活動(dòng)論構(gòu)造古地理的研究現(xiàn)狀、思路與方法*

何登發(fā) 李德生 王成善 劉少峰 陳槚俊

1 中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083 2 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083

1 概述

古地理學(xué)研究地質(zhì)歷史時(shí)期地球表面的自然地理，既描述地球過去的大陸輪廓、緯度、地形起伏、氣候、生物等，也對(duì)巖石圈、大氣圈、生物圈和水圈歷史面貌進(jìn)行綜合研究，涉及古生態(tài)、古環(huán)境、古氣候、古海洋以及古生物等方面，是一門綜合性的地球科學(xué)(馮增昭，2003，2016；陳洪德等，2017)。構(gòu)造古地理學(xué)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期地理單元的構(gòu)造屬性及其演變特征的科學(xué)，通過研究地質(zhì)歷史時(shí)期的構(gòu)造作用過程，了解自然地理演化的基本規(guī)律，為古地理學(xué)的一個(gè)重要分支。

構(gòu)造古地理學(xué)是研究地球系統(tǒng)隨時(shí)間演變的重要基礎(chǔ)，是揭示宜居地球、行星之間相互作用的一個(gè)重要途徑。同時(shí)，構(gòu)造古地理學(xué)是資源、能源勘查的重要依據(jù)，在油氣行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，例如板塊構(gòu)造與古地理制圖業(yè)已成為地質(zhì)家、勘探家深入剖析邊遠(yuǎn)地區(qū)含油氣系統(tǒng)形成與發(fā)育特點(diǎn)的重要工具(Scotese，2009)。

板塊構(gòu)造理論建立以來，板塊構(gòu)造模擬與古地理重建獲得了飛速發(fā)展。反映這些概念演替的是一系列全球或區(qū)域的古地理圖不斷誕生。古地理圖是古板塊構(gòu)造重建與古氣候重建的基礎(chǔ)，借此可以復(fù)原全球的構(gòu)造演化歷史，了解地球的過去、現(xiàn)在與將來(馮增昭，2016)；古地理圖是古氣候模型的基礎(chǔ)，依據(jù)古氣候模型可以預(yù)測烴源巖、儲(chǔ)集巖的時(shí)—空分布，從而提高油氣勘探成功率。

但回溯過去，對(duì)大陸與大洋盆地的形態(tài)已了解了多少？對(duì)長期剝蝕的山鏈與古淺海的解釋精度怎樣？板塊構(gòu)造革命50年來，對(duì)地球究竟了解了什么？真正知道了多少？地學(xué)界應(yīng)該將研究努力聚焦于哪里？

開展古地理重建，可以反演地球表面系統(tǒng)過去的狀態(tài)，為地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、海洋學(xué)和氣候?qū)W等研究提供了一個(gè)理想的框架約束，為地球系統(tǒng)的整體演化研究奠定重要基礎(chǔ)；可以更好地認(rèn)識(shí)現(xiàn)代地理環(huán)境的本質(zhì)特征，預(yù)測未來地理環(huán)境演變的趨勢，并提出合理利用、改造環(huán)境的科學(xué)對(duì)策，為宜居行星的發(fā)展趨勢做出預(yù)測；對(duì)某一地質(zhì)時(shí)期全球、某些區(qū)域、某個(gè)地區(qū)的古地理研究(如古地貌、古水深、古水溫、古鹽度、古水化學(xué)成分、沉積物組成及粗細(xì)變化和搬運(yùn)方向等要素)，有助于揭示油氣、煤礦、鈾礦和有關(guān)的殘積風(fēng)化礦床以及地下水等礦產(chǎn)資源的成礦規(guī)律、形成條件和分布規(guī)律，指導(dǎo)礦產(chǎn)資源、能源分布的預(yù)測與勘探開發(fā)(王成善等，2010；陳洪德等，2017;Houetal.， 2018)。

將地球作為一個(gè)整體的、復(fù)雜運(yùn)行的系統(tǒng)，是當(dāng)今地球科學(xué)的主要趨勢。在這一背景下，思考構(gòu)造古地理重建的內(nèi)容、思路與方法乃是一種必然。如何利用大數(shù)據(jù)重建“深時(shí)、原位、原型”的活動(dòng)論古地理，揭示地球動(dòng)力學(xué)機(jī)制是目前地球系統(tǒng)科學(xué)研究的重要方向。

在回顧、分析構(gòu)造古地理研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，剖析目前研究存在的主要問題；提出了活動(dòng)論構(gòu)造古地理研究的基本內(nèi)容、分析思路與方法；探討了活動(dòng)論構(gòu)造古地理指導(dǎo)下原型盆地復(fù)原與源-匯系統(tǒng)重建的方法。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 板塊構(gòu)造理論之前的構(gòu)造古地理研究

在板塊構(gòu)造理論提出之前，占統(tǒng)治地位的大地構(gòu)造理論是槽-臺(tái)理論?；诘夭?、地臺(tái)的研究，也不乏至今仍閃耀光輝的構(gòu)造古地理重要概念。

Suess(1909)提出了特提斯洋和岡瓦納大陸的概念，是今天地學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。Haug(1900)編制了標(biāo)有非洲—巴西古大陸—澳大利亞—印度—馬達(dá)加斯加古大陸的世界地圖，可以看作古地理重建的鼻祖。Wegener(1912)提出了大陸漂移學(xué)說，誕生了第1張泛大陸古地理再造圖，是活動(dòng)論構(gòu)造古地理的開山之作。

中國的地質(zhì)學(xué)家根據(jù)中國地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)進(jìn)行研究。在20世紀(jì)20年代葛利普(1923—1928)的《中國地質(zhì)史》中出現(xiàn)了中國最早的古地理圖。1945年，黃汲清在《中國主要地質(zhì)構(gòu)造單位》中，編制出了寒武紀(jì)、加里東泥盆紀(jì)、華力西二疊紀(jì)、燕山白堊紀(jì)和喜馬拉雅期的中國構(gòu)造古地理圖5幅，勾繪出了這些地質(zhì)構(gòu)造階段的海陸分布輪廓。這些圖是中國構(gòu)造古地理圖的開端。其中，加里東、燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)古地理面貌的重大影響現(xiàn)今逐漸被揭示出來(趙越等，2004)。謝家榮(1948)的《古地理為探礦工作之指南》是中國第1篇公開指明古地理在礦產(chǎn)資源預(yù)測和勘探工作中的指導(dǎo)作用的文章。劉鴻允(1955)以古生物地層學(xué)方法編制出了《中國古地理圖》，討論了中國各地質(zhì)時(shí)代沉積地層的古地理輪廓，具有開創(chuàng)意義。盧衍豪等(1965)應(yīng)用古生物學(xué)、巖石學(xué)方法，編制出以“組”為單位的8幅中國寒武紀(jì)巖相古地理圖，對(duì)寒武紀(jì)構(gòu)造-沉積環(huán)境的認(rèn)識(shí)迄今仍有重要參考價(jià)值。

2.2 板塊構(gòu)造理論誕生以來的構(gòu)造古地理研究

2.2.1 巖石圈板塊水平運(yùn)動(dòng)框架下的構(gòu)造古地理研究

2.2.1.1 板塊構(gòu)造理論與板塊重建

板塊構(gòu)造理論的誕生史實(shí)際上是構(gòu)造古地理概念的演變史， 或者說活動(dòng)論構(gòu)造古地理概念的提出史。 Wegener在1912年出版了《大陸和海洋的形成》， 提出了大陸漂移說； 基于古地磁學(xué)研究， Hess和Dietz在20世紀(jì)60年代初期提出了海底擴(kuò)張假說； 1967—1968年， McKenzie和Parker(1967)、 Le(1968)和Morgan(1968)在大陸漂移學(xué)說和海底擴(kuò)張學(xué)說的理論基礎(chǔ)上， 根據(jù)大量的海洋地質(zhì)、 地球物理、 海底地貌等資料， 聯(lián)合提出了板塊構(gòu)造學(xué)說， 即探討地球剛性外殼(巖石圈)如何運(yùn)動(dòng)和再循環(huán)的理論。 板塊構(gòu)造學(xué)說認(rèn)為全球大致可分為6大板塊， 這些板塊漂浮于軟流層之上， 板塊交界處地殼運(yùn)動(dòng)活躍， 板塊內(nèi)部則較為穩(wěn)定， 從而較好地解釋了火山和地震帶的分布以及不同地形單元的形成。 在過去50年間板塊構(gòu)造理論得到不斷發(fā)展， 為地球科學(xué)提供了一個(gè)統(tǒng)一的格架(Zheng and Zhao， 2019)。 20世紀(jì)90年代興起的大陸動(dòng)力學(xué)理論正試圖解決板塊構(gòu)造在大陸地質(zhì)研究中的合理應(yīng)用和發(fā)展， 30年來， 大陸動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了滑移線場、 大陸深俯沖、 變質(zhì)核雜巖、 全球超大陸、 板塊拆離、 陸內(nèi)變形等新的概念， 合理解釋了大陸內(nèi)部諸多復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象， 彌補(bǔ)了板塊構(gòu)造學(xué)說的不足。

基于精確定位的古地磁學(xué)，再現(xiàn)環(huán)境的古氣候?qū)W、古生態(tài)學(xué)、巖相學(xué)，可以定量揭示板塊的活動(dòng)特點(diǎn)，如板塊邊界、古海岸線、古陸高程等，據(jù)此涌現(xiàn)出了一批板塊構(gòu)造的模擬者。代表性人物有：

1)劍橋大學(xué)的Alan Smith 自1965年以來開始模擬板塊構(gòu)造。據(jù)古地磁學(xué)、地質(zhì)學(xué)研究成果，他認(rèn)為板塊構(gòu)造起源于元古代(Smith，1976)。

2)得克薩斯大學(xué)的Chris Scotese 自1973年以來開始的PALEOMAP項(xiàng)目，使用整體的、多學(xué)科的、地球系統(tǒng)科學(xué)方法來模擬板塊構(gòu)造、古地理與古氣候，從而更好地理解邊遠(yuǎn)地區(qū)的地質(zhì)與含油氣系統(tǒng)的發(fā)育。

3)芝加哥大學(xué)的David Rowley在1984年開始模擬板塊構(gòu)造，其古地理圖集項(xiàng)目成果豐富。1985年，他根據(jù)古地磁、植物地理、地層與構(gòu)造資料復(fù)原了石炭紀(jì)的板塊格局、古地理與古氣候，指出華南、羌塘、印支等地塊來自岡瓦納大陸北緣；1988年，開展了北大西洋—北極地區(qū)晚侏羅世至今的板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)重建，厘定了北美與歐亞大陸之間的海底擴(kuò)張始于110iMa(Rowley and Lottes，1988)；1996年，探討了印度板塊與歐亞大陸之間的穿時(shí)碰撞(Rowley，1996)。

4)澳大利亞悉尼大學(xué)的Müller自1990年以來的GPLATES項(xiàng)目， 研究全球洋盆磁異常條帶的年齡(Mülleretal.， 1997)； 探討泛大陸裂解以來全球尺度的板塊重組與大洋盆地演化(Nickyetal.， 2016)； 依據(jù)地質(zhì)與地球物理約束分析了澳大利亞與南極的分離與海底擴(kuò)張(Mülleretal.， 2007)。

5)瑞士洛桑大學(xué)的 Stamplfi的板塊重建研究組成就斐然。他根據(jù)板塊邊界的動(dòng)態(tài)變化和復(fù)原的綜合大洋磁異常條帶年齡，建立了古生代與中生代的板塊構(gòu)造模型(Stampfli and Borel，2002)；重建了阿爾卑斯構(gòu)造域的板塊構(gòu)造，尤其是華力西—阿爾卑斯旋回的構(gòu)造演化(Stampfli and Kozur，2006)。據(jù)長期積累，洛桑大學(xué)建立了600iMa以來的全球板塊構(gòu)造模型，揭示了潘吉亞(Pangea)泛大陸的形成過程，尤其是將源自岡瓦納大陸的(微)地塊“放回”其初始位置(Stampflietal.，2011)。Vérard等(2015a)基于構(gòu)造模式(洋底年齡、洋殼生成與俯沖速率、構(gòu)造活動(dòng)性)與化學(xué)及古氣候指標(biāo)(CO2，87Sr/86Sr，冰川證據(jù)、海平面變化)分析，建立了顯生宙的地球動(dòng)力學(xué)演化模式。Vérard 等(2015b)提出了3D古地理重建的系統(tǒng)方法，包括據(jù)沉積物計(jì)算海洋深度、大陸高程的方法(包括地表起伏的定量化)。

近20年來，開發(fā)了一系列板塊重建軟件，如GMAP(Torsvik and Smethurst，1999)，PaleoMac(Cogné，2003)，PLACA(Matiasetal.， 2005)，SPlates(Torsviketal.， 2006)，GPlates(Boydenetal.， 2011)，PMTec(Wuetal.， 2015)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與可視化。Matias等(2005)開發(fā)了PLACA程序，適用于剛體板塊構(gòu)造復(fù)原，磁極的最佳擬合，斷裂帶、火山巖分布等的恢復(fù)；其“正演”模型可以做常規(guī)的板塊復(fù)原，并將大洋中脊作為動(dòng)態(tài)的段落進(jìn)行處理；在其“改進(jìn)”模型中，可以進(jìn)行磁極擬合，并確定其置信度。Wu等(2015)基于MATLAB工具開發(fā)了PMTec軟件，該軟件面向?qū)W界公開，適合于依據(jù)古地磁數(shù)據(jù)建立視極移曲線(APWP)，從而進(jìn)行絕對(duì)板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)重建。

