南海北部陆缘古双峰-笔架碰撞造山带空间展布特征

为了解南海北部陆缘古双峰-笔架碰撞造山带空间延伸范围、褶皱和断裂构造发育特征,通过对研究区22条多道反射地震剖面资料的地层-构造解释,结合钻井岩石地层资料的综合解释,运用构造解析分析法、筛选法以及回剥法对位于南海北部陆缘的古双峰-笔架碰撞造山带的构造几何学基本特征进行了研究。综合分析筛除了新生代构造沉降量后的新生代地层底界面(反射地震Tg界面)的空间起伏形态特征和前新生代地层变形特征发现,古双峰-笔架碰撞造山带呈NEE向展布,其核部位于珠江口盆地东南部的陆洋过渡带下陆坡位置,即06号测线所在位置及其附近,琼东南盆地为造山带的NWW翼。此研究结果可为南海地区前新生代晚期大地构造格局重建、南海成因机制研究提供构造事实观测依据。     

南海北部陆缘张裂--岩石圈拆沉的地壳响应

南海北部陆缘在中生代晚期曾形成宏伟的华夏陆缘造山带。火成岩岩石学、岩相古地理学和地球物理学证据显示，该造山带不仅具有巨厚(50～60 km)的陆壳，而且还有巨厚(160～180 km)的岩石圈根，在地势上曾出现过高3 500～4 000 m 的华夏山系。陆缘裂陷盆地的形成发育历史、地壳-岩石圈深部结构、火成岩地球化学特征及理论计算均表明，南海北部陆缘从晚白垩世以来发生的张裂作用起始于华夏陆缘造山带的拉伸塌陷，岩石圈拆沉是南海北部陆缘张裂的重要的引发机制。因此，南海北部陆缘张裂既不同于弧后扩张，也不受控于大西洋式的海底扩张，而是该区大陆构造演化和深部壳幔相互作用的结果。     

南海晚新生代构造运动与天然气水合物资源

南海在新生代经历过两次海底扩张产生了南海洋盆.南海北部和南部原来都是被动大陆边缘,但北部在晚新生代由于菲律宾海板块与欧亚板块在台湾地区发生了碰撞,使陆缘遭受到北西向挤压,在陆缘上产生了北西向左旋走滑活动,我们命名此次构造活动为东沙运动;南部陆缘在早中新世末由于南移的南沙地块与婆罗洲地块发生了碰撞,加上此时北移的菲律宾海板块在明都洛岛地区与欧亚板块发生碰撞,以及南部的东南苏拉威西地块与西北苏拉威西地块发生碰撞,在南海南部产生了挤压构造,我们命名此次构造运动为南沙运动.这两次新生代的构造运动改变了南北陆缘的性质,北部陆缘有人因此称之为准被动陆缘,而南部陆缘的南部则变成了挤压边缘.南海南北陆缘在晚新生代受到的挤压活动,对油气成藏和天然气水合物的形成有重要的推动作用,因为挤压活动有利于流体的流动,进而在适当的地方形成油气藏和天然气水合物.     

南海北部陆缘张裂—岩石圈折沉的地壳响应

南海北部陆缘在中生代晚期曾形成宏伟的华夏陆缘造山带。火成岩岩石学、岩相古地理学和地球物理学证据显示，该造山带不仅具有巨厚（50－60km)的陆壳，而且还有巨厚（160－180km)的岩石圈根，在地势上曾出现过高3500－4000m的华夏山系。陆缘裂陷盆地的形成发育历史、地壳－岩石圈深部结构、火成岩地球化学特征及理论计算均表明，南海北部陆缘从晚白垩世以来发生的张裂作用起始于华夏陆缘造山带的拉伸塌陷，岩石圈折沉是南海北部陆缘张裂的重要的引发机制。因此，南海北部陆缘张裂既不同于弧后扩张，也不受控于大西洋式的海底扩张，而是该区大陆构造演化和深部壳幔相互作用的结果。     

南海北缘新生代盆地沉积与构造演化及地球动力学背景

南海北缘新生代沉积盆地是全面揭示南海北缘形成演化及与邻区大地构造单元相互作用的重要窗口。通过对盆地沉积-构造特征分析,南海北缘新生代裂陷过程显示出明显的多幕性和旋转性的特点。在从北向南逐渐迁移的趋势下,东、西段裂陷过程也具有一定的差异,西部裂陷活动及海侵时间明显早于东部,裂陷中心由西向东呈雁列式扩展。晚白垩世-早始新世裂陷活动应是东亚陆缘中生代构造-岩浆演化的延续,始新世中、晚期太平洋板块俯冲方向改变导致裂陷中心南移,印度欧亚板块碰撞效应是南海中央海盆扩张方向顺时针旋转的主要原因。     

