[科普中国]-反转盆地

形成原因

构造反转是形成反转盆地的主要原因。

构造反转(structuralinversion)指的是变形作用的反转，如原来的构造低地后期发生了上隆，早期的正断层晚期又以逆断层方式重新活动等。构造反转有两种基本类型：正构造反转(positivestructuralinversion)和负构造反转(negativestructuralinversion)。前者指早期沉降，发生正断层，晚期上隆，转变为逆断层;而后者的情况与此恰恰相反。对油气勘探工作来讲，正构造反转的石油地质条件优于后者。负构造反转现象过去重视不够，研究得也很不深入。近期的研究发现，这种构造实际上也是非常普遍的。在渤海湾盆地济阳坳陷的研究表明，许多第三纪伸展盆地的边界断层是中生代末期挤压逆冲断层的在活动基础上形成。下面只着重讨论正反转构造。

在同生断裂发育区，如半地堑(箕状断陷)裂陷盆地中，随着断裂的发育，在断层下降盘将会堆积很厚的地层。如果该地区以后又遭受了挤压或压扭应力而上升、隆起，就会使正向构造(背斜)直接覆盖在构造凹陷上，如图所示。

同时，控制凹陷的边界断层，在浅层也常常转为逆断层。反转构造可以出现在相当不同的构造环境中，油气工业勘探比较注重盆地尺度范围内的反转，由于构造反转形成的背斜隆起直接覆盖在可能具有生油能力的深凹陷之上，之间以断裂相通，对油气聚集非常有利。我国大庆油田著名的大庆长垣构造实际上就是一种典型的正反转构造(右图)。在极端的情形下，反转也可以引起山脉，如比利牛斯山脉的形成。1

样式伸展构造体系中由于反转作用而形成的冲断层与褶皱，在几何形态和发育序列等方面与前陆薄皮褶皱 -冲断层带不同。它们表现出更为复杂的几何学形态，主要受先存的伸展断层几何形态所控制，McClay(1989)比较系统地总结了以下几种反转构造样式(右图 )。

1.铲式正断层反转

铲式正断层控制的伸展作用常在断层的上盘出现滚动背斜，背斜顶部多发

育塌陷式小型地堑。当发生构造反转，即随着区域应力场由伸展转化为压缩时，断陷盆地将出现以下的反转构造演化序列：

① 伸展主断层发生倾向反转，形成鱼叉式构造(harpoonstructure)，该处同裂谷期沉积楔抬升，断层上部具有冲断层位移，下部仍为正断层;

② 主断层下盘发育截切式断层(shortcutfault);

③ 滚动背斜顶部塌陷地堑发生再活动，向上冲起，可产生假花状构造;

④ 在主断层上盘发育与主断层倾向相反的反冲断层(backthrust);

⑤ 同反转(syn-inversion)层序中在主断层 下盘沉积 较厚，而在上 盘变薄并 形成断坡背斜(ramp-anti-cline)及断展生长褶皱(fault-propagationgrowthfold)。

2.断坡 -断坪式正断层反转

断坡 -断坪式正断层的几何形态与铲式正断层的几何形态类似。在断坡 -断坪式正断层上部的铲式断面上发育有滚动背斜，并伴有顶部塌陷小地堑，同样在坡坪式断层下部也发育有滚动背斜和上叠的地堑构造。在两者之间可以发育与断坡对应的上盘向斜。反转作用的结果与铲式正断层反转模式相似，但在反转的盆地边界断层与其上盘发育的反冲断层呈共轭产出，其间可以发育宽而广的突起构造(popupstructure)。

3.多米诺式正断层

在伸展构造体系中常可以出现一系列多米诺式断层，并构成半地堑，其间为同裂陷期沉积楔所充填。伸展转化为挤压的过程促使多米诺式正断层作向上逆冲滑移，并在其下盘发育了截切式断层。在断层上段，后裂陷期层序和同裂陷期上部层序处于纯压状态;而断层下段层序则处于纯张状态，同时形成典型的鱼叉构造。

反转强度和反转率的测定不同盆地的反转程度有很大的变化，有的盆地仅表现为先前盆地基底的掀斜作用，或先前盆地充填地层的局部变形和挤出(图b)。当整个盆地的充填全部被推挤出其原始位置时，盆地实际发生了强烈的反转。盆地边缘断层可以转变为逆掩断层，将盆地边缘的沉积推移到先前盆地的中央(图c)，我国东北的第三纪伊舒地堑和密山 -抚顺盆地均发育有这种强烈反转的构造。盆地的反转造成了新的地形起伏和剥蚀，因而也可形成与先前盆地相邻的新的构造凹陷和充填(图a，c)。

盆地的反转程度可以定量表述。同裂陷期层序中零点位置可用来确定剖面中的收缩量与拉张量。收缩与拉张位移之比即为反转率(Ri )。在平行于断面的方向上测量同裂陷期层序上盘的厚度及零点在其中的位置，从而计算出反转率。

式中：

dh———平行于断面的同裂陷期层序的厚度;

dc——同裂陷期层序中处于挤压状态的地层厚度（零点之上）。

我们可将上式改写为：

式中：

dh———平行于断面的同裂陷期层序的厚度;

de———零点之下平行于断面的同裂陷期的厚度。

若零点位于同裂陷期层序的顶上，则 Ri =0(dc=0且 de =dh )，就是说没有发生挤压反转。若零点位于同裂陷期层序的底面上，则 Ri =1(dc =dh 且 de =0)。同裂陷期层序全部发生反转，同裂陷前层序的所有标志层均被抬升到其变形前的区域高程上。1