南海南北缘的构造特征对比

作者&投稿:黎庄 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
南海新生代构造演化史的研究现状~

南海是西北太平洋边缘海中最大的边缘海盆之一,新生代构造演化史有其独特的构造演化模式。从构造位置上看,从白令海、鄂霍次克海、日本海、东海冲绳海槽到南海,为一北东向边缘海盆链;从南海、苏禄海、苏拉威西海到班达海,为一近南北向边缘海盆链,南海正处于这两个边缘海盆链的交接部位(图6.1)。因此,南海的构造位置是非常特殊而又重要的。

图6.1 西太平洋边缘海的分布

南海位于欧亚板块南部,其东部是菲律宾海板块,西部紧接中南半岛与印度板块为邻,南部隔印度尼西亚群岛与澳大利亚板块相接。在中生代末至新生代早期,欧亚板块东南部的燕山期造山带发生岩石圈拆沉(邹和平,2001),产生了一次张性构造运动,岩石圈板块向东南方向运动,引起岩石圈厚度减薄,在地表产生一系列北东向正断裂和地堑半地堑。新生代中期,菲律宾海板块从赤道附近向北漂移,在漂移过程中不断平移和旋转,最终于5Ma前在台湾地区与欧亚板块发生碰撞,在欧亚板块东部边缘上形成了台湾岛(Hall,1996)。印度板块于白垩纪(135Ma前)时与冈瓦纳大陆分离后向北漂移(Metcalfe,1993),漂移距离约1300km(Powell,et al.,1988;Ramana et al.,1994),大约于50.3~47.7Ma前与欧亚板块发生碰撞(Basse,et al.,1991),在欧亚板块南部边缘上形成青藏高原和喜马拉雅山脉。澳大利亚板块与南极板块在始新世(43.5Ma前)发生分离后,向北运动,于25Ma前与菲律宾海板块发生碰撞,在5Ma前与欧亚板块发生碰撞。在这些周边板块的相互运动过程中,南海地区发生了新生代海底扩张,产生了南海新生代洋盆。关于南海海盆在新生代的构造演化史,目前众说纷纭,主要是海盆中磁异常条带计算的多解性和对南北陆缘地质构造在认识上的不同看法所引起的。下面简单介绍一下国内外科学家的一些主流看法。
1973年,D.E.Karig在研究西太平洋边缘海盆的弧后扩张模式时,提出南海海盆是在晚白垩世至古近纪期间由面向东的吕宋弧通过弧后扩张而形成的。他的这一模式很快被否定了,因为菲律宾和菲律宾海板块是在新生代晚期才达到今天的位置,在南海发生海底扩张时它们还在赤道附近。E.Ben-Auraban等(1973)在研究加里曼丹岛的中生代地质时,首先在南海中央海盆中对比出东西向的磁异常条带,但未鉴别出其时代,只是推测南海海盆是在晚白垩世至古近纪时婆罗洲和华南分离后通过海底扩张而形成之结论。C.Bowin等(1978)在研究台湾和吕宋碰撞时也发现南海存在磁异常条带,但没有识别出其时代。B.Taylor等(1980)分析了南海中央海盆的磁异常特征,第一次在这里对比出5d-11号磁异常条带;同时还研究了南海南北陆缘的新生代地层、断裂、构造运动和钻井资料,并将它们作综合对比分析,认为南海中央海盆是在晚渐新世至早中新世期间通过南北向海底扩张形成的。他们还认为,礼乐-东北巴拉望地块在南海新生代海底扩张之前位于南海北部陆缘的南部,在其南部存在一中生代古南海洋盆,在南海新生代海底扩张期间,该中生代古南海洋盆在巴拉望海槽处(南沙海槽)俯冲于婆罗-苏禄地块之下。对南海的另外两个洋盆(西北海盆和西南海盆),当时由于资料不多,他们未做讨论。1983年,他们利用中美联合调查南海海洋地质第一阶段所采集的资料,进一步证实了中央海盆5d-11号磁异常条带之存在,并利用重力异常资料,推测南海西南海盆是与中央海盆同时产生的。
Ke Ru等(1986)根据区域地质构造和地热资料模拟的结果,提出南海地区自晚白垩世以来经历了三次张裂事件(晚白垩世、晚始新世和早中新世)和两次海底扩张,认为南海中央海盆的形成时代与Taylor和Hayes的估算相同,西北海盆的年龄为35~36Ma或32Ma,西南海盆的年龄为55Ma,从而他们提出南海经历幕式张裂和幕式扩张的演化模式。陈圣源(1987)利用我们在南海西南海盆采集的地磁资料,鉴别出M1-M11(126~119Ma)的磁异常条带。由此,何廉声(1987)提出南海发生过两次海底扩张:第一次发生在白垩纪早期,第二次发生在晚渐新世至早中新世。吕文正(1987)在南海西南海盆对比出32-27号磁异常条带,由此他提出南海第一次海底扩张发生在晚白垩世至早古新世。姚伯初(1991)根据南海海盆磁异常条带的走向、区域构造走向、沉积构造层组合等资料,推测南海西南海盆和西北海盆是在始新世形成的,由此提出南海第一次海底扩张发生在始新世。姚伯初等(1994)利用中美联合调查南海地质项目第二阶段(1985)所采集的磁力资料,采用低通滤波方法,去掉洋壳下部磁性体(层2B和层3)对观测磁异常的影响,用层2 A产生的磁异常,在西南海盆中对比和鉴别出18-13号磁异常条带,推测其形成时代为晚始新世至早渐新世(42~35Ma)。此后,姚伯初(1999)根据海底地形地貌特征、地壳厚度及地壳等厚线之走向、穿过西北海盆-中央海盆及西南海盆-中央海盆的地震剖面之解释,发现西北海盆与西南海盆比中央海盆多一套新生代沉积,由此更确信西北海盆与西南海盆的形成时代比中央海盆早。
Briais等(1989,1993)根据印度板块与欧亚板块碰撞的模型实验之结果和在南海海盆中对比的磁异常条带,认为南海地区在32~30Ma期间发生NW—SE方向的张裂;30~26Ma期间发生N—S向海底扩张,形成中央海盆南北部洋壳;23~16Ma期间发生第二次NW—SE向海底扩张,形成南海西南海盆和中央海盆的中间部分。Hutchison(1996)研究了婆罗洲上拉姜群(Rajiang Group)和克拉克组(Croker Formation)的地层组成、结构、年代和分布特征,认为Taylor等(1980,1982)、Ke Ru等(1986)、Tapponnier(1989)和Briais(1993)关于南海新生代构造演化的模式与婆罗洲上的地质相抵触;因为拉姜群是古南海洋壳在新生代向加里曼丹俯冲时的增生楔沉积,其年代为早白垩世至晚始新世,说明南沙地块(Hutchison称做Luconia地块)是在晚始新世至早渐新世时与加里曼丹地块发生碰撞的,即南海海盆西部(西北海盆和西南海盆)在新生代海底扩张之停止时间为晚始新世至早渐新世。而婆罗洲东北部的克拉克组之时代为渐新世至早中新世,也是一增生楔沉积,表明礼乐-东北巴拉望地块与加里曼丹地块的碰撞时间是在早中中新世,这与南海中央海盆新生代海底扩张的停止时间一致。
从以上讨论可见,目前关于南海海盆在新生代的构造演化史,大多数科学家都认为发生过两次海底扩张,但两次扩张的内容和时间有很大的分歧。Briais等(1993)、Taylor等(1982)认为南海海盆新生代第一次海底扩张是南北向的,发生在晚渐新世至早中新世(32~25Ma),产生了南海中央海盆的南北两部分洋壳;第二次海底扩张为NW—SE方向,时代为早中新世至中中新世(24~16Ma),产生了中央海盆中部洋壳和西南海盆洋壳。他们的模式之问题在于未了解清楚南部边缘(婆罗洲)的地质情况而硬下结论。中国科学家大多认为南海新生代第一次海底扩张是NW—SE向,产生南海西北海盆和西南海盆,但对扩张时代的看法却分歧很大:何廉声认为是白垩纪,吕文正认为是晚白垩世至早古新世,只有姚伯初等认为是晚始新世至早渐新世,与Hutchison研究婆罗洲地质的结果基本一致。关于南海海盆新生代海底扩张及其演化史存在的第二个问题是深部动力学问题,Briais和Tappannier认为和印度板块与欧亚板块碰撞有直接联系。她(他)们认为印度板块与欧亚板块在42Ma前发生碰撞,在亚洲大陆上地幔中产生向东南方向的蠕动,引起南海地区发生张裂和海底扩张。这种看法并未得到大多数地球科学家的认可,因为地壳张裂和随后的大陆分离、海底扩张是统一的构造系列,它们是一系列构造事件影响的结果,决不是单一因素造成的。从南海地区看,新生代张裂事件发生在晚白垩世至古近纪,这是为南海北部大多数新生代沉积盆地的产生时间所证明了的,已是不容置疑的事实。随后的大陆分离和海底扩张是这一构造循环事件的一部分,两次构造事件是不可分离的,应是密切相关的。我们认为,印度板块与欧亚大陆的碰撞引起亚洲大陆之下的软流层发生向东南方向之流动,对南海新生代海底扩张起到推波助澜的作用,而不是决定性作用。关于南海新生代构造演化史研究方面存在的第三个问题是婆罗洲地质问题,这是大多数科学家忽视的问题,也可能是在婆罗洲上做地质调查很困难而不能顾及之故。Hutchison的工作有非常重要的意义,他对婆罗洲的区域地质做了详细研究,其结果对研究南海新生代构造演化史有决定意义。姚伯初等(2004)在研究了从澳大利亚北部到亚洲南部的区域地球物理场特征和新生代地质构造演化历史之后,提出了大南海的演化模式,指出在新生代澳大利亚板块和欧亚板块之间的大洋中,存在一些地块(微板块);同时,澳大利亚板块北部边缘的一些地块先后从澳大利亚板块分离,并向北运动,与一些和欧亚板块分离出来的地块先后发生碰撞缝合。在此期间,由于地块分离而发生海底扩张,产生许多小洋盆,如南海、苏禄海、苏拉威西海、安达曼海等,最后形成了东南亚地区今日的构造景观。本文从大南海地区新生代的构造演化史之框架来研究南海地区新生代的构造演化历史,认为南海地区新生代的构造活动既与印度板块和欧亚板块的碰撞有关,也与太平洋板块向欧亚板块的俯冲活动有联系;同时,还受到澳大利亚板块向北运动之影响。南海地区在新生代发生过两次海底扩张,第一次海底扩张发生在42~35Ma前,可能是受印度板块和欧亚板块碰撞而引起欧亚大陆之下向东南方向之地幔流的影响而发生的,其海底扩张方向为NW—SE向,产生了南海西南海盆和西北海盆;第二次海底扩张发生于32~17Ma前。可能是由于太平洋板块向欧亚板块俯冲,俯冲的大洋岩石圈已达700km深处,阻挡了欧亚大陆的上地幔向东南方向之流动,从而转向南流动,引起南海地区南北向海底扩张,即新生代第二次海底扩张,产生了南海中央海盆。南海新生代洋盆诞生之后,由于大南海地区继续有地块碰撞和边缘海海底扩张,对南海南部地区产生挤压,从而使这里的沉积发生变形,这就引起万安运动(南海南部)。在5Ma时,菲律宾海板块的菲律宾弧和巴拉望地块发生过碰撞(Hutchison,1989),引起吕宋岛边缘的俯冲带从西边跳到东边。这次碰撞对西北巴拉望盆地和沙巴盆地产生影响,对南沙地区也产生一定影响。这两次时间相隔很短的碰撞事件在南沙海域新生代沉积中产生了中新统上新统之间的不整合面。在5Ma前,向北运动的菲律宾海板块在台湾地区与欧亚板块发生碰撞,台湾岛开始出现并逐渐形成。

