国外研究现状及进展 国内外研究现状及其研究进展

作者&投稿:夫废 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

1.3.1.1 深断裂与成矿

前苏联的M.A.法沃尔斯卡娅、И.H.托姆松和美国J.库廷纳等强调线性构造带和深断裂对成矿的重要控制作用[38]。主要是一些区域性的线性构造,包括深断裂或深部构造在地表的反映,组成区域性的聚矿构造带,具有全球性和深成性等特点,是地壳上一个高渗透带,多呈经向或纬向分布。这些深断裂不受大地构造单元的限制,可以穿切不同的大地构造单元,甚至在海上和陆上联成统一的构造体系。

聚矿构造带的主要标志是发育深断裂带、岩浆杂岩带。沿聚矿构造带伴随多期次的岩浆活动,构成一些岩浆杂岩活动中心和矿化中心,由于构造带每次活动下切深度不同,因而成岩成矿特点也有不同。

区域上主要的内生矿化特别是组分复杂的大型、特大型矿床,都集中在聚矿构造带与其他线性构造的交汇处,尤其是不同级别、期次断裂构造的交叉点上,是矿带中矿结、矿田有利分布区。

J.库廷纳对美国西部内生矿产研究表明:西太平洋底有一些纬向深断裂延伸到大陆基底,其中重要的是门多西诺(Mendocino)、默里(Murray)及先锋(Pioneer)深断裂,它们与其他方向线性构造的交叉点是铜、铅锌矿的产出部位[39]。E.拉德克维奇、И.H.托姆松和M.A.法沃尔斯卡娅等对苏联外贝加尔和远东多金属矿带的研究表明,基底构造中的隐伏断裂在上部构造层中表现为密集的线性裂隙带,一些大矿集中在聚矿构造带与NE、NW、SN三个方向断裂的交叉点上[40]。据И.H.托姆松的资料[41],美国西部几个重要成矿带,大矿也集中在NE向与纬向构造的交叉点上。在南美安第斯山有五个聚矿构造带,控制着秘鲁、智利、玻利维亚和阿根廷境内的铜、锡和稀有金属矿床。

1.3.1.2 板块构造与成矿

国外对于巨型构造与成矿作用的研究,目前最流行的是板块构造与成矿[42]。以H.A.Hess、A.H.Mitchell、R.H.Sillitoe为代表,提出了全新的板块成矿理论体系[43~51]。这一成矿理论体系,能较好地解释了山东胶东金矿主要成矿动热地质背景,也就是太平洋板块运动对欧亚大陆中生代地质变革与演化起着极其重要的作用。

(1)太平洋板块运动对中国东部地体的影响

太平洋板块运动对中国东部地质构造演化的影响深远。上田诚也[52]研究提出主要有三个阶段的演化(S.Uyeda,and A.Miyashiro,1974):早期阶段约120 Ma,大洋中脊正靠近亚洲大陆;第二阶段90 Ma,洋脊紧靠大陆,库拉板块俯冲,大陆板块厚度减薄,火山活动增强;第三阶段约40 Ma,洋脊俯冲在大陆板块之下,厚度减薄,大陆板块靠近海一侧破碎移动,日本岛弧形成。总之,太平洋板块由东南向北西向欧亚大陆俯冲。中国东部处于压扭性应力场环境,上部地壳以左旋平移构造为主。太平洋中脊逐渐靠近大陆,以较大的角度向日本岛俯冲,出现三波川高压低温变质带[53,54],日本岛火山活动加强。北部为库拉板块,南部为太平洋板块,由于太平洋内有两条扩张脊,南部没有消减带,迫使库拉板块高速度消减于亚洲大陆之下,温度升高,地幔物质融熔并上涌,大量花岗岩侵位。这时板块运动受到来自大陆北西向的对抗挤压,致使出现了NE-NNE向压性左旋平移构造体系;在郯庐断裂带以东地区有向北平移的现象,太平洋板块俯冲在中国东部大陆地壳下(120 Ma)。

与板块活动相应的地质构造特征,以NE-NNE向压扭性左旋剪切断裂为主体。在中国东部出现一系列大陆隆起、坳陷和左行平移带。规模巨大的郯庐断裂东侧发育着北东向褶皱和断裂,它们以北东向为主,和郯庐大断裂以小角度斜交,包括三山岛断裂、焦家断裂、招平断裂等,这些断裂具有控、容矿构造之特征[55]

(2)板块运动与成矿作用

鲍曼(Boman,1987)提出板块运动演化与成矿作用主要有四个阶段[42]:早期地拱-裂谷阶段,主要形成超镁铁质岩、暗色岩、深源岩石及有关矿产,如金伯利岩金刚石矿,金-铀、铅锌矿床等。第二阶段,大洋中脊及大洋板块扩张阶段,形成大洋拉斑玄武岩建造、蛇绿岩套,相伴矿产有塞浦路斯型块状硫化物矿床,“黑烟囱”钼-锌矿床。第三阶段,俯冲消亡阶段,大洋板块消亡于大陆壳下,大陆板块增生,洋壳及地幔楔在大陆下部分熔融,发育巨大规模构造-岩浆带,伴生有重要的金属矿产,有铜、金、钼、铅、锌等。第四阶段,地壳固结成稳定地块阶段,这个时期会出现隆起和坳陷相间格局,该阶段存在时间可能较短;由于地幔物质上涌,地拱-裂谷作用再次活化,又回到裂谷作用阶段。

