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。
克拉通盆地构造特征
一、克拉通的旋回性和幕
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。
旋回性
单 位 时 间 保 存 的 沉 积 物 体 积
全球同时性
克拉通盆地构造特征
二、基底构造特点
克拉通盆地并不具备完整统一的基底块体，而是具显著非均一性的拼合
克拉通盆地实例
(3)志留－石炭纪：这一时期塔里木板块北缘为活动陆缘，盆地主体属克拉通 内坳陷，部分为克拉通边缘拗陷。 a.志留纪时，在克拉通内坳陷中，沉积了陆棚相与滨岸相。 箭头所指的柯坪地区下志 留统为海相灰绿色砂岩、 粉砂岩；中上志留统为陆 棚--滨岸相灰、红色粉砂 岩，砂岩，厚度1200m。
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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 实例分析 克拉通盆地在各大陆都有广泛分布。 北美洲：伊利诺伊，威利斯顿，密歇根，哈德逊湾等。 南美洲：亚马逊，查科，巴拉那等。 非洲：锡尔特，伊利兹，撒哈拉，乍得等。 欧洲：北海，巴黎，西北德，锡雷特等。 俄罗斯：西西伯利亚，波罗的，东巴伦支，通古斯等。 澳洲：阿卡林加，鲍恩，坎宁，库伯等。 中国：松辽，华北，四川，鄂尔多斯，塔里木，准噶尔等。
(1)、具有较小的沉降幅度，平均构造沉降速率较 低； (2)、沉降分阶段、不连续、不规则，由几个短 期沉降组成； (3)、全球克拉通盆地沉降具有同时性特点，每 一沉降阶段基本同时； (4)、具上凸沉降模型，以加速沉降为特点。上 凹的线性曲线特征很少，抬升时和无沉降期经常 发生； (5)、沉降多阶段特征保持不变。
体。克拉通盆地的发育与基底或地壳的非均一性密切相关，克拉通盆地的构
造格局明显受早期基底的非均一性所控制。
下伏地壳不均一
裂谷拉张型基底
克拉通盆地的基底：
拼接缝合型基底 褶皱造山型基底
不同基底的克拉通盆地含油 稳定结晶型基底 气性不同
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
裂谷拉张型>
拼接缝合型>
褶皱造山型>
稳定结晶型
克拉通盆地构造特征
三、克拉通盆地构造沉降特征
代表学者 Bally和Snelson(1980) Klemme(1980,1986) Bois(1982) Kingstone等(1983) Klein(1987) 张立平等(1994) 刘波等(1997) 盆地类型 位于早期裂谷地堑之上的克拉通盆地；位于早期其它类型盆地之上的克拉通盆地 克拉通内部盆地；克拉通边缘盆地；克拉通/增生边缘盆地；大陆裂陷盆地 位于结晶基底之上的克拉通盆地；位于早期其它类型盆地之上的克拉通盆地 克拉通内陆拗陷盆地；克拉通内裂陷盆地 内克拉通盆地；克拉通内裂陷盆地 简单克拉通盆地；复杂克拉通盆地 陆表海盆地；内伸展克拉通盆地（裂谷盆地和拆离盆地）；热凹陷克拉通盆地
克拉通盆地构造特征
一、克拉通的旋回性和幕
Sloss(1974)，大陆克拉通上的显生宙历史中有三种类型的全球幕，即上升幕、下降幕 和震荡-破裂幕。 下降幕，在海平面下逐渐差异性下沉形成广阔的陆表海，形成盆地和隆起。它可能是与克拉通同大洋 间板块聚敛的时间相一致。 上升幕，是以1Km/(106-107)a的速率相对于海平面的相对缓慢上升，继续慢下降后发生。在上升幕 时，克拉通表面无明显的构造和地形起伏。上升幕是以一个大型不整合为代表，以侵蚀作用为主，无沉 积物保存在克拉通内部，只是在克拉通边缘形成成熟砂岩。 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，常伴有高角度的断块隆起和 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 。
克拉通盆地实例
b.泥盆纪时，盆地主要为克拉通 内拗陷，柯坪地区为滨海相－陆 相碎屑岩，厚一千余米，库鲁克 塔格地区为海相砂岩，厚 1600m ，岩性、厚度稳定。仅塔西南为 克拉通边缘坳陷环境，为陆棚与 三角洲相砂岩夹白云岩、生物灰 岩。