姚永坚1,2夏斌1徐行2
第一作者简介:姚永坚,女,1964年出生,教授级高工,主要从事海洋地质、石油地质研究。E⁃mail:http://www.jyao64@yahoo.com.cn
(1.中科院广州地球化学研究所与南海海洋研究所边缘海地质重点实验室广州 510640;2.广州海洋地质调查局 广州 510760)
摘要 南海南部海域主要沉积盆地沿南沙块体南部、西部两条不同的边界分布,其成盆时代、盆地类型、盆地演化历史以及油气资源效应都有较大的差异,它们的发生发展均与南海的两次海底扩张有关;构造演化具有明显的阶段性,早期均与区域拉张作用有关,都经历了中中新世末期的变形、改造和随后的区域沉降过程,并受到礼乐运动、西卫运动和南沙运动的影响。万安、曾母和北康盆地是南海南部海域具有代表性的新生代沉积盆地,分属于不同的盆地类型。万安盆地是叠置在较薄地壳和高热流值背景之上的一个新生代走滑拉张盆地,经历了三个构造演化阶段。曾母盆地是南沙块体向南俯冲与婆罗洲块体发生软碰撞而形成的一个周缘前陆盆地,经历了四个不同的构造演化阶段。北康盆地是在南沙块体上于白垩纪末—第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的一个陆缘张裂盆地,经历了三个构造演化阶段。
关键词 南海南部海域 沉积盆地 构造演化
1 前言
南海南部海域具有丰富的油气资源,最新统计资料显示,其总的油气资源量在200×108t以上,至20世纪末,周边国家已钻各类探井约1423口,探明可采石油储量8.27×108t,天然气储量40958×108m3,发现含油气构造200多个,油田101个,其中位于我国传统疆界线以内的有28个油田、25个气田,并进行了掠夺性开采,近年来还继续扩大勘探范围,不断向我国陆坡深水区推进。
我国对南沙海域的油气调查始于1987年,迄今已完成8万多公里的多道地震调查及相应的重力、磁力和水深测量,取得一批重要的基础资料,查明了该海域盆地的分布范围、类型、沉积构造特征,基本掌握了油气资源的分布状况,为维护我国海洋主权权益提供了资源方面的依据。本文在多年油气勘探成果的基础上,结合国外已公开发表的钻井资料,探讨南海南部海域主要沉积盆地的构造演化特征。
2 区域地质背景
南海位于太平洋、欧亚和印⁃澳三大板块的交汇处,是在中生代大陆边缘背景上扩张而形成的新生代边缘海。其发生发展与印支块体(包括昆嵩地块、中⁃西沙地块和东马⁃西南婆罗洲地块)、南沙块体(包括礼乐⁃东北巴拉望地块、永暑⁃太平地块和曾母地块)和沙捞越⁃苏禄增生系在不同阶段的相互作用密切相关(图1),并在南海周缘形成了一批大中型的沉积盆地。其中,中建南、万安、曾母、北康、南薇西和礼乐六个主要沉积盆地分别位于南海南部、西部两条不同类型的边界上(图2),从其形成时间分析,以新生代为主。根据地球动力学性质、盆地所处的板块构造位置、盆地基底性质、地壳类型以及盆地内的沉积结构特征和充填样式等,将南海南部海域主要沉积盆地划分为四大类型:与走滑拉张有关的盆地,主要分布在南海西部边缘,是在晚白垩世末期古南海大陆边缘裂解⁃离散和内陆拆离过程中形成的,后期受走滑活动改造,以万安盆地和中建南盆地为代表;与挤压有关的盆地主要分布在南沙块体南部,具有代表性的盆地为曾母周缘前陆盆地;与陆缘张裂有关的盆地,是在南沙块体长期剥蚀夷平的基底上,于白垩纪末—第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的,主要有北康和南薇西两个盆地;礼乐盆地是南海南部海域一个典型的中、新生代叠合盆地,位于南沙块体东部(金庆焕等,2000)。

