劉 澤 李三忠 . . . 戴黎明 索艷慧

1海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東青島 266100 2青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266235

1 概述

目前，常用的古地理和古地貌研究方法大多立足于三維地震資料，先應(yīng)用沉積學(xué)原理開展地層厚度恢復(fù)，進(jìn)而進(jìn)行古地理和古地貌研究，研究精度主要取決于地層厚度恢復(fù)的精度。常用的古地貌恢復(fù)方法有殘留厚度和補(bǔ)償厚度印模法、回剝和填平補(bǔ)齊法、沉積學(xué)分析法以及層序地層學(xué)恢復(fù)法(康志宏和吳銘東，2003；李家強(qiáng)，2008；康波等，2012；劉軍鍔等，2014；劉瑞東等，2014；高藝等，2015)。當(dāng)構(gòu)造活動(dòng)較弱時(shí)，古地理、古地貌特征變化相對(duì)緩慢，可以應(yīng)用上述方法，并結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)的古地磁、古生物、古氣候信息，恢復(fù)個(gè)別特定時(shí)刻的古地理和古地貌特征。但是，當(dāng)研究區(qū)域存在較強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)時(shí)，其古地理特征變化將會(huì)迅速加快，而上述的常規(guī)方法很難對(duì)這一構(gòu)造活動(dòng)過程中的古地理和古地貌進(jìn)行恢復(fù)和研究。

近30年來，利用數(shù)值方法對(duì)地質(zhì)過程進(jìn)行了大量的模擬研究(石廣仁等，1996；Gerya and Burg，2007；李忠海等，2014)，研究內(nèi)容包括深部動(dòng)力過程(地幔物質(zhì)對(duì)流、巖石圈伸展、板塊深俯沖過程、沉積盆地和裂谷形成等)和地表過程模擬演化(河流侵蝕、降水及氣候變化對(duì)地貌演化的影響等)(Watts and Thorne，1984；Whipple and Tucker，1999；Whipple，2009；Wickert，2016)。Badlands正是基于前人的研究工作而開發(fā)的一個(gè)并行軟件，用于模擬各種空間尺度和時(shí)間尺度的地貌演化(Salles and Hardiman，2016；Sallesetal.， 2017)。該軟件是研究構(gòu)造、侵蝕、河流下切(侵蝕、沉積)以及氣候變化和海平面波動(dòng)之間耦合過程的重要工具，可用于研究地表過程演化、預(yù)測侵蝕和沉積速率并評(píng)估不同沉積環(huán)境下沉積物的通量(Sklar and Dietrich，1998；Simpson and Schlunegger，2003；Tucker and Hancock，2010)，從而使得其能夠?qū)?dòng)態(tài)古地理和古地貌進(jìn)行更為精細(xì)化的研究。

文中以東海陸架盆地南部中生代地貌及地質(zhì)演化過程的研究為例，介紹Badlands軟件的特點(diǎn)。首先，利用研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的地震剖面、測井、平衡剖面等資料，獲得中生代早期的古地形。其次，通過加載降雨量、巖石侵蝕性、海平面變化、動(dòng)力地形加載和地殼彈性層厚度等，構(gòu)建數(shù)值模型，以分析強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地及地貌演化的影響。最后，對(duì)比模擬結(jié)果與已知的地貌特征和沉積分布規(guī)律是否具有一致性，并且可以根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)一步分析盆地的三維古地理和古地貌演化特征。該方法可以為動(dòng)態(tài)古地貌恢復(fù)、盆地沉積過程、四維層序地層模擬再現(xiàn)、沉積礦產(chǎn)勘探、水合物分布和巖性油氣藏精準(zhǔn)勘探與預(yù)測提供幫助。

2 Badlands軟件的基本原理和方法

2.1 基本原理

近年來，人們已經(jīng)開發(fā)了許多具有不同驅(qū)動(dòng)機(jī)制和不同地質(zhì)時(shí)間尺度的數(shù)值模擬軟件，以模擬地表的演化過程(Whipple and Tucker，2002；Tucker and Hancock，2010；Salles and Hardiman，2016；Adamsetal.， 2017；Campfortsetal.， 2017)。這些模擬軟件均可表達(dá)為一組數(shù)學(xué)方程，將經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和概念方法有效結(jié)合，用于重建地貌演化和相關(guān)的沉積物通量(Howardetal.， 1994；Hobleyetal.， 2011)。它們的應(yīng)用范圍很廣，除一般的地貌演化研究外，還可延伸到許多研究領(lǐng)域，如水文學(xué)、土壤侵蝕、山坡穩(wěn)定性和泥石流、珊瑚礁演變與全球變化、海底滑坡災(zāi)害、四維層序地層學(xué)等。

