克拉通沉积盆地分析PPT
盆地分析(10)克拉通盆地分析
二、克拉通内盆地的分布 克拉通内盆地出现于远离板块边缘的地区， 克拉通内盆地出现于远离板块边缘的地区，其底部 远离板块边缘的地区 为大陆壳。这种盆地在各大陆上都有广泛分布。 为大陆壳。这种盆地在各大陆上都有广泛分布。 如北美洲的克拉通内盆 地有伊利诺斯、威利斯顿、 地有伊利诺斯、威利斯顿、 伊利诺斯 密歇根、哈德逊湾等大型盆 密歇根、哈德逊湾等大型盆 ）。其中含大型 地（图6－4）。其中含大型 － ）。 油田的盆地有伊利诺斯、 油田的盆地有伊利诺斯、威 利斯顿盆地。 利斯顿盆地。
中国大陆构造 经历了多旋回的演 经历了多旋回的演 化。古生代以来， 古生代以来， 主要表现为冈瓦那 大陆的裂解、 大陆的裂解、离散 和亚洲大陆的增生 、造山活动。 造山活动。
中国有三个主要的古地台 中朝地台、 区，即中朝地台、扬子地台 和塔里木地台。中朝地台是 和塔里木地台。 早元古代末固结的克拉通， 早元古代末固结的克拉通， 扬子地台和塔里木地台则是 晚元古代固结的克拉通。 晚元古代固结的克拉通。 中国大陆与北美、欧洲大 中国大陆与北美、 陆不同， 陆不同，不具有巨型的前寒 武纪克拉通，而是有一些微 武纪克拉通，而是有一些微 小的克拉通块体和其间由许 小的克拉通块体和其间由许 多造山带组合而成的拼贴大 陆或复合大陆， 陆或复合大陆，呈现出复杂 的镶嵌格局。 镶嵌格局。
二、克拉通内盆地的分布
南美洲有巴拉那、北亚马逊盆地等大型克拉通内盆地， 南美洲有巴拉那、北亚马逊盆地等大型克拉通内盆地，巴拉 有巴拉那 那盆地尚无工业性油气流，北亚马逊盆地有较大型油田。 那盆地尚无工业性油气流，北亚马逊盆地有较大型油田。 非洲的克拉通内盆地中， 锡尔特、伊利兹、撒哈拉、 非洲的克拉通内盆地中 ， 锡尔特 、 伊利兹 、 撒哈拉 、 乍得 等盆地具大型和较大型油田。 等盆地具大型和较大型油田。 欧洲的克拉通内盆地中， 含大型油田的盆地有北海、 欧洲的克拉通内盆地中 ， 含大型油田的盆地有北海 、 西北 德盆地； 德盆地； 俄罗斯克拉通内盆地中，西西伯利亚盆地具大型油田， 俄罗斯克拉通内盆地中 ， 西西伯利亚盆地具大型油田 ， 波 罗的盆地有油田。 罗的盆地有油田。 在澳洲的克拉通内盆地中，鲍恩、坎宁、库珀、 在澳洲的克拉通内盆地中 ， 鲍恩 、 坎宁 、 库珀 、 瑟拉特等盆 地有油气田发现。 地有油气田发现。 中国的克拉通内盆地中，塔里木、四川、 中国的克拉通内盆地中 ， 塔里木 、 四川 、 鄂尔多斯盆地有大 型油气田发现。 型油气田发现。
克拉通盆地——精选推荐
克拉通盆地克拉通盆地,在经典⼤地构造意义上是指近似刚体的⼤陆板块或稳定的地块内部发育的沉积盆地"因此克拉通盆地的特点是具有稳定的基底,沉积盖层具有相对低的沉积速率,⽽且沉积范围较⼴"这类盆地在北美!南美!⾮洲!欧洲!南极洲!澳⼤利亚等各个⼤陆板块都有⼴泛分布"中国陆上华北!扬⼦和塔⾥⽊古⽣代皆为此类沉积, 但与国外克拉通盆地相⽐⾯积较⼩.油⽓资源在不同类型盆地中的分布是极不均匀的。
克拉通盆地中含有丰富的油⽓资源，研究克拉通盆地的岩⽯圈结构与盆地含油⽓性的关系，对有效了解盆地类型的不同及其油⽓资源富集规律的差异很有帮助。
克拉通盆地区地壳厚度稳定，结晶地壳和“花岗岩层” 的厚度都相对较⼤。
克拉通盆地的基底和地壳底⾯都⽐较平缓，基地常为平缓的⼤型碟状坳陷，⼀般不存在强烈的莫霍⾯隆起，软流圈相对较深，中-新⽣代岩浆活动微弱，盆地热流值偏低。
但富含油⽓的⼤型克拉通盆地常出现与基底坳陷呈镜像对应的局部隆起。
克拉通盆地地壳具有向下增⼤的正常波速结构，可分为两层或三层。
如南美的巴拉那盆底利⽤S波的速度可将地壳分为上、下两部分：上地壳波速3600m/s，下地壳波速3650m/s，平均莫霍⾯深度在42km，上地幔以4700m/s的⾼速层为特征，延伸⾄200km。
利⽤天然地震转换波资料发现塔⾥⽊克拉通盆地地壳结构可分为三层，上地壳“花岗质”层P波速5600-6000m/s，中地壳波速6200-6700 m/s，并存在⾼速薄层，下地壳波速6500-6900 m/s，整个地壳厚度变化幅度在38-52km。
不同的克拉通盆地地震反射特征存在明显差异。
稳定的地盾区，上-中地壳反射较弱，下地壳出现成层性不好的强反射。
⽽存在活化古裂⾕或新断裂活动的克拉通盆地，反射特征与两侧地盾区明显不同，下地壳常常出现异⾼速体。
受后期地幔岩浆侵⼊影响的克拉通盆地其上地壳也可出现强反射。
克拉通盆地的上地幔常出现低速层和透明反射。
克拉通盆地
Klein等（1987）指出大型克拉通内 盆地似是在超级大陆裂解时开始的 ，具有同时性。 据此， Klein 提出了一种克拉通盆地 形成的模式： 熔融花岗岩上拱造成岩石圈拉伸（621a）； 然后发生张裂，由断层控制产生沉降 （图6-21b）； 最后由于花岗岩体变冷，张裂带发生 缓慢热沉降，形成碟形盆地（图 621c）。
岩建造、含煤-铝土-铁质岩建造、红层建造、陆相火山—
碎屑岩建造等。
2、沉积环境：常以大面积的浅海—滨海沉积为主，可有一 部分海陆交互相。
汇报提纲
克拉通盆地的定义和分类 克拉通盆地的构造特征 克拉通盆地的沉积特征 克拉通盆地形成机制 克拉通盆地实例分析
克拉通盆地的沉降原因