Scotese和McKerrow(1990)認(rèn)為，全球板塊模型的質(zhì)量取決于3個(gè)方面： (1)輸入的數(shù)據(jù)(可被所有研究人員共享)；(2)應(yīng)用的軟件技術(shù)(ArcGIS)，如PlateTracker(PALEOMAP項(xiàng)目組使用的)，PaleoGIS(Rothwell 研究組使用的)，GIS技術(shù)在古地理重建中可以方便地加層，從而建立古地理的3D模型，可進(jìn)行3D模型分析，如河流流域體系；(3)制圖方法，如板塊輪廓、全球旋轉(zhuǎn)模型。

2.2.1.2 古地理重建

在全球板塊構(gòu)造模型的基礎(chǔ)上，開展了全球或區(qū)域的古地理重建。古地理重建是通過解釋巖石記錄對(duì)沉積巖相與環(huán)境的時(shí)代分布進(jìn)行制圖。古地理模擬的代表性人物有：

1)Peter Ziegler：使用傳統(tǒng)方法，開展歐洲、北美與北極圈的構(gòu)造古地理復(fù)原。晚年研究歐洲新生代的裂谷體系、成因機(jī)制，以阿爾卑斯前陸為例研究板內(nèi)變形的力學(xué)機(jī)制。

2)Christopher Scotese： Scotese在1975—1976給出了全球古大陸再造圖。他在PALEOMAP項(xiàng)目中應(yīng)用古高程模型。在數(shù)字高程模型中，古地理圖的水平分辨率為1°×1°，垂直分辨率為40im，時(shí)間分辨率為最近的層序邊界與最大洪泛面，巖性數(shù)據(jù)以階為準(zhǔn)。Scotese項(xiàng)目組2001年完成了《地史圖集》，2008年完成了從前寒武紀(jì)至新生代的48張古地理圖。可以時(shí)間切片方式三維動(dòng)態(tài)顯示1100iMa 以來全球板塊的運(yùn)動(dòng)歷史。

3)Cook于1988年完成了《澳大利亞古地理圖(寒武紀(jì))》。

4)Dercour等的環(huán)特提斯項(xiàng)目，1993年出版了《特提斯古環(huán)境圖集》，對(duì)從大西洋到帕米爾的特提斯帶的地質(zhì)演化、尤其是對(duì)侏羅紀(jì)、中新世的古地理、古環(huán)境等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。

5)Cope等(1992): 出版了英國的《古地理和巖相圖集》。

6)Hall(2002)：基于計(jì)算機(jī)復(fù)原，建立了東南亞、西南太平洋新生代的板塊構(gòu)造演化模型，特別強(qiáng)調(diào)45iMa，25iMa 與5iMa的構(gòu)造事件。

7)Ron Blakey： 開展數(shù)字化處理，1997年編制出《美國西南部古地理》。

8)Paul Markwick(Getech)： 從等高線中得到PaleoDEM模型。

9)Csontosa(2004)應(yīng)用古地磁學(xué)、古生物地理學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)方法，開展地體(Alcapa，Tisza，Dacia與Adria等)分析，精細(xì)地復(fù)原了喀爾巴阡山地區(qū)中生代的構(gòu)造過程。

10)Handy等(2010):利用反映大洋擴(kuò)張與俯沖的地質(zhì)、地球物理記錄進(jìn)行了阿爾卑斯特提斯復(fù)雜的板塊構(gòu)造演化重建，包括一系列微地塊(如Adria，Iberia，Alcapia，Alkapecia，Tiszia等)，復(fù)原了131～84iMa、84～35iMa、35～0iMa的3個(gè)階段的演化過程。

Adamastor(Khomas)洋在580～550iMa穿時(shí)閉合，Mawson洋在550～530iMa閉合，分別形成達(dá)馬拉和Kuunga造山帶。岡瓦納大陸 最終形成。華北、華南、塔里木、阿拉善、柴達(dá)木、中秦嶺等中國大陸(微)地塊介于岡瓦納大陸與西伯利亞—?jiǎng)趥惔箨懼g圖 1 580～530iMa 全球板塊構(gòu)造格局重建(據(jù)Zhao et al.， 2018)Fig.1 Plate tectonic pattern of the Earth during 580～530iMa(after Zhao et al.， 2018)

11)Metcalfe(2013): 對(duì)岡瓦納離散與亞洲的增生進(jìn)行研究，提出了東特提斯構(gòu)造與古地理的演化路徑。

古地理重建是一項(xiàng)強(qiáng)數(shù)據(jù)依賴型的研究工作，用以約束的數(shù)據(jù)越多，重建的結(jié)果越接近真實(shí)。隨著地球科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的深度交叉融合，古地理研究的范式已由傳統(tǒng)的地質(zhì)卡通模式圖導(dǎo)向向地質(zhì)大數(shù)據(jù)融合挖掘?qū)蜣D(zhuǎn)變，研發(fā)數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的古地理重建平臺(tái)是當(dāng)前的發(fā)展趨勢。

2.2.1.3 全球構(gòu)造古地理重建

關(guān)于全球板塊構(gòu)造、古地理演化及其重建已開展了長期研究。近年來，開展了不同地質(zhì)歷史階段的板塊構(gòu)造古地理復(fù)原，較為突出的成果體現(xiàn)在：

1)Zhao等(2018)、Li等(2019)一批學(xué)者對(duì)全球超大陸的聚散開展了研究，基本建立了哥倫比亞、羅迪尼亞、潘吉亞3個(gè)超大陸的聚散模型。哥倫比亞超大陸于2.0～1.8iGa大陸聚合，1.8～1.3iGa邊緣發(fā)生增生，1.6～1.3iGa內(nèi)部發(fā)生拉張，約1.27iGa最終裂解。Zhang等(2012)基于古地磁、巖漿巖等的研究復(fù)原了1780～1400iMa的古大陸位置，稱其為Nuna超大陸(即哥倫比亞超大陸)。羅迪尼亞超大陸1.1～0.9iGa大陸聚合，900～750iMa邊緣發(fā)生增生，750～600iMa發(fā)生裂解(圖 1)。潘吉亞超大陸形成于250iMa以來，將于250iMa之后再次聚合。

上行表示重建圖，表示了板塊邊界(藍(lán)色=俯沖帶；綠色=轉(zhuǎn)換邊界；紅色=擴(kuò)張脊)及一些主要特征；下行給出了單個(gè)板塊(以不同顏色表示)及其時(shí)間相關(guān)的板塊速度場。邊界虛線表示的外部邊界是一任意周長，表示了所用模型的外部范圍?？s寫： AM=Armorican 地塊，CA=Carolinia，CH=Clew 灣-Highland 邊界雜巖，CU=Cuyania，DW=Dashwoods 微陸塊，EA=東Avalonia，F(xiàn)A=Famatina 弧，GA=Ganderia，IB=伊比利亞，LB=Lushs Bight 洋內(nèi)弧，MV=Midland谷—南Mayo地體，MX=Mixteca-Oaxaca 地塊，PA=Penobscot 弧，PI=東 部山前帶，SK=Sunnhordland 和 K?li 推覆雜巖，WA=西Avalonia圖 2 據(jù)現(xiàn)有板塊模型的寒武紀(jì)和早奧陶世3個(gè)時(shí)期的古地理重建(據(jù)Domeier，2016，有修改)Fig.2 The Cambrian and Early Ordovician palaeogeographic reconstructions from the presented plate model for three different times (modified from Domeier，2016)

2)Domeier(2016)根據(jù)構(gòu)造、古生物地理、巖相學(xué)等進(jìn)行了早古生代亞皮特斯洋與瑞克洋的板塊構(gòu)造復(fù)原，以10iMa為單位再現(xiàn)了早古生代的板塊構(gòu)造演化歷史(圖 2，圖 3，圖 4)。東亞地區(qū)在早古生代，主要涉及原特提斯洋與古亞洲洋的演化，原特提斯洋于500～420iMa閉合。

3)對(duì)于晚古生代的構(gòu)造古地理復(fù)原： Seton 等(2012)開展了400iMa以來全球大陸、大洋盆地重建；Domeier和Torsvik(2014)建立了晚古生代(410～250iMa)的全球板塊構(gòu)造模型，可以看作全-板塊尺度的構(gòu)造古地理成果；Young等(2019)基于地表運(yùn)動(dòng)學(xué)與所預(yù)測的下地幔結(jié)構(gòu)，給出了晚古生代410iMa至今板塊邊界閉合的全球板塊構(gòu)造與俯沖帶的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型(圖 5，圖 6)。東亞地區(qū)，古亞洲洋在晚古生代末期自西向東閉合，西段、中段與東段分別閉合于310～280iMa，280～265iMa和260～245iMa。而東古特提斯洋北支(勉略洋盆)于早泥盆世(420～380iMa)開啟，石炭紀(jì)—早二疊世達(dá)最大規(guī)模，晚二疊世開始俯沖消減，中晚三疊世閉合，形成中國大陸主體(張國偉，1988；張國偉等，2013)。

PV=Popelogan-Victoria弧.【其他符號(hào)說明見圖2】圖 3 據(jù)現(xiàn)有的板塊模型，中晚奧陶世3個(gè)時(shí)期的古地理重建(據(jù)Domeier，2016，有修改)Fig.3 Middle-Late Ordovician palaeogeographic reconstructions from the presented plate model for three different times(modified from Domeier，2016)

ES=東Svalbard.【其他符號(hào)及說明見圖2】圖 4 據(jù)現(xiàn)有的板塊模型，志留紀(jì)3個(gè)時(shí)期的古地理重建(據(jù)Domeier，2016，有修改)Fig.4 Silurian palaeogeographic reconstructions from the presented plate model for three different times (modified from Domeier，2016)

4)Morra等(2013)給出了200iMa以來地表板塊構(gòu)造演化的鑲嵌圖案(圖 7)。再現(xiàn)了太平洋、非洲、歐亞等板塊每隔20iMa的運(yùn)動(dòng)學(xué)圖案。

5)李江海和姜洪福(2013)系統(tǒng)地繪制了全球古板塊再造圖、 古地理環(huán)境恢復(fù)圖、 沉積巖相圖、 烴源巖分布圖、 主要古生物分布圖等系列圖件。

6)Zhao 等(2018)基于全球超大陸與東亞大陸聚散的研究建立了750iMa以來突顯東亞各組成陸塊位置的板塊構(gòu)造復(fù)原系列圖。這些陸塊基本在220iMa聚合(圖 8)。

7)張光亞等(2019a，2019b)應(yīng)用全球巖相古地理圖編圖新方法，系統(tǒng)編制全球現(xiàn)今地理位置13個(gè)紀(jì)或世關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的巖相古地理圖，結(jié)合古板塊恢復(fù)成果實(shí)現(xiàn)古構(gòu)造位置下的原型盆地和巖相古地理恢復(fù)。

表示了洋盆與大陸板塊的分布。大陸范圍以綠色陰影區(qū)近似。藍(lán)線表示俯沖帶，三角形示仰沖板塊；紫色線表示洋中脊與轉(zhuǎn)換斷層?？s寫(紅： 洋殼；黑： 大陸)： PAN，Panthalassa 洋；RHE，瑞克洋；PTE，古特提斯(Paleo-Tethys)洋；AAB，Arequipa-Antofalla 洋；MIA，勉略洋；LIZ，Lizard 洋；LAU，勞亞；GON，岡瓦納；VT，華力西地體；SIB，西伯利亞；AMU，Amuria;KAZ，哈薩克斯坦；CTO， 中天山；TRM，塔里木；NCB，華北；SCB，華南；ICB，印支；PAT，Patagonia。a-c為泥盆紀(jì)重建圖；d-f為石炭紀(jì)重建圖圖 5 410～310iMa間每隔20iMa的全球板塊構(gòu)造重建(據(jù)Young et al.， 2019)Fig.5 Global plate reconstructions between 410iMa and 310iMa at 20 Ma intervals showing the distribution of major ocean basins and continental plates(after Young et al.， 2019)

深灰代表大板塊。強(qiáng)非均一的鑲嵌格局由大的暗色(太平洋或伊左奈崎)板塊環(huán)繞小的灰色板塊構(gòu)成(如50iMa)， 均一的鑲嵌格局由均一灰色構(gòu)成(如110iMa)。綠色邊界線代表匯聚邊界，紅色邊界線代表擴(kuò)張邊界圖 7 地球表面190iMa以來的鑲嵌格局(據(jù)Morra et al.， 2013)Fig.7 Earth surface tessellation for the last 190 Ma(after Morra et al.， 2013)

圖 8 東亞大陸的構(gòu)造格架(據(jù)Zhao et al.， 2018)Fig.8 Schematic map of East Asia showing major continental blocks and bounding sutures(after Zhao et al.， 2018)

