摘要:叠合盆地是我国油气勘探的主要基地，并一直是国内外专家学者的研究重点。弄清其演化过程及其动力学背景，对油气勘探具有重要的实战意义。在几十年的研究过程中，已经有一套包括基础地质、地球物理和沉积盆地波动过程分析在内地相对比较完善的研究方法和理论，但在基底-盖层统一变形研究中还不成熟。本文旨在通过对叠合盆地研究历史的回顾，对其基本特征和主要类型进行总结，同时对当今研究的进展和重点进行总结，并对今后叠合盆地的研究重点进行探讨。
关键词:叠合盆地 基本特征 主要类型 演化过程
Abstract:superimposed basin is the most area of our country’s exploration activity, and it’s also the focus of geologists. It is very important for oil-gas exploration to clarify the evolutionary process and dynamic background. In dozens of years of research, There is a set of method and theory ,it consists of elementary geology , geophysical method and Wave process analysis, but the research in basement cover unified deformation is not perfection. This paper wants to review the history of superimposed basin’s research, and conclude the essential characteristic and main categories, we also concluded the progress and focus on the superimposed basin, and probe into the research focus in the future.
Key words:superimposed basin；essential characteristic；main categories； evolutionary process
1、序言
我国含油气盆地的重要特色就是盆地的叠合性，在其演化经历了复杂的并具有一定的阶段性过程,不同的应力机制下，表现出不同阶段叠合不同类型的盆地，常具有多层结构。在漫长的地质历史过程中，盆地经历了不同的应力机制的改造，油气聚集往往具有多源性，且在后期生、储、盖组合上复杂多样，早期油气有可能被后期构造所破坏。在油气勘探过程中，油气成藏机理往往难以揭示,油气藏的分布状态复杂。因此,叠合盆地油气的形成、富集与分布规律的研究已成为亟待解决的重大科学问题。
2、叠合盆地的概念及基本特征
2.1 “叠合盆地”概念的提出背景
沉积盆地在演化过程中往往具有阶段性、多期性。在1943年，黄汲清就认为一个大的含油含气盆地，由于沉积历史漫长，沉积厚度大，其生油生气具有多期多层的特点。朱夏等（1965，1984，1986，1990，1991）认为中国古生代盆地与中、新生代盆地分属两个地质历史阶段，是与两种全球热-构造运动体制(古生代的槽-台体制，中、新生代的板块体制)相联系的两套沉积盆地。这些古生代与中、新生代盆地原型通过构造格局的重大变化而在空间上“叠加”（孙肇才，1999）。
朱夏提出的“盆地运动体制”概念奠定了“多旋回盆地”或“叠合盆地”概念的立论基础（朱夏，1965，1991）。地壳的运动体制随着地质历史的发展而改变，而每一个历史阶段的运动体制“决定于愈来愈深的地球内部物质的运动”，即盆地的热体制与构造体制。盆地的形成环境、沉降机制、沉积充填、变形样式等由于热构造体质的变化将发生一系列变化，新的盆地在继承前期盆地部分特点的继承上更多的表现出其新生成分。不同运动体质的交替作用是盆地类型转变及盆地相互叠加现象的主要因素（何登发，2004）。
