与全球经典前陆盆地进行比较
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发布时间：2022-04-25 06:43
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时间：2023-11-04 06:50
藏南古近纪前陆盆地的特征可以与扎格罗斯前陆盆地、北阿尔卑斯前陆盆地、台西前陆盆地、阿帕拉契亚前陆盆地等全球经典的前陆盆地（图6-16）进行对比。现将一些经典前陆盆地的沉积构造特征及大地构造背景作一简要介绍，以加深对藏南前陆盆地沉积构造特征的理解。
一、扎格罗斯前陆盆地
特提斯造山带（Tethyan orogenic collage）形成于欧亚板块与冈瓦纳离散碎块之间的碰撞（Ricou，1995；Sengör和Natalin，1996）。扎格罗斯（Zagros）山系位于中东地区伊朗西部，是形成于新特提斯闭合作用的阿尔卑斯山脉全球环带的一部分。扎格罗斯山脉是由于从冈瓦纳*分离出来的阿拉伯陆块（continental Alabian plate）与欧亚*边缘的小陆块碰撞而形成的造山带。阿拉伯板块的洋壳往北向欧亚*俯冲，导致该处在始新世晚期（45～36Ma）开始发生陆—陆碰撞，板块的会聚作用一直延续至今。这种陆—陆碰撞的启动，以及红海和亚丁湾的两阶段打开所产生的额外应力，导致扎格罗斯造山作用及前陆盆地的产生，在扎格罗斯缝合带西南的阿拉伯陆架上产生一个沉降盆地（扎格罗斯前陆盆地）。持续的会聚导致盆地产生变形，产生西南缘的背冲断层（reverse faults）和紧闭的鲸背褶皱（whaleback folds）（Beydoun等，1992）。
图6-16 全球经典周缘前陆盆地分布图
扎格罗斯前陆盆地长约1800km（Ha’il-Ga’ara弧至Zendan-Minab断层带）、宽250～300km，由一套扎格罗斯碰撞后序列（上始新统至全新统）组成，部分沉积卷入先前陆架边缘附近的下伏地层。碰撞作用可能起始于始新世晚期（Beydoun等，1992）。在扎格罗斯前陆盆地以北（从西南往东北）依次为扎格罗斯褶冲带、Sanandaj-Sirjan带（缝合带）及Urumich-Dokhtar岩浆弧（图6-17）（Mohajjel等，2003）。
无论是地质背景、地层格架，还是演变历程，藏南古近纪前陆盆地均可以与扎格罗斯前陆盆地进行对比。
二、台西前陆盆地
台湾岛是一个位于亚洲*与吕宋火山弧碰撞处的活动造山带（图6-18）。该造山带的发展引起其周围的地壳发生挠曲，从而在其西部克拉通边缘产生一个前陆盆地——台西前陆盆地（the western Taiwan foreland）（图6-18）。碰撞引起前陆盆地最邻接造山带的部分发生形变、抬升及暴露。因此，台湾地区给我们提供了研究造山带沉积作用的一种特殊的机会：它显示了造山时间的沉积记录以及产生这种记录的造山和沉积作用。在这里，我们可以直接将造山作用与其沉积记录进行比较。
图6-17 中东伊朗西南部及波斯湾地区构造略图
通过与相邻前陆盆地的沉积记录进行比较，可以对台湾造山作用进行较好的理解。台湾地区的板块会聚速度约为70 km/Ma（Seno，1977）。横穿台湾的变形造成至少160 km的缩短（Suppe，1981）以及作为持续变形证据的剧烈的地震活动（Wu，1978）。通过测量台湾南北端的上升的珊瑚礁，可以测定构造抬升的平均速率为（5.1±0.7）mm/a（Peng等，1977）。全岛的剥蚀速率平均为约5.5 mm/a（Li，1976）。