2.2.1.4 中國古地理重建

基于大地構(gòu)造觀，中國開始了古地理重建的長期積累與研究。中國大地構(gòu)造區(qū)劃與大地構(gòu)造形成演化的研究已有百余年的歷史，不同學(xué)派具有不同的觀點(diǎn)和劃分方案。相對(duì)而言，以黃汲清先生的多旋回構(gòu)造觀、李春昱先生的板塊構(gòu)造觀和王鴻禎先生的歷史大地構(gòu)造觀為指導(dǎo)思想的大地構(gòu)造劃分方案，是集中國地質(zhì)構(gòu)造之大成，影響既廣泛且深遠(yuǎn)。尤其是先生們的三大構(gòu)造域劃分理念、板塊邊界厘定和構(gòu)造演化階段劃分，奠定了大地構(gòu)造格架劃分和演化過程認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)。應(yīng)用板塊構(gòu)造理論開展中國的構(gòu)造古地理研究，代表性成果有：

1)王鴻禎系列著作: 1985年出版了《中國古地理圖集》，包括古地理圖、古構(gòu)造圖、生物地理圖、氣候分帶圖等系列圖件，該圖集以大地構(gòu)造學(xué)的理論為指導(dǎo)、以大量的區(qū)測資料為基礎(chǔ)編制而成，是中國構(gòu)造古地理學(xué)的代表作，為中國古地理學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。王鴻禎等(1990)出版了《中國及鄰區(qū)古生代生物古地理及全球古大陸再造》，在理論上體現(xiàn)了構(gòu)造古地理和生物古地理的研究成果，也包括巖相古地理內(nèi)容，系統(tǒng)地表達(dá)了對(duì)中國地殼在地質(zhì)歷史中的地理發(fā)展和構(gòu)造演變基本過程的認(rèn)識(shí)。

圖 9 中國晚三疊世古地理圖(據(jù)王鴻幀，1985；有修改和簡化)Fig.9 Late Triassic palaeogeographic map of China(adapted from Wang， 1985)

以晚三疊世古地理圖為例(圖 9)，該圖是據(jù)35年前的資料編制的，目前仍然是中國最全面的一張古地理圖。如對(duì)鄂爾多斯原型盆地的表示，晚三疊世延長期為最大湖泛期，圍繞湖盆周邊發(fā)育4個(gè)物源的河流—三角洲沉積體系，在湖盆發(fā)育最大時(shí)期形成厚層湖盆中心重力流沉積體系；構(gòu)造古地理格局決定原盆地分布與源、儲(chǔ)組合關(guān)系；截至2017年9月，中石油長慶探區(qū)累計(jì)探明石油儲(chǔ)量45.22×108it，資源探明率達(dá)46.9%(含延長油礦探明15×108it)；在2019年，在長7烴源巖層段，發(fā)現(xiàn)了10×108it級(jí)的慶城頁巖油大油田。又如四川盆地須家河組沉積期，須一段至須三段發(fā)育有海灣相，須四段至須六段逐漸轉(zhuǎn)為陸相；須家河組氣藏形成和富集主要受須家河組烴源、構(gòu)造、主河道砂體3個(gè)因素控制；已發(fā)現(xiàn)氣田30個(gè)，含氣構(gòu)造8個(gè)，三級(jí)儲(chǔ)量9865×108im3。再如準(zhǔn)噶爾盆地，晚三疊世為統(tǒng)一的大型克拉通內(nèi)坳陷盆地，上三疊統(tǒng)白堿灘組中期是三疊紀(jì)湖盆范圍最大的時(shí)期，發(fā)育扇三角洲和辮狀河三角洲兩類沉積體系，盆內(nèi)未見邊緣相帶；西北緣、烏倫古局部及南緣發(fā)育扇三角洲平原—前緣—濱淺湖—半深湖沉積體系；東部發(fā)育扇三角洲前緣、辮狀河三角洲前緣—濱淺湖—半深湖沉積體系；截至2017年10月，在瑪湖凹陷已發(fā)現(xiàn)三級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量12.4×108it，成為世界第一大礫巖油田，目前瑪湖地區(qū)尚具備再發(fā)現(xiàn)10×108t儲(chǔ)量的資源條件；產(chǎn)能建設(shè)順利推進(jìn)，目前已建產(chǎn)能136×104t，已計(jì)劃建產(chǎn)能1015×104t。

2)崔克信(1986): 在《中國自然地理》古地理分冊的下冊中以“構(gòu)造運(yùn)動(dòng)為綱”的思路編制了8幅小比例尺不同地殼運(yùn)動(dòng)時(shí)期的海陸分布圖，斷代的新元古代震旦紀(jì)、早古生代和晚古生代古地理圖各1幅。

3)劉寶珺和許效松(1994): 以“構(gòu)造控制盆地、盆地控制沉積”和構(gòu)造活動(dòng)論思想，研究了南方海相盆地的沉積相和古地理，恢復(fù)和重建了不同地質(zhì)歷史時(shí)期的古地理單元，引領(lǐng)了中國新一代巖相古地理學(xué)研究的發(fā)展。

4)潘桂棠等(2001): 基于與東南亞、西太平洋等實(shí)際地質(zhì)對(duì)比，提出了青藏地區(qū)多島海(洋)構(gòu)造古地理格局學(xué)術(shù)思想。

5)萬天豐和朱鴻(2007): 根據(jù)中國大陸及鄰區(qū)的古生代和三疊紀(jì)古地磁數(shù)據(jù)，復(fù)原了中國各陸塊在全球大陸中的位置，探討了它們的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

6)馬永生等(2009): 出版了《中國南方構(gòu)造—層序巖相古地理圖集(震旦紀(jì)—新近紀(jì))》。以層序的動(dòng)態(tài)充填過程為主線，揭示了盆地的構(gòu)造—層序巖相古地理演化。

7)鄭和榮和胡宗全(2010): 出版了《中國前中生代構(gòu)造—巖相古地理圖集》，系統(tǒng)展示了海相地層的分布。

8)肖文交等: 開展了中亞增生型造山帶的長期研究，提出了哈薩克斯坦、蒙古山彎構(gòu)造的演化模型。中亞造山帶是全球最大的顯生宙增生型造山帶，在古生代至中生代早期經(jīng)歷了多俯沖帶、多方向的復(fù)式增生造山作用(Xiao and Santosh，2014；Xiaoetal.， 2015)。綜合蛇綠混雜巖、增生雜巖和島弧巖漿巖時(shí)空演變特征，新疆北部古生代存在多島海的構(gòu)造古地理格局(Wangetal.， 2003)，中亞地區(qū)蘊(yùn)藏著重要的金屬礦產(chǎn)和油氣資源。

9)張國偉、趙國春、黃寶春等開展了《東亞大陸聚散》研究，如Zhao等(2018)給出了東亞大陸主要地塊在750iMa以來的演化路徑。

2.2.1.5 應(yīng)用古地理研究

以礦產(chǎn)資源勘探尤其是油氣勘探為目的的古地理研究，應(yīng)用巖相學(xué)、古生態(tài)學(xué)、沉積學(xué)方法，輔以大地構(gòu)造背景分析，是中國地質(zhì)界古地理研究的一個(gè)主要特色。以資源勘探為導(dǎo)向的應(yīng)用古地理研究有不斷向更小的空間尺度和時(shí)間尺度的精細(xì)巖相古地理編圖方向發(fā)展的趨勢(馮增昭等， 1988， 1990； 馮增昭， 2004； 陳洪德等， 2017)。 主要代表有：

1)馮增昭自20世紀(jì)70年代后期至今，采用單因素分析多因素綜合作圖法，先后編制了下?lián)P子地區(qū)華北、鄂爾多斯、塔里木等不同地區(qū)及全中國多層位的巖相古地理圖，該方法的核心是定量化，引領(lǐng)了定量古地理編圖的發(fā)展(馮增昭等，1988，1997；馮增昭，2016)。

2)關(guān)士聰?shù)?1984)完成并出版了《中國海陸變遷、海域沉積相與油氣》。該書列出了中國中—晚元古代(長城紀(jì)—震旦紀(jì))到三疊紀(jì)海陸分布及海域沉積相圖20幅，海陸變遷圖5幅，著重論述了海陸變遷、海域沉積相與油氣的關(guān)系，并分析了中國海相油氣遠(yuǎn)景。

3)李思田(1988)完成的含煤盆地巖相古地理編圖研究，是以服務(wù)于某種礦產(chǎn)勘探的應(yīng)用古地理研究的典范。

4)許效松等(2004)重建了中國各陸塊在顯生宙幾個(gè)主要時(shí)段的相對(duì)位置分布，探討了四川盆地、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地的古地理環(huán)境特征和油氣資源效應(yīng)。

開展國家油氣專項(xiàng)研究20年多來，中國古地理編圖研究在巖相古地理、生物古地理、構(gòu)造古地理等方面進(jìn)展很大(湯良杰等，2000；何登發(fā)等，2005，2007；許效松等，2005；林暢松等，2011；李英強(qiáng)等，2013；李皎和何登發(fā)，2014；邵東波等，2019；胡明毅等，2019)，對(duì)塔里木、準(zhǔn)噶爾、四川、渤海灣、柴達(dá)木等盆地的古地理研究進(jìn)行到以組、段為編圖單元的階段，對(duì)有的地層(如前述延長統(tǒng)、須家河組等)達(dá)到了四級(jí)層序體系域編圖的精度。

2.2.2 地幔垂直運(yùn)動(dòng)框架下的構(gòu)造古地理研究

太平洋板塊內(nèi)部的夏威夷火山島鏈的形成， 被認(rèn)為是熱點(diǎn)(地幔柱)的作用。 全球大火成巖省非常發(fā)育， 形成包括大陸溢流玄武巖在內(nèi)的非板塊運(yùn)動(dòng)形成的火成巖， 超大規(guī)模巖漿涌出， 造成氣候急劇變化， 被認(rèn)為是恐龍等生物大滅絕的主要原因之一。 這種大火成巖省被認(rèn)為與地幔柱密切相關(guān)(Ernst， 2014)。 俯沖到核幔邊界的洋殼具有均勻的輕重礦物分布， 其礦物顆粒相對(duì)較?。?礦物顆粒慢慢長大， 并在黏度低的地方逐漸發(fā)生輕重礦物分離； 礦物發(fā)生分離， 輕礦物部分具有比周圍地幔低的密度， 開始上浮； 而重礦物部分將仍停留在核幔邊界(CMB)， 這樣形成了地幔柱。 地幔柱假說認(rèn)為靠近地核的那部分地幔會(huì)形成一個(gè)升騰的熱柱， 當(dāng)其上升到巖石圈底部時(shí)， 地幔流向由垂直上升變?yōu)橄蛲鈹U(kuò)散形成具有火山活動(dòng)特征的熱區(qū)(孫衛(wèi)東， 2019)。

地幔內(nèi)部熱對(duì)流，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)個(gè)板塊構(gòu)成其熱邊界層，它們之間將發(fā)生相互作用。這一假說將淺部巖石圈的水平運(yùn)動(dòng)和深層地幔的垂直運(yùn)動(dòng)結(jié)合在了一起。雖這一假說仍未被廣泛接受，但南太平洋和非洲的上涌超級(jí)熱柱，中亞存在的下沉超級(jí)冷柱，已通過地震層析成像證明。地震層析技術(shù)反映深部物質(zhì)的密度差異，從而反映出溫度、化學(xué)的非均一性。板塊俯沖至670ikm，甚至到2850ikm；引起地幔柱上升，從而形成全地幔對(duì)流。地幔對(duì)流系統(tǒng)是表面板塊剪切運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力；巖石圈板塊是對(duì)流的淺層表現(xiàn)，巖石圈板塊的近地表運(yùn)動(dòng)與地幔對(duì)流系統(tǒng)是有聯(lián)系的(Anderson，1982)。

全球存在板塊型式和地幔柱型式的2種對(duì)流，板塊型式對(duì)流即上部冷的熱邊界層驅(qū)動(dòng)的對(duì)流，地幔柱型式對(duì)流即下部熱的熱邊界層驅(qū)動(dòng)的對(duì)流。下地幔巨型地幔柱的活動(dòng)是全球大地水準(zhǔn)面起伏的主要原因。浮力分析是討論地幔流動(dòng)的重要基礎(chǔ)。

地幔對(duì)流是驅(qū)動(dòng)地球各種動(dòng)力學(xué)行為的引擎，直接或間接導(dǎo)致了幾乎所有大尺度的構(gòu)造和地質(zhì)活動(dòng)(Davies，1999)。地幔對(duì)流也會(huì)對(duì)巖石圈施加垂向的應(yīng)力，使地表產(chǎn)生起伏，這一起伏稱為動(dòng)力地形。動(dòng)力地形是“響應(yīng)地幔內(nèi)部流動(dòng)產(chǎn)生的地表垂直位移”(Richards and Hager，1984)。重力場揭示大地水準(zhǔn)面高度的異常。從全球尺度來看，剔除巖石圈的影響之后，動(dòng)力地形一般在300～500im(Cazenave，1989)。全球大地水準(zhǔn)面2°的變化是50im(Hageretal.， 1985)。