中国大陆地处西伯利亚与冈瓦纳大陆之间的转换构造域,由包容在几个巨型造山带之间的华北、扬子、华南、塔里木等小陆块及众多的微陆块拼合而成，由早到晚依次受阿帕拉契亚-古亚洲洋、特提斯-古太平洋、印度洋-太平洋三大动力体系的控制。中国北部、南部及东部分属古亚洲洋构造域、特提斯构造域和环太平洋构造域。由于三大动力体系在时间、空间上的叠加、复合或干涉（任纪舜，2002），在不同的动力体系作用时期，不同地区相叠置盆地的发育阶段或范围存在明显变化，多旋回演化的结果是产生了复杂多变的“多旋回叠合盆地”。任纪舜等（2002）从全球动力学及形成的大地构造环境的角度，指出中国大陆在海西造山旋回之后发育了4个阶段(P2-T2、T3-J、J3-K1与K2-Q)的沉积盆地。由于上述三大动力体系的叠加与复合，盆地在地质结构上相互叠置（朱夏等，1991贾承造，2003；马永生，2003）。
2.2 叠合盆地的概念
在地质学中的“叠合”(superimposition)是一个沉积学的概念, 1877年，Gilbert就已经识别出在沉积物不整合面上的、冲积层表面上和夷平面上的3种叠合作用。现今的“叠合”既包括沉积物或沉积体系的叠置，也有构造运动的叠加。构造叠加是指晚期构造对早期构造作用的改造和加强。“构造复合”指“同一个地区中，不同的构造体系的各种构造成分或同一构造体系中的不同构造成分互相干扰或联合的现象，其构造体系可以是同期的，也可以是不同期的”。复合现象常见的有归并、交接、包容与重叠等（中国石油学会1996）。
Kingston(1983)根据沉积旋回或层序、形成盆地旋回的构造(基底、板块运动类型和方式、板内和板缘位置)和改造盆地的构造等要素，提出了“多期演化盆地”(poly- history basin)的概念，或“多旋回盆地”。Kingston的初始分类是针对一个“（盆地)旋回”的，每一旋回与一个构造层相当，在时间上等同于“一个盆地阶段”，盆地整体由“盆地旋回”组合而成。限于当时的研究程度，Kingston对“不同旋回的盆地”组合或“叠合”成“统一的盆地”的动力学方式或过程讨论不多。此后，Kleinsphehn(1988)提出了“叠覆盆地”或“拼接盆地”的概念，指的是“英属哥伦比亚拼接碰撞缝合带内发育的盆地”，此概念应用不广。Shannon和Naylor(1989)提出了类似的概念，他们先根据盆地的构造位置与成因划分出7种基本类型盆地，再将它们进一步组合成多期的或复合的盆地。
在古亚洲构造域、古特提斯构造域与滨太平洋构造域三大动力学体系作用下，中国大陆经历了早古生代陆-洋分化对峙、晚古生代大陆板块聚敛拼合与中、新生代板内变形导致的盆-山对立这三大演化阶段。在这三个阶段相应产生了3个主要成盆期，即早古生代海相盆地、晚古生代海陆过渡相为主的泛盆地与晚二叠世以来的中、新生代陆相盆地，因此也相应的发育了大量的叠合盆地。
1999年,由石油大学(北京)和中国科学院地质与地球物理所共同拟定的“中国叠合盆地油气形成富集与预测”国家重点基础研究发展规划资源环境领域建议书中,将叠合盆地定义为“经历了多期构造变革,由多个单型盆地经多方位叠加复合而形成的具有复杂结构的盆地”（汤良杰等，2003）。认为在叠合盆地演化过程中，盆地的原有构造格局在多期构造变革作用下发生了改变,盆地性质和盆地类型发生了转变。由此出现了大型区域性不整合,早期沉积地层发生大规模剥蚀,并被后期不同类型的沉积物不整合覆盖,区域性盆地反转或断裂反转的出现等等。由于地球动力学背景和构造应力场特征发生变化才导致构造变革在不同的地史发展阶段发生,形成不同的盆地类型、沉积组合、边界条件和盆山耦合形式,产生复杂的构造变形,影响盆地的发展演化进程,制约烃源岩的成熟和生烃,从而使叠合盆地具有多期成盆、多期成烃、多期成藏以及复杂的油气成藏模式和油气分布规律等特征（汤良杰等，2000）。
