地殼波狀運動

波狀運動是板內地殼運動的一種主要形式，它控制了沉積的發育和各凹陷的生成，沉降中心有規律的轉移，以及含油富集地區的分布。

現象

波動過程是地應力、質點運動及質點狀態在時空上有規律的擴散；擴散過程可以是線性波動過程，也可以是非線性波動過程；許多地質現象是諸多非線性波動過程相互疊加干涉的結果，從重複的多種多樣地質現象中去揭示那些相對簡單的有周期的地質現象的本質，就是波動地質學的主要任務。

學說

1983年，中國張一偉教授和原蘇聯в.и.施比伊曼教授相互獨立地發表了自己的論文，提出關於地殼波狀運動的學術思想。張一偉教授發表在《石油學報》上的文章題為“山東西部箕狀凹陷形成的探討－初論地殼波狀運動”，文章基於B.B.別洛烏索夫、R.W.范貝梅倫和張伯聲的地殼波動學說，並結合板塊構造學說新理論，首次提出了地殼波狀運動的學術思想，認為波狀運動是板內地殼運動的一種主要形式，它控制了沉積的發育和各凹陷的生成，沉降中心有規律的轉移，以及含油富集地區的分布，並將該思想運用於研究盆地的形成、油氣的分布。文章根據幾種嚴格周期過程的疊加（干涉）產生不嚴格的周期現象的認識，解釋了山東西部箕狀凹陷的形成。

20世紀80年代後期以來，以張一偉教授為代表的科研團隊對多箇中國含油氣盆地進行了波動分析研究工作，形成了沉積盆地波動分析的定量化方法，進行了沉積盆地波動機理的探索，所取得的波動分析結果在幫助理解沉積盆地形成演化和指導油氣勘探都具有重要意義。

1994年，張一偉教授與俄羅斯學者в.и.施比伊曼教授等合作，以對黃驊凹陷波動分析結果為基礎，再次在《石油學報》上發表文章“波動地質學在黃驊坳陷演化分析中的套用——再論地殼波狀運動”，對地殼波狀運動思想做了進一步的闡明，指出：波動過程是地應力、質點運動及質點狀態在時空上有規律的擴散；擴散過程可以是線性波動過程，也可以是非線性波動過程；許多地質現象是諸多非線性波動過程相互疊加干涉的結果，從重複的多種多樣地質現象中去揭示那些相對簡單的有周期的地質現象的本質，就是波動地質學的主要任務。文章提出了地殼波狀運動的定量化分析方法，即後來所謂的“地質濾波方法”。

基於多年對沉積盆地波動過程分析的積累，1997年，張一偉教授又在《地學前緣》上發表文章“中國含油氣盆地波狀運動特徵研究”，對多年來波動研究結果進行了總結，分析了控制中國沉積盆地演化的主要周期過程，並初步提出從大地球系統觀出發，對地殼波狀運動機理進行探索。

以上三篇文章一脈相承，充分反映了張一偉教授地殼波狀運動學術觀點的形成歷程，即從現象的分析入手提出地殼波狀運動的思想，結合盆地分析和油氣勘探實踐，發展提出了盆地定量化分析方法，最後，對地殼波狀運動的機理進行了解釋，至此，應該說地殼波狀運動思想已形成了一套比較系統的、完善的理論體系。

本質及意義

張一偉教授地殼波狀運動思想的本質是波狀運動是板內運動的基本形式，沉積盆地是多種周期波動過程疊加干涉的結果，波動過程控制著盆地中隆起和坳陷的變遷，進而控制著生儲蓋層的分布，控制著油氣的分布。將其套用於盆地分析之中則表現為：根據盆地沉積充填和地質構造，利用地質的、數學的和物理的方法，分析控制盆地演化的不同周期的波動過程，分析這些波動過程的地質原因，從而研究沉積特徵、埋藏過程、隆坳變遷、成藏旋迴等，探討地殼運動性質、成盆成藏過程和機理，為油氣勘探服務。研究的內容包括沉積盆地形成條件的基礎地質分析、盆地沉積充填的接觸關係和盆地沉積充填的精細地質年代分析、波動過程分析、油氣成藏和分布規律分析，其目標是根據盆地沉積充填，分離出控制盆地演化的簡諧波動過程及其在空間上的變化。