（1）岩石圈热拱起－侵蚀变薄－冷却沉降； （2）与岩石圈底部产生热柱有关的张裂作用； （3）因负荷作用（构造的、水和沉积的）而发生挠曲；由于先期张裂或扭张， 使岩石圈变薄； （4）由于火山活动使深处岩浆损耗，岩浆囊空虚，重力塌陷成盆； （5）由于岩浆侵入活动，造成岩石圈上拱或下弯； （6）由于致密物质的贯入，如超基性岩脉底碎或变冷的火成岩，在重力均衡调 整下发生沉降。 （7）由于在重力和热变质作用下发生相变，使密度增大，体积缩小，产生沉降 。 （8）板块边缘的俯冲、碰撞作用引起板内应力场变化产生挤压、伸展和走滑等 构造及沉降盆地； （9）由于构造活化作用，沿老构造再活动； （10）被动大陆边缘的蠕动，即中、下地壳塑性物质向洋逐渐蠕动，造成陆壳变 薄。
石炭纪末，塔里木板块与哈萨克斯坦--准葛尔板块最终碰撞拼贴，塔里木板块成为欧亚 大陆的一部分，古天山褶皱带形成。
克拉通盆地实例
（4）二叠纪：塔里木盆地中央 为一个克拉通内裂谷盆地，沉 积了褐色岩屑砂岩、泥岩，下 部夹两层玄武岩、凝灰岩，厚 度数百米至3600m。此外还有大 规模基性岩墙群侵入，属大陆 裂谷玄武岩和火成岩组成。塔 西南克拉通坳陷内为潮坪与河 流三角洲相砂泥岩夹生物碎屑 灰岩，厚330--1800m。
克拉通盆地全解
第七章 克拉通盆地
2、克拉通盆地的特征 1）形态特征
克拉通盆地的平面 形态
(Leighton 1991)
第七章 克拉通盆地
二、克拉通盆地的类型和特征
2、克拉通盆地的特征 1）形态特征 克拉通盆地纵向剖面一般呈碟盘状，显示了盆地的不对称和基底 的不平整性。如巴拉纳、威利斯顿和密歇根盆地的基底较平整，起 伏不大；而伊利诺伊、波罗的海和巴黎盆地的基底形态受下伏的古 裂谷控制，呈不规则状。
再根据盆地基底性质，将每一类细分为简单克拉通盆地(位于结 晶基底之上)和复合克拉通盆地(位于早期盆地之上)。
第七章 克拉通盆地
二、克拉盆地的类型和特征
2、克拉通盆地的特征
1）形态特征 克拉通盆地平面形状多样，大致可归纳为7种。它们的平面和剖
面轮廓总的来说不规则，但长宽比一般为1︰1～2︰1 这些盆地的面积可大可小如巴黎盆地为11万km2，而盛产油气的
地盾：克拉通内部有大面积基底岩石出露的地区，它们长期隆起， 遭受剥蚀，缺少盖层或仅在局部有沉积。
沉积盆地分析 →第三篇 盆地各论
第七章 克拉通盆地
一、基本概念
地槽这一术语最初是由美国地质学家丹纳(dana，1873)提出来的， 他认为地槽是地球表层强烈沉降的部分，堆积了巨厚的沉积物，并 强烈的褶皱。百余年来随着科学的发展对地槽有了新的认识。地槽 是岩石圈断裂拉开的槽谷，它向两侧扩大，深达上地幔，在那里堆 积了巨厚的沉积物，并有来自上地幔的岩浆侵入和喷出，夹于沉积 岩中。在—定的构造阶段，岩石圈断块发生相向的水平运动，岩层 挤压褶皱隆起，而形成褶皱山脉。
第七章 克拉通盆地
二、克拉通盆地的类型和特征
2、克拉通盆地的特征 2) 克拉通盆地的物质充填样式 ➢ 横向上相变不明显，表现出沉积中心与盆地沉降中心基本 一致的特征。 ➢ 在盆地沉积的纵剖面上，表现出明显的韵律旋回；
克拉通盆地分类和特征解析
不同基底的克拉通盆地含油气性不同
裂谷拉张型> 拼接缝合型 褶皱造山型> 稳定结晶型
>
第二节 克拉通盆地分类和特征
4、克拉通盆地的不整合
A、伴随造山带变形作用隆升剥蚀的结果，不整合面上下变 形作用、变质作用、研究作用存在巨大差异；
不 整 B、常见与洋盆、陆坡与陆隆的地层中，与海底侵蚀有关， 合 可由地球旋转引起的等深流、温盐海流、浊流及海底相对于 类 溶跃面的变化引起的碳酸盐岩溶蚀作用形成； 型
1、形态特征
平面形态多样，有圆 形、椭圆形、不规则 形等。 长宽比为1:1或者2:1， 面积可大可小。
第二节 克拉通盆地分类和特征
剖面形态 一般为碟盘
状，显示了盆 地的不对称和 基底的不平整 性。
第二节 克拉通盆地分类和特征
2、沉积特征
A 沉积环境 沉积相：大面积的滨浅海为主
海陆交互相 横向上变化不明显 沉积中心与盆地的沉降中心基本一致
区际不整合是克拉通范围的，即从克拉通内部至克拉通陆架沉积 棱柱体，并不局限于克拉通的某些部分。
第二节 克拉通盆地分类和特征
(2)、几何变量
A、构造不一致性 大多数克拉通不整合可能为平行不整合。实际上，所有区域范围的不
整合若追至相当距离也表现出角度不一致性。一些克拉通不整合(尤其是 在快速的、断层伴生的克拉通隆升期形成的)表现为构造角度不整合。
第二节 克拉通盆地分类和特征
3、新生代强烈的改造
A 古近纪－华北和扬子克拉通东部－盆岭构造 B 古近纪末到新近纪初－喜马拉雅褶皱带－裂谷系
反转和改造 C 新近纪到第四纪
➢中东部隆起剥蚀 ➢西北部克拉通 ➢西藏隆起为高原
块体间复活山系 块体为沉降坳陷
《油气成藏机理》第六章 2. 中国克拉通盆地
