盆地分类

盆地的形成机制和类型是一个非常复杂的问题。关于盆地类型的划分,至今仍有很大争议。不同学者由于研究内容和目的不同,对盆地类型的划分有不同的方案(谭士典等,1990;刘,1993;何等,1995;陈建文等人,1996;王骏等人,1998)。

作者在研究南岭东部盆地动力学演化的过程中注意到,该区沉积盆地的形成和演化与盆地的应力环境和构造背景密切相关。构造背景是盆地形成的基础,应力环境是盆地形成的外部条件。它们受深部地球动力学因素控制,它们之间的相互作用是决定盆地形成机制和类型划分的关键因素。因此,以地球动力学和板块构造理论为基础,结合盆地几何学、运动学、沉积学、边界性质和盆地形成机制,将研究区的盆地划分为三种主要类型:类前陆盆地、断陷盆地和裂谷盆地。

1.类前陆盆地(T3-J1)

经典前陆盆地是指在大洋板块俯冲过程中,由于逆冲板块前缘的拉平,在岩浆弧后缘的大陆一侧形成的沉积盆地。以大陆地壳基底和巨厚的大陆粗碎屑沉积为特征,有同生褶皱、阶梯状逆断层、断层相关褶皱和拆离褶皱。这种由逆冲岩石造成的前陆盆地通常与造山带平行,它们的时代相似。该区晚三叠世-早侏罗世盆地虽为挤压型,其盆地边缘受逆冲断层限制,但其位置远离板块俯冲带,属于陆内区,盆地面积和沉积厚度较小,与类前陆盆地不同,故称类前陆盆地。它的盆地轮廓可以是长的、圆形的、椭圆形的或不规则的。类前陆盆地多分布在基底边缘,盆地边缘的磨拉石以角度不整合关系覆盖在基底上,盆地边缘呈逆断层接触(图5-1)。盆地中的地层在水平剖面上为环状圈闭,在剖面上为大致对称的向斜。最新地层位于沉积中心,由盆地深部均匀整体沉降形成。盆地沉积地形平缓简单,沉降幅度小,速度慢,厚度薄,盆地边缘粒度粗,盆地中心细。盆地呈“盘状”,边缘对称,多为对称盆地,沉积厚度与盆地深度基本一致。这类盆地演化时间长,各阶段地层多为连续过渡。总体趋势接近EW,但单个盆地的产状并不一致。例如,雷虎盆地、永定盆地、百度盆地、罗浮盆地和安远县北部的早侏罗世或晚三叠世盆地走向近东西向,而定南盆地走向北东向。该类盆地在研究区广泛分布,大部分保存完好,少数盆地因后期隆升风化剥蚀呈圆形或不规则状。

图5-1闽西南安沙广平褶皱冲断带早侏罗世挤压前陆盆地剖面(据侯全林等,1995)

2.断陷盆地(K2 -E)

断陷盆地是盆地盖层褶皱后伸展裂陷形成的构造盆地,往往具有裂谷形成的某些特征(任继顺等,1990)。该区大部分断陷盆地沿一条主控断层上盘发生大规模沉降,形成半地堑式箕状盆地(图5-2)。其突出特点是平面上呈狭长带状延伸,剖面上为不对称向斜或单斜。后者盆地较窄,但沉降幅度大。如会昌盆地横向宽度小于15km,但其沉积厚度超过3000m;遂川盆地宽度仅30多公里,沉积厚度可超过6000m(地矿部南岭项目构造专项组,1988)。本区晚白垩世-古近纪盆地属此类型,常发育在早期类前陆盆地上,盆地基底多为前泥盆纪,有时发育在侏罗纪盆地基础上。这类盆地的长轴和地层分布多为NE-SW向,受断裂构造控制,一般沿主断层分布。盆地一侧为正断层边界,另一侧为角度不整合边界。盆地沉降幅度大、速度快、沉积厚、粒度粗,受断层影响明显。盆地的不对称性往往表现为“东断西超”(如龙南县K2盆地东缘为正断层,西缘为不整合)或“西断东超”(如南雄K2-E盆地)。多数盆地由东向西迁移,东老西新,有生长断层和边缘相沉积。盆的形状为半圆形或长形,部分分为等边三角形。由于控盆断层长期活动,沉积环境不稳定,沉积中心不断向主体构造带迁移,往往造成盆地内层倾斜,形成单斜的半地堑式半地堑断陷盆地,沉积厚度大于盆地深度。如江西省龙南县晚白垩世盆地呈NE向拉长,SE边界为倾向NW的正断层,NW边界为沉积不整合;广东南雄白垩纪盆地北东向较长,北部为向南(东)倾的正断层,南部为沉积不整合(图5-3)。江西省吉太县白垩纪盆地呈不规则菱形,呈北东向展布,东南部为一条倾向西北的正断层,其余三面为沉积不整合。