(3)大陆内部热点成矿作用

大陆内部热点及其附近的火山作用和深成岩浆活动,通常以富含碱质并具有环形构造发育为其特点,喷出岩以流纹岩为主,含少量粗面岩,有时尚见玄武岩,侵入岩有碳酸盐岩、过碱性花岗岩、不饱和碱性岩。据Burke和Dewey[43]的研究,在大陆裂谷发育之前,地幔柱的上部有不少非造山型花岗岩体侵位。Sillitoe[49~51]指出,有些锡矿床的形成与该类花岗岩有关。广泛被引用的实例是尼日利亚约斯高原的锡矿。在巴西与地幔热点有关的含锡花岗岩产于朗多尼亚的花岗岩体中。据普里姆(Priem)等研究,它们均属产于稳定克拉通内部的非造山岩体。

(4)大陆裂谷及拗拉槽的成矿作用

裂谷是地球表面的重要构造现象,它是在引张背景下形成的断陷带,由于地幔上隆而形成主动型裂谷,也可由于应力场中的不均衡拉张形成被动型裂谷。沙茨基(1947)曾注意到,苏联许多地堑的端部常呈高角度与造山带衔接。Burke&Dewey[43]认为,许多元古宙和显生宙的地堑,与东非裂谷系有着相似的成因,它们是未能发育成洋盆的夭折裂谷。裂谷带不仅有独特的岩浆岩组合和沉积建造,而且还赋存特殊的矿产,较重要的类型有:①碳酸盐岩中的矿化;②碱性杂岩中的矿化;③含Cr-Ni-Pt-Cu矿化的裂谷带基性、超基性岩体;④斑岩型钼及铜-钼矿床;⑤层控的铜矿床;⑥层控银-铅-锌矿床。

1.3.1.3 走滑断裂与成矿

众所周知,走滑断裂是标志大陆地壳水平运动最好的典型构造之一。自1913年Reid等提出走向滑动断层以来,对于走滑断裂在地壳表层的变形和动力学研究已趋完美,例如表示走滑断裂的构造型式的雁列褶皱、拉分盆地,表现纯剪和简单剪切的断裂系统等。20世纪80年代以来,随着岩石圈动力学GGT大断面研究成果的积累,使走滑断裂在地壳深层次图像及其动力学方面的研究成为可能,并提出著名圣安得烈斯走滑断裂底部可能是一拆离带[56,57],与之有关的矿床有铅锌矿、铜矿和银金矿。中国东部GGT地学断面的成果也支持了与郯庐断裂带相连东侧存在多层低角度拆离带的认识[7,58],与郯庐断裂带呈“入”字型相交的次级构造是金矿赋集的场所,而在其内部与同构造期相伴的岩浆-火山活动则发育有铜、铅锌矿化,它与走滑断裂的成生具有一定的联系。沂沭断裂带与胶西北地区多级“入”字型NNE-NE向构造的交汇部位,构成了胶西北大型、特大型金矿富集区多级构造控矿格局。



