前陸盆地研究現狀劉樹根成都理工大學一、前陸的涵義前陸(foreland)最初是由徐士(Suess,1833)提出的一個術語,系指與造山帶相毗鄰的穩定地區,且造山帶的巖層向它逆沖或掩覆。Bertraud(1897)和Haug(1900)曾將阿爾卑斯山脈的磨拉石作為前陸沉積物,并認為它是地槽發育晚期的產物。前陸被Hills(1940)定義為“地槽沉積物變形時,向著它運動的穩定地塊”。前陸盆地的基本概念一、前陸的涵義

Horberg(1949)等人描寫的前陸是“……在一系列逆掩片(ThrustSheets)前面的地區”。Stille(1936)給前陸下的定義最通俗,是指“不再受阿爾卑斯式褶皺作用的大地構造單元,至多不過發生日爾曼型的變形”。Eardley(1951)的前陸定義,也就是今天我們理解的前陸是“在阿爾卑斯，大量復雜的地槽沉積物，加上侵入巖,被向北推動了許多英里。運動所向的北面的穩定的陸塊，即是前陸。”前陸盆地的基本概念一、前陸的涵義

Bates和Jacksons(1987)認為“前陸是與褶皺造山帶鄰近的穩定區。通常情況下,前陸具大陸型地殼,并位于克拉通或臺地區的邊緣。”因此,前陸總是指碰撞造山帶毗鄰的穩定的克拉通部分。前陸盆地的基本概念二、前淵的涵義前淵(foredeep)最早由Price(1973)提出。在板塊學說問世之前,前陸盆地被稱作外地槽(Exogeosyncline)(Kay,1950),同義詞為前淵(Fordeep),并認為前淵的形成與造山作用從較深的優地槽移向靠近的冒地槽(Miogeosyncline)有關。前淵被定義為位于山脈前緣的沉積盆地。一些學者把前淵(foredeep)和前陸(foreland)當作同義語,事實上前淵是指前陸上水較深的部分，并緊靠沖斷帶前緣;前陸是指水淺的，離沖斷帶更遠的部分(Ingersoll和Bubsy,1995)。前陸盆地的基本概念三、前緣隆起的概念地殼的撓曲彎曲會在前陸盆地的遠端產生隆起,該隆起即是前緣隆起(forebulge,在英文中還稱為outerperipheralhigh,peripheralbulge)。前緣隆起的幅度可達幾十米，可離沖斷帶數百公里。前緣隆起上的地層記錄可提供有關前陸盆地構造演化的豐富信息。

前陸盆地的基本概念三、前緣隆起的概念

確定正在活動的前陸盆地的前緣隆起位置只能依靠重力場研究。前緣隆起表現為高重力值，反映地殼底部向上彎曲(KarnerandWatts,1983)。在現代的弧背前陸盆地中，前緣隆起很少形成地形高,這是過飽和充填前陸盆地的特征。然而,在古代的前陸盆地中，沉積相平行于前緣隆起分布，這是饑餓充填前陸盆地的特征。前緣隆起對撓曲負載、前陸盆地的松弛作用和卸載歷史非常敏感。仔細研究前緣隆起上及其附近的地層上超、楔狀作用和尖滅之間的相互關系可提供有關前陸盆地演化的大量信息。前陸盆地的基本概念Ingersoll和Bubsy(1995)認為“foredeep”、“foreland”和“hinterland”(板塊構造提出之前就存在的術語)由不同的人以不同的方式應用在板塊構造理論中，并在一定程度上引起了混亂。因此，他們建議這些術語僅保留它們的自然地理學或水深淺的涵義,即是指擠壓造山帶前緣的前淵或擠壓造山帶之前或之后的地塊。前陸盆地的基本概念

只有當板塊構造環境己知時，才能稱周緣的(peripheral)、弧后的(retroarc)或壓扭性(transcompressional)的前陸盆地。同時,他們認為“后陸”(hinterland)的涵義太廣泛，通常指山脈本身及其之后的地區，建議廢棄hinterland術語。此外，許多學者(W.R.Dickinson,1994)使用“foredeep”時,其真實涵意是指“forethick”。巨厚前陸沉積物可以存在于水極淺的盆地中,因此水較深的前淵(foredeep)不能與巨厚地層相混淆。前陸盆地的基本概念四、沖斷帶的概念和研究進展

在構造上，與前陸盆地密切相關的一個重要概念是沖斷帶（Thrustbelt），前陸盆地分析的每一個環節都離不開對該構造帶的解剖。沖斷帶（Thrustbelt）標志著造山帶的外部邊緣，是處于造山帶與盆地之間的過渡部位、造山帶向盆地方向大規模掩沖推覆所形成的沖斷系統。前陸盆地的基本概念前陸盆地的基本概念四、沖斷帶的概念和研究進展沖斷帶結構示意圖

