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科研亮点｜ 陈贺贺：裂谷盆地火山活动与碎屑沉积的交互响应-以渤海湾盆地古近系-新近系沙垒田地区为例【BR，2021】
2022-02-11 发布： 点击：140次
现今裂谷盆地构造-沉积相关研究侧重于强调构造作用、海平面和气候等异旋回作用在盆地几何形态、沉降速率、沉积物通量、汇水盆地规模及形态等方面的控制作用，进而影响盆地内部层序充填和沉积体系展布。然而，针对伴随裂谷盆地构造演化的岩浆-火山作用的研究却相对独立且不成系统：深层过程方面，相关研究多聚焦于构造演化对火山作用的控制，火山层序的建立，岩浆作用与大陆裂解机制，岩浆复合体的演化等方面；近地表过程方面，火山活动能够重塑地貌及其内部的汇水盆地，且火山活动区的沉积物通量较贫火山活动区高几个数量级，可达107 Mg/km2/year。由于伴随裂谷盆地演化的火山活动的复杂性，理解时间和空间维度上火山作用、断层发育及演化、碎屑沉积充填三者的交互响应仍然是一个较大的挑战。
针对这一科学问题，海洋学院青年教师陈贺贺博士与其博士生导师中国石油大学（北京）朱筱敏教授、挪威卑尔根大学Robert Gawthorpe教授及美国科罗拉多矿业学院Lesli Wood讲席教授等合作，依托“十三五”国家重大科技专项、111学科创新引智基地项目的资助，选取渤海湾盆地古近系-新近系沙垒田地区为研究对象（图1），综合岩心、测井及三维地震资料，深入研究岩浆侵入与火山喷发过程与裂谷盆地沉积充填的交互响应。取得了如下主要认识：
图1 渤海湾盆地古近系沙垒田地区构造要素图
（1）在同裂谷阶段和裂谷后阶段，裂谷内切入盆地基底的正断层控制着火山通道系统的空间分布；裂谷发育后期断层停止活动，但这些正断层仍可继续充当岩浆上涌的通道。
（2）火山活动显著的改变了沙垒田地区的裂谷地貌（图2）。在同裂谷阶段的早期，火山碎屑物多填充盆地内相对独立的裂谷地貌低势区，降低地貌的粗糙度，促进了同裂谷期贯穿盆地长轴方向沉积体系的交互作用。在同裂谷阶段的后期和裂谷后阶段的早期，熔岩和火山碎屑流填充裂谷中残存的地貌低点，并在相对较平缓的盆内地貌上发育火山正向建造，阻碍沉积体系的分散过程，导致裂谷内沉积体系的分叉及转向。
图2 同裂谷阶段后期火山元素透视图及地貌建造图。透视图熔岩流顶面（Tv）及插图指示火山熔岩流及碎屑沉积在盆地地貌低点形成的厚层地貌建造。
（3）火山喷发为碎屑沉积体系提供了大量火山物质。与贫火山型裂谷环境相比，沉积物通量的增加促进了碎屑沉积体系向盆内的进积，发育了相对不稳定的陆上和水下斜坡沉积，增加了滑坡的发生。
这项研究强调了裂谷盆地中火山活动和火山地貌对沉积物搬运路径、沉积体系和沉积速率的重要影响。依据本研究提出的火山型裂谷盆地构造-沉积通用模型也强调了火山作用和碎屑沉积体系的交互响应（图3），推进了裂谷盆地当前的构造-沉积研究。
图3 同裂谷阶段（a）和裂谷后阶段（b）火山作用和碎屑沉积体系交互响应模型
上述研究成果发表在国际权威地学刊物《Basin Research》上，文章信息如下：Chen, H.*, Zhu, X.*, Gawthorpe, R. L., Wood, L. J., Liu, Q., Li, S., Shi, R., 2021. The interactions of volcanism and clastic sedimentation in rift basins: insights from the Palaeogene-Neogene Shaleitian uplift and surrounding sub-basins, Bohai Bay Basin, China. Basin Research. [IF=4.308]
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/bre.12651
来源：中国地质大学（北京）官网
责编：海洋学院新媒体中心
