典型盆地实例介绍

(一)舞阳凹陷盆地演化史

1．断陷阶段

进入古近纪，中国东部应力场发生急剧活化，由原来的挤压应力控制转变为拉张应力控制。由于古生代基底活动而形成新生代凹陷雏形。玉皇顶组沉积时期，舞阳凹陷边界叶鲁断裂及舞参1号断裂、舞参2号断裂等形成，且叶鲁断裂西段活动较强烈，东段活动微弱，舞参2号断裂(凹陷东部玉皇庙以东)活动较叶鲁断裂东段强烈，舞参1号断裂活动强烈，大仓房沉积时期持续活动，是控制玉皇顶组、大仓房组沉积的主干断裂。因此玉皇顶组、大仓房组沉积中心位于舞l号断裂下降盘，总厚度大于3000m。

2．断坳阶段

核三段沉积时期，舞阳凹陷西部继承了前期构造特征，其北部叶鲁断裂持续活动并控制沉积，而东部边界断裂仍然活动弱，到核二段沉积时期北部边界断裂活动强度有所加大，整条断裂活动强度相当，相应的凹陷内形成众多次级断层，并使前期构造复杂化，凹陷由断陷转为断坳式沉积。核一段沉积时期边界断层持续活动并趋于平缓，凹陷内断裂不发育。

3．坳陷阶段

廖庄组沉积晚期，舞阳凹陷北部边界断裂活动趋缓，湖盆整体抬升回返，水体变浅而消亡。

总体来看，舞阳凹陷构造演化经历了核桃园组沉积前期到核二二沉积末期的基准面上升、南边界扩大和核二一沉积前期到现今沉积的基准面下降、南边界北移的过程。现选取地震测线剖面218．5测线、251．5测线进行构造演化与沉积充填分析并得出完整的构造演化图(图6-5、图6-6)。

(二)吴城盆地演化史

吴城盆地是在始新世卢氏期才开始生成，并在始新世垣曲期结束的内陆山间盆地，在它短暂的整个发育过程中，始终保持了良好的封闭性。始新世卢氏期，盆地开始形成，接受沉积。在毛家坡组和李士沟组沉积期，湖盆范围和现在盆地范围略同，只是南岸可能比现今盆地更偏北，在盆地北坡和西坡都见有坡积相沉积。西北角毛家坡和东北角固县镇各有一条河流注入湖盆，成为湖水的主要来源。当时湖水不深，滨湖相分布很广，浅湖相只分布在东起申铺，西止沈楼，北到拐沟，南至刘庄和月河之间的地区。当时南部山势高峻雄伟，风化产物直接冲击而下，山麓相沉积范围较大，而北部主要是低缓丘陵，浅水湖泊相沉积偏盆地北坡，整个沉降中心位于盆地中心偏南，最大沉积厚度过千米。在毛家坡组沉积时，气候炎热干旱，有时雨量较多，沉积了一套紫红色砾岩、砂砾岩、砂岩。李士沟组沉积期古气候由干热逐渐向湿润过渡，沉积物自下而上由灰黄、灰绿色砂砾岩、砂岩向粉砂质泥岩夹油页岩过渡，脊椎动物和植物都很繁盛。

图6-5 舞阳凹陷新生代演化史(218．5测线)

图6-6 舞阳凹陷新生代演化史(251．5测线)

到了五里墩组沉积期(始新世垣曲期)，盆地进入以干旱为主的气候阶段，湖水明显缩小了范围，拐沟、泉水庄、李士沟已经是沿岸平缓地带，月河店、淮河店也可能不在水中了。两条河流依然存在，但变为季节性间歇河流，只是在气候相对潮湿、雨量较多时才向盆地汇水，而在干旱时可能断流。此时，沉积中心仍在盆地南部，呈一东西向长条，且长条的两端更深些，成为相邻的两个中心，最大沉积厚度1000m左右。油页岩及盐碱矿的沉积中心比盆地中心略偏北。五里墩组沉积期，盆地北部陆源区相对抬升，物源供给作用逐渐增强，导致油页岩及盐碱矿的沉积中心自西北向东南逐步迁移。

五里墩组下段形成早期，即盐碱矿下段沉积期，吴城盆地的沉积环境由李士沟组时期的差异沉降较明显、陆源碎屑供给为主的动荡滨浅湖环境，过渡为地形差异较小、陆源碎屑供给较弱、构造环境较稳定的静水水体环境。此时，虽然干湿气候交替，但湿热气候作用较强，湖水含盐度相对较低。沉积了灰色泥岩-棕褐色油页岩韵律组合，油页岩多为劣质油页岩，单层厚度较薄，含大量反映弱还原—还原环境的星点状、结核状黄铁矿。