国外研究现状与进展~

矿区土地资源综合利用的核心是生产组织和矿山土地复垦与生态重建。最早开始矿区生态环境恢复治理工作的是德国和美国。20世纪60年代,许多工业发达国家加速矿区环境保护法规的制订和恢复治理工程实践活动,自觉地进入了科学恢复的时代。进入70年代,矿区的环境恢复治理技术以采矿、地质为主体,集环境、农学、林学等多学科为一体,发展成为一门牵动着多行业、多部门的系统工程[10]。80年代以后矿区生态环境治理工作呈现蓬勃发展的态势[11~23]。
国外许多国家对土地复垦十分重视,如德国、美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等都十分重视矿山复垦工作,矿山土地复垦率已达80%。20世纪90年代以来,重建矿区生态环境,实现可持续发展,得到世界各国的重视,土地复垦不仅是将损坏和压占的土地恢复到可利用状态,而且要重建良好的矿区环境,使新的景观在许多方面相似,甚至优于开采前的状况。由于各国的自然条件不同、经济状况不同、土地状况不同,故各国都有自己的矿区土地资源综合利用与复垦特色。
德国系统地对土地进行复垦始于20世纪20年代[24,25],从最初的植树、造林到多功能复垦区域的建立,目标从以林业、农业复垦为主,转向建立休闲用地、重构生物循环体和保护物种上,即所谓的混合型土地复垦模式:农林用地、水域及许多微生态循环体协调,统一地设立在一起,从而为人和动物、植物提供较大的生存空间。整个活动经历了由简单到综合,由幼稚到成熟的过程,为合理规划土地用途,建立新景观提供了机会,进而满足了生活水平逐步提高的人们对娱乐休闲场所的需求[26]。对土地复垦与生态重建规划控制体系,一是褐煤规划;二是企业规划。褐煤规划以联邦空间规划和州规划的目标作为基本目标,对景观重建作出了明确的规划和规定[24]。
美国矿区复垦的管理工作主要由内政部牵头,由内政部露天采矿与复垦办公室负责实施[26],矿业局、土地局和环境保护署等部门协助对与本部门有关的土地复垦工作进行管理,各州资源部负责辖区内矿区的复垦工作。美国的土地复垦将生态环境恢复、重造自然景观、改善公共环境,作为第一要任。美国复垦标准和要求苛刻,对露天采矿来讲,涉及从环境保护、自然景观恢复到消除对土地生态和周边环境的污染;土地复垦标准涉及矿山废弃物处理,采矿土地恢复等诸多方面内容。
在澳大利亚,矿业公司申请采矿许可证时须与土地所有者达成土地复垦协议,并得到当地政府的许可;在开采过程中,矿业公司应对开采结束的矿区范围内进行科学的地形整理和表土覆盖,然后可将整理好的矿区用经济协议的形式转交给复垦公司;为确保矿区复垦的顺利实施,澳大利亚对矿区复垦实施抵押金制度。
通过多年的努力,发达国家的矿区复垦率已经达到50%以上,有的达到了75%以上[27]。闭矿之后的矿山废弃地要恢复本地植被群落,因为这样的群落所需要的后期维持费用最少,并为后续的土地利用提供了较大的弹性空间。在制订完成标准时,管理机构倾向于采用植被构成、丰度、密度和覆盖率等指标,同时他们希望生态系统恢复功能,是可持续的,需要最小的维持费用。Bell认为矿山土地复垦的目标,一是保证矿山废弃地的稳定,保证其不会被风和水所侵蚀;二是将土地恢复到可利用的状态。Tacey等认为,成功的复垦地是一个稳定的生产性生态系统,有着与周围环境相似的可维持的生物物理过程[28]。例如,新南威尔士州Bridge Hill Ridge以前的砂矿区,经过复垦后,与周围环境融为一体,现已归入Myall Lakes国家公园[27]。澳大利亚的土地复垦一般要经历以下阶段:初期规划、审批通过、清理植被、土壤转移、存放和替代、生物链重组、养护恢复、检查验收。执行复垦保证金制度,并且基于鼓励和推广的目的,它会要求复垦工作做得最好的几家矿业公司只缴纳25%的复垦保证金,而其他的公司则必须缴纳100%的保证金。
加拿大通过了《加拿大环境保护法案》(简称CEPA,1999)和《加拿大环境评估法案》(简称CEAA),以法律的形式系统、全面地对加拿大矿区环境评估和环境保护进行了约束。
俄罗斯土地复垦界认为,土地复垦是在受工业影响的土地上,采取旨在有计划的创建和加速形成具有高生产力、高经济价值、最佳人工景观的采矿、生物、工程、土壤改良及生态学综合技术措施来恢复土地。整个土地复垦过程分成工程技术复垦和生物复垦两个基本阶段。农业复垦和林业复垦在俄罗斯是最普遍的,由于林业复垦对土壤恢复的要求不很严格,投资较小而得到广泛采用[29]。
