似新华夏式伸展盆海系的基本特征及其形成演化的力学机制 区域构造背景与东北地区中—新生代盆地形成演化和改造的关系
丘元禧
(中山大学地球科学系，广州510275)
摘要晚中生代(白垩纪)以来，中国东部及西太平洋大陆边缘发育一系列NNE、NE乃至NEE向(与纬向构造联合)的巨型右行张扭性断陷(地堑、半地堑)在平面上组成平行雁列的多字型构造，其深部发育同走向的上地幔隆起和基底拆离，地表常出现变质核杂岩和大型低缓倾角的伸展剥离断层，它主要是东亚及西太平洋大陆边缘陆缘扩张的产物，其地球动力学过程为晚燕山期以来的后造山期的大陆隆升和水平侧向伸展以及晚白垩世末—早第三纪、45Ma以来的印度板块与欧亚板块碰撞所产生的碰撞效应。
关键词似新华夏式伸展盆海系;陆缘扩张;碰撞效应
0 引言
1948年李四光教授在他的“新华夏海之起源”一文中把渤海、黄海、东海都归入新华夏系海，意指这些海盆都受新华夏系控制［1］。自20世纪60年代以来，地质地球物理调查表明第一、第二、第三新华夏系沉降带自晚白垩世末至第三纪以来都是一些巨型张扭性断陷，并非挤压性拗陷盆地，这已是我国地质界的共识［1～6］。许多地质力学工作者曾用巨型新华夏系二次纵张来解释其成因，但是它在中国东部及西太平洋的区域性展布，其所发育的构造部位(并不限于复式背斜隆起轴部)和等级规模显然无法用新华夏系的二次纵张来解释，它们在空间上的展布远及东亚的内部也无法都用洋陆俯冲的弧后扩张来解释。它主要是东亚及西太平洋大陆边缘陆缘扩张的产物，和新华夏系有着完全不同的区域构造应力场和地球动力学机制。它是一个复合叠加在原来的新华夏系之上的独立的区域构造体系，它的主要构造成分都继承了原来新华夏系的构造成分，它的平面构造组合形式也极似新华夏系，但均已发生了力学性质和应力活动方式的改变，特别是原来压剪性的新华夏系主压面改变为伸展性张剪性断面，控制着中国东部及西太平洋晚白垩世—早第三纪以来的许多巨型断陷盆地、陆表海和边缘海(图1)。为了说明它与新华夏系的区别与联系，也考虑与李四光教授已经明确这些海盆受新华夏系控制的概念相衔接，本文作者建议把这—独立的区域构造体系命名为似新华夏式伸展盆海系(Paraneocathaysian extensional basinssystem)。本文着重阐述这一新建立的区域构造体系的基本特征及其形成演化的力学机制，并指明建立这一区域构造体系的理论与实践意义。
图1 中国东部及邻区晚白垩世以来似新华夏式伸展盆海系展布图(据王鸿祯，1983;马杏垣，1983改编) Fig.1 Map showing the distribution of the Paraneocathaysian extensional basins system in East China and its adjacent area
1 似新华夏式伸展盆海系的基本特征
(1)平面上总体呈NNE向平行雁列展布着一系列右行张扭性断陷盆地，它们追踪原先的新华夏系主压面以外，有时也追踪原来的新华夏系的NNW向大义山式构造、NEE向泰山式构造和NWW向横向张裂开裂，因而整个构造型式保持了原新华夏系的多字型构造型式，但其主体仍呈NNE—NE向展布(图1);
(2)在这些张扭性断陷盆地中，自晚白垩世末期—早第三纪以来，在陆内及陆缘沉积了一套河湖相、冲洪积相沉积，在陆表海及边缘海则沉积了一套滨海相、浅海相、半深海相乃至深海相沉积(后两者常见于日本海、冲绳海槽及南海海域)。这些陆缘碎屑沉积层中，尚夹有多层火山岩，其时空分布大体有如下特征:晚中生代主要为中酸性钙碱性火山岩，晚白垩世末至早第三纪起则变为亚碱性乃至碱性玄武岩;空间上，在陆内裂谷和陆缘裂谷中多为多层多旋回的碱性玄武岩和拉斑玄武岩，在这些玄武岩中不乏有深源地幔包体，它们多半由二辉橄榄岩和辉岩所组成，反映出深源物质沿断陷盆地上涌，在岛弧的一侧分布有高铝玄武岩和岛弧拉斑玄武岩［2～4］。