至五里墩组下段的天然碱段沉积期，吴城盆地整体处于干热—湿热交替但以干热为主的气候背景下，在短暂的气候相对湿热阶段，降雨量相对较大，盆地整体处于浅湖环境，盆地周缘陆源碎屑供给弱，形成了油页岩-天然碱-泥质白云岩韵律组合或油页岩-天然碱-盐岩-天然碱-泥质白云岩韵律组合。此时，气候以干热背景为主，间有气候相对湿热阶段，湖水含盐度较高，先后达到天然碱和岩盐沉淀的临界浓度，天然碱和盐岩沉积使Na+离子大大减少，Ca2+、Mg2+离子浓度增高，继而沉积了白云岩。白云岩沉积后，气候变为短暂湿润，又回到了油页岩的沉积环境，盆地周缘主要生长灌木群，适应碱滩环境的麻黄发育，从而形成了分布广泛的薄层—中厚层油页岩。进入干热气候阶段，蒸发量远大于降雨量，适宜油页岩发育的浅水湖盆，水体规模逐渐萎缩，含盐度逐渐升高。由于该沉积期，盆地南部为太古宙混合片麻岩系，盆地北部为元古宙片岩系。特别是盆地南部的太古宙混合片麻岩系富钠贫钙，钠长石含量非常高，钠长石风化形成了大量的Na HCO3。

至五里墩组下段的盐碱矿上段时，盆地北部陆源区的物源供给作用已经占主导，南部物源的供给作用已经较小，盆地南部富钠贫钙的太古宙混合片麻岩系对盆地的Na供给作用已经较弱。已无法使Na HCO3、Na Cl的含量再次达到饱和，在干热—湿热交替、总体干热程度仍然比较强的背景下，只能使Ca Mg(CO3)2含量达到饱和，从而形成了以油页岩-泥质白云岩为主的韵律组合。

至五里墩组中段沉积时，气候逐渐向湿热环境转化，降水作用增强，湖盆水体含盐度逐渐降低，再也无法形成大量的化学沉积物，主要形成了灰黄、灰褐色粉砂质泥岩与油页岩的韵律组合，仅局部地段形成了泥灰岩薄层。

至五里墩组上段(原大张庄组)沉积时，盆地内转为较湿润的气候环境，孢粉组合中裸子植物比以前有明显下降，被子植物趋于多样化，常绿落叶、阔叶树种增多。

受喜马拉雅运动影响，在五里墩组沉积末期，吴城盆地回返上升，结束了沉积盆地的历史，而且已经沉积的古近纪地层发生了挠曲和小断裂，盆地中心相对下降。在盆地中南部凹陷地带接受了新近纪的沉积，主要为山前堆积和河流相沉积。

(三)濮阳凹陷盆地演化史

濮阳凹陷古生代以来经历了两个大的成盆旋回，即早古生代至三叠纪的克拉通盆地旋回和新生代的裂谷盆地旋回。东淮凹陷的构造特征受基底结构及两个成盆旋回的控制。

1．克拉通盆地演化旋回

东濮凹陷基底为太古宇结晶基底，元古宙一直处于隆起状态，未接受沉积。早古生代开始，本区进入伸展背景下的海相克拉通盆地演化阶段，构造以整体升降为特征，断裂、褶皱、岩浆活动基本不发育，沉积了一套以碳酸盐岩为主的下古生界海相地层。中奥陶世末期，受加里东运动影响，华北地区整体抬升，结束了克拉通内海相盆地的发育历史。中石炭世开始，本区再次沉降，接受了左右的以滨浅海沼泽相含煤碎屑岩夹碳酸盐岩组合为主要特征的沉积。二叠纪时期，克拉通内坳陷转变为大型内陆湖盆，发育陆相碎屑岩含煤沉积。石炭纪—二叠纪期间，在克拉通盆地内部以舒波状的隆坳为主，为伸展背景下的近海克拉通盆地。受海西运动影响，晚二叠世逐渐演化为挤压背景下的大型克拉通内盆地。早、中三叠世，仍为大型内陆盆地，与二叠纪连续沉积，内陆盆地的范围相对缩小，湖泊相沉积逐渐转变为河流相沉积。中三叠世末期，华北地台发生了印支运动第一幕，主要表现为近南北向的强烈挤压作用，东濮地区全面抬升，克拉通盆地演化结束。中生代侏罗纪—白垩纪，本区持续隆起，遭受剥蚀，而南北两侧的中牟凹陷、莘县凹陷则下降接受沉积。克拉通盆地在经历了中生代长期剥蚀和新生代断陷改造后，现今呈残留盆地面貌。