矿产开采对土地资源的破坏性影响早就被人们所认识。关于开采沉陷对土地破坏的研究一直受到广泛关注,研究主要是对破坏特征的描述和沉陷预测预防上。Damody,Quither,Ham,Sel-man等对此作过有关研究,认为开采沉陷对土地的影响主要包括土壤侵蚀、地表排水系统的破坏、积水、农作物减产等[30~32]。
国外将生态理论用于土地复垦的研究开展较早。1992年国际复垦会议论文纲要中,“成功复垦的生态学评价”(ecological eval-uation of reclamation success)被列为其中一项;1998年国际复垦会议论文纲要中,“恢复理想景观的土地复垦”被列为其中一项。
Richard J.Hobbs在澳大利亚进行的生态恢复试验表明,景观破碎化和栖息地的改变引起了许多大规模的土地退化和生物多样性减少。复垦关键在于保存大斑块和连通性,为取得它们,应进行植被恢复[33]。
Petr.Sklenika等认为,煤矿区景观重建是一种特殊类型的景观规划,应以景观异质性作为景观重建规划设计标准,对景观结构进行量化,其目标就是使煤矿区重建景观与周围地区生态价值相协调[34]。
A.Lausch等通过对土地利用监测认为,矿区开采对景观形成扰动,改变景观格局。一般随着开采活动的进展,原有景观数量呈下降趋势,开采活动停止后稳定,同时沉陷景观由小到大,受复垦活动影响又由大变小,林地、水面等其他景观不同程度增加,景观多样性提高,斑块破碎度增加[35]。
土地空间安全格局是生态规划的组成部分,由生态规划发展而出现并得到进一步深化。20世纪初,生态学开始呈现与规划、系统工程等学科的全方位融合趋势。以Geddes,Park和Wirth等人为首的学者利用生态学原理在城乡建设中的应用研究,奠定了生态规划的基础[36]。
20世纪60年代后,以《增长的极限》、《寂静的春天》等著作为代表,国际上掀起了基于生态基础的人类理想栖息环境研究的热潮,生态学与规划学融合日趋加快。1969年,McHarg的《设计遵循自然》就是这方面的力作[37],成功地提出了区域规划的生态学研究框架,其因子叠合的生态规划大法被称之为McHarg法,并得到广泛的应用;克罗(D.S.Crowe)提出了景观规划概念,Odum进一步提出了生态系统模式[38~40],把生态功能与相应的土地利用模式联系起来,提出了规划结合生态思想的概念与方法;1982年由McHarg发表的《自然设计》进一步阐述了McHarg的生态规划思想,探讨了在生态平衡基础上如何建立自然与人和谐关系的方法[41]。
20世纪90年代,生态规划得到广泛应用,在理论和实践方面都有诸多新的成果。《绿色城市》等著作均较系统地探讨了城市的可持续发展方针和生态化途径;1993年英国城乡规划协会中的可持续发展研究组发表《可持续的环境计划》,提出将自然资源、能源、污染和废弃物等环境要素管理纳入各层次的空间发展规划;1996年的联合国人居大会上制定的人居环境议程也用城市生态学观点表述了城市可持续发展的目的。“将社会经济发展和环境保护相融合,在生态系统承载能力内去改变生产和消费方式、发展政策和生态格局,减少环境压力,促进有效的和持续的自然资源利用。为所有居民提供健康、安全、殷实的生活环境,减少人居环境的生态痕迹,使其与自然和文化遗产相和谐,同时对国家的可持续发展目标作出贡献[42~45]。以福尔曼为首的部分“自然保护学派”强调人地和谐的未来景观研究[46,47],提出了集聚间离析和生态网络体系观点。
目前,自然生态服务价值的经济学量化也引起人们的重视,以Costanza[48]等人为代表的学者将经济因素引入景观生态学模型,使景观生态学与区域生态—经济系统的管理与规划相结合。提出“区域生态经济系统(regional ecological systems)”观点,在管理和规划模型的设计上强调公众、特别是持股人的参与,以及变化过程的不可预测性。
景观指数为景观研究人员的景观结构研究提供了重要量化方法。McGarigal是景观指数的倡导者,也是FRAGSTATS软件包的设计者之一,对一些研究实例的部分景观指数的可靠性和阈值进行了评价,并强调尺度在景观指数解释中的作用。(O’Niel)等人分别对景观指数在不同景观生态学案例研究中的作用进行了评价[49]。