但也有許多模擬軟件僅專注于侵蝕過程，特別是有河流系統(tǒng)演化的情況下(Sklar and Dietrich，2001；Attaletal.， 2008；Cowieetal.， 2008；Hobleyetal.， 2011)。這類模擬軟件或僅限于河道水系系統(tǒng)的沉積物運(yùn)移、沉積、固結(jié)等過程，或建立在基于簡單擴(kuò)散方程之上的地表系統(tǒng)的演化過程(Whipple and Tucker，1999；Willgoose，2005；Turowskietal.， 2007)，導(dǎo)致它們難以將特定地點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)與數(shù)值模型聯(lián)系起來。此外，涉及到源-匯系統(tǒng)的數(shù)值模擬時(shí)，其與相關(guān)地層資料的結(jié)合也非常少(Howardetal.，1994；Sallesetal.， 2017)，從而限制了對(duì)沉積物深時(shí)時(shí)期從源到匯過程的全面理解。

Badlands軟件的開發(fā)旨在解決上述這些缺點(diǎn)，其重點(diǎn)和核心主要是模型化描述大陸尺度和地質(zhì)時(shí)間(數(shù)千年到數(shù)百萬年)尺度上的地表地貌演化和區(qū)域沉積成盆過程(Tucker and Slingerland，1997；Sallesetal.， 2011，2017；Hobleyetal.， 2017)。Badlands軟件被視為一個(gè)綜合框架，能提供一個(gè)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)的數(shù)值工具，以探索地球表面的動(dòng)態(tài)演化過程，并量化氣候、構(gòu)造作用、侵蝕作用和沉積作用之間的反饋機(jī)制。該軟件可通過改變邊界條件和初始古地形來設(shè)置不同演化模型，并將不同模擬結(jié)果與現(xiàn)今或特定地質(zhì)歷史時(shí)期的地貌形態(tài)、沉積層序和海進(jìn)海退情況進(jìn)行對(duì)比。

2.2 基本參數(shù)設(shè)置

2.2.1 初始模型的建立

Badlands軟件使用有限體積法定義續(xù)性方程，應(yīng)用三角形不規(guī)則網(wǎng)格(TIN)的方式來求解地貌方程。初始模型設(shè)定時(shí)，需要確定研究區(qū)內(nèi)某一特定地質(zhì)時(shí)間點(diǎn)的古地形并作為模擬演化的初始條件。初始古地形的恢復(fù)，可以結(jié)合板塊重建、平衡剖面法等進(jìn)行。之后，將獲得的古地形三維曲面進(jìn)行網(wǎng)格化處理，并加載到初始模型中。

2.2.2 可選模塊的設(shè)置

該軟件也可以加入部分可選模塊，包括構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海平面波動(dòng)、降水分布、波浪條件和撓曲均衡等。

1)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有可變的三維空間累積位移，從而可以模擬復(fù)雜的空間構(gòu)造演化，包括垂直方向(隆起和沉降)和水平方向的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，還可以結(jié)合其他地球動(dòng)力學(xué)軟件或算法(Gerya and Burg，2007)計(jì)算出動(dòng)力地形，并將該結(jié)果作為深部動(dòng)力(如地幔流動(dòng)產(chǎn)生的深部驅(qū)動(dòng)力)的地貌貢獻(xiàn)。當(dāng)施加三維空間位移量時(shí)，該模型使用Thieulot等(2014)提出的節(jié)點(diǎn)加密技術(shù)。在自然的地表演化之前，其表面幾何形狀首先被構(gòu)造形變所改變。此后，節(jié)點(diǎn)密度隨著時(shí)間推移而演變，這可能導(dǎo)致局部產(chǎn)生不均勻的網(wǎng)格分辨率。為了避免這一效應(yīng)，需通過添加或刪除節(jié)點(diǎn)來修改幾何表面，以確保節(jié)點(diǎn)的均勻分布。由于將深部動(dòng)力過程和淺部地形變化相結(jié)合，因此它有助于研究其兩者之間的相互關(guān)系，同時(shí)也可以更好地對(duì)古地貌和古地理演化進(jìn)行模擬再現(xiàn)。