四、沖斷帶研究進展（1）關于逆沖推覆構造的形成。已提出了如下三種基本機制：①側向擠壓;②重力滑動和③重力擴展,以及輔助機制④基底相對于蓋層的縮短（Price和McClay，1981）；認識到滑脫層和/或流體超壓是沖斷構造形成或活動的必要條件；并建立了褶皺推覆、逆沖推覆和滑覆三種成因模式；（2）關于沖斷帶的變形特征。臨界庫侖楔假說已經被廣泛認為是沖斷帶發育的主要模型（Dahen，1990；Brown，2004；McClay和Whitehouse，2004）。而斷層相關褶皺作用則是前陸地區巖層的主要變形機制，并建立了多種模型（何登發等，2002），因此沖斷層系統及其相關褶皺就是前陸褶皺沖斷帶的主要變形樣式；（3）沖斷層按照其傾角大小可分為低角度的與高角度兩種；（4）根據褶皺沖斷帶的構造環境和內在特點，可將其分為6種類型（何登發和賈承造，2005）（5）沖斷帶演化與表面過程之間的動態作用是近年的研究熱點前陸盆地的基本概念五、前陸盆地的基本概念前陸盆地(Forelandbasin)是在板塊構造學產生之前就存在的術語,用來描述褶皺帶和克拉通之間的盆地(Allenetal,1986)。在板塊學說問世之前,前陸盆地被稱作外地槽(Exogeosyncline)(Kay,1950),同義詞為前淵(Fordeep),并認為前淵的形成與造山作用從較深的優地槽移向靠近的冒地槽(Miogeosyncline)有關。前淵被定義為位于山脈前緣的沉積盆地。前陸盆地的基本概念五、前陸盆地的基本概念

板塊學說問世后,Dickinson(1974)將前陸盆地分為兩類：一類是周緣前陸盆地。它是在靠近地縫合線的俯沖板塊上發展起來的一種前陸盆地。另一類是位于仰沖板塊上,分布在巖漿島弧的后面,被稱作弧背前陸盆地或退弧盆地(Retroarcforelandbasin)。在弧背前陸盆地形成前,一般為邊緣海盆地和弧間盆地。后來島弧和大陸碰撞擠壓迫使邊緣海沉積物受擠壓形成褶皺--沖斷帶。在褶皺--沖斷帶的前緣形成弧背前陸盆地。無論是周緣前陸盆地,還是弧背前陸盆地,它們的形成都是由于克拉通巖石圈撓曲引起的。這種撓曲與大陸碰撞或島弧和大陸碰撞所產生的褶皺--沖斷帶構造負荷有關。前陸盆地的基本概念五、前陸盆地的基本概念

Bally和Ne1son對前陸盆地采用了不同的術語。他們把前陸盆地稱作縫合帶周緣盆地(PerisuturalBasin),即在大陸巖石圈之上發育與巨型縫合帶有關的盆地,并且認為前陸盆地的形成與A型俯沖帶有關。H.G.Reading(1986)認為,前陸盆地是在褶皺沖斷帶與被沖斷層逆掩的克拉通之間發育的大型沉積盆地。T.E.Jordan(1991)認為,前陸盆地是由于板塊碰撞產生的逆掩推覆體加載于大陸邊緣,并使大陸前緣隆起而形成的一種不對稱盆地。前陸盆地的基本概念六、前陸盆地的構造單元組成（1）中、新生代巖漿弧。由洋殼向陸殼俯沖，在大陸邊緣形成的巖漿弧，如美國西海岸；或由陸、陸碰撞產生的巖漿弧，如喜馬拉雅造山帶；（2）褶皺、沖斷帶。因地球動力學作用產生的褶皺推覆體、疊瓦推覆體和滑覆體等類型，深部常見堆疊構造，成為前陸盆地靠造山帶一側陡翼，或稱前陸盆地活動翼；前陸盆地的基本概念六、前陸盆地的構造單元組成

（3）深坳陷或稱前淵（Foredeep）。是前陸盆地的主體，在俯沖或碰撞前，處于穩定大陸邊緣，有大陸架海相碳酸鹽巖或斜坡上的復理石沉積。造山褶皺帶形成后，處于造山帶前緣坳陷，常為陸相磨拉石沉積；（4）前陸斜坡（Forelandslope）。靠近克拉通一側的緩斜坡上，實屬前陸盆地緩翼，或稱前陸穩定斜坡；（5）前緣隆起（Forbulge）。當前陸盆地因負載向下坳陷時，按薄板彈性負荷原理，就會在相鄰克拉通一側，引起撓曲隆起（Flexuraluplift），稱前緣隆起（或前隆）。前陸盆地的基本概念

前陸盆地和前陸盆地系統

(A)典型前陸盆地平面示意圖;(B)典型前陸盆地剖面示意圖;(C)前陸盆地系統剖面示意圖(圖中:TF—逆沖帶的地形前端;D—雙重構造;TZ—前緣三角帶)一、前陸盆地概念的局限性