第六章中国克拉通——叠合型盆地油气藏形成演化§1.地台、地盾、克拉通、克拉通盆地§2.(狭义)克拉通盆地——Williston Basin§3.(广义)克拉通边缘前陆盆地——波斯湾盆地§4.(广义)克拉通内部裂谷盆地——中生代西西伯利亚盆地——新生代渤海湾盆地§5 .中国克拉通盆地第五章中国克拉通盆地——叠合盆地油气藏形成、调整与改造一、中国克拉通（盆地）二、准噶尔盆地输导体系形成演化与油气富集、调整与改造1.区域性构造演化差异2.输导体系形成演化3.油气富集与调整改造三、川东北地区长兴组-飞仙关组油气藏物理、化学改造1.川东北地区构造演化与天然气分布及其成藏意义2.普光2大型气藏调整改造圈闭形成演化克拉通层序——中上元古界－古生界－三叠系(华北克拉通破坏后相对稳定的区域)油气成藏地质要素：（1）克拉通层序：油源岩不发育，主要发育海陆交互相煤系。
（2）前陆层系：陆相源岩不发育油气成藏过程：油气成藏过程：）2期不整合——储层与地层圈闭形成渤海湾盆地：新生代代的裂谷盆地拗陷层断陷层扬子地台内部——四川盆地四周都是山脉，类似与前陆盆地四川盆地多期造山运动形成的前缘隆起中国克拉通（盆地）——塔里木地台/克拉通塔里木克拉通破坏： （1）塔里木盆地 （2）山系中国克拉通（盆地）——塔里木盆地 56×104km2中国克拉通（盆地）——塔里木盆地克拉通层系： 基底：前震旦系变质岩； 沉积盖层：震旦系－古生界。
前陆层系：中新生界盆地结构： 呈现多期前陆的叠合盆地二、准噶尔盆地输导体系形成演化与油气藏富z集、调整与改造 1.区域性构造演化差异z2.输导体系形成演化z3.油气富集与调整改造z准噶尔盆地勘探现状：从油气输导体系分析油气聚集北缘3区块 北缘1区块北缘4区块P源区/混C精河西缘区块区块卡1中部1区块庄1 盆5征1 P源区/ 混有JJ 主/混有E中部3区块四棵树区块霍尔果斯气田J 源区伊林黑比尔 根西区块北缘2区块泉1青格里山C/P混源区 区块(气为主)中部2区块董1J/P为主 混有C中部4区块东缘区块柴窝堡区块博格达山2区块 博格达山1区块构造演化阶段的划分 压陷(前陆）盆 地阶段均衡挠曲盆 地阶段扭压-挠曲盆地 阶段 裂陷盆 地阶段YAD7YAD5SN6SN5SN4SN2EW4 EW6EW7EW8现今构 造E沉积前构造K1沉积前构造J1b沉积前构造 T沉积前构 造 P2沉积前构造Ysn5测线南缘断褶带 形成，油气 藏发生后期 调整稳定埋藏， 有利于侏罗 纪烃源岩的 成熟车-莫古隆 起形成，控 制盆地沉积 格局，生油 岩、储层分 布有效烃源 岩发育(1) 西北缘：近源强充注、复式阶梯输导、同源多期叠 加型油气聚集带050 km排1沙1庄1彩南排2成1永1 董1P1源岩 P2源岩西北缘二叠系油气系统油气输导体系不整合＋断裂油气 侧向与垂向输导体系烃源岩层系： 扇体＋不整合 油气汇聚输导体系P2xP2xP2xP1j P2x输导体系 （1）区域性基底浅变质火成岩不整合侧向输导通道； （2）烃源岩层系砂体与烃源岩大面积互层式组合 （3）输导体系继承性性叠加（3）输导体系继承性叠加：组合形态不变红浅11 喜山期克80燕山期现今(生气阶段)印支期J3:155Ma (生油高峰) T3:222Ma (生烃开始)P2:245MaCP1 P2+3TJ1 J2+3K1K2E350300200100海西期印支晚燕山中 燕山晚期 燕山末N-Q 地质时代 地质年龄0 (Ma)喜山晚 构造活动 油气生成输导体系 P 圈闭形成陆梁：远源强充注、复式侧向汇聚、同源多期叠加型 油气聚集带北缘3区块 北缘1区块北缘4区块北缘2区块泉1精河西缘区块区块卡1中部1区块庄1 盆5 征1中部3区块四棵树区块霍尔果斯气田伊林黑比尔 根西区块中部2区块董1中部4区块柴窝堡区块青格里山 区块东缘区块 博格达山2区块博格达山1区块输导体系：断裂、不整合、砂体构造的高效输导网络陆梁地区输导网络模式图K JP盆1井西凹陷基东断裂石西油田燕山中期J2x J1sJ1bT油藏P-C输导体系继承性性叠加：组合形态不变喜山期永1 征1 沙1夏盐3现今(J生烃高峰)永１ 征１ 沙１夏盐 3燕山期 印支期J1bP2w P1fK2:96MaP2w P1fK1:120MaJ1s:178Ma (P生烃高峰) T3:210Ma (P生烃开始)成藏要素与成藏作用时空有效配置CP1 P2+3TJ1 J2+3K1K2350300200100E N-Q 地质时代地质年龄 0 (Ma)海西期印支晚盆1井西凹陷油源燕山中 燕山晚期 燕山末喜山晚 构造活动 油气生成 输导体系 P 圈闭形成准噶尔盆地南缘：主要形成了一系列大中型气田北缘3区块 北缘1区块北缘4区块P源区/混C精河西缘区块区块卡1中部1区块庄1 盆5征1 P源区/ 混有JJ 主/混有E中部3区块四棵树区块霍尔果斯气田J 源区伊林黑比尔 根西区块北缘2区块泉1青格里山C/P混源区 区块(气为主)中部2区块董1J/P为主 混有C中部4区块东缘区块柴窝堡区块博格达山2区块 博格达山1区块南缘侏罗系油气系统：多断组合垂向汇聚型输导体系2000 0-2000 -4000 -6000 -8000 -10000 -12000H(m)清水背斜N1t+Q N1s E2+3a E1+2z K1-2 K1 J2J1 +Pz东湾背斜TG1N1t+Q N1s E2+3a E1+2z K1-2 K1 J2 J1 +Pz0吐谷鲁背斜N20000-2000-4000 -6000-80005km-10000 -12000H(m)CP1 P2+3 T J1 J2+3 K1K2350300海西期200印支晚100燕山中 燕山晚期 燕山末E N-Q 地质时代地质年龄 0 (Ma)喜山晚 构造活动源岩生烃呼图壁、霍尔果斯 