1.盆山耦合關系研究
造山帶與沈積盆地的耦合關系是大陸板塊動力學研究的熱點和難點之壹。自從Stude在1825年提出糖蜜的概念以來,對造山帶和盆地演化的研究就緊密地聯系在壹起。所謂盆山耦合關系,是指受統壹的地球動力學系統控制,以鏡像或其他協調方式形成的壹對盆地和造山帶。這種耦合關系實際上反映了壹種成因和運動機制的聯系,統壹的地球動力學背景是盆山耦合的原因和基礎,是地球各圈層相互作用綜合調整的結果。因此,同時性和相同的地質作用是盆山耦合的兩個重要特征,也是盆山耦合系統劃分的起點。造山作用與成盆作用不僅存在耦合關系,還存在其他非耦合關系。時空關系不是盆山耦合的本質,是耦合的必要條件。決定性因素是它們是否形成於統壹的地球動力學體系。成盆和造山在盆山耦合中的作用並不相同,造山作用占主導地位,決定了成盆,所以壹般根據造山作用的特點劃分盆山耦合關系的類型。
盆山耦合機制相當復雜,主要是由於缺乏有效的地球內部圈層相互作用和調節機制的地球物理勘探技術。近年來,隨著造山帶內部結構研究的深入、區域大尺度地球物理剖面的測量和地球板塊動力學理論的發展,盆山耦合關系的研究也不斷深化。吳根耀等(2002)將造山帶演化劃分為伸展、衰減、碰撞和碰撞後四個階段,並根據空間與區域構造應力場的關系,劃分了四種機制:壹是區域壓應力場與區域拉應力場在空間上相互依存,即壹個區域的伸展必然伴隨著壹個相鄰區域的擠壓;二是走滑斷裂的轉化,即壓縮帶通過剪切帶轉化為拉伸帶;三是深部過程的制約,如造山帶因巖石圈拆離而快速塌陷,在地表形成塌陷裂谷和碰撞谷,即深部造山和淺部盆地形成;第四是結構性逃逸,它通過兩種機制發生。壹種是深部熱作用下,增厚的地幔巖石圈物質因塑性流動而側向擠出,另壹種是淺部走滑斷層導致地殼物質側向移動。
張元慶和錢祥林(2001)根據地表和地殼淺層資料,結合造山成盆理論,提出了三種盆山耦合機制:壹是浮力支撐造山帶的伸展耦合機制;二是荷載-撓度耦合機制;三是俯沖弧盆的耦合機制。
2.前陸盆地分析
自從Suess在1883中提出前陸的概念以來,前陸盆地科學或前陸盆地分析逐漸發展成為壹門新的學科。前陸是穩定區(克拉通)和活動區(地槽或造山帶)之間的過渡地帶。希爾斯(1940)把前陸定義為“……壹系列沖斷帶前面的地區”;施蒂勒(1936)將前陸定義為“壹個不再受阿爾卑斯褶皺作用,至多受日耳曼變形作用的大地構造單元”;Eardley(1951)的定義是“在阿爾卑斯山區,大量復雜的地槽沈積物,連同侵入巖,被向北推了許多英裏,北邊穩定的陸地就是前陸。”
前陸盆地位於造山帶邊緣,蘊藏著豐富的油氣資源。從1973開始,當Price第壹次將逆沖、地層沈積和撓曲沈降有機地結合起來討論前陸盆地的演化時,表明前陸盆地撓曲沈降模式的開始,層序地層學理論的應用將前陸盆地的構造變形、沈積和沈降有機地結合起來研究整個盆地的演化,表明前陸盆地模式理論的發展已經成熟。
前陸盆地的研究成果不斷湧現。主要成果有Allen主編的《前陸盆地》(1986),Macqueen等主編的《前陸盆地與褶皺帶》(1992)(美國石油地質學家協會叢書55),Allen主編的《盆地》(1990)。、甘教授主編的《前陸(撓曲)盆地分析》、《前陸盆地沈積層序、構造樣式與油氣聚集》。
作為壹種特殊的盆地模式,它具有獨特的構造沈積演化、構造和大地構造背景。其基本類型的劃分也不同。Dickinson(1976)根據板塊構造理論提出了三種經典的前陸盆地類型:周緣前陸盆地、弧後前陸盆地和破裂前陸盆地。Watts(1992)和Beaumont(1988)根據彈性板塊和粘彈性板塊的異同劃分了它們之上的前陸盆地。香農和奈洛爾(1989)在研究擠壓環境中的逆沖時提出了大前陸盆地和小前陸盆地,認為前陸盆地的實際位置取決於滑脫面的位置和逆沖板塊的厚度。
前陸盆地作為壹系列盆地,有其自身的構造背景、沈積體系、構造樣式、沈降機制、成因機制和油氣成藏特征,即壹種特殊的盆地模式。Miall(1990)認為前陸盆地應從以下幾個方面來討論:①生成盆地的板塊構造過程;②地殼沈降機制;(3)盆地的構造地質特征;④典型沈積體系的演化和發展。