图1 南海南部海域及邻区大地构造单元划分示意图

(据曾维军、万玲等,2003)
Fig.1 Map showing the tectonic units in southern part of South China Sea and its adjacent area
①卢帕尔断裂;②武吉米辛断裂;③克拉维特断裂;④南沙海槽东南侧断裂;⑤马尼拉海沟东断裂;⑥南海西缘断裂;⑦廷贾断裂;⑧巴拉巴克断裂;⑨乌鲁根断裂

图2 南海南部海域主要沉积盆地分布示意图

Fig.2 Distribution of the main sedimentary basins in southern part of South China Sea
3 主要盆地构造演化
3.1万安盆地
3.1.1 盆地基底性质
根据重磁场特征、钻井以及区域地质资料推测,万安盆地的基底可能由印支块体和沙捞越⁃苏禄增生系组成,主体坐落在印支块体之上。北部为海西—印支期褶皱变质岩并被燕山期岩浆⁃火山弧复杂化,20多口井钻到了基岩,大部分为花岗岩和花岗闪长岩类的中酸性侵入岩,少部分为火山岩和变质岩,其同位素年龄为97~178Ma,地质时代为中侏罗—中晚白垩世;南部则是一条中生代晚期的增生变形带,与燕山末期和喜马拉雅早期岩浆岩、火山岩一起构成盆地南部的基底。
3.1.2 构造单元划分
万安盆地面积约8.5×104km2,呈纺锤状南北向展布,由西向东跨越陆架和陆坡两大地貌单元,主体水深小于500m,最大水深约1800~2000m。根据盆地基底属性、地球物理场特征和沉积厚度可划分为十个二级构造单元(图2),它们由北往南依次为北部坳陷、北部隆起、中部坳陷、中部隆起、南部坳陷、东部隆起、东部坳陷,西部构造单元有西北断阶带、西部坳陷和西南斜坡。盆地发育始新世以来新生代地层,沉积厚度一般6000~8000m,最大厚度超过12500m。
3.1.3 盆地构造演化
万安盆地是叠置在较薄地壳和高热流值背景之上的一个新生代走滑拉张盆地(姚伯初,1994)。其构造演化受南海海底扩张和南海西缘走滑断裂双重控制,大致可分为以下三个阶段(表1、图3):

表1万安盆地新生代构造演化简表 Table1 Cenozoic tectonic evolution in Wan'an basin


图3万安盆地新生代构造演化示意图

Fig.3 Map of Cenozoic tectonic evolution in Wan'an basin
3.1.3.1 晚中生代—古近纪早期大陆抬升、局部裂谷拉张阶段
中生代末和新生代初,以块体碰撞、拼贴为特色的燕山运动结束后,东南亚大陆不断抬升,这一时期形成的裂谷盆地受到南海西缘断裂右旋平移活动作用,具有广盆的性质,其西侧近北东60°方向排列的一系列雁行断裂即为其次一级的右行张扭断裂,盆地构造走向也由北东向逐渐转为北北东向或近南北向,在它们的控制下形成盆内北东—北北东向的隆坳格局,隆坳走向与盆地走向呈一锐角相交,自北而南逐渐向北北东向偏移。E.Γ.拉舍维等(1996)认为,越南陆架区由始新世开始的大陆裂谷作用一直持续到渐新世,本应发展到洋盆张开,但由于地壳能量的不足,因而越南陆架上的裂谷形成幕没有得到进一步的发展,并立即被台向斜幕所取代。
3.1.3.2 新近纪早中期断坳和改造阶段
早中新世为断坳阶段,中中新世为走滑挤压、构造反转阶段(图3)。在南海东部海盆扩张和南海西缘走滑断裂活动的影响下,越南陆架上的大陆裂谷发生坳陷,自中新世起除昆仑、纳土纳等大型隆起外,均处于海平面以下。早中新世期间,在潮湿亚热带气候条件下,堆积了海岸—冲积相、三角洲—浅海相和浅海相砂泥岩堆积,以及浅海碳酸盐岩沉积。
南海扩张结束之后,在东南亚及周缘板块的重组、碰撞作用下,中中新世期间,南海西缘断裂走滑方向发生反转,万安盆地由拉张转为挤压。中中新世晚期的南沙运动主幕,导致T3区域不整合面的形成,全盆地隆升,普遍被剥蚀,一系列构造圈闭在这一时期定型,它们成为油气勘探的主要目标之一。受东部南沙块体运动影响,沉积层构造变形自东向西减弱。
3.1.3.3 新近纪晚期—第四纪区域沉降阶段(T3—T0)
早期,在区域热沉降及海面升降的背景下发生填平补齐的沉积充填作用,在这一阶段发育的礁灰岩是最有利的储集构造。
晚期,越南陆架形成,发育巨厚的上新世—第四纪沉积,为油气创造了良好的保存条件。与海区强烈下沉相伴的是邻近陆地及其边缘上新世—第四纪碱性—亚碱性拉斑玄武岩的大规模喷发。
3.2 曾母盆地
3.2.1 盆地基底性质
曾母盆地的基底由四部分组成。盆地西侧为纳土纳隆起的延伸部分,西部斜坡AP⁃1X井、AY⁃1X井分别钻遇晚白垩世(K/Ar年龄为 79.3Ma)深成岩和古新世(K/Ar年龄为(54.6±2.7)Ma)火山集块岩,其基底由中生代晚期至古近纪的深成岩和火山岩组成。南部奠基于上白垩统—始新统拉让群之上,主要为古新世—始新世的浅变质、高变形的类复理石的浊流沉积,变质程度由南向北减弱,曾母暗沙以西的TM⁃1井(Temggiri Marine⁃1)处的始新统为未变质的碎屑岩。据各种文献资料分析,东部的南康台地区可能是一个大陆碎块(Hutshison,1984,1986),裂自华南大陆,推测其基底可能由前新生代变质岩、沉积岩和火山岩组成。曾母盆地北部基底情况不明,地震资料显示上覆沉积盖层巨厚(15~17km),对应重力高,推测有地壳减薄或地壳层缺失,上地幔物质(高密度)上涌。
3.2.2 构造单元划分
曾母盆地位于南海西南部宽达300km的北巽他陆架上,自南而北,水深由40m变化至2000m,主体水深小于500m,地形由向北西倾斜转向北东倾斜。盆地面积约17×104km2,呈北西走向的近三角形。根据国外有关资料及前人研究成果,盆地可划分为索康坳陷、拉奈隆起、塔陶垒堑、西巴林坚隆起、东巴林坚坳陷、南康台地、康西坳陷和西部斜坡八个二级构造单元(图2)。盆地新生代沉积厚度具有东厚西薄、北厚南薄的特点,沉积中心位于盆地中北部的康西坳陷,最大沉积厚度超过17000m。
3.2.3 盆地构造演化
曾母盆地经历了四个不同的演化阶段(图4),形成东西、南北不均衡的发展过程,构成“东西两台夹深坳和南挤北张”的构造格局,是一个不典型的周缘前陆盆地(姚伯初,1998),具有丰富的油气资源。
3.2.3.1 中生代末—古近纪早期被动大陆边缘断陷和断坳发育阶段
(1)中生代末—中始新世被动大陆边缘断陷发育阶段:中生代末—中始新世,华南和东南亚大陆在不断抬升背景下裂解,南沙块体西南缘不断沉降,在南海西南部被动大陆边缘上形成曾母盆地。钻井证实盆地南部基底古新统—中始新统为轻变质拉让群,其原岩为一套深海复理石。
(2)晚始新世—早渐新世断坳阶段:晚始新世—早渐新世,随着西南海盆扩展,南沙块体裂离华南大陆向南漂移,曾母盆地经短暂的隆升后,开始断坳发育阶段。晚始新世在盆地内局部发育陆相—三角洲沉积(Morbie,1983),早渐新世海相沉积逐渐广布。

