Ma的不整合，尤其是在南海北部的诸盆地中最大剥蚀厚度上千米（图4-11），表明盆地内沉积地层在这时期曾经发生过强烈抬升，并且在水平面以上有上千米的高度。另外约4Ma的不整合在各盆地内也表现明显，这与李吉均等（1998）所论述的青藏高原的整体快速隆升时间较为相符。由此可见，研究青藏高原所反映的几次隆升确实在中国近海的沉积盆地中有相应的反映。

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