洛杉磯盆地

洛杉磯盆地是一個位於南加州的沉積盆地，地處半島山脈區。該盆地亦與一組走向異常、被統稱為橫斷山脈的東西向山脈鏈相連。現今的盆地是一個沿海低地，其盆地底部以位於太平洋板塊邊緣的細長低矮山脊和丘陵群為特徵。洛杉磯盆地與聖塔芭芭拉海峽、文圖拉盆地、聖費爾南多谷及聖蓋博盆地，共同座落於大南加州地區內。洛杉磯市的絕大部分管轄陸地面積，在地理上即位於此盆地之中。

在北面、東北面和東面，此低地盆地以聖塔莫尼卡山脈及普恩特、伊利西安和雷佩托丘陵為界。東南面，盆地與聖塔安娜山脈及聖華金丘陵相鄰。盆地的西界以大陸邊緣地為標誌，是其陸上部分的一部分。加州邊緣地的特徵是西北走向的離岸海脊和盆地。洛杉磯盆地以其地質年代輕、規模小，但石油產量豐富，與之相對的是其巨大的構造起伏和複雜性而聞名。Yerkes等人確定了盆地演化的五個主要階段，始於上白堊紀，終於更新世。此盆地可歸類為一個不規則的拉張盆地，並在早中新世後伴隨著旋轉構造。

形成

在盆地形成之前，涵蓋洛杉磯盆地的區域始於地表之上。海岸線的快速海進和海退使該地區變為淺海環境。中中新世期間，構造不穩定性加上快速沉降區的火山活動，為現代盆地的形成奠定了基礎。該盆地形成於海底環境，後來當沉降速率減緩時，才被重新抬升至海平面以上。關於各盆地形成事件發生的地質時間界線，文獻中有諸多討論。雖然確切年代或許不明，但Yerkes等人（1965）提供了一個總體時間線，將洛杉磯盆地演化中的沉積事件序列分類如下：

階段一：伸展前期

在土崙階前期，存在著變質沉積岩和火山岩，它們是洛杉磯盆地的兩大主要基岩單位。沿新港-英格伍德帶的大規模運動，將這兩個基岩單位沿東西邊緣並置。在此階段，盆地位於海平面以上。

階段二：盆地沉積前期

此階段的標誌是連續的海岸線海進和海退循環。較老的海洋和非海洋沉積物開始填充盆地。在此階段末期，海岸線開始後退，沉積作用持續進行。

階段三：盆地初始期

在土崙階前期單位沉積之後，出現了一次大規模的抬升和侵蝕，這可見於中中新世單位底部的一個主要不整合面。抬升並非以相同速率或在盆地的所有部分同時發生。此時，盆地被一個海灣覆蓋。源自高地的河流為盆地的東北邊緣帶來了大量岩屑。在此期間，托潘加岩層也正在沉積。

階段四：沉降與沉積主期

盆地現今的形態和構造起伏，主要是在此加速沉降和沉積的階段形成的，該階段發生於晚中新世並持續至早更新世。來自高地區域（北面和東面）的碎屑沉積岩沿海底斜坡向下移動，並填充了盆地底部。沉降和沉積很可能始於盆地的南部。沉降和沉積同時發生，不間斷地持續到晚上新世。直到沉積速率逐漸超過沉降速率，海平面開始下降。在此階段末期，盆地的邊緣開始升至海平面以上。早更新世期間，在盆地的凹陷部分，沉積開始超過沉降，海岸線開始向南移動。此階段沿新港-英格伍德斷層帶亦有運動，導致了現代盆地的形成。此運動造成西南地塊相對於中央盆地地塊被抬升。

階段五：盆地擾動期

盆地的中央部分在整個更新世持續經歷沉積作用，沉積物來自周圍山脈和普恩特丘陵的洪水及侵蝕碎屑。這種填充造成了海岸線從盆地的最終後退。全新世的沉積特徵為非海相的礫石、沙和粉砂。此階段也包括了形成油氣圈閉的晚期壓縮變形。

地質

地塊

該地區存在四個主要斷層，將盆地分為中央、西北、西南和東北四個構造地塊。這些地塊不僅標示其地理位置，也指明了所含的地層和主要構造特徵。西南地塊在中中新世之前即已抬升，主要由海相地層組成，並包含兩個主要背斜。此地塊也包含陡峭傾斜的帕洛斯弗迪斯丘陵斷層帶。中中新世的火山岩可在西南地塊局部見到。西北地塊由晚白堊紀至更新世的碎屑海相沉積物組成，亦存在中中新世的火山岩。此地塊有一個被聖塔莫尼卡斷層帶截斷的寬闊背斜。中央地塊包含晚白堊紀至上新世的海相與非海相碎屑岩單位，與火山岩互層。上新世和第四紀地層在中央地塊最為明顯。構造上，此處有一個向斜槽。東北地塊包含新生代的細粒至粗粒碎屑海相岩石。局部可見中中新世的火山岩，以及始新世至中新世的非海相沉積岩。東北地塊亦有一個背斜。