庞雄奇和金之钧（2002）认为叠合盆地是同一大地构造单元中多期形成的沉积盆地,盆地之间在纵向上通过沉积间断或不整合面接触相关连,构成不同类型、不同建造、不同时代盆地的复合和叠加。。赵文智（2003）认为叠合盆地是在地壳的某一负向构造单元多时代、多类型沉积盆地相对集中发育而形成的一类盆地，指出叠合盆地是地壳多旋回发展的产物。何登发等（2004）定义叠合盆地为：经历了多阶段运动体制(包括构造体制与热体制)的变革,不同阶段的原型盆地发生叠合而形成的具有叠加地质结构的盆地。同一阶段或同一世代之间的盆地发生转换,例如伸展体制下的断陷盆地向热冷却沉降机制下的坳陷盆地演化,其间不存在构造体制的变革,它所呈现的“断陷-坳陷”叠加并非真正意义上的“叠合”(除非它们发育在不同阶段,构造体制发生了变化)。张渝昌（1999）将这种(间隔不长的)不同阶段之间盆地类型或性质变化并不十分截然的原型盆地称为“变格原型盆地”（张渝昌，1999）。
综上所述，经历了多旋回构造演化史是叠合盆地本质特征。通过多期次、多方位的叠合，改变了盆地原有的构造格局,从而形成单型盆地(如克拉通盆地、拉张盆地、挤压盆地)之间复杂多样的叠合关系。盆地的叠合导致组成叠合盆地的各含油气系统的复合、分叉甚至混合,形成复杂的油气成藏、调整过程及油气分布。
3、叠合盆地的主要类型
叠合盆地是经历了多旋回构造演化的、具有复杂盆地结构的盆地。许多学者从盆地发育的基底背景、盆地性质与结构类型以及盆地叠合样式等角度，对叠合盆地发育的类型及各类型的主要特征进行了研究（赵文智等，2003）。
最早对叠合盆地进行分类的陈沪生（1992）认为除两套或两套以上沉积实体以不整合形式相叠加的“沉积式叠合盆地”之外,叠合盆地还包括大的推覆构造的上下盘相叠加构成的“推覆式叠加盆地”和火山岩覆盖在未变质的沉积岩盆地之上形成的“火山岩覆盖式叠加盆地”。黄怀曾等（1994）认为叠合盆地类型主要有前陆盆地-克拉通盆地、陆缘裂谷盆地-弧后裂谷盆地、裂谷盆地-走滑盆地、前陆盆地-走滑盆地等。
要对叠合盆地的类型划分，必须了解其叠合样式。赵文智等（2003）根据叠合样式将叠合盆地划分为三种主要类型，如表1：
表1 叠合盆地类型及特点
4、叠合盆地的构造研究思路及方法
含油气盆地构造研究在近十多年来取得了重要进展，为叠合盆地的研究提供了重要的理论和方法基础。沉积盆地动力学研究成为盆地研究领域的主要趋向(李思田，1995)。以Dickinson为首席的一批多学科美国专家编写的具有研究纲要性质的报告“The Dynamics of Sedimentary Basins”系统提出了盆地动力学研究思路，强调以先进的地球动力学思想为基础,应用先进的技术方法揭示盆地演化的动力学过程(Dickinson W R et al.1997)。提出要在板块构造格架和地幔对流系统的框架内来解决盆地的成因。阐明盆地形成演化的前提是认识地球动力学背景。作为当前沉积盆地研究的核心问题，盆地动力学的研究内容主要集中在盆地形成的构造背景、盆地原型及演化序列、盆山耦合关系、盆地沉降史、地层埋藏史和剥蚀史、热史和岩浆活动史、盆地古构造体制及古构造史、盆地的地球物理场及岩石圈结构；盆地演化和地球动力学的理论模型、盆地形成、演化史与油气系统、油气区带和油气藏形成关系的研究等(Allen P A et al.1990;Ziegler P A,1992b; Dicklnson W R,1993;Li S et al,1995;Borowski W S,1996)。我国学者早在1980年即对叠合盆地及其含油性作了系统研究,并体现出“整体、动态、综合”的评价思想（孙肇才等，1980）。
目前，叠合盆地构造解析、幕式构造作用和多期次古构造再造、构造作用的沉积响应等方向取得了长足的进展。在大型叠合盆地研究中，国内外学者注重盆地沉积充填演化过程中各种构造作用的控制研究，不断获得理论上的创新，结合盆地构造与沉积过程分析是揭示沉积层序和沉积体系域以及生储盖的时空配置并建立有效预测模式的基础（Mark G Rowan et al.2000;Andrea Cerrina Ferrina et al,2006;K A Leever et al.2006;Nicolas Espurt et al.2008;Nicolas Espurt et al.2008）。以盆地动力学和构造-地层分析为指导分期次再造盆地的古构造格架和构造-古地理，阐明盆地构造样式和构造应力场的演化，揭示其对盆地充填的控制等是当前叠合盆地研究的关键内容之一，对含油气盆地生、储、盖发育模式的建立和指导油气勘探具有重要的指导意义(Paolo Ballato et al.2008; Laura Giambiagi et al.2008Núria Carrera et al.2008)。