(3)对应于地壳表层每一个陆内或陆缘裂谷盆地，岩石圈深部存在一个上地幔隆起，上地幔顶部常有一个异常的地幔垫，在异常地幔垫的上方则有一个由张性正断层或张剪性平移—正断层阶梯式断层组成地堑或半地堑箕状断陷裂谷盆地(图2)，这些张剪性断裂常是长期发展的同沉积断裂，不仅控制着巨厚的断陷盆地沉积，而且沿断裂活动的上下盘，形成一系列滚动背斜、牵引构造和花状构造等等，所有这些构造组合反映出它们之间具有成生联系。近年来在中国东部陆续发现一些NNE—NE乃至NEE向的隆起，隆起的轴部经常是变质核杂岩，其翼部则发育了低缓倾角的伸展剥离断层，形成时代多在白垩纪至早第三纪，如内蒙古赤峰娄子店—大城子拆离断层［7］、辽南金州—金石滩伸展剥离断层［8］、北京东北部的云蒙山变质核杂岩及河防口伸展剥离断层［9］、江苏茅山伸展构造［10］。根据作者近年的研究，珠江口盆地的NEE向地堑、半地堑箕状盆地实质上也是华南大陆边缘自晚白垩世—早第三纪以来隆升和基底拆离的产物 ，地震剖面揭示在大陆坡上存在近水平的剪切带(图3)。中国东部这些地堑、半地堑断陷至少有一部分是深部NNE—NEE向大型基底伸展拆离构造上盘的低序次低等级构造，它们一致地反映出受控于一个具有垂向挤压和NW—SE向水平伸展的区域构造应力场。
图2 华北地堑系中的半地堑箕状断陷(据马杏垣，1983) Fig.2 The profile showing the fault depression in a shape like winnowing basket or half-graben located in the graben system of North China
(4)似新华夏式伸展盆海系自晚白垩世—早第三纪以来经历一个由彼此孤立的断陷发展到成面成带的巨型沉降带，自西向东由陆向海扩张伸展，由陆内断陷发展成陆表海、边缘海的演化过程:晚白垩世—早第三纪时主要由彼此孤立但已经排列成行的陆内断陷所组成，新第三纪时在现今的鄂霍次克海、日本海、渤海、黄海、东海和南海开始沉陷为海。在这些陆表海和边缘海中多有沉沦的陆块，自北而南有中鄂霍次克隆起，大和隆起，东海前寒武纪基底、西沙、南沙地块等。
图3 南海北部陆缘受似新华夏系陆隆掀斜控制的基底拆离伸展剥离和地堑、半地堑盆海系形成示意图 Fig.3 Sketch profile showing the grabens，half-grabens and basement detachment controlled by continental uplifting in the north continental margin of the South China Sea
2 似新华夏式伸展盆海系形成演化的动力学机制
东亚—西太平洋大陆边缘构造带由陆缘扩展造成的伸展内带和由太平洋—菲律宾板块洋壳俯冲的挤压性外带组成，是一个具有内张外挤特征的双带构造［11］。似新华夏式伸展盆海系位于其内带、是内带的主要构造组成。它具有比较复杂的区域构造背景和地球动力学机制。通过整个晚中生代—新生代亚洲—西太平洋区域构造背景和地球动力学系统的分析，似新华夏式伸展盆海系是由下列区域地球动力系统形成的:
2.1 由大陆地质独立发展的大陆动力学系统
现今东亚—西太平洋边缘自晚白垩世即开始了陆缘扩张式的区域性裂解作用［5］，任纪舜称其为裂解性大陆边缘［6］。这一区域性裂解标志的地质表现主要有:①在我国东部，许多张性断陷中上白垩统和下第三系是连续沉积的;②闽粤沿海这一时期的NNE走向的晶洞碱长花岗岩(同位素年龄值为106.8～73Ma)［12］，它向东北延伸可及上海郊区及韩国，向南尚可见于珠江口外大陆架的钻孔中。在时间上陆缘扩张形成的断陷盆地自陆向洋依次变新，并一直延续至新第三纪、第四纪，显然，它的起始时间早于印度板块与欧亚板块的会聚碰撞时间———始新世，而空间上远及东北亚的白令海和整个西北太平洋，因而它并非一开始就是印度板块与欧亚板块碰撞时所产生的挤出效应的产物。它应该是亚洲独立的大陆动力作用的产物(图4)。再者，早燕山期东亚大陆边缘曾是一个挤压性的大陆边缘，在造山期后，即在晚燕山期后白垩世末—早第三纪初，由于大陆造山期后陆壳加厚后向洋一侧产生张力，燕山期强烈的岩浆活动也使陆壳热膨胀向洋一侧产生侧向张力，以及由于燕山期加厚的岩石圈和山根产生拆沉和地幔顶蚀作用而产生陆壳隆升和侧向伸展等地球动力学因素综合导致由陆向洋的陆缘扩张［13］。这是似新华夏式伸展盆海系形成的第一个地球动力学机制。
图4 形成似新华夏式伸展盆海系的地球动力系统(据Tapponnier，Fukao等资料编制) Fig.4 Map showing the geodynamic system of the formation of Paraneocathaysian extensional basins system
2.2 由印度板块与欧亚板块会聚碰撞所产生的地球动力学系统