P.G.DeCelles和K.A.Giles(1996)認為前陸盆地的概念在兩個重要方面是不完善的:(1)從現代的和古代的前陸環境看,很顯然,來源于逆沖帶、前緣隆起區和克拉通的沉積物以及內源碳酸鹽沉積物的范圍遠遠超過撓曲沉降帶之外(即:從前緣隆起指向克拉通)。這樣的例子有科迪勒拉、亞馬遜、印度尼西亞的造山帶相關的沉積堆積,其范圍均超過它們各自主撓曲沉降邊界數百公里。(2)在一些前陸環境中沉積物堆積,如瑞士磨拉石盆地、臺灣前陸盆地和波河一亞得里亞前陸盆地,則非常狹窄并被限在主撓曲沉降帶之內。前陸盆地系統的概念二、前陸盆地時空結構

①活動翼:位于碰撞山鏈一側,以發育不同程度的沖斷褶皺或薄皮構造為特征;②深坳陷(trough):緊鄰活動翼,即位于掩沖帶的下盤,是沉積體系保存最全也是前陸盆地埋藏最深最厚的地段;也有薄皮滑脫構造發育,但滑脫層位進一步提高,構造形成時期較掩沖帶晚;③穩定的前陸斜坡(forelandslope):常是一個連接深坳陷向克拉通延伸的宏觀上的區域大單斜。

前陸盆地斜坡是所占面積最廣的一個組成部分。

前陸盆地系統的概念三、前陸盆地系統的概念前陸盆地系統有三方面的涵義:(1)前陸盆地系統是在會聚造山帶與克拉通之間的大陸地殼上形成具大量沉積物的長形地區,它是對造山帶及其相關俯沖體系的地球動力學響應;(2)前陸盆地系統可分為四個沉積帶,分別稱為楔形頂、前淵、前緣隆起和后緣隆起沉積帶;(3)前陸盆地系統的縱向長度與毗鄰褶皺沖斷層帶的長度近似相等。前陸盆地系統的概念

前陸盆地和前陸盆地系統

(A)典型前陸盆地平面示意圖;(B)典型前陸盆地剖面示意圖;(C)前陸盆地系統剖面示意圖(圖中:TF—逆沖帶的地形前端;D—雙重構造;TZ—前緣三角帶)

前陸盆地和前陸盆地系統

Thefourdepositionalzonesofaforelandbasinsystem(1)前陸盆地的形態有簡單型、復雜類型或背馱式盆地;(2)前陸盆地是一類重要的撓曲盆地,撓曲程度決定于盆地巖石圈的剛度、構造負荷和沉積負荷的大小;(3)已提出的前陸盆地撓曲模型有彈性模型、粘彈性模型和熱撓曲模型;(4)前陸盆地的形成演化與鄰近造山帶的發展密切相關;前陸盆地的基本特點前陸盆地的形態(1)前陸盆地的形態(1)彈性板在負載(高1km、寬50km、密度2400kg/m3)作用下的撓曲變形(D—撓曲剛度)

彈性板變形的剖面圖

A—

在均衡補償作用下負載和彈性板的初始狀態;B—具50km寬、1km厚負載的區域補償作用，顯示盆地形態隨撓曲剛度(單位為牛頓米)而變化;C—與B一樣,但垂直比例尺放大較小,顯示由負載形成的山脈高度大于鄰近盆地的沉降深度在恒定負載作用下不同時間粘彈性板的變形特征(6)前陸盆地的沉降曲線具有緩、陡、緩特征,早期一般較緩,晚期較陡,沉降速率一般比裂谷和克拉通盆地大。沉降中心和沉積中心不一致。沉降中心一般向克拉通方向遷移;(7)前陸盆地一般為陸源碎屑充填的海盆或內陸盆地,缺乏海相碳酸鹽巖沉積;(8)前陸盆地一般為冷盆,熱流值小于1.0HFU;(9)前陸盆地缺乏區域性火山活動;前陸盆地的基本特點(10)前陸盆地的構造樣式主要為薄皮逆沖斷層帶、被動雙重構造,往克拉通方向發育背沖和對沖的基底卷入型逆沖斷層;(11)一般在前陸盆地前緣發育前緣隆起,并在前緣隆起靠近克拉通一側發育次要的前陸盆地;(12)前陸盆地發育的構造背景可以是被動大陸邊緣、克拉通周邊盆地、拗拉槽,甚至可以是大陸內裂谷一熱沉降坳陷;(13)前陸盆地的前緣隆起具遷移特征。前陸盆地的基本特點前緣隆起隨沖斷作用變化的遷移特征

板塊構造學興起后，1974年Dickinson在研究板塊構造與沉積作用時，首次提出前陸盆地（Forelandbasin）一詞，按成因分為二類：第一類稱周緣前陸盆地（Peripheralforelandbasin），因陸、陸碰撞時形成于造山帶外弧，如印度—恒河盆地，阿爾卑斯北麓磨拉石盆地。第2類稱弧背前陸盆地（Retro-arcforelandbasin），因大洋巖石圈向大陸消減俯沖作用，在巖漿弧后形成的盆地，如美國晚中、新生代形成的落磯山盆地。前陸盆地的類型前陸盆地兩種基本類型A—