第一排构造带输导体系 J-E圈闭形成准噶尔盆地中部地区：小型油气田北缘3区块 北缘1区块北缘4区块P源区/混C精河西缘区块区块卡1中部1区块庄1 盆5征1 P源区/ 混有JJ 主/混有E中部3区块四棵树区块霍尔果斯气田J 源区伊林黑比尔 根西区块北缘2区块泉1青格里山C/P混源区 区块(气为主)中部2区块董1J/P为主 混有C中部4区块东缘区块柴窝堡区块博格达山2区块 博格达山1区块油气输导格架：油源通道主要是中生代走滑断裂发育NNE、 NWW向 剪切断裂发育近NWW向压扭性断 裂，被新近纪盖层滑脱断 褶带叠加之上发育近NWW向压 扭性断裂，被新近 纪断褶带叠加之上北缘压扭性断褶带 中部叠加褶皱带南缘叠加断褶带油气输导格架：油源通道主要是中生代走滑断裂单断/多断组合“汇聚” 型小断距压扭性断裂，输导能力小于西北缘与南缘逆断裂中2区块断裂不发育中部2区块634.6地震反射剖面中部地区：储集体输导层形态发生变化，油气藏遭受调整永1 征1 沙1夏盐3地 深度 岩性GOI (%)层 (m) 剖面0 10 20 30地 深度 岩性 层 (m) 剖面0 10GOI (%) 20 304320中部古隆起掀斜J1bP2w P1fK2:96MaP2w P1fK1:120Ma中部古隆起形成阶段J1s:178Ma (P生烃高峰)T3:210Ma (P生烃开始)J1s2243504400古油水界面4385m 庄1井4380古油水界面4365m庄101井CP1 P2+3 TJ1 J2+3 K1K2 E350 300200100海西期 印支晚 燕山中燕山晚期燕山末J末遭破 坏N-Q 地质时 地代质年0 龄(Ma) 喜山晚构造活动源岩生烃输导体系 P圈闭形成J1s2243604340叠合型盆地油气富集规律(1)构造相对稳定、继承性发展构造区域有利 于油气富集保存——侧向高度汇聚型：西北缘、陆梁隆起(2)多期构造叠合区域导致油气调整、改造：垂向中等汇聚型与侧向调整型：盆地中部三、川东北地区长兴组－飞仙关组油气藏物理、化学改造1.川东北地区构造演化与天然气分布及其成藏意义(1)构造活动与油气输导、汇聚(2)构造活动、圈闭演化与油气充注与保存2.普光2大型气藏调整改造(1)圈闭形成演化古油藏充注→原油裂解气(2)TSR改造第六章中国克拉通——叠合型盆地油气藏形成演化§1.地台、地盾、克拉通、克拉通盆地§2.克拉通边缘前陆盆地——波斯湾盆地§3.克拉通内部裂谷盆地——中生代西西伯利亚盆地——新生代渤海湾盆地§4.克拉通内部坳陷型盆地——Williston Basin§5.中国克拉通盆地第六章中国克拉通盆地——叠合盆地油气藏形成、调整、改造与破坏一、中国克拉通（盆地）二、准噶尔盆地输导体系形成演化与油气富集、调整与改造1.区域性构造演化差异2.输导体系形成演化3.油气富集与调整改造三、四川盆地油气藏形成、调整、改造与破坏1.四川盆地——多次构造运动的叠合盆地2.前陆冲断带油气藏的破坏3.前渊凹陷古油藏的化学改造—普光气藏的形成与改造旋回运动事件重要的地质影响时间运动方式地层剥蚀褶皱成山，变质，伴固结成基底，发育安宁河、龙四川盆地周缘山系——不同期次构造运动形成，具有各自的构造线方向四川盆地周缘山系——不同期次构造运动形成，具有各自的构造线方向1. 四川盆地——多次构造运动的叠合盆地不同期次构造层系在平面上的复合,垂向上的叠置。
克拉通盆地分类和特征-18页PPT资料
原型盆地多受后期变形改造，现今多是残留盆地。大型克拉通盆地常 是多期的复合，各期发育着不同类型原型盆地。
第二节 克拉通盆地分类和特征
第二节 克拉通盆地分类和特征
第二节 克拉通盆地分类和特征
二、克拉通盆地的特征
不同基底的克拉通盆地含油气性不同 裂谷拉张型> 拼接缝合型> 褶皱造山型> 稳定结晶型
第二节 克拉通盆地分类和特征
4、克拉通盆地的不整合
A、伴随造山带变形作用隆升剥蚀的结果，不整合面上下变 形作用、变质作用、研究作用存在巨大差异；
不 整 B、常见与洋盆、陆坡与陆隆的地层中，与海底侵蚀有关， 合 可由地球旋转引起的等深流、温盐海流、浊流及海底相对于 类 溶跃面的变化引起的碳酸盐岩溶蚀作用形成； 型
克拉通盆地的基底：
裂谷拉张型基底 拼接缝合型基底 褶皱造山型基底 稳定结晶型基底
第二节 克拉通盆地分类和特征 3、基底构造特点
不同基底的克拉通盆 地含油气性不同
第二节 克拉通盆地分类和特征
盆地 伊利诺斯 威利斯顿
密歇根 哈德逊湾
巴黎 西伯利亚
巴拉纳 塔里木 鄂尔多斯
基底特点 裂谷 元古代造山带（Trans-Hudson造山带） 裂谷 志留纪－早泥盆世的地垒 裂谷 拗拉谷或裂陷槽 稳定块体上的结晶岩系 前寒武纪基底可能有元古代末期的缝合带 中晚元古代的大陆裂谷
第二节 克拉通盆地分类和特征
一、克拉通盆地的类型
1、克拉通盆地按其所处的大地构造位置划分： 克拉通内部盆地和克拉通边缘盆地．
2、克拉通盆地按其发育划分： 克拉通单旋回盆地和克拉通多旋回盆地。 前者是指以古生界海相沉积为主，其上缺少中、新生界覆盖，如
克拉通盆地的形成机制
一、克拉通盆地的成因假说
第三节 克拉通盆地的形成机制