自始新世以来开始的印度板块与欧亚板块的会聚碰撞在东亚地区引起的挤出效应［14］确实存在，它除形成区域性的NE向和NW向两组剪切走滑的滑移场外，亦沿NNE向发生右行张剪性断陷，以及由于剪切走滑性断裂，日本海、南海、安德曼海受控于剪切拉分断陷都说明这种由于板块会聚碰撞所产生的板内碰撞效应的存在;除了区域构造应力场上的空间联系以外，前述伸展盆海系的成盆时间与印度板块与欧亚板块碰撞时间也存在一个因远离印度板块而滞后的规律:原在南海东南侧古菲律宾海(即西菲律宾海)形成于古新世—始新世(60～35Ma)，南海形成于渐新世—中新世(32～17Ma)，日本海形成于中新世—上新世［15］，鄂霍次克海形成于早第三纪末［16］，边缘海这种时空上的分布规律可能是一种与板块碰撞有联系的地幔柱热点迁移(图4)。它是似新华夏式伸展盆海系形成和演化的重要地球动力学机制。
综上所述，前述两种动力机制其总体效应都表现为NW—SE方向上的水平伸展，具有统一的NE—SW方向挤压的区域构造应力场。其叠加的总体构造效应表现为亚洲东部向西太平洋扩张。
3 似新华夏式伸展盆海系与新华夏系构造带的区别与联系
从上文我们可以进一步归纳出似新华夏式伸展盆海系与新华夏系区域构造带的区别与联系:
(1)两者形成的区域构造背景和地球动力学系统完全不同:在现今千岛弧—马里亚纳弧—汤加弧以东的西北太平洋存在100Ma侏罗白垩纪的古洋壳(其热流值一般有41.87～54.43mW/m2)［16］，其东界为皇帝海岭—夏威夷海岭，这是古太平洋洋壳，它并非是由新生代东太平洋中脊向西扩展的产物，而是晚古生代—中生代古太平洋扩展的产物。由于古太平洋板块向NNW俯冲，形成了东亚中生代活化大陆边缘，而新华夏系是在亚洲大陆向南、太平洋向北、古太平洋板块沿NNW方向向东亚大陆俯冲，从而沿NNE走向断裂发生斜向俯冲以及45Ma以来菲律宾—太平洋板块沿NWW方向向东亚大陆俯冲所产生的。整个东亚—西太平洋在燕山期是一个挤压性大陆边缘，新华夏系构造带是一个左行压剪性构造。据笔者在华南特别是对广东几条著名的断裂带，诸如长乐—南澳断裂带，政和—大浦(莲花山)断裂带，河源断裂带，恩平—开平断裂带，吴川—四会断裂带和罗定—广宁断裂带的研究成果表明，其早期(侏罗纪)为低缓倾角的韧性剪切带，晚燕山期以来脆性压剪断裂带叠加其上，它们都是左行压剪性构造(参阅图3)，这个时期所形成的一些巨型沉降带也是—个压剪性坳陷，尽管这些压剪性坳陷的边缘和腹地也常常为同走向的断裂所切割，它是新华夏系构造带的重要组成部分和负向构造单位;与此同时，也有一些张性断陷，它们多发育在新华夏系的横向张裂配套构造和隆起带的二次纵张之中;整个新华夏系可以说是在洋陆俯冲的同时，陆盘居于主导地位，由大陆内部腹地推波助澜式地仰冲到古太平洋板块之上。这一挤压性的大陆动力学系统造成了新华夏系为主体并与纬向构造相联合向东南凸出的大陆边缘弧和构造岩浆岩带，其花岗岩带和火山岩带的时代由北西向南东变新以及由地球物理深部探测指示出的深入到大陆内部具层状产出的花岗岩板状体都很难用洋陆俯冲大洋板块是主动盘的模式来解释;而用大陆为主要变形机制、陆壳仰冲、顺层剪切变形机制解释则较合理，陆壳中低速层的存在则可进一步证明深层次的剪切深熔的可能性。总而言之，新华夏系形成的区域构造背景是陆内的区域性挤压，陆壳的滑移体制是新华夏系形成的主要机制［17］;而晚白垩世末—早第三纪开始的似新华夏式伸展盆海系则是有着完全不同的区域构造背景和力学机制。如前所述，它是在燕山期后后造山期区域构造背景已经由区域性挤压改变成区域性伸展的情况下发生的，它是上述两种地球动力系统的前后叠加和综合作用的产物。
燕山期的陆缘挤压造成的陆壳加厚、岩浆热膨胀、岩石圈山根的形成和拆沉等因素才导致后造山期的陆壳隆升，向洋扩张和拉伸减薄，这就是前后两个地球动力学过程之间的联系。
(2)新华夏系是左行压扭性构造带、具有多字型构造型式，似新华夏式伸展盆海系则是右行张扭性构造带，虽然也有多字型的构造型式，但这是一种张性的多字型构造型式，除了NW向断裂常转化为压扭性结构面外，几乎所有其他构造成分的力学性质都发生了张性改变，这就是两者在结构面力学性质方面的区别;但是两者有一个互相转化、力学性质互换的演化历史，这就是它们之间的联系。似新华夏式伸展盆海系一方面继承、追踪、归并原来燕山期的新华夏系的构造成分，特别表现出它的控盆构造原来都是新华夏系的构造成分(图3);但是，它不仅仅是继承了原来新华夏系的构造成分、构造型式，而且使它们发生了张性改变，在它的伸展过程中还产生了一系列新生的构造诸如变质核杂岩和大型伸展剥离断层，地堑、半地堑以及同沉积的准同生构造(褶皱构造和断裂构造)，这些新生的共生构造组合具有成生联系。同时似新华夏式伸展盆海系又受到晚于它的晚近时期的新华夏系的叠加改造，表现为这些似新华夏式伸展盆海系的盆缘和盆内常被晚于它的新华夏系左行压扭性断裂所逆冲切割。新华夏式与似新华夏式在时空上的互换反映了喜马拉雅构造域和太平洋构造域在时空上的互换。
