擠壓盆地是指在擠壓作用下斷層上盤上升並引起下盤發生撓曲變形而形成的盆地。
這類盆地在形成過程中表現為地殼或岩石圈的縮短變形，因而也可以稱之為“收縮型盆地”。
基本介紹
- 中文名：擠壓盆地
- 外文名：compressional basin
- 學科：沉積學
- 別稱：收縮型盆地
- 類型：板塊俯衝、碰撞等
- 特徵：不對稱性、遷移性等
簡介,類型,形成過程,構造系統,特徵,
簡介
馬杏垣等（1987）將那些受逆沖斷層控制的盆地稱為“壓陷盆地”；並將它視“裂陷盆地”的對應物。這類盆地在形成過程中表現為地殼或岩石圈的縮短變形，因而也可以稱之為“收縮型盆地”。從形成機制看，該類盆地是在擠壓作用下斷層上盤上升並引起下盤發生撓曲變形而形成的，因此，可稱為“擠壓盆地”。
類型
板塊構造體制中的擠壓盆地類型：該類盆地的形成與板塊之間的相互聚斂運動和板內擠壓的構造環境有關。
1．與板塊B型俯衝作用有關的擠壓陷盆地：主要包括海溝、斜坡、弧前和弧後地區由擠壓作用形成的盆地。
（1）海溝：在兩個板塊發生B型俯衝作用的地帶，堆積物包括來自岩漿弧上的碎屑和B型俯衝過程中刮落下來的大洋地殼及其表層的深海沉積物等。堆積在斜坡盆地和弧前盆地中的陸源碎屑可以通過水下峽谷帶到海溝中沉積下來，常發育濁積岩、混雜岩、海底扇等。海溝附近地區充填的沉積層受B型俯衝的影響而發生強烈的褶皺並產生逆沖斷層，構成與B型俯衝有關的增生楔（如巴基斯坦的莫克蘭海溝）。增生楔岩層表現出被構造混雜後的構造層序）。現代主要在環太平洋的B型俯衝帶上的海溝和印度洋北部邊緣的海溝（如莫克蘭海溝、爪哇海溝）上發育增生楔，而地質時期的增生楔則可能演變成為褶皺造山帶的一部分。
（2）斜坡盆地：位於岩漿弧與海溝的斜坡上，盆地基底由俯衝雜岩組成，本身也可能演化成為俯衝雜岩的一部分。比較低的位置可以向海溝過渡，形成海溝－斜坡盆地，斜坡中上部可以發育斜坡沉積裙和階地沉積。與海溝的主要區別是，斜坡盆地的沉積物不應該包含從俯衝的洋殼表面刮落下來的深海沉積；與弧前盆地的主要區別是，斜坡盆地的基底是俯衝雜岩增生楔，而弧前盆地的基底主要是岩漿弧基底。
（3）弧前盆地：位於岩漿弧軸部向海溝方向一側的盆地，或弧－溝間隙區的盆地，靠俯衝帶一側則發有擠壓褶皺和逆沖斷層或逆沖走滑斷層，靠岩漿弧一側可以出現正斷層。弧前盆地的基底可以是早期的殘留洋殼（由於俯衝帶並非嚴格地發生在洋殼和陸殼之間）或漿弧基底。
（4）弧後前陸盆地：北美型大陸邊緣的岩漿弧後面常發有逆沖斷層帶，在斷層下盤發育撓曲盆地，常與相鄰的岩漿弧平行延伸。這類盆地是擠壓（撓曲）盆地的主要類型之一，如加拿大的阿爾伯達盆地、美國西部落基山東側的山前盆地等。
2．與板塊碰撞作用有關的擠壓（撓曲）盆地
主要包括殘留盆地、周緣前陸盆地和山間盆地等。
