Бассейн Форленд - Foreland basin

Не путать с тазом Forearc .
Персидский залив - форланд-бассейн, образованный орогенным поясом Загрос.

Форланд бассейн является котловиной , которая развивается ряд и параллельно с горным поясом . Форлендские бассейны образуются из-за того, что огромная масса, образованная утолщением земной коры, связанным с эволюцией горного пояса, вызывает изгиб литосферы в результате процесса, известного как изгиб литосферы . Ширина и глубина прогиба форланда определяется изгибной жесткостью подстилающей литосферы и характеристиками горного пояса. Впадина принимает отложения, которые размываются с прилегающего горного пояса, заполняясь толстыми осадочными толщами, которые истончаются вдали от горного пояса. Форландские бассейны представляют собой бассейновый тип концевых частей, другие - рифтовые бассейны . Пространство для отложений (пространство для размещения) обеспечивается за счет нагрузки и прогиба вниз, чтобы сформировать прибрежные бассейны, в отличие от рифтовых бассейнов, где пространство для размещения создается за счет расширения литосферы.

Типы форланд-впадины

Классы форлендских бассейнов: периферийные и ретродуговые

Форландские бассейны можно разделить на две категории:

  • Периферийные (Pro) прогибы выступов , которые возникают на плите, которая подвергается субдуцированию или подтяжке во время столкновения плит (т. Е. Внешняя дуга орогена)
  • Ретродуговые (ретро) форланд-бассейны , которые возникают на плите, которая преобладает во время конвергенции или столкновения плит (т. Е. Расположены за магматической дугой, которая связана с субдукцией океанической литосферы) бассейны скалистых гор от позднего мезозоя до кайнозоя в Северной Америке.

Система бассейна Форленд

Система форлендского бассейна

DeCelles & Giles (1996) дают подробное определение системы форланд-бассейна. Системы форлендских бассейнов имеют три характерных свойства:

  1. Удлиненная область потенциального размещения отложений, которая формируется на континентальной коре между сокращающимся орогенным поясом и прилегающим кратоном, в основном в ответ на геодинамические процессы, связанные с субдукцией и возникающим в результате периферическим или ретродуговым складчато-надвиговым поясом;
  2. Она состоит из четырех дискретных depozones, упоминаемых в качестве клина сверху , прогиб , forebulge и обратно-балдж depozones (осадочные зоны) - какой из них depozones отстоя частицы занимает зависит от его местоположения в момент нанесения, а не его конечного геометрическая связь с поясом тяги;
  3. Продольный размер системы форланд-бассейнов примерно равен длине складчато-надвигового пояса и не включает отложения, которые разливаются в остаточные океанические бассейны или континентальные рифты (импактогены).

Системы форландских бассейнов: депозоны

Клин сверху сидит на верхней части подвижных упорных листов и содержит все отложения зарядки от активной тектонической тяги клина. Здесь образуются контрейлерные бассейны .

Прогибом является самыми толстыми осадочными зонами и утолщается в направлении орогена. Осадки откладываются через дистальные речные, озерные, дельтовые и морские системы осадконакопления.

Forebulge и backbulge являются самыми тонкими и наиболее дистальные зоны и не всегда присутствует. Когда они присутствуют, они определяются региональными несогласиями, а также эоловыми и мелководно-морскими отложениями.

Осаждение наиболее быстро происходит около движущегося упорного листа. Перенос наносов внутри прогиба обычно параллелен простиранию надвигового разлома и оси бассейна.

Движение плит и сейсмичность

Движение прилегающих плит форланд-впадины можно определить, исследуя зону активной деформации, с которой он связан. Сегодня измерения GPS показывают скорость, с которой одна пластина движется относительно другой. Также важно учитывать, что сегодняшняя кинематика вряд ли будет такой же, как в момент начала деформации. Таким образом, крайне важно рассмотреть модели, не относящиеся к GPS, для определения долгосрочной эволюции столкновений континентов и того, как они помогли в развитии прилегающих прибрежных бассейнов.

Сравнение современных моделей GPS (Sella et al. 2002) и моделей без GPS позволяет рассчитать скорость деформации. Сравнение этих чисел с геологическим режимом помогает ограничить количество вероятных моделей, а также определить, какая модель является более точной с геологической точки зрения в конкретном регионе.

Сейсмичность определяет, где возникают активные зоны сейсмической активности, а также измеряет общие смещения разломов и время начала деформации (Allen et al. 2004).

Формирование бассейнов

Обобщенная эволюция системы форлендского бассейна

Форландские бассейны образуются потому, что по мере того, как горный пояс растет, он оказывает значительную массу на земную кору, что заставляет ее изгибаться или сгибаться вниз. Это происходит для того, чтобы вес горного пояса мог быть компенсирован изостазией в верхнем сгибе переднего выступа.