(3)在形成时间上，新华夏系既存在于燕山期，也存在于喜马拉雅期和新构造时期，而似新华夏式伸展盆海系主要形成于晚白垩世末—早第三纪以来，考虑到中国东部长期处于欧亚板块，特提斯—印度板块与库拉(伊泽纳茨)—太平洋—菲律宾板块的相互作用之中，由于特提斯—印度板块的向北推挤所导致的东亚大陆向东伸展的陆缘扩张可能并不限于喜马拉雅期，当古、中特提斯关闭的时候，中国东部可能也存在陆缘扩张和由此产生的NNE向右行张剪性断陷，它们叠加在已存在的印支期华夏系和早期新华夏系的主压面之上。因此，追踪似新华夏式伸展盆海系的形成演化历史，有可能最早两次周期发生于后印支早燕山期的晚三叠世末—早侏罗世初和早燕山期造山期后即晚侏罗世末—早白垩世初。
综上所述，似新华夏式伸展盆海系与新华夏系是两个既有联系又有区别的独立的区域构造体系。无论从区域构造背景、区域构造应力场、还是从组成构造体系变形场的构造成分的结构面力学性质、共生组合和成生联系它都是自成体系的，把它作为一独立的区域构造体系从原来的新华夏系中筛分和独立出来是有充分的科学依据;而笔者之所以建议用似新华夏式伸展盆海系来命名这一新的构造体系是考虑到它与新华夏系既有区别而又还有联系(是由原来的新华夏系由于后造山期的伸展作用演变而来的，继承了原来的新华夏系的构造型式)这一特征的。
众所周知，似新华夏式伸展盆海系是我国东部新生代主要控盆构造，也是油气盆地的所在，是我们寻找新生代油气资源的主要目的地，详细准确地研究似新华夏式伸展盆海系一系列地质地球物理特征对石油天然气和地热、地下水资源的勘探开发具有重要意义。它的区域构造背景及伸展性质对我国东部特别是沿海地区及海域的环境水文地质，环境工程地质、地震地质和地质灾害也具有不同的控制意义，因而把它作为一个独立构造体系来加强研究，也具有重要的环境地质和防灾减灾意义。
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川西前陆盆地形成演化与动力学研究~
刘翠荣 吴乃苓 周瑾 宋立衍
（中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083）
【摘要】 本文将川西前陆盆地的演化分作4个主要阶段：早期的复理石深前陆盆地阶段、中期的河湖相前陆盆地阶段、晚期的磨拉石前陆盆地阶段和构造隆升阶段。其中第三阶段为盆地发育的主体阶段，又可进一步分为6个亚段。川西前陆盆地是龙门山和大巴山共有的前陆盆地，在盆地的不同演化阶段，各有主次之分，形成演化具幕式特征。其动力学机制是：川西前陆盆岩石圈被动沉降的结果，是在龙门山和大巴山逆掩推覆体（构造负载）和盆地自身的沉积物负载以及侧向挤压力三者的共同作用下所引起的岩石圈的挠曲。其中龙门山和大巴山的侧向挤压力起主导作用，其大小控制着沉降量的大小以及造山带的高度；而川中刚性老地块制约着前隆和次洼的发育规模。
【关键词】 有限元；构造应力场；动力学机制；形成演化；川西前陆盆地
1 川西前陆盆地的演化特征
在对四川盆地周缘造山带及盆地内部沉积、构造特征分析的基础上，结合近年国内外对前陆盆地演化研究的新认识，将四川前陆盆地的演化分为4个阶段（表1）。其中第三阶段为前陆盆地发育的主体阶段，又可分为6个亚阶段。各演化阶段的主要特征如下。
1.1 早期的复理石深前陆盆地阶段
从晚三叠世早期（卡尼克期）到晚三叠世中期（诺利克中期），随着古特提斯洋的关闭，羌塘-吕都地块与扬子地台发生碰撞（刘和甫，1994）。与地壳缩短相伴随，在四川盆地的西部，出现了沉积巨厚的西康群复理石沉积楔，盆地内接受了马鞍塘和小塘子组的沉积。当时龙门山还没有形成，古水流和物源方向自东向西，沉积岩碎屑中以石英为主，反映了早期复理石深前陆盆地的特点。
1.2 中期的河湖相前陆盆地阶段（诺利克晚期-瑞替克早期）