2)海平面變化一直被認(rèn)為是影響地球表層系統(tǒng)演化的基本因素之一。在進(jìn)行長時(shí)間的模擬分析時(shí)，由于其長周期的全球海平面波動(dòng)很可能會(huì)受到區(qū)域性大陸架和邊緣海盆地的擾動(dòng)(Hallam，2003；Haq and Al-Qahtani，2005；Milleretal.， 2005；Mülleretal.， 2016)，那么恢復(fù)出的區(qū)域性海平面變化數(shù)據(jù)可以作為模型演化的約束條件。為此，軟件中的海平面變化曲線既可以直接應(yīng)用一些公認(rèn)的全球海平面曲線數(shù)據(jù)庫，或由研究人員直接定義。

3)影響地貌變化的因素很多，而水是極其重要的因素之一。水包括降水和河水，這兩者均可影響相關(guān)的沉積過程。該軟件不僅可以設(shè)置相應(yīng)的降水量、可蝕性系數(shù)、巖石類型，還可設(shè)定通道寬度、泥沙壓實(shí)率、孔隙度、海洋波浪和潮流對(duì)沉積物進(jìn)行再搬運(yùn)的相關(guān)模擬參數(shù)。陸地地貌演化也同時(shí)受山體沉積物滑移和溝谷通道運(yùn)移2種方式影響，這可以根據(jù)研究區(qū)的具體情況進(jìn)行設(shè)置。

在大陸上，降水可控制巖石風(fēng)化以及河流下游沉積物的分布，從而驅(qū)動(dòng)河流侵蝕和影響流域內(nèi)水系網(wǎng)絡(luò)的形成。該軟件中，降水量的時(shí)間變化可以作為恒定值或一組代表空間變化的降雨?duì)顩r來進(jìn)行設(shè)置。此外，為了了解降雨量與地形之間的相互作用，可以選擇使用Smith和Barstad(2004)的地形降水線性模型。例如，降水模式和地形的耦合演化可用于量化山地地貌中氣候、侵蝕和構(gòu)造三者之間的相對(duì)重要性。

4)波浪的狀態(tài)可以影響數(shù)千年來海洋沉積物的運(yùn)移，這里采用的方法依賴于當(dāng)前區(qū)域內(nèi)多年波浪狀態(tài)參數(shù)的平均值。波變換模型通常設(shè)計(jì)在5～50年的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行，目的是通過施加一系列波浪強(qiáng)迫條件來模擬真實(shí)波場。在任何給定的時(shí)間間隔內(nèi)，定義每個(gè)深水波條件的活動(dòng)百分含量以及波高。然后，再根據(jù)測深法計(jì)算相關(guān)波參數(shù)。上述強(qiáng)迫機(jī)制將直接控制沉積物運(yùn)移、相關(guān)的地層結(jié)構(gòu)以及碳酸鹽巖的發(fā)育。

5)在模型的演化過程中，可能存在古山脈的剝蝕和沉積物負(fù)荷再分配。一般認(rèn)為，地表地形的起伏造成的載荷差異將在地殼深部乃至更深的部位得到充分補(bǔ)償，過多的地表負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致在補(bǔ)償界面之上要有等量的質(zhì)量虧缺才能達(dá)到靜態(tài)平衡，反之亦然。因此，需要考慮重力均衡作用對(duì)地表產(chǎn)生的影響。該軟件也同時(shí)考慮到巖石圈表層沉積物負(fù)荷再分配對(duì)地殼形變的影響，采用撓曲均衡模塊進(jìn)行計(jì)算，并可根據(jù)具體的地質(zhì)背景，自由選擇撓曲或非撓曲的地殼均衡模塊進(jìn)行模擬計(jì)算。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 區(qū)域背景

東海陸架盆地位于華南大陸東部的鄰海區(qū)域，西接浙閩隆起區(qū)，東鄰釣魚島隆褶帶，東西寬250～300ikm，整體呈NNE向展布，為中國東部海域中、新生代疊合含油氣盆地(江東輝等，2017；劉澤，2018)。東海陸架盆地南部區(qū)域主要受NE—NNE向斷裂控制，區(qū)域上表現(xiàn)為NNE向隆拗相間的特征，自西向東包括多個(gè)構(gòu)造單元： 甌江凹陷、雁蕩低凸起、閩江凹陷、臺(tái)北低凸起、基隆凹陷等(圖 1)。