2．新生代盆地演化旋回

渤海湾盆地的基本格局是古近纪以来的新生代盆地格局，确切地说是始新统沙河街组三段沉积时期以来的盆地格局。东濮凹陷新生代盆地演化从形成到消亡经历了古近纪的裂陷沉降阶段(Es4—Ed)和新近纪—第四纪后期的坳陷沉降阶段(Ng—Q)两大构造旋回。其中古近纪裂陷作用又划分为早期断陷阶段、强烈断陷阶段和晚期断陷阶段，分别对应着孔店组—沙河街组四段、沙河街组三段和沙河街组二段—沙河街组一段—东营组沉积发育期3个阶段。

1)早期断陷阶段

该阶段相当于孔店组—沙河街组四段沉积时期。其中孔店组的发育厚度与分布范围可能差异性较大，有些地区尚有争议，目前仅在西洼南部有所发现，其他地区可能遭受剥蚀。沙河街组四段则分布较广，反映了断陷规模与范围的逐渐扩展，推测该时期的断陷可能分割性较强，不同地区断陷的发育程度差异性较大。该期东界兰聊断层的活动使凹陷略呈东北倾的单斜，盆地地势平坦，水体分布范围广，沉积体系单一。沙河街组四段沉积期结束后，凹陷已呈双断式半地堑盆地，基底向东倾斜的幅度达最大量级，其不均衡的差异活动也加剧，从而使统一的凹陷解体，两洼(东、西两洼)一隆(中央隆起带)一坡(西斜坡)的构造格局已具雏形(图6-7)。

2)强烈断陷阶段

该阶段相当于沙三段沉积时期。该时期具有沉积范围大、幅度扩大、断陷作用强、拉张量大、沉积厚度大、湖盆较深等特点。兰聊、长垣、文西和黄河断层活动强烈，纵贯盆地南北的两洼一隆的构造格局完全确立，构造形态更为复杂。由于受控于兰聊断层活动的基底形态不同，南部地区的构造展布尤为复杂，表现为隆中有洼、洼中有隆的局面。湖盆周缘为众多小山系环绕，构成“低山深盆”的古地理景观。该时期控盆断层的垂直断距、水平伸展量及发育的地层厚度在东濮及邻区的各断陷中均占有主体地位，沉降中心在前梨园、葛岗集、柳屯和海通集洼陷。在强烈断陷阶段，湖盆北部发育多套巨厚岩盐，岩盐主要分布在沙三1亚段至沙三4亚段，岩盐总厚度超过1000m，该阶段是岩盐发育的最主要时期。

图6-7 濮阳凹陷新生代平衡地质剖面图

3)晚期断陷阶段

该阶段相当于沙二段、沙一段和东营组沉积时期。在沙三段沉积末—沙二段沉积初，本区及邻区可能发生了短期的构造抬升事件，庄临清地区的沙三段与沙二段之间可见不整合接触，但在东濮凹陷主要表现为水体变浅和沉积物粒度变粗。其中沙二段沉积时期可能为强烈断陷与晚期断陷的过渡时期，总体上看具有断坳盆地的特征，表现为在水体变浅、断陷作用减弱的同时沉积范围有不同程度的扩大，如在东濮凹陷与莘县凹陷之间的范县构造、东濮与中牟凹陷之间的兰考-胙城凸起以及东濮凹陷的西部斜坡上均可见到沙二段的超覆现象。到了沙一段和东营组沉积时期，断陷作用又有所增强，但其活动强度已远不及沙三段时期，并且该时期的地区差异性较大，断陷和局部的隆起作用并存，凹陷内部的分隔性加强。东营期兰聊、长垣和黄河断层活动再次加强，并在这些断层的下降盘快速堆积了巨厚的沉积物，湖水急剧退缩，以河流相充填占主导地位。华北运动Ⅱ幕使该区快速抬升，造成东营期区域性的剥蚀。

4)新近纪盆地整体坳陷发育时期

渐新世末期，盆地的裂陷作用基本结束，整个渤海湾地区发生区域性隆升而使湖盆萎缩，并使区内先期沉积的地层部分遭受剥蚀夷平。这一次升降运动是整个渤海湾地区由断陷转为坳陷的标志，漆家福等将其命名为“渤海湾升降”运动。东濮凹陷在弱伸展和热缩减作用下，早先的裂谷型盆地演变为大型坳陷型盆地，大面积分布的以新近系及第四系河流相沉积为主的红色碎屑岩建造整体不整合覆盖于古近纪的裂谷期层序之上，早先的断陷盆地内及断陷之间不同规模的凸起及隆起均发生沉降并接受沉积，总体形成一种典型的裂谷-坳陷型盆地叠加的“牛头式”结构。