前陸盆地發育的板塊構造環境;B—周緣前陸盆地(PFB)和弧背前陸盆地(RAB)與縫合帶(SUTUREBELT)的相互關系

在Dickinson(1974b,1976a)對盆地分類的基礎上,Ingersoll和Busby(1995)提出了26種盆地的盆地分類方案。在該方案中分出了三類前陸盆地:(1)周緣前陸盆地(peripheralforelandbasin);(2)弧背前陸盆地(retroarcforelandbasin);(3)破裂前陸盆地(brokenforelandbasin)。前陸盆地的類型弧背前陸盆地和破裂前陸盆地的構造位置

一、周緣前陸盆地

AndrewD.Miall(1995)把周緣前陸盆地稱為與碰撞有關的前陸盆地(collision—relatedforelandbasin)，并認為這類盆地是由弧—弧、弧—陸和陸—陸碰撞形成的。周緣前陸盆地(Dickinson,1974b)最初是由位于弧前背景的俯沖巖石圈和已破裂大陸邊緣的負載形成的。前陸盆地的類型前陸盆地的類型一、周緣前陸盆地前陸盆地構造位置示意圖(A)平面圖,據Dickinson,1976.(B)剖面圖,據Dickinson,1976;Bally&Snelson,1980一、周緣前陸盆地

世界上最大和最著名的周緣前陸盆地(喜馬拉雅前淵、阿巴拉奇亞盆地、瑞士復理石—磨拉石盆地等)往往與陸一陸碰撞有關。隨著洋殼消減之后,大陸邊緣也隨之潛伏,因此前陸盆地是在俯沖的大陸巖塊之上形成的。周緣前陸盆地的板塊構造位置離蛇綠巖帶較近而距巖漿孤帶較遠。如油氣儲量富甲天下的波斯灣周緣前陸盆地就是疊置在被動邊緣沉積之上。因此,具有雙重油源。周緣前陸盆地的撓曲沉降機制可能有兩種原因:第一種原因是由于疊瓦沖斷帶的構造負荷使俯沖板塊向下撓曲,但是根據模擬計算,這種構造負荷所產生的力尚不足以產生這樣巨大的沉降量。第二種原因是由于板塊碰撞所引起的撓曲驅動力。前陸盆地的類型一、周緣前陸盆地

(1)在橫剖面上是不對稱的,靠近造山帶的一側沉積較厚,構造變形強烈;靠近大陸一側,地層厚度小,形變也微弱。

(2)盆地內的沉積物下部是同造山期或造山前形成的復理石沉積;上部是造山后或同造山期形成的磨拉石沉積。下部可能為海相、海陸交互相及三角洲相,向上則主要是陸相的河流、三角洲、湖沼及山麓堆積相(3)沉積物主要來源于山嶺剝蝕區,次為克拉通一側。前陸盆地的類型二、弧背前陸盆地由于大陸地殼部分俯沖到島弧造山帶之下,通常在擠壓性島弧—海溝系統的島弧后形成弧背前陸盆地(retroarcforelandbasin)。Dickinson(1974b)建議用“retroarc”術語描述形成于壓性島弧之后的前陸盆地，以便與由于大陸碰撞在俯沖板塊上形成的周緣前陸盆地區別。雖然在字面上,“backarc”與“retroarc”同義,但前者用于描述張性和中性的弧溝系統，而后者用在擠壓性的溝弧系統(RaymondV.IngersollandCathyJ.Busby,1995)。前陸盆地的類型二、弧背前陸盆地

Miall(1995)提出,在大陸碰撞環境中也可以形成弧背前陸盆地,稱為碰撞弧背前陸盆地(collisionalretroarcforelandbasin)。碰撞弧背前陸盆地可能由非碰撞弧背前陸盆地演化而成(RaymondV.IngersollandCathyJ.Busby,1995)。Miall(1995)認為我國西部的沉積盆地位于西藏碰撞山脈的后面(北側)，是典型的碰撞型弧背前陸盆地(collisionalretroarcforelandbasin)。前陸盆地的類型二、弧背前陸盆地弧背前陸盆地是位于巖漿弧之后,與大洋巖石圈的俯沖(B--型俯沖)有關,與孤--溝系之間保持著大致的平行關系,從而構成溝一弧一盆系。因此,弧背前陸盆地的板塊構造位置離蛇綠混雜巖帶較遠,而距巖漿弧帶較近。如油氣豐富的北美落基山盆地,就是位于太平洋板塊俯沖在北美大陸板塊下面所產生的內華達巖漿弧之后。孤后前陸盆地的撓曲沉降機制,主要與弧后褶皺-沖斷帶的構造負荷和沿巖漿弧展布的巖石圈熱軟化有關。弧背前陸盆地和弧后褶皺-沖斷帶的變形特征與周緣前陸盆地類似,是以壓縮變形為主,而不同于弧間盆地和弧后裂谷盆地以伸展變形為主。前陸盆地的類型二、弧背前陸盆地弧背前陸盆地具有以下幾項特征:(l)弧背前陸盆地底部是造山期后的磨拉石,有明顯的不整合;(2)弧背前陸盆地活動翼是前陸褶皺帶而不是島弧;(3)前陸盆地是壓性盆地,根據變形強度的差異可分出3到5個變形帶。(4)弧背前陸盆地具有規模大、演化時間長的特征(幾百公里寬、幾千公里長、上千公里的地層充填和10—100百萬年的演化時間)。因此,根據上述特征將可鑒別弧背前陸盆地和殘余弧后盆地。需要提出的是,規模大的弧背前陸盆地的沉積特征類似于周緣前陸盆地。而規模小的弧背前陸盆地可能只發育陸相磨拉石沉積,因此僅發育沖積、湖泊沼澤相沉積。前陸盆地的類型二、弧背前陸盆地全球主要的非海相地層發育在弧背前陸盆地和周緣前陸盆地中，并且這兩類盆地中也有巨厚的海相地層。總的說來,古代的周緣前陸盆地與弧背前陸盆地的區別是困難的,但可以從以下方面著手加以區別(RaymondV.IngersollandCathyJ.Busby,1995):(1)巖漿弧的極性;(2)是否有周緣前陸盆地早期階段有關的大洋俯沖雜巖體存在;(3)周緣前陸盆地在前淵發展階段水體較深;(4)靠近周緣前陸盆地,縫合帶具不對稱幾何結構;(5)與單個周緣前陸盆地的發展相比,弧背前陸盆地的演化歷史較長;(6)弧背前陸盆地可發育火山碎屑沉積,周緣前陸盆地中較少見火山碎屑沉積前陸盆地的類型三、陸內前陸盆地