南海区域构造沉降特征

以南海区域作为一个整体拉张单元，运用McKenzie盆地模拟方法，分析南海区域的构造沉降史，南海区域的构造沉降以海盆为中心，南北陆缘差异沉降十分明显，北部陆缘在向海盆倾斜沉降的背景上出现波动性，而南部陆缘具有北陡南缓的不对称性，纵向上，南海区新生代沉降历史具有幕式和非均匀性，南海北部陆缘东西两侧岩石圈区域拉伸状态具有明显不同的特征。     

南海北部新生代盆地群构造特征及其成因

南海北部陆缘自西向东分布有北部湾、琼东南、珠江口和台西南等新生代盆地。前人认为这些盆地是华南大陆东南缘裂解直至南海北部被动陆缘形成过程中逐渐形成的,但大量地震剖面揭示,南海北缘主控盆断裂倾向陆地,与典型的被动陆缘的主断裂倾向海盆的特征明显不符。因而,南海北部陆架盆地成因显然不是被动大陆边缘的Mckenzie伸展机制。为此,基于大量陆地调查和海域地震剖面资料的对比,揭示了南海北部陆缘至少在34Ma之前不是被动大陆边缘,早期陆缘断裂十分发育,主控断层为NE—NNE走向,和陆地同期走滑断层具有连续性。这些NNE—NE向断裂右行右阶走滑控制了拉分盆地内的EW或NEE方向的次级断裂,并控制了盆地内部近EW向的次级构造单元展布。因此,新生代南海北部陆缘的一系列盆地是动力学成因上具有密切联系的右行右阶拉分盆地群。这个拉分成因模式与南海北部陆缘新生代盆地内部沉积沉降中心迁移、构造跃迁、岩浆展布等特征非常一致。而南海北部真正成为典型被动大陆边缘的时间是在15Ma之后,但此时南海却停止了扩张,而且大约在10～5Ma由于菲律宾海板块沿吕宋岛弧-台湾造山带逐步楔入欧亚板块导致最后的弥散性NWW向断裂切割南海北部所有构造。从盆地动力学考虑,南海北部陆架盆地的成因主要与太平洋板块的动力学联系较为紧密。     

南海北部深水区东西构造差异性及其动力学机制

南海北部深水区位于南海洋陆转换带,构造运动活跃,构造特征复杂。同时,南海北部深水区石油、天然气、天然气水合物等矿产资源丰富。因此,加强南海北部深水盆地构造特征分析,揭示南海北部陆缘构造属性与南海形成演化机制,对于南海深部过程演变研究、油气资源评价与地质灾害防治等具有重要的意义。本论文通过对南海北部深水区陆架-陆坡结构、盆地构造特征与演化规律的分析,指出研究区东西存在明显的构造差异性,并分析了其动力学机制。南海北部深水区东部陆架-陆坡结构为宽洼窄隆型,而西部为窄洼宽隆型。东部珠江口盆地深水凹陷均为半地堑结构,剖面上呈不对称的箕状;西部琼东南盆地除北礁凹陷为南段北超的小型半地堑外,其它凹陷均为地堑结构,为南北双断式沉积体系。在构造演化方面,东部中中新世末结束裂后期进入新构造活动期,白云凹陷构造活动性增强,表现为快速的沉降和显著的晚期断裂作用;而西部晚中新世末才进入新构造活动期,深水区表现为快速沉积作用,断裂活动较弱。     

南海前新生代基底与东特提斯构造域

综合分析了地质、地球物理、地球化学、古生物学等多方面资料,将南海海域控制新生代主要沉积盆地的基底划分为6个区：北部湾古生界断堑基底区、莺歌海古生界走滑拉分基底区、琼东古生界断陷基底区、西沙北古生界裂谷基底区、西沙南古生界走滑伸展基底区和南沙古-中生界伸展基底区。通过区域地质分析．初步重建了该海域的大地构造演化历史。该海域新生代沉积基底在前新生代时期与其北面陆上云开地区同处于特提斯构造域中,形成于古特提斯构造域背景之中,为东特提斯多岛洋体系的重要组成部分。古特提斯的东延段在研究区有3个分支,即云开北、琼北、琼南3个海盆,分别表现为现存的云开北、琼北、琼南等缝合断裂带,使该区新生代沉积基底表现出明显的分区性。自晚古生代以来,伴随古、中特提斯的成生、消亡,该区新生代沉积基底经历了5个阶段的演化,其动力机制是一个复杂的研究课题,拆沉-去根-释压熔融是其主要动力机制,造成了特提斯构造演化上的序列性和叠置性。     

