克拉通盆地是什么?关于克拉通盆地的详细介绍

创闻科学2020-11-17 12:24:54

地壳中状态处于长期较稳定或只受造陆运动影响发生微弱变形的相对稳定的块体即克拉通,克拉通基础上形成的面积广泛、形状不规则、沉降速度相对较慢并以坳陷为主要特征的沉积层序称为克拉通盆地。

简介

“克拉通”一词由德国地质学家Stille,Wilhelm Hans于1936年提出,意思是指极其稳定的、为周缘地槽所环绕的地盾(shield),现指具有厚层刚性大陆地壳(或岩石圈)、长期保持相对稳定、较少遭受变形的广大区域。

克拉通盆地地区地壳厚度稳定,结晶地壳和“花岗岩层”的厚度都相对较大。平面上呈近卵状或等轴形,或不规则状,直径可达数百至数千千米;纵向剖面上一般呈“碟盘状”,一般不存在强烈的莫霍面隆起,软流圈相对较深,中-新生代岩浆活动微弱,盆地热流值偏低。但富含油气的大型克拉通盆地常出现与基底坳陷呈镜像对应的局部隆起。

克拉通盆地内沉积物填充较薄,多为缓慢下沉基地之上的浅水沉积,并以稳定型的内源沉积和陆源沉积为主。沉积环境倡议大面积的浅海-滨海沉积为主,可有一部分海陆交互相。

克拉通盆地地壳具有向下增大的正常波速结构,可分为两层或三层。如南美的巴拉那盆底利用S波的速度可将地壳分为上、下两部分:上地壳波速3600 m/s,下地壳波速3650 m/s,平均莫霍面深度在42 km,上地幔以4700 m/s的高速层为特征,延伸至200 km。

利用天然地震转换波资料发现塔里木克拉通盆地地壳结构可分为三层,上地壳“花岗质”层P波速5600-6000 m/s,中地壳波速6200-6700 m/s,并存在高速薄层,下地壳波速6500-6900 m/s,整个地壳厚度变化幅度在38-52 km。

不同的克拉通盆地地震反射特征存在明显差异。稳定的地盾区,上-中地壳反射较弱,下地壳出现成层性不好的强反射。而存在活化古裂谷或新断裂活动的克拉通盆地,反射特征与两侧地盾区明显不同,下地壳常常出现异高速体。受后期地幔岩浆侵入影响的克拉通盆地其上地壳也可出现强反射。克拉通盆地的上地幔常出现低速层和透明反射。个别稳定地盾区的上地幔常存在倾斜反射,被解释为古造山带俯冲岩石圈的残余。

Sloss(1974)指出大陆克拉通上的显生宙历史包括上升幕、下降幕和震荡-剖裂幕三种全球幕,且克拉通盆地在构造演化上一般分为4个阶段,即伸展阶段、汇聚阶段、碰撞阶段以及碰撞晚期和终止阶段。

按Bally和Snelson的盆地分类,克拉通盆地首先是发育在前中生代陆壳之上,其次是早期的裂谷地堑或以前的弧后盆地上。后来的研究者均认识到,克拉通盆地以及盆地之间拱曲的发育与前寒武纪构造域内薄弱带关系密切。如在东西伯利亚地台、伊利诺斯盆地等克拉通之下,都存在一个古老裂谷系。在未识别出裂谷的克拉通盆地,重力异常带、老的缝合线和网格状的复活断裂系都证明克拉通盆地之下存在地壳结构薄弱带。这些结构及其引发的地质过程是导致克拉通盆地间歇沉降的重要因素。

油气运移与富集

大型含油气克拉通盆地,常常发育在地壳结构薄弱带之上。克拉通盆地长期相对稳定的地质背景,可形成多套生油岩、储集层和多种类型的圈闭。活化的或交替活动的断裂有利于油气的运移,引起油气的重新分布。沿古构造带往往构成了克拉通盆地内的油气富集中心,研究克拉通盆地的岩石圈结构与盆地含油气性的关系,对有效了解盆地类型的不同及其油气资源富集规律的差异很有帮助。

分类

对克拉通盆地按其大地构造位置可以进一步划分为两类:

(1)克拉通内部盆地:位于克拉通内部,常呈碟状大面积稳定下沉,构造变动微弱,倾角平缓,如密歇根盆地及威利斯顿盆地;

(2)克拉通边缘盆地:位于克拉通边缘,向海域方向逐渐下倾,如北里海盆地。