全球裂谷盆地构造演化特征研究

2019.23科学技术创新全球裂谷盆地构造演化特征研究
张立伟
（中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
北京100083）1裂谷盆地发育的构造背景
裂谷盆地是伸展盆地常见的型式。

国内外学者通过对裂谷
盆地大量研究，将裂谷盆地定义为：
由于整个岩石圈遭受伸展破裂而引起的，常常是一侧或两侧为正断层的盆地。

受断裂作用影响是此类盆地的主要特点。

在不同基本的断裂作用影响
下，盆地出现隆坳相间、凹凸相邻的构造格局，
在持续的沉降期内沉积巨厚的沉积物，其间生成的油气进入背斜、
断块、不整合及岩性等圈闭形成油气藏。

根据裂谷盆地的区域构造位置，
可将其划分为大陆裂谷、大洋裂谷和陆间裂谷三类，大陆裂谷的典型实例为东非裂谷，
大洋裂谷的典型实例为大西洋中央海岭上的裂谷，
而陆间裂谷的典型实例为红海裂谷。

大陆裂谷向陆间裂谷发展，陆间裂谷进一步向大洋裂谷发展，成为裂谷的演化系列，油气的勘探实践证明，大陆裂谷盆地油气丰度最高，其油气源岩层不仅有普通沉降
的断裂晚期和后断裂期的海侵层，
还有自身断裂期的构造湖相层。

根据裂谷盆地的发展演化，
可分为前裂谷期、同裂谷期和后裂谷阶段。

裂谷盆地的分布主要与板块构造的分离或碰撞有密切关
系。

总体可以划分为三大类：一是大西洋型裂谷系，
主要形成于大陆板块的开裂时期，可能是对流环重新调整的结果。

在南美
东海岸和西非海岸分布一系列的裂谷盆地，
并逐渐演化为被动大陆边缘盆地，同时由于中非裂谷系的走滑伸展作用，在非洲板块内部由于远源应力场作用形成中非裂谷系和西非裂谷系。

二是西太平洋型裂谷系，其形成是太平洋板块向欧亚板块的俯冲的结果，如中国东部的裂谷盆地群。

三是与板块碰撞有关的裂谷，一般是在陆一陆碰撞过程中和随后的应力场的衰减过程中局部伸展形成的裂谷，如秘鲁的塔拉盆地等。

2裂谷盆地成因机制
Allen 等（2005）提出裂谷、夭亡裂谷、
内克拉通坳陷、被动边缘是岩石圈伸展过程统一控制的裂谷－漂移盆地演化序列，
它们的发育受大陆持续增加的伸展率控制。

两种相联系的机制可以解释这类盆地的许多特征：a.地壳脆性伸展，造成伸展断层系
和断层控制的沉降；b.岩石圈韧性伸展后的热松弛作用，
造成区域性的后裂谷沉降。

当张性应力不足以克服岩石强度时，形成
陆内坳陷盆地；当张性应力足够大时，
足以克服岩石强度，产生控制边界的正断层，形成裂谷盆地；
当裂谷继续伸展，如果为三叉裂谷，其中两支演化为原始洋或大洋盆，
另外一支发育不足，形成坳拉槽；裂谷继续发展，即从大陆裂开进入漂移阶段，
则在洋盆边缘发育被动大陆边缘盆地。

导致裂谷盆地发育的驱动力主要分为两大类，第一类是板块边界驱动力、软流圈对流在岩石圈基底造成的摩擦应力和偏向拉张应力以及岩石圈的伸展，这是控制着裂谷盆地发展的主
要动力；第二是发生在造山带上部以及地幔对流、
地幔柱上部的岩石圈内部的偏向拉张应力，其虽然不是产生裂陷作用主要的
驱动力，但对岩石圈减薄发挥着重要作用，
同时也控制着与裂谷相关的火山活动的发生，如果这些偏向应力与板块边界和地幔
拉张应力相互作用，岩石圈的屈服强度会超过极限，
从而导致裂谷作用。

3全球典型裂谷盆地地质演化特征
裂谷盆地在全球范围内广泛分布，是极其重要的含油气盆地，其油气资源占全球总油气资源的三分之一，目前国内外在该类盆地的油气勘探中都取得了重大进展。