这个阶段相当于须家河二段和须家河三段沉积时期。当时甘孜-阿坝造山带的主体部分——马尔康地块发生由北向南的推挤，形成大幅度的褶皱逆冲，使早中生代地层大范围暴露地表，成为物源区。该造山带南端抵达康滇隆起附近，造山作用使龙门山后山带大规模隆起褶断，推断当时的造山带前渊比现在的前陆盆地更向西，最深部位在龙门山前带。盆地内须家河组二段重矿物分析表明，物源主要在龙门山中北段，须三段中砂岩岩屑含量猛增且出现碳酸盐岩，如关基井须二段砂岩屑含量为16.3%，须三段则上升为44.6%，反映龙门山已经开始隆起。区内以河流及湖沼相、三角洲相沉积为主体，坳陷幅度不大，沉积厚度也相对较小。因此，可以说这一阶段是磨拉石前陆盆地发展的序幕。
1.3 晚期的磨拉石前陆盆地阶段
自晚三叠世晚期（瑞替克中晚期）开始，受古特提斯洋关闭的影响，龙门山、大巴山多次发生强烈褶皱，形成川西磨拉石前陆盆地，在四川盆地内形成了多套砾石。大量的砾石反映了物源区与沉积盆地有较大的地形反差，是物源区强烈上升的结果。物源区从以东为主转为以西为主，并且有明显的被动沉降特点。根据各时期沉积地层的分布、沉降中心的迁移以及构造主压应力方向的变化，可将磨拉石前陆盆地划分为6个亚阶段。
表1 川西前陆盆地沉积—构造演化综合表
1.3.1 龙门山前陆盆地亚阶段（ ）
晚三叠世晚期，龙门山自北向南发生强烈褶皱冲断，也就是所说的安县运动，从而开始了川西磨拉石前陆盆地的历史。龙门山前出现须家河上亚组与下亚组之间以及须家河组与其上覆侏罗系间的不整合接触，所谓的“须上盆”与“须下盆”形成了截然不同的特点。在龙门山前缘形成了须四段的大量砾岩层沉积，古水流方向和物源方向由须家河早期的自东向西为主改变为自西向东为主，沉降中心位于川西（图1），沉降方式也由主动沉降转为被动沉降，显示了典型的磨拉石前陆盆地的特征。其沉积相类型主要是冲积扇-河流-湖泊相沉积，沉积分布范围在西部是退积式，在东部则是加积式，沉积分布范围逐渐向东扩大。
图1 四川盆地须家河组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
1.3.2 龙门山前陆盆地松弛亚阶段（J1b-J2q）
经过印支晚幕运动的活跃阶段之后，龙门山造山带活动逐渐减弱。由于龙门山推覆体载荷保持不变，也就是说，岩体总的应变量保持不变，而侧向挤压力随着时间的增长而逐渐减小，盆地进入粘弹性松弛阶段，出现中下侏罗统地层向西超覆的现象，并形成了千佛崖组在川西和川北地区的底砾岩。整个川西前陆盆地表现为一个坳陷型的大湖盆，出现川西和川东两个沉降中心，以川东沉降中心为主（图2），以湖相细碎屑、泥质岩沉积为主，成为重要的陆相生油层系。盆地内构造稳定，沉积物泥质含量高。这些都是载荷诱发岩石圈粘弹性调整松弛的构造响应。
1.3.3 大巴山前陆盆地亚阶段（J2x-J2s）
中侏罗世晚期，受古特提斯海关闭的影响，秦岭-大巴山强烈逆冲推覆。这种逆冲推覆作用引起的岩石圈挠曲作用使整个四川盆地被动沉降，广泛接受沙溪庙组沉积（图3），沉降中心迁移到了川东北，并伴随有砾岩层的发育。总之，川西地区此时主要受秦岭-大巴山造山带的影响，并在盆地内形成了一系列NEE-SWW方向的区域性古隆起，对沉积和以后的天然气聚集都起到了至关重要的控制作用。
1.3.4 大巴山前陆盆地松弛亚阶段（J3sn）
晚侏罗世早期，随着大巴山活动的减弱，大巴山前陆盆地进入松弛阶段。从遂宁组的沉积厚度图（图4）上可知，沉积物厚度展布方向不明显，说明遂宁组沉积时湖盆相对稳定，没有多大波动，是地壳活动的稳定期。
图2 四川盆地千佛崖组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
图3 四川盆地沙溪庙组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
图4 四川盆地遂宁组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
1.3.5 龙门山-大巴山复合前陆盆地阶段
自蓬莱镇组沉积开始，西部龙门山多次活动。强烈的上升逆冲与盆地间出现较大的地形反差，在其山前沉积了多套数百米的近源冲积扇砾岩以及河流相的砂砾岩（莲花口组砾岩发育，主要分布于盆地西北部），盆地沉降中心又一次移至川西，形成多套磨拉石堆积。蓬莱镇组沉积后，龙门山再次活动，逆冲推覆作用引起的前陆盆地的岩石圈挠曲作用，使冲断带前缘发生被动沉降，接受下白垩统沉积，形成下白垩统剑门关组砾岩。与此同时，秦岭-大巴山开始活动。虽然它的活动强度较龙门山造山带弱，但也在其前缘形成了相应的前陆盆地。川西地区此时受到前陆两个造山带的共同影响，在NW-SE和S-N两个方向的挤压应力作用下，成为一个复合型的前陆盆地，具有川西、川北两个沉降中心。从蓬莱镇组的等厚图（图5）上可以清楚地看到这些，剑门关组的等厚图上两个沉降中心更是清晰（图6）。