陸內前陸盆地是中國眾多學者（田作基等，1996；田在藝和張慶春，1996；張明山，1997；高長林等，2000；劉池洋等，2002；孫肇才，2002；金之鈞等，2002，2004）基于中國大陸地質的特殊性提出的一種新的前陸盆地類型；陸內前陸盆地，顧名思義，是形成于大陸內部的前陸盆地，包含兩層意思：（1）盆地遠離同期的蛇綠混雜巖帶或島弧帶，如川西（龍門山）前陸盆地；（2）盆地周邊雖發育同期的蛇綠混雜巖帶或島弧帶，但盆地的形成與演化不受它們的直接控制，而更多地是受控于陸內造山活動。前陸盆地的類型三、陸內前陸盆地

陸內前陸盆地具有典型前陸盆地（周緣和弧背前陸盆地）的一般特征，但也有其自身特點，主要有（田作基等，1996；金之鈞等，2002，2004；劉樹根等，2005）：（1）發育在大陸拼結后的大陸內部（或板內），缺乏同期巖漿弧和蛇綠巖套；（2）規模較小，由幾千平方公里到幾萬平方公里，較大的川西前陸盆地也不過67000km2。（3）以陸相沉積為主，缺乏海相沉積；（4）在演化階段上，一般無早期的復理石（深水相）階段；（5）前隆不明顯；（6）以陸相烴源巖為主，以產天然氣為主。

前陸盆地的類型一、前陸盆地發育的大地構造環境前陸盆地的形成和演化A:造山帶和前陸盆地磨拉石楔的形成,據Dewey&Bird,1970;B:周緣前陸盆地(PFB)和弧背前陸盆地(RAB)與縫合帶的關系,據Dickinson,1976.一、前陸盆地發育的大地構造環境前陸盆地的形成和演化三種基本類型前陸盆地的板塊構造位置示意圖（劉池洋等，2002）

前陸盆地的形成和演化二、前陸盆地形成的力學機制

縮短作用造成斷坡上地殼增厚,作為載荷

B)對載荷的區域補償導致巖石圈的下彎,在造山帶一側形成盆地C)地表過程對山脈的侵蝕并將侵蝕下來的物質搬運至構造盆地,對侵蝕和沉積的撓曲補充使得盆地進一步加寬.二、前陸盆地形成的力學機制

前陸盆地的形成和演化

前陸盆地沉降的力學控制（據Decelles&Giles，1996，略改）二、前陸盆地形成的力學機制

前陸盆地的形成和演化（1）沖斷載荷（2）盆地充填載荷（3）板內應力（4）俯沖載荷和動板載荷（5）地殼力學性質和均整性前陸盆地的形成和演化周緣前陸盆地的形成過程A–成熟大洋盆地階段;B–殘余洋盆階段;C–早期前陸盆地階段;D–碰撞和晚期前陸盆地階段周緣前陸盆地的沉積—構造演化可分為4個階段:

(1)盆地初始形成階段。在該階段,俯沖雜巖體或增生楔上覆在己張型破裂的大陸邊緣的大陸斜坡上，并由此引起前陸的撓曲沉降和周緣前緣隆起的隆升。這種碰撞作用通常發生在海平面以下,充填在盆地中的沉積物較少。由于撓曲負載的作用,前緣隆起向海一側(即大陸斜坡)將變陡,并變得不穩定,具有張型斷裂作用和沉積斜坡沉積物和滑塌沉積；(2)深水相階段。該階段也稱為復理石階段。隨著持續縮短作用的進行，逆沖推覆體越來越大，并開始露出海平面，較多的沉積物充填在盆地中形成深水碎屑巖楔；(3)淺水相階段。持續的縮短作用使增生弧或陸塊覆在張型破裂大陸的邊緣，產生較大的地形隆起和增加沉積物充填。盆地充填物轉變為淺水相沉積物和非海相沉積物(如磨拉石相)；(4)隆升和剝蝕階段。由于逆沖作用的停止,剝蝕作用分散了巖石圈的負載，盆地在均衡作用下隆升和遭受剝蝕作用。侵蝕作用把沖斷帶的巖石從沖斷帶轉移到鄰近的前陸盆地中,從而引起造山帶隆升和盆地沉降。前陸盆地的演化周緣前陸盆地演化的理想模式

