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工程地質(zhì)

盆地基本特征

  離散板塊邊緣的盆地基本特征
  離散板塊邊緣的盆地，以裂谷和大陸邊緣盆地最為典型，現(xiàn)代的東非大裂谷、紐芬蘭大灘、北美及巴西等地一些地區(qū)為該類(lèi)盆地的典型實(shí)例。
 
  裂谷盆地
  (1）在板塊內(nèi)部地殼較弱部位呈線(xiàn)狀分布。如現(xiàn)今東非大裂谷，長(zhǎng)6500km。
  (2）裂谷盆地的沉降和沉積速率很快。如埃塞俄比亞裂谷和丹納基爾凹陷沉積速率為0.2～1.Om/ka（千年），局部碎屑沉積速率達(dá)3.5m/ka，湖泊石鹽沉淀速率達(dá)10～35m/ka。
  (3）裂谷盆地內(nèi)富含火山物質(zhì)，厚這幾百米。
 
  成熟的大路邊緣盆地
  (1）由裂谷盆地進(jìn)一步轉(zhuǎn)化雨來(lái)。盆地內(nèi)形成了真正的大洋殼，且海底擴(kuò)張時(shí)間持續(xù)了至少幾十百萬(wàn)年。
  (2）洋殼沉降速率自早至晚呈指數(shù)下降，從最初的20cm/ka降低到20—30Ma之后的2～4cm/ka。
  (3）盆地內(nèi)常發(fā)育巨大的滑塌、鹽丘底辟構(gòu)造及包括生長(zhǎng)斷層在內(nèi)的張性斷層（如掀斜斷塊和滾動(dòng)背斜）。
  (4）盆地沉積相既有蒸發(fā)巖相，又有黑色有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖相和非補(bǔ)償盆地碳酸鹽和深海沉積相。
 
  匯聚邊緣盆地
  匯聚型板塊邊緣區(qū)的構(gòu)造單元由如下幾部分組成（圖11-13，11-14）：①拱形隆起或外部隆起；②海溝；⑧消減雜巖；④弧前盆地；⑤巖漿?。虎藁『髤^(qū)。下面著重介紹弧前和弧后區(qū)的一些盆地特征：
  孤前盆地弧前盆地
  包括在海溝內(nèi)坡上的加積盆地、巖漿弧內(nèi)出現(xiàn)的張性地塊內(nèi)盆地及巖漿弧與外緣增生弧之間的盆地。
  這類(lèi)盆地一般具如下特點(diǎn)：
  (1）弧前盆地規(guī)模隨時(shí)間而趨向于變寬變淺?；∏皡^(qū)在開(kāi)始時(shí)可能由一個(gè)簡(jiǎn)單的向海的斜坡組成，沉積物直接被攜帶到海溝中并補(bǔ)給一個(gè)生長(zhǎng)著的消減雜巖。在消減雜巖向大洋推進(jìn)時(shí)盆地變得更寬，水則變更淺。
  (2）弧前充填物可超覆在巖漿弧上，并可與消減雜巖具沉積或部分剪切接觸。
  (3）外緣增生弧的生長(zhǎng)逐漸地改變盆地的形態(tài)，使之成為雙側(cè)海槽，并使?jié)崃髟诤５咨刃铙w邊緣轉(zhuǎn)向90。，縱向地向盆地平原下方流去。
  (4）弧前盆地中最年輕的沉積物可能是淺海相或非海相。
 
  弧間盆地
  是指那些位于火山島弧間的盆地。這類(lèi)島弧一般遠(yuǎn)離大陸邊緣，但多數(shù)情況下只有一個(gè)島弧為年輕的活動(dòng)弧，其余為較老的殘留弧。地殼類(lèi)型一般為大洋地殼或過(guò)渡型地殼。如菲律賓海自白堊紀(jì)以來(lái)消減帶兩次向東運(yùn)動(dòng)，在地表上島弧沿著火山活動(dòng)帶張裂，弧后區(qū)被廢棄或不活動(dòng)，而弧前區(qū)迅速向洋遷移進(jìn)入一個(gè)新的短時(shí)期內(nèi)比較穩(wěn)定的位置，因而在新舊火山弧之間形成弧間盆地。這類(lèi)盆地的沉積特點(diǎn)是富含火山質(zhì)，物源來(lái)自火山島弧，分選磨圓度均差，常見(jiàn)火山碎屑濁積巖。
 
  弧后盆地
  廣義上弧后盆地是指活動(dòng)火山弧之后（靠陸一側(cè)）的盆地。有些活動(dòng)弧之后仍有一些殘留的老火山弧，它們之間的盆地實(shí)質(zhì)上類(lèi)同于弧間盆地。另外在一些活動(dòng)弧之后地區(qū)受弧后擴(kuò)張作用影響而拉張形成較大規(guī)模的弧后盆地。這類(lèi)盆地的一側(cè)為大陸邊緣上的陸坡相和陸架相，另一側(cè)為巖漿弧，地殼類(lèi)型為陸殼。沉積物既有陸源碎屑巖，也有淺海碳酸鹽巖、深海泥巖、濁積巖。
 
