南海大陆边缘动力学研究进展:从陆缘裂解到海底扩张

南海处于印度—澳大利亚、欧亚和太平洋三大板块汇聚中心,地理位置独特,地质作用复杂,是研究大陆裂解—海底扩张过程以及大陆边缘动力学的天然地质实验室。通过总结近年来对南海大陆边缘动力学研究的最新进展认为:①南海北部陆缘为非火山型被动陆缘,其东段虽有岩浆底侵活动,但其为海底扩张结束后的产物,南部陆缘未发现下地壳高速层,也为非火山型陆缘;②南海陆缘上下地壳的拉张因子存在差异,表明陆缘的张裂变形在纵向上并非是均一的,而具有随深度变化的特点;③南海海盆是通过2期扩张形成的,具有由NE向SW渐进式扩张的特点,其东侧表现为成熟的洋盆,而西侧保留了更多陆缘裂谷的特征;④南海海盆形成的动力学模型存在碰撞挤出模型和古南海拖曳模型2种争论,2种模型各有优缺点,需要今后进一步综合研究。     

东亚大陆边缘的板块重建与构造转换

东亚大陆边缘中新生代期间的动力学演化始终是地质研究的难点和热点,特别是对其大陆边缘性质、类型和演化过程始终不明朗,并存在巨大争论。系统综述了40多年来已有东亚大陆边缘二叠纪以来板块重建的主要方案,特别是近10年来东亚陆缘新的研究成果,侧重探讨了晚三叠世以来东亚大陆边缘类型转换、不同构造域的交接—转换过程。认为东亚陆缘总体经历了三叠纪前的被动陆缘阶段、晚三叠世—早白垩世的大陆岩浆弧发育的安第斯型活动陆缘阶段、早白垩世晚期—始新世的走滑拉分盆地发育的安第斯型活动陆缘阶段和渐新世以来的日本型活动大陆边缘阶段。这对于认识中国东部海域渤海湾、黄海、东海和南海盆地成因具有指导意义。同时,分析了各阶段海—陆分布特征及其变迁规律、板块格局变动过程及其动力学背景。     

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.     

珠江口盆地西部文昌A凹陷断裂特征与成因探讨

在前人勘探解释的基础上,通过三维高分辨率地震资料,应用相干属性分析等技术对区域断裂进行精细化解释。研究表明盆地内发育着典型的犁式、花状构造、旋转正断层等伸展构造样式,在珠三南断裂影响下,南部边界断裂以阶梯状排列形成断阶构造。始新世—中中新世,断裂走向在持续右旋张扭应力场下以NE→EW→NWW顺时针方向旋转,张裂强度逐渐减弱。晚始新世—早渐新世,盆地在太平洋板块俯冲后退、印亚板块碰撞、古南海向南俯冲下发育EW向断裂,晚渐新世在南海扩张事件影响下前期右旋应力场得到加强,形成大量近EW向断裂,中新世后演化为NWW向断裂。文昌A凹陷断裂构造的演化、成因机制与南海北部陆缘应力场变化一致。该研究有利于进一步了解南海北部陆缘含油气盆地的构造特征和演化规律,提高油气勘探开发的效率。     

东海陆架盆地南部中生代构造演化与原型盆地性质

东海陆架盆地南部夹持于欧亚板块、太平洋板块与印度板块之间,是发育在前中生代基础之上的中、新生代叠合盆地。其构造演化受古太平洋板块俯冲及特提斯-喜马拉雅构造域的联合影响,经历了印支末期基隆运动、燕山期渔山和雁荡运动的叠加改造。结合浙闽隆起带中生代火成岩事件、盆地构造变形、沉积学的一些证据,通过海陆对比研究,认为东海陆架盆地南部早-中三叠世可能为面向古太平洋的被动大陆边缘盆地;晚三叠世-侏罗纪古太平洋板块已对中国大陆有较强的俯冲作用,东海陆架盆地及南部原型盆地为活动大陆边缘弧前盆地;白垩纪受控于滨海断裂表现为活动大陆边缘走滑拉分盆地;古新世-始新世火山岛弧向东移动,东海陆架变为弧后裂谷盆地。     

