加勒比板块地处科科斯板块、纳兹卡板块、南美板块及北美板块交界处,由此决定了其构造的复杂性。加勒比板块的构造演化史反映了南、北美板块及太平洋板块之间的相对运动过程。加勒比板块及其周缘中—新生界沉积详细记录了加勒比板块的形成及演化过程,是研究复杂构造带盆地演化过程和古地理恢复的主要依据。本文通过对加勒比板块各沉积盆地的地层组合以及沉积充填模式等几方面内容的研究,分析了加勒比板块盆地类型成因及古地理演化过程,得到如下的认识:
加勒比板块主体为洋盆和海岭,东西缘为两条俯冲带,南北缘为两条走滑—汇聚带。根据不同阶段的构造格局,可以将加勒比板块及其周缘地区演化划分为裂谷期、洋洋俯冲期、弧陆碰撞期及走滑拉张期四个阶段。
加勒比板块及其周缘盆地内保留了大量中、新生界的地层沉积记录,通过对加勒比板块构造边界带地层组合的分析,可以将加勒比板块各个边界带的沉积充填过程归纳为四种模式:西缘古陆块碳酸盐岩台地充填模式、北缘大安德列斯岛弧带岛弧—台地式沉积充填模式、西缘中美洲火山岛弧及东缘小安德列斯岛弧带岛弧相关沉积充填模式、南缘岛弧—克拉通式沉积充填模式。各构造边界带的沉积充填过程受到构造演化的控制,地层时代也由西向东逐渐变新。
加勒比板块及周缘地区共发育有前陆盆地、拉张盆地、弧后盆地、走滑盆地、弧前盆地与增生楔以及洋盆共六种类型。发育在加勒比板块周缘不同构造边界带上的盆地具有多类型共存、多期次演化的特征。在加勒比板块演化过程中南北两条走滑—汇聚型的板块边界以发育前陆盆地为特征,同时此类前陆盆地的山前带一侧多伴生有走滑盆地,并且走滑盆地的形成时间晚于前陆盆地,东西两条俯冲带则多发育弧后盆地、弧前盆地与增生楔。
加勒比板块及其周缘地区的沉积盆地于侏罗纪时期开始发育,盆地形成初期,主要以裂陷型盆地的发育为主,至白垩纪时期,伴随被动陆缘及岛弧的形成,被动大陆边缘盆地及弧后盆地开始发育;古新世时期,受到古加勒比弧与南、北美板块碰撞的影响,加勒比板块周缘开始出现前陆盆地,同时部分地区仍存在部分被动陆缘沉积及与弧后盆地沉积;始新世之后,板块周缘开始发育走滑盆地和拉分盆地,加勒比板块及其周缘地区的盆地类型经历了由单一类型向多种类型的演化。
加勒比板块边界带的演化过程可以划分为北缘“古巴式”岛弧—台地汇聚型、古陆块弧陆—陆陆碰撞型、岛弧带洋洋俯冲型以及南缘弧陆斜向汇聚型这四种类型。这四种演化模式分别适用于加勒比板块各构造边界带的演化过程,体现了加勒比板块构造演化的复杂性,同时也控制了各构造边界带上沉积盆地演化与盆地类型组合。“古巴式”岛弧—台地汇聚型的特点为碰撞—剪切两期构造活动控制着整个碰撞拼合过程,也控制着大安德列斯岛弧带前陆盆地、弧后盆地及走滑盆地的形成与演化过程。古陆块弧陆—陆陆碰撞型同样可以划分出两个汇聚阶段,分别是古加勒比弧与玛雅地块碰撞阶段和科提斯地体与玛雅地块斜向汇聚阶段,不同之处在于这两个阶段中相互作用的板块不一样。这两个汇聚阶段相应控制着查帕斯弧后盆地和莫斯奎蒂亚拉分盆地发育。岛弧带洋洋俯冲型是加勒比板块周缘最早出现的构造演化类型,代表着加勒比板块与太平洋、大西洋洋壳之间的相互作用,形成了中美洲火山岛弧带及小安德列斯岛弧带,并控制了这两条俯冲带上弧后盆地、弧前盆地与增生楔三种类型的沉积盆地的演化。弧陆斜向汇聚型与北缘“古巴式”岛弧—台地模式相似,但这种模式下的碰撞拼合作用是一个长期、持续的演化过程。这种持续的斜向汇聚作用,使得南美板块北缘产生了一个走滑—汇聚带,从而控制着挤压、走滑,相应形成系列弧后前陆盆地、拉分盆地及走滑盆地。
对加勒比板块周缘不同沉积盆地的地层发育特征及沉积充填序列进行分析,恢复加勒比板块侏罗纪以来的构造古地理,可以将构造古地理演化过程划分为四个阶段,分别是侏罗纪裂谷期、白垩纪大陆边缘期、白垩纪末期-始新世碰撞造山期以及始新世至今分异期。在古地理演化的过程中,不同阶段的古地理格局受到构造活动和物源性质的共同控制。其中构造活动从较大的尺度上控制了古地理的整体格局。而物源性质控制了不同边界带上的沉积相发育情况。
加勒比板块周缘地区油气资源分布极不均匀,其中南美板块西缘油气资源丰富,而其他地区油气资源相对匮乏。全区烃源岩以白垩系及中新统海相烃源岩为主。烃源岩发育规模、储集层厚度和物性差异以及构造活动对盆地生储盖组合的破坏程度不一,使得加勒比板块南北缘含油气盆地储量差异较大。