迅速发展的构造解析及定量分析技术，盆地多期次叠加构造样式和应力场的解析也取得长足的进步，盆地构造研究中，实验构造地质学和定量分析技术正成为有效的手段。通过综合解释地质地球物理资料，建立实际地质构造模型，对地质构造的变形过程通过构造物理模拟和数值模拟动态地再现，以期揭示构造的形成机制和演化规律，从而为正确解释盆地构造和油气勘探提供科学依据。盆地的构造应力场的正、反演模拟、盆地沉降史的定量回剥、盆地构造反转和不整合的分布和剥蚀量估算、盆地形成过程的定量动力学模拟等盆地构造和演化方面的定量分析技术，为叠合盆地构造研究提供了重要手段。
已经有很多学者从盆地构造演化和构造变形等方面对叠合盆地进行了大量的研究（汤良杰等，2001）。
4.1 叠合盆地构造演化分析
4.1.1 叠合盆地构造演化阶段
叠合盆地的构造演化具有明显的旋回性和阶段性，在不同地史发展阶段具有不同的构造性质和盆地原型。以塔里木盆地和柴达木盆地为例，显生宙盆地演化可分为三大构造旋回：第一个旋回自震旦纪开始形成大陆裂谷，寒武-奥陶纪伸展为被动大陆边缘，志留-泥盆纪俯冲消减，泥盆纪晚期碰撞闭合；第二个旋回表现为石炭纪-三叠纪(弧后)拉张-(弧后)造山事件；第三个旋回表现为中新生代陆内伸展-挤压过程，主要受控于特提斯洋周期性开合、印度板块碰撞楔入、西伯利亚板块阻挡以及青藏高原隆升的联合作用。
随着科技的日益进步，各学科的相互渗透和补充，在解析叠合盆地构造演化阶段的方法上也日新月异，其中最主要的方法如表2所示：
表2 解析叠合盆地构造演化阶段的主要方法简介
4.1.2 叠合盆地盆-山耦合研究
当今含油气盆地分析非常重视对盆地演化历史及盆地整体的综合分析。因此，在这个分析过程中必然涉及多期盆-山转换和盆-山耦合过程。造山作用的特征(类型、规模、时空发育等)及原被大洋分隔的两侧大陆块体的性质决定了盆地后期遭受改造的程度和各类叠合盆地的发育（Randolph J et al.992；吴根耀等，2003）。盆-山耦合的终极方式是盆-山转换，现今的造山带的都是由某一时期的盆地转化而来。岩石圈构造变动强烈的地区往往形成造山带，这些地区是研究相邻盆地构造演化的窗口。盆-山转换的主要解析方法是古板块构造研究，但如何准确恢复古大陆或克拉通边缘盆地的面貌仍是迄今主要的难题（Coleman R G,1989；Hendrix M S, 1992；Sengor A M C,1993；Sengor A M C,1996;Wu G Y, 1999）。
全球地学断面计划和大陆动力学计划，深化了人们对大陆构造和动力学的认识。现今的盆-山耦合研究已经延伸到了包括盆地和山系大陆岩石圈的深部结构和地幔动力学。深部地球物理探测方法、资料的综合解释和深部流体流动所带来的信息具有关键的意义。盆-岭构造组合、造山带-前陆盆地构造组合以及上升的地幔柱、大陆裂谷、宽变型带和盆(地)山(系)(高)原构造体系，反映了盆地构造复杂的地球动力学环境（马宗晋，1995）。此外，在大型走滑构造带，也可形成造山带-盆地耦合。
4.1.3 盆地就位方式、海陆转换和沉降中心迁移
中国主要叠合盆地的发育具有块体小、活动性强、长距离漂移、多期就位的特点。大量古地磁研究成果表明，古生代海相盆地就位于缝合带之间，称之为“缝间就位”，两条缝合带之间现今宽度仅数百公里，决定了古生代残留盆地规模较小。中新生代陆相盆地一般就位于造山带之间或造山带内，称之为“山间就位”。“缝间就位”与“山间就位”方式的不同，涉及到盆地的海、陆转换过程。在我国叠合盆地中，早古生代主要发育海相碳酸盐岩层序，晚古生代主要发育海陆交互相(陆表海)含煤碎屑岩和碳酸盐岩层序，除青藏地区外，我国大部中、新生代转换为陆相盆地。这种海陆转换与古亚洲洋的裂解和闭合有关（王鸿祯等，1990），对于叠合盆地主力烃源层的发育层位和热演化史起着重要控制作用。