南海东北陆坡新生代构造区带划分新认识

正0引言南海是西太平洋最大的边缘海盆地,位于太平洋、欧亚和印—澳板块的交汇区,盆地动力学演化过程复杂[1]。自晚白垩世以来,随着大陆裂解,南海北部陆缘形成一系列新生代盆地,自西向东主要有莺歌海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地以及台西南盆地[2]。研究多认为南海扩张是自东向西南呈渐进式打开,东部次海盆率先于33Ma左右进入海底扩张阶段,并于15Ma左     

珠江口盆地开平凹陷断裂构造特征与动力学机制探讨

珠江口盆地作为南海北部陆缘勘探程度较高的含油气盆地,断裂特征分析对认识盆地演化模式和油气成藏机理至关重要。根据高分辨率地震数据和钻井资料对盆地西南部开平凹陷进行精细地震地质解释,依据断裂级别与规模将该区断裂构造类型划分为一级控盆断裂、二级控凹断裂、三级控带断裂以及四级控圈断裂;在地震剖面上识别出“Y”字型断层、阶梯状断层及卷心型断层等多种剖面组合样式;根据断裂平面分布图识别出平行式、雁列式、斜交式3种平面组合类型;定量统计断裂走向特征可知,在右旋应力场作用下,自始新世到早中新世断裂走向持续发生近NE→EW→近NW向的顺时针旋转,且断裂活动性逐渐减弱。并认为受印度?欧亚板块碰撞、太平洋板块俯冲后撤和古南海持续南移的影响,盆地形成典型的伸展拉张应力场环境,促成始新世?渐新世期间近NE向、EW向和中新世期间发育的近NW向3组断裂发育。对开平凹陷的地质构造特征加以解释补充,为南海北缘洋陆过渡带的发育特性和成因机制提供参考。     

南海转换断层成因机制及对南海扩张的启示

转换断层是揭示边缘海盆地演化的一把钥匙,但其成因机制一直都是地质科学研究的难点和热点。基于高分辨率海底构造地貌、盆地发育几何学结构、重磁异常、磁条带分布样式、莫霍面埋深、海底热流和南海北部地震剖面等资料对比,并结合区域地质背景、板块重建、动力学来源,重新厘定了南海海盆转换断层和邻区走滑断层的分布,尤其是其走向,统一归结为NNE向。另外,从转换断层走向的角度入手,提出了边缘海盆地扩张的新模式,并修正了前人对新生代南海的板块重建方案。南海海盆真正的转换断层方向应该是NNE向,并不是传统上认为的NW向。NNE向转换断层及南海的扩张,可能为继承邻区裂解陆缘走滑断层方位的模式。NNE向转换断层实际上就是在南海陆架中广泛分布的NNE向大型右行走滑断层,也是华南地块上一系列NNE向右行走滑断裂在海上的自然延伸,进而提出南海转换断层实际上是继承了邻区陆地上大型走滑断层的走向。这种模式并不是类似于正常洋中脊那样的正向扩张,而是一种斜向扩张,转换断层不垂直于扩张中心。     

太阳盆地中新生代断裂特征及成因机制

太阳盆地位于北黄海盆地的东部,是一个发育在中-朝克拉通基底之上的中、新生代沉积盆地,勘探程度非常低。最新二维地震资料揭示,太阳盆地的断裂体系可以分控盆断裂、控凹(坳)断裂、控带断裂、控圈断裂和分割性断裂。盆地发育以NE向和NW向为主的的正断层和逆断层,而少量断层呈近EW或SN向。对不同类型的断裂构造特征及样式分析表明,断裂的活动期次可分为4期:晚侏罗世—早白垩世伸展断层、晚白垩世逆冲断层、始新世伸展正断层和新近纪正断层。中、新生代以来,中国东部构造演化主要受其东部太平洋板块活动控制,晚侏罗纪开始,洋壳俯冲在东部的欧亚大陆之下,伴随着太平洋—菲律宾板块的俯冲,太阳盆地发生NNE—SSW向的拉张;晚白垩世时期,由于太平洋板块俯冲方向的改变,区域性拉张变为区域性NNW—SSE向挤压,太阳盆地的一系列NW向逆断层形成;在始新世—渐新世,太平洋板块向东亚大陆作斜向减速俯冲,导致太阳盆地遭受NWW—SEE向拉张作用,再次断陷;渐新世末期,受喜山运动第Ⅱ幕的影响,太阳盆地发生再次的构造反转,形成一系列的小规模断层。     