a—盆地形成的初始階段;b—深水相階段;c—淺水相階段;d—隆升和剝蝕階段弧背前陸盆地演化與周緣前陸盆地演化有著類似情況：(1)弧后裂陷隨著巖漿弧后陸殼伸展變薄,開始發育深水裂陷槽及火山作用,常出現火山濁積巖、水下火山碎屑流及凝灰巖等,并呈現為差異沉降作用；(2)弧后洋盆隨著基性火山作用發育,弧后進一步擴張,出現蛇綠巖侵位,顯示從早期火山盆地擴展成弧后洋盆,在火山裂陷槽之上為區域熱沉降所覆蓋,形成不對稱的“牛頭”輪廓。弧后盆地一側形成深海陸坡,發育深水海底扇沉積,另一側可以發育淺海陸架沉積；(3)復理石前陸盆地弧后盆地開始閉合和反轉,洋底蛇綠巖部分仰沖,這時早期弧后盆地、陸坡、臺地的格局轉變為原始造山帶和前淵格局,標志著弧背前陸盆地的開始發育,濁流沉積與泥質沉積互層,碎屑物主要來自巖漿弧；(4)磨拉石前陸盆地隨著造山帶隆升,大量粗碎屑瀉入,前陸盆地中沉積物充填,盆地沉積中心也向克拉通邊緣一側遷移,在盆地中發育淺海、三角洲和河流沉積體系。前陸盆地的演化前陸盆地的形成和演化弧背前陸盆地演化的理想模式

a:弧后裂陷階段;b:弧后洋盆階段;c:復理石前陸盆地階段;d:磨拉石前陸盆地階段前陸盆地形成和演化的一般過程四、前陸盆地的沉降史前陸盆地的形成和演化構造沉降曲線一般顯示為兩種基本類型：（1）熱冷卻引起的向上凹的曲線；（2）撓曲負載引起的凸向上的曲線（Vail等，1991）。前陸盆地沉降特征：（1）沉降幅度隨著遠離造山帶（向克拉通方向）降低（Kominz&Bond，1982，1986；Homewood等，1986）;（2）通常相對逐漸的變化使沉降曲線呈現上凸形狀;（3）沉降中心的不斷遷移。沿塞維爾褶皺沖斷帶四個位置上的沉降史（Cross，1986）五、前陸盆地的充填

前陸盆地的形成和演化

饑餓充填前陸盆地和過飽和充填前陸盆地

前陸盆地沉積物有饑餓充填(underfilled)和過飽和充填(overfilled)兩種狀況。在構造沉降和巖石圈剛度相同的情況下,饑餓狀態的前陸盆地和過飽和狀態的前陸盆地的沉積相類型、盆地組構(basinarchitecture)和沉積物聚集速度是非常不同的。過飽和充填作用將使前陸盆地的范圍較構造沉降帶寬闊。理論上，前陸盆地沉積物的供應狀況和搬運效率可決定該盆地是饑餓充填，還是過飽和充填。

饑餓充填前陸盆和過飽和充填前陸盆地

A)饑餓充填前陸盆地形成溝谷，并接受來自沖斷帶和前緣隆起的沉積物;B)在過飽和前陸盆地，前緣隆起接受來自沖斷帶的沉積,其堆積速度和地層均較前淵帶小。

過飽和充填前陸盆地在其它條件恒定不變前提下,過飽和充填作用可由下列任何因素引起:(1)沉積物供應充分;(2)沉積物的搬運效率高;(3)巖石圈剛性較弱;(4)沖斷帶前緣的前進速度較慢。從局部地區來看,物源有被動物源(passivesource)和主動物源(activesource)之分。沉積供應的物源幾何形狀(線狀或點狀)對前陸盆地中的相展布特征有重要的控制作用。前陸盆地的形成和演化被動物源和主動物源

物源幾何形狀對前陸盆地沉積相展布的控制作用

A)線性物源;B)點狀物源

前陸盆地充填的構造控制

前陸盆地中相對于沖斷帶的不同位置,其地層的發育層數、持續時間和厚度是不一樣的。通常認為一次構造事件將引起地形高差,隨即使粗碎屑物向前陸盆地中充填形成礫巖沉積。互層泥巖被認為代表構造平靜時期。由此,據沉降機制可推測,向上變粗的地層剖面在前陸盆地靠沖斷帶一側(近端,proximal)是構造事件活動的證據,而在遠離沖斷帶一側(遠端,distal)則是構造不活動的表現(Helleretal,1988)。前陸盆地的形成和演化前陸盆地充填的構造控制由于均衡回彈剝蝕作用,前陸盆地在構造不活動期也可形成不整合(Beaumont,1981;Helleretal,1988)。在前陸盆地近端,構造靜止期時侵蝕作用最強,最易形成不整合;而在前陸盆地遠端，構造活躍期時侵蝕作用強烈，易形成不整合面(FlemingsandJordan,1990)。在沖斷活動強烈期,前陸盆地充填物呈楔狀;在沖斷活動靜止期,盆地充填物為透鏡體形態。前陸盆地的形成和演化前陸盆地不同部位(A、B、C點)地層的發育特征