1.3.6 龙门山前陆盆地亚阶段
早白垩世沉积后随着大巴山活动的逐渐减弱，逆冲推覆作用造成的岩石圈的被动沉降也逐渐减小，使川东北广大地区处于隆起状态。此时，龙门山活动也集中于川西南部，致使中晚白垩世-老第三纪沉积主要局限于盆地的西南部（图7），并结束了磨拉石前陆盆地发育的历史。
1.4 隆升阶段
老第三纪末，强烈的喜马拉雅运动从根本上改变了四川盆地的沉积构造面貌，四川大部分地区遭受强烈剥蚀。据对川合127井锆石裂变径迹的研究，该井三叠系地层锆石裂变径迹年龄为41.9～43.8Ma，表明川西凹陷在老第三纪初也已抬升。另外西南局郑祖燕等提供的川125井、川126井、川127井、川128井磷灰石裂变径迹资料（表2）表明，川西在平均25.4Ma时有强烈抬升之势。造山带和盆地的全面抬升，使四川前陆盆地结束了其沉积历史。
图5 四川盆地蓬莱镇组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
虚线表示J3P顶缺K的残留厚度，实线表示J3p顶有K保留的厚度
1.厚度等值线；2.沉降中心
图6 四川盆地剑门关组沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
图7 四川盆地中、晚白垩世沉积厚度图 （据陈昭国改编）
1.厚度等值线；2.沉降中心
表2 川西前陆盆地喜马拉雅期抬升时间和剥蚀厚度表
2 川西前陆盆地形成的动力学机制
前陆盆地发生于挤压构造环境，通常是叠加在被动大陆边缘、克拉通或坳拉槽上。现今前陆盆地的概念是在前陆构造环境中，冲断负荷、隆升剥蚀、挠曲沉降、沉积充填相互作用的动力学过程中形成的盆地。形成的主要控制因素为：逆冲带的构造负荷、盆地沉积物负荷以及在造山形成过程中形成的地壳内部水平挤压力，3种构造力同时作用于地壳，导致地壳在克服地幔均衡反力作用的同时发生挠曲沉降，从而形成前陆盆地，并形成与其相伴生的前隆。川西前陆盆地的动力学机制模拟包括以下4个方面的内容。
2.1 地质模型的建立
川西前陆盆地是在早期克拉通和大陆边缘的基础上，后期受龙门山和大巴山造山带的侧向挤压以及盆地沉积物和构造负荷的共同作用，使岩石圈弯曲变形、被动沉降而形成的。其沉积以冲积扇-河流-湖泊相的粗碎屑沉积为特征，沉积中心和沉降中心以及主压力方向随时间而迁移，其形成演化具有多旋回的幕式特征。本文以须家河组四、五段沉积（即龙门山前陆盆地亚阶段）为例，来模拟其形成动力学过程。地质模型以须家河组三段沉积后的实际地质状况为框架，共分作5个层：造山带、断裂带、盖层、基底和刚性地块（见图8）。
2.2 数学与力学模型的建立
本次前陆盆地动力学机制模拟采用Super SAP有限元通用程序。数学和力学模型的建立主要包括两个方面：一是按照有限元数值模拟所要求的数学、力学原则进行单元网络的划分（图8），所得模型共有573个单元，636个结点；二是边界条件的确定，包括西部应力边界、东部约束边界、上部以及下部自由边界。西界为龙门山断裂带，它是长期发展形成的岩石圈断裂，印支期后多层次多期次递进逆冲推覆，主要受NW向的挤压或压扭应力的作用。龙门山向南东的推覆挤压受川中刚性地块的阻挡，使其成为一内约束边界。
图8 川西磨拉石前陆盆地演化成因简化模型
2.3 参数的选取
模型中的力学参数主要包括杨氏模量（E）、泊松比（μ）、密度（ρ）和侧向挤压力（P）。断裂带采用较小的杨氏模量，老山带和结晶基底采用较大的杨氏模量（表3）。
2.4 模拟结果分析
运用SSAP程序，选取上述岩石力学参数，选择多种方案进行调整，直至与实际地质情况相符。即当西部边界施加4.8MPa的侧向挤压力时，得到的基底位移量为2700m，造山带上升约为4000m，同时出现200m左右的前隆和150m左右的次洼（图9）。
各种方案下的模拟结果显示具有以下几个特点。
表3 川西前陆盆地剖面古构造应力场模拟选用的岩石力学参数表
图9 川西磨拉石前陆盆地动力学模拟结果图
（1）侧向挤压的大小控制着盆地岩石圈的挠曲量（即沉降量）以及造山带的高度。侧向挤压力越大，沉降量越大，造山带上升得越高；反之亦然。