地層學

由於活躍的構造活動，此盆地並未經歷均質演化。儘管環境活躍，盆地內仍有超過9,100公尺的地層。活躍的環境也造成了各地層的非均勻沉積。同一沉積事件的岩石單位在盆地內不同位置有不同名稱是很常見的現象。這可能是由於碎屑大小的巨大差異所致，例如盆地西北部的上上新世皮科岩層與西南部的上費爾南多岩層。 洛杉磯盆地包含所謂的「大不整合面」，這被解釋為基岩單位中的一次大規模侵蝕事件。此不整合面被用來對比整個盆地的地層。新生代的活動記錄始於此不整合面之上。此盆地的地層記錄顯示，它始於一個非海相環境，然後轉變為一個深海系統。此盆地最古老的基岩單位具有沉積和火成兩種來源。沉積單位因新港-英格伍德斷層的滑動而變質，被稱為卡特琳娜片岩。卡特琳娜片岩可在盆地的西南邊緣找到，主要為綠泥石-石英片岩。靠近新港-英格伍德斷層帶處，則出現含石榴石的片岩和變質輝長岩。聖塔莫尼卡板岩可在盆地的西北地塊觀察到。東部複合體以聖地牙哥峰火山岩為特徵。此岩石單位包含安山質角礫岩、熔岩流、集塊岩和凝灰岩。

塞斯佩岩層是第一個出現在大不整合面之上的地層，其標誌為互層的泥岩、砂岩和含礫砂岩。此層序顯示其來源為沖積扇、曲流或辮狀河。從塞斯佩岩層向上至瓦克羅斯岩層，顆粒變細，岩層變薄，顯示向淺海環境的過渡。瓦克羅斯岩層以兩個砂岩、粉砂岩和頁岩單位為標誌。亦有特徵性的軟體動物化石，表明該地區主要為淺海環境。

托潘加群是地層序列中的下一個主要岩層，它填充了較老岩石上的地形。它是一個混合的沉積和火山單位，其底部為一個侵蝕不整合面。該單位由三部分組成：首先是基部的海相礫狀砂岩，其次是一個以玄武岩為主的中層，由多重海底熔岩流和凝灰岩構成。此單位最年輕的部分是沉積角礫岩、礫岩、砂岩和粉砂岩。托潘加群最早的沉積物似乎反映了在塞斯佩和瓦克羅斯岩層中均可見到的海岸線變遷的延續。來自一個或多個火山中心的噴發，在局部暫時中斷了沉積作用。

普恩特岩層是一個深海岩層，其特徵為前三角洲沉積物和一個疊瓦狀沖積扇系統。此單位位於托潘加群之上，使其沉積年代為晚中新世，並分為四個段。拉維達段是一種含雲母的板狀粉砂岩，夾有少量薄層長石砂岩。接下來是索克爾段，為厚層至塊狀的含雲母砂岩。此段中局部亦可見豐富的粉砂岩、礫岩和層內角礫岩。索克爾段之上是約巴段。此段是一種砂質粉砂岩，與細粒砂岩互層。西克莫峽谷段包含礫岩、礫狀砂岩和砂岩的透鏡體。砂質粉砂岩和細粒砂岩與前述岩石類型互層。

蒙特雷岩層的特徵是與大多數碎屑岩相比，其二氧化矽含量異常高。亦有被稱為瓷狀岩和瓷狀頁岩的矽質膠結岩。雖然此岩層有可辨識的岩層，但亦有許多頁岩、砂岩和泥岩層的二氧化矽含量正常。此岩層的序列顯示為一個離岸海洋環境。

費爾南多岩層被分為兩個亞相，稱為皮科段和雷佩托段。這兩個段代表了沉積環境的顯著變化，年代為更新世。雷佩托段是兩者中較老的一個，由互層的細粒至粗粒粉砂岩、泥岩和砂岩組成。皮科段主要由塊狀粉砂岩和砂岩構成，夾有少量粉砂質砂岩。全新世沖積層和第四紀沉積物是一個大致鬆散的單位，主要由礫石和洪氾平原沉積物組成。標誌著盆地頂部的沉積物可在現代溪流/河流中以及山麓底部找到。

