盆地沉降

盆地沉降是指由於地殼垂直運動，使盆地順重力方向、高程降低的方向運動。盆地沉降史研究，就是將盆地在各個時期沉降的量進行求解，編繪反映盆地沉降特徵的地層埋藏史曲線、盆地基底沉降曲線以及盆地構造沉降曲線等途徑來表述。

因此，分析盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要內容，是整個盆地系統研究中最為基礎的環節，對於整個盆地的構造、熱歷史及演化等起著至關重要的作用。

基本介紹

• 中文名：盆地沉降
• 外文名：subsidence
• 學科：沉積學
• 原因：熱沉降、構造應力等
• 動力學：岩石圈伸展走滑等
• 釋義：盆地順重力方向運動

簡介

沉積盆地作為大地構造當中的一級大地構造單元，對於地球的構造演化過程的研究具有重要意義。同時，由於盆地內部含有豐富的油氣、煤炭、礦產等資源，受到地質學家們的廣泛關注。近年來，由於盆山系統耦合的研究，使單一的造山帶和單一的盆地研究成為一個系統。通過盆地的研究分析，包括盆地所在區域及內部的構造、沉積層序、地層格架及演化史的分析，為造山帶的研究提供一個新的方向。沉積盆地的研究成為一個焦點問題盆地的沉降是指由於地殼垂直運動，使順重力方向、高程降低的方向運動。地殼的沉降作用是形成盆地的直接原因，沒有沉降就沒有盆地[1]。而盆地沉降史研究，就是將盆地在各個時期沉降的量進行求解，編繪反映盆地沉降特徵的地層埋藏史曲線、盆地基底沉降曲線以及盆地構造沉降曲線等途徑來表述。因此，分析盆地的沉降史是研究盆地形成、演化的重要內容，是整個盆地系統研究中最為基礎的環節，對於整個盆地的構造、熱歷史及演化等起著至關重要的作用。

分析盆地的沉降，一般可用沉降量和沉降速率兩個參數。沉降量（或沉降幅度）是最直觀、最簡便的表示方法，表示某地質時期一個地區的累計的沉降幅度的大小。沉降速率是盆地某一構造面在單位地質時期內相對於某一基準參照面（海平面或湖平面）下降的幅度，它能反映盆地構造動力學的某些信息。通常可以用圖示方法直觀地反映觀測點的沉降量和沉降速率。

在盆地沉降史分析中，有一個非常重要的概念——均衡代償理論。它是盆地分析的基礎，用來描述地殼的狀態和運動。自十八世紀提出以來，便受到廣泛關注。經過大地測量學與力學等學科的發展，逐漸形成今天的均衡代償理論。它闡明的是地殼的各個地塊趨向於靜力平衡的原理，即在大地水準面以下某一深度處常有相等的壓力，大地水準面之上山脈（或海洋）的質量過剩（或不足）由大地水準面之下的質量不足（或過剩）來補償。運用地殼均衡學說可以研究地球內部構造，如上地幔的起伏；還可用於大地測量學中研究大地水準面形狀，推估重力異常和計算垂線偏差等。

盆地沉降原因

沉積盆地是地球表面的長期沉降區，盆地的沉降是岩石圈動力學演化的基本過程之一。許多學者根據地質觀測和模擬研究確定了七個產生和維持盆地沉降的機制(Dickinson1974，1976，1997;Ingersoll和 Busby，1995)和幾十種盆地沉降機制的類型(Dickinson，1976;Bally，1980;Ziegler，1988，等)，大多數盆地是其中幾種機制共同作用的結果。從岩石圈動力學機制的角度，盆地的沉降機制可以分為三類：

熱沉降機制

由於先前受熱的岩石圈的冷卻及伴隨的密度增大而產生的均衡沉降。岩石圈和地殼加熱造成隆起，隨之地表侵蝕使地殼變薄，然後又變冷導致這種衰減地殼的沉降。熱沉降機制是被動大陸邊緣、大洋盆地和大陸裂谷裂後坳陷的重要的沉降機制之一。在大洋中脊的頂部，熱的岩石圈地幔突然置於冷的海底地殼之下，然後隨著海底地殼背離擴張中心，地幔岩石圈不斷地將熱量散失到冷的海水中。因此，岩石圈在背離擴張中心時會不斷冷卻沉降，離開大洋中脊越遠，沉降越深。熱作用還會引起深部準穩定的輝長岩或下地殼的麻粒岩相向穩定的榴輝岩相的轉化，從而使深部收縮，造成岩石圈表面沉降。岩石圈的熱來源於多個方面，最主要的方面是來自軟流圈的熱對流，其他次要的熱源有岩漿的生成和侵入作用等。