向上變粗的碎屑剖面在前陸盆地近端和遠端代表不同的構造活動強度前陸盆地近端保留的地層揭示沖斷活動由開始(細粒巖石)到變形高峰(粗粒巖石),而不整合代表沖斷帶不活動的時期。在前陸盆地遠端,粗碎屑巖層發育在沖斷帶不活動時期。

前陸盆地演化發展模式（1）穩態發展模式（2）前展變形模式（3）粘性松弛模式前陸盆地的形成和演化穩態發展模式

穩態發展模式是前陸盆地演化發展的一種最簡單的形式，主要為年輕的前陸盆地通常經歷一次主要的構造運動前陸盆地的沉積充填演化劃分為四個階段：A．早期沉積階段。此時造山帶在海平面之下，在大量沉積物產生之前，負荷引起地殼撓曲。與沉降作用相比較，沉積作用有一初始滯后，因此前陸盆地充填以深水沉積為特征。B．盆地充填階段。隨著造山帶逐漸露出海平面，并達到穩定狀態，侵蝕達到最大強度，高的沉積速率產生一個向上變淺的層序。同時，前陸盆地僅因沉積負荷作橫向生長，隨著沉積物充填，盆地不斷變淺。C．達到穩定狀態。前陸盆地被逐漸填滿，沉積物堆積接近海平面，此時，淺海體系的各種高能作用（潮汐和風暴流），通過盆地敞開的南、北兩端把細粒沉積物移出盆地。穩態沉積層序包括進積的淺海、三角洲和河流沉積。盡管進入盆地的沉積物超過了沉降所能容納的數量，但沉積物的漫溢使得沉積物堆積與盆地沉降之間達到平衡。D．相帶重新排列。一旦達到穩定狀態，深水沉積物不再沉積，并因造山帶侵進，早期的沉積物將被抬升、遭受侵蝕并重新沉積，結果是沉積相帶的重新排列，最終深水沉積被部分或全部移出盆地。前陸盆地的形成和演化前陸盆地的形成和演化前陸盆地的穩態發展模式（臺灣西部前陸盆地）（Covey，1986）前展變形模式

沖斷系統的一個主要趨勢就是變形帶前緣隨時間逐漸向前陸推進（Armstong&Oriel，1965；Dahlstrom，1970），這樣，早期沉積的近端地層將被依次卷入沖斷帶前鋒而發生變形（Jordan，1995）。最終盆地被分割成多個次級盆地并在活動沖斷層前緣形成新的深坳陷。由于逆沖變形是從盆地下部逐漸向前推進，位于活動沖斷層之上的逆沖巖席和盆地以背馱式盆地方式向前推進。前陸盆地的形成和演化前陸盆地的形成和演化前陸盆地發展的前展變形模式（東比利牛斯南前陸盆地）（Puigdefabregas等，1986）

粘性松弛模式

前陸盆地的粘彈性流變變形分為三個階段：１）撓曲變形階段；２）松弛階段；３）新的撓曲變形階段。

前陸盆地的形成和演化前陸盆地發展的粘性松弛模式一、前陸盆地充填的橫剖面結構

典型地，前陸盆地充填在橫剖面上是楔形的，在靠近沖斷帶前緣位置上最厚，向克拉通方向逐漸變薄（Jordan，1995；Miall，1995）；

Decelles&Giles（1996）更強調前陸盆地系統的充填在橫剖面上是雙向變薄的，在前淵沉積厚度最大，而向造山帶和克拉通兩個方向均逐漸變薄；前陸盆地充填的橫剖面形態更確切的表述是非對稱形，靠近造山帶一側較陡，而向克拉通一側較緩，分別可稱為陡翼和緩翼。前陸盆地的結構和構造特征前陸盆地的結構和構造特征最大海侵期橫穿西加拿大前陸盆地的構造和地層理想剖面圖（Leckie&Smith，1992）箭頭的位置、方向和大小表示相對的沖斷作用、沉降、和隆升（反彈）二、前陸盆地的構造特征

典型地，前陸盆地的構造特征在橫剖面上也是楔形的，從克拉通向造山帶逐漸加厚。前陸區的變形通常以薄皮構造為特征，常見的構造如斷層相關褶皺、雙重構造、疊瓦沖斷系、盲沖斷構造、三角帶、反沖斷層和沖起構造、披覆背斜等。向造山帶方向，基底逐漸卷如變形，形成大型遠距離推覆或滑覆構造。在少數情況下，基底也卷入了前陸變形，稱為厚皮構造，典型的如北美拉臘米造山域，這種類型的構造主要出現于現代太平洋東海岸俯沖帶島弧之后，壓性弧溝系統之下的低角度俯沖在弧背前陸盆地中導致了基底卷入型的變形作用（Dickinson&Snyder，1978）。前陸盆地的結構和構造特征