克拉通内盆地沉降的原因尚未得到公认，目前假说很多，多归因于下列一个或几 个因素的结合。 (1)岩石圈热隆－侵蚀变薄－冷沉降或变冷比重增大，因重力作用而下沉。 (2)与岩石圈底部产生热柱有关的张裂作用。 (3)因负荷作用（构造的、水和沉积的）而发生挠曲。 (4)由于先期张裂或扭张，使岩石圈变薄。 (5)由于火山活动使深处岩浆损耗，岩浆囊（可能在火山通道之下，也可能在其 周边）空虚，重力塌陷成盆。 (6)由于岩浆侵入活动，造成岩石圈上拱或下弯。 (7)由于致密物质的贯入，如超基性岩脉或变冷的火成岩，在重力均衡调整下发 生沉降。 (8)由于在重力和热变质作用下发生相变(如绿片岩变为角闪岩，辉长岩变为榴辉 岩)，使密度增大，体积缩小，产生沉降。 (9)板块边缘的俯冲、碰撞作用引起板内应力场变化产生挤压、伸展和走滑等构 造及沉降盆地。 (10)由于构造活化作用，沿老构造再活动。 (11)被动大陆边缘的蠕动，即中、下地壳塑性物质向洋逐渐蠕动，造成陆壳变薄。
在造山期汇聚板块间发生再次局部溶蚀，侵入体
冷却将使克拉通盆地再次发生差异热沉降。
第三节 克拉通盆地的形成机制
4、相变和热变质作用
当下地壳密度由低变高时，地壳均衡作用使。相 对致密的地壳发生沉降。 可以解释多数克拉通盆地的重力正异常（致密物 质组成刚性体，受应力作用发生挠曲沉降，因岩石圈 弹性厚度较大，造成重力异常为正值。）
体负荷增大，可使大范围的岩石圈发生沉降。
可以解释与造山带毗邻的一些克拉通盆地的 沉降历史，但不能对全球克拉通盆地沉降的某些 同时性提供令人满意的解释。前陆构造的影响只 是次要动力。
第三节 克拉通盆地的形成机制 3、与超大陆解体有关的非造山花岗岩侵位 假说
第五章 大地构造学(克拉通、裂谷)
大陆克拉通（地台）基本地质特征
• • • • • • 形态成面状，不规则，地形简单，平坦，常 呈高原、平原、盆地 具有双层结构，下部为基底，上部为盖层盖 层，盖层与基底之间以角度不整合面分开 盖层沉积为稳定类型沉积建造 岩浆活动微弱 构造变动微弱 盖层基本无变质作用，或变质作用极为微弱
大陆克拉通的基本结构 ——双层结构
Distribution of the Oldest rocks and zircons in China
四种不同意见
1. 花岗质壳（Si-Al质岩石）：地幔部份熔 融分离上升形成的Si-Al薄壳 2. 安山质壳：理由是现在地壳平均成分为 安山质 3. 斜长岩：与月岩对比，月岩浅色斜长岩 年龄44－45亿年；暗色玄武岩年龄31－39 亿年 4. 玄武岩：地幔部分熔融分异出玄武岩岩 浆
克拉通内盆地—沉积盖层
系指位于前寒武纪结晶基底之上的盆地。发育于 克拉通边缘或内部，可以表现为凹陷，也可 以表现为断裂控制的裂谷或拗拉谷
大陆克拉通（地台）典型沉积建造 ——内克拉通盆地沉积
• • • • • 石英砂岩建造 石灰岩建造 碎屑含媒建造 膏盐建造 红色碎屑岩建造
克拉通内盆地地层层序及边界不整合研究
盖层：沉积较薄，岩相变化不大，稳定类型 沉积，产状平缓，地壳运动为大面积的缓慢 的升降运动，岩浆活动微弱，很少受变质作 用 基底：活动类型沉积，构造复杂，深成岩系 发育，深融作用普遍，区域变质作用强
大陆克拉通基底—前寒武纪地质
1. 原始地壳性质： 有年龄的地球最老岩石记录为36－38亿年，最 老的碎屑锆石年龄有41亿年。 推测的地球形成于46亿年左右（与月岩对比） 问题：46亿年至40亿年左右地球外层性质如何？
太古宙地壳演化在很大程度上涉及高级变质岩区与花岗－绿岩带之 间的相互关系及演化，多种观点： 1. 传统槽台观点 马杏垣对华北地台基底演化的认识： 陆核－萌地台、萌地槽－雏地台、雏地槽－原地台、原地槽－地台、 地槽 2. 陆壳裂陷观点 Anhaeusser设想，绿岩带是沿陆壳与洋壳交界的主要断裂带形成的， 或是在不稳定的硅铝质原始地壳上的平行断陷槽 Glikson认为高级变质体是在绿岩带之后或同时形成的壳内根部 3. 均变的板块构造观 以Windley为代表，认为现代板块构造观点完全可以运用于早前寒 武纪地壳演化。绿岩带相当于边缘海盆地、裂谷或原始洋中脊； 高级变质地体与岛弧带类比。 4. 非均变的板块构造观 以Goodwin和Kroner等为代表，承认板块构造在太古宙已经存在， 但不同时期板块作用方式有其特殊性。 Kroner的有限板块构造模型：地壳薄，小规模地幔对流，地壳分裂 形成绿岩带，根部高级变质，闭合发生挤压褶皱，这一过程无 需俯冲带出现。
克拉通盆地的实例PPT课件
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克拉通盆地的实例
（5）侏罗一早第三纪 可能由于板内均衡调整，形成
克拉通内部沉降型拗陷。侏罗系 全盆基本为内陆河湖相碎屑岩夹 煤层。
白垩系以红色砂岩、砾岩为主 ，厚数百米至 1470 m，在塔西 南有海相沉积。
下第三系为含膏盐红色碎屑岩 ，塔西南有海相沉积。
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克拉通盆地的实例
（6）晚第三纪一第四纪 始新世末印度板块与欧亚大 陆的碰撞，造成大面积板内受 到挤压、抬升。由于天山、昆 仑山等迅速抬升造成克拉通内 活化山前盆地和山间盆地发育 ，塔里木盆地南北两间就发育 了这类盆地。
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第四节 克拉通盆地的实例