图4 曾母盆地新生代构造演化示意图

Fig.4 Map of Cenozoic tectonic evolution in Zengmu basin
3.2.3.2 晚渐新世—早中新世周缘前陆盆地形成阶段
晚渐新世—早中新世,南沙块体向南俯冲与婆罗洲发生软碰撞,古南海消亡,曾母盆地形成一个以海退为主的沉积旋回。在构造负荷作用下,南沙块体西南缘和沙捞越⁃苏禄增生带发生扰曲沉降,此时古地理格局却发生了明显的变化,由先前的北高南低转为南高北低。渐新世早期除西部有部分陆相⁃三角洲相沉积和东部浅海相沉积外,南部、西南部和北部大部分地区抬升为陆地,并遭受剥蚀。早中新世,在半地堑、地堑基础上形成各主要坳陷。
3.2.3.3 中中新世前陆盆地定型和改造阶段
早中新世末,曾母盆地表现为南挤北张。盆地南部边缘发育推覆带、褶皱⁃冲断带,但东南部构造格局与西南部明显不同。西南部塔陶垒堑区以北西西向构造为主;东南部巴林坚坳陷发育的褶皱构造走向为北东向,表明南沙块体东南缘的碰撞要晚于西南缘,构造线从早期的北西西向转为晚期的北东向。这一过程可能与渐新世至早中新世时婆罗洲逆时针旋转活动有关(Hutchison,1989)。相反,中、北部则出现明显拉张和强烈沉降,康西坳陷主体表现为大规模的前积结构,发育三角洲沉积。东西方向上“两台夹深坳”的构造格局逐渐凸显,东部南康台地和西部斜坡在断裂作用下隆起,在台地上广泛发育碳酸岩盐、生物礁及滨浅海相碎屑岩,现已发现许多大、中型气田。而夹持在台地之间的康西坳陷堆积了多期三角洲复合体及浅海和半深海沉积物。
中中新世末,在南沙运动和北东走向廷贾断裂的右旋走滑挤压作用下,曾母盆地表现为强烈的隆升和剥蚀,使中中新统及以下地层发生剧烈的块断掀斜和褶皱变形,大部分局部构造在此时期基本形成。
3.2.3.4 晚中新世—第四纪区域沉降阶段
晚中新世以来,曾母盆地古海岸线由近南北向或北北西⁃南南东向转为北东⁃南西向,盆地进入填平补齐和随后区域沉降阶段。由于廷贾断裂再次发生走滑活动,盆地差异沉降突出,形成南北不对称结构,盆地沉降和沉积中心明显向北、东迁移,在康西坳陷北部泥底辟构造发育,是天然气有利的储集空间。
3.3 北康盆地
3.3.1 盆地基底性质
北康盆地位于南沙块体的南部,目前尚无钻井钻遇盆地的基底。据最新地球物理成果推断,盆地基底岩石由前新生代中酸性⁃基性火成岩及变质岩组成。
3.3.2 构造单元划分
北康盆地主体位于南沙中部海域陆坡区,水深范围200~2000m。盆地总体呈北东走向,面积约4.32×104km2,在盆地内划分了西部坳陷、中部隆起、东南坳陷、东部隆起、东北部隆起和东北坳陷六个二级构造单元(图1),其中西部坳陷和东南坳陷为盆地主体坳陷。盆地新生代沉积厚度一般为1000~10000m,坳陷沉积厚度较大,均大于3000m,最大沉积厚度达12000m。
3.3.3 盆地构造演化
北康盆地是在南沙块体长期剥蚀夷平的基底上,于白垩纪末—第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的一个陆缘张裂盆地,其演化大致可分为以下三个阶段(图5)。
3.3.3.1 中生代末—古近纪早期被动大陆边缘裂前伸展、断陷阶段
中生代末期—古近纪早期,北康盆地在南沙块体上开始张裂,同时伴有岩浆的喷发活动。成盆初期,北康盆地表现为北高南低的古地理格局。北部、西部和南部、东部构造格局存有差异,前者受断裂控制,发育箕状小断陷,范围局限,凹凸明显;而后者受断裂控制较弱,呈宽缓的断陷、坳陷格局,分布范围较大。中始新世,随着西南海盆扩张,在拉张应力场控制下,北康盆地先前的凹陷得到进一步发展,断裂活动加剧,盆地的隆、坳结构突出,沉降和沉积中心位于东南部坳陷内,至此盆地进入大规模的断陷发育阶段。

图5 北康盆地新生代构造演化示意图

Fig.5 Map of Cenozoic tectonic evolution in Beikang basin
3.3.3.2 晚始新世—中中新世裂后断坳、改造阶段
中始新世末期,在西卫运动的影响下,盆地经短暂抬升和剥蚀,沿袭前期的构造格局,沉积范围和沉降速率加大。至早渐新世,北康盆地进入了广盆沉积阶段,即断坳发育阶段,沉积与沉降中心未发生明显迁移。
晚渐新世,受南海东部海盆扩张及全球海平面急剧下降(Vail,1977,1992)的影响,北康盆地进入坳陷发育阶段。早中新世末,随着南海东部海盆扩张结束,南沙块体内的北西向或近南北向断层走滑活动(廷贾断裂等)开始,造成盆地的局部抬升与挤压。中中新世末,廷贾断裂走滑活动加强(钟广见等,1995),盆地抬升并遭受大规模的剥蚀夷平。这一时期也是盆地断裂、岩浆活动及构造圈闭发育的鼎盛时期,广泛发育北东向压扭性断层及北西向和近南北向走滑断层。
3.3.3.3 晚中新世—第四纪区域沉降及构造活化期
晚中新世之后,廷贾断裂再次活动,从右旋变为左旋(钟广见等,1995),盆地进一步拉张并发生差异沉降,自东北向西南明显加厚,与中中新世之前的沉积层形成了“翘翘板”式结构,盆地的沉降和沉积中心从东北部转到西南部。
上新世后,区域应力场逐渐进入平静松弛状态,发生区域性沉降,形成了一套早期充填后期披覆加积的沉积序列。这一时期盆地大部分断裂活动明显减弱,而部分断裂再次张性活动,并伴随大规模的玄武岩喷发,形成海山或海丘。
4 结论
(1)南海南部海域万安、曾母和北康盆地分别位于不同块体及其结合部位上,盆地所处的大地构造环境、盆地基底性质、地球动力学和沉积结构特征及充填样式不同,盆地类型各异。万安盆地是叠置在较薄地壳和高热流值背景之上的一个新生代走滑拉张盆地,经历了三个构造演化阶段;曾母盆地是南沙块体向南俯冲与婆罗洲块体发生软碰撞而形成的一个周缘前陆盆地,经历了四个不同的构造演化阶段;北康盆地是在南沙块体上于白垩纪末—第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的一个陆缘张裂盆地,经历了三个构造演化阶段。
(2)三个盆地构造演化历史都具有明显的阶段性和可比性,它们都有如下特点:盆地的大地构造背景和动力学环境均受到南海两次海底扩张、消亡及周缘板块活动与重组制约;盆地的构造演化主要受到三次构造运动的影响,即礼乐运动、西卫运动和南沙运动作用,盆地构造格局均在南沙运动中定格;盆地成盆初期几乎都与区域拉张伸展作用有关;都经历中中新世末期变形、改造以及其后的区域沉降过程。
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Tectonic evolution of the main sedimentary basins in southern area of the South China Sea
Yao Yongjian1,2,Xia Bin1,Xu Xing2
(1.The Key Laboratory of Marginal Sea,Guangzhou Institute of Geochemistryand South China Sea Institute of Oceanology,CAS,Guangzhou,510640;2.Guangzhou Marine Geology Survey,Guangzhou,510760)
Abstract:The main sedimentary basins in southern areas of the South China Sea located at eastern,southern,and western boundarys around the Nansha Block,whose formation time,basinsˊtype,evolution process,and contribution to oil and gas resources are quite different,of which the formation and development were related to the twice sea⁃floor spreading of the South China sea.The tectonic evolution of the basins possesses distinct stages,from the stage related to territorial extension in the early period,to the stages of distortion and reconstruct in the end of middle Miocene and the succedent territorial subsidence,and to the stages under the influence of Lile movement,Xiwei movement,and Nansha movement.Wanˊan Basin,Zengmu Basin,and Beikang Basin are the representative Cenozoic basins in the southern areas of the South China Sea,belonging to different basin types.Wanˊan Basin is a Cenozoic slip⁃extension basin,superposing on the thin crust with the setting of high heat flux,and experienced three stages of tectonic evolution.Zengmu Basin is a peripheral foreland basin,formed from southern subduction of Nansha Block and gentle collision with Borneo Block,and experienced four stages of tectonic evolution.Beikang Basin is a peripheral extension⁃rift basin,formed from crust extension and rift of Nansha Block in the end of Cretaceous to early Tertiary,and experienced three stages of tectonic evolution.
Key words:The southern areas of the South China Sea sedimentary basin tectonic evolution

