**章 沉积盆地的波状运动
　　**节 概述
　　波动是物质的本质，实物粒子具有波动性，波动是物质运动的重要形式。1957年，毛泽东在省市自治区党委书记会议上的讲话中指出：“世界上的事物，因为都是矛盾着的，都是对立统一的，所以，它们的运动、发展，都是波浪式的。太阳的光射来叫光波，无线电台发出的叫电波，声音的传播叫声波。水有水波，热有热浪。”地质事件之中充满了矛盾性，而地壳运动（沉积盆地形成）正是各种矛盾相互作用的结果，其波浪状运动也是必然的。地壳的波状运动在时间序列上表现为各地质事件的周期性，在空间层面上表现为隆拗的波动迁移。
　　沉积盆地作为地壳的一部分，其波动演化过程是地壳波状运动的组成部分，是地壳波状运动*直接的表现。因此，沉积盆地波动演化过程分析也是地壳波状运动研究的组成部分，沉积盆地波动是地壳波动的延伸和发展。
　　一、盆地波动学术思想的发展历程
　　早在数千年前，中国的先民“叩天问道”，对节律的概念有了感性认识。春秋战国时期，道家学派的著作《文子？自然》提到：“十二月运行，周而复始。”用以形容四季更迭和年际变化。东汉时期班固所著《汉书？礼乐志》中提到：“精健日月，星辰度理，阴阳五行，周而复始。”充分表达出宇宙演化过程中既简单又深奥的规律。
　　19世纪末和20世纪初，人们注意到了地质现象的旋回性、韵律性、等距性、脉动性等特性，提出了地壳波动的观点。20世纪80年代初期，提出了地壳波浪状镶嵌构造的认识。20世纪80年代中后期，在地壳波动框架之下，盆地波动思想被广泛接受，进入了一个快速发展的时期，提出了盆地波动分析的定量化方法。
　　综观盆地波动说的发展历史，并与板块构造的提出时间相对照，从时间上可将地壳波动理论的发展划分为三个阶段。
　　（一）20世纪60年代及以前
　　该阶段主要是地壳波动思想的发展阶段。其时，在大地构造学中，国外流行的观点主要为槽台学说和板块构造学说，国内尚存在地质力学（李四光，1945，1962，1973）、多旋回构造（黄汲清，1959，1960；黄汲清和姜春发，1962）、地洼构造（陈国达，1958，1960）等理论和学说。
　　从19世纪中叶到20世纪中叶的一百年间，槽台学说在大地构造领域里占据着主导地位。在板块构造学说提出以前，全球大地构造学说方面，可以说是“百家争鸣”。1887年，波特兰（Betrand）*先确定了几个包括有褶皱期的全球构造旋回。1913年，葛利普（Amadeus W.Grabau）在其反映现实主义原理的专著Principles of Stratigraphy中明确指出海平面波动是由构造活动和造山运动驱动的，周期约为30 Myr（Grabau，1913）。随后葛利普进一步将古生物发育情况及全球海平面的反复升降运动与全球脉动联系起来，提出了地槽迁移说（Grabau，1936）。Stille（1924）认为地球运动主要是由于外部地壳的收缩造成的，并划分了全球构造幕。Haarmann（1930）根据自然地理的研究提出，地壳的振荡铅垂运动是造山的主要原因，而褶皱是次要现象，该观点随后发展成为波动学说。1954年，别洛乌索夫（Belousov）进一步提出地槽演化存在波浪运动（升降运动）的观点。1960年，哈因（B.E.Xаин）提出了“地块波浪”一词，认为在有些地方以挠*地块为主，在另一些地方以整块变位为主的地块波浪运动。所有这些都促使别洛乌索夫于1962年提出“‘波动’开始成为大地构造理论的核心概念”的论断（金之钧等，2003）。