层序地层分析的研究方法首先是由Exxon生产研究公司的地质学家们(Van Wagoner等,1988;Posamentier等,1988;Van Wagoner等,1990;Sangree等,1991;Scholz等,1991)提出的。自20世纪50年代开始,经历了50年代的沉积相模式,60年代的沉积体系分析和70年代的地震地层学等发展阶段(Vail等,1977;Mitchum等,1977),至80年代提出层序地层学的概念与方法体系,经历了地质学家和勘探工作者近半个世纪的努力。随着高精度地震资料的应用,结合详细的露头资料和钻孔岩芯及测井资料,Van Wag-oner等(1990)和Sangree等(1991)对层序概念及层序构成作了更精辟分析,并提出一套完整的概念体系和系统的研究方法。层序地层学是根据地震、钻孔和露头资料对地层型式作出综合解释。层序地层学成为一种划分、对比和分析沉积岩系的新方法,其研究实质就是建立沉积盆地的等时地层格架(李思田等,1992)。
1.层序地层分析进展
层序地层学研究经历了十多年的发展,不仅仅是在其应用领域取得了重要的突破,更重要的是在研究理论和方法体系上得到了完善和补充,其突出进展体现在以下三方面:
其一是强制性海退概念的提出,海进和海退分别代表岸线朝陆地和朝海洋移动的方向。岸线移动方向是沉积物注入量与陆架上沉积物所能充填空间(可容纳空间)相平衡的函数。当相对海平面上升时,在沉积物注入量较低的地区表现为海进,在沉积物注入量较高的地区仍可以表现为海退。因此,相对海平面上升与海进之间并不存在一一对应关系。但是,当相对海平面下降时,海岸线只能发生海退,并不受沉积物注入量变化的影响。相对海平面下降引起的海退响应又被称为强制性海退(Posamentier等,1992)。Posa-mentier等(1999)对经典层序地层划分进行了修正,将具有强制性海退的沉积层序划分为四个体系域,即早期低位体系域、晚期低位体系域、海侵体系域和高位体系域。其中早期低位体系域由低位三角洲、低位楔组成,有些学者将其称为强制海退楔状体(forced re-gressive wedge)、强制海退楔形体系域(forced regressive wedge systems tract,FRWST)。与高位正常海退进积体系相比,强制海退形成的早期低位体系域有着其特有的一些特征:①形成相对较粗的楔状体,出现向海的一侧,与上一个层序的高位体系域之间被一个过水区分隔;②早期低位海岸沉积以近源陡、远源坡度逐渐变缓的滨面沉积为特征;③低位进积楔的顶面由许多小的阶梯状递降序列形成,表现为一个向海倾斜的斜坡;高位正常海退的进积单元顶面或者与下伏地层平行,或者只有一个较平缓的坡度。有了强制海退的概念,一些以前认为是古陆架砂体的沉积现在则可能被重新解释为早期低位海岸沉积。尤其是在缓斜坡地貌背景下,强制海退形成的早期低位三角洲、低位楔状体粒度粗,可作为有利的储集体;垂向上存在相的突变,海侵时期细粒泥岩直接覆盖其上,如果存在好的油源,该体系域则是很好的岩性油气藏类型。
其二是高精度层序地层学(high resolution sequence stratigraphy)的发展引起了人们的广泛关注并取得了显著的进展。近年来大量的研究表明,高精度层序地层学的概念和理论可有效地应用于地下地质的研究,为精细的地层对比、沉积相和储层特征等的研究提供了有效的分析方法和预测工具。Cross T.A.(1994)倡导的高分辨率层序地层学,代表着该领域的新进展。Cross领导的成因地层组建立了一种重要的高分辨率层序地层分析方法———基准面进退旋回分析。即:层序的发育是受全球海平面变化、构造沉降、沉积物供应量及沉积地形、气候等各种因素相互作用制约的基准面(Base Level)的变化控制的。基准面是一个相对于地球表面波状起伏的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面(非物理面),它不一定等于海平面、海平面向陆延伸的水平面或河流平衡剖面等,其位置、运动方向及升降幅度不断随时间而变化。基准面在变化中总是向其幅度最大值或最小值单方向移动,构成一个完整的上升与下降旋回。基准面的一个上升与下降旋回称为一个基准面旋回。一个基准面旋回是等时的,在一个基准面旋回变化过程中(时间域)保存下来的岩石为一个成因地层单元,即成因层序,它以时间为界面,因而是一个时间地层单元。基准面的旋回性变化,改变了沉积的可容纳空间,导致沉积与侵蚀的发生。当基准面高于地表时,有可容纳空间,以沉积作用为主,侵蚀作用成为局部和暂时的;当基准面低于地表时无可容纳空间,侵蚀作用占优势,沉积作用成为局部且暂时的;当基准面与地表一致时,既无沉积又不侵蚀,只有沉积物路过。在基准面随时间的变化过程中,地表不同地理位置上有四种地质作用状态:沉积、侵蚀、沉积物路过(无沉积)及饥饿沉积(密集段)。
其三是不同构造背景条件下所形成盆地的层序地层格架和层序样式,特别是构造活动型盆地。构造活动性盆地包括箕状断陷盆地(又称半地堑式盆地)、双断型断陷盆地、下断上坳型盆地、前陆盆地、克拉通盆地等,这些盆地的共同特点是构造活动作用于盆地形成和充填发育的全过程。目前,对这类盆地研究比较有代表性的有:Shanley和McCabe(1994)通过对阿根廷白垩纪地层的研究,建立了半地堑盆地的层序地层样式:Use strecher的河流-湖泊环境构造地层层序。近十年来,我国在陆相伸展盆地、前陆盆地的层序地层研究中也已取得了丰硕的成果。
2.高精度层序地层分析
在碳酸盐岩中,小尺度沉积旋回长期以来被解释为米兰柯维奇(Milankovitch)气候旋回引起的全球海平面高频变化的结果。而在硅质碎屑岩地层中,过去人们倾向于用自旋回,如三角洲废弃和河流改道,来解释小型的沉积旋回,因此,类似碳酸盐岩中的Mi-lankovitch气候旋回形成的硅质碎屑岩中的高频旋回未被重视和识别。层序地层学概念提出以后,Van Wagoner(1990)和Mitchum等(1991)认为在硅质碎屑岩地层中同样可以识别出代表全球海平面高频变化的小型尺度的沉积旋回,并提出了高频层序地层学的概念。他们在Exxon全球海平面旋回图的基础上,建立了硅质碎屑岩地层中能够识别出来的全球海平面旋回变化的谱系,其二级到五级的频率变化范围在9~10Ma,1~2Ma,0.1~0.2Ma和0.01~0.02Ma,其中9~10Ma和1~2Ma为Exxon全球海平面旋回图上的二级和三级旋回,由层序组和三级层序所代表。而高频旋回0.1~0.2Ma和0.01~0.02Ma可以在测井、岩心和露头上,或者是一些地区的高分辨率地震剖面上被识别出来,这些高频旋回处于Milankovitch气候旋回的范围内,是由于地球轨道的周期性变化产生的。在过去2Ma年中,这种气候旋回与高频海平面变化的关系已经被深海钻孔氧同位素研究所证实。
三级全球性海平面变化叠加上四级(120k.y.)和五级(50k.y.)海平面旋回产生复合的海平面旋回。这种复合的海平面旋回再叠加上构造沉降就成为一个地区的相对海平面变化。Van Wagoner等(1990)定义了两种类型的四级旋回(图1-1),分别被命名为“A”和“B”。“A”型四级旋回被定义为从海平面下降到海平面下降。如果有充足的物源供给,这种四级旋回产生四级层序,其边界为陆上不整合。叠加在四级旋回上的五级旋回产生准层序,其边界为海泛面。“B”型四级旋回被定义为从海平面快速上升到海平面快速上升。这种四级旋回只产生不完整层序,其边界为海泛面。在Van Wagoner等(1990)所用的例子中,当构造沉降量较大(15cm/k.y.以上),那么只有三级海平面旋回形成层序,而四级旋回形成准层序。当构造沉降量小于15cm/k.y.时,四级旋回可以形成层序,五级旋回形成准层序。由此可见形成四级层序的条件是:稳定的大地构造背景、盆地构造沉降极低和较高的沉积物供给速率。