台湾弧—陆碰撞为斜向碰撞（Suppe，1981）。NE—SW向的中国*被动边缘与南北向的吕宋火山岛弧之间高角度斜交（图6 18）。因此，造山作用在台湾南端启动的时间比北端要早4 Ma（Suppe，1981）。出露于台湾南端的碰撞前的沉积岩形成于中国*被动边缘的深水环境，而出露于台湾造山带北端者则形成于被动边缘的浅海和河流环境，这表明：造山作用是向碰撞带较老的北部*推进的。因此，我们可以通过沿着台湾岛从南向北行进来考察不同发展阶段的造山带与相邻的前陆盆地。这种时 空等效性对于我们确定造山带（Suppe，1981）和前陆盆地历史的一种有力的工具。
图6-18 台西前陆盆地的构造背景及横剖面示意图
台西前陆盆地长约400 km、宽约100 km（图6-18）。前陆盆地沉积位于中国*被动边缘沉积之上（图6-18）。作为从被动边缘向前陆盆地沉积转变的标志有：古流向从向东改变为向西（Chou，1973），源于台湾造山带的板岩碎屑的首次出现（Lee，1963），以及同样来源于造山带的再沉积的钙质超微化石的始现（Chi&Huang，1981）。这种转变在盆地北部大约发生在4 Ma前（Chi&Huang，1981）。虽然只有4 Ma的时间，在盆地东缘更深水的环境却接受了4～5 km厚的沉积。东缘由于造山带的迁移而发生抬升，因此整个上新世—更新世前陆盆地沉积序列都出露于造山带的西缘。
台西前陆盆地的沉积环境变化极大，从深海相到河流相均存在（图6-19）。根据岩相分析可识辨出五种沉积环境，每一种环境的现代类同者均可出现在现代沉积盆地中。
最深的沉积环境称为离岸（offshore）海洋环境，以悬浮的泥沙质沉积为特征。该环境的沉积可达4000 m。掘食生物在聚集时对大部分沉积进行了改造，因此主要的岩相类型为斑点状粉砂质泥岩。少量砂纹层泥岩或具交错层理粉砂岩夹层泥岩的出现说明间歇性水流的存在。未见浊流沉积。沉积位于风暴流基底之下，水深可能大于200 m。相似的沉积岩相出现于现代前陆盆地南部水深500～2000 m的环境。局部的滑塌特征说明某些沉积产于斜坡环境。
图6-19 台西前陆盆地沉积环境中大致水深与相对输入能量之间的关系
浅海相沉积为具有不同岩相的含化石泥岩、粉—细砂岩等异源沉积。厚100～2000 m、缺乏非海相沉积的沉积序列指示一种与现代台湾海峡（台湾与*之间深度小于80 m的水体）相似的环境。局限地带鱼骨状交错层理、槽状交错层理、波状层理说明其沉积时期以潮汐作用为主。此外，具水平层理、低角度交错层理及丘状层理的砂岩指示一种风暴流为主的沉积环境。还有一些以几十米厚的、因生物搅动作用而使成分均一化的泥质砂岩为特征的序列则指示生物作用是重要的。在许多地方，潮汐、风暴及生物作用共同对沉积物进行改造。
海岸沉积以其缺少泥岩并具非海相夹层的粗粒砂岩层序区别于浅海相沉积。海岸沉积由三角洲与非三角洲序列构成。三角洲沉积比非三角洲沉积通常厚度较大、粒度更粗，顶部覆以厚的河道沉积序列。非三角洲沉积通常厚度不到40 m，由细粒至中粒砂岩组成，顶部覆以洪泛平原或浅海相沉积。与浅海相沉积不同，海岸相沉积记录了潮汐与风暴作用的影响。现代前陆盆地中类似环境为潮汐作用、波浪作用以及两者共同作用的海岸环境。
前陆盆地中存在两类河流沉积体系：以砂质为主的和以砾石为主的。砂质河流沉积露头稀少。砾质河流为辫状河，沉积了厚达600 m的碎屑支撑的砾石。
前陆盆地的早期沉积以深水沉积为主，而晚期沉积则只包括浅海相与河流相沉积。
一系列的横剖面说明了盆地从南到北相变的情况（图6-20）。每一个剖面的东端都是位于台湾造山带西麓的地表露头，西端则位于前陆盆地的未变形的部分。最北部的两个剖面完全由前陆盆地沉积构成（Chi&Huang，1981）。南部横剖面的基底可能由中国*被动边缘斜坡沉积组成。在南部两个横剖面中，从被动边缘沉积向前陆盆地沉积转变的精确界线难以确定，但在钙质超微化石NN18/NN19之上的沉积因为其高堆积速率而被全部归于前陆盆地序列。