　　20世纪60年代以来，板块构造学说逐渐成为主导大地构造学说（Wilson，1965；McKenzie and Parker，1967；Morgan，1968），并给地质学带来了一场革命（郑永飞，2023）。早在1912年，德国气象学家、地球物理学家魏格纳（A.L.Wegner）从大西洋两岸非洲与南美洲的海岸线弯*形状的相似性中得到启发，率先提出了大陆漂移说。20世纪60年代初期，随着全球大洋中脊、中央裂谷系、海沟、贝尼奥夫带和洋中脊磁异常条带的发现，学者们构建了海底扩张模型（Dietz，1961；Hess，1962；Vine and Matthews，1963）。
　　Wilson（1965）提出的转换断层概念在20世纪地学革命的板块构造理论中具有里程碑意义，与海沟概念联合构成板块构造的完美图像。板块构造理论认为大洋板块是刚性的，进而认为大陆板块也是刚性的。但是，大陆内部普遍存在的变形、大陆内部地震活动的广泛性，对板块构造的基本假设乃至其理论基础都提出了挑战。
　　（二）20世纪70年代至80年代初期
　　该阶段以张伯声和王战（1974）、张伯声（1980，1982）所创立的地壳镶嵌构造波浪运动学说为标志。其时，国内尚存在断块构造（张文佑等，1978；张文佑，1984）和重力构造（马杏垣，1982，1989；马杏垣和索书田，1984）等学说。
　　地壳波浪状镶嵌构造理论基于镶嵌构造、波动和地质力学等理论，认为相邻两地块以它们之间的活动带为支点带，互做天平式摆动，并相应地引起支点带本身与之同时做激烈的波状运动，形成一级套一级的镶嵌构造。该理论考虑到整个地壳的波动通过天平式摆动在空间上扩大范围，衍生出地块波浪的概念。地壳各大小块体的运动是以水平方向传递为主，但“漂而不远，移而不乱”。
　　地壳波浪状镶嵌构造理论认为，波浪状构造运动实际上是构成镶嵌构造的直接原因。而波浪状构造运动本身则是由于地球胀缩脉动以及由此而引起的地球自转速度的变化在地壳中产生的主要运动形式。就机理而言，该理论与范贝梅（Van Memmelen）和别洛乌索夫提出的起源于地下深部岩浆的波动说、哈尔曼波动说、葛利普脉动说都不同。所有这些有关地壳波动的说法所强调的都是地壳的垂向运动。
　　（三）20世纪80年代至今
　　此阶段以盆地波动思想广泛应用于石油地质研究和沉积盆地定量化波动分析方法的提出为特征（张一伟，1983；Мясникова и Шпилъман，1989；Мясникова，1991；施比伊曼等，1994；金之钧等，1996）。在对盆地波动的认识上、研究方法探索上，以及形成机理的认识上都取得了显著的进展。
　　1.进一步加深了对地质现象波动及沉积盆地波动分析意义的认识
　　地壳运动的波动说虽然不能完全替代板块构造理论，但至少在某些方面可以弥补板块构造理论的不足（Scheidegger，1982）。这也促使人们意识到，地质现象的旋回性应该既表现在水平运动，也表现在垂向运动，地球动力学过程应是多种频率的波动的综合体现。
　　波的相互干涉可以形成不同的构造样式，板块在凸角处的碰撞可以引起应力波状传递以及隆拗的变迁，波的干涉控制了各凹陷的生成、演化和沉积相发育（张一伟，1983）。朱夏的“多旋回地球动力学”观念，认为含油气盆地作为地壳的一部分，受不同时期全球动力背景下多旋回运动的支配，呈现出演化的阶段性和发展的旋回性（朱夏，1983，1984），这标志着盆地波动思想被广泛接受，进入了一个快速发展的时期（金之钧，2020）。1987年涅斯捷罗夫和施比伊曼（据金之钧等，2000）明确指出，研究盆地及其若干相对*立的构造单元的发育史及构造特征就应该以波动理论为基础。地质事件的周期性、韵律性，以及造成这些现象的主要原因得到了总结和分析（马宗晋和杜品仁，1995；高庆华等，1996），产生了地球节律的概念（王鸿祯，1997）。地球节律概念的含义如下：地球不同圈层生物的、化学的和物理的不同时空地质演化记录，小到沉积层中的潮汐韵律，大到全球古大陆的聚散旋回，总体上在地质历史中都显示有一定时间间隔的周期性特征；地球的节律体现在生物史、沉积史、构造史、岩浆史、变质史、成矿史等方面都表现出一定的周期性和旋回性，地质历史中发生的各种生物事件和非生物事件，是地球各圈层演化过程中曾发生重要的物质和能量交换的地质记录，是地球历史节律普遍特征在各圈层中的具体响应。
