裂谷盆地形成演化的动力学分析ppt课件.ppt

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1、6.裂谷盆地形成演化的动力学分析6.1、裂谷盆地的沉降机制盆地的形成研究首先要涉及盆地的沉降机制。沉降是盆地形成的前提，盆地的构造沉降量的大小直接与岩石圈的拉薄程度、热衰减、重力均衡等作用有关。因此，盆地沉降过程及其控制因素的研究，构成了盆地动力学分析的基本内容。由于裂谷盆地是地球表面广泛发育的、重要的煤油气盆地类型，长期以来受到地质学者的重视，在盆地动力学的研究方面积累了大量的成果，是近二十多年来取得突出进展的领域。6.1.1、裂谷盆地的地质背景特征前面已指出，从内陆裂谷到被动大陆边缘存在一列与拉伸作用有关的

2、盆地类型，如现代的东非裂谷、莱茵地堑、大西洋被动大陆边缘等，它们具有一些共同的特征：（1）处于大陆离散、裂解或拉伸的地壳或岩石圈变薄带（2）高的热流值（80-115mW2m)（3）基性、中基性火山岩、岩浆活动（4）负布格重力异常（5）伴生过区域隆起裂谷盆地沉降的主要影响因素裂陷盆地的沉降过程受到多种因素的控制。从盆地规模的意义上，主要与下列作用有关热柱上隆拱张裂陷岩石圈拉伸变薄、裂陷岩石圈冷却充填沉积物重力负载海平面上升裂谷或裂陷盆地是在岩石圈受到拉伸发生变薄时形成的（Ziegler，1992）。裂陷盆地沉降量

3、的大小与岩石圈的变薄程度密切相关。大量的研究已表明，岩石圈变薄所产生的空间大小主要取决于：（1）岩石圈的变薄程度，一般可用水平拉伸量或垂向的变薄量来度量。（2）岩石圈结构，即拉伸前的初始状态或条件，包括原始厚度、热结构、密度等。6.1.2、岩石圈的拉伸变薄（1）岩石圈的纯剪变薄量是用单位长度的拉伸倍数，即b值来定量描述（Mckenzie，1978）。aaa.bb=a/bb=a/b拉伸量（2）发生脆性断裂的地壳上部的拉伸程度一般以水平的拉伸量或拉伸距离来定量（Barr，1987）。aEE拉伸量6.1.3、热异常其

4、中，ρc和ρm分别表示地壳和上地幔O℃时的密度，α为热膨胀系数。Tcr和Tma分别为地壳和上地幔的平均温度。岩石圈的密度与温度的关系：地壳上地幔在裂谷盆地形成时，伴随岩石圈变薄的软流圈上隆导致高的热异常，引起隆升（热隆）,导致了裂谷盆地具有高的热流背景。一般来说，裂谷盆地的地温梯度是高的。岩石圈的冷却使密度增大，在重力均衡作用下发生回沉，裂后的热衰减被认为是裂后盆地发生拗陷沉降的主要驱动机制。南海现今大地热流分布中国东部海域裂谷盆地分布与岩石圈特征热异常与地幔隆起一致裂谷盆地的沉降机制岩石圈的加热或软流圈的上侵

5、一般可看作是瞬时或快速完成的，随后的冷却是逐渐的进行的，并主要以热传导的方式扩散。(2)几千万年后，一般呈指数衰减（1）初期的冷却一般为时间的平方根裂谷盆地的沉降机制大洋中脊的冷却沉降机制软流圈上升造成的熔融作用岩石圈受到拉伸变薄时，软流圈上隆，边界条件发生了突变。一般来说拉伸过程和软流圈的隆起是很快的，软流圈的上隆是一种突然的减压过程。这种减压是绝热的，这将导致软流圈顶部和岩石圈的下部出现熔融（MckenzieandBickle，1988，Kuzsnir，1992）。绝热的、突然的减压熔融可产生下列效应：（1

6、）在地壳下部的熔融可造成隆升，这可造成同裂陷期沉积层抬升遭受剥蚀，这可能是许多裂谷盆地产生裂后侵蚀不整合的主要原因之一（Kusznir和Ziegler，是1992）。（2）这种熔融体可侵位到受拉伸的地壳底部、或呈岩墙侵入，或直接侵入到地表形成火山喷发。裂谷盆地的沉降机制最大拉伸时的减压绝热融熔，导致隆起，形成裂后不整合面(Ziggler,1992)6.2裂谷盆地的动力学机制1）主动裂谷盆地成因裂谷盆地的形成主要是由于深部热地幔上升导致岩石圈表面的变形和裂陷而形成的。东非裂谷被看作是主动裂谷的典型例子，有广泛的隆

7、起，裂谷系，火山作用明显。热柱、热地幔羽（thermalplume）在岩石圈的底部上拱、快速的加热减小岩石圈的密度，导致区域性的均衡上隆，上隆作用派生的拉张应力造成裂谷作用。来自地幔羽的传导热、岩浆侵入热或对流热可引起岩石圈受到拉伸的变薄。(Ziggler,1992)主动裂谷和被动的裂谷盆地成因学说主动裂谷盆地形成机制裂谷盆地的沉降机制热幔柱上隆的裂谷盆地形成机制拉伸量13(Salveson,1978)裂陷线性海洋裂谷地壳上地幔洋壳被动大陆边缘热幔柱上隆，区域性隆起热幔柱上隆的裂谷盆地形成机制地壳上地幔主动裂

8、谷盆地形成机制热幔柱上隆的裂谷盆地形成机制三叉裂谷系大西洋开裂过程中发育的三叉裂谷系内地核外地核大西洋中脊下地幔亚洲冷地幔羽非洲超级地幔羽南太平洋超级地幔羽聚敛、碰撞离散、扩张离散、扩张最早的人类发源地热幔柱上隆的裂谷盆地形成机制地幔羽构造（PlumeTectonics）(ShigenoriMaruyama,1994)PlumeTectonics(ShigenoriMaruyama,1