構造應力作用

地殼或岩石圈厚度的變化與兩種大的岩石圈構造動力學背景有關：一是地殼的變薄作用，屬於拉張作用動力學體制，一般與裂陷作用所對應。拉張作用所產生的機械伸展引起地殼張性斷裂控制的沉降，使地殼變薄。而岩石圈變薄則產生地幔的熱隆起。二是擠壓作用動力學體制，由於岩石圈板塊的俯衝、碰撞等會聚作用引起岩石圈向下牽引彎曲和地殼岩石圈的撓曲沉降，常見於俯衝帶或造山帶，熱流作用較弱。

負載（重力）作用

岩石圈載入造成的撓曲或彎曲變形作用。載入 方式可 以是鏈式火山或海山小規模載荷，也可以是山脈體大規模載入，形成大型前陸盆地。此外，盆地內水和沉積物產生的沉積載荷也是驅 動盆地沉降的基本機制。特 別是大 型三角洲發育的海灣地區，接受了大量的沉積，其 負荷 作 用 可 以導 致 均 衡 下沉，使岩石圈變形彎曲成為一個寬闊的區域下坳帶。

上述三種 盆地的 基本的沉 降機制並非孤立地起作用，而通常是以一種為 主，多種機制綜 合作用，共同構成盆 地沉降的構造 －熱體制。其中由構造應力、熱力作用產生的構造沉降是基本的沉降，而重力作用促使盆地沉降持續發展，並常常在盆地演化的晚 期轉化為主要的沉降機制。另外，各種沉降機制有一定的限制條件。同時，它們是相互聯繫的，一種機制可能觸發另一種機制，如熱對流作用可以觸發岩石圈的拉伸 作用或者是岩石圈底部的底侵作用。

因為作用力的時空範圍廣泛，而且它們以錯綜複雜的方式作用於具有非均勻性的地球岩石圈，因此，盆地的沉降機制非常複雜。除了很少的例子外，目前的知識儲備和研究水平還不足以預測盆地沉降的確切過程。盆地沉降過程的確定需要一個綜合性的研究方法，這一方法既包括理論研究，又包括了由各種地質觀測作為補充實驗研究。新的理論概念和技術意味著有大量的發展機會。在地幔和地殼尺度上研究盆地形成和演化的過程，對於了解岩石圈的熱歷史和盆地的經濟潛力是至關重要的。

動力學類型

沉積盆地的類型劃分是盆地分析的基礎和盆地油氣資源評價的重要依據之一。迄今為止，人們已開展了大量的工作，以盆地與實際的構造區和構造過程的關係劃分盆地的類型 (Dickinson，1976;Bally等，1980;Allen等，1990;朱 夏，1982;葉連俊，孫樞，1980;李德生，1982;趙重遠，1978;田在藝，張慶春，1996;劉和甫，1983等)。由於沉積盆地形成和演化過程的複雜性，在盆地分類的研究中研究者往往各自從不同的方面強調盆地的某些特徵。20世紀 40—50年代盆地的分類以槽台學說為指導。從 60年代開始，人們開始研究盆地成因機制與板塊構造的關係，並出現了許多以板塊構造為基礎的沉積盆地分類體系，研究盆地的沉降機制及其與油氣聚集的關係，如 Dickinson(1976)強調盆地位置與岩石圈基底類型的關係，盆地離板塊邊緣的距離和接近盆地的板塊邊界的類型，劃分了五大類型的沉積盆地。Bally和 Snelson(1980)依據盆地位置與巨型縫合帶的相互關係來進行盆地分類。我國學者朱夏(1982)將槽台學說與板塊構造學說相結合，提出了“兩個世代，兩種體制”的盆地分類系統。

由於盆地的沉積和構造樣式演化主要受到地球動力學構造環境的影響，因此，從岩石圈動力學角度進行盆地分類是近年來人們比較強調的一種分類方案。Beaumont和 Tankard等(1987)主編的盆地形成機制的專著中將盆地構造類型簡化為五類敘述，即伸展、張扭、壓扭，前陸和克拉通內盆地。更為簡單的分類是按照盆地形成的力學機制所劃分的三種盆地類型：即①由岩石圈伸展作用形成伸展型盆地;②由岩石圈彎曲產生的撓曲類盆地;③與走向滑動或巨型剪下帶有關的走滑帶盆地。

這種簡單明了的盆地的動力學分類被人們普遍採用，其中，大多數盆地的動力學類型與斷層的動力學類型一致。從水平應力場考慮，與伸展型盆地、撓曲類盆地和走滑帶盆地相對應的盆地形成的動力學背景可以分為張性的、壓性的和剪下的，相應的沉積盆地的邊界斷裂性質為正斷層、逆斷層和平移斷層。