图1-1 不同级别的海平面变化旋回的叠加和高频层序的发育

Mitchum等(1991)进一步明确了四级层序的概念及其构成样式(图1-2),在Exxon层序体系中,三级层序是由沉积体系域构成,而沉积体系域由准层序组构成,Mitchum等(1991)将这种层序称之为基本层序(fundamental sequence)(图1-2A)。如果体系域是由四级层序组、而不是由准层序组构成,这种层序被称之为复合层序(Com-posite Sequence)(图1-2B)。与四级层序类似,三级复合层序代表了全球海平面变化的一个旋回期间的沉积。在南非海域的盆地,三级层序的时限范围是1~3Ma,平均1.3Ma,而四级层序的时限范围在0.1~0.5Ma之间。所以四级层序与基本层序类似,也是由体系域组成,但是时限更短,有时在精度高的地震剖面上可以识别出来。这种层序也被Vail等(1991)称之为简单层序(Simple Sequence),形成于可容纳空间增加的速率太低,不能够抵消高频的全球性海平面下降时,高频海平面变化旋回就可以导致四级层序的发育。

图1-2 复合层序与基本层序构成模式

综上所述,四级层序具有三级层序的基本特征,但是时限更短,属于高频层序的范畴。四级层序概念的提出虽然有很长时间,但是其应用涉及地震分辨率。随着地震数据采集与处理技术的提高,国际上著名的石油公司和产业部门开始要求在油气勘探生产中要力求分出四级层序以便更精确地进行储层预测。
高频四级层序最早发现于北美大陆晚宾夕法尼亚世碳酸盐岩地层中,其中共划分出了至少55个旋回。随后,Browm等(1995)在南非Pletomos、Breadasdorp和Orange盆地白垩纪三角洲地层中识别出了时间在0.2~0.5Ma的四级层序,其体系域构成类似于三级层序。Henriksen等(1996)在挪威大陆架下渐新统海岸三角洲中划分出了38个发育良好的四级层序。
3.构造活动型盆地层序样式
相对于稳定被动大陆边缘,许多盆地不仅在形成时期受构造活动的控制,而且在发育过程中,构造仍然表现为强烈的活动性,如控盆或控洼断裂的强烈活动(活动的结果可以形成盆地复杂的古地貌形态),以及盆地充填过程中的基底快速沉降等等都可以是构造活动型盆地的特征,此类型盆地表现形式多种多样,可以为前陆盆地,也可以表现为伸展断陷盆地;同时也可能是多种构造活动叠加而成的盆地类型,如莺歌海盆地,在其演化过程中经历了多期构造性质不同的构造活动的叠加。
国内外许多学者已经对盆地内构造活动影响和控制着盆地的沉积体系发育以及沉积地层样式进行了研究,并提出相应的理论模型。Dawers和Underhill(2000)认为北海Statif-jord地区晚侏罗世断层活动以及断层与断层之间的相互作用控制了同断陷期的层序地层发育,沉积和沉降中心均随断层活动中心变动而迁移。李思田等(1998)研究结果也表明受走滑伸展构造运动的影响,莺歌海盆地的沉积、沉降中心依次向东南方向迁移。Gupta和Cowie(2000)提出,在伸展断陷盆地内,一方面断层活动(包括其形成、生长、消亡等)影响沉积体系的发育,另一方面沉积地层响应记录了不同阶段的构造活动特征。Gawthoper和Leeder(2000)对这一过程进行了总结,并分别研究了海相和陆相断陷盆地内构造活动的沉积响应特征以及三维演化模式。
与此同时,也有不少学者注意到构造活动对层序的影响,尤其是层序内部构成、垂向叠加样式、沉积体系分布等发育的控制作用。如Lin等(2001)对二连盆地的层序构成、沉积体系综合研究后,认为不同的构造阶段发育了截然不同的沉积体系,同时对应于不同类型的层序,不同级别的层序地层界面受控于不同级别的构造活动。Ravnas和Steel(1998)通过断陷盆地沉降速率与沉积特征之间的关系,提出不同的沉降速率(代表构造活动的强与弱)控制了体系域类型的发育以及体系域的内部构成样式。Corfield等(2000)则认为在同一盆地内同一时期不同的构造部位(即构造活动强度不同的地区)沉积地层样式、沉积构成也是不同的,如断层活动性强的部位(分段活动断层之中心),在断层上盘,地层表现为楔形,沉积、沉降中心位于断层面附近,而断层活动弱的部位(分段活动断层的末端),地层呈向斜形态,沉积、沉降中心明显向盆地方向迁移;并且强调这种差异特征不仅在露头上可以识别,在高分辨率地震剖面上同样可以识别。Young等(2000)则针对Suez裂谷中发育的构造转换带的沉积特征以及层序地层进行了精细研究,认为构造活动不仅控制了盆地的可容纳空间,而且沉积物供给速率也受其影响(或控制);高沉降速率、低沉积物供给,形成以退积和加积特征为主的准层序样式;低沉降速率、高沉积物供给,会形成粗粒的进积型准层序叠加样式。
对于一个应用于构造活动盆地边缘背景的总的层序模式而言,所有的控制层序发育的3个因素(全球性海平面变化、构造运动和物源供给)必须看作为独立的变量。海底的构造运动与全球性海平面变化共同确定了相对海平面的变化,进而,相对海平面的变化又确定了沉积物聚集的可容纳空间的大小。Yoon等(2003)将全球性海平面变化、构造运动和物源供给作为独立的变量考虑,提出了9种可能的层序发育情形(图1-3),均是可容纳空间变化和物源供给变化的函数。一些重复的情形被去除以后,以准层序的叠积样式为依据,可以确定出6种层序的类型。