（2）在所给定的770km左右的长度范围内，岩石圈弹性厚度为45km时，即出现了前陆盆地的前隆，也出现了前陆盆地的次洼。这一结果与龙门山初次隆升时盆地内须家河组分布的实际状况相吻合，表明模拟结果单可信程度较高。
（3）当取侧向挤压力为零时，仅有构造负荷和沉积物负荷的自重，盆地岩石圈基本不发生挠曲，这表明侧向挤压力对于前陆盆地的形成起着至关重要的作用。只有垂向负荷，不足以形成目前我们所观察到的川西前陆盆地。
（4）当侧向挤压力为5.0MPa时，盆地的沉降量与造山带的高度以及770km范围内的地质状况都与当时前陆盆地的状况相符合，与声发射所测得的古应力值2.1～4.8MPa（罗孝泉，1998）相近。这进一步说明所选用的弹性板挠曲模型能够较好地解释川西前陆盆地的动力学机制。
3 结论
（1）川西前陆盆地是龙门山和大巴山共有的前陆盆地，在盆地的不同演化阶段，各有主次之分。盆地的演化具有多旋回幕式特征，构造应力场的演化亦具有幕式旋回性。构造主应力方向的迁移控制着沉降中心的迁移，也控制着盆地的演化阶段。
（2）模拟结果表明，川西前陆盆地是龙门山和大巴山逆掩推覆体-构造负载和盆地自身的沉积物负载以及侧向挤压力三者的共同作用下所引起的岩石圈的被动沉降。其中侧向挤压力起着主导作用，其大小控制着沉降量的大小以及造山带的高度。川中刚性老地块制约着前隆和次洼的发育规模。
参考文献
[1]陈发景.前陆（或挠曲）盆地分析[M].北京：中国地质大学出版社，1992.
[2]郭正吾.四川盆地形成与演化[M].北京：地质出版社，1996.
[3]朱以文.微机有限元前后处理系统ViZi CAD及其应用[M].北京：科学技术文献出版社，1993.
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[5]王仁.固体力学基础[M].北京：地质出版社，1979.
东北亚大陆边缘地区中—新生代总体上经历了陆缘复杂洋区的扩张与闭合、微陆块或地体的碰撞与增生、安第斯型活动陆缘的形成与演变以及岛弧型活动陆缘形成与发展的过程,其中包括一系列局部与区域的构造事件与演化阶段。我国东北地区紧邻东北亚大陆边缘,区内发育的中—新生代含油气盆地是我国最重要的油气勘探与开发基地。虽然已对这些盆地有了较多研究,但目前对其形成与演化机制及其地球动力学背景等并不十分清楚,观点尚不一致。显然,我国东北地区中—新生代油气盆地发育历史与东北亚大陆边缘地区的构造演化具紧密联系,了解后者对于更好地认识和研究前者是有益的。
赵越等(1994)曾论述过东亚大地构造的重要转折,指出现今东亚大陆的雏形是在中生代期间由若干大小陆块拼合而成的,它是形成东亚环太平洋主动陆缘的基础,而真正构造格局的转变发生在中侏罗世的前后。由本书前面章节的论述来看,在东北亚大陆边缘地区也可以得出类似的结论。更具体的来说,东北亚地区大地构造的重要转折发生在中侏罗世末—晚侏罗世,这是东北亚大陆边缘地区总体轮廓的增生与形成时期。大约从晚侏罗世中、晚期开始,具有现今特征的东北亚环太平洋主动大陆边缘才真正开始活动与发展,其中白垩纪主要是安第斯型大陆边缘的形成发展时期,新生代主要是岛弧型大陆边缘的形成发展时期。这与晚中生代以来东北地区发育的盆地的主体构造线与环太平洋大陆边缘相一致的现象吻合,说明东侧活动大陆边缘的俯冲作用、弧后伸展或弧后裂谷作用以及板块聚敛速率的快慢等因素,可能是本区晚中生代以来盆地形成演化与改造的重要原因。而在转折期之前,三叠纪的印支运动是东北地区古亚洲构造域重要的陆内造山作用幕,形成主体近东西—北东向的叠加构造变形区带;与此同时(或略晚)在东北亚大陆的边缘地区则表现出较强的洋盆扩张作用,尤其是蒙古-鄂霍次克海地区扩张成为呈近东西—北东东向伸入大陆内部的大陆间洋盆,并在早—中侏罗世逐渐由西向东关闭。所以本区转折期之前的早一中侏罗世盆地总体上是处于造山期后、蒙古-鄂霍次克洋从扩张到封闭的演化背景之下,盆地的总体构造方向也与前者(区域造山带及蒙古-鄂霍次克构造带)基本一致,因此推测它们之间可能具有动力学联系。
本区中、新生代不同时期盆地的地球动力学特征将在后面有关章节中具体论述。
南海南北缘的构造特征对比
答：新生界具有明显的双构造层特点,古近系与新近系的构造特征迥然有别。下构造层(古近系)断层发育,地层褶皱变形,形成一系列地堑、半地堑或箕状坳陷;上构造层(新近系)断层稀少,构造平静。自西向东,下构造层逐渐减薄,上构造层逐渐增厚。 南北分带、东西分块是南海北缘的主要构造特征之一(龚再升等,1997年)。无论是...