5、鄂尔多斯盆地:中朝地台西部，为太古界和下元古界变质基底。 中晚元古代时，该区发育克拉通边缘的拗拉槽。贺兰拗拉槽是秦祁海槽三 叉裂谷系伸入中朝地台的一支。 古生代时，该区是中朝地台古生代克拉通盆地的一部分。早古生代时，该 区大部为克拉通内部拗陷，沉积了 400～800 m厚的寒武系－中奥陶统台地相 碳酸盐岩。西南缘克拉通边缘沉积了碎屑岩和碳酸盐岩，厚逾 4000或5000m。 加里东运动，秦祁海槽封闭，鄂尔多斯及其西、南缘隆升并遭受剥蚀。
第三纪时，盆内大部隆起，周 缘产生地堑系。
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第四节
5、鄂尔多斯盆地 盆地有中上元古界、下古生界
、石炭－二叠系、三叠系延长组 、侏罗系延安组等五套生烃岩。 前两者以生气为主，中生界以生 油为主。主要圈闭类型为大面积 的岩性和地层圈闭。已发现奥陶 系顶面风化壳大型地层气藏、二 叠系的构造－岩性型气田、三叠 系和侏罗系的构造岩性型和岩性 型油藏。后两者储层皆为砂岩， 它们多为低渗透，岩相厚度变化 大，油藏面积小。
沉积相模式PPT课件
1.潮湿扇
(1)粗大砾石主要集中于扇根部分，且多为碎屑支撑的 块状层，砾石磨圆较好，叠瓦状排列常见。岩体呈 透镜状或原始水平层叠覆，偶而夹有平行层或交错 层砂砾岩透镜体。
3.大陆边缘深海环境:(1) 被动大陆边缘 (2)活动大陆边缘
4.深大洋
二 大陆环境沉积物的 特征及其影响因素
• 1.大陆环境沉积物(岩)的特征 • 2.影响大陆环境沉积的因素
1.大陆环境沉积物(岩)的特征
(1)沉积物成分--以碎屑岩、粘土岩为主， 碳酸盐岩和盐岩一般少见
(2)结构构造--碎屑物多具棱角状,分选不好. 层理极为多样,
第三章 沉积相模式
第一节 相模式的概念
相模式可以有不同的表示方式，如理想的垂向相序， 立体图解和数学方程等。这些模式是我们认识复杂的 自然现象和作用过程的理想的简化形式。Walker(1979) 认为，一个好的相模式除了本身是一个环境的概括之 外， (1)可以作为对比的标准； (2)可以作为进一步研究的提纲和指南； (3)可以对新区进行预测； (4)可以作为环境或体系水动力条件解释的基础。
(2) 漫 流 沉 积 -- 漫 流 沉 积 物主要由碎屑组成，可 含有少量粘土和粉砂。 常呈块状，亦可出现交 错层理或细的纹层。形 成席状或片状沉积体
(3)筛状沉积--当源区供 给冲积扇主要为砾石而 无或极少其他粒级的物 质时，在冲积扇的表层 便堆积了舌状砾石层。 扇体表层的砾石层就称 为筛状沉积。筛状沉积 主要由次棱角状的粗大 砾石组成，分选较好， 其间充填物较少
海相沉积（录像）
（5）通常把浅海分为陆缘海和陆表海两种类 型:
(1)陆缘海是指大陆外缘的陆棚区，又称陆棚海。 与陆表海相比，其深度较大(最大200～300m)。宽 度较小(最宽160～400km左右)，坡度较陡(平均坡 度在0.4～2m/km)。陆缘海一边为陆地，一边为深 海盆地，有活跃的潮汐作用，水动力条件较强。
克拉通盆地基本概念及克拉通盆地构造环境
一、基本概念
克拉通是指地壳上已经达到稳定，并在漫长的地质时期（至少是 古生代以来）已很少受到变形的部分。 Kober（1921）用Kratogen表示地壳较稳定部分，与造山是对 照。 Stille（1936）改称为Craton，它包括大陆地盾和地台。 地台:具有双层结构，下部为褶皱变质基底，上部为沉积盖层。 地台以升降运动为主，岩相和厚度稳定，岩浆活动和区域变质作用 都较弱。 地盾:克拉通内部有大面积基底岩石出露的地区，它们长期隆起， 遭受剥蚀，缺少盖层或仅在局部有沉积，如加拿大、波罗的等地盾。
一、基本概念
板块构造中的克拉通主要是指大陆板块内的稳定大陆块体。 克拉通盆地（craton basin）：在长时间内变形很小的稳定地壳 （克拉通）上,形成的面积广、形状不规则、沉降速率相对较慢并以 拗陷为主要特征的盆地。
地质历史时期，围绕陆核的活动带不断转变为稳定的地壳单元的
过程称为克拉通化。大陆地壳通过克拉通化不断增生扩大，有时也 将古生代增生褶皱带包括在克拉通内，即克拉通盆地可以位于前寒
震荡-破裂幕，是导致克拉通相对于海平面的总体上升的脉动垂直运动， 常伴有高角度的块断隆起和互补的盆地，并伴有火山作用。在克拉通的边缘， 差异大的升降造成克拉通边缘扩张和弧间盆地发展。持续时间为106-107a。
第一节 基本概念及克拉通盆地构造环境
Sloss （ 1978 ）对比了撒哈拉、 西内陆、湾岸、阿基坦、伏尔加－ 乌拉尔、西西伯利亚等六个中新生 代盆地，同样指出了盆地间沉积和 侵蚀幕明显的一致性。 Sloss认为，一方面沉积和剥蚀受 全球海平面升降的控制，克拉通下 降幕与陆缘板块聚敛期相一致，也 与板块扩张加速、洋脊抬高、海洋 高水位期一致。另一方面也应考虑 克拉通内垂直运动的某种全球性机 制。 有学者不同意全球海平面变化 周期性和克拉通幕同时性的观点。