图6-20 表明沉积背景的台西前陆盆地沉积充填的地层横剖面
最南端的横剖面（图6-20A）表明：前渊的早期沉积以离岸（offshore）海相沉积为主，浅水沉积仅限于剖面顶部的一个薄薄的碎屑楔。其北部紧邻剖面（图6-20B）是以离岸海相沉积为主，但具浅海相沉积夹层。在往北的下一个剖面（图6-20C）则以浅海相、三角洲相及河流相沉积为主，仅在剖面底部有一层薄薄的深海相沉积。最北端的剖面（图6-20D）几乎完全缺乏深海相沉积，而代之为一个由浅海相、三角洲相及河流相沉积构成的进积楔（progradational wedge）。
图6-20中的四个横剖面表明了台西前陆盆地由早期的深水阶段向晚期的浅水阶段的转变过程。此外，最北端的剖面（尤其是图6-20C）显示：一旦盆地充填了海平面附近的沉积，在整个上新世晚期至更新世早期均为由远离造山带的浅海相沉积和靠近造山带的河流相沉积的组合（configuration），向造山带前缘克拉通推进。这表明，在晚期浅水阶段，沉积与沉降处于平衡，而前陆盆地达到一种稳定状态。
台西前陆盆地由前渊到稳定态的演变是构造与沉积相互作用的结果。由台湾造山带引起的克拉通的构造负载引起并维持着相邻前陆盆地的形成与发展。台湾造山带向北成熟是由于斜向碰撞这样一个事实可用来阐明构造负载在其历史时期是如何变化的（Suppe，1981）。当亚洲被动边缘与马尼拉海沟俯冲带初始接触时，进入俯冲带的沉积厚度的增加导致增生楔的扩展。随着持续的碰撞作用，增生楔最终露出海面，形成台湾*山脉（the Central Range of Taiwan）。一旦造山带达到3.5～4.0 km的高度，造山带的面积及横剖面的宽度就不再增加，造山带达到一种相对稳定的规模（Suppe，1981）。
对藏南前陆盆地与台西前陆盆地进行分析对比可知：藏南前陆盆地体系中的前渊带（江孜—萨嘎一线）与台西前陆盆地，无论是剖面结构，还是横向相变关系，均具极大的相似性：①两者均发育在被动*边缘之上，其基底均为被动*边缘沉积；②两者早期均为深水细粒沉积，而晚期为浅水粗碎屑沉积；③江孜甲查拉剖面结构与台西前陆盆地北部剖面结构（见图6-20C，D）较为相似，底部发育少量的深水细粒沉积，主体为浅水相粗碎屑沉积，而萨嘎桑单林剖面结构则可与台西前陆盆地南部剖面结构（见图6-20A，B）进行对比，早期深水细粒沉积较为发育。通过这种对比还可以初步推知：与台湾地区的造山带由东北北往西南向中国*克拉通迁移相似，藏南地区的造山带是由东北往西南向印度克拉通迁移的，即在藏南地区，印度与亚洲*之间的碰撞是一种斜向碰撞，东部先行接触，然后逐渐向西部推进。
三、北阿尔卑斯前陆盆地
北阿尔卑斯前陆盆地位于阿尔卑斯造山带北缘（图6-21），由一套复理石和磨拉石沉积序列构成。它是一个覆盖在增厚岩石圈之上的形成于陆—陆碰撞末期的周缘前陆盆地。因构造增厚引起的负载及随后的沉积堆积可以视为一个随时间向前陆盆地迁移的连续过程。从晚始新世形成的北赫尔维西复理石开始到中新世中期的磨拉石沉积结束，前渊迁移了至少70 km，这与复理石和下海相磨拉石的平均沉积速率（3 mm/a）及下至上淡水磨拉石的平均沉积速率（2 mm/a）是一致的。这种迁移与相邻的后陆（hinterland）的变形是有联系的，在后陆地区，褶皱和逆冲片构成的复杂层序将前陆盆地充填的最内部埋藏至至少10～12 km的深处。岩石圈的负载与上地壳的缩短及加厚是同时的。岩石圈的下降伴随着盆地内同沉积正断层的发育。这些生长断层存在的依据是岩相和厚度的突变及个别地层单元的消失。这方面的例子包括始新世中期的货币虫灰岩和抱球虫页岩，Vorstestock逆冲断层下盘内Ruchi砂岩的终止，以及渐新世下海相和淡水磨拉石的终止等。在磨拉石前渊内，构造对沉降起控制作用是基于充填物的厚度与沉积相无关这样一个事实。