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。     

台湾海峡盆地的地质构造特征及演化

分析了台湾海峡盆地形成的区域地质背景,将其纳入东海和南海盆地形成的框架内考虑,研究其区域演化阶段和盆地演化特征。结果表明,以台湾海峡盆地为中心的包括南海北部陆缘和东海在内的中国东南沿海地区在古新世—始新世期间处于统一的边缘海盆构造背景之下,而自晚始新世起,南海北部大陆边缘与其北部的台湾海峡地区、东海逐渐走上了不同的演化道路,前者向非典型的被动大陆边缘演变,而后者则继续其自古新世—始新世以来的演化进程,形成了自古新世至晚中新世间的4个有序分布的裂陷盆地群和相应的盆间弧体系。台湾海峡盆地有两次独特的前陆盆地经历,分别发生于晚渐新世—早中新世和晚中新世末至今,并且以第二次前陆最为强烈。     

台西南盆地晚新生代地质演化分析

通过对构造沉降、断裂活动、岩浆活动、构造应力场等分析，认为台西南盆地晚新生代地质演化存在两个旋回，即渐新世－中中新世受南海扩张控制、陆缘主动裂陷－沉降旋回和晚中新世－第四纪受台湾弧－陆碰撞影响、陆缘被动拉张－活化旋回。     

台西南盆地晚新生代构造演化初步分析

台西南盆地是南海北部陆缘的一个新生代沉积盆地。通过对构造沉降，断裂活动，岩浆活动，构造应力场等特征的分析和恢复盆地发育过程，认为台西南盆地主要是在南海北部陆缘与台湾晚新生代构造作用下地壳多次张裂而成的。     

珠江口盆地的构造特征与盆地演化

断裂和断块构造是南海北部陆缘新生代构造作用的基本特征。通过断裂，断块以及其他地持的分析，认为珠江口盆地属过陆缘张裂盆地，并初步建立该盆地的构造演化模式。     

南海成因机制及北部岩石圈热-流变结构研究进展

南海是西太平洋地区最大的边缘海之一,其北部具有被动大陆边缘特征。南海的形成演化动力学过程对理解该区地质、资源、环境等科学问题有重要意义。综述了近年来在南海北部大陆边缘开展的岩石圈热状态、流变学及南海成因机制和国际上伸展盆地成因数值模拟等方面的研究进展。南海北部大陆边缘区的大地热流相对较高,平均为75 mW/m2,其中绝大部分为来自地幔热流的贡献。莫霍面温度亦较高,从陆架向海盆方向,深部地温越来越高。岩石圈具有温度高、强度低和强烈流变分层等特征,且下地壳表现为韧性流动变形。伸展盆地成因模拟研究已从运动学向动力学模拟过渡,并逐渐强调岩石圈流变学性质的影响。目前对南海成因机制的理解仍存在争议,大陆裂解过程中岩石圈热-流变结构随时间的变化是控制南海形成演化的关键因素,对南海形成中岩石圈的热-流变学结构随时间的演化过程需要进行深入研究。     