沉降中心和沉积中心的迁移是我国叠合盆地的特点之一，需要采用构造地质学、层序地层学和剥蚀量校正的方法进行恢复。通过分析沉降中心迁移，可以对油气运聚方向的时空转换进行更好的把握，从而获取有利的钻探位置。近年来对大庆油田外围地区的研究就侧重了沉降中心的迁移规律及其动力学机制。
4.2 叠合盆地构造变形分析
4.2.1 关键构造变革期
叠合盆地存在多期构造变革，关键构造变革期是指那些大地构造环境发生根本性转折，导致盆地性质和盆地类型出现重大转换的构造变动。前人（汤良杰等，2009）对叠合盆地关键构造变革期的主要表现形式进行了系统的研究，主要包括（表3）几种类型：
关键构造变革期往往表现在盆地结构类型的变化、深部动力学过程的改变、深部热体制的转换和盆地边界的迁移，构造上表现为大区域上挤压和伸展的转换，或表现为盆山格局的变化。以塔里木盆地为例（图1），其关键构造变革期有加里东晚期-海西早期、海西晚期-印支期和喜马拉雅晚期。加里东晚期-海西早期代表着早古生代伸展-挤压旋回的结束和晚古生代伸展-挤压旋回的开始，发生大规模隆升剥蚀，形成区域性不整合，构造体制发生转化。海西晚期-印支期变革期代表着古亚洲洋的闭合，中国大部由海转化为陆，沉积体制发生根本性转变。喜马拉雅晚期变革期代表着盆地改造、叠加、变形、就位和盆山格局的最终定型。
4.2.2 构造变形样式
叠合盆地由于经历了多期构造运动，构造环境和应力状态发生多次转化，往往不同构造变形样式相互叠加、利用、改造，构造类型复杂多样。如中国东部渤海湾盆地第三系以发育伸展构造样式为主（漆家福等，1995），而在前第三纪广泛存在逆冲断层和挤压褶皱（陆克政等，1997）；中国西部盆地受喜马拉雅构造运动影响，盆缘遭受强烈挤压，广泛发育褶皱-冲断带、逆冲推覆构造等，在塔里木盆地北部存在正断层集中发育的构造带（汤良杰等，2000）。走滑构造在叠合盆地中广泛存在，大多表现为大型走滑断裂带、转换带、花状构造、拉分盆地、雁列断层、雁列褶皱等等。走滑构造广泛存在的原因是在任何构造体制中，剪切分量往往起重要控制作用或调节作用。反转构造也是叠合盆地的重要变形样式，受应力场转换和构造环境变化的控制，沿先存构造带发生反向运动，形成反转隆起带和反转断裂等，常形成重要的油气聚集带或圈闭构造。大庆油田自姚家组底界面形成时期开始，发生过三次大的构造反转，对油气的聚集区和有利区带的影响相当大。
图1 塔里木盆地关键变革期和分期差异变形模式图（汤良杰等，2009）
4.2.3 基底-盖层统一变形
不同的地质体总是在多种动力源的作用下相互制约地运动着并发生构造变形。在岩石圈表壳构造中，基底和盖层是两个相关的构造层次，在沉积层序、构造变形样式、变质相序等方面各自表现出成层性和横向不均一性。基底和盖层的构造变形在同一区域应力场作用下紧密相联。基底的构造活动对沉积盖层的形成及变形有着明显的控制作用，基底断裂带的活动对盖层的构造变形有至关重要的作用。
大多数情况下，盖层构造变形引起的伸展或缩短都是基底构造作用引起的伸展或缩短的补偿。由于基底和盖层本身在岩石(岩层)类型、构造性质、活动方式等方面存在差异性，即使在相同区域构造动力学背景条件下也会形成各种样式的构造变形。因此，基底与盖层对受力的变形反应不同，变形存在时间差。又由于在多期次变形作用的影响下，其构造样式的叠加和复合就变得更为复杂。在探寻基底-盖层统一变形的机理过程中，涉及到不同期次变形的边界条件、受力状态、块体运动方式和岩石力学行为的多重控制，是一个十分复杂的问题。
5、讨论
由于中国所处的独特构造位置，叠加改造作用强烈，导致区内盆地以叠合盆地样式为主。这些盆地在构造样式和演化上往往表现的极其复杂。虽然国内外地质学者对叠合盆地构造特征进行了大量的研究，但并未形成完善的解析方法。在油气勘探和科学研究过程中，仍要立足于构造几何学的精细描述及运动学过程的精细解析，深入探讨盆-山系统的演化及耦合，恢复盆地原型及沉积相带，确定关键构造变革期及古构造应力场的恢复。
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