3.裂谷盆地(J1晚期-J2)

裂谷盆地是地壳或岩石圈在张力作用下变薄、断裂、沉降而形成的盆地。盆地的两边都是正断层,向盆地中心伸展形成地堑盆地。裂谷盆地形成于造山后大陆裂解的地球动力学背景,其形成机制与威尔逊造山旋回结束后的构造-岩浆活动有关,处于板内地球动力学背景,标志着威尔逊的结束和大陆裂解的开始。本区一些早侏罗世晚期-中侏罗世盆地属于这一类型,如江西省龙南县东坑、临江早侏罗世晚期-中侏罗世盆地,走向近SN,沉降幅度大,速度慢,厚度大,粒度细,沉积环境稳定。沉积中心为沉降中心,沉积厚度与盆地深度基本一致,盆地中心最厚。形状以长条形为主,部分为不对称菱形,多为裂谷作用所致。裂谷盆地和断陷盆地的主要区别是盆地的伸展深度很深,可以穿透地壳,盆地具有很高的热通量和地幔隆起。盆地内常发育玄武岩、双峰式火山岩和碱性侵入岩,代表了当时的裂解拉张环境。盆地的沉积受这种伸展活动的控制。如东坑和临江早侏罗世火山-沉积盆地中的双峰式火山岩代表了盆地形成时的裂解和伸展环境(陈培荣等,1999);广东仁居盆地侏罗纪火山碎屑沉积盆地中,中侏罗世晚期发育玄武安山岩,晚侏罗世主要沉积紫色流纹岩和岩屑凝灰岩,厚度较大。晚期(上阶段)为K2-E断陷沉积盆地,主要由砖红色砂砾岩、粉砂岩和泥岩组成,与早期盆地的沉积岩呈正断层接触(图5-4),表明盆地在中侏罗世晚期已进入裂解拉张环境。

图5-2广东省河源盆地地质示意图

图5-3南雄盆地剖面(A-A—A’)

图5-4广东省仁茶盆地地质示意图

除上述三种主要类型外,本区还存在复合盆地和不完全盆地等其他盆地类型,它们是后期改造或多种成因机制共同作用的结果。

(1)复合盆地:这类盆地又称继承性沉积盆地,是在早期盆地的基础上形成的,并不断接受新的沉积。它在研究区广泛分布,南岭东部及其邻区的中新生代盆地多为继承性盆地。这种盆的形状是多变的。在盆地的后期演化中,可以继承早期盆地的特征,也可能扩大或缩小,盆地大小和形状的变化没有一定的规律。根据盆地内充填物的不同,可分为火山充填(JBOY3乐队-K1)和沉积充填(K2-E)两种类型。如广东梅县盆地和浙闽沿海的火山-沉积盆地在早期火山断陷盆地的基础上继承了晚期陆相红色沉积。一般来说,火山岩带西北侧的白垩纪红层范围往往远大于侏罗纪杂色沉积物,表明白垩纪扩张加强。

(2)不完全盆地:该区不完全盆地的原型为晚白垩世断陷盆地,形成后受后期构造作用改造,主要表现为盆地边界强烈的挤压变形和构造逆掩,两边缘缺乏边缘相沉积,导致盆地面积缩小。这类盆地可分为三个亚类:(1)盆地边界多为逆断层和正断层。这些断裂在早期可能对盆地有控制作用,但盆地形成后的活动会破坏盆地的完整性,使其支离破碎,或使原始盆地变小,所以盆地的形状呈不规则、条状、三角形、岛状,如江西寻乌县的刘彻盆地。(2)一侧为逆断层,另一侧为不整合界面。盆地呈半圆形(如广东兴宁盆地)——不规则,地层倾向于向断层一侧倾斜,故又称为半盆地。多见于侏罗纪盆地,粤西、江西发育。由于晚期由东南向西北的推覆和挤压,盆地基底在侏罗纪盆地上也被逆冲推覆。风化后,飞来峰(漂浮在红层上的基底岩性)和构造窗(风化后露出红层的被覆盖的基底岩性)均可出现,规模极小。(3)风化残积盆地,后期改造不明显,以风化剥蚀为主。在沉积物较薄的情况下,基底岩性有时会被剥离;如果后期隆起明显,还有一小块残留在山坡上。这种盆地往往出现在火山岩稀少的地区。

可见,研究区中新生代沉积盆地类型复杂,其形成和演化受深部地球动力学因素控制。大多数盆地形成于拉张应力环境,不同时期盆地的成因机制和类型不同。晚三叠世-早侏罗世发育类前陆盆地,中侏罗世发育裂谷盆地,早白垩世发育火山-沉积断陷盆地,晚白垩世以来几乎全部为箕状断陷盆地。类前陆盆地、裂谷盆地和断陷盆地是该区沉积盆地的三种基本类型。