東海陸架盆地在中生代曾廣泛接受沉積，厚度較大，總體具有“東厚西薄、南厚北薄”的特征。沉積中心分別位于東部的基隆凹陷、閩江凹陷一帶和西部的甌江凹陷帶內(nèi)。區(qū)域內(nèi)沉積層一般厚2000～5000im，最厚可達(dá)6000im。東部的基隆凹陷、閩江凹陷帶的平均沉積厚度為5000im左右，而甌江凹陷平均沉積厚度較小，約為3000im。東海陸架盆地南部多發(fā)育濱淺海相沉積物，由南向北逐漸變薄。

垂向上，研究區(qū)則表現(xiàn)為雙層盆地結(jié)構(gòu)。雁蕩低凸起和閩浙隆起帶在中生代期間對(duì)研究區(qū)的盆地構(gòu)造格架有重要影響。通過對(duì)東海陸架盆地西部地震和重磁資料的綜合地球物理解釋，認(rèn)為雁蕩低凸起在中生代晚期發(fā)育于甌江凹陷和閩江凹陷之間，長約170ikm、寬15～50ikm，呈NE向展布。其可能為低山或高地形地貌形態(tài)，分割甌江凹陷和閩江凹陷(楊傳勝，2014)，形成了2個(gè)低凸起和3個(gè)凹陷相間分布的盆地構(gòu)造格局(圖 1)。

3.2 模型構(gòu)建

為了獲取中生代早期的古地形，筆者通過質(zhì)量平衡法和平衡剖面法，并結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的地震剖面、測井、平衡剖面等資料對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)。具體來說，中生代研究區(qū)的陸地區(qū)域由于一直處于剝蝕狀態(tài)，故應(yīng)用質(zhì)量平衡法對(duì)該期間的陸地區(qū)域古地形進(jìn)行恢復(fù)。而在海域范圍內(nèi)，由于存在大量的地震剖面資料，基于封閉體系中體積守恒、面積守恒和線長守恒3項(xiàng)基本原則(Cristallini and Allmendinger,2001; Néstoretal.，2003)，先進(jìn)行二維平衡剖面的恢復(fù)，再對(duì)大量恢復(fù)后的平衡剖面海域區(qū)域的盆地基底數(shù)據(jù)進(jìn)行分段三次Hermite多項(xiàng)式插值，進(jìn)而擬合出更為精細(xì)的中生代海域古地形。之后，將獲得的海、陸古地形結(jié)合起來進(jìn)行三維曲面網(wǎng)格化處理，并加載到初始模型中。文中設(shè)置的三維模型分辨率為1ikm。

由于海平面升降也會(huì)顯著地影響到大陸邊緣盆地沉積演化的整個(gè)過程，所以它是模型設(shè)置中非常重要的參數(shù)(Watts and Thorne，1984；Haqetal.， 1987；Hallam，2003；Haq and Al-Qahtani，2005；Milleretal.， 2005)。首先，筆者使用Didger軟件對(duì)Haq等(1987)恢復(fù)的全球海平面變化曲線進(jìn)行數(shù)字化，之后對(duì)數(shù)據(jù)采用初始化函數(shù)得到標(biāo)準(zhǔn)化曲線(圖 2中綠色曲線)，并截取中生代從200—100iMa的海岸線變化數(shù)據(jù)(圖 2中右側(cè)曲線部分)存儲(chǔ)為csv文件格式以便輸入模型時(shí)進(jìn)行加載。

圖 2 東海陸架盆地南部中生代古地貌模型中輸入的 全球海平面變化曲線(據(jù)Haq et al.， 1987)Fig.2 Global eustatic curve input in the Mesozoic paleogeography model of southern East China Sea Continental shelf sea(after Haq et al.， 1987)

另外，還要獲得一個(gè)能夠較好反映研究區(qū)深部動(dòng)力學(xué)過程的區(qū)域動(dòng)力數(shù)據(jù)。筆者將結(jié)合其他地球動(dòng)力學(xué)軟件和有限差分算法(Gerya and Burg，2007)計(jì)算出的動(dòng)力地形模擬結(jié)果作為深部動(dòng)力的來源(Rubeyetal.， 2017；Liuetal.， 2018)。計(jì)算過程中的動(dòng)量守恒和連續(xù)性方程解的邊界條件是非滑動(dòng)邊界條件。

文中設(shè)定研究區(qū)域地殼的有效厚度為50ikm(蔣玉波等，2013)，平均沉積物和地幔密度設(shè)定分別為2700ikg/m3和3500ikg/m3。在每一個(gè)模擬時(shí)間步結(jié)果保存后，可以通過加載這個(gè)模塊，計(jì)算重力均衡作用對(duì)地表產(chǎn)生的影響。