  前陸盆地（后孤盆地）
  在擠壓弧中由于受擠壓作用力影響，在大陸板塊的邊緣受到變形成為一個(gè)褶皺沖斷帶，使地殼可能縮短和加厚2倍。受具有上疊沖斷席的克拉通負(fù)載影響，造成巖石圈的向下彎曲形成前陸盆地。這種盆地被來(lái)自相鄰山地的沉積物充填，而沉積物負(fù)載本身又引起地殼進(jìn)一步凹陷。前陸盆地常具如下特征：
  (1）前陸盆地的基底均為大陸殼。
  (2）主要為淺海相一非海相的碎屑充填物，其中可能包含向上相變的海相一非海相的巖相轉(zhuǎn)變。
  (3）沉積物可能來(lái)自鄰近的巖漿弧或增長(zhǎng)中的褶皺一沖斷帶，或來(lái)自基底隆起，或來(lái)自克拉通內(nèi)地。
  (4）以擠壓的褶皺與斷裂為主的構(gòu)造樣式，具有證明同沉積構(gòu)造作用的層內(nèi)不整合面。
 
  轉(zhuǎn)換斷層和走向滑移斷層盆地
  轉(zhuǎn)換斷層是板塊邊界類(lèi)型之一，就其兩側(cè)板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言均具斜向滑移性質(zhì)，其產(chǎn)生的盆地效應(yīng)類(lèi)同于走向滑移斷層（平移斷層）。
  走滑斷層引起的盆地一般具如下特征：①多數(shù)盆地寬只有幾十公里；②內(nèi)部構(gòu)造具一定的成因聯(lián)系；③沉積物相變明顯，不同盆地沉積物具不同的地層序列；④同沉積構(gòu)造普遍；⑤盆地具多期改造性質(zhì)；⑥沉積速率快達(dá)1m/ka。
  與縫合帶伴生的盒地縫合帶是在兩個(gè)大陸板塊由于其間的大洋殼消減掉而聯(lián)合在一起的復(fù)雜造山帶。它們以強(qiáng)烈的梅造變形、區(qū)域變質(zhì)作用、深成作用和一系列不同式樣的沉積盆地為特征。由于縫合過(guò)程中的復(fù)雜性，因此對(duì)于縫合帶的盆地不可能有一個(gè)簡(jiǎn)單的分類(lèi)
  (1）前淵盆地（前陸盆地）指位于縫合點(diǎn)前方由于俯沖板塊的向下彎曲而形成的壕溝凹陷。從縫合點(diǎn)上正在上升的造山帶上流出的碎屑流在此沉積。盆地最初可能位于深水之下，堆積了厚的滑塌堆積和重力流堆積，后來(lái)隨著縫合作用的持續(xù)進(jìn)行，前淵變淺，沉積環(huán)境變?yōu)榉呛Ｏ唷?/div>
  (2）殘留洋盆指兩個(gè)相互接近的大陸之間的海灣。它們的縫合作用已在別處發(fā)生很大作用后仍未受到變形，而一直作為沉積凹陷盆地。這類(lèi)盆地可能保留了大洋殼底，并被側(cè)面或四周而來(lái)的巨厚沉積物覆蓋。物源主要來(lái)自縫合帶本身，其次來(lái)自火山弧和成熟的碳酸鹽巖、碎屑巖及俯沖板塊的基底巖石。殘留養(yǎng)盆地充填的最后階段可能是湖相環(huán)境。
  (3）弧后盆地和伴生的走滑斷層引起的盆地。
 
  克拉通盆地
  克拉通盆地泛指那些分布在板塊內(nèi)部的各種盆地、槽地、坳陷、地塹、坳拉谷等。對(duì)它們的成因目前沒(méi)有統(tǒng)一的解釋。有些可用板塊邊緣過(guò)程來(lái)解釋?zhuān)幺昀瓤赡苁侨?lián)點(diǎn)①擴(kuò)張結(jié)合的“衰萎”支，如西西伯利亞盆地可能為早期的弧后盆地沉降造成。但有些盆地?zé)o法用同期的板塊構(gòu)造邊緣過(guò)程來(lái)解釋。90年代興起的大陸動(dòng)力學(xué)試圖以新的思路來(lái)解釋克拉通的盆地形成原因'但目前尚未形成系統(tǒng)的理論。不管其成因如何，克拉通盆地的沉積型式以寬闊的淺海沉積體系為主，巖性和巖相都較穩(wěn)定，常見(jiàn)巖性為巨厚層的碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖、砂巖和頁(yè)巖。
 
  隨著大陸動(dòng)力學(xué)在80年代末首先由美國(guó)等國(guó)地質(zhì)學(xué)家提出后，90年代初各國(guó)又制定了大陸動(dòng)力學(xué)研究計(jì)劃，在大陸造山帶和盆地的研究上取得了一系列新進(jìn)展，但同時(shí)也提出了一些存在的問(wèn)題（肖慶輝，1997），主要可概括如下：
  (1）研究證實(shí)以板塊構(gòu)造理論為基礎(chǔ)的大陸裂開(kāi)、解體和碰撞的威爾遜旋回②解釋不了造山作用的全過(guò)程和復(fù)雜性，在大陸造山帶中非威爾遜旋回造山作用可能起著主導(dǎo)作用。
  (2）使大陸巖石圈變形的力是多元的，也是多源的。僅僅巖石圈板塊邊界的相互作用力解釋不了大陸內(nèi)部變形的多樣性和復(fù)雜性。
  (3）大陸內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在多層性、層間活動(dòng)性及非耦合性（立交橋式），這些性質(zhì)對(duì)巖石圈的剛性及其整體運(yùn)動(dòng)方式提出了挑戰(zhàn)。
  (4）大陸垂直增生和改造作用也是大陸生長(zhǎng)的重要方式，大陸具有獨(dú)特的物質(zhì)增生與消減過(guò)程。
  (5）大陸軟流圈可能不具全球性質(zhì)，大陸巖石圈的概念和大陸漂移的界面受到挑戰(zhàn)。