（1）殘留盆地：指碰撞造山帶內部或邊緣，以尚未俯衝消失的洋殼為底的盆地。碰撞作用發生後，沿碰撞帶走向可能過渡到B型俯衝帶，在碰撞陸緣及仍然在俯衝的弧－溝系間的擠壓型盆地亦屬於殘留盆地。進一步的碰撞作用可能導致盆地抬升與消失或成為碰撞造山楔的一部分。沉積物主要來源於周圍碰撞造山帶，以發育濁流形成的復理石沉積和與碰撞造山帶有關的海相磨拉石沉積為特點。殘留盆地可以向周緣前陸盆地過渡。如孟加拉灣是現代的殘留盆地的實例。
（2）周緣前陸盆地：指造山帶與克拉通之間的前陸地區發育的撓曲盆地，以瑞士的阿爾卑斯山前的磨拉石盆地最為典型，因此磨拉石盆地也成為這類盆地的代名詞。“磨拉石”通常也泛指那些以陸相為主、巨厚的礫岩和砂岩占優勢的沉積岩層，岩層的分選性差，層理不規則，相變急劇，是造山帶山前地區的典型沉積類型。
（3）山間盆地：指周圍被碰撞造山帶包圍或位於造山帶內部的以陸殼（通常是克拉通或早間的褶皺帶）為基底的擠壓盆地，即以逆斷層為盆地邊界的壓陷盆地。如我國天山褶皺帶中的一些盆地。
3．與克拉通內部擠壓環境有關的擠壓盆地
克拉通板塊內部受到擠壓作用可以使原先的地縫合帶或古俯衝帶再次活動，或使統一的克拉通破裂，發生板內造山，這一構造過程中也能形成一些由大型逆沖斷層帶控制的擠壓（撓曲）盆地。
在克拉通內部或遠離造山帶主體的山前地區，由逆斷層A型俯衝可形成壓陷（撓曲）盆地。它可以與前陸盆地相鄰，且構造方向和發育歷史可以與前陸盆地類比，顯示出其親緣關係。如美國西部落基山前的克拉通內部的風河盆地，與落基山前前陸盆地（緣河盆地）相鄰。
板塊內部受到擠壓作用時地殼也可以產生大規模的褶皺變形，背斜核部相對隆升遭受剝蝕，向斜核部相對沉降形成沉積盆地，這種盆地也屬於壓陷盆地的一種，可稱為褶陷盆地或構造盆地。
形成過程
根據Wilson旋迴，擠壓盆地形成的前期是殘餘洋盆發育的晚期階段。這個時期洋殼俯衝閉合，造山帶開始形成，盆地的發育表現出從殘餘洋盆到周緣擠壓盆地的轉化。殘餘洋盆下伏的洋殼表現為一深而窄的盆地。如圖所示，殘餘洋盆主要接受深水復理石類型的沉積，其一側為楔形的、老的碎屑岩和碳酸鹽沉積物組成的被動大陸邊緣，而另一側為正在向盆地推進的褶皺-沖斷增生楔體。褶皺-沖斷增生楔體是盆地中典型的厚層海相濁積岩深水扇和重力流沉積等各種碎屑沉積物的主要物源區。深海溝和弧前盆地沉積物多被捲入到俯衝增生楔中，並被俯衝消亡或被抬升和剝蝕，往往難於保存下來。但是，殘餘盆地的沉積物可以較好地保存在後期造山帶的沖斷岩片中。
板塊碰撞造山帶演化的晚期階段以收縮構造帶和相鄰的克拉通之間陸殼上的長形沉降區，即擠壓盆地的發育為特徵。擠壓盆地的發育主要是由於造山帶構造負荷下引起岩石圈撓曲回響，山脈上升，盆地下沉。擠壓盆地往往被淺海和陸相磨拉石型沉積充填，磨拉石包括了大型的沖積扇、扇三角洲、河流湖泊和淺海沉積環境的沉積物。