地表地形主要受均衡地形—地殼和巖石圈厚度及密度橫向不均勻?qū)е碌牡匦嗡刂?，但?dòng)力地形是窺探深部地幔動(dòng)力學(xué)的重要窗口。通常用2種方式來約束它的空間分布和振幅： 一種是通過從觀測地形中去除沉積物、地殼厚度等巖石圈的均衡貢獻(xiàn)來估計(jì)，結(jié)果稱作殘余地形，它可能只是動(dòng)力地形的近似；另一種是通過地幔對(duì)流模型來預(yù)估，也叫預(yù)測動(dòng)力地形。

小尺度動(dòng)力地形的存在早已被認(rèn)識(shí)到， 例如20世紀(jì)70年代討論的夏威夷熱點(diǎn)鏈旁數(shù)百至上千千米的隆起。 但對(duì)于大尺度(5000～10000ikm以上波長)動(dòng)力地形是否存在， 它的振幅和空間分布等問題， 2種方法一直存在顯著差異。 如根據(jù)預(yù)測動(dòng)力地形， 全球最低值在東南亞區(qū)域， 其幅度可達(dá)-1ikm甚至更低， 但殘余地形給出的估計(jì)為正或接近于0im(Flamentetal.， 2013)。 Yang等(2017)通過對(duì)合成地形及觀測重力場的系統(tǒng)分析指出， 動(dòng)力地形長期存在爭論很大程度上來自于殘余地形估計(jì)的不準(zhǔn)確性， Hoggard等(2016)使用低精度的殘余地形污染了其獲得的高精度數(shù)據(jù)， 其目前稀疏分布的高精度殘余地形數(shù)據(jù)可以有效地推測出長波長動(dòng)力地形的分布， 其結(jié)果和長期以來預(yù)測動(dòng)力地形在空間分布和振幅上均一致。

Davies 等(2019)對(duì)Yang 等(2017)的工作進(jìn)行了驗(yàn)證和擴(kuò)展，認(rèn)為深部和淺部的地幔對(duì)流都對(duì)地表地形有重要影響；他們使用基于貝葉斯估計(jì)的自動(dòng)相關(guān)性拾取的方法來執(zhí)行正則化反演過程，計(jì)算殘余地形功率譜。長波長殘余地形的振幅范圍為0.8±0.1ikm，與Yang 等(2017)使用同樣階數(shù)得到的數(shù)值(-860～900im)基本一致；從I=2階到I=30階，地形功率譜的變化降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，他們認(rèn)為這證實(shí)了短波長、低振幅殘余地形的存在。深部和淺部的地幔對(duì)流都對(duì)地表地形有重要影響，殘余地形的長波長成分由深部的地幔對(duì)流控制，短波長成分主要取決于巖石圈結(jié)構(gòu)和最上層的地幔對(duì)流；只有仔細(xì)地分離和消除地球巖石圈厚度和密度變化引起的均衡效應(yīng)，才能從觀測記錄中提取與對(duì)流有關(guān)的動(dòng)力地形的短波成分。Davies等(2019)的工作已充分揭示了短波長動(dòng)力地形的特點(diǎn)。然而，準(zhǔn)確約束短波長動(dòng)力地形需要地幔對(duì)流模型預(yù)測和殘余地形估計(jì)2個(gè)方向的共同進(jìn)步，這取決于建立更為可靠的地幔密度和黏度結(jié)構(gòu)模型以及更精確的地殼及巖石圈的厚度與密度分布。

小規(guī)模對(duì)流有關(guān)的動(dòng)力地形，與洋/陸邊界的邊緣—驅(qū)動(dòng)效應(yīng)有關(guān)；大陸巖石圈之下小尺度對(duì)流，這種長度尺度的大陸表面的動(dòng)力地形波動(dòng)可以解釋沉積盆地的地層層序特征。

板塊俯沖相關(guān)的動(dòng)力地形，在弧后地區(qū)動(dòng)力沉降可達(dá)300im。動(dòng)力地形對(duì)全球構(gòu)造古地理有重要影響。地形隆起構(gòu)成物源區(qū)，負(fù)動(dòng)力地形形成坳陷型克拉通盆地?？死ㄅ璧乜膳c熱點(diǎn)相關(guān)，也可能與冷點(diǎn)相關(guān)。大陸表面的動(dòng)力隆起形成穹窿、可產(chǎn)生放射狀水系。動(dòng)力地形是影響海平面長周期變化歷史與大陸內(nèi)部海侵的一個(gè)重要因素。

2.2.3 巖石圈板塊水平運(yùn)動(dòng)與地幔柱垂直運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的全球構(gòu)造模型及構(gòu)造古地理研究

板塊構(gòu)造理論較難解釋大陸內(nèi)部的地貌、地震、新構(gòu)造與沉降史。板內(nèi)環(huán)境巖石圈的整體強(qiáng)度受它的熱—構(gòu)造年齡與繼承性構(gòu)造的重要影響。大陸巖石圈具有復(fù)雜的流變學(xué)特點(diǎn)；巖石圈的力學(xué)拆耦/分層特點(diǎn)對(duì)地球深部與地表過程之間的相互作用有明顯控制。例如，巖石圈的流變學(xué)分層制約著古克拉通塊體的保存，地幔柱—巖石圈相互作用的地表顯示以及對(duì)“動(dòng)力地形”的總體影響；大陸巖石圈俯沖的啟動(dòng)(連接造山變形與板內(nèi)變形的紐帶)，也可能受到地幔柱—巖石圈相互作用的促進(jìn)；巖石圈褶皺作用對(duì)沉積盆地的形成及相應(yīng)的差異垂直運(yùn)動(dòng)的控制，也受到巖石圈的流變學(xué)分層的制約。目前，仍然缺乏將地幔動(dòng)力學(xué)與大陸變形和盆地發(fā)育相結(jié)合的完美解釋，例如世界范圍克拉通盆地的地層層序發(fā)育，寒武紀(jì)—早奧陶世、晚白堊世的海侵成因。

在全球構(gòu)造模型中，目前已有將巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)與地幔柱耦合作用相結(jié)合的趨勢，提出了新框架下的威爾遜旋回概念(Wilson，1965;Heron，2019)(圖 10): 階段1，超大陸通過超級(jí)下降流聚合；階段2，初始俯沖停止，在超大陸邊緣形成新的俯沖帶；階段3，地幔回流和大陸絕熱引起的上地幔加熱作用產(chǎn)生陸下的深地幔柱；階段4，地幔柱促進(jìn)超大陸裂解。

圖 10 巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)與地幔柱耦合作用的威爾遜旋回 (據(jù)Wilson，1965;Heron，2019)Fig.10 A cartoon of coupling between the mantle plumes dynamics and the lithospheric plate movement in the wilson cycle(after Wilson，1965;Heron，2019)

在板塊構(gòu)造模擬與古地理重建中，新的方法不斷涌現(xiàn)。Stuart等(2012)提出了4D板塊的概念，主要基于高分辨率資料，可以疊加到4～8層數(shù)據(jù)。以前的板塊復(fù)原模型不考慮板塊的變形。Gurnis等(2018)提出了剛體板塊連續(xù)變形與演化的全球構(gòu)造重建的新方法，變形區(qū)鑲嵌于三角網(wǎng)中，從而可以計(jì)算變形及其變化，這一模塊放在Gplates交互式平臺(tái)上。對(duì)北美西部新生代構(gòu)造、南美大西洋邊緣中生代構(gòu)造、東南亞新生代構(gòu)造的復(fù)原表明，這一方法是研究大陸變形的有效工具。Peace等(2019)應(yīng)用GPlates建立了北大西洋南部200～0iMa的多期變形的板塊構(gòu)造模型。

第1行為三維動(dòng)力地形，第2行為地幔柱/巖石圈相互作用模型。UC=上地殼；LC=下地殼；ML=巖石圈地幔。 a—普通靜止巖石圈模型的長波長響應(yīng)；b和c—分層流變學(xué) 巖石圈模型，其中b為無遠(yuǎn)場作用力的初始響應(yīng)，c為有遠(yuǎn)場作用力時(shí)的響應(yīng)。iiikm圖 11 地?！獛r石圈相互作用與動(dòng)力地形發(fā)育的三維模擬(據(jù)Burov 和Gerya，2014)Fig.11 3D modelling of mantle-lithosphere interactions and dynamic topography(after Burov and Gerya，2014)

2.3 研究存在的問題

自板塊構(gòu)造理論創(chuàng)立以來，全球板塊構(gòu)造模擬和古地理重建一直是國際地學(xué)界研究的熱點(diǎn)。在以前寒武系為基底的地球板塊分布及顯生宙以來的板塊漂移歷史，顯生宙以來全球巖相古地理及古板塊位置，新元古代晚期(距今650iMa)以來全球古板塊、古地理和古氣候歷史重建等方面已較為成熟(圖 1至圖 9)。在古生代全球構(gòu)造演化和古板塊重建、板塊及其邊界屬性、板塊運(yùn)動(dòng)分析及其相互作用(圖 2至圖 6)，中新生代以來全球洋、陸分布及其板塊運(yùn)動(dòng)學(xué)復(fù)原方面愈來愈精細(xì)(圖 7，圖 8)。特定區(qū)域的古板塊、古地理再造及其對(duì)礦產(chǎn)資源的控制研究方面日益深入(圖 9)。探究巖石圈板塊與地幔的相互作用的構(gòu)造模型越來越多(圖 10)，對(duì)動(dòng)力地形的影響越來越受到關(guān)注(圖 11)。

上述研究加深了對(duì)地球歷史、現(xiàn)今地球表面海洋、陸地、盆地、山脈形成演化及其礦產(chǎn)、能源、資源意義的認(rèn)識(shí)和理解。雖然知識(shí)在逐步增加，但賴以重建的地質(zhì)、地球物理數(shù)據(jù)變化并不大。全球板塊構(gòu)造與古地理重建的研究組還不多，他們關(guān)于板塊位置及古地理隨時(shí)間變化的看法有一致性嗎？這些研究組解釋的差異在什么地方？如何定量評(píng)判已經(jīng)知道的與不知道的？下列問題日益受到關(guān)注：

1)長期演化盆地的復(fù)原： 因沉積盆地易保存，沉積記錄反映了地質(zhì)歷史時(shí)期的巖相、沉積環(huán)境、古生態(tài)、古氣候、古地理格局。但中國的沉積盆地活動(dòng)性強(qiáng)，后期改造明顯，沉積記錄間斷，對(duì)其進(jìn)行解釋會(huì)有一定的片面性，需開展原型盆地復(fù)原。

2)造山帶的古地理恢復(fù)： 造山帶(物源區(qū))因隆升剝蝕，難以得到地質(zhì)歷史時(shí)期的古地理信息(圖 9中未能復(fù)原造山帶的古地形)。如： 高程分布，流域體系，古地貌，古氣候帶，地質(zhì)體分布，古構(gòu)造屬性等。沉積物源綜合分析法(巖石學(xué)、古水流、碎屑鋯石年齡、地化等方法)，古高程計(jì)(氫、氧穩(wěn)定同位素法)，低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法(AFT/ZR裂變徑跡法，ZR U-Th/He法)，多尺度構(gòu)造平衡法(地殼、巖石圈尺度的構(gòu)造平衡，復(fù)原斷層、地質(zhì)體在不同時(shí)期的位置)，地質(zhì)解析法(不同地質(zhì)體的構(gòu)造屬性)等不同方法解釋的精度與綜合應(yīng)用需要不斷加強(qiáng)。

3)源-匯體系的流域/搬運(yùn)體系重建： 這是重建構(gòu)造古地理格局的紐帶，在以前的重建圖中未見。例如陸—洋體系(控扇)、被動(dòng)大陸邊緣體系、活動(dòng)大陸邊緣體系、陸—湖體系(控砂)、斷陷湖盆體系、拗陷湖盆體系等的復(fù)原。

4)山(高地)—流域(渠)—盆(低地)完整的構(gòu)造古地理系統(tǒng)復(fù)原： 重建地質(zhì)歷史時(shí)期的構(gòu)造古地理系統(tǒng)，復(fù)原其演變過程，是地球科學(xué)的首要任務(wù)。

5)全球尺度的精細(xì)活動(dòng)論構(gòu)造古地理重建： 目前已出版的構(gòu)造巖相古地理圖多局限于某些地區(qū)、國家或區(qū)域，全球范圍的構(gòu)造巖相古地理研究仍較缺乏；全球尺度的構(gòu)造巖相古地理恢復(fù)、古地理單元?jiǎng)澐州^粗略，多為示意性描繪海陸分布，或是針對(duì)某些地質(zhì)歷史時(shí)期，尚未實(shí)現(xiàn)全球無縫化、精細(xì)化和系統(tǒng)性的編圖；所編圖件大多局限于現(xiàn)今構(gòu)造位置，還不是活動(dòng)論的圖件。