钟广见 林珍 高红芳 金华峰

(广州海洋地质调查局 广州 510760)

第一作者简介:钟广见,男,高级工程师,从事海洋地质研究,广州市1180 信箱,电话:02082250272,E-mail:guangjianz@21cn.com。

摘要 南海南北缘具有不同地球物理特征和地质构造特征。南海北缘新生代盆地为断陷型盆地;南海南缘则发育周缘前陆盆地、板缘拉张盆地。北缘盆地的沉降以两幕发展为特征,南缘的盆地的沉降以三幕发展为特征。南海北缘盆地经历了古新世—始新世盆地形成时期、渐新世—中中新世盆地发展期、晚中新世—第四纪盆地成熟期三个阶段;南海南缘盆地经历了古新世—中始新世初始盆地形成、晚始新世—中中新世盆地发展、中中新世末盆地遭受压扭改造、晚中新世—第四纪盆地定型期四个阶段。造成南北缘差异的原因是边缘性质不同:北缘为拉张型边缘;南缘北侧是拉张型边缘,南缘南侧是挤压型边缘。

关键词 南海 构造特征 地球物理 盆地

南海位于欧亚板块、印-澳板块和菲律宾海(太平洋)板块的交接部位(金庆焕,1989年),其大地构造受控于三大板块的相对运动与相互作用(图1)。由于板块间相互作用的方式不同,南海南北缘呈现出不同的构造特征。本文所指的南海南北缘包括南海南北的陆架和陆坡区域(图2)。它们具有不同的边缘性质:北缘为华南陆块的延伸部分,发育一系列阶梯状拆离断层和不同规模的隆、坳构造带,属拉张型边缘;南缘北侧是与南海北缘相似的被动边缘,与今南海的扩张有关,主要表现为拉张构造形态,南缘南侧是碰撞边缘(金庆焕等,2001年),与古南海的消亡有关,发育一系列自南向北逆掩的叠瓦状构造,属挤压型边缘。南北缘的地球物理特征明显不一,发育在南北缘的盆地(图2)也具有不同的类型和演化特征。

1 地球物理特征对比

南海南北缘的地球物理特征差异较大,无论是在平面上还是在剖面上,重力异常和磁力异常各具特色。

1.1 重力异常特征

1.1.1 陆架重力异常特征

北部陆架的空间重力异常具有宽而缓的特点,平面上北部陆架空间异常多呈条带状分布,以负异常为主,走向NEE向或EW向。在陆架与陆坡的过渡带出现北正南负的伴生异常。此类异常在平面上呈NE走向,形态不规则,强度大小不等,大致沿区域构造线展布。布格重力异常值与空间重力异常值接近。

图1 南海及周边大地构造图

Fig.1 Tectonic map of the South China Sea and adjacent rejoin

南部陆架的空间重力异常是以正异常为主,异常强度较北部陆架高。布格重力异常值均为正值,由南至北异常值逐渐递增。在陆架北部边缘存在重力梯阶带。平面上,南部陆架比北部陆架重力异常值普遍增高。空间、布格重力异常均以正异常为主,走向以NE、NW向为主,在南部陆架北部边缘均形成密集梯阶带,布格重力异常梯度带走向东部为NE向,西部为NW向,并且梯度带东部布格重力异常值大于西部布格重力异常值。

1.1.2 陆坡重力异常特征

东沙群岛一带的空间重力异常以正值为主,空间重力异常与海底地形同步起伏变化。布格重力异常均为正异常,由西北向东南布格重力异常值逐渐递增。

珠江口盆地南部、琼东南盆地的空间重力异常以宽缓的负异常值为主。西沙海槽对应空间重力低。珠二坳陷与西沙海槽一带对应宽缓的高幅度布格重力正异常。珠二坳陷与西沙海槽一带对应宽缓的高幅度空间重力负异常,布格重力异常均为正异常,布格重力异常值的变化趋势是由陆坡向海盆逐渐递增,布格重力异常与海底地形呈镜像关系。

南薇西、北康、曾母盆地反映的空间重力异常以低幅值的正负变化异常为主,异常曲线呈波浪状,局部受地形影响呈山峰状,北康盆地东部对应局部重力高。曾母盆地空间重力异常反映较平缓,而南薇西、北康盆地空间重力异常变化则相对较大。布格重力异常值为正异常。

图2 南海主要沉积盆地分布示意图

Fig.2 The sketch map of the sediment basin in South China Sea

南沙海槽的空间重力异常均为负值,受槽底海山影响对应局部空间重力高。布格重力异常均为正值。海槽东北部布格重力异常值较西南部大。平面上,空间重力异常呈NE向展布,在槽的两侧有北缓南陡的异常梯阶带。

礼乐盆地的空间重力异常以高幅度变化正负异常为主,并且正异常强度大于负异常强度。布格重力异常均为正值,礼乐滩周围布格重力异常值较小。平面上,空间重力异常是整个南海区内最高区,重力高周围多围绕重力低负异常。空间重力异常总体走向呈NE向。在礼乐滩北缘是一条非常陡峭的重力梯阶带,滩体北缘重力高正异常与其北侧重力低负异常形成典型的“重力边缘效应”异常。

1.2 磁力异常特征

南海北缘陆架、陆坡以波状起伏异常为特征。该类异常多为水平方向排列多个磁性地质体,或横向磁性不均匀,引起磁场互相干扰叠加的综合反映。特点是波长长,水平梯度小。

东沙群岛、礼乐滩一带以尖峰状及剧烈跳动的异常为特征。该类异常波长短,变化幅度大,存在埋藏浅的强磁性物质。

南海南缘的曾母盆地一带以宽缓磁异常为特征。该类异常以宽缓负异常为主,波长较长,幅度起伏缓,水平梯度小,次级干扰少。ΔT多在50~100 nT之间变化,一般反映磁性体埋藏深、磁性较强的地质体。南沙海槽以两翼近乎对称异常为特征,该类异常以负异常为主,异常两翼近乎对称。

1.3 南北缘剖面综合地球物理特征

重力场的变化与一定地区的地质构造和地下物质分布有密切关系,影响重力异常的因素包括海底地形、沉积层厚度与基底起伏、下地壳和上地幔物质的重力作用。在陆架区,水深较浅且变化不大,地形作用较小;在陆架外缘区,地形变化较大,重力异常受地形影响较大;在深水区,地形变化一般不大,地形影响较小。磁力异常主要是磁性基底和岩体的影响,在一定程度上也是构造作用的反映,如沿断裂生成的岩体,磁力异常既反映了岩体,又指明了断裂的存在。

从北缘剖面A的磁力异常特征看(图3),磁力异常在±200 nT间波动。北缘剖面A穿越的珠江口盆地珠一坳陷磁力异常以负异常为主,局部波动;剖面A穿越的台西南盆地潮汕坳陷磁力异常也以负异常为主,局部波动剧烈;而剖面A穿越的东沙隆起的磁力异常以正异常为主,异常梯度不大。磁力异常与构造区划有较好的对应性。东沙隆起的磁力异常梯度变化不大与下部磁性基底较稳定有关。