Пластина тектоническая эволюция периферического форландового бассейна включает в себя три основных этапа. Во-первых, стадия пассивной окраины с орогенным нагружением ранее растянутой континентальной окраины на ранних стадиях конвергенции. Во-вторых, «стадия ранней конвергенции, определяемая глубоководными условиями», и, наконец, «более поздняя стадия конвергенции, во время которой субаэральный клин обрамлен наземными или мелководными морскими прибрежными бассейнами» (Allen & Allen 2005).

Температура под орогеном намного выше и ослабляет литосферу. Таким образом, упорный пояс подвижен, и система форланд-бассейна со временем деформируется. Синтектонические несогласия демонстрируют одновременное проседание и тектоническую активность.

Форландские бассейны заполнены отложениями, которые размываются с прилегающего горного пояса. Говорят, что на ранних стадиях прогиб прогалина недостаточно заполнен . На этом этапе откладываются глубоководные и обычно морские отложения, известные как флиш . В конце концов, таз полностью наполняется. В этот момент впадина переходит в стадию переполнения, и происходит отложение терригенных обломочных отложений. Они известны как моласса . Засыпка наносов в прогибе действует как дополнительная нагрузка на континентальную литосферу.

Литосферное поведение

Система подвижной нагрузки - изгиб литосферы с течением времени

Хотя степень релаксации литосферы с течением времени все еще остается спорной, большинство исследователей (Allen & Allen 2005, Flemings & Jordan 1989) принимают упругую или вязкоупругую реологию для описания деформации литосферы форландского бассейна. Аллен и Аллен (2005) описывают систему движущихся нагрузок, в которой отклонение движется как волна через пластину передней части перед системой нагрузки. Форма отклонения обычно описывается как асимметричный минимум, близкий к нагрузке вдоль носовой части, и более широкий приподнятый прогиб вдоль передней части. Скорость переноса или поток эрозии, а также осадконакопление является функцией топографического рельефа.

Для модели нагружения литосфера изначально жесткая, а бассейн широкий и неглубокий. Релаксация литосферы допускает проседание около надвига, сужение впадины, прогиб к надвигу. Во время надвигов литосфера становится жесткой, а передняя выпуклость расширяется. Время надвиговой деформации противоположно релаксации литосферы. Изгиб литосферы под действием орогенной нагрузки определяет структуру дренажа форландского бассейна. Наклон бассейна при изгибе и поступление наносов из орогена.

Конверты прочности литосферы

Огибающие прочности указывают на то, что реологическая структура литосферы под форландом и орогеном сильно различается. Впадина форланд обычно показывает термическую и реологическую структуру, подобную рифленой континентальной окраине с тремя хрупкими слоями над тремя пластичными слоями. Температура под орогеном намного выше, что сильно ослабляет литосферу. По данным Zhou et al. (2003), «под действием напряжения сжатия литосфера под горным хребтом почти полностью становится пластичной, за исключением тонкого (около 6 км в центре) хрупкого слоя у поверхности и, возможно, тонкого хрупкого слоя в самой верхней мантии». Это ослабление литосферы под орогенным поясом может частично вызвать региональный изгиб литосферы.

Тепловая история

Бассейны Форленд считаются гипотермическими бассейнами (более прохладными, чем обычно) с низким геотермическим градиентом и тепловым потоком . Значения теплового потока в среднем составляют от 1 до 2 HFU (40–90 мВт · м -2 (Allen & Allen 2005). Эти низкие значения могут быть причиной быстрого оседания.

Со временем осадочные слои заглубляются и теряют пористость. Это может быть связано с уплотнением осадка или физическими или химическими изменениями, такими как давление или цементация . Термическое созревание отложений является фактором температуры и времени и происходит на меньших глубинах из-за перераспределения тепла мигрирующих рассолов в прошлом.

Коэффициент отражения витринита, который обычно демонстрирует экспоненциальную эволюцию органического вещества как функцию времени, является лучшим органическим индикатором термического созревания. Исследования показали, что современные термические измерения теплового потока и геотермических градиентов близко соответствуют тектоническому происхождению и развитию режима, а также механике литосферы (Allen & Allen 2005).

Жидкая миграция

Мигрирующие флюиды происходят из отложений форландского бассейна и мигрируют в ответ на деформацию. В результате рассол может перемещаться на большие расстояния. Свидетельства миграции на большие расстояния включают: 1) корреляцию нефти с отдаленными нефтематеринскими породами 2) рудные тела, отложенные из металлосодержащих рассолов, 3) аномальные термические истории для неглубоких отложений, 4) региональный калиевый метасоматоз, 5) эпигенетические доломитовые цементы в руде. тела и глубокие водоносные горизонты (Bethke & Marshak 1990).