6)應(yīng)用構(gòu)造古地理編圖： 目前沒有涵蓋全球所有含油氣盆地等基本構(gòu)造單元的、系統(tǒng)展現(xiàn)前寒武紀(jì)以來各個(gè)地質(zhì)時(shí)期關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的巖相古地理精細(xì)編圖(張光亞等，2019a，2019b)；對(duì)全球古位置巖相古地理演化認(rèn)識(shí)概念性、探討性多，“活動(dòng)性”體現(xiàn)不充分；對(duì)全球構(gòu)造巖相古地理演化及其對(duì)礦產(chǎn)資源、能源分布控制作用認(rèn)識(shí)欠深入。

3 活動(dòng)論構(gòu)造古地理研究內(nèi)容、思路與方法

3.1 活動(dòng)論構(gòu)造歷史觀

一個(gè)自然系統(tǒng)的基本屬性包括： 為一個(gè)沒有清晰邊界的開放系統(tǒng)；不能精確刻畫；初始條件不能同時(shí)被測定；能量和物質(zhì)持續(xù)流動(dòng)，物理和化學(xué)特性非常量、非均一；向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)引起抗衡運(yùn)動(dòng)的“反饋”機(jī)制；通常具有“混沌”特性；影響計(jì)算和預(yù)測的能力。地球是一個(gè)動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)，表現(xiàn)在： 地球作為一個(gè)系統(tǒng)，地球的所有部分都在運(yùn)動(dòng)；地球的每一個(gè)組成部分都卷入循環(huán)，這些循環(huán)是相互聯(lián)系的，并相互反饋；在短時(shí)間尺度，創(chuàng)立一個(gè)遠(yuǎn)離平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。在更長的(數(shù)千萬年)時(shí)間尺度上，地球系統(tǒng)在進(jìn)化；地球既與太陽系有關(guān)，也與地質(zhì)和生物系統(tǒng)有關(guān)；地球有一個(gè)起源的時(shí)間，并最終會(huì)結(jié)束。

從地球這一行星系統(tǒng)出發(fā)來理解其構(gòu)造性質(zhì)，主要有以下4點(diǎn)：

1)活動(dòng)論構(gòu)造觀： 地球?yàn)橐粡膬?nèi)核到外層空間多圈層耦合的地球系統(tǒng)，地球不同圈層處于運(yùn)動(dòng)之中。地球表層的巖石圈板塊處于運(yùn)動(dòng)之中，即板塊構(gòu)造(觀)；地球深部與淺表之間物質(zhì)不斷交換，存在深俯沖與地幔柱，二者構(gòu)成全地幔尺度的威爾遜旋回。同時(shí)，還需要從宇宙的時(shí)、空四維視野觀察理解探索太陽系行星系統(tǒng)中的行星地球的實(shí)質(zhì)與規(guī)律。

2)演化論： 太陽的壽命大約100×108ia，年齡約50×108ia；地球的年齡46×108ia，地球誕生后8×108ia才出現(xiàn)最簡單的生命。地球的歷史在不斷遞進(jìn)發(fā)展。45.5×108ia以來，地球分異演化，形成各個(gè)圈層；圈層由低級(jí)向高級(jí)不斷演替與發(fā)展。

3)階段論： 地球的演化是分階段進(jìn)行的。演化過程劃分為一系列階段： 太古宙、元古宙、古生代、中生代、新生代；不同階段的“過程”、“實(shí)質(zhì)”根本不同，表現(xiàn)為間斷與連續(xù)。

4)轉(zhuǎn)化論： 不同演化階段之間發(fā)生轉(zhuǎn)換。不同“質(zhì)”的階段之間實(shí)現(xiàn)時(shí)—空變換、過程轉(zhuǎn)換；運(yùn)動(dòng)體制的變換、變革是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的基本方式，“災(zāi)變”、“突變”與“漸變”相間隔。

新的構(gòu)造觀的哲學(xué)基礎(chǔ)是“活動(dòng)論構(gòu)造歷史觀”，即地球是活動(dòng)的、不斷演變發(fā)展的，發(fā)展是分階段的遞進(jìn)演變，不同階段之間發(fā)生“變革”轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)“時(shí)代”更迭。新的地球構(gòu)造觀是構(gòu)建統(tǒng)一整體行星地球系統(tǒng)如何運(yùn)作的大地構(gòu)造觀及其理論體系，地球流變學(xué)和深部地質(zhì)與深部構(gòu)造及其動(dòng)力學(xué)是其重要基礎(chǔ)。流變學(xué)是時(shí)空所有尺度上控制變形運(yùn)作的地球物質(zhì)基本屬性。

3.2 活動(dòng)論構(gòu)造古地理的概念

構(gòu)造古地理是地球演化史、生物演化史、氣候演化史重建的基礎(chǔ)；是油氣、煤、鹽類、水資源、金屬礦產(chǎn)等勘查的重要依據(jù)。板塊構(gòu)造理論對(duì)地質(zhì)科學(xué)的許多領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響，也催生了活動(dòng)論古地理(孫樞，2005b)?；诨顒?dòng)論構(gòu)造—?dú)v史觀，活動(dòng)論構(gòu)造古地理的涵義在于： (1)地球表層的地貌形態(tài)、地理格局，如山川、江河湖海，是構(gòu)造、氣候、水動(dòng)力、生物等因素作用的綜合體現(xiàn)。(2)構(gòu)造—地貌/地理單元有明顯的時(shí)—空屬性，隨著時(shí)間，隨著構(gòu)造、氣候、沉積、深部等的背景(環(huán)境)變化而逐漸演變。(3)盆—山格局、盆內(nèi)隆—坳(凹)格局是構(gòu)造—地貌(地理)的基本表現(xiàn)形式。(4)沉積盆地的形成、演化最直觀地體現(xiàn)為構(gòu)造古地理(貌)的演變與發(fā)展。(5)構(gòu)造古地理格局的繼承、變遷、更迭與改造，控制了沉積盆地的發(fā)生、演化、能源與資源礦產(chǎn)的分布。

活動(dòng)論構(gòu)造古地理概念下的沉積盆地(圖 12)，其屬性為： (1)沉積盆地、克拉通、造山帶是巖石圈的基本構(gòu)造單元。造山帶與沉積盆地相互獨(dú)立，存在物質(zhì)、能量交換，在地質(zhì)歷史時(shí)期又相互轉(zhuǎn)換。(2)巖石圈板塊的水平運(yùn)動(dòng)、深部地幔的作用是沉積盆地形成的根本因素。(3)隆起區(qū)(造山帶、地盾等)—物源區(qū)的風(fēng)化剝蝕、(河流、風(fēng)、冰川等的)搬運(yùn)、沉積區(qū)的堆積充填等外動(dòng)力地質(zhì)作用，與盆地區(qū)沉降、隆起區(qū)的均衡隆升等內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用構(gòu)成(軟流圈層之上)巖石圈尺度的循環(huán)(Matenco and Andriessen，2013)，為地球表層的構(gòu)造圈相互作用的基本機(jī)制。(4)構(gòu)造圈的內(nèi)、外動(dòng)力的互饋地質(zhì)作用是沉積盆地演化的基本原因。

圖 12 活動(dòng)論構(gòu)造古地理的研究內(nèi)容與技術(shù)方法Fig.12 Study content and technique methods for mobile tectono-palaeogeography

3.3 活動(dòng)論構(gòu)造古地理的研究內(nèi)容

將克拉通與造山帶相結(jié)合的早期的古地理研究，是一種區(qū)域古地理研究?；顒?dòng)論古地理研究是把沉積盆地、克拉通與造山帶這3個(gè)巖石圈的基本單元相結(jié)合，考察它們隨時(shí)間的演變，從而是一種演化的構(gòu)造古地理概念。孫樞(2005b)曾強(qiáng)調(diào)指出中國的活動(dòng)論古地理研究要進(jìn)入造山帶，區(qū)域研究要把克拉通和造山帶結(jié)合起來。

自然地理特征包括海洋、陸地的分布特征，大陸塊體的輪廓和緯度，地形(隆升剝蝕區(qū)和沉降沉積區(qū))的分布及氣候、生物等信息。常見的地理單元如隆起剝蝕區(qū)、沖積區(qū)、湖泊區(qū)、濱海區(qū)、淺海區(qū)、濱淺海+鹽沼、三角洲、島弧、半深?！詈^(qū)、海底扇等單元。古地理是研究地質(zhì)歷史時(shí)期自然地理特征的科學(xué)，如洋、陸格局與大陸運(yùn)動(dòng)軌跡，盆、山分布及其轉(zhuǎn)換，以及資源分布特點(diǎn)。主要有3個(gè)研究內(nèi)容(圖 12): (1)山脈： 地質(zhì)歷史時(shí)期的山脈主要是物源區(qū)，研究的方法包括地勢分析與高程分析。需要注意的是，山脈形成之前可以是不同類型的盆地，如被動(dòng)大陸邊緣盆地、弧前、弧后、大洋盆地等，甚至可以是陸內(nèi)裂谷盆地或克拉通內(nèi)坳陷盆地。山脈的變形過程及其對(duì)盆地的作用也是研究的重要內(nèi)容。(2)盆地： 地質(zhì)歷史時(shí)期的盆地主要是沉積區(qū)。研究的方法包括水深分析、沉積物分散方式、沉降分析等，盆地分析的方法較為完善。同樣需要注意的是，盆地形成之前可以是不同類型的造山帶，造山帶的伸展垮塌是形成盆地的一種主要方式，眾多的克拉通盆地位于早期的造山帶之上，沉積蓋層底部的區(qū)域不整合面之下常為高級(jí)變質(zhì)巖系或結(jié)晶巖系，指示了長期的克拉通化過程。(3)流域： 地質(zhì)歷史時(shí)期的流域主要是搬運(yùn)體系，研究的方法包括巖相、古生態(tài)、沉積體系分析?；跉夂颉兾g、沉積、水動(dòng)力等互饋機(jī)制建立了流域體系的演化模型。

構(gòu)造古地理研究則是在此基礎(chǔ)上揭示古地理單元的構(gòu)造屬性與演變歷史(圖 12)，包括： (1)古地理構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑?依據(jù)地質(zhì)屬性劃分上述地理單元的地質(zhì)結(jié)構(gòu)單元，如依據(jù)斷裂帶、隆起帶、最大海侵邊界、海泛面等，厘定構(gòu)造單元之間的邊界并對(duì)其進(jìn)行幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)解析，考察它們隨時(shí)間的變化特點(diǎn)。(2)古地理單元的構(gòu)造屬性： 依據(jù)構(gòu)造應(yīng)力場厘定古地理單元是處于擠壓、拉張、走滑應(yīng)力環(huán)境，例如造山帶有擠壓、拉張或走滑環(huán)境，這些環(huán)境在不同地質(zhì)時(shí)期發(fā)生演化、轉(zhuǎn)換，如造山后出現(xiàn)伸展垮塌。被動(dòng)大陸邊緣盆地可以形成重力構(gòu)造系統(tǒng)，前緣擠壓、后緣伸展、中間出現(xiàn)泥巖或巖鹽層的連鎖。還需厘定它們所處的熱構(gòu)造環(huán)境，如高、中、低地溫場。地幔柱上升區(qū)常形成熱構(gòu)造穹窿；下降區(qū)形成冷點(diǎn)，形成坳陷盆地。(3)古地理單元的構(gòu)造演化： 建立古地理單元的演化序列，如伸展—擠壓、擠壓—拗陷—伸展、擠壓—走滑—伸展等不同動(dòng)力學(xué)演變方式；考察古地理單元物質(zhì)構(gòu)成上的疊加，或空間界面上的復(fù)合與疊加，區(qū)域性不整合面常是不同期古地理單元的疊加界面。建立構(gòu)造演化模式，提出古地理單元的演化框架、演化模型，如建立造山帶的演化模型、盆地的成因模型；從4D角度建立不同尺度的(板塊、區(qū)域、盆地、構(gòu)造帶/單元等級(jí)次)構(gòu)造古地理演化模式。

構(gòu)造古地理圖是表述上述概念的關(guān)鍵圖件，不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造古地理圖是基于活動(dòng)論構(gòu)造古地理思想表述古地理演化的最高方式(李思田，2006)。

古地理圖是某個(gè)時(shí)期某個(gè)范圍內(nèi)各種地質(zhì)地理現(xiàn)象特征的具體體現(xiàn)(劉鴻允，1955；劉寶珺和曾允孚，1985；馮增昭，2016)?；诘貙?、巖相、生物、構(gòu)造等資料重建古地理圖(板塊構(gòu)造重建)，探討古地理演化中的構(gòu)造作用過程、隆升—?jiǎng)兾g與沉降—沉積過程、古海洋、古氣候與古生態(tài)演變，進(jìn)而揭示礦產(chǎn)資源分布的控制因素，例如含油氣系統(tǒng)的烴源巖、儲(chǔ)集巖發(fā)育的氣候、地貌、水體等控制因素。