不管是周緣擠壓盆地，還是弧後擠壓盆地，它們在橫剖面上都是不對稱的，沉降歷史和沉積物的充填歷史也類似。然而，在細節上，擠壓盆地及其充填特徵是非常複雜的，不同的盆地或者是同一盆地的不同地區可以有很大的變化。右圖表示了典型擠壓盆地的形成和演化過程。當洋盆閉合，沖斷-褶皺帶的前緣推進到先存伸展陸殼的邊緣時，周緣擠壓盆地的演化開始。然後，俯衝帶消亡，並演化成碰撞逆沖帶，這時一個大陸仰衝上馱到另一個大陸之上。
擠壓盆地的向下撓曲主要是逆沖推覆體負荷的區域均衡調整所致，盆地內沉積負荷作用促使下沉進一步增加，受地殼撓曲強度的控制，遠離負載帶，盆地的沉降深度逐漸降低，甚至可以產生隆起，形成前陸盆地的邊緣隆起(fore-bulge)。這種擠壓盆地的下沉和前緣隆起的上隆反映了岩石圈的撓曲特性。岩石圈有效彈性層厚度控制著與逆沖推覆體負荷有關的前緣隆起位置，逆沖推覆體負荷與前緣隆起之間的距離是岩石圈厚度的3/4次冪。有兩種情形：
如果上覆的構造負載隨時間增加，沖斷帶之下的強（厚）岩石圈上面（如厚的陸殼）形成的擠壓盆地則以低速沉降為特徵，往往形成過補償盆地，遠離負載的前緣，發育前緣隆起。
相反，如果在弱（薄）岩石圈上（如薄的陸殼或過度殼）迅速上疊厚的構造負載，將產生快速沉降，形成狹窄的欠補償盆地。
構造系統
(一)擠壓盆地構造帶的劃分
右圖為一個典型的擠壓盆地結構體系模式。在這個模式中，地表可確定的沖斷帶的前鋒構成了前陸盆地結構系統的內邊界，即圖中的地貌前緣(TF)，但是真正的造山帶前鋒(OWF)在盆地深部，位於TF界線向擠壓盆地內部的一定距離上。整個擠壓盆地可以被分為四個次一級構造帶：楔頂帶(wedgetop)、前淵沉降帶(foredeep)、前隆帶(forebulge)和後隆帶(backbulge)。楔頂帶沉積物積聚在造山楔前鋒區段的頂部，粒度較粗，發育構造不整合和強烈遞進變形構造(同生斷層)是其主要的特徵。前淵沉降帶沉積物顯示了典型的擠壓盆地的特徵，向(被埋藏)褶皺-沖斷帶前鋒，沉積物厚度增加。前隆帶是一個有限的沉積物聚集帶或潛在的撓曲上隆剝蝕帶。後隆帶由潛在的撓曲沉降的進一步加寬的帶組成，沉積物厚度有限。
(二）擠壓盆地的構造變形和充填演化
從盆地構造上來看，擠壓盆地靠造山帶一側發生構造變形強烈，而靠近穩定地塊一側變形逐漸減弱。變形主要由逆沖斷層和褶皺組合而成的褶皺－沖斷構造系統表現出來。逆沖斷層帶由若干條鄰近的沖斷層以密切相關的排列形式聯合組成。其中有位移大、控制該區構造演化主沖斷層，也包括一些小型分支斷層。由它們組合在一起而構成的沖斷層系常顯示出疊瓦狀或雙重式幾何結構型式。沖斷層帶常伴隨褶皺，位於沖斷層上盤，並受到斷裂破壞，它們沿大斷裂面發生，脫離其下岩層而變動，下面岩層未受到明顯影響。
由於依次逆沖作用形成疊瓦構造和幾個主沖斷層分隔的楔形沖斷層岩席帶，斷面傾斜多向造山帶方向，楔形塊體向前沖，但有時也出現後沖或反衝斷層。許多老地層出露造成重複加厚。
特徵
擠壓盆地可以發育在多種板塊構造背景之下，其中的充填地層在沉積環境方面也有很大的變化，經受的氣候條件也千差萬別。儘管存在這些明顯的差別，但是在盆地充填演化方面仍然顯示出一些獨特的特點。
