南大西洋两岸被动大陆边缘构造分段性特征及其成因
被动大陆边缘盆地是全球油气最富集的盆地类型,主要分布于大西洋、印度洋和北冰洋三大洋周缘及地中海东南缘。其中南大西洋被动大陆边缘盆地,也是当今世界油气勘探的热点区域。南大西洋被动大陆边缘盆地包括尼日尔三角洲、加蓬、下刚果和宽扎盆地,以及南美洲东海岸的桑托斯和坎波斯等盆地,上述盆地均有大型油气田的发现。南大西洋可从北向南依次为赤道段、中段、南段及福克兰段。赤道段北端由马拉松断裂带与中大西洋相隔,中段则位于罗曼什断裂带以南,从贝努埃裂谷至南端以里奥格兰德断裂带与南段分界。南段北有里奥格兰德海隆和鲸鱼海岭,福克兰段向南可至布韦三联点,是大西洋脊与西南印度洋脊的枢纽。
晚侏罗世时期,南美洲和非洲大陆均属西冈瓦纳大陆同为一个整体,处于前裂谷期克拉通阶段。至早白垩世时期,受特里斯坦地幔热柱活动影响,南大西洋南端沿古泛非期造山带开始裂解,并由南向北发展,形成大陆裂谷系。在张裂过程中,南美洲板块发生顺时针旋转,大非洲和南美洲大陆岩石圈完全分离,南大西洋两岸进入被动大陆边缘演化阶段。
南大西洋赤道段转换型盆地剖面全长约2900km,受控于圣保罗、罗曼什两个主要的转换断裂带。靠近转换脊外侧一般为洋一陆边界,陆壳向洋壳过渡时有一个狭窄的减薄带。盆地范围受转换脊所限,沉积盖以白垩统和新生界碎屑岩沉积为主。福斯杜亚马逊盆地位于巴西东北部,盆地基底为前寒武系圭亚那一巴西克拉通,沉积地层从下白垩统至第四系均有分布,以海底扇沉积为主。受新生代以来地层快速沉积的影响,盆地在上白垩统海相泥岩层之上,发育有典型的重力滑塌构造。宽扎盆地地壳减薄较慢,盆地基底发育大量深地堑,以向海倾斜的正断层为主,原始沉积厚度可达上千米的蒸发岩地层。现存盐岩沉积厚度从大陆边缘向深海增大,具有明显的分带性,可划分为伸展一过渡一挤压型的不同盐构造亚带,并最终尖灭于外部高低带及洋一陆边界上。
南大西洋大洋裂谷张开由南向北传播,盆地群一般经历裂谷期、过渡期和漂移期3个阶段。在南北向上,构造、沉积、热演化过程有渐变特征或分段特点,表现为盆地宽度、沉积建造组成和结构、构造样式的南北分段性。南段以岩浆型边缘为特征,破裂之后的沉降量较小,裂谷期地幔上涌,减压熔融作用增强,并在地壳下方发生大量火成岩的侵入,过渡壳上方常出现向海倾斜反射楔形体,为裂谷早期岩浆强烈活动堆积的产物。随着裂谷开始热沉降,受向陆倾斜正断层掀斜作用的影响,向海倾斜反射楔形体层理向海方向倾斜,火山地层向扩张中心倾斜。白垩世晚期以后,火山地层被后裂谷沉积覆盖,进入热沉降阶段,两岸盆地以发育重力滑塌构造为特征,海相硅质碎屑沉积为主。
中段大陆边缘相对于南段岩浆活动较弱,为极度伸展的岩浆贫乏被动大陆边缘,南部与外海半封闭沟通,盆地内部发育大量盐岩。其分布范围受南大西洋初始张裂位置影响,现存盐岩沉积厚度从大陆边缘向深海增大。中段北部尼日尔三角洲盆地不发育蒸发岩沉积,阿卡塔组泥页岩作为滑脱层控制其构造样式,大量泥底辟的发育可与盐盆地类比。其中赤道段转换构造特征明显,盆地基底主要受控于转换断层系,区域构造应力特征由张剪性变为压扭性,转换断层沉陷带内的沉积物变形并抬升,形成了大规模近平行于转换断裂带分布的转换脊。目前南大西洋周缘勘探程度较高的盆地主要为尼日尔三角洲盆地、安哥拉海岸带盆地群及大坎波斯盆地群等。它们处于相似的构造演化背景,勘探层位可在盆地群之间作横向对比拓展。东西向上,沿着转换断层,通过共轭性研究可以对比两岸盆地的裂谷一漂移期层序,进而确定有利区带。
陆架的宽窄决定了被动大陆边缘盆地的范围,陆坡的倾斜使得整个南大西洋盆地群处于重力作用的背景,其坡度决定了盆地内重力滑塌构造及盐构造发育的程度。根据盆地群构造剖面的对比,南大西洋两岸盆地群构造特征的分段性差异明显。南段为岩浆型盆地,岩浆活动剧烈,在洋陆过渡壳下方,伴随有高速度带出现,过渡壳上方可见向海倾斜反射楔形体;中段为盐泥构造型盆地,岩浆活动较南段弱,地壳伸展作用较强,阿普特阶盐岩发育,盐构造从陆到海具有明显的分带性,尖灭于外部高低带及洋一陆边界上。对比分析盆地群的发育规律,有利于探讨南大西洋南北构造的分段性异同点、东西两岸共轭盆地间的构造关系、盆地群与板块边界之间的关系、盆地群与深部构造之间的关系,对于人类的油气勘探有着重要的意义。
参考文献:
汪伟光、成克男:《南大西洋重点被动大陆边缘盆地油气地质特征对比》
刘祚冬:《全球被动陆缘盆地构造沉积与油气成藏:以南大西洋周缘盆地为例》