构造变形特征
答：多以宽缓褶皱为特征,包括:①南部背斜带,即大宁-吉县背斜带和石楼-大宁背斜带,褶皱轴向NE10°～40°,卷入地层为三叠系砂岩;②北部单斜构造,以保德—海则庙一带最为发育,构造走向为NE5°～30°,卷入三叠纪地层以几度至十几度的倾角向西或北西方向延伸倾斜。
构造体系特征
答：就地表所见,与新华夏系构造成生有关的花岗岩体主要集中出现于第二条隆起带,特别是它的南段和第三条隆起带北段的大兴安岭地区。在这些地区的某些段落,花岗岩类出露零散,岩体走向亦不太明显,但绝大多数岩体或岩带的展布方向,均与当地新华夏系构造走向一致,即使在构造复合区如与巨型纬向构造带相复合的那些地区,花岗...
构造体系类型划分
答：该断裂带集中展布于北纬37°～38°20′之间,呈EW向延伸,西起中卫以西,经中宁、靖边、绥德,到离石并仍向东延伸,南北宽约100km,在盆内长约300km。 在区域磁场中,沿断裂带表现为EW向展布的磁异常带。根据磁异常特征及引起磁异常的主要因素——基底岩性分析,该构造带由一系列规模较大的基底断裂引起,可能形成于...
新生代盆-山构造地貌演化
答：(2)平原区:新生代以来,由于长期大幅度下降,相继沉积了第三系、第四系中更新统、上更新统和全新统,厚500～700m,最厚达1000m以上。 本区东西向构造、新华夏系及北西向构造的大断裂均有活动特征。第三系、第四系地层被断层切开,断层带上有地震活动,尤其以朱村断层、凤凰岭断层活动较为强烈,第三系、第四系等深线在...
构造样式特征
答：表现为走向稳定,断层线平直,贯通性好的特点,如牛东—马西走滑断裂系的显著走滑段。又如辽河坳陷滩海东部地区新近纪发育的北东向展布的燕东Ⅰ号走滑断层,在三维地震水平切片、相干体切片上可以明显看出:其主走滑断层呈狭窄的直线状(孙洪斌、张凤莲,2002)。 (2)先存褶皱构造和火成岩体发生错位:如辽河坳陷先存...
北北东向构造带地质特征
答：与这一时期构造伴生的褶皱变形主要为侏罗系-白垩系盆地中宽缓的褶皱,部分靠近断裂部位褶皱变形较强。北北东向断裂往往以相对密集的断裂束出现,具有成群成带分布的特征。 综合考虑本区构造特点,区内具有较大影响的断裂自东向西主要为黑城子-八家子断裂带、下洼-叨尔登断裂带、红山-八里罕断裂带和大兴安岭主脊断裂带...
构造体系的划分
答：(1)早、晚两期华夏系构造发育于两个不同期的“构造层”中,早期以紧密线型褶皱为特征,局部倒转;晚期以相对较开阔的褶皱为主,不整合于古老岩系之上。 (2)构造带延伸方向为45°～60°。 (3)形成时间,震旦系沉积过程中已具雏形,加里东运动发育到高峰,印支运动结束了华夏系历史。 (4)华夏系早期阶段常伴随发育区...
(一)盆地类型及特征
答：沉积充填特征:由于裂谷盆地边缘坡陡,盆内地势高差较大,沉积物源主要来自于邻近断层陡崖和裂谷中隆升地块,并沿裂谷中河道搬运。因此,裂谷盆地的沉积速率一般较高,持续时间较短,沉积体主要表现为淡水和咸水的冲积扇和河湖相碎屑岩沉积,常含有膏盐岩、煤及油页岩等。在裂谷演化初期,常为冲积扇及河流相红色粗粒碎屑...
金沙江带多岛弧-盆演化与羊拉铜矿床
答：早中三叠世,金沙江弧-盆系及东西两侧的昌都陆块和中咱-中甸陆块的构造沉积环境发生了剧变,晚二叠世末期金沙江洋盆消减闭合、洋壳消亡,早中三叠世金沙江带转入弧-陆碰撞发展阶段,其标志是江达-德钦碰撞型陆缘火山弧的发育和昌都弧后前陆盆地以及金沙江残留海盆地(边缘海)的形成。 金沙江洋盆二叠纪俯冲消减至晚...