構造背景

此盆地的歷史始於中生代初期太平洋板塊在北美板塊下方的俯衝。在此俯衝事件中，兩個較小的板塊，蒙特雷板塊和胡安·德富卡板塊，也開始俯衝到北美板塊之下。約在兩千萬年前，蒙特雷板塊附著於太平洋板塊並跟隨其運動。後來，太平洋-蒙特雷板塊的俯衝停止，板塊邊緣轉變為轉形邊界。北美/太平洋-蒙特雷轉形邊界開始向北移動，並造成了地殼伸展。此裂谷作用伴隨著西部橫斷山脈的旋轉。此旋轉造成了洛杉磯盆地的位置及其西北-東南走向。在中新世早期，托潘加岩層沉積之前，高熱流和張扭作用導致了盆地的伸展。隨著地殼變薄，盆地因大量沉積物沉積所造成的均衡壓力而開始沉降。

由於盆地位於橫斷山脈和半島山脈的交界處，此盆地同時經歷壓縮構造和走滑構造。在上新世早期，亦即被稱為「盆地擾動期」的階段，由於斷層運動和輕微的旋轉事件而發生了變形和褶皺。雖然聖安地列斯斷層的運動造成了盆地的位置，但決定盆地內地震行為的則是惠蒂爾斷層和新港-英格伍德斷層。

地震

洛杉磯盆地在構造上仍然活躍，該地區也因此持續經歷地震。由於斷層和斷層分支的數量眾多，地震活動並非集中在某一特定區域。位於新港-英格伍德和惠蒂爾斷層帶上的城市，經歷地震活動的可能性較高。該地區經歷的地震大多為輕微（震級≤2.25）。然而，亦有中等強度地震（震級4.9至6.4）的報導。中等強度的地震非常罕見。

地貌特徵

新港-英格伍德斷層帶

此斷層帶是盆地內最顯著的地貌特徵，為一條帶有局部（斷層）分支的單一斷層線。此斷層帶亦以低矮丘陵、陡坡及十個呈右階雁行排列的背斜褶皺為標誌。它位於盆地的西南部，是一個走滑邊緣。有多個油田沿此斷層平行分布。

惠蒂爾斷層

此斷層位於盆地的東部邊界，並在聖塔安娜河的一條上游支流峽谷中與埃爾西諾斷層合併。此斷層為一個逆右移斜斷層。它最著名的是惠蒂爾、布雷亞-奧林達、聖斯內納等油田。有一條與惠蒂爾斷層平行的背斜，證明了在晚中新世至早上新世期間曾發生壓縮變形。上新世砂岩的薄化和尖滅，則證明了在同一時期曾發生抬升。

安那罕鼻狀構造

安那罕鼻狀構造是一個於1930年通過地球物理探測和探勘鑽井發現的地下構造。它是一個中中新世的斷塊，揭示了一條古新世岩石構成的西北走向山脊。此構造特徵之所以重要，是因為它揭示了許多儲油構造，且岩層的走向指明了此部分盆地的沉降年代。

威爾明頓背斜

此背斜是盆地內最顯著的地下構造。抬升地殼塊的侵蝕、各斷層的啟動以及海底水道的發展等變形事件，導致了此背斜的形成。褶皺的啟動始於晚中新世至早上新世的變形期。盆地內還有許多其他背斜，等厚圖資料顯示這些褶皺的形成主要發生在上新世。

拉布雷亞瀝青坑

拉布雷亞瀝青坑是在盆地表面發現的多個停滯的天然瀝青池。這些「池子」之所以重要，是因為其中已發現了數十萬件晚更新世的動植物骨骸。這些瀝青坑讓科學家得以更深入了解地質歷史上該特定時期的生態系統。

石油

油氣的積聚幾乎完全發生在較年輕層序的地層中，且位於沿海帶內部或鄰近區域。普恩特岩層已被證實是盆地中最顯著的石油儲集層。石油豐度高的主要原因是盆地內的油砂飽和度很高。這些油砂的厚度從數百到數千英尺不等。背斜和斷層背斜也是造成石油圈閉的構造特徵。

首口據報的產油井於1892年在現今道奇體育場下方的土地上被發現。此盆地曾佔加州石油產量的一半，直到（90年代？）。考慮到此盆地相對較小的規模和年輕的地質年代，這是非常了不起的。該盆地目前約有40個活躍油田，共計有4,000口營運中的油井。僅在1904年，洛杉磯市內就有超過1,150口油井。井距過密和持續的抽採導致大多數油井枯竭。最新數據顯示，2013年產油量為2.55億桶。這與1970年代末期每年近10億桶的產量相比，已大幅下降。

油田包括：

外部連結

• 洛杉磯的重大地震

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