Источник жидкости

Флюиды, несущие тепло, минералы и нефть, оказывают огромное влияние на тектонический режим в пределах форландского бассейна. Перед деформацией слои осадка являются пористыми и заполнены жидкостями, такими как вода и гидратированные минералы. Как только эти отложения захоронены и уплотнены, поры становятся меньше, и некоторые жидкости, около 1/3, покидают поры. Эта жидкость должна куда-то уйти. В пределах форландского бассейна эти флюиды потенциально могут нагревать и минерализовать материалы, а также смешиваться с местным гидростатическим напором.

Основная движущая сила миграции жидкости

Топография орогенов - основная движущая сила миграции флюидов. Тепло от нижней коры перемещается посредством проводимости и адвекции грунтовых вод . Местные гидротермальные зоны возникают при очень быстром движении глубинного потока флюидов. Этим также можно объяснить очень высокие температуры на небольшой глубине.

Другие незначительные ограничения включают тектоническое сжатие, надвиг и уплотнение наносов. Они считаются незначительными , поскольку они ограничены медленными темпами тектонической деформации, литологии и осадочным ставок, порядка 0-10 см год -1 , но более вероятно , ближе к 1 или менее 1 см год -1 . Зоны избыточного давления могут способствовать более быстрой миграции, когда за 1 миллион лет накапливается 1 километр или более сланцевых отложений (Bethke & Marshak 1990).

Бетке и Маршак (1990) заявляют, что «подземные воды, которые восстанавливаются на большой высоте, мигрируют через недра в ответ на свою высокую потенциальную энергию в области, где уровень грунтовых вод ниже».

Миграция углеводородов

Бетке и Маршак (1990) объясняют, что нефть мигрирует не только в ответ на гидродинамические силы, управляющие потоком грунтовых вод, но и на плавучесть и капиллярные эффекты нефти, движущейся через микроскопические поры. Миграционные паттерны уходят из орогенного пояса в глубь кратона. Часто природный газ находится ближе к орогену, а нефть - дальше (Oliver 1986).

Современные (кайнозойские) системы форланд-бассейнов

Европа

Азия

Средний Восток

  • Персидский залив
    • Форленд к западу от гор Загрос
    • Недозаполненный этап
    • Наземная часть бассейна охватывает части Ирака и Кувейта.

Северная Америка

Южная Америка

Системы древних речных бассейнов

Европа

Азия

  • Бассейн Лунмэнь Шан
    • Форленд к востоку от гор Лунмэнь Шань
    • Пик эволюции от триаса до юры
  • Урал Форланд

Северная Америка

Южная Америка

Смотрите также

Рекомендации

  • Аллен, Филип А. и Аллен, Джон Р. (2005) Бассейновый анализ: принципы и приложения, 2-е изд., Blackwell Publishing, 549 стр.
  • Аллен М., Джексон Дж. И Уокер Р. (2004) Поздняя кайнозойская реорганизация столкновения Аравия-Евразия и сравнение краткосрочных и долгосрочных скоростей деформации. Тектоника, 23, TC2008, 16 с.
  • Бетке, Крейг М. и Маршак, Стивен. (1990) Миграции рассола через Северную Америку - тектоника плит подземных вод. Анну. Преподобный "Планета Земля". Наук, 18, с. 287–315.
  • Катунеану, Октавиан. (2004) Системы форландов Retroarc - эволюция во времени. J. African Earth Sci., 38, p. 225–242.
  • DeCelles, Peter G .; Джайлз, Кэтрин А. (июнь 1996 г.). «Системы форландских бассейнов». Бассейновые исследования . 8 (2): 105–123. DOI : 10.1046 / j.1365-2117.1996.01491.x .
  • Флемингс, Питер Б. и Джордан, Тереза ​​Э. (1989) Синтетическая стратиграфическая модель развития форландского бассейна. J. Geophys. Res., 94, B4, p. 3853–3866.
  • Гарсиа-Кастелланос, Д., Дж. Вержес, Дж. М. Гаспар-Эскрибано и С. Клотинг, 2003. Взаимодействие между тектоникой, климатом и речным переносом во время кайнозойской эволюции бассейна Эбро (северо-восточная Иберия). J. Geophys. Res. 108 (B7), 2347. doi: 10.1029 / 2002JB002073 [1]
  • Оливер, Джек. (1986) Тектоническое вытеснение флюидов из орогенных поясов: их роль в миграции углеводородов и других геологических явлениях. Геология, 14, с. 99–102.
  • Селла, Джованни Ф., Диксон, Тимоти Х., Мао, Айлин. (2002) REVEL: модель скорости течения пластин из космической геодезии. J. Geophys. Res., 107, B4, 2081, 30 с.
  • Чжоу, Ди, Ю, Хо-Шинг, Сюй, Хэ-Хуа, Ши, Сяо-Бинь, Чжоу, Ин-Вэй. (2003) Моделирование термореологической структуры литосферы форландского бассейна и горного пояса Тайваня. Тектонофизика, 374, с. 115–134.

дальнейшее чтение