图3 南海北缘剖面A综合解释图

Fig.3 Integrated section A in north margin of South China Sea

从剖面A的重力异常特征看(图3),重力异常在-10×10-5m/s2~+80×10-5m/s2间波动。布格异常以正异常为特色,从剖面A沿西北向东南异常值逐渐增大,与区域地质背景不一致,这可能与校正参数有关。布格异常仍可对应构造单元划分为三部分,对应珠一坳陷的部位其异常波动较大,与珠江口盆地的基底起伏大和基底断裂有关;对应东沙隆起部位的异常梯度很小,表明隆起部位物质差异性小,断裂活动弱,与地震反映的面貌一致。自由空间重力异常在珠一坳陷以负异常为主,与布格异常一样有一异常波动,也是与珠江口盆地的基底起伏大和基底断裂有关。自由空间重力异常在东沙隆起与潮汕坳陷交界处梯度明显加大,反映两者下部物质的差异。

从剖面A的莫霍面特征看,从陆架向陆坡,莫霍面的深度是逐渐抬升,由约27km过渡到约23km。在东沙隆起上莫霍面比较平坦,而在珠一坳陷和潮汕坳陷上莫霍面均有一定的起伏,这表明由地震资料所做构造解释与莫霍面特征吻合。

图4 南海南缘剖面B综合解释图

Fig.4 Integrated section B in south margin of South China Sea

从剖面B的磁力异常特征看(图4),磁力异常在-200~+50 nT间波动。剖面B穿越的南薇西盆地磁力异常北部以负异常为主,南部出现正异常,局部波动;剖面B穿越的北康盆地磁力异常也以负异常为主,异常梯度较大;剖面B穿越的曾母盆地磁力异常也以负异常为主,异常起伏较小;而剖面B穿越的南薇滩隆起的磁力异常以负异常为主,异常梯度不大。磁力异常与构造区划有较好的对应性。磁力异常在南薇西盆地的局部波动推测与地震反射解释的两个岩体的活动有关。南薇滩隆起的磁力异常梯度变化不大与下部磁性基底比较稳定有关。

从剖面B的重力异常特征看(图4),重力异常在-20×10-5m/s2~+160×10-5m/s2间波动。布格异常以正异常为特色,异常值大,沿剖面B异常值在中部有明显增高,两侧降低,对应莫霍面的隆起;在南薇西盆地异常有波动,与地震解释的断裂活动有关。自由空间重力异常在南薇西盆地以正负异常为主;与布格异常一样也有异常波动,地质作用与布格异常一样。自由空间重力异常在曾母盆地以近0异常为特色。而自由空间重力异常在南薇滩隆起和北康盆地以负异常为主,反映两者下部物质与南薇西盆地和曾母盆地的差异。

从剖面B的莫霍面特征看,由近约18~21km间波动,变化幅度不大,呈两边深中间浅的特征。莫霍面的抬升部位对应地震解释的南薇西盆地的南部坳陷,南薇西盆地的形成与软流圈的隆升有关。

2 地质构造特征对比

2.1 地质构造特征

南海北缘的珠江口盆地、琼东南盆地、台西南盆地自北向南,自西向东,地壳厚度逐渐减薄。西部琼东南盆地地壳厚度达22km,到东部的台西南盆地减薄为16km;珠江口盆地北部地壳厚度24km,南部地壳厚度16~18km。新生界具有明显的双构造层特点,古近系与新近系的构造特征迥然有别。下构造层(古近系)断层发育,地层褶皱变形,形成一系列地堑、半地堑或箕状坳陷;上构造层(新近系)断层稀少,构造平静。自西向东,下构造层逐渐减薄,上构造层逐渐增厚。

南北分带、东西分块是南海北缘的主要构造特征之一(龚再升等,1997年)。无论是整个南海北部区域,还是单个盆地,这种南北分带、东西分块特征均有明显表现。区域上,自北向南,隆起区与盆地相间分布、近EW向延展,分别是粤桂隆起区-万山隆起区、北部湾盆地-珠江口盆地、海南隆起区-神狐暗沙隆起区、琼东南盆地-西沙海槽盆地-双峰盆地-笔架盆地、西沙-中沙隆起区;盆地内部,自北向南,隆、坳相间分布,NEE向带状延伸,如珠江口盆地的珠一坳陷-珠二坳陷、番禺隆起、珠三坳陷,琼东南盆地的北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部断坳。

南海北缘构造线的展布方向,可划分为3组构造,即NE向、NW向、近EW向。NE向构造最为发育,密度最大,发育较早,是控制南海北部构造格局和地形轮廓的主体断裂,该组断裂继承了中生代的区域构造线方向,至白垩纪末~第三纪初才转化为明显的张性活动;NW向断裂晚于NE向断裂,规模较小,一般只作为二级以下构造单元的边界,多具走滑平移性质,多数切割了NE向断裂,是在地壳拉张过程中配套形成或在后期菲律宾弧与华南大陆斜向碰撞产生的;近EW向发育较少,常交于NE向断裂,并与NE向断裂归并,一般认为该组断裂与晚渐新世至早中新世南海海盆的第二次大规模扩张有关。

南海北缘的地震剖面显示,盖层断裂全为正断层,且大多数断层向坳陷或凹陷的主体部位呈阶梯状断陷,断裂旁侧的沉积厚度受控于这类断裂,说明这类断裂多属于新生代同沉积断裂,尽管其中有些断裂是沿袭前新生代老断裂重新活动的结果,但在新生代的断裂活动表现了以张性为主的特征,与中生代的挤压性断裂特征截然不同,因此,应属于拉张型大陆边缘构造。

南海南缘的南薇西盆地、北康盆地、曾母盆地、南沙海槽盆地、文莱-沙巴盆地和礼乐盆地,总体沿南海南部边缘的南沙陆架、陆坡区海域呈EW向分布,其板块作用方向多变、构造变形复杂。

曾母盆地与南薇西盆地、北康盆地间以廷贾大断裂为界,在地震剖面上有清晰的反映。根据区域资料分析,断裂两侧分属于不同的地块,断裂南侧为曾母地块,来自印支陆块,新生代盆地基底为轻微变质的中生代地层,断裂北侧为南沙地块,来自华南陆块,新生代盆地基底为下古生界甚至元古界,因此,整个南海南缘陆坡区均为减薄了的陆壳。

南海南缘新生代地层构造特征均总体表现为三个构造层的特点。下构造层指古新世—中始新世发育的地层,以过渡相和海相沉积为主,断裂构造非常发育,反向正断层常与正向断层构成伸展斜坡式断陷。中构造层为上始新统—中中新统,为一套浅海、半深海相沉积,断层发育,变形强烈,构造层顶部地层遭受剥蚀,局部构造发育。上构造层为上中新统—第四系,三角洲、浅海、半深海沉积体系发育。

南海南缘的构造线展布方向在南、北部明显不同。南部的曾母盆地主要可见NW向—近EW向构造,并构成盆地的主要格架,控制着二级以下构造单元的划分,断裂规模大小不一;NE向断裂次之,多为倾向断层。北部的南沙地块总体可见三组构造线,即NE向、NW向、近SN向,其中NE向构造最为发育,断裂密度较大,形成时间较早,呈雁行斜列,属于新生代盆地的主体构造;NW向、近SN向断裂形成较晚,相对发育数量少,但规模一般较大,具有左旋平移特征,常切割NE向断层。

南海南缘的断裂力学性质多样,张性、压性、剪性兼而有之。NE向断层多数属于张性的正断层,并对新生代早期沉积具有控制作用;位于南沙海槽南缘的NE向断裂带,断面倾向SE,南侧向北仰冲,北侧向南俯冲,浅部发育多条同倾向逆断层,向深部汇入同一个主滑脱面,剖面上单个断层呈上陡下缓的犁式形状,整体又表现为叠瓦式逆冲组合,属于典型的挤压性逆冲断裂带;NW向、近SN向断裂平错先期的NE向构造,应属于走滑剪切性断裂。

