Бассейн Форленд

Не путать с бассейном Фореарка .

Персидский залив - прибрежный бассейн, образованный Загросским орогеническим поясом.

Форландовый бассейн — структурный бассейн , развивающийся рядом и параллельно горному поясу . Форлендские бассейны образуются потому, что огромная масса, созданная в результате утолщения земной коры , связанного с развитием горного пояса, заставляет литосферу изгибаться в результате процесса, известного как изгиб литосферы . Ширина и глубина форландовой котловины определяются изгибной жесткостью подстилающей литосферы и характеристиками горного пояса. В бассейн форленда поступают осадки , которые размываются с прилегающего горного пояса, заполняясь толстыми осадочными последовательностями, которые утончаются по мере удаления от горного пояса. Бассейны Форленда представляют собой бассейны концевого члена, остальные - рифтовые бассейны . Пространство для отложений (пространство размещения) обеспечивается нагрузкой и изгибом вниз с образованием форландовых бассейнов, в отличие от рифтовых бассейнов, где пространство размещения создается расширением литосферы.

Типы форландовых бассейнов

Классы бассейна Форленд: периферия против ретродуги

Форлендские бассейны можно разделить на две категории:

• Периферийные (Pro) форландные бассейны , которые возникают на плите, которая погружается или надвигается во время столкновения плит (т.е. внешняя дуга орогена).
  • Примеры включают бассейн Северо-Альпийского предгорья в Европе или бассейн Ганга в Азии.
• Ретродуговые (Ретро) форландные бассейны , которые возникают на плите, которая перекрывается во время сближения или столкновения плит (т.е. расположены за магматической дугой, связанной с субдукцией океанической литосферы)
  • Примеры включают бассейны Анд или бассейны Скалистых гор позднего мезозоя и кайнозоя Северной Америки.

Система бассейна Форленд

Система бассейна Форленд

ДеСеллес и Джайлз (1996) дают подробное определение системы форландовых бассейнов. Системы форлендских бассейнов обладают тремя характерными свойствами:

1. Удлиненная область потенциального размещения отложений, образующаяся на континентальной коре между контракционным складчатым поясом и прилегающим кратоном, главным образом в ответ на геодинамические процессы, связанные с субдукцией и возникающим в результате периферийным или ретродуговым складчато-надвиговым поясом;
2. Он состоит из четырех дискретных депозон, называемых клиновидными , передними , передними и задними депозонами (зонами осадконакопления) - какую из этих отложений занимает частица осадка, зависит от ее местоположения во время отложения, а не от ее конечного положения. геометрическое соотношение с упорным ремнем;
3. Продольный размер системы форланд-бассейнов примерно равен длине складчато-надвигового пояса и не включает осадки, разливающиеся в остаточные океанические котловины или континентальные рифты (импактогены).

Системы форланд-бассейнов: депозоны

расположена Вершина клина поверх движущихся надвиговых пластин и содержит все отложения, поступающие из активного тектонического надвигового клина. Здесь образуются контрейлерные бассейны .

Передний прогиб представляет собой самую мощную осадочную зону и утолщается по направлению к орогену. Отложения отлагаются через дистальные речные, озерные, дельтовые и морские системы осадконакопления.

Передняя задняя и выпуклости являются самыми тонкими и дистальными зонами и присутствуют не всегда. Если они присутствуют, то они определяются региональными несогласиями, а также эоловыми и мелководно-морскими отложениями.

Седиментация происходит наиболее быстро вблизи движущегося напорного слоя. Перенос наносов в пределах переднего прогиба обычно параллелен простиранию надвига и оси бассейна.

Движение плит и сейсмичность

Движение соседних плит форландовой котловины можно определить, изучая зону активной деформации, с которой она связана. Сегодня измерения GPS позволяют определить скорость, с которой одна плита движется относительно другой. Также важно учитывать, что сегодняшняя кинематика вряд ли будет такой же, как тогда, когда началась деформация. Таким образом, крайне важно рассмотреть модели, не связанные с GPS, чтобы определить долгосрочную эволюцию континентальных столкновений и то, как они помогли развитию 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 возможных моделей, а также определить, какая модель является более геологически точной в конкретном регионе.

Сейсмичность определяет, где возникают активные зоны сейсмической активности, а также измеряет общие смещения разломов и сроки начала деформаций.