3.4 活動(dòng)論構(gòu)造古地理的研究思路與方法

關(guān)于活動(dòng)論構(gòu)造古地理的研究方法已有大量探索，例如：

1)Sun等(1991)論述了中國的印支造山帶與東特提斯洋的消亡之間的時(shí)空關(guān)系，是中國早期關(guān)于特提斯構(gòu)造域大地構(gòu)造演化研究的重要成果；孫樞等(1998)指出盆地動(dòng)態(tài)演化研究的必要性，并強(qiáng)調(diào)沉積盆地、造山帶古地理研究要緊密結(jié)合(孫樞，2005a)；近來強(qiáng)調(diào)“深時(shí)”研究的重要性(孫樞和王成善，2009)，“深時(shí)”是指地球從46億年前形成之初演化到260萬年前第四紀(jì)開始的漫長地質(zhì)歷史時(shí)期，深時(shí)地球經(jīng)歷了冰室氣候和溫室氣候的交替，深時(shí)古地理概念的提出豐富了活動(dòng)論古地理的內(nèi)涵。

2)吳根耀(2003)提出了造山帶古地理學(xué)的研究思路與方法。在吳根耀(2005)提出的盆地分析中“原地的古地理重建與非原地的古地理重建相結(jié)合且以后者為主”的原則基礎(chǔ)上，對(duì)造山帶地區(qū)或經(jīng)受過造山運(yùn)動(dòng)改造的地區(qū)開展古地理研究，盡可能客觀地復(fù)原地史期間的海陸面貌和盆、山格局，來重建區(qū)域的構(gòu)造古地理演化。其關(guān)鍵是給定時(shí)間約束后，在現(xiàn)存區(qū)域地質(zhì)記錄的蛛絲馬跡中尋找“消失”了的構(gòu)造古地理單元，發(fā)現(xiàn)后期“出現(xiàn)”的構(gòu)造古地理單元，厘定斷裂活動(dòng)對(duì)古地理重建的制約。大陸地塊的解體、沉沒、俯沖、剝蝕、沖斷—推(滑)覆作用、地體增生、走滑作用、碎裂和被卷入年輕造山帶等都可能導(dǎo)致古地理單元的變形與變位。

3)王成善等(2010)以青藏特提斯為例提出了活動(dòng)古地理重建的思路和基本研究內(nèi)容。具體思路是： 在古地理重建數(shù)據(jù)庫和古地理重建模擬系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)上，依據(jù)古地磁學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡研究古大陸位置，結(jié)合古構(gòu)造和古生物對(duì)青藏高原喜馬拉雅(印度北緣)、拉薩、東和西羌塘地體的古大陸位置進(jìn)行復(fù)位；利用深部地球物理、地表地質(zhì)斷裂證據(jù)，借助生物古地理資料，對(duì)古大陸和盆地的邊界、規(guī)模予以限制；利用變形縮短率、構(gòu)造平衡剖面恢復(fù)技術(shù)等對(duì)原型盆地進(jìn)行復(fù)原；在沉積和生物環(huán)境識(shí)別劃分基礎(chǔ)上，編繪基于古大陸重建的巖相和生物古地理圖；進(jìn)一步通過沉積學(xué)、沉積地球化學(xué)、古生物有關(guān)方法和技術(shù)，對(duì)古海洋海水參數(shù)特征、海洋氣候參數(shù)進(jìn)行分析研究，探討古地理和古構(gòu)造格局控制下的古海洋、古氣候條件與盆地、儲(chǔ)集巖和烴源巖的形成環(huán)境。強(qiáng)調(diào)古地理重建是現(xiàn)代地質(zhì)科學(xué)的集成，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。這一學(xué)術(shù)思路突出表現(xiàn)在他領(lǐng)導(dǎo)的正在世界范圍開展的全球古地理重建項(xiàng)目中。

4)何登發(fā)等(2015a)基于盆、山結(jié)合思路提出了活動(dòng)論古地理重建的技術(shù)方法。在古地理研究基礎(chǔ)上，依據(jù)古地磁學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡恢復(fù)古大陸位置，對(duì)原型盆地進(jìn)行復(fù)原，編制基于古大陸重建的巖相和生物古地理圖，進(jìn)一步通過沉積學(xué)、沉積地球化學(xué)、古生物有關(guān)方法和技術(shù)，對(duì)古海洋海水參數(shù)、氣候參數(shù)進(jìn)行分析研究，動(dòng)態(tài)探討古地理演化及其控制下的古海洋、古氣候條件與生、儲(chǔ)、蓋的關(guān)系。應(yīng)用這一方法，復(fù)原了四川盆地及周緣不同地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造一古地理環(huán)境，揭示了古地理環(huán)境的巨大變遷。

5)劉少峰和王成善(2016)提出了板塊構(gòu)造古地理重建思路、內(nèi)容和方法。將全球板塊構(gòu)造古地理模型與基于物理特性的地幔和巖石圈有限元模型相結(jié)合，將動(dòng)力地形與地幔活動(dòng)過程研究相結(jié)合，指出古地理重建和地球動(dòng)力學(xué)研究中應(yīng)遵循的“定時(shí)、定位、定向和定型”的原則。

6)張光亞等(2019a，2019b)探討了全球巖相古地理圖的編制方法?；谌?981個(gè)地質(zhì)單元前寒武紀(jì)以來各地質(zhì)時(shí)期(紀(jì)或世)的巖相古地理等地質(zhì)特征分析，系統(tǒng)編制全球現(xiàn)今地理位置13個(gè)紀(jì)或世關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的巖相古地理圖，結(jié)合古板塊恢復(fù)成果實(shí)現(xiàn)古構(gòu)造位置下的原型盆地和巖相古地理恢復(fù)。

基于上述基礎(chǔ)，以及長期在塔里木、四川、鄂爾多斯等盆地及秦嶺、天山等造山帶的研究實(shí)踐，我們提出了活動(dòng)論構(gòu)造古地理研究的5個(gè)基本步驟，簡稱為“五定原則”： 確定構(gòu)造古地理單元的邊界(定界、定塊)；確定構(gòu)造古地理單元的屬性(定時(shí)、定性)；確定構(gòu)造古地理單元的組成(定貌、定相)；確定構(gòu)造古地理單元的結(jié)構(gòu)(定位、定向)；確定構(gòu)造古地理單元的演變(定帶、定型)。

3.4.1 確定構(gòu)造古地理單元的邊界

確定構(gòu)造古地理單元首先需要定界與定塊。構(gòu)造古地理單元以不同性質(zhì)、不同規(guī)模的構(gòu)造帶為邊界，具有不同的構(gòu)造屬性、不同基底物質(zhì)組成、不同構(gòu)造演化歷史。其邊界與規(guī)模的確定是開展構(gòu)造古地理重建的基礎(chǔ)。

構(gòu)造古地理單元具有不同的級(jí)次，如板塊、微板塊、地塊及微地塊、地體等。板塊邊界具不同類型，有俯沖帶、縫合帶、洋中脊、轉(zhuǎn)換斷層、其他類型斷層等。構(gòu)造邊界具有級(jí)次性。板塊、微板塊的邊界為縫合線、韌性剪切帶等(圖 8)；地塊、微地塊的邊界為斷裂帶、地殼變化帶、洋陸過渡帶。

構(gòu)造古地理單元的邊界具有復(fù)合與演化性質(zhì)。在橫向上多條邊界相連與復(fù)合(圖 8)；構(gòu)造古地理單元的邊界發(fā)生隨時(shí)間演變，包括斷裂帶的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，板塊邊界性質(zhì)的轉(zhuǎn)換，如由拉張演變?yōu)閿D壓。

現(xiàn)代板塊構(gòu)造重建采用連續(xù)閉合板塊多邊形理論，通過建立全球絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，模擬和表達(dá)板塊形態(tài)、大小變化和位置變化。

板塊邊界的位置和演化依據(jù)現(xiàn)今發(fā)育的板塊邊界、島弧、巖漿弧、縫合帶和主要斷層的位置及其隨時(shí)間變化的地質(zhì)證據(jù)確定。板塊、陸塊或地塊在地質(zhì)歷史時(shí)期以不同的、相互獨(dú)立的和不斷運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造邊界圍限，它們的形狀、大小乃至邊界的構(gòu)造屬性均在不斷發(fā)生變化。為了重建和描述板塊或陸塊這種變化，Gurnis等(2012)提出一種構(gòu)建“連續(xù)閉合的板塊多邊形”的方法揭示板塊的動(dòng)態(tài)變化，采用一系列板塊邊界構(gòu)建板塊多邊形，確定不同板塊邊界的歐拉旋轉(zhuǎn)極，多邊形隨時(shí)間演化并保持閉合。描述板塊邊界運(yùn)動(dòng)的歐拉極可用GPlates軟件中板塊構(gòu)造重建模型模擬獲得。每一板塊邊界具有一組特定功能屬性，如俯沖帶邊界包括了俯沖極性、俯沖角度、活動(dòng)時(shí)間等。Seton等(2012)和Müller等(2016)基于板塊運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建了全球200iMa和230iMa以來的動(dòng)態(tài)的閉合板塊多邊形，從而精細(xì)地重建了全球板塊構(gòu)造演化。

確定連續(xù)閉合的板塊多變形的幾何形態(tài)與規(guī)模，賦以地質(zhì)信息，達(dá)到定“塊”的目的。

3.4.2 確定構(gòu)造古地理單元的屬性

確定構(gòu)造古地理單元需要明確其存在的時(shí)間(定時(shí))與性質(zhì)(定性)。

建立精細(xì)的構(gòu)造古地理單元賦存的時(shí)間格架是正確恢復(fù)構(gòu)造古地理單元位置及其演化的關(guān)鍵。基于生物地層學(xué)、同位素地質(zhì)年代學(xué)，對(duì)構(gòu)造古地理單元的邊界及其內(nèi)部的地質(zhì)體進(jìn)行時(shí)代判定與測年，目前已經(jīng)是較為成熟的方法。依據(jù)區(qū)域不整合面的分布、時(shí)限等劃分構(gòu)造旋回，包括巨旋回、超旋回、旋回等，厘定構(gòu)造古地理單元發(fā)育的時(shí)限，具體經(jīng)歷了哪幾個(gè)構(gòu)造演化階段，經(jīng)歷的構(gòu)造發(fā)展期次，是對(duì)構(gòu)造古地理單元進(jìn)行“定時(shí)”的關(guān)鍵。以沉積盆地而言，盆地演化階段、幕次可以根據(jù)盆地內(nèi)部不整合面、巖漿活動(dòng)、同構(gòu)造沉積、構(gòu)造沉降等進(jìn)行綜合分析確定。

厘定不同時(shí)間/階段之下構(gòu)造古地理單元(板塊、地塊、地體等)的構(gòu)造性質(zhì)(定性)，是建立地質(zhì)歷史時(shí)期相應(yīng)構(gòu)造古地理單元演化序列的基礎(chǔ)。確定上述連續(xù)閉合的多邊形“構(gòu)造板塊”的地質(zhì)屬性需要多種地質(zhì)資料的融合分析。構(gòu)造體制有擠壓、伸展、走滑等不同；應(yīng)力環(huán)境多變，構(gòu)造古地理單元的構(gòu)造應(yīng)力場從邊緣到內(nèi)部存在變化，例如從擠壓到走滑到伸展，發(fā)生應(yīng)力狀態(tài)的變化；熱體制有熱、溫、冷等不同，受巖石圈厚度及大地構(gòu)造位置制約。大地構(gòu)造部位有板內(nèi)、板緣、板間等變化，構(gòu)造背景有裂谷、坳拉槽、海溝、俯沖帶、克拉通內(nèi)、前陸等不同。這一步的難點(diǎn)是確定不同時(shí)限的構(gòu)造古地理單元性質(zhì)，它們以區(qū)域不整合面為界，構(gòu)造屬性常常發(fā)生轉(zhuǎn)換，例如被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)為前陸環(huán)境，擠壓造山帶轉(zhuǎn)為造山后伸展等。

由于在地質(zhì)歷史時(shí)期構(gòu)造古地理單元之間可以發(fā)生復(fù)合，例如幾個(gè)地體聯(lián)合成一個(gè)較大的地體，地體增生于地塊或板塊邊緣，地體沿走滑斷層大規(guī)模滑移，不同原型盆地在橫向上聯(lián)合形成一個(gè)大型盆地等等，這時(shí)對(duì)構(gòu)造古地理單元的“定性”也需要及時(shí)改變。

3.4.3 確定構(gòu)造古地理單元的組成

在確定了構(gòu)造古地理單元的邊界、性質(zhì)之后，需要進(jìn)一步厘定構(gòu)造古地理單元的次級(jí)組成單元(構(gòu)造單元?jiǎng)澐?、物質(zhì)組成(巖相、生物相)、各單元的以及整體的外部形態(tài)(古地貌、古地形)等，即定相、定貌。

構(gòu)造古地理單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分依據(jù)主要斷裂帶、地層尖滅帶、巖相變化帶、最大洪泛面、古隆起等綜合進(jìn)行劃分。視強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)，有時(shí)需要進(jìn)行取舍。例如盆地的構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，需要考慮不同地質(zhì)時(shí)期的關(guān)鍵事件、地層分布、構(gòu)造變形分布、巖漿巖的發(fā)育情況等進(jìn)行厘定。全球海平面變化周期是一重要參考依據(jù)，全球海平面高位期(如Ediacaran階、Stage 4階、Termadocian階、Aeronian階、Givetian階、Tournaisian階、Roadian階、Norian階、Bathonian階、Aptian階、Turonian階、Bartonian階、Langhian階)與低位期的厘定對(duì)陸、海分布，盆地層序及體系域分布有參考意義。