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对广阔克拉通区而言,由水 平横向应力导致的弯曲及沉降 是形成克拉通之上陆表海的主 要原因。华北古生代广泛而稳 定的、厚度不大的沉积作用即 无火山活动和低热流的特点均 表明,华北克拉通在古生代时是 一个内部相对均一的稳定板块, 陆表海盆地的形成与裂谷及热 沉降无关。早古生代早期华北 克拉通因大陆解体后的边缘张 应力而导致中升、边沉式变形, 并首先由边缘向中部沉降区域 逐渐扩大形成陆表海盆地。在 中奥陶世时结束边缘张应力,并 转为挤压应力场,从而导致华北 克拉通从中奥陶世开始直到中 石炭世以中凹、边凸式全面抬 升剥蚀为特点,并在石炭纪时表 现为中凹、边凸式以海陆交互 相沉积为特点的表克拉通盆地 (图5)。
图3 内克拉通凹陷盆地及其成因机制 Fig3 Interior Cratonic sagging basin and its genetic mechanism
a．发育于裂谷盆地之上的凹陷盆地，二者空间位置重叠；b．发育于拆离盆地之上的凹陷盆地，二者空间位置不一致
2.2.3 弯曲机制下的表克拉通盆地——陆表海盆地
五 沉积作用特征及成矿作用
• 1沉积作用特征
（1）克拉通内盆地的沉降可延续几亿年,具多阶段的沉降特征。 （2）并非所有克拉通盆地之下均存在先期裂谷,但裂谷作用对某些克拉 通盆地有影响。 （3）克拉通盆地的壳下部分均具有不均一性,其表现为沉积和构造荷载、 裂谷、巨剪切带、板内缝合线等。这一不均一性可通过重力异常和地 形相干性来识别。 （4）克拉通盆地的许多层序的沉积受全球构造作用的控制。 （5）克拉通盆地主要发生在两个时期,并都与联合大陆的裂解有关：一 为晚元古代--早寒武世,这是北美克拉通盆地发生期；另一个时期是早 中生代,非洲大陆、澳大利亚的许多克拉通盆地均属此期。 （6）板内应力、地壳不均一性及沉积荷载的模式可对克拉通盆地的演化 进行合理解释。 （7）自由热对流模型可解释沉降的多阶段性,但在地壳中发生规模应进 一步研究。
克拉通沉积盆地分析及实例介绍
学 生： 安 猛 邓丽君 指导老师： 周洪瑞
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一 克拉通的来源 二 克拉通盆地的概念及类型 三 盆地的构造演化 四 盆地成因机制分析 五 沉积作用特征成矿作用 六 研究实例
1．克拉通的来源
早先时候，人们把克拉通区看作是地壳上长 期稳定的构造单元 ，即地壳中长期不受造山运动 影响，只受造陆运动发生变形的相对稳定部分。 克拉通一词源于希腊语Kratos ，意为强度。1921 年柯柏称之为“kratogen”，1936年施蒂勒改称 “kraton”，当时克拉通还被划分为高克拉通和低 克拉通，分别对应于大陆和大洋盆地，但是后来 证实大洋是活动的年轻地壳，所以现在克拉通一 词仅用于大陆地区，是地盾和地台的统称。
因此，受其构造特征和沉积特征决定的, 狭义简单克拉通盆 地生油条件广而分散, 基底稳定因而不太容易形成大的构造圈 闭。 陆壳内部克拉通盆地不发育断裂活动,也没有火山喷发和岩 浆活动, 因而形成了稳定型的内源沉积和陆源沉积以及与板块 边缘无关的沉积矿产.
六 实例分析 ——塔里木盆地 中低凸起古构造演化
图2 泛大陆地壳部分熔融和在拉张作用 下非造山花岗岩侵人地壳的同时克拉通盆地 的演化和形成的等时性
在克拉通盆地的形成过程中盆地下部岩石圈的物理性质也具有 非常重要的作用, 如图3a所示如果岩石圈的性质为弹性, 则表现为沉 积盆地范围逐渐扩大, 盆地沉降不深, 地层呈现逐层超覆现象, 如图 3b。如果岩石圈的性质为粘弹性, 则表现为盆地沉积范围逐渐缩小 但沉降深度加深图。沉积物逐层呈退覆一现象最后只分布在盆地中 心。
虽然岩石圈板块的刚性是板块 构造理论的前提之一,但在足够的应 力及变形时间尺度内(>50Ma),刚性 板块也会发生弯曲变形,且在长期保 持弹性变形后会转变为塑性变形。 导致板块挠曲变形的动力有两种:一 是沉积物负载引起的重力均衡补偿; 二是来自板块碰撞边界水平横向挤 压力的远程传递。但在沉积作用发 生之前的初始沉降则只能是构造作 用力所致。沉积负荷可加速构造起 因的沉降,但其本身不足以用来解释 巨厚沉积层序的形成。通过模拟古 代和现代板块内应力场状态证实,水 平横向挤压力可导致板块的波状弯 曲(图4)。地球现在的应力状态及整 个地质证据说明,主压应力可以通过 大陆和大洋岩石圈远距离(1300km) 传递。北美大陆的研究表明,大陆边 缘张应力也能影响到克拉通内部。 因此,在有明显边界作用力时,整个 克拉通区处于应力状态之中。
图5 古生代时华北板块弯曲机制及陆表海成因示 意图 Fig5 A skeleton map showing flexuring mechanism of North China plate and origin of epeiric sea，during Paleozoic a．（-O2期间，基底因张应力而呈背形，并从边 缘向中心发育浅水陆表海沉积；b．O2-C2期 间，基底因压应力而呈向形，并形成不整合 面
2克拉通盆地的成矿作用