Формирование бассейнов

Обобщенная эволюция системы бассейна Форленд

Форлендские бассейны образуются потому, что по мере роста горного пояса он оказывает значительную массу на земную кору, что заставляет ее изгибаться вниз. Это происходит для того, чтобы вес горного пояса мог быть компенсирован изостазией на подъеме переднего выступа.

периферийного Тектоническая эволюция плит форландского бассейна включает три основных этапа. Во-первых, стадия пассивной окраины с орогенной нагрузкой ранее растянутой континентальной окраины на ранних стадиях конвергенции. Во-вторых, «ранняя стадия конвергенции, определяемая глубоководными условиями», и, наконец, «более поздняя стадия конвергенции, во время которой субаэральный клин окружен наземными или мелководными морскими бассейнами форленда».

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

Форландские котловины заполнены отложениями, которые вымываются из прилегающего горного пояса. Говорят, что на ранних стадиях прибрежный бассейн недозаполнен . глубоководные и обычно морские отложения, известные как флиш На этом этапе откладываются . В конце концов, бассейн полностью заполняется. В этот момент бассейн переходит в стадию переполнения и отложение терригенных происходит отложений. Они известны как патока . Отложения в пределах переднего прогиба оказывают дополнительную нагрузку на континентальную литосферу.

Поведение литосферы

Система движущихся нагрузок – изгиб литосферы с течением времени

Хотя степень релаксации литосферы с течением времени остается спорной, большинство исследователей примите упругую или вязкоупругую реологию для описания литосферной деформации форландского бассейна. Аллен и Аллен (2005) описывают систему движущейся нагрузки, в которой отклонение движется волной через переднюю пластину перед системой нагрузки. Форма прогиба обычно описывается как асимметричное понижение вблизи нагрузки вдоль форланда и более широкое приподнятое отклонение вдоль переднего выступа. Скорость переноса или потока эрозии, а также седиментации являются функцией топографического рельефа.

В модели нагружения литосфера изначально жесткая, а бассейн широкий и неглубокий. Релаксация литосферы допускает опускание вблизи надвига, сужение бассейна, выдвижение в сторону надвига. Во время надвигов литосфера становится жесткой, а передняя часть расширяется. Время надвиговой деформации противоположно времени расслабления литосферы. Изгибы литосферы под действием орогенной нагрузки определяют характер дренирования форландовой котловины. Изгибный наклон бассейна и поступление осадков из орогена.

Огибающие прочности литосферы

Огибающие прочности указывают на то, что реологическая структура литосферы под форлендом и орогеном сильно различается. Форландский бассейн обычно демонстрирует термическую и реологическую структуру, аналогичную рифтовой континентальной окраине с тремя хрупкими слоями над тремя пластичными слоями. Температура под орогеном намного выше и, таким образом, сильно ослабляет литосферу. По данным Чжоу и др. (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 отчасти вызывать поведение региональных изгибов литосферы.

Термальная история

Бассейны Форленда 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 . Причиной столь низких значений могут быть быстрые просадки.

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 зависит от температуры и времени и происходит на небольших глубинах из-за перераспределения тепла мигрирующих рассолов в прошлом.

Отражательная способность витринита, которая обычно демонстрирует экспоненциальную эволюцию органического вещества в зависимости от времени, является лучшим органическим индикатором термического созревания. Исследования показали, что современные тепловые измерения теплового потока и геотермических градиентов тесно соответствуют тектоническому происхождению и развитию режима, а также механике литосферы.

Миграция жидкости

Мигрирующие флюиды происходят из отложений форландовой котловины и мигрируют в результате деформаций. В результате рассол может мигрировать на большие расстояния. Свидетельства дальней миграции включают: 1) корреляцию нефти с отдаленными материнскими породами , 2) рудные тела, отложившиеся из металлоносных рассолов, 3) аномальную термическую историю для неглубоких отложений, 4) региональный калиевый метасоматоз и 5) эпигенетические доломитовые цементы в рудные тела и глубокие водоносные горизонты.

Источник жидкости

Флюиды, несущие тепло, минералы и нефть, оказывают огромное влияние на тектонический режим в пределах форландового бассейна. До деформации слои осадка являются пористыми и полны жидкостей, таких как вода и гидратированные минералы. Как только эти отложения захораниваются и уплотняются, поры становятся меньше, и некоторые жидкости, примерно ⁠ 1/3 , ⁠ . оставить поры Эта жидкость должна куда-то деваться. В пределах форландового бассейна эти жидкости потенциально могут нагревать и минерализовать материалы, а также смешиваться с местным гидростатическим напором.