根据Mann 等（2007
年）对世界945个巨型油气田构造背景的统计，
有283个位于裂谷盆地中。

大部分裂谷盆地油气储量丰富，例如非洲的锡尔特
盆地、阿布加拉迪盆地、苏伊士湾裂谷盆地；
欧洲的北海北部盆地、东北德国盆地、东巴伦支海盆地、
第聂伯-顿涅茨盆地、伏令-特伦纳拉格盆地、阿基坦盆地、
莫尔盆地、东爱尔兰海盆地；亚洲的松辽盆地、渤海湾盆地、马里盆地、
库泰盆地等。

少数裂谷盆地无油气储量，如北美洲的东、西格陵兰盆地、亚洲的Laptev Basin 、欧洲的朗吉多克盆地、利翁湾盆地和加里西亚盆地以及非洲的安扎盆地、东非裂谷系东支等。

3.1欧洲裂谷盆地
欧洲裂谷盆地发育在古生代造山缝合线之上，主要在二叠纪-三叠纪时期发育，广泛分布在西欧和大西洋地区东欧南部
边缘的赛特造山带、
阿蒂曼-巴伦支海地区和贝加尔地区。

西西伯利亚和东西伯利亚地区：二叠纪-三叠纪时期是西伯利亚地区主要的构造和岩浆活动期，发育西西伯利亚、皮亚西纳-哈坦加（Pyasina-Khatanga ）和南喀拉海（South Kara Sea ）裂
谷系。

在晚古生代，受碰撞造山的影响，
晚前寒武纪地壳增生了至少2km ；在中二叠世，乌拉尔造山带为喜马拉雅型；
在二叠纪-三叠纪转换期，西伯利亚组成劳亚古陆的一部分，
其侧翼为上扬斯（Verkhoyansk ）被动边缘，该被动边缘受到中-晚泥盆世
的裂谷作用，陆壳分离在石炭纪达到发育顶峰；
到侏罗-白垩纪，西伯利亚东南部变为安第斯斯型造山带的一部分。

摘要:裂谷盆地在全球范围内广泛分布，是极其重要的含油气盆地，
不同地区裂谷盆地构造演化的特征不同：欧洲裂谷盆地发育在古生代造山缝合线之上，主要在二叠纪-三叠纪时期发育；非洲裂谷盆地的发育与冈瓦纳大陆解体有关，
是非洲大陆板内和边缘伸展作用的结果，侏罗纪时期，冈瓦纳在非洲西北部与劳亚分离，
与此同时或稍后，在东南部与印度-澳洲板块分离，白垩纪早期，冈瓦纳内部非洲大陆与南美分离，古近纪，非洲东北部与阿拉伯板块分离。

亚洲裂谷盆地主要形成于太平洋板块向欧
亚板块的俯冲，主要在新生代发育，裂谷阶段后期一般经历构造反转碰撞造山；
北美裂谷盆地数量较少，形成于冈瓦纳古陆裂解时期，构造演化特征表现为基底及前裂谷发育阶段较长，同裂谷演化阶段较短。

关键词：全球;裂谷盆地;构造演化中图分类号:P541文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2019)23-0015-0215--
科学技术创新2019.23
东欧地区：东欧大部分地区早期为前寒武纪东欧克拉通，它的南部边缘为赛特台地（Scythian），该台地以石炭纪-早二叠世基底固化作用为特征。