張一偉教授地殼波狀運動思想的意義表現在理論和套用兩個層面。在理論層面上的，自20世紀60年代以來，板塊構造學說逐漸成為了大地構造的主流學說，它能很好的解決板塊邊緣的變形問題，但很少觸及板內變形問題，更不用說解決盆地的找油問題。而20世紀30年代提出並在一直發展著的地殼波動假說在某些方面補充了板塊構造學說的不足。而在地殼波動和板塊構造理論基礎之上發展起來的地殼波狀運動學說創造性的將地殼波動運用到盆地分析之中，對理解板內變形和沉積盆地的形成演化具有重大的理論意義。在套用層面上，沉積盆地波動分析定量化方法的提出，解決了盆地分析上的一個重大難題，即不整合形成過程和剝蝕量問題。眾所周知，一個不整合面表現為曾發生過地層的缺失，“缺”代表沒有沉積，“失”代表曾發生過沉積，但後來被剝蝕掉了。傳統的分析方法只能給出不整合剝蝕量，但不能告訴我們不整合的形成過程，即何時曾發生過沉積、沉積了多少，何時又發生過剝蝕、剝蝕掉了多少。正是由於解決了這個問題，才使得不整合精細分析、烴源岩演化分析和隆（起）坳（陷）遷移分析更精確，這對生儲蓋分布分析、油氣分布分析具有重要意義。

表現及機理

地殼的波狀運動主要表現在地殼運動的周期性、沉積上的“旋迴性”和“韻律性”、古生物集群演化和地震活動的“周期性”，以及構造分布的“等距性”和遷移性等方面。在構造運動的周期性上，自地球形成至今的46億年中，大約每十億年發生一次較大的突變，每個十億年的周期之間具有較大的共性。而在每個十億年的演化階段內，地殼運動又明顯表現出兩億年左右的周期性。當然，這些構造旋迴可以進一步劃分成構造幕和再次級構造旋迴，這些次級、再次級的旋迴均具有同級旋迴大致等時性的特點。生物集群的演化存在著周期性，顯生宇以來，重大的古生物滅絕周期有兩個，一個是30Ma左右，另一個是80-90Ma。我國一些盆地反映的主要周期有220±Ma，100-120±Ma，65±Ma，30±Ma和10±Ma，其中30±Ma的周期波動過程控制著隆坳的變遷，控制著盆地的沉積—剝蝕過程。地質構造在空間上的近等距性，是地殼波浪運動在地表留下的最好標記，大到地球上的幾個明顯的環球構造活動帶，小到盆地隆坳帶、褶皺帶上的背斜向斜相間排列等都表現出近等距性的特點，而前陸盆地區的變形則明顯表現出波的特點，如庫車前陸區。南陽、泌陽坳陷已發現的幾個油氣藏，也具有明顯地近等間距性的特點，間距約10公里左右，油藏受構造影響，這也從另一個側面說明了構造的等距性。沉降中心有規律地遷移、不整合面的等時性等也都是地殼波狀運動的表現。

關於地殼波狀運動的原因，既應該考慮天文因素，也應該考慮地內因素。天文學研究證明，太陽系以大約250km/s的速度圍繞銀心轉動，轉動一周的時間為280-300Ma億年，稱為一個銀河年。這種長周期的變化與地球系統的許多重大變異有對應關係，其中包括銀河年與地球大冰期、銀河年與海平面變化、銀河年與古地磁倒轉、銀河年與地球脈動（即構造運動的脈動）等。同時，太陽系圍繞銀心旋轉的同時，會經過不同級別的旋臂，這些時刻與地球上重大構造變動和冰期具有一定的對應關係。太陽系在圍繞銀心旋轉的同時，也穿越銀道面上下運動。距今6億年以來，太陽在銀道面上、下往返運動的軌跡，以及地質年代上各個地質紀所處的時段。其中三疊紀、侏羅紀、白堊紀和第三紀的分界時間分別為距今1.95、1.37和0.67億年前，而太陽由北向南穿越銀道面的時間分別為1.97、1.35和0.64億年前，兩個系列的時間符合得很好。地殼波狀運動的地內因素包括與地球自轉速度變化有關的周期力作用、岩石圈板塊的周期性碰撞和應力的波狀傳遞、負荷作用引起的應力波狀傳遞、地幔的周期性對流、重力分異作用引起的密度波等，例如引起岩石圈板塊重大變化的地幔對流周期為65Ma左右。另外，米蘭科維奇旋迴對盆地沉積的周期性可能有重要影響。