2.2 盆地沉降史分析

从沉降速率及沉降量的变化看(图5),珠江口盆地沉降史的发展分为两幕:第一幕为古新世—中新世,在这段地质时期内,盆地沉降经历了剧烈沉降—稳定沉降—缓慢沉降的全过程,是盆地发育的主要时期。在这一幕早期(古新世—始新世),盆地受神狐运动的影响,沉降速率很大,沉降量剧增,其最大总沉降速率为360m/Ma,构造沉降速率最大为200m/Ma,该时期构造沉降速率在盆地沉降过程中占主导地位;中期(渐新世),盆地沉降速率明显降低,其总沉降速率为100m/Ma,构造沉降速率为35m/Ma,盆地非构造因素形成的沉降明显增多,盆地进入稳定沉降阶段,其沉积可能处于过补偿状态,物源丰富;晚期(中新世),盆地缓慢沉降,沉降速率再度降低,总沉降速率最大为36m/Ma,构造沉降速率为10m/Ma,盆地非构造因素形成的沉降依然占主导地位。第二幕为上新世—第四纪,盆地进入区域热沉降阶段,沉降速率增加,总沉降速率增加到160m/Ma,构造沉降速率增加到65m/Ma,盆地构造沉降速率虽然增加,但仍没有占据主导沉降地位。盆地坳陷带构造沉降速率的这种变化说明盆地早期构造运动剧烈,而中、晚期构造活动趋于平缓。

图5 珠江口盆地珠二坳陷沉降史图

Fig.5 Map of the subsiding history of Zhuer depression Zhujiangkou basin

曾母盆地从沉降速率及沉降量的变化看(图6),其构造沉降曲线具有明显的前陆盆地特征,其沉降速率的变化可分为三幕。第一幕为为古新世—中始新世末期,该幕主要特征为构造作用在盆地沉降中占主导地位,构造沉降速率在总沉降速率中所占比例超过50%,其总沉降速率约为160m/Ma,构造沉降速率为95m/Ma。第二幕为晚始新世—中中新世末期,盆地经历中始新世末期的缓慢沉降之后,沉降开始逐渐加大,其主要特征是构造沉降在总沉降中的所占比例逐渐减少,非构造因素引起的沉降不断加强,总沉降速率最大可达到330m/Ma,构造沉降速率增长不大,约为62~100m/Ma。该时期非构造因素引起的沉降成为盆地沉降作用的主体,盆地沉降速率大,沉积速度快。第三幕为晚中新世—第四纪,该时期为盆地区域盖层的发育阶段,总沉降速率再度有所上升,最大约为420m/Ma,构造沉降速率最大为120m/Ma,沉积物巨厚。

图6 曾母盆地康西坳陷沉降史图

Fig.6 Map of the subsiding history of Kangxi depression Zengmu basin

2.3 盆地发育演化特征

2.3.1 南海北缘盆地演化特征

南海北缘的陆架地堑盆地:台西南盆地、珠江口盆地、莺—琼盆地区,其演化特征具有一定的关联性。

古近纪盆地形成时期(古新世—始新世)

由于受到太平洋运动——即神狐运动的影响,地壳应力由NW-SE向挤压转为NW-SE向拉张,因此南海北部在中生代沉积盆地的基础上,产生了一系列NE向或NEE向断裂和彼此相间的地堑和半地堑,形成了南海北部新生代盆地的雏形。其中珠江口盆地、莺—琼盆地区远离古南海,盆地内部充填了大量河湖相沉积,而台西南盆地和礼乐盆地当时为古南海边缘盆地,从中生代晚期即被海侵,因此沉积了滨海和浅海相碎屑沉积物。

盆地发展期(渐新世—中中新世)

受南海中央海盆扩张的影响,本区普遍下沉,海平面上升,使得早期盆地一些分割的小断陷连成了一体,而礼乐盆地因为海盆扩张的缘故,从华南陆块上裂离出来,向南漂移。各盆地沉积类型也随之发生变化,陆相逐步过渡到海陆过渡相和海相。多次海侵形成了多套不同的沉积组合,发育类型各异的生储盖组合,有利于油气生成、运移和保存。中中新世末期,受东沙运动(或万安运动)的影响,发生区域性海退,盆地相对隆升,部分地区遭受剥蚀,沉降、沉积速率明显降低。

盆地成熟期(晚中新世—第四纪)

中中新世末期的区域性挤压应力场到晚中新世逐步进入应力松弛状态,海平面下降转变为海平面上升,由区域性抬升进入了区域沉降阶段,盆地及其周围大部分以稳定的浅海—半深海相沉积为主,无固定沉积中心。

2.3.2 南海南缘盆地演化特征

南海南缘的南薇西盆地、北康盆地和曾母盆地,这些盆地共同的特色是盆地边缘大型走滑断裂发育,盆地的演化受到走滑断裂的控制和改造。

初始盆地形成(古新世—中始新世)

在神狐运动(或称礼乐运动)的作用下(姚伯初,1998、1999年),南海西部和西南部也产生了一系列NE向地堑、半地堑,形成了中建南盆地、万安盆地、南薇西盆地和北康盆地的雏形。而且随着西婆罗洲地块的逆时针旋转,使古南海洋壳俯冲消减于西婆罗洲地块之下,曾母地块随古南海洋壳的俯冲而最终与西婆罗洲地块拼贴,曾母盆地开始形成。盆地形成初期,物源丰富,盆地内沉积了陆相粗碎屑沉积物。

盆地发展(晚始新世—中中新世)

晚始新世时期,受西卫运动的影响,西南海盆扩张,南沙地块(包括南薇西盆地和北康盆地等)从华南陆块中分离出来,向南漂移,同时盆地发生大规模沉降,沉降速率很大,形成了巨大的可容纳空间,沉积了厚度较大的沉积物,是盆地烃源岩的最主要发育时期。形成了盆地的断坳发育阶段(曾母盆地为前陆坳陷阶段)。

盆地遭受压扭改造(中中新世末)

盆地边缘的南海西缘断裂、廷贾断裂在中中新世末期发生右旋走滑运动(即万安运动),在南海陆缘形成了扭压应力场,其内的各盆地都遭受了不同程度的压扭改造,形成了区域不整合面,古新统—中中新统地层褶皱隆起,形成了反向正断层,并遭受剥蚀。下中新统—中中新统部分地层发生顺层滑脱,形成规模较大的揉皱,剥蚀破坏现象非常明显。在曾母盆地还形成局部构造反转和泥底辟刺穿等改造现象。

盆地定型期(晚中新世—第四纪)

即区域沉降阶段,也是区域构造状态再次发生重大转折的时期。南海发生区域性大沉降,盆地沉积主要以填平补齐、席状形式披盖全区,褶皱变形基本消失,断裂活动明显减弱,大部分断层停止活动,岩浆活动局部活跃。

3 结论

中生代末期—新生代早期,太平洋板块对华南陆缘的俯冲停止,结束了华夏陆缘的演化,持续长期的NW-SE向区域挤压应力场发生松弛,转化为NW-SE向拉张(即神狐运动或礼乐运动),拉开了陆缘拉张的序幕。地壳上部承袭华夏陆缘断裂体系,由压性或压-剪性断裂转变为张性、张-剪性断裂,基底断陷从大陆一直延伸到现代南海的北部陆架、陆坡地区,形成了台西南盆地、珠江口盆地、琼东南盆地区、南薇西盆地和北康盆地等初始盆地,部分盆地(台西南盆地、珠江口盆地等)继承早白垩世断陷发展。同时由于曾母地块与华南陆块之间发生左旋扭动,曾母地块向南推移,而西婆罗洲地块的逆时针旋转,使得古南海洋壳俯冲消减于西婆罗洲地块之下,曾母盆地由此开始形成。西卫运动导致西南海盆扩张,南沙地块(包括南薇西盆地和北康盆地等)从华南陆块中分离出来并与曾母地块拼接。南海南北缘间的这种大地构造差异导致了南海南北缘具有不同地球物理特征和地质构造特征。