Основная движущая сила миграции жидкости

Топография орогена является основной движущей силой миграции флюидов. Тепло от нижней коры перемещается посредством проводимости и адвекции грунтовых вод . Локальные гидротермальные области возникают, когда глубинный поток жидкости движется очень быстро. Это также может объяснить очень высокие температуры на малых глубинах.

Другие незначительные ограничения включают тектоническое сжатие, надвиги и уплотнение отложений. Они считаются второстепенными, поскольку ограничены медленными скоростями тектонической деформации, литологии и осадконакопления, порядка 0–10 см в 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.

Бетке и Маршак (1990) утверждают, что «грунтовые воды, которые пополняются на большой высоте, мигрируют через недра в ответ на свою высокую потенциальную энергию к областям, где уровень грунтовых вод ниже».

Миграция углеводородов

Бетке и Маршак (1990) объясняют, что нефть мигрирует не только в ответ на гидродинамические силы, которые вызывают поток грунтовых вод, но и под действием плавучести и капиллярных эффектов нефти, движущейся через микроскопические поры. Модели миграции утекают из орогенного пояса в глубь кратона. Часто природный газ находится ближе к орогену, а нефть - дальше.

Современные (кайнозойские) системы форландовых бассейнов

Азия

• Бассейн Ганга
  • Про-форланд к югу от Гималаев , на севере Индии и Пакистана.
  • Начал формироваться 65 миллионов лет назад во время столкновения Индии и Евразии.
  • Заполнен осадочной толщей мощностью более 12 км.
• Северный Таримский бассейн
  • Про-форланд к югу от Тянь-Шаня
  • Первоначально образовался в позднем палеозое , в каменноугольном и девонском периоде.
  • Омолодился во время кайнозоя в результате стресса в дальней зоне, связанного с столкновением Индии и Евразии и возобновлением поднятия Тянь-Шаня.
  • Самая толстая осадочная часть находится под Кашгаром , где кайнозойские отложения имеют мощность более 10 000 метров.
• Южная Джунгарская котловина
  • Ретро-форланд на севере Тянь -Шаня
  • Первоначально образовался в позднем палеозое и обновился в кайнозое.
  • Самая толстая осадочная часть находится к западу от Урумчи , где мезозойские отложения имеют толщину более 8000 метров.

Средний Восток

• Персидский залив
  • Форленд к западу от гор Загрос
  • Незаполненная стадия
  • Сухопутная часть бассейна охватывает части Ирака и Кувейта.

Европа

• Северо-Альпийский бассейн (Бассейн Молассы)
  • Периферийный прибрежный бассейн к северу от Альп , в Австрии, Швейцарии, Германии и Франции.
  • Образован в период от палеоцена до неогена (65,5–2,6 млн лет назад) в результате конвергенции и столкновения Евразии и Адриатической плиты .
  • Осложнения возникают при формировании Рейнского Грабена.

• Po Basin , northern Italy.
  • Ретро-форландовый бассейн Западных и Центральных Южных Альп и про-форланд Северных Апеннин. Он развивался через фазы растяжения, за которыми следовали стадии сжатия. Его компрессионная архитектура наложена на унаследованную экстенсиональную структуру.
  • Архитектура сжатия «периодически развивалась на передовой части двух разных горных цепей, Северных Апеннин и Южных Альп, постепенно сближаясь одна к другой».
  • Существовало два цикла растяжения: а) циклы предрифтового растяжения в восточном направлении, кульминацией которых стало формирование от анизийского до карнийского периода (средний-ранний конец триаса, 247–227 млн ​​лет назад) циклического формирования карбонатной платформы и системы бассейнов; б) Фазы синрифтового растяжения позднего триаса-лиаса, связанные с распространением Пьемонт-Лигурийского и Ионического океанических бассейнов. После этого было достигнуто максимальное расширение и углубление бассейна с постепенным формированием Ломбардского, Беллуно и Адриатического карбонатных бассейнов.