分析方法

盆地波動分析方法主要包括地質學方法、盆地模擬法和“地質濾波法”。地質學分析方法主要包括不整合分析、沉積沉降分析和構造分析等，其中不整合分析是關鍵，它既是隆坳變遷的記錄，也是層序地層分析的基礎。盆地波動的“地質濾波法”是在綜合利用野外、岩芯、錄井、測井、地震等資料，在開展地層古生物、不整合及沉積環境研究的基礎上，根據盆地沉積充填，藉助數學方法和手段，找到能夠代表該區沉積—剝蝕過程的波動曲線，建立波動方程，具體步驟包括建立岩性-深度（厚度）剖面、建立年代地層格架、建立沉積速率——地質年代柱狀圖、濾波法建立波動方程、波動方程的擬合檢驗和波動曲線分析及套用。

沉積盆地波動過程分析，基於盆地內部保存的沉積和構造，能夠為我們提供如下信息：1）控制盆地演化的周期，控制盆地沉積——剝蝕的主波動過程；2）對盆地沉積過程給出精細的刻畫，幫助解釋盆地演化過程、預測目標層段；3）幫助分析不整合面的“缺失”過程，計算曾經發生的沉積和剝蝕掉的沉積量，對原型盆地範圍分析和油氣生成過程的分析具有重要意義；4）幫助分析隆坳變遷及相關沉積特徵，研究生油層、儲集層的分布；5）幫助分析構造形成的動力條件、動力來源，預測構造遷移和發展，對油氣圈閉的分析研究有意義；6）幫助層序地層學分析；7）從“天、地、生”地球系統的角度，綜合揭示盆地的形成機理，為地殼運動特徵的研究提供信息。

發展遠景

波動是物質運動的基本形式之一，大到天體，小到細胞內的物質，無不包含著波動現象。沉積盆地作為地殼的一部分，包含著豐富的地球動力學信息，也是油氣賦存的主要場所。地殼波狀運動學說已基本形成了完整的理論體系，在盆地形成演化、油氣分布分析等都取得了很好的效果。有理由認為，隨著地球系統科學的發展和理論基礎的鞏固和方法的不斷完善，盆地波動過程分析會得到更好的發展，在解決大陸動力學和成盆機制分析以及指導油氣勘探上都會發揮越來越大的作用，其發展具有廣闊的前景。21世紀地球科學強調大地球系統觀、強調地球各圈層的耦合作用，而這種耦合作用應該表現為波動耦合。

地殼波狀運動思想將來的發展還應注意以下問題：1）盆地形成演化是構造作用、海平面變化、氣候變化、剝蝕速率等多個因素耦合作用的結果。基於沉積充填分離出的不同周期的波動過程如何與天文過程、地內過程等對應，是探索波動機理的關鍵。2）在波動分析方法上，應注意將不整合分析與地質濾波方法結合起來，與層序地層學分析結合。如何通過地質濾波方法找到更精確的反映盆地波動過程的波動方程，也是值得注意的。3）注意時間上的波動過程與空間上的波動過程結合起來，即將旋迴與構造遷移結合起來。4）注意區分不同層次的波動過程，如蓋層層次的、上地殼層次的、地殼層次的和岩石圈層次的等，如Airy均衡約束下的陸-洋尺度的、盆-山尺度的和撓曲均衡約束下的隆-坳、背斜-向斜尺度的。

張一偉教授生前最大願望之一是將其多年的地殼波狀運動研究成果系統整理作為專著出版，但恩師以其嚴謹的治學態度認為有些地方尚不圓滿或不滿意，需進一步完善，最終沒有實現該想法，這不能不說是一個遺憾。希望恩師的學子們，不懈努力，繼承恩師的遺志，發展並完善地殼波狀運動學說。