南海北缘为拉张型边缘,新生代以断陷作用为主,发育了一系列断陷盆地,盆地的沉降以两幕发展为特征,经历了古新世—始新世盆地形成时期、渐新世—中中新世盆地发展期、晚中新世—第四纪盆地成熟期三个阶段。

南海南缘是挤压型边缘,新生代以走滑作用为主,发育了周缘前陆盆地、板缘拉张盆地,盆地的沉降以三幕发展为特征,经历了古新世—中始新世初始盆地形成、晚始新世—中中新世盆地发展、中中新世末盆地遭受压扭改造、晚中新世—第四纪盆地定型期四个阶段。

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姚伯初,邱燕,吴能友等.1999.南海西部海域地质构造特征和新生代沉积.北京:地质出版社

姚伯初.1998.南海新生代的构造演化与沉积盆地.南海地质研究,(10)

Comparison of the tectonic characteristic between north margin and south margin of the South China Sea

Zhong Guangjian Lin Zhen Gao Hongfang Jin Huafeng

(Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760)

Abstract:The tectonic and geophysical characteristic is different in the north margin and south margin of the South China Sea.The Neozoic basins developed in the north margin of the South China Sea are fault basins;Foreland basin and pull-apart basin were developed in the south margin of the South China Sea.The basin’s subsidence of the north margin of the South China Sea was characterized with two screens,however the basin’s subsidence of the south margin of the South China Sea was characterized with three screens.The basins of the north margin of the South China Sea had undergone forming stage during Paleocene to Eocene、developing stage during Oligocene to middle Miocene、growing up stage during late Miocene to Quaternary;The basins of the south margin of the South China Sea had undergone forming stage during Paleocene to middle Eocene、developing stage during late Eocene to middle Miocene、growing up stage during late Miocene to Quaternary;rebuilding stage by pressing and twisting during end of middle Miocene、rowing up stage during late Miocene to Quaternary.The reason of difference between the two margins is that they have different kinds of continental margin:the north margin is a rifting margin;the north part of the south margin is a rifting margin,but the south part of the south margin is a pressing margin.

Key Words:South China Sea Structure characteristic Geophysics Basin




主要地质构造特征
褶皱构造主要形成于中生代的挤压造山阶段。这时的构造环境与美国西部弧后压缩区的情况十分类似,即由岩石圈板块应力传递而形成的构造现象。由于基底块体压缩使上覆盖层产生“断褶隆起”。在隆起的顶部断裂发育,块体破碎,剥蚀严重。但由于基底硬化程度和盖层沉积厚度差异,特别是不同地点受力大小、方向的不同,变形特点因...

大地构造性质
但在湘、桂、滇地区,两个构造单元的边界呈过渡性特征,大致以祁阳、桂林、宜山一线为界,其寒武系在以北为过渡性沉积,以南为活动性沉积。南华活动带可分为下列次一级构造单元:①湘桂褶皱系,发育在扬子基底斜坡上,广泛分布有晚古生代盖层,包括两个次一级褶皱带,即湘中南褶皱带,由晚古生代盖层组成的北北东到南北向...

大地构造部位及其基本地质构造特征
工作区地处中朝(华北)地台北缘与其北侧相毗邻的兴蒙地槽褶皱带南缘的结合部位,这就决定了本区基底南台北槽和以SN分异为主的基本特征。自中生代以来,本区处在环太平洋构造域中,中新生代强烈的构造岩浆活化是盆地盖层演化期的基本特征。本区又处在渊源古老的、长期活动的天山—阴山EW向复杂构造带与...

构造变形特征
2.阿帕-茫崖构造混杂岩带变形特征 (1)北部边界断裂 为阿南构造混杂带北界断裂带,处于阿中地块与祁漫塔格、柴北缘构造带之间,后期有左行走滑的叠加与改造。从西向东经吐拉、阿尔金山、玉苏普阿勒克塔格、茫崖,呈北东—东西向展布。断裂带物质组成有早期裂解变质岩岩块(片)、同构造复理石碎屑岩、大理岩、岛弧钙...

研究区地质构造
北缘、西界及东侧几乎都为山系所环绕。华北板块由古元古代末的吕梁运动形成陆壳板块,基底岩系是由太古宇及古元古界组成。吕梁运动形成华北板块基底后,进入了盖层发展阶段,从中元古代到三叠纪,华北板块以整体升降运动为主要特征,它在早期(中、新元古代)具有比较明显的差异性,后来差异性减小。自二叠纪...

笔架盆地地质构造特征及油气勘探潜力
古近系以断陷陆相河湖相、三角洲相沉积为特征,分布范围较广,最大沉积厚度超过1700m,具有一定的生烃能力;盆地储盖条件良好,油气运移条件良好;笔架盆地具备一定的油气潜力。 关键词 南海 笔架盆地 地质构造 油气勘探 笔架盆地是广州海洋地质调查局近年来开展南海北部陆坡深水区油气资源调查所圈定的新生代沉积盆地,盆地...

大陆边缘地形的构造特征有几种?
地震、火山的发生较为频繁,构造运动强烈。主要分布于太平洋周缘及印度洋东北缘。③转换型大陆边缘,也称剪切型大陆边缘,它的形成与沿转换断层的走向滑动有关。可以是活动的,以浅源地震为典型标志,常构成海脊与盆地间列的大陆边缘,如加利福尼亚湾沿岸。也可以是被动的,其陆架狭窄,如几内亚湾北缘。...

矿区构造变形机制
(2005)和Li et al.(2006)对岛内海西-印支期花岗质岩及碱性岩的研究,均揭示华南古特提斯构造域的演化与海南岛构造体制转换有密切关系,并认为来源于东冈瓦纳澳大利亚北缘的海南岛在石炭纪时已完成了与印支板块的拼贴,古特提斯大洋向华南大陆的俯冲和消亡最终导致了陆-陆碰撞和海南岛大量的陆壳重熔型印支-燕山早期...

中国的含煤地层和聚煤盆地构造的基本特点
就各聚煤区含煤地层分布的特点看,东北聚煤区包括内蒙古地轴北缘深断裂以北(或称内蒙古—大兴安岭海西印支褶皱带)的内蒙古、黑龙江、吉林地区,以内陆断陷含煤盆地成群分布为特征,盆地多呈北东方向展布;其次为鸡西鹤岗近海含煤盆地,也是北东方向展布,含煤层位为下白垩统、上侏罗统、古近系,含煤性较好。西北聚煤区...

中国主要沉积盆地最终定型期构造变形特征
中部鄂尔多斯、四川等盆地周边断裂特征,也同样是前第四纪地层逆冲到第四纪地层之上。而东部沉积盆地浅层只是形成坳陷式盆地,边缘零星断层向盆内逆冲。 一、西部盆地周边断裂特征 1.塔里木盆地 塔里木盆地南缘的昆仑山由南向北逆冲,其前缘的铁克里克隆起逆冲到塔里木盆地西南坳陷之上。盆内二级构造带巴楚断隆又逆冲到...

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彘亨盐酸: 中国南方的海和北方的海存在多个方面的区别.1. 沙质不同:北方有许多淤泥质海滩,沙质松软,海滩面积广阔;而南方有许多基岩海滩.2. 海水温度不同:北方总体水温较南方低,且北方冬季水温上冷下温.3. 浮游生物不同:北方底层海水上泛多浮游生物,海洋生物种类丰富;而南方海洋相对浮游生物较少.4. 发展方向不同:北方侧重于发展滩涂养殖、盐场、港口等,而南方则更偏重港口建设、运输航道建设等.5. 盐度不同:相对于北方和南方,海水的盐度因地理位置和气候条件的不同而有所差异.总之,中国南方的海和北方的海在沙质、海水温度、浮游生物、发展方向和盐度等方面存在明显的差异.

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彘亨盐酸:南海诸岛是南海中中国许多岛屿、沙洲礁、暗沙和浅滩的总称.它们分布的范围很广.南北绵延1800公里,东西分布约900多公里.共有岛、礁、沙、滩200多个.诸岛北起海岸附近的北卫滩,...

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