3.3 模擬結(jié)果對(duì)比

從模擬結(jié)果來看，在深部地幔物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和巖石圈尺度的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)共同作用下，浙閩隆起發(fā)生裂陷，在其東側(cè)形成了雁蕩低凸起。這點(diǎn)在模擬結(jié)果剖面和地震剖面上有著很好的一致性，具體表現(xiàn)為： 雁蕩低凸起的西側(cè)為大斷距的甌江凹陷，其東側(cè)為具凹陷特征的閩江凹陷，而兩者之間的雁蕩低凸起為相對(duì)高地形，并將2個(gè)凹陷分開。閩浙和粵東沿海地區(qū)一直處于山地地形，幾乎沒有沉積盆地形成，而該區(qū)域?qū)嶋H地層中也缺乏這個(gè)時(shí)期的地層記錄，表明該區(qū)基本沒有這一時(shí)期的沉積盆地(蔣玉波等，2013)，當(dāng)時(shí)地勢高，長期處于剝蝕狀態(tài)(圖 3)。另外，從集中在閩江凹陷、甌江凹陷內(nèi)部的鉆井揭示的巖性來看，白堊系是以陸相碎屑巖為主，這也說明了甌江凹陷和閩江凹陷的沉積物可能是來自于雁蕩低凸起和閩浙隆起帶的陸相地層風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物(楊傳勝，2014)。

海拔高程是根據(jù)Haq等(1987)的海平面曲線進(jìn)行計(jì)算的圖 3 東海陸架盆地南部中生代古地貌模擬結(jié)果 (據(jù)劉澤，2018)Fig.3 Simulated Mesozoic paleogeomorphy in the southern East China Sea Continental Shelf Basin(after Liu，2018)

圖 4 東海陸架盆地南部中生界殘留沉積厚度 分布與模擬結(jié)果對(duì)比(據(jù)劉澤，2018)Fig.4 Comparison of thickness of Mesozoic residual sedimentary thickness with simulation results in the southern East China Sea Continental Shelf Basin(after Liu，2018)

隨后，進(jìn)一步將沉積體系模擬結(jié)果與中生代殘留沉積地層及地貌演化等進(jìn)行對(duì)比。東海陸架盆地的中生界分布特征為南厚北薄(圖 4-b)，其南部中生界整體呈北東向殘留分布，東西寬90～110ikm，南北長約 550ikm，面積約4×104ikm2，沉積層厚度一般在2000～4000im之間(毛建仁，1994； 楊傳勝等，2012； 李三忠等，2013)。從模擬結(jié)果來看，中生代殘留沉積與模擬沉積區(qū)平面分布具有比較好的可對(duì)比性： 兩者均為NE向條帶狀展布，自西向東依次為閩浙隆起帶、甌江凹陷、雁蕩低凸起和閩江斜坡帶；區(qū)域性盆地形態(tài)也極為相似；中生界沉積厚度一般為2500～5000im，最大厚度為5500im左右。上述這些特征與中生界殘留沉積特征較為相符(圖 4-a)。

通過對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，模擬結(jié)果與已知的中生代的盆地構(gòu)造格架特征和沉積分布規(guī)律具有較好的一致性，這也說明了文中的模擬結(jié)果可能較好地反映了研究區(qū)中生代的地質(zhì)演化過程。

3.4 地貌演化過程模擬

在200—175iMa的侏羅紀(jì)早期(圖 5-a)，閩浙隆起帶逐漸在沿海邊緣開始隆起，但隆升不明顯，在北部沿海區(qū)域出現(xiàn)一系列丘陵地帶。閩浙隆起區(qū)為主要物源區(qū)，在東南部地區(qū)主要發(fā)育大陸邊緣沉積盆地，總體處于濱?！獪\海陸架沉積環(huán)境。盆地形態(tài)北高南低，研究區(qū)的西北側(cè)(對(duì)應(yīng)現(xiàn)今中國東南沿海)發(fā)育NW向河流，在河流下游存在山間盆地，在盆地南部發(fā)育由北向南流向的河流，在河流下游發(fā)育沉積盆地。這一模擬結(jié)果可能正好對(duì)應(yīng)于浙閩陸域分布較廣、西北部以陸相為主、多呈NNE向條帶狀分布的特征(江東輝等，2017)。

