裂谷盆地主要发生在以离散板块运动和张性构造环境中,全球分布较为广泛,如东非裂谷系、红海—亚丁湾裂谷系、欧洲北海裂谷系、莱茵裂谷系、第聂伯—顿涅茨古裂谷系、北美西海岸加利福尼亚裂谷系、东北亚裂谷系、中国东部裂谷系、山西汾渭裂谷系等。
图1-1 被动式裂谷盆地与主动式裂谷盆地岩石圈及上地幔结构剖面图
(据徐好民等,1989,简化)
东非裂谷系是世界上最典型的现代大陆裂谷系,位于非洲地台东部元古宇褶皱基底上,近南北向展布,全长7000km,宽数千米至二百千米。由东、西两支裂谷组成,交汇于马拉维湖。东支北端阿法尔盆地与红海—亚丁湾裂谷系相交。该裂谷系可能在侏罗纪和白垩纪就开始了裂谷发育阶段,在新生代的中新世以来为裂谷发育的全盛时期。构造特点为受正断层控制的两条雁行式地堑组成,水平扩张量约5~10km。火山活动频繁,热流值为4.4微卡/厘米2·秒;正常地壳厚度40km,壳幔混合带厚约25km(许志琴,1980)。
莱茵裂谷系,位于西欧华力西褶皱带基底上,全长600km,最宽达100km,西北与北海裂谷系相接。北部以箕状断陷构造为特征,南部发育垒堑状构造,水平扩张量为4.5~5km。裂谷内堆积了从中始新统至更新统厚3000m以上的陆相沉积,岩浆活动以碱性玄武岩和超基性岩为主,其中中新世最强烈,热流值为1.6~4.0 微卡/厘米2·秒。地壳厚度24~30km,壳幔层厚15km。
东北亚裂谷系,位于西伯利亚地台南部到中朝地台北部广大地域上,呈北东向分布,延伸长约3000km,西到贝加尔湖,东至锡霍特—阿林构造带,宽约1250km。主要分布在中国东北部、蒙古和俄罗斯境内,包括海拉尔盆地、开鲁盆地、二连盆地、额银盆地以及蒙古塔木察格盆地、东戈壁盆地、乔巴山盆地、俄罗斯贝加尔湖等。这些盆地发育在不同的基底上,在中国东北部和蒙古境内的盆地主要是发育在海西期地槽褶皱基底上。这些盆地的规模一般较小,多为半地堑箕状断陷或不对称的双断断陷。从二连盆地和海拉尔盆地的资料来看,地壳的厚度40~44km,上地幔隆起与上覆坳陷不呈镜像关系,未发现壳幔混合带,上地幔密度为3.35 g/cm3,属正常值。发育有钙碱性火山岩,大地热流值偏高,为1.35~1.58微卡/厘米2·秒。
中国东部裂谷系,位于中国东部,北起沈阳南达北部湾发育了一个巨型的大陆裂谷系的线性盆地区,呈北北东向展布,延伸长约3000km,宽度250~450km。裂谷系的东西两侧分别受郯庐断裂带和紫荆关断裂带的控制;南北向受北西西向的阴山深断裂、北秦岭深断裂、南岭深断裂带限制或分割成三段,即渤海湾盆地区;南襄盆地、苏北盆地、江汉盆地区;百色盆地、莺歌海盆地、珠江口盆地区。地壳厚度29~36km,向两侧明显变厚。上地幔隆起与上覆坳陷呈镜像关系。根据渤海湾盆地辽河坳陷地学断面资料,下地壳具有较多的超铁镁质,莫霍面呈多层壳幔过渡带,地震波呈多个波组反射特征,估计壳幔混合带厚15~20km。沉积了厚达10000~13000m的古近系和新近系河湖相沉积,并伴随着亚碱性火山活动。大地热流值较高,为1.48~2.36微卡/厘米2·秒。
这些裂谷盆地的基底由不同的大地构造单元组成(胡见义等,1984),自北而南包括华北地台区、秦岭褶皱系、扬子地台区、华南地台区等。由于各个盆地的基底性质不同、所处的构造位置不同和受力作用的方向不同,因此各个盆地构造特征和演化也有所差异。渤海湾盆地发育在华北地台基底上,自侏罗纪至新近纪发育了两个裂谷期(旋回),第一裂谷期为侏罗纪至白垩纪;第二裂谷期为古近纪至新近纪。古近纪渐新世沙三段是裂谷盆地发育的全盛期,新近纪转入后裂谷期坳陷发育阶段,从而形成统一的盆地。南襄盆地发育在秦岭褶皱系太古宙和元古宙变质岩及中生代大片酸性侵入岩基底上,发育了一个裂谷期,经历了晚白垩世初始裂陷,古近纪渐新世核桃园组是盆地发育的全盛时期,新近纪转入后裂谷期坳陷发育阶段。江汉盆地发育在扬子地台基底上,发育了一个裂谷期,经历了晚白垩世初始张裂期,始新世晚期潜江组是盆地发育的全盛时期,新近纪转入后裂谷期坳陷发育阶段。珠江口盆地发育在华南地台基底上,发育了一个裂谷期,经历了晚白垩世初始张裂期,古近纪始新世—渐新世恩平组盆地发育到全盛期,渐新世晚期盆地转入后裂谷期坳陷发育阶段。
在这里还需要说明一点,有的学者(童崇光,1980;吴振明等,1985)将松辽盆地划归东部裂谷系,但作者认为松辽盆地虽然侏罗纪演化阶段具有裂谷盆地性质,白垩纪及其以后属于相对稳定的地台型盆地演化阶段,故未将其划为东部裂谷系。