石炭-二叠纪，乌拉尔造山带东部以东欧克拉通为界，伯朝拉-巴伦支海盆地位于东欧克拉通东北部，基底形成于前寒武纪晚期。

东欧克拉通内广泛分布二叠纪-三叠纪裂谷盆地，包括赛特台地、第聂伯-顿涅茨盆地、莫斯科盆地、梅津盆地和巴伦支海盆地等。

大西洋地区和西特提斯域：中大西洋的大部分地区为古生代结晶基底。

晚志留系加里东期，北极-北大西洋造山带沿着劳伦古陆和波罗的克拉通形成的构造缝合线，重新拼合形成劳亚大陆。

冈瓦纳古陆和劳亚古陆的构造缝合作用，在华力西域的欧洲地区于斯法阶完成，在中大西洋阿巴拉契亚地区到中二叠世完成。

在二叠纪，挪威-格陵兰海裂谷向南发展，打开了北极泽西斯坦海向西欧和中欧北二叠盆地和南二叠盆地海侵的通道。

在二叠纪-三叠纪转换期，断裂作用更加强烈，并且延伸到北海盆地。

在三叠纪，与Meliata-Maliak和新特提斯洋张开有关的特提斯裂谷系向西推进，并与西北非洲-伊比利亚-北大西洋地区的挪威-格陵兰海裂谷系发生作用。

3.2非洲裂谷盆地
晚元古代，泛非事件（Pan-African event）导致冈瓦纳大陆重组，表现为在非洲板块内部发育交织模式的构造缝和易活动的断裂带。

显生宙时期，非洲裂谷盆地的发育与冈瓦纳大陆多期裂解有关，通过720-750Ma晚元古代泛非构造缝的重新活动完成发育。

现今的非洲板块占据冈瓦纳大陆的中心位置，仅仅北-西端(Rif-Tell/Atlas)）和南端(Cape Fold Belt)出露聚合板块边缘活动的痕迹。

在非洲地区，与冈瓦纳大陆解体有关的断裂作用自晚石炭世以来一直占主要地位，盆地的发育是非洲大陆板内和边缘伸展作用的结果。

尽管板块在中侏罗世就开始分裂，但在晚石炭世冈瓦纳大陆才开始解体，其间卡鲁盆地开始发育，新特提斯海开始张开。

晚古生代、早中生代和早新生代，非洲主要经历了三期断裂作用，第一期从晚石炭世到中侏罗世，第二期从晚侏罗世到早白垩世，第三期从晚始新世到早中新世。

侏罗纪冈瓦纳在非洲西北部与劳亚分离，与此同时或稍后，在东南部与印度-澳洲板块分离；白垩纪早期，冈瓦纳内部非洲大陆与南美分离，古近纪在非洲东北部与阿拉伯板块分离。

这种分离首先在东西非两侧形成被动大陆边缘盆地，同时影响在板块内部引发陆内拉张形成陆内裂谷。

3.3亚洲裂谷盆地
亚洲裂谷盆地前裂谷期的持续时间较长，同裂谷发生的时间较短，后期一般经历构造反转碰撞造山阶段。

亚洲裂谷盆地主要形成于太平洋板块向欧亚板块的俯冲，因此亚洲裂谷盆地演化特征表现为主要在新生代发育，后裂谷阶段后期多发生构造反转。

亚洲大多数中新生代的裂谷盆地都含有丰富或比较丰富的油气资源，尤其是三叠纪到古近纪之间形成的大型裂谷，油气总量和丰度最高；部分二叠纪裂谷盆地经过沉积间断，晚期坳陷下沉而被深埋，长期处于低温高压条件下，仍可赋存较丰富的石油；少数新近纪以来才形成的年轻裂谷盆地，处于高温高压条件下，主要产出天然气；一些更为年轻的裂谷盆地，可能由于烃源岩未成熟或强烈的新构造运动，至今尚未发现有经济价值的油气。

整体来看，不同于欧洲主要发育在二叠纪-三叠纪的含油气裂谷盆地，亚洲主要发育在古近纪-新近纪。

储量较大的裂谷盆地包括渤海湾盆地和松辽盆地。

3.4北美裂谷盆地
北美裂谷盆地数量较少，主要分布在北美东部沿海海域，形成于冈瓦纳古陆裂解时期。

其可采储量仅占整个北美盆地可采储量的2%，大部分裂谷盆地最终演化为了被动边缘盆地。

北美的裂谷盆地典型的盆地包括斯科舍陆架裂谷盆地（Scotia Shelf）、大浅滩盆地（Grand Banks）、拉柏拉多盆地（Labrador）、东格陵兰盆地（East Greenland）和西格棱兰盆地（West Greenland）。

北美裂谷盆地演化特征表现为：基底及前裂谷发育阶段较长；同裂谷演化阶段较短。

4结论
裂谷盆地的分布主要与板块构造的分离或碰撞有密切关系，裂谷盆地的发育受大陆持续增加的伸展率控制。

裂谷盆地在全球范围内广泛分布，不同地区裂谷盆地构造演化的特征不同：欧洲裂谷盆地发育在古生代造山缝合线之上，主要在二叠纪-三叠纪时期发育；非洲裂谷盆地的发育与冈瓦纳大陆解体有关，是非洲大陆板内和边缘伸展作用的结果；亚洲裂谷盆地主要形成于太平洋板块向欧亚板块的俯冲，主要在新生代发育，裂谷阶段后期一般经历构造反转碰撞造山；北美裂谷盆地数量较少，形成于冈瓦纳古陆裂解时期，构造演化特征表现为基底及前裂谷发育阶段较长，同裂谷演化阶段较短。

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