1.盆地結構的不對稱性
盆地結構上的不對稱性是擠壓型盆地的特徵之一，特別是斷層最先沿盆地一側發育時，或者是轉換伸展盆地更是如此。在轉換伸展盆地中其不對稱性表現為盆地的一側為擠壓斷層，而另一側邊界為正斷層，盆地內部的充填由擠壓斷層一側向正斷層邊界一側增厚。除了以上橫向上的不對稱性之外，在縱向上即平行盆地長軸方向上轉換伸展盆地也具有明顯的不對稱結構特徵。在轉換伸展盆地中，盆地的橫斷層往往伴有一定的擠壓運動，斷層的延伸常常超過盆地範圍而切入到盆地相鄰的基底地區。如死海挨拉特灣北部和南部邊界斷層，我國伊通地塹北部的第二松花江斷層和南側東遼河斷裂等均具有上述特徵。
2.盆地沉積充填的不對稱性
一般在主要擠壓斷裂一側堆積巨厚的沉積物，湖相沉積主要集中在靠近主擠壓斷裂的盆地軸部。從沉積體系的發育看，在擠壓斷層一側往往發育陡坡扇三角洲體系，並常常有小型碎屑流占優勢的沖積扇、湖底扇等形式的粗粒沉積角礫岩。該相帶一般呈窄長狀，其向盆地軸部延伸的距離很小。總體上看，擠壓斷層側的沉積物在總充填物中所占比例較小。在拉分盆地中次級擠壓邊界或轉換伸展盆地中正斷層構成的緩坡邊緣沉積有更大規模的，並以河流為主的沖積扇辮狀河，曲流河緩坡型三角洲和三角洲沉積。這些河流為主的扇體具有較好的分選、磨圓，粒度一般也較細，它們在總充填物中占的比例相當大，盆地內的多數沉積物都是從這一側進入盆地。盆地的基底從正斷層一側向擠壓斷層一側傾斜，因此，盆地的長軸及沉積中心都與該邊緣平行，並朝該邊緣遷移。
3.盆地沉降中心有明顯的遷移性
擠壓作用是擠壓型盆地的最基本的構造特徵之一，由於擠壓平移活動的影響，表現為盆地的沉降中心隨時間發生遷移和沉降中心軸向的改變。
4.快速沉降和幕式演化
由於擠壓斷層的快速滑移(普遍可以達到 1～10cm/a)，盆地的沉降非常快速，甚至比一般伸展裂谷盆地的沉降速度還要快。這主要是由於擠壓盆地非常狹窄，拉伸作用期間形成的熱異常可以很快地損耗散失，從而促進了岩石圈的冷卻沉降。
在盆地演化的早期階段，由於盆地迅速沉降，河流和其他沉積物輸送系統還沒有完全調整適應新形成的盆地地形貌背景，因此，盆地發育的初期常常僅被湖水或海水注入填充。隨後，適應新的地形背景而受到改造的先存的和新形成的河流或海底峽谷等沉積物輸送系統形成，並向盆地輸送大量的沉積物。已知的擠壓盆地的沉積速率很高，變化範圍在 0.5～4m/ka之間。如此高的沉積速率常常可以保持與盆地沉降同步或超過盆地的沉降。陸相拉分盆地一般被沖積扇或湖相沉積體系充填，相帶窄，且變化快。受盆地幕式的擠壓作用和沉降的控制，可以產生從湖相到辮狀河平原或從辮狀河平原到湖相的多次變化。當然，氣候從潮濕到半乾旱的變化也可以導致上述的旋迴。
海相拉分盆地的沉積充填以深海相沉積開始，包括碎屑流和濁積岩。當盆地的流域範圍增大時，其沉積環境轉變為淺海相，最終盆地填滿後可以保持陸相沉積環境。