克拉通盆地实例
c. 石炭纪时，塔里木板块北缘为 复杂的弧－沟系和弧后体系。盆 地南缘沉积灰色砂泥质夹硅质海 相浊积岩夹火山岩，厚4000-6000m 。盆内北部为塔北弧后前 陆隆起带，为一个古岛链。其南 部为克拉通内拗陷，为台地相及 潮坪相，分布广泛。塔西南克拉 通边缘坳陷为陆棚与地台相沉积 ，含较多碳酸盐岩。
克拉通盆地按其所处的大地构造位置可划分为：克拉通内 部盆地和克拉通边缘盆地。 克拉通盆地按其复杂程度可划分为：简单克拉通盆地和复 合克拉通盆地。 克拉通盆地按动力学成因机制可划分为：
克 拉 通 盆 地
内 克 拉 通 盆 地
热凹陷盆地
内 伸 展 盆 地
裂谷盆地
拆离盆地
表克拉通盆地
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二、克拉通盆地的充填特征
1、沉积物：
克拉通盆地中沉积物充填较薄，多为缓慢下沉基底之上
的浅水沉积。沉积物以稳定型的内源沉积和陆源沉积为主。
①内源沉积物以碳酸盐岩为主，其分布与沉积环境的水
动力条件密切相关;
②陆源碎屑沉积岩以石英砂岩为主，可见高岭石粘土岩
、石英质砾岩等。
二、克拉通盆地的充填特征
典型的克拉通盆地充填建造包括：石英砂岩建造、碳酸盐
克拉通盆地的成因假说
主要假说
岩石圈伸展与热收缩
简要说明
与热柱有关的裂谷作用；加热作用后热收缩
地壳/地幔相变、变质作 相变和热变质作用；岩浆侵入引起的地壳欠均衡补偿； 超级大陆裂谷裂解，非造山花岗岩侵位 用与侵入作用 壳内应力变化与构造复合 弹性或粘弹性板块面内应力变化；老构造的构造复合 对流不稳定性 近地表剥蚀 地幔下降流发育等 热隆起剥蚀，继之以沉积负荷作用 （据何登发等，1996）
克拉通盆地（craton basin）：在长时间内变形很小的稳定 地壳（即克拉通）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。 克拉通化：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。
克拉通盆地分类
克拉通盆地分类方案的主要观点
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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
克拉通盆地的沉积特征
一、克拉通盆地的一般特征 二、克拉通盆地的充填特征
一、克拉通盆地的一般特征
1、形态： ①平面上，呈近卵形 或等轴形，或不规则 状，直径可达数百至 数千千米；
一、克拉通盆地的一般特征
克拉通盆地构造特征
四、克拉通盆地的构造演化
1、伸展阶段
地质历史中两次超大陆的裂解 ：
①晚元古－中寒武世，元古代超
大陆－劳伦大陆发生裂解； ②古生代末－中生代的泛大陆裂
解。产生了一系列裂陷系和拗拉
槽。
克拉通盆地构造特征
2、汇聚阶段
汇聚阶段一般伴有弧前和弧后盆
地的形成，并同时形成克拉通边缘前
渊和其他克拉通盆地。 密歇根、威利斯顿、巴拉纳以及 卡奔塔里亚盆地都是在汇聚阶段形成 的。
②剖面上，一般呈碟 盘状，显示了盆地的 不对称和基底的不平
整性。
一、克拉通盆地的一般特征 2、地貌：地势平坦，起伏不大。 3、构造：构造简单，变动微弱，岩层产状近水平。
4、地球物理：具有无异常上地幔、低速带埋深大、
低负值重力布格异常、宽缓小幅度磁异常、低热流值
等特点。
5、结构：具有明显的双层结构。 6、变质作用：一般无区域变质现象。
下面以塔里木盆地为例作作具体分析
克拉通盆地实例
塔里木盆地，据前人研究分为7个演化阶段： （1）基底：前震旦纪基底，形成于8亿年前的塔里木运动。主要由太古界，下元古界深 变质岩和中上元古界浅变质岩组成。 （2）震旦--奥陶纪：盆地东部为库鲁克塔格－满加尔拗拉槽，西部为塔西克拉通内坳 陷。 库鲁克塔格－满加尔拗拉槽是随着板块东北缘张裂作用而形成的，发育深海盆地相 （寒武纪），深海槽盆相（奥陶纪）。塔西克拉通内坳陷为闭塞台地相和台地 --广海陆 棚相。 库鲁克塔格地区，早 震旦世发育粗面岩--流 纹岩组合，厚1170m。