基本介紹
- 中文名：反轉盆地
- 外文名：Inverted Basin
- 學科：沉積學
- 原因：構造反轉
- 樣式：鏟式正斷層、多米諾式正斷層等
- 反轉強度：Ri=dc/dh
形成原因,樣式,反轉強度和反轉率的測定,
形成原因
構造反轉是形成反轉盆地的主要原因。
構造反轉(structuralinversion)指的是變形作用的反轉，如原來的構造低地後期發生了上隆，早期的正斷層晚期又以逆斷層方式重新活動等。構造反轉有兩種基本類型：正構造反轉(positivestructuralinversion)和負構造反轉(negativestructuralinversion)。前者指早期沉降，發生正斷層，晚期上隆，轉變為逆斷層;而後者的情況與此恰恰相反。對油氣勘探工作來講，正構造反轉的石油地質條件優於後者。負構造反轉現象過去重視不夠，研究得也很不深入。近期的研究發現，這種構造實際上也是非常普遍的。在渤海灣盆地濟陽坳陷的研究表明，許多第三紀伸展盆地的邊界斷層是中生代末期擠壓逆沖斷層的在活動基礎上形成。下面只著重討論正反轉構造。
在同生斷裂發育區，如半地塹(箕狀斷陷)裂陷盆地中，隨著斷裂的發育，在斷層下降盤將會堆積很厚的地層。如果該地區以後又遭受了擠壓或壓扭應力而上升、隆起，就會使正向構造(背斜)直接覆蓋在構造凹陷上，如圖所示。
同時，控制凹陷的邊界斷層，在淺層也常常轉為逆斷層。反轉構造可以出現在相當不同的構造環境中，油氣工業勘探比較注重盆地尺度範圍內的反轉，由於構造反轉形成的背斜隆起直接覆蓋在可能具有生油能力的深凹陷之上，之間以斷裂相通，對油氣聚集非常有利。我國大慶油田著名的大慶長垣構造實際上就是一種典型的正反轉構造(右圖)。在極端的情形下，反轉也可以引起山脈，如庇里牛斯山脈的形成。
樣式
伸展構造體系中由於反轉作用而形成的沖斷層與褶皺，在幾何形態和發育序列等方面與前陸薄皮褶皺 -沖斷層帶不同。它們表現出更為複雜的幾何學形態，主要受先存的伸展斷層幾何形態所控制，McClay(1989)比較系統地總結了以下幾種反轉構造樣式(右圖 )。
1.鏟式正斷層反轉
鏟式正斷層控制的伸展作用常在斷層的上盤出現滾動背斜，背斜頂部多發
育塌陷式小型地塹。當發生構造反轉，即隨著區域應力場由伸展轉化為壓縮時，斷陷盆地將出現以下的反轉構造演化序列：
① 伸展主斷層發生傾向反轉，形成魚叉式構造(harpoonstructure)，該處同裂谷期沉積楔抬升，斷層上部具有沖斷層位移，下部仍為正斷層;
② 主斷層下盤發育截切式斷層(shortcutfault);
③ 滾動背斜頂部塌陷地塹發生再活動，向上衝起，可產生假花狀構造;
④ 在主斷層上盤發育與主斷層傾向相反的反衝斷層(backthrust);
⑤ 同反轉(syn-inversion)層序中在主斷層 下盤沉積 較厚，而在上 盤變薄並 形成斷坡背斜(ramp-anti-cline)及斷展生長褶皺(fault-propagationgrowthfold)。
2.斷坡 -斷坪式正斷層反轉
斷坡 -斷坪式正斷層的幾何形態與鏟式正斷層的幾何形態類似。在斷坡 -斷坪式正斷層上部的鏟式斷面上發育有滾動背斜，並伴有頂部塌陷小地塹，同樣在坡坪式斷層下部也發育有滾動背斜和上疊的地塹構造。在兩者之間可以發育與斷坡對應的上盤向斜。反轉作用的結果與鏟式正斷層反轉模式相似，但在反轉的盆地邊界斷層與其上盤發育的反衝斷層呈共軛產出，其間可以發育寬而廣的突起構造(popupstructure)。
3.多米諾式正斷層
在伸展構造體系中常可以出現一系列多米諾式斷層，並構成半地塹，其間為同裂陷期沉積楔所充填。伸展轉化為擠壓的過程促使多米諾式正斷層作向上逆沖滑移，並在其下盤發育了截切式斷層。在斷層上段，後裂陷期層序和同裂陷期上部層序處於純壓狀態;而斷層下段層序則處於純張狀態，同時形成典型的魚叉構造。
反轉強度和反轉率的測定
不同盆地的反轉程度有很大的變化，有的盆地僅表現為先前盆地基底的掀斜作用，或先前盆地充填地層的局部變形和擠出(圖b)。當整個盆地的充填全部被推擠出其原始位置時，盆地實際發生了強烈的反轉。盆地邊緣斷層可以轉變為逆掩斷層，將盆地邊緣的沉積推移到先前盆地的中央(圖c)，我國東北的第三紀伊舒地塹和密山 -撫順盆地均發育有這種強烈反轉的構造。盆地的反轉造成了新的地形起伏和剝蝕，因而也可形成與先前盆地相鄰的新的構造凹陷和充填(圖a，c)。
盆地的反轉程度可以定量表述。同裂陷期層序中零點位置可用來確定剖面中的收縮量與拉張量。收縮與拉張位移之比即為反轉率(Ri )。在平行於斷面的方向上測量同裂陷期層序上盤的厚度及零點在其中的位置，從而計算出反轉率。
式中：
dh———平行於斷面的同裂陷期層序的厚度;
dc——同裂陷期層序中處於擠壓狀態的地層厚度（零點之上）。
我們可將上式改寫為：
式中：
dh———平行於斷面的同裂陷期層序的厚度;
de———零點之下平行於斷面的同裂陷期的厚度。
若零點位於同裂陷期層序的頂上，則 Ri =0(dc=0且 de =dh )，就是說沒有發生擠壓反轉。若零點位於同裂陷期層序的底面上，則 Ri =1(dc =dh 且 de =0)。同裂陷期層序全部發生反轉，同裂陷前層序的所有標誌層均被抬升到其變形前的區域高程上。