简单克拉通盆地即是指稳定的克拉通盆地, 位于大陆板块内部, 包 括陆表海和狭义的简单克拉通盆地。其性质主要表现在稳定大陆板块 区内以均匀、缓慢、地势平坦、长期稳定、地形坡度很小的陆表海积 为主, 在陆表海沉积的基础上盆地深度加大, 从而形成了具有一定形 状的狭义简单克拉通盆地。 陆表海内源碳酸盐岩的沉积特征具有低能一高能一低能的基本格 局从而形成了特征岩石类型和结构构造以及生油层、储油层、盖层的 空间配置关系。 狭义简单克拉通盆地可理解为在陆表海的基础上发展起来的、比 陆表海深、沉积特征与陆表海相似的沉积盆地。其地质特征如下： （1）为近圆形、椭圆形、浅碟状盆地。陆表海一般无固定形状（2） 沉积厚度比陆表海沉积大。（3）虽然可以有一定的相变, 总体上处 于浅海相相带变化不明显, 呈渐变过渡从盆地边缘向盆地中心厚度加 大不明显。(4)现代研究资料盆地下部地慢隆起不明显, 现代地温和 古地温均不高。(4）整个石油地质特征和陆表海相似, 但沉积厚度比 陆表海大。（5）简单克拉通盆地的深度比陆表海大基本上由岩石圈 的物理性质及沉积负荷作用。 。
2．克拉通盆地的概念及类型
2.1 概念 Dickinson等曾把克拉通盆地定义为发 育于夭折裂谷上的长期沉降地带。Bally等 则把克拉通盆地局限于前中生代刚性大陆 岩石圈之上,且与巨型缝合带的形成无关。 而另一些学者认为内克拉通盆地是指克拉 通区所有长期缓慢的宽广沉积区。现在人 们所倾向的概念为:克拉通盆地泛指克拉通 地区所有接受沉积的沉降区域。
图3 岩石圈性质对盆地中沉积样式的影响 据（A.A.Philipa和R.A.Jhon,1990) a弹性岩石圈, 沉积样式呈超覆式 b-地的形成一方面与 泛大陆解体有关, 第二期沉降受到远距离 应力场的影响；另一方面与岩石圈的物理 性质有关而气侯的影响和沉积负荷作用也 是不可忽略的影响因素。
三 克拉通盆地的演化
1构造演化与构造旋回
克拉通盆地的沉降主要与地幔柱 升降与板块开合运动有关, 随着超 大陆裂解, 克拉通随之沉降, 形成 克拉通盆地。 克拉通盆地常下伏裂谷作用火 山作用, 如天山洋裂解, 随后为塔 里木盆地沉降; 秦岭洋裂解, 随之 为鄂尔多斯盆地与四川盆地沉降。 因此克拉通旋回与威尔逊大洋旋 回有关, 因为盆地演化主要遵循大 陆裂解与聚合旋回, 从离散到聚合 发育各类原型盆地: ( 1 )离散期主 要发育裂谷盆地; ( 2)漂移期则出 现克拉通盆地; ( 3 )聚合期则以前 陆盆地为主, 也出现走滑盆地和裂 谷盆地。
图4 在0.1GPa水平轴向压力下，22km厚的均一性 岩石圈变形模拟 Fig4 A deformation model of a uniform elastic thickness(22km) in a stress field of 0.1GPa of horizontal axial compression
2.2 类型 对克拉通盆地而言,其 主要动力机制有:①大陆岩 石圈机械伸展减薄;②发育 热扰动大陆岩石圈的热冷 却收缩;③大陆岩石圈板块 因重力负载及水平横向挤 压而弯曲。与此相应克拉 通盆地可分为:大陆岩石圈 机械伸展盆地、岩石圈减 薄基础上因热扰动后的岩 石圈冷却收缩形成的热凹 陷盆地和由板块弯曲机制 形成的表克拉通盆地(图1)。
四 克拉通盆地的成因机制
• Geroge D.Clein的研究表明, 当沉降开始的时候, 古生代和中生代的克拉通盆地具有较窄的时间间 隔除此之外沉积物的堆积历史、沉积物充填体积 的变化以及区域性的角度不整合具有同时代性 （图2)。因此他们认为显生宙克拉通盆地的形成 与晚前寒武纪和晚古生代的泛大陆解体有关。泛 大陆的解体发生于580～500Ma 。其基本原理如 下：泛大陆作为一个热的透镜体引起下部地壳和 上部地幔的部分熔融, 伴随着非造山花岗岩的侵入, 侵入的花岗岩使大陆岩石圈削弱, 因此提供了一个 区域性的拉张带导致克拉通盆地的形成。
1 塔中低凸起的构造演化 2 塔中构造成因分析
1塔中低凸起的构造演化
塔里木盆地是青藏高原周边最大、最为稳定的 克拉通陆块。从古生代早二叠世(约300Ma) 开始, 古特提斯海大洋岩石圈向欧亚大陆俯冲,尤其是从 中生代末期(约65Ma) 开始,印度大陆与欧亚大陆 发生碰撞汇聚。伴随着大陆的碰撞,塔里木克拉通 周边强烈造山隆升形成了现今的昆仑山及天山,但 塔里木克拉通地壳未发生强烈变形,这说明了塔里 木克拉通岩石圈具有很强的刚性。
图1 克拉通盆地据动力学成因机制分类 Fig 1 Classification of Cratonic basins based on geodynamic mechanism
2.2.1 内克拉通伸展盆地—裂谷盆地及拆离盆地 直接由岩石圈机械伸展可以形成一系列与正断层发育 相关的盆地。岩石圈伸展可能是主动的, 也可能是被动的, 因而与之对应所产生的裂谷盆地分别称为主动裂谷或被动 裂谷。在主动裂谷中, 岩石圈减薄由热幔柱上拱形成。在 被动裂谷中, 大陆地壳自身的张应力使岩石圈强度减弱, 并 导致软流圈被动上拱。 基于被动裂谷概念的岩石圈伸展理论模型至少已有5 种: ①均匀纯剪切拉伸模型; ②非均匀纯剪切拉伸模型; ③ 简单剪切模型; ④上单剪切、下纯剪切拉伸模型; ⑤单剪切、 纯剪切及挠曲的综合模型。纯剪切模式及单剪切模式 (图2) 是深入研究地壳复杂变形的基本出发点。Friedmann等基 于这两个端元机制,提出了岩石圈伸展减薄机制下的盆地 端元类型。即纯剪切机制下的裂谷盆地和单剪切机制下的 拆离盆地。