图1-3 构造活动型盆地层序叠置样式

A型:A型层序由一个单独的SPG准层序组构成,与稳定正常的海退有关,是相对海平面稳定上升和沉积物高速供给并超过了新的可容空间的增加(S'>A'max)的结果(图1-3a)。Emery(1996)先前提出了一个类似的层序,由一个单一的体系域构成,命名为“海退体系域”。A型层序可以发育在正断层的上盘,形成于伸展断层的初始发育阶段,并伴有迅速的沉降和断层下盘的快速的沉积物堆积。
B型:B型层序可以形成于相对海平面稳定上升并叠加在中等物源供给的部位。物源的供给速率处于最大和最小可容纳空间之间(A'minA'max,图1-3b)。该层序与Exxon研究组提出的Ⅱ型层序基本类似,其中有2个SPG准层序组被解释为陆架边缘和高位体系域,夹在中间的RG准层序组被解释为海进体系域。B型层序可以发育在迅速沉降且具有中等物源供给的伸展盆地中。
C型层序:C型层序完全由RG叠置样式组成,与相对海平面的持续上升相伴,物源供给低(S'<A'min,图1-3c),这种情形发生在海岸平原,以一系列阶梯退缩为特征,沉积物聚集不足以填充逐渐增加的可容纳空间。
D型层序:由单一的楔形准层序组构成,具有OPG叠置样式,发育在强制性海平面稳定下降的部位(A'<0),是由于海底的迅速上隆超过了海平面的上升(图1-3d-f)。OPG准层序组与Hunt等(1992)的强制性海退体系域相对应。Emery(1996)也介绍了这种类型的层序,该层序由一个单一的中位体系域(midstand)组成,在这种体系域中任何时刻的沉降都不会高过沉积物的供给,从而产生海退。Hunt等(1992)认为强制性海退OPG准层序组由丘形盆底扇/裙组成,但是不一定同时发育在一个单一的海退期间。D型层序发育在低构造沉降或上隆、高沉积物供给的盆地中,活动断层的下盘或者低坡度的前积和陆架边缘发育最好。
E型层序:该类层序由两个交替的准层序组组成,具有SPG或OPG叠置样式,且与波动的相对海平面变化相伴生,海平面变化具有上升阶段和下降阶段,而且,沉积速率大于可容纳空间产生的速率(S'>A'max)(图1-3g)。E型层序边界与Ⅰ型层序边界极其类似,因为相对海平面旋回被相对海平面下降阶段所强化。然而,存在的争议是层序边界是放在强制性海退体系域之下,还是之上。在本文的模式中,边界被置于OPG准层序组(强制性海退体系域)之上,因为这是在深部地震剖面上最容易识别和容易制图的界面。
F型层序:该层序由下到上可以划分出4个准层序组:SPG,RG,SPG,OPG。相对海平面变化具有上升和下降阶段,中等到低的物源供给,并小于最大的可容空间产生的速率(S'<A'max)(图1-3h和i)。这基本上是Exxon研究小组定义的Ⅰ型层序。相对海平面上升的早期阶段,最下部的SPG样式的准层序组对应于Exxon研究组的低位域(低位楔),或者是Hunt(1992)的低位进积楔状体。在相对海平面迅速上升时期,沉积体系满足条件S'<A',这是由于相对海平面上升加速的缘故,由此产生了RG准层序组与海进体系域相对应。在这一海侵单元之上,另一个SPG准层序组发育,这是由于可容空间产生较慢并相对地被物源供给超越。这是在强制性海平面上升的晚期形成的高位体系域,最上部的OPG样式的准层序组是相对海平面下降时期的低位域(盆底扇)上半部分的沉积。
对于应用于构造活动型盆地边缘的层序模式,构造活动和沉积物的输入量是除了全球性海平面变化之外的主要因素,这个模式提出了6种层序类型,显示了一种准层序组在数量上和叠置样式上的变化。这些准层序组反映了可容纳空间的变化(A')和沉积物(S')供给速率的复合效应(图1-3)。由单一的SPG准层序组构成的A型层序与可容纳空间的稳定产生和沉积物的高速供给(S'>A')相关。B型层序(SPG-RG-SPG)本质上与Exxon研究组的Ⅱ-型层序类似,形成于可容纳空间稳定产生叠置在中等物源供给速率的条件下(A'max>S'>A'min);C型层序(RG)与可容纳空间的稳定产生和低沉积物供给有关(A'max>S');D型层序由具有OPG叠置样式的准层序组构成,由于海底的迅速上隆超过了全球海平面上升,可容纳空间负增长(A'A'max);F型层序与Exxon研究组的Ⅰ-型层序相对应,从下到上被划分为4个准层序组SPG、RG、SPG和OPG,其与可容纳空间产生、消失的波动变化和中低物源供给小于可容纳空间产生的最高速率的部位相关(S'<A'max)。
位于弧后的Ulleung盆地西南边缘层序研究表明,盆地层序的发育与盆地边缘的构造演化密切相关(Young等,2000)。在弧后盆地扩张晚期阶段(中新世早—中期)迅速的沉降导致了可容纳空间的持续产生和构造控制的盆地边缘的高速和最后的中等速率的物源供给,导致了A、B型层序的发育;在弧后闭合的初期阶段伴有区域性收缩变形(中到晚中新世),较慢沉降速率和来自上隆冲断带沉积物的输入的增加导致了E型层序的发育。在晚中新世,Ulleung盆地的收缩调整是平静的或不活动的,边缘沉降加速,因此上升为主的相对海平面变化与中-低沉积物供给相配合产生了F型层序,反映了全球性海平面变化的主体控制机制。