南海北部新生代构造迁移特征

选择南海北部比较有代表性的珠江口、琼东南和中建南3个盆地作为研究区,对所获取的剖面进行了地震解释工作,运用地震地层学和构造地质学等方法对我国南海北部新生代演化史开展研究,探讨了南海北部陆缘各区域构造演化差异及规律。结果表明,南海北部陆缘构造活动在时序上存在着迁移的特征,体现出自北向南"珠江口盆地→琼东南盆地"、"珠江口盆地→中建南盆地"构造事件逐渐变晚的趋势。因此,南海北部陆缘破裂从北部开始,以"撕裂"的方式逐渐向南推进,同时排除了红河断裂的叠加影响,南海北部自北向南断陷活动强度逐渐减弱。在其后的演化中,构造沉降与物质充填中心的迁移以一种更加复杂的方式进行。     

南海北部陆缘反“S”型构造带的提出及其在新生代晚期地质演化中的作用

通过地震剖面、地形－地貌、断裂构造、地壳结构、中新生代沉积盆地、第四纪地质特征等分析，认为南海北部陆缘存在滨岸岛链、陆坡北缘和陆坡南缘三条反“Ｓ”型构造带。它们形成于晚第三纪，较“新华夏系”和“南海系”晚。反“Ｓ”型构造带新生代晚期的活动方式，对南海北部陆缘的地质演化影响显著，同时控制了这一区域的灾害性地质因素的活动方式和分布。     

南海及其周缘中新生代火山活动时空特征与南海的形成模式

根据南海海区、华南和中南半岛的地面露头、钻井、拖网及地球物理资料,分析了南海地区火山活动的时空分布特点。在南海陆缘和周边陆区中生代末期花岗岩分布非常广泛。新生代火山岩活动规模较小,主要是海底扩张之后在洋盆扩张脊、北部陆缘的陆洋边界附近、雷琼地区和中南半岛南部的玄武岩。在南海北部陆缘的深部地震调查中发现,在地壳下部存在小规模的高速异常体,结合浅部的晚第三纪一第四纪火山活动,认为该高速体形成于南海扩张之后。这些特征表明,在南海的拉张过程中岩浆供应不丰富,在陆缘未形成大规模的侵入和喷出岩。南海陆缘属于岩浆匮乏型被动大陆边缘。南海海区残留多个刚性断裂陆块,反映了裂谷拉张过程中脆性破裂。根据这些特征,南海形成难以用印藏碰撞引起的软流圈物质上涌导致岩石圈破裂这样的模式来解释。     

南海断裂与断块构造

南海及围区的断裂构造可分为印支期特提斯碰撞陆缘断裂体系,燕山期华夏活动陆缘断裂体系和喜马拉雅期东亚扩张陆缘断裂体系。后者又再分为南海陆缘地堑断裂系与台湾菲律宾沟弧断裂系。南海是由岩石圈断裂所围限的陆缘地堑断块。按地壳性质和断裂切割深度,可再分为陆架陆壳断块、陆坡过渡壳断块和中央海盆洋壳断块。     

南海陆坡天然气水合物成藏的构造环境

南海是西太平洋最大的边缘海之一，其复杂的构造演化，形成了构造特征迥异的南海陆缘，有利于天然气水合物的发育，南海地区在中中新统以上发育了上中新统，上新统和第四系3套地层，3套地层所对应的地质时期的沉降速率在纵横向上的差别均较为悬殊，总体而言，南海第四纪整体沉降速率较大，为天然气水合物压力场环境的形成提供了有利条件，南海复杂的构造背景形成了丰富多彩的构造地质体，特定的构造地质体与水合物形成关系密切，这里讨论了滑塌体、泥底辟、增生楔等构造地质体在南海的分布情况，分析了上述构造体与气体水合物地震标志BSR之间的关系，以及特殊构造带在南海的展布规律，提出了特殊的造带中天然气水合物的成藏模式。     