　　2.在地壳波动原因的解释上已将地内原因与地外原因结合了起来
　　地壳波动原因是一个有趣而复杂的科学问题，有些原因可能是上一级波动的结果，而有些结果又是下一级波动的原因。地壳，尤其是盆地的波动，是地球内外因既*立又联合作用的结果。从地外因素来看，地球作为银河系中的一个行星，必然受到宇宙间宏观运动规律和众多天体的相互影响，已经发现的地质周期与银河系天文周期的一致性，充分说明了这一点，地质长期旋回的形成，天文因素起了根本作用（徐道一等，1983）。
　　从地内因素来看，基于驻波理论来描述地壳运动，分析地球上大陆、大洋及盆地的形成和分布相互作用，并在“世界是物质的”与“物质是不停运动着的”两个哲学公理之外，再加上“物质运动均采取波浪形式”第三哲学公理（王战等，1996）。地球内部的热量分布不均和热对流引起的地幔对流、地壳的均衡调整和地球的旋转，都能使地壳产生应力。地应力以波的形式传递，无论是横波的剪切还是纵波的伸张与压缩，都使岩石圈处于波动环境，因此可以说，岩石圈的波动是地热和地应力传递的结果。放射性元素的核转变能可以引起地幔脉动，由于地核与地幔性质不一，它们作非同步等速运动就产生了核幔差异运动，并引起了地幔脉动→地磁场倒转→古温度变化→海水进退→陆壳生长→陆壳风化→生物发展等一系列变化，而且地幔的脉动决定了地壳中受力情况，即地幔膨胀引起地壳上部挤压，下部引张，地幔收缩引起地壳上部引张，下部挤压（蒋志，1981）。“内波理论”认为，壳幔边界可以产生波动，也许是地壳波动的原因（池顺良和骆鸣津，2002）。
　　地球是一个多圈层相互作用的系统，盆地的形成也是地内地外因素联合作用的结果，因此从地球系统观出发，来探讨盆地波动原因是现实和科学的。
　　3.提出地壳（盆地）波动研究的定量方法
　　以前的地壳波动分析方法主要有不整合分析（层序地层学的基础）和数学统计方法。近年来提出了地质滤波方法和模拟实验方法。1982年，苏联学者施比伊曼（Шпилвман В.И.）在其专著《油气资源的定量预测》中提出了波的相互干涉可以形成不同的构造样式（Шпильман，1982）。同期，张一伟（1983）提出波状运动是板块内部地壳运动的一种主要形式，应用两组波动相互叠加的方法分析渤海湾盆地的演化和油气富集规律，是国内盆地波动研究的先驱。苏联学者缅斯尼科娃（Мясникова Г.П.）和施比伊曼（Шпильман В.И.）共同创立了以波动理论为基础的盆地波动过程定量分析方法（Мясникова и Шпильман，1989；Мясникова，1991）。后经我国学者张一伟和金之钧于1993年引入国内，并进一步系统化完善，成功应用于我国含油气盆地分析（施比伊曼等，1994）。该方法有效指导了渤海湾盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、四川盆地等油气勘探（张一伟等，1997；金之钧等，1998，2006；汤良杰等，2005），创新发展了叠合盆地油气成藏理论（金之钧，2005）。有关这一方法的具体内容，将在后续章节中详细介绍。
　　二、盆地波动过程分析的主要内容
　　盆地波动过程分析是地质学的一门新兴分支学科，其研究对象是地壳上的沉积盆地，着重研究盆地内的沉积充填。所谓盆地波动过程分析指的是根据盆地沉积充填和地质构造，利用地质的、数学的和物理的方法，分析控制盆地演化的不同周期的波动过程，分析这些波动过程的地质原因，从而研究沉积特征、埋藏过程、隆拗变迁、成藏旋回等，探讨地壳运动性质、成盆成烃成藏机理，为油气勘探服务（图1-1）。