• Впадина Венето-Фриули , аллювиальная равнина на северо-востоке Италии.
  • Образовалась в результате наложения трех перекрывающихся систем форландов, различающихся по возрасту и направлению тектонических движений, поскольку эта равнина является форландом трех окружающих цепей. Это: а) Внешние Динариды на востоке с позднепалеоценовыми и среднеэоценовыми фазами главных деформаций, вергентными к юго-западу от позднего палеоцена и среднего эоцена; б) Восточно-Южные Альпы на севере, с преимущественно средне-позднемиоценовыми (17–7 млн ​​лет назад) деформациями и тектоническими движениями южного направления; в) Северные Апеннины на юго-западе с плио-плейстоценовой (5 млн лет назад) деформацией северо-восточного направления.
  • Он отделен от Центрально-Западных Альп и его мыса (бассейна мыса По) горами Лессини и Беричи, а также структурным выступом холмов Эуганеи, относительно недеформированным блоком мыса.
  • Изгиб начался в позднем мелу со слабого изгиба в восточном направлении из-за формирования Внешнего Динарского надвигового пояса. Следовали два основных цикла осадконакопления/изгибов: а) хатт-лангийский цикл (поздний олигоцен-средний эоцен, 28–14 млн лет назад) со слабым изгибом на север, вмещавший осадки преимущественно из поднятого и эродированного осевого сектора Альп; б) серравальско-раннемессинский цикл (средний-поздний миоцен) с заметным изгибом в северо-северо-западном направлении из-за быстрого поднятия Южных Альп. В плиоцене-плейстоцене только самая юго-западная часть (южная часть бассейна Венето) наклонялась на юго-запад в результате застройки Северных Апеннин.

• Бассейны Центральной и Южной Адриатики
  • Расположен между Италией и Балканским полуостровом . Включает в себя Адриатическое море Истрию , мыс Гаргано и Апулийский полуостров.
  • Образован двумя складчатыми образованиями : Динарскими складками (последний мел, от 75–66 млн лет до эоцена, 56–34 млн лет назад) и Апеннинским складчатостью (от миоцена до плиоцена (23–2,6 млн лет назад). Он связан с бассейном реки По.

• Форландские котловины Карпат
  • Карпатский прогиб
    • Продолжение Северо-Альпийского Моласного бассейна до Западных Карпат , расположенных на юге Польши и западе Украины .
  • Восточно-Карпатский предгорный бассейн
    • Бассейн Восточных Карпат , простирающийся через южную Польшу, западную Украину, Молдову и Румынию, имеет длину 800 км. В конце миоцена - начале плиоцена он был важным поставщиком отложений в Дакийский бассейн и Черное море.
  • Дакийский бассейн
    • Это прибрежный бассейн румынской части Восточных Карпат и Южных Карпат (также в Румынии). Это постколлизионный бассейн, который развивался в период от мессина до плиоцена (7–2,6 млн лет назад). Первоначально осадконакопление из этого бассейна происходило в основном только в ранее существовавшей области переднего прогиба. В дальнейшем оно распространилось на юг, охватив северную часть Мезийской платформы и часть Скифской платформы.

• Бассейн Эбро
  • Периферийный прибрежный бассейн к югу от Пиренеев , на севере Испании.
  • Существенная деформация бассейна форланда произошла на севере, примером чего является складчато-надвиговый пояс форланда в западной каталонской провинции. Бассейн хорошо известен впечатляющими обнажениями син- и посттектонических слоев отложений благодаря своеобразной дренажной эволюции бассейна.

• Бассейн Гвадалквивира
  • Образовался в неогене к северу от Бетических Кордильер (юг Испании) на герцинском фундаменте.
• Аквитанский бассейн
  • Ретро-форландский бассейн к северу от Пиренеев, на юге Франции.

Северная Америка

• Западно-Канадский осадочный бассейн
  • Форленд к востоку от Скалистых гор, Альберта

Южная Америка

• Андские прибрежные бассейны
  • Бассейн Кагуан-Путумайо
  • Бассейн Сезар-Ранчерия
  • Бассейн Льянос
  • Бассейн Магальянес
  • Бассейн Мараньон
  • Средняя долина Магдалены
  • Бассейн Неукен
  • Бассейн Ориенте
  • Бассейн Укаяли
  • Верхняя долина Магдалены

Древние системы бассейнов форленда

Азия

• Бассейн Лунмэнь-Шань
  • Форленд к востоку от гор Лунмэнь-Шань
  • Пик эволюции от триаса до юры
• Урал Форланд
  • Форленд к западу от Уральских гор , в России.
  • Образован в палеозое