国内外研究现状及发展趋势
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国内外研究现状、发展动态,所阅文献的查阅范围及手段,所用理论在论文里...
答:1. 国内外研究现状:在查阅了大量的国内外文献后,可以了解到目前的研究主要集中在XX领域,其中最具代表性的研究是XX学者的XX模型/算法。该模型/算法在XX领域的应用中具有广泛的前景,但同时也存在一些限制,比如需要大量的数据支持,计算复杂度高,等等。2. 发展动态:目前,XX领域正在朝着更加智能化、...

国内外研究现状及发展趋势
答:2、获取全球视野。国内外研究可以帮助研究者拓展视野,了解不同国家在相关领域的研究状况、研究热点与前沿进展。这有助于研究者站在更广阔的角度去思考问题,避免研究的狭隘与局限,从而提高研究的原创性与开拓性。3、促进理论创新。开展国内外研究,可以发现不同国家在某一理论或技术领域的不足或差异,有...

国内外研究现状
答:1.2.3 元素硫沉积对储层伤害研究现状 为了研究地层条件下元素硫沉积对储层的伤害,国内外学者分别建立了考虑元素硫伤害的含硫气藏伤害模型,分析元素硫沉积对储层参数及产能的影响。 1966年,C.H.Kuo[41]建立流体流动数学模型,该模型能够描述多孔介质中固相沉积。该模型假设初始状态含硫天然气饱和溶解元素硫。 1972年,...

国内外研究现状
答:一、国外研究现状 (一)提出以人为本的国土资源开发利用与保护理论 国土资源开发利用与保护问题,众多学者从不同的学科角度研究提出了诸如环境决定论、人口中心论、增长方式转变核心论等各种侧重点迥异的理论观点。如1994年开罗会议提出:“可持续发展问题的中心是人”,引起学术界强烈反响。这个新的发展观逐步演变为以人为...

国内外研究现状与趋势
答:2.地下水资源评价方法研究现状 达西(Darcy)定律和水量均衡是地下水资源数量评价的理论基础,由此产生了两种评价方法,即“地下水系统水量均衡法”和“地下水系统水动力学法”。 “地下水系统水量均衡法”是直接利用质量均衡原理,通过建立地下水系统的补给量、排泄量和储变量之间水量关系,确定地下水资源数量。“地下水系统...

国内外研究现状及其研究进展
答:1.层序地层分析进展 层序地层学研究经历了十多年的发展,不仅仅是在其应用领域取得了重要的突破,更重要的是在研究理论和方法体系上得到了完善和补充,其突出进展体现在以下三方面: 其一是强制性海退概念的提出,海进和海退分别代表岸线朝陆地和朝海洋移动的方向。岸线移动方向是沉积物注入量与陆架上沉积物所能充填空...

国外研究现状
答:国外研究现状是指当前国外在某个领域的研究进展、趋势和方向。以下是一些常见的国外研究现状:科技领域:美国、欧洲和亚洲是当前科技领域的主要研究中心。这些国家和地区在人工智能、机器学习、物联网、生物技术、新材料和新能源等领域具有领先地位。医学领域:美国、欧洲和日本是当前医学领域的主要研究中心。

国内外研究现状
答:世界上74个发现有煤炭资源的国家中,35个国家开展了煤层气研究工作,其中约一半的国家开展了煤层气专门探井和生产参数测试等工作(图0.5)。美国在煤层气研究开发方面一直处于世界领先地位,自20世纪70年代以来,美国能源部(DOE)制定了“非常规天然气回采计划”,从煤层气资源的基础地质研究到钻探、试采、强化和集输等方面...

国外研究现状及进展
答:在南美安第斯山有五个聚矿构造带,控制着秘鲁、智利、玻利维亚和阿根廷境内的铜、锡和稀有金属矿床。1.3.1.2 板块构造与成矿 国外对于巨型构造与成矿作用的研究,目前最流行的是板块构造与成矿[42]。以H.A.Hess、A.H.Mitchell、R.H.Sillitoe为代表,提出了全新的板块成矿理论体系[43~51]。