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。     

东海洋陆过渡带中—新生代构造变形及动力学机制

洋陆过渡带为大陆与大洋相互作用的重要地区,是研究大洋与大陆地球演化过程、动力学机制的关键,西太平洋及邻区是全球范围内开展洋陆过渡带研究的最理想实验室。东海陆架盆地及邻区整体位于华南陆块东部,中、新生代以来遭受了多期复杂的板块碰撞、俯冲、弧后拉张等影响,完整保留了该时期的构造变形,记录了丰富的洋陆过渡带地质信息。基于近10年来获取的陆域实测资料、海区地球物理数据,综合前人中、新生界研究成果,运用海-陆对比等方法,以东海陆架盆地南部及邻域为研究区,梳理了毗邻陆域中、新生界构造变形,识别出4大区域不整合面、划分了4大主要构造层,总结了区内6个构造岩浆期发育及5大区域断裂展布。同时,重新梳理了海域中、新生界地层格架,细化出5类构造样式与12种构造组合,分析了断裂、火成岩,其中断裂主要沿NE-NNE、NW向展布,兼有少量沿EW向发育的小规模断裂,岩浆岩多期次活动,主要为燕山期与喜山期。结合数值模拟,认为慢速拉伸模式较为符合研究区中生代构造环境,板片俯冲造成的局部含水地幔熔融可能为区内岩浆岩的主要成因,详细划分了区内构造演化与盆地类型。     

南海海域新生代沉积盆地的油气资源

南海新生代经历过大陆张裂与分离、海底扩张和地块碰撞等构造演化历史,南海北部为被动大陆边缘,南部是碰撞挤压边缘,东部为俯冲聚敛边缘,西部是走滑边缘。在这种构造体制下,形成了许多沉积盆地。北部和西部边缘上发育着张性沉积盆地和走滑拉张盆地;在南部边缘上,其北部发育着张性盆地,南部为挤压环境下形成的盆地,如前陆盆地、前孤盆地;东部边缘上发育着前孤盆地。目前油气勘探实践证明,南海南部的油气资源比北部丰富。究其原因,南海北部为被动大陆边缘,张性沉积盆地的烃源岩体积较小,而南部挤压环境下形成的沉积盆地的烃源岩体积大;北部的地热流较南部小,因此地温梯度也较小,故南部边缘烃源岩的成熟度比北部高;由于南部边缘处于挤压构造环境,在沉积盆地中形成了许多挤压构造,而北部边缘一直处于张性构造环境,形成的构造较少且较小;同时,南部边缘沉积盆地中,烃源岩生烃与构造形成在时间上搭配较好。因此,在南海南部边缘沉积盆地中形成了许多大型油气田,而南海北部边缘沉积盆地中,大型油气田较少,中小型油气田较多。     

南海北部深水区新生代岩浆岩分布规律及其与海底地质灾害的相关性

前人对南海北部新生代陆缘盆地结构、构造样式和期次等做了大量的研究工作,但对于具体体现内动力过程的岩浆活动关注较少,尤其是北部深水区的研究鲜有涉及。本文基于二维地震剖面的解译分析,将南海北部新生代岩浆岩划分为3个集中分布区:琼东南-西沙区、神狐区和东沙区。各区域岩浆岩的产出状态有所差异,其中琼东南-西沙区岩浆岩的平面展布规律性极强,主要受右行右阶的走滑断裂控制;神狐区岩浆岩位于NW向与NE向断裂的交汇处,侵位空间受先存断裂制约;东沙区岩浆岩的产生与东沙运动期间区域伸展过程有直接关系。作为内动力的表征,岩浆作用对于海底地形地貌具有重要的改造作用,与活动断裂、海底滑坡、浅层气等海底地质灾害也具有成因上的关联。     

东海新生代沉积盆地的类型和成盆期

东海新生代沉积厚度最大可达10km。分为三个发展时期。第一阶段从晚白垩世至中始新世,由于中国大陆向东濡散和掀斜断块作用,在大陆边缘由陆缘裂谷盆地转化为浅海沉积盆地。第二阶段从晚始新世至中中新世,由于喜马拉雅陆缘造山带的形成和中国大陆边缘的隆升联合作用结果,在大陆边缘由环绕大陆分布的带状地堑转化为前陆盆地。第三阶段从晚中新世至第四纪,由于太平洋板块向西俯冲,形成弧后断陷及弧前坳陷。从横向上看,不同性质和时代的沉积,由西向东,由老到新,依次排列。从盆地性质上看,由老到新,张性盆地和压性盆地交替形成,叠置在一起。因此不同时代和性质的盆地,具有不同的石油地质条件和油气成藏规律。