在175—150iMa的侏羅紀(jì)晚期(圖 5-b)，閩浙隆起帶北部隆升明顯，仍為主要物源區(qū)，東側(cè)近海沉積范圍在之前的基礎(chǔ)上有所擴(kuò)大，近海河流三角洲向東拓展。在整個(gè)侏羅紀(jì)，未見雁蕩低凸起在隆升，仍為一系列丘陵地貌特征。此階段的雁蕩低凸起與浙閩隆起區(qū)可能連為一體。前人觀點(diǎn)認(rèn)為，從早侏羅世早期開始，陸域西南部海侵面積擴(kuò)大，但多數(shù)地區(qū)仍處于隆起狀態(tài)。早侏羅世末期海侵結(jié)束，海水退出，至中侏羅世全境上升，氣候也由早期的溫暖潮濕逐漸轉(zhuǎn)為炎熱干燥，僅有陸相沉積，多為山間盆地沉積(江東輝等，2017)。這與筆者的模擬結(jié)果相對(duì)應(yīng)。東海陸架盆地南部發(fā)育濱淺湖相，東側(cè)的大陸邊緣前緣區(qū)域有多個(gè)河流如海，形成多個(gè)河流三角洲。這很可能是模型東北部分區(qū)域地層中多為以紫紅色為主的陸相細(xì)碎屑巖建造的原因(蔣玉波等，2013)。

大約在150—125iMa(圖 5-c，5-d)，閩浙隆起帶和雁蕩低凸起開始逐漸隆升，成為其東側(cè)的閩江凹陷和斜坡帶的物源供應(yīng)區(qū)。南部的部分沉積區(qū)物質(zhì)抬升到地表，遭到風(fēng)化剝蝕。盆地構(gòu)造格局也發(fā)生了變化，大陸邊緣沉積盆地以西，古海岸山脈的兩側(cè)是山間盆地。甌江凹陷和閩江斜坡帶為主要沉積區(qū)域。在此階段，研究區(qū)的西部主要沿著河流發(fā)育沖積平原、三角洲沉積，東北部沿海地區(qū)沉積區(qū)擴(kuò)大顯著，雁蕩低凸起東側(cè)沿海區(qū)域則以沖積平原—三角洲發(fā)育為主。至此，甌江凹陷和閩江凹陷的中生代盆地形態(tài)基本形成。

以上應(yīng)用實(shí)例表明，在強(qiáng)烈的深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)背景下，Badlands模擬軟件可能是古地形恢復(fù)的一種有效方法。該方法可以獲得更為連續(xù)的古地理、古地貌信息，也可為其他盆地的沉積過程、能源礦產(chǎn)勘探的研究提供有益的思路。

圖 5 東海陸架盆地南部中生代地貌演化模擬結(jié)果Fig.5 Simulated evolution of Mesozoic geomorphology in the southern East China Sea Continental Shelf Basin

4 結(jié)論與展望

1)介紹了Badlands軟件的基本原理和參數(shù)設(shè)置方法。Badlands軟件是一種新的恢復(fù)古地理和古地貌的方法，可以用于模擬不同空間和時(shí)間尺度的地表地貌過程和演化，預(yù)測侵蝕和沉積速率，并評(píng)估不同沉積環(huán)境的沉積物通量。在整個(gè)模擬過程中，可以根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景和古氣候特征設(shè)置剝蝕率、降水量、古水深變化等參數(shù)。

2)將Badlands軟件應(yīng)用于東海陸架盆地南部中生代地貌及地質(zhì)演化過程的研究，并將模擬結(jié)果與已知的中生代的地貌特征和沉積分布規(guī)律進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的一致性。模擬得到的研究區(qū)內(nèi)的三維古地理和地貌演化特征，能夠解釋許多現(xiàn)今看到的中生代盆地沉積分布特征及其規(guī)律，這也說明了Badlands 軟件是一個(gè)能夠較好地恢復(fù)古地理和古地貌演化的數(shù)值模擬軟件。

3)Badlands軟件通過使用開源建模工具耦合地幔對(duì)流、地殼變形、侵蝕和沉積過程的演化，將多維數(shù)據(jù)融合到5D盆地模型中(空間和時(shí)間，具有不確定性估計(jì))。因?yàn)樗情_源的，所以必將會(huì)得到更多的地質(zhì)工作者的使用。同時(shí)，它也有助于解決沉積盆地充填過程和淺層地下資源開采和管理過程中的一些問題。