Европа

• Супергруппа Уиндермира
  • Бассейн Форленд, вызванный субдукцией океана Япет под Авалонию
  • Возраст от ордовика до силура
  • Лежит в основе большей части Англии

Северная Америка

• Западный внутренний бассейн
  • Форленд к востоку от Севьерского орогенного пояса.
  • Охватывал большую часть западных и центральных Северо-Западных территорий ; западная и центральная Альберта ; центральная и восточная Монтана ; Вайоминг ; центральная и восточная Юта ; Колорадо ; центральный и восточный Нью-Мексико ; западный Техас ; восточный Чиуауа ; Коауила ; восточный Дуранго ; северный Сакатекас ; Горячая вода ; восточный и центральный Гуанахуато ; западный Сан-Луис-Потоси ; Керетаро ; и все, кроме западной окраины Мичоакана
  • Эволюционировал в меловой период.
  • Самые глубокие части бассейна заполнены сланцами Манкос.
  • Большая часть бассейна Бигхорн заполнена сланцами Термополиса.
• Аппалачский бассейн
  • Форленд к западу от Аппалачей , на востоке США.
• Бенд-Арка - бассейн Форт-Уэрта
  • Про-Форленд к востоку от Уачита орогенного пояса
  • Образован в палеозое

Южная Америка

• Форленд к востоку от орогенного пояса Центральных Анд - бассейн Южного Форленда Чако на севере Аргентины.

См. также

• Задуговой бассейн
• Задуговая область
• Преддуговой бассейн
• Пассивная маржа

Ссылки

Общие и цитируемые ссылки

• Аллен, Филип А. и Аллен, Джон Р. (2005) Бассейновый анализ: принципы и применение , 2-е изд., Blackwell Publishing, 549 стр.
• Аллен М., Джексон Дж. и Уокер Р. (2004) «Позднекайнозойская реорганизация столкновения Аравии и Евразии и сравнение краткосрочных и долгосрочных скоростей деформации». Тектоника , 23, ТК2008, 16 с.
• Бетке, Крейг М. и Маршак, Стивен. (1990) «Миграция рассола по Северной Америке - тектоника плит подземных вод». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах , 18, стр. 287–315.
• Катуняну, Октавиан. (2004) Системы форландов Retroarc – эволюция во времени. Журнал африканских наук о Земле , 38, стр. 225–242.
• ДеСеллес, Питер Г.; Джайлз, Кэтрин А. (июнь 1996 г.). «Системы бассейна Форленда» (PDF) . Бассейновые исследования . 8 (2): 105–123. Бибкод : 1996BasR....8..105D . дои : 10.1046/j.1365-2117.1996.01491.x .
• Флемингс, Питер Б. и Джордан, Тереза ​​Э. (1989) «Синтетическая стратиграфическая модель развития прибрежного бассейна». Журнал геофизических исследований , 94, B4, стр. 3853–3866.
• Гарсиа-Кастелланос, Д., Дж. Вержес, Ж. М. Гаспар-Эскрибано и С. Клотинг, 2003. «Взаимодействие между тектоникой, климатом и речным переносом во время кайнозойской эволюции бассейна Эбро (северо-восток Иберии)» . Журнал геофизических исследований 108 (B7), 2347. дои : 10.1029/2002JB002073 .
• Оливер, Джек. (1986) «Флюиды, тектонически изгнанные 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 текущих скоростей плит из космической геодезии. Журнал геофизических исследований , 107, B4, 2081, 30 стр.
• Чжоу, Ди, Ю, Хо-Шин, Сюй, Хэ-Хуа, Ши, Сяо-Бинь, Чжоу, Ин-Вэй. (2003) «Моделирование термореологического строения литосферы форлендовой котловины и горного пояса Тайваня». Тектонофизика , 374, с. 115–134.

Дальнейшее чтение

• Балли, AW; Снельсон, С. (1980). «Царства проседания». Мемуары Канадского общества нефтяной геологии . 6 :9–94.
• Кингстон, ДР; Дишрун, CP; Уильямс, Пенсильвания (1983). «Глобальная система классификации бассейнов» (PDF) . Бюллетень AAPG . 67 : 2175–2193 . Проверено 23 июня 2017 г.
• Клемме, HD (1980). «Нефтяные бассейны – Классификация и характеристика» . Журнал нефтяной геологии . 3 (2): 187–207. дои : 10.1111/j.1747-5457.1980.tb00982.x .