（二）克拉通盆地的成因机制

克拉通盆地长期缓慢下沉的原因存在多种假说，总体来看，比较流行的假说主要有以下几种：

1.热隆起假说

由于地幔热柱作用造成地壳局部隆起，并使隆起区域地壳表层遭受剥蚀，从而使地壳变薄；当地幔物质变冷收缩时，遭受剥蚀的地壳区域在重力作用下而下沉。该假说解释克拉通盆地的早期演化阶段比较实用。但不能很好解释克拉通盆地的长时间持续沉降问题。

2.构造负荷和水负荷作用

受前陆造山推覆体的负荷增加，克拉通地块内可以大范围发生岩石圈沉降（据研究，在盆地500～600km范围内都会受到影响），如伊利诺斯、密歇根盆地的形成可能与构造负荷作用有关（Leighton，1990）。同样受到大面积水负荷的作用，岩石圈也可能发生沉降。构造负荷机制对解释毗邻造山带地区的克拉通盆地沉降历史有用，但不能对全球克拉通盆地沉降的一些同时性问题做出满意的解释。

3.密度变化和相变作用

当下地壳密度由低变高时，由于密度增加和体积缩小，地壳均衡作用使地壳产生沉降。绿片岩变为角闪岩，辉长岩变为榴辉岩等岩相变化也可导致地壳下沉，如威利斯盆地和密歇根盆地的形成被认为是底辟侵入的软流圈物质引起下地壳由辉长岩相转变为榴辉岩相的结果。

4.岩浆活动假说

火山喷发作用使地下岩浆损耗、岩浆囊空虚，重力作用导致地壳下沉。岩浆侵入活动造成岩石圈上拱或下弯。

5.重力均衡调整假说

重力异常研究表明，地球上多数克拉通盆地坐落在古裂谷之上，且这些裂谷大多经历了长达几亿年的周期性沉降，因此，Derito等（1983）认为克拉通盆地沉降的驱动力来自早期裂谷阶段侵位于下地壳的均衡未补偿体。当岩石圈物质的有效黏度下降时盆地就沉降，使未补偿物质和上覆地壳受重力作用以较快的速度沉陷到均衡深度。在地温梯度低或挤压减弱期间，地壳沉降减慢或不发生沉降。该假说可以解释长时间的周期沉降。

6.与超级大陆运动有关的沉降假说

据Klein和Hsui（1987）研究，在北美洲、欧洲、非洲、南美洲等的许多克拉通盆地的形成具有同时性（它们在550～500Ma）、相似的沉积堆积厚度和体积变化，以及相同的区域不整合时限，其原因可能与寒武纪超级大陆的解体有关，在张性构造作用时期，下地壳与上地幔部分熔融而形成非造山花岗岩侵入，并使花岗岩之上的地壳上拱而发生张裂和断陷沉降，当花岗岩冷却后，其张裂带发生热沉降并形成碟形盆地。他们也认为，在板块汇聚造山期也可发生再次局部熔融，侵入体的冷却将使克拉通盆地再次发生热沉降。

虽然克拉通盆地形成机制的假说很多，但它们常常不是单独起作用的，单靠一种作用不能解释所见的全部下沉量，而是要综合分析，区别各种不同因素的主次、发生时间和顺序，一种因素可以触发另一种因素。

1.密歇根盆地

密歇根盆地位于北美克拉通内部，基底为前寒武系变质结晶岩系，由衰退裂谷演化而来。盆地平面呈圆形，剖面为碟形；沉积厚度约4500m，主要由寒武系—奥陶系、志留系、中下泥盆统、密西西比系和宾夕法尼亚系5套岩系组成；岩性以碳酸盐岩和蒸发岩为主，次为页岩和砂岩；为海岸和陆架沉积，其中志留系蒸发岩和塔礁发育。

2.塔里木盆地

据贾承造等（1995）研究，盆地基底为前震旦系变质结晶岩系。盆地盖层经历了震旦纪—奥陶纪、志留纪—石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪—古近纪、新近纪—第四纪6个演化阶段。在震旦纪—奥陶纪时期，塔西为克拉通内坳陷，沉积了一套浅水碳酸盐岩组合，塔东为库鲁克塔格-满加尔坳拉槽；志留纪—石炭纪时期，盆地主体为克拉通内坳陷，部分为克拉通边缘坳陷；其中志留世时期，克拉通内坳陷中沉积了陆棚-滨岸相砂泥岩，厚度为1200m左右，岩性及厚度较均一；泥盆纪时期，主要为克拉通内坳陷，沉积了滨海相-陆相碎屑岩，厚度为1000～1600m，岩性和厚度稳定，仅塔西南为克拉通边缘坳陷，沉积了陆棚与三角洲相砂岩夹白云岩、生物灰岩；石炭纪时期，盆地北部为弧后前陆隆起带，南部为克拉通内坳陷，为台地相及潮坪相沉积，塔西南为克拉通边缘坳陷，沉积了陆棚与台地相碎屑岩和碳酸盐岩；二叠纪时期，盆地中央为克拉通内裂谷盆地，充填了褐色砂泥岩夹火山岩及凝灰岩，塔西南为克拉通坳陷潮坪—河流三角洲砂泥岩夹灰岩沉积；三叠纪时期，受古特提斯洋的闭合碰撞作用，塔里木盆地处于挤压环境，沉积范围缩小，有库车前陆坳陷、塔北前陆冲断带和中部克拉通挤压挠曲盆地，主要沉积为湖泊与三角洲相砂泥岩夹砾岩及煤线；侏罗纪—古近纪时期，仅塔西南有残留海相沉积，可能为板内均衡调整形成克拉通内部沉降型坳陷，其余地区为陆相碎屑岩夹煤层沉积；新近纪—第四纪时期，受印度板块与欧亚板块的碰撞，塔里木地区受挤压抬升，造成克拉通内活化成山前盆地和山间盆地。

3.四川盆地

四川盆地位于扬子地台西缘，形态呈菱形。盆地基底为前震旦系变质岩。盆地在震旦纪—三叠纪时期，为扬子台地克拉通盆地的一部分。在震旦纪—奥陶纪时期，主要沉积了一套台地相碳酸盐岩和陆棚相泥页岩夹泥灰岩，其中震旦系白云岩中发育暴露溶蚀的雪花状构造、葡萄状构造，几乎遍布全盆，显示其浅水沉积特征，由于受加里东运动的影响，盆地主体缺失志留系到石炭系沉积。二叠纪时期，盆地沉积了台地相碳酸盐岩夹少量泥岩，并见生物礁沉积，厚度400～800m，岩性和厚度稳定。三叠纪时期，盆地为过渡相和台地相碎屑岩及碳酸盐岩沉积。三叠纪后期，受印支运动影响，盆地整体萎缩。到侏罗纪时期，盆地演变为陆相沉积。

从四川盆地的沉积演化来看，盆地是一个古生代和中新生代多期叠置的盆地，也是一个横向上复合的克拉通盆地。

我国地质学家（汤良杰，1994；王玉新，1994；刘和甫等，1996）对中国三大克拉通盆地（华北、扬子、塔里木盆地）沉积充填特征分析发现，在内克拉通盆地中，相对于全球相对海平面变化，在低水位体系域时以陆源碎屑沉积为主，高水位时则为碳酸盐台地；随盆地基底抬升的影响，浅水碳酸盐岩转化为蒸发岩。在边缘克拉通盆地中，主要为滑塌角砾岩、浊积岩等深水-半深水重力流沉积。

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