图6-21 北阿尔卑斯前陆盆地地质简图
阿尔卑斯前陆盆地内部现在被各种由阿尔卑斯中部及优地槽构成的逆冲片所覆盖。该前陆盆地的沉积地层序列见图6-22。盆地填充物内部较老的部分由上始新统至下渐新统北赫尔维西复理石（North Helvetic flysch）构成（Siegenthaler，1974）。始新统Taveyannaz组及Elm组以纵向（WSW）沉积输入与火山碎屑的存在为特征。在大约始新世与渐新世之交，火山碎屑消失，沉积输入改变为具有南方来源的放射状，叠以水深的迅速变浅。外部较年轻的部分则为一套浅海相沉积（离岸、三角洲前缘及波浪-风暴为主的沉积相；参见Frei，1979）和淡水砂砾扇沉积相互交替构成的沉积序列（Frei，1979；Habicht，1945），Pfiffner（1986）称之为磨拉石（molasse）。
复理石序列现在构成赫尔维西带（Helvetic zone）的一部分。该带位于奔宁推覆体（Pennine nappe）之下，可分为下部的下赫尔维西杂岩（Infrahelvetic complex）与上部的赫尔维西推覆体两个部分，两者之间为一个位错可达50km的大型逆冲断层——格拉罗斯（Glarus）逆冲断层分开。赫尔维西推覆体又可分为上、下格拉罗斯推覆体杂岩两个部分。
其间为Sätis逆冲断层（一个与白垩系底部泥灰岩持平的拆离面）。下赫尔维西杂岩（Infrahelvetic complex）由变形的Aar岩体基底楔与其上的沉积盖层及一些外来板片（strip sheet）组成。横剖面中的下格拉罗斯推覆体杂岩自下而上由格拉罗斯逆冲片（the Glarus thrust sheet s.s.）、Mürtschen逆冲片以及一些上侏罗统灰岩叠片（imbricates）构成。后者代表形成上覆的上格拉罗斯推覆体杂岩的拆离的白垩系灰岩的基底（substratum）。磨拉石分为Plateau（轻微倾斜）磨拉石与亚阿尔卑斯（sub-Alpine）磨拉石（其中的变形导致叠瓦状逆冲片及褶皱的形成）。
图6-22 阿尔卑斯前陆盆地地层柱
如果考虑整个阿尔卑斯中部地区，则前陆盆地演化的起始时间可能被定在中始新世（46 Ma），因为在更内部的Pennine地段的复理石沉积在白垩纪就开始了（如Trümpy，1973）。但如只考虑赫尔维西带与磨拉石，则应以“新近纪造山运动（Neogene orogeny）”作为其起始点（Trümpy，1973）。
在中始新世，浅水相（5～200 m）货币虫灰岩沉积在Aar块体（massif）盖层之上；再向南在赫尔维西推覆体内，则产生抱球虫远洋页岩沉积。在横剖面上，一条断层将这两个区域分隔开。该生长断层代表由包含下伏地层灰岩砾的砾岩所记录的始新世断裂作用（Brückner，1946；Styger，1961）。在晚始新世（40 Ma），复理石沉积（Taveyannaz formation）发生在未来Aar块体之上的复理石槽谷中。特别是在砂砾扇的边缘，砾岩迅速地变为页岩相，而地层厚度仍保持不变（Habicht，1945）。在最邻近的部位，沉积堆积（或保存）率在复理石中为0.65 mm/a，在下淡水磨拉石中为0.4 mm/a，在上淡水磨拉石中约为0.3 mm/a。
将藏南古近纪前陆盆地与阿尔卑斯前陆盆地进行对比，两者无论是构造背景、沉积层序，还是次级单元构成及古生物面貌等，均极为相似。这对于深化我们对藏南古近纪盆地性质的认识，具有重要的参考价值与指导意义。