構(gòu)造古地理單元的物質(zhì)組成為巖相及賦存于巖石中的生物相。沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖的巖相劃分已有成熟方法。巖相組合是常用的表達(dá)方式，如張光亞等(2019a，2019b)在全球巖相古地理編圖中，將巖相組合歸并為22種。

構(gòu)造古地理單元的地形地貌是特定時(shí)期內(nèi)、外動(dòng)力的綜合效應(yīng)。目前主要依據(jù)中低溫?zé)崮甏鷮W(xué)、碳氧同位素等古高程分析、地殼厚度分析、沉積環(huán)境分析等確定古地形。

應(yīng)用中、低溫?zé)崮甏鷮W(xué)分析，碳團(tuán)簇同位素，氫、氧同位素分析等古海拔高程校正技術(shù)，可探索典型山脈—盆地系統(tǒng)的剝露—埋藏史和典型山脈或區(qū)域的隆升過程及可能的古高程。如對(duì)青藏高原的隆升時(shí)期、古高程的分析，應(yīng)用同位素古高程計(jì)得到的結(jié)果已較為精準(zhǔn)。

根據(jù)均衡原理據(jù)地殼厚度變化可以恢復(fù)地形。大陸構(gòu)造的變化主要表現(xiàn)在陸殼的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)上，水平運(yùn)動(dòng)主要體現(xiàn)在塊體的位移、走滑和旋轉(zhuǎn)上，垂直運(yùn)動(dòng)主要體現(xiàn)在地殼厚度的變化上。地殼厚度與地表地勢之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，按照地殼均衡原理，地殼厚則地勢高，地殼薄則地勢低?，F(xiàn)今的中國地勢，渤海等淺海平臺(tái)地殼厚度大多小于30ikm，華北平原地殼厚度在30～40ikm之間，太行山以西地殼厚度大于40ikm，青藏高原地殼厚度大于50ikm。地殼加厚形成的高原和山脈，對(duì)氣候、生物、環(huán)境會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。如晚中生代的中國東部高原對(duì)于東亞地區(qū)晚侏羅世—早白堊世的氣候、環(huán)境施加影響(張旗等，2007)；晚侏羅世—早白堊世，中國東部存在南北氣候的分野，北部為溫濕環(huán)境，發(fā)育熱河生物群，盛產(chǎn)煤和石油；南部為干熱環(huán)境，發(fā)育建德生物群，局部出現(xiàn)沙漠化(張旗等，2007)。地勢高低對(duì)各種金屬和非金屬礦產(chǎn)的賦存有指示意義，厚地殼和薄地殼產(chǎn)出的礦產(chǎn)不同，厚地殼出現(xiàn)金、銅礦，薄地殼出現(xiàn)鎢錫、鈾、鉛鋅礦及石油和煤等。地勢從高到低為山脈和高原、地脈和山地、平原和丘陵和海臺(tái)四級(jí)。張旗等(2013)據(jù)此提出了不同地勢單元的判別標(biāo)志。

古地勢圖主要恢復(fù)古代地勢分布，高地指示地殼加厚，而低地表明地殼為正常厚度或減薄區(qū)。張旗等(2013)根據(jù)不同類型花崗巖、金銅鎢錫等礦床及古地理圖資料編制完成了中國三疊紀(jì)地勢圖(圖 13)，三疊紀(jì)中國可能存在5個(gè)高地，即華北高原、北山山脈、羌塘—秦嶺山脈、龍門山山脈和湖南山地；三疊紀(jì)的東北、北疆、華北和華南則為低地。上述山脈(地脈、山地)主要發(fā)育在晚三疊世，是陸塊擠壓碰撞的產(chǎn)物。這與目前對(duì)三疊紀(jì)構(gòu)造古地理的認(rèn)識(shí)非常吻合，晚三疊世是中國大陸拼合的最重要時(shí)期。

地質(zhì)學(xué)綜合分析古地形的進(jìn)展表現(xiàn)在：區(qū)域性或全球性的古地形重建主要還是通過沉積學(xué)、古生物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等古沉積環(huán)境、構(gòu)造環(huán)境分析對(duì)古地形進(jìn)行恢復(fù)。不同沉積環(huán)境的巖相和巖石類型反映的古地形和古水深不同(Scotese，2009；劉少峰和王成善，2016)。開展前述的巖相地質(zhì)填圖可以約束相應(yīng)的古高程、古水深(表 1)。在盆地分析中，以地震資料為基礎(chǔ)的古地貌恢復(fù)研究，即“地震古地貌學(xué)”，已成為沉積地質(zhì)和盆地分析領(lǐng)域的一個(gè)新方法。盆地地貌演變是對(duì)區(qū)域構(gòu)造背景、盆地的構(gòu)造格局及其演化的響應(yīng)。

表 1 不同古地理環(huán)境的海拔高程范圍 (據(jù)Scotese， 2009； 劉少峰和王成善， 2016)Table1 Elevation ranges of different palaeogeography environments(after Scotese， 2009； Liu and Wang， 2016)

近年來，提出了沉積通量模型恢復(fù)物源區(qū)古地勢的方法。在地質(zhì)時(shí)間框架下，古流域最大地勢高度R可通過BQART模型進(jìn)行估計(jì)(Syvitski and Milliman，2007)。沉積通量Qs可通過對(duì)沉積體積進(jìn)行等時(shí)約束獲得(Whitchurchetal.， 2011)。河水流量Q可通過水力學(xué)方法獲得(Bhattacharyaetal.， 2016)，也可根據(jù)地貌學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式由流域面積A直接計(jì)算(Syvitski and Milliman，2007)。流域面積A可通過古地理重建(Gallowayetal.， 2011)、流域地貌比例關(guān)系(Hovius，1996)、古水力學(xué)參數(shù)比例關(guān)系(Davidson and North，2009)等方法獲得，古溫度T可通過古生物或氧同位素等方法獲得(Chenetal.， 2013)。

根據(jù)上述方法，厘定了構(gòu)造古地理單元不同部位在相應(yīng)時(shí)間間隔的古地形、古水深，可以建立“古數(shù)字高程模型”，重建后的數(shù)字高程和水深數(shù)據(jù)的每一個(gè)高程網(wǎng)格可利用全球板塊模型旋轉(zhuǎn)回至其在地質(zhì)歷史時(shí)期相應(yīng)的位置。

3.4.4 確定構(gòu)造古地理單元的結(jié)構(gòu)狀態(tài)

在確定了構(gòu)造古地理單元的組成之后，可以厘定它們在空間結(jié)構(gòu)上的保存狀態(tài)，即定位與定向。

定位是指構(gòu)造古地理單元的各個(gè)組成單元的空間展布。大的尺度，如造山帶與沉積盆地分布；中等尺度，如地盾、隆起與坳陷的格局；小的尺度，如凸起與凹陷、洼陷的分布狀態(tài)。如在東南亞地區(qū)，島弧、弧后洋盆組成復(fù)雜的多島洋(海)格局，表現(xiàn)為一種復(fù)雜的鑲嵌圖案；而在西太平洋地區(qū)，弧后盆地因俯沖帶后撤，呈帶狀展布。在中亞增生造山區(qū)(帶)，多島洋格局較為常見，它們在后期被強(qiáng)烈改造。在造山帶，因不同時(shí)期作用力方向的變化，各個(gè)構(gòu)造帶可以呈雁列狀、弧形，甚至大角度斜向疊加或正交疊加，背斜、向斜相交分布；如在川東地區(qū)出現(xiàn)“寬向斜、窄背斜”的隔檔式褶皺帶，而在湘鄂西地區(qū)出現(xiàn)“寬背斜、窄向斜”隔槽式褶皺區(qū)，二者以齊耀山為界有序分布。在盆地內(nèi)部，隆—凹格局是構(gòu)造古地理單元的基本表現(xiàn)形式，可以出現(xiàn)“一列隆起、一列坳陷”相間的帶狀組合，或出現(xiàn)中部“穹窿狀”隆起、四周環(huán)繞坳陷的環(huán)帶狀組合，也可能不同時(shí)代隆起疊加形成的“L”型組合(如鄂爾多斯盆地中央古隆起)，還可以出現(xiàn)“棋盤狀”復(fù)雜的鑲嵌構(gòu)造格局(如準(zhǔn)噶爾盆地東部隆起)(何登發(fā)等，2005)?！岸ㄎ弧笔且罁?jù)不同次級(jí)構(gòu)造單元的接觸方式(如推覆、沖斷、正斷層、走滑斷層等)、巖相變化等綜合厘定其最終“保存定位”方式。

定向是厘定“各構(gòu)造和古地理要素的原始走向和傾向”。由于后期構(gòu)造強(qiáng)烈，這一步驟在保存較好的沉積盆地中容易開展；但在造山帶尺度，由于山系可以大幅度逆沖、旋轉(zhuǎn)，通常較難確定地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造走向，需要開展精細(xì)的構(gòu)造解析與古地磁學(xué)研究。如準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的扎伊爾山，是在眾多呈NW向的山脈中，唯一1條NE走向的山脈，其成因已有多種模式，但非均一逆沖與大幅度旋轉(zhuǎn)已經(jīng)被證實(shí)(何登發(fā)等，2018)，其與哈薩克斯坦山彎構(gòu)造的關(guān)系有待進(jìn)一步厘定。對(duì)北美西部圣安德列斯走滑斷裂體系，其盆—山面貌與構(gòu)造走向明顯存在大規(guī)模的旋轉(zhuǎn)、移位。不同時(shí)期盆地原型的方位可以出現(xiàn)較大變化，如酒泉盆地，晚白堊世斷陷呈NNE向，控制了烴源巖的分布；而新近紀(jì)—第四紀(jì)前陸盆地呈NWW向，前陸斷層相關(guān)褶皺背斜帶控制了圈閉發(fā)育；顯然，不同期的構(gòu)造古地理單元面貌與方位截然不同。精細(xì)的盆地分析與構(gòu)造解析是“定向”分析的關(guān)鍵。

3.4.5 確定構(gòu)造古地理單元的演變過程

復(fù)原構(gòu)造古地理單元的演化過程，厘定其演化的最終狀態(tài)，包括定帶與定型研究。

構(gòu)造古地理單元的演化過程，大到板塊構(gòu)造模擬，小到造山帶、沉積盆地的演化，更小到凹陷、背斜與向斜的形成過程。應(yīng)用平衡地質(zhì)剖面方法可以復(fù)原盆地乃至造山帶尺度的演化過程；應(yīng)用盆地模擬方法可以復(fù)原盆地3D空間的演化，包括其體積的變化。

圖 13 中國三疊紀(jì)古地勢圖(據(jù)張旗等，2013)Fig.13 Triassic palaeotopographic map of China(after Zhang et al.， 2013)

定帶是確定構(gòu)造古地理單元的氣候、流域分帶，在烴源巖分布、資源預(yù)測中較為實(shí)用。在不同層系巖相古地理復(fù)原圖上可以疊加古氣候分帶。古氣候帶的界線可以根據(jù)板塊構(gòu)造復(fù)原圖的古緯度、具有氣候指示意義的巖相組合(如冰磧巖指示寒帶、蒸發(fā)巖指示干旱帶)，綜合分析前人研究成果和全球不同地質(zhì)時(shí)期古氣候研究成果予以厘定(張光亞等，2019a，2019b)。特殊巖性如微生物巖對(duì)地質(zhì)歷史轉(zhuǎn)折期的古海洋、古氣候恢復(fù)常有重要意義。典型盆地的關(guān)鍵層段目前已開展了大量的古氣候研究，例如松遼盆地嫩江組沉積過程中的古環(huán)境、古氣候已通過沉積學(xué)、古生物學(xué)、穩(wěn)定同位素和有機(jī)地球化學(xué)等方法進(jìn)行了重建，秦健銘等(2019)利用沉積物元素地球化學(xué)特征和τNa-MAT 轉(zhuǎn)換方程重建古溫度的方法恢復(fù)了松遼盆地LD6-7井嫩江組一段和二段沉積時(shí)期的陸表古溫度為14.2i℃，為溫室—亞熱帶氣候，表明元素地球化學(xué)方法也是一種行之有效的方法。

定型是指構(gòu)造古地理單元遭受改造后的最終狀態(tài)。對(duì)于大型克拉通而言，其沉積末期的狀態(tài)基本就是定型狀態(tài)，后期改造微弱，即使有改造也只發(fā)生在邊界部位，如北美克拉通，內(nèi)陸地區(qū)后期構(gòu)造影響較小。但對(duì)于歐亞大陸南部或東亞地區(qū)，后期改造異常強(qiáng)烈，大陸定型期晚，“定型”分析就顯得非常必要。例如，青藏高原在晚新生代形成，由于其向周緣的逐漸擴(kuò)展，環(huán)繞其形成了一系列前陸、側(cè)陸盆地，構(gòu)成了環(huán)繞其分布的巨型盆—山系統(tǒng)，這些盆—山系統(tǒng)定型于3iMa以來，現(xiàn)今仍在形成之中。其北緣塔里木、柴達(dá)木、河西走廊帶上新世以來急劇沉降，堆積了巨厚沉積物；其東北緣與東南緣的鄂爾多斯、四川盆地則處于隆升剝蝕之中。又如在中亞增生造山帶形成了巨型的哈薩克斯坦、蒙古等山彎構(gòu)造。