南海北部陆缘构造属性研究进展

南海北部陆缘位于特提斯与古太平洋两大构造域的叠合部位,构造特征十分复杂,其构造属性一直是国内外学者争论的焦点,从主动陆缘到被动陆缘,火山型被动陆缘到非火山型被动陆缘等均有表述。南海复杂的形成机制以及东、西部构造差异性所引起的地球物理、岩浆活动等认识的异同,是造成南海北部陆缘构造属性认识差异的主要原因。通过与全球典型地区的比较研究,进一步加强对南海形成演化过程分析,开展大洋钻探与多学科综合分析,揭示南海海盆的多期扩张与多盆张裂特征,是认识南海北部陆缘构造属性的关键。探讨了南海三叉裂谷张裂模式,初步认为南海第1次扩张具有非火山型被动陆缘性质,第2次扩张具有火山型陆缘性质。     

南海东北部高磁异常带成因的地球物理反演研究

南海东北部的高磁异常带是南海北部磁场最显著的特征,目前对其成因尚有不同推测.选取一条穿越该异常带的剖面,在多道地震解释及相关地质资料的约束下进行地球物理反演研究,验证其晚中生代俯冲增生带模式的可行性.结果表明,在东沙隆起带的前新生代基底中2.5-6km的深度上、宽约150km、密度2.65 g·cm-3、剩余磁化强度700×10-3A·m-1的中生代中酸性火山岩带可产生南海东北部的高磁异常带,与浙闽东部高磁异常带的成因相同,与晚中生代古太平洋向东亚陆缘的俯冲有关.     

珠江口盆地的形成与南海的构造演化

南海地块在中生代早期与华南大陆边缘发生了一次陆陆碰撞,这一碰撞形成了研究地区中生代近EW向为主的构造格局,珠江口盆地及整个南海的演化都是在南海地块各块体裂离华南陆缘后发生的。盆地自晚白垩世以来,先后经历了不同构造方向的两期张裂阶段及张裂后沉降阶段。     

南海北部磁场特征及其构造意义

根据南海北部的地磁场数据及其化极异常特征,该区由北向南可分为复杂异常区、高磁异常区、陆坡磁异常平静区(磁静区)和海盆磁条带区四大构造特征区.其中,磁静区可为内磁静区1、内磁静区2和外磁静区三部分.该区磁性基底反演结果表明,外磁静区磁性基底深度为6-7km,介于内磁静区(8-10km)和海盆区(4-5km)之间,可能是前新生代残留古洋壳.外磁静区和下地壳高速层相对应,指示其可能是在裂前或裂间由底侵作用形成的.陆架坡折带附近的F2断裂是内磁静区的北侧边界,指示了南海北部陆壳向过渡壳的转变分界;位于下陆坡与海盆的交界处的F4断裂为外磁静区的南侧边界,F3断裂可能指示了洋陆分界线的位置.     

南海北部陆缘地壳结构探测结果分析

深部地震和重力资料反演揭示了南海北部陆缘地壳结构在总体上由北部的华南沿海（厚约30km）向南部的洋盆（5──8km）逐渐减薄。南海的近SN向拉张不仅造成南北方向地壳结构的巨大变化，也造成东西向的明显变化。在南海北部陆缘的西部，局部拉张产生了一系列裂谷构造。西沙海槽作为一条狭窄的陆内裂谷向西延伸，海槽南北两侧地壳厚度超过25km，海槽中部地壳减薄至不足10km。西端的莺歌海盆地地壳厚仅5km，缺少明显的壳内反射－折射。在珠江口盆地中部，地壳厚度在下陆坡明显减薄，地壳下部存在较薄的（3──4km）高速层（地震波速7．2──7．5km·s－1）；在珠江口盆地东部，地壳底部存在约 10km厚、300km宽的高速层。在台湾地区，由于弧陆碰撞，曾经减薄的陆壳在碰撞带增厚，莫霍面深度超过30km。南海北部陆缘在裂谷拉张和海底扩张期间岩浆活动平静，表明南海北部陆缘为非火山型陆缘。     

南海西缘断裂带的活动性研究

南海西缘断裂带是一条典型的右旋走滑断裂系统,是南海扩张的西部边界,两端形成具有明显走滑特征的“Y”型和“人”型构造。其前锋端形成走滑-伸展叠瓦扇,尾端形成走滑一收缩叠瓦扇,中部形成走滑一拉分双重构造的右旋走滑系统。其动力主要来源于白垩纪以来的印一藏碰撞、新生代印支挤出和南海扩张作用。经历了两期构造运动而形成的该断裂系统对其周边盆地的形成起到了主要控制作用。