前陸盆地是世界上油氣最豐富、大油氣田最多的一種盆地類型(Carmalt,S.W.&B.St.John,1986),也是世界上較早從事油氣勘探開發的領域,例如阿巴拉契亞盆地Bradford油田(1870)、扎格羅斯盆地GachSaran油田和伏爾加--烏拉爾盆地Tuymazy油田(1937)等。據甘克文等(1992)資料,在全球517個沉積盆地中,有2l個前陸盆地共計發現了150個大油氣田,占大油氣田總數的34.2%,有22個前陸盆地發現有中小油氣田,還有部分前陸盆地見有油氣顯示。其中大油氣田數最多的是阿拉伯-波斯灣盆地和扎格羅斯盆地,其次為西加拿大盆地、阿納達科盆地和東委內瑞拉盆地。自80年代以來,在南美委內瑞拉和哥倫比亞地區的前陸盆地中也發現了大油氣田(McColough,C.N.&CarverJ.A.,1992),進一步增強了人們在前陸盆地進行油氣勘探的信心。前陸盆地油氣地質特征

一、

生油巖特征前陸盆地中的烴源主要來自兩個方面：

1）前陸盆地沉積層序的烴源巖；

2）前陸盆地形成前沉積層序中的烴源巖。因此,烴源層常與前陸盆地類型有關。在弧背前陸盆地中,烴源巖主要來自前盆期弧后裂谷盆地中細粒沉積中烴源巖，周緣前陸盆地中烴源巖則來自前盆地期被動大陸邊緣沉積中烴源巖；我國的前陸盆地烴源巖則來自克拉通盆地內烴源巖及陸相沉積。前陸盆地油氣地質特征典型前陸盆地的生油巖特征

二、

儲層和圈閉

前陸盆地圈閉（油氣藏）幾乎包含了迄今所有的圈閉類型，從簡單的構造圈閉（如背斜圈閉和斷層圈閉）和簡單的地層圈閉（如巖性尖滅圈閉），到斷層和背斜組合的復雜構造圈閉、不整合相關的地層圈閉、披覆背斜圈閉、鹽拱圈閉、深盆水動力圈閉以至更為復雜的構造–地層復合圈閉、地層–流體復合圈閉等，在前陸盆地中均可見及。

前陸盆地油氣地質特征前陸盆地油氣地質特征

基于沉積相展布和構造樣式的前陸盆地油氣圈閉模式（Barclay&Smith，1992）

三、

運移和保存條件

盆地內油氣運移的指向取決于油氣運移路徑，斷層、裂縫系統、不整合面、相互連通的席狀砂層等都可能作為油氣運移的有效通道；前陸盆地的典型不對稱特征決定了其運移指向是雙向的。具體講，當斷層或/和裂縫系統足以連通儲層和烴源巖層時，油氣將以這些斷層和裂縫網絡為優勢運移通道進行垂向運移；當缺乏構造成因運移通道時，油氣則更可能的是以不整合面和/或相互連通的砂體為運移通道進行側向運移；因此，在以構造圈閉為主的地段或盆地，油氣以垂向運移為主；而以地層圈閉為主的地段或盆地，油氣以側向運移為主。扎格羅斯前陸盆地是油氣垂向運移為主的典型代表，扎格羅斯造山運動伴生的新第三紀擠壓構造運動產生的斷層和裂縫網絡為油氣從破裂的中生界圈閉或烴源巖層向上運移到新形成的第三系圈閉提供了垂向運移通道。相反，西加拿大前陸盆地主體（除山麓帶）的決大多數地層圈閉則是以側向運移為主。前陸盆地油氣地質特征前陸盆地油氣地質特征

西加拿大前陸盆地油氣運移和充注示意圖（Creaney&Allan，1992）

三、

運移和保存條件

前陸盆地是擠壓環境中形成的一種盆地，強烈的構造活動雖然形成了大量構造圈閉，但同時對于油氣的保存則存在不利的一面。前陸沖斷代廣泛分布的油氣顯示證實在這些地帶油氣的泄漏具有普遍性。在扎格羅斯前陸盆地，背斜破裂處，油氣溢散至地表。一般來說，泥頁巖和蒸發鹽巖是油氣的最佳封堵層。厚度較大的頁巖通常既是很好的烴源巖，同時也是良好的油氣封蓋層。前陸盆地油氣地質特征

四、

油氣分布的有序性

關于前陸盆地的礦質和烴組分來源理論,已經從很多的實例中得到證實。Wilkerson1982年編制的美國及其鄰近地區的油氣分布圖,表明所有的油氣田都分布在碰撞構造帶的前陸一側。在阿巴拉契亞地區,天然氣通常出現在造山帶附近,而油田則離造山帶有一定距離。這種分布狀態被解釋為構造流體(Tectonicfluids)在進入前陸盆地建造中時,由流體中溫度梯度所造成。在科迪勒拉造山帶