4 討論

4.1 活動(dòng)論構(gòu)造古地理框架下原型盆地分析

原型盆地的形成與后期改造研究是在油氣勘探實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出來的。朱夏(1965，1983，1991)基于“兩種運(yùn)動(dòng)體制”的概念提出了原型盆地分析的系統(tǒng)方法(3T-4S-4M)。

原型盆地是相應(yīng)于盆地發(fā)展的某一個(gè)階段(相當(dāng)于一個(gè)構(gòu)造層的形成時(shí)間)，有相對(duì)穩(wěn)定的大地構(gòu)造環(huán)境(如構(gòu)造背景與深部熱體制)，有某種占主導(dǎo)地位的沉降機(jī)制，有一套沉積充填組合，有一個(gè)確定的盆地邊界(何登發(fā)等，2004)。活動(dòng)論構(gòu)造古地理框架下的原型盆地分析強(qiáng)調(diào)： (1)整體觀： 認(rèn)識(shí)盆地，要從盆地的整體構(gòu)造-沉積格局出發(fā)，避免局部或片面認(rèn)識(shí)；(2)動(dòng)態(tài)觀： 不同地質(zhì)歷史時(shí)期的盆地，其成因、面貌、充填物質(zhì)等不同，認(rèn)識(shí)不同時(shí)期的盆地，是把握盆地發(fā)展過程之必需；(3)過程觀： 不同地質(zhì)歷史時(shí)期的盆地，因運(yùn)動(dòng)體制(構(gòu)造體制+熱體制≈邊界條件)變化，發(fā)生復(fù)合、疊加，形成了新結(jié)構(gòu)類型的盆地。因此，“原型盆地分析”是以鉆井、地震、巖心、地質(zhì)露頭為資料基礎(chǔ)，以構(gòu)造動(dòng)力學(xué)分析為主線，結(jié)合沉積相、沉積充填史、構(gòu)造演化史、地層殘留厚度等，應(yīng)用構(gòu)造學(xué)、沉積學(xué)、生態(tài)學(xué)、地震—沉積學(xué)等方法綜合探索其原始沉積面貌、形成機(jī)制及后期剝蝕改造過程。具體需要開展后期構(gòu)造篩分；厘定古(大地)構(gòu)造背景；恢復(fù)地層厚度(殘余、剝蝕、沉積厚度)，剖析沉積相、充填序列，復(fù)原原始的沉積建造；重建古地理、古氣候、古生態(tài)環(huán)境；解析構(gòu)造變形，研究同構(gòu)造沉積(生長地層)；揭示巖漿巖的深部背景；復(fù)原構(gòu)造-沉積環(huán)境；分析原型盆地實(shí)體、復(fù)合與疊加過程。

關(guān)于原型盆地分析方法，可以簡化為3個(gè)方面： (1)復(fù)位： 原型盆地發(fā)育期的大地構(gòu)造位置，包括板塊所在位置(古地磁法)，大地構(gòu)造部位(板內(nèi)/板緣；陸內(nèi)/陸緣)；(2)復(fù)原： 恢復(fù)原型盆地的結(jié)構(gòu)、充填序列，剖析其性質(zhì)；包括： 幾何形態(tài)(邊界，地貌/隆—坳)，充填物質(zhì)(相)，構(gòu)造變形(斷裂/褶皺，結(jié)構(gòu)變化)，和沉降機(jī)制(地溫體制，沉降范圍)；(3)復(fù)變: 即原型盆地的疊加、改造過程，包括疊加過程(改變或新生)與疊加結(jié)構(gòu)(分層，分塊，分段，分帶)。

可將多旋回沉積盆地構(gòu)造古地理與深層原型盆地分析的技術(shù)思路總結(jié)于 圖 14 中。

圖 14 多旋回沉積盆地構(gòu)造古地理與 深層原型盆地分析思路Fig.14 Analytical thinking of tectono-palaeogeography and deep prototype basin of multicycle sedimentary basin

4.2 活動(dòng)論構(gòu)造古地理框架下源-匯系統(tǒng)分析

“源-匯”系統(tǒng)研究是目前國際研究熱點(diǎn)，是活動(dòng)論構(gòu)造古地理研究的一個(gè)重要方面，也是原型盆地分析的重要內(nèi)容，它們之間是內(nèi)在統(tǒng)一的。

源-匯系統(tǒng)是沉積物從物源區(qū)經(jīng)地表風(fēng)化侵蝕形成到最終沉積在相鄰的沖積平原、大陸架和深海平原所經(jīng)過的一組相互聯(lián)系的地貌單元，包括沉積物從造山帶物源區(qū)經(jīng)沖積平原及淺海大陸架最終到達(dá)深海盆地的全部過程(MARGINS Office，2003)。源-匯系統(tǒng)古地理要素主要包括完整源-匯系統(tǒng)的分布范圍、沉積環(huán)境、地貌地勢、流域水系形態(tài)及其演化特征(徐長貴，2013；林暢松等，2015；邵龍義等，2019)。源-匯系統(tǒng)受巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)與深部地幔動(dòng)力學(xué)的聯(lián)合控制(圖 15)，構(gòu)造地貌、古氣候變化和沉積作用影響其具體發(fā)育。因此，對(duì)其研究需要應(yīng)用地球系統(tǒng)科學(xué)的整體分析思想。

圖 15 源-匯系統(tǒng)的深部控制(據(jù) Matenco and Andriessen，2013)Fig.15 Deep-control of source to sink systems (after Matenco and Andriessen，2013)

源-匯系統(tǒng)是從地貌演化角度、活動(dòng)論古地理角度認(rèn)識(shí)地質(zhì)歷史、破譯沉積記錄中的地貌演化與地史變遷信息(MARGINS Office，2003；Allen，2008)?！霸?匯”系統(tǒng)研究包含了盆—山耦合過程動(dòng)力學(xué)、物源分析、沉積體系分散樣式等多個(gè)方面?！霸?匯”系統(tǒng)分析是在同位素年代學(xué)方法有效約束下，將物源區(qū)的構(gòu)造、剝蝕作用和沉積物搬運(yùn)方式，及最終沉積物堆積樣式作為完整的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，對(duì)控制該系統(tǒng)內(nèi)、外因相互作用及其產(chǎn)生結(jié)果開展綜合分析，以闡明“源-匯”系統(tǒng)不同要素相應(yīng)發(fā)生的地質(zhì)事件。

表 2 洋陸邊緣源-匯系統(tǒng)空間分類與沉積盆地構(gòu)造分類方案對(duì)比(據(jù)邵龍義等，2019)Table2 Spatial classification of source to sink systems and tectonics of sedimentary basins between land and ocean(after Shao et al.， 2019)

目前關(guān)注并熱烈開展的“深時(shí)”古地理重建的關(guān)鍵，就是利用源-匯系統(tǒng)各要素之間的內(nèi)在聯(lián)系恢復(fù)未保存下來的源-匯系統(tǒng)要素(邵龍義等，2019)。根據(jù)地球科學(xué)中“將今論古”的思想，可認(rèn)為源-匯系統(tǒng)中各地貌要素、古水力學(xué)參數(shù)及沉積物分配等比例關(guān)系在不同時(shí)空尺度具有普遍適用性，從而能夠根據(jù)保存下來的地層記錄重建古代的流域面貌。

物源區(qū)母巖組成分析與沉積區(qū)物質(zhì)分散及沉積響應(yīng)分析是源-匯系統(tǒng)研究的2個(gè)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)(如鋯石U-Pb)測年方法的發(fā)展為其精準(zhǔn)研究提供了時(shí)間約束。目前對(duì)大陸內(nèi)部湖泊、大陸邊緣、洋—陸邊緣等初步建立了源-匯系統(tǒng)的分析框架，并將其空間分類與沉積盆地構(gòu)造分類相聯(lián)系(表 2)。

統(tǒng)一的源-匯系統(tǒng)概念結(jié)合了山鏈的剝蝕與剝露、 搬運(yùn)、過去與現(xiàn)今沉積區(qū)的沉積作用。這些過程受到巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)及深部地幔動(dòng)力學(xué)的影響?？刂茀?shù)之間的內(nèi)在相互作用只能通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的綜合研究得到。

4.3 活動(dòng)論構(gòu)造古地理框架下能源與資源分布預(yù)測

構(gòu)造古地理格局控制烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層的發(fā)育及油氣富集(Klemme and Ulmishek,1991;何登發(fā)等，2015b;張光亞等，2019a,2019b)。全球不同層系烴源巖形成的油氣所占比例具有明顯的差異(圖 16)，分別為前寒武系占0.6%、寒武系占1.0%、奧陶系占1.9%、志留系占2.5%、泥盆系占2.0%、石炭系占9.4%、二疊系占2.5%、三疊系占5.0%、侏羅系占15.8%、白堊系占32.8%、古近系占15.8%、新近系占10.7%。白堊系是全球最主要的烴源巖層系，其次是侏羅系和古近系，這與超大陸裂解、海平面上升、廣泛海侵有關(guān)。

全球油氣儲(chǔ)集層的沉積相類型有較大變化(圖 16)，淺海相儲(chǔ)集層控制儲(chǔ)量占全球油氣可采儲(chǔ)量的59.9%，河流相占13.4%，三角洲相占11.1%、半深?！詈Ｏ嗾?0.3%。淺海相儲(chǔ)集層主要分布于上二疊統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)、漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)。河流相儲(chǔ)集層主要分布在下白堊統(tǒng)、中新統(tǒng)。三角洲相儲(chǔ)集層主要分布于中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)。半深?！詈Ｏ鄡?chǔ)集層主要分布于中新統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)。

全球泥頁巖為蓋層的油氣藏?cái)?shù)量及油氣儲(chǔ)量最多，侏羅系、白堊系、古近系和新近系油氣藏絕大多數(shù)為泥頁巖蓋層。碳酸鹽巖蓋層的油氣藏總數(shù)次之，主要分布于上泥盆統(tǒng)—石炭系、白堊系和古近系及新近系；蒸發(fā)巖蓋層分布較少，主要發(fā)育于上二疊統(tǒng)—上侏羅統(tǒng)以及中新統(tǒng)，蒸發(fā)巖特別是鹽巖蓋層控油氣的能力最強(qiáng)，古大陸形成及裂解早期階段蒸發(fā)鹽巖蓋層較發(fā)育(圖 16)。

圖 16 與不同層系生儲(chǔ)蓋層相關(guān)的儲(chǔ)量分布圖(地質(zhì)年代據(jù)ISC)(據(jù)張光亞等，2019b)Fig.16 Reserves distribution by the age of the different source，reservoir， and cap rocks(the geologic age is by ISC)(after Zhang et al.，2019b)

非常規(guī)油氣資源沉積富集也是全球性或區(qū)域性構(gòu)造與海(湖)平面升降、火山活動(dòng)、氣候突變、水體缺氧、生物滅絕/輻射、重力流等多種地質(zhì)事件沉積耦合的結(jié)果(鄒才能，2011；牟傳龍等，2016；賈承造，2017)。全球構(gòu)造古地理研究也將為非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

1)古地理學(xué)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期地球表面的自然地理的綜合性科學(xué)，構(gòu)造古地理學(xué)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期地理單元的構(gòu)造屬性及其演變特征的科學(xué)。地球表面的山川、流域與盆地等自然地理單元受巖石圈板塊水平運(yùn)動(dòng)與深部地幔動(dòng)力學(xué)的聯(lián)合控制。自然地理單元及其演變是內(nèi)、外動(dòng)力長期作用的綜合結(jié)果。

2)活動(dòng)論構(gòu)造古地理思想是在地球系統(tǒng)的活動(dòng)論、 演化論、 階段論與轉(zhuǎn)換論概念下的自然延伸。 整體、 動(dòng)態(tài)、 綜合分析是活動(dòng)論構(gòu)造古地理研究的基本方法。 確定構(gòu)造古地理單元的邊界、 屬性、 組成、 結(jié)構(gòu)與演變的“五定”原則是工作的具體步驟。

3)基于活動(dòng)論構(gòu)造古地理思想的原型盆地分析，是對(duì)原型盆地進(jìn)行復(fù)位、復(fù)原與復(fù)變，揭示原型盆地的時(shí)—空結(jié)構(gòu)；而活動(dòng)論的源-匯系統(tǒng)分析是在地球系統(tǒng)觀指導(dǎo)下的深、淺部結(jié)合的全鏈條、全過程綜合研究。

4)活動(dòng)論構(gòu)造古地理是能源、資源礦產(chǎn)分布預(yù)測的重要基礎(chǔ)。

致謝本文在成文過程中，得到張國偉、賈承造、翟明國、楊樹鋒、馬永生、趙文智、鄒才能、趙國春、肖文交等院士的指導(dǎo)與幫助。在與劉樹根、陳洪德、郭安林、李三忠、劉波、袁選俊、樊太亮、侯明才等教授的交流中受益匪淺。在此謹(jǐn)致謝忱。