南海北缘中段近岸陆区晚中生代以来构造应力场反演——以广东樟木头地区为例

利用樟木头及其邻区断层擦痕数据,采用"多重逆解法"反演该区晚中生代以来的构造应力场,为华南陆缘地区晚中生代以来构造演化过程的研究提供参考。通过5个野外断层擦痕测点观察与数据测量,采集了125组有效断层滑动数据,反演得到八种应力状态,进一步区分了晚中生代以来该区4个期次的构造应力场,即1NNW—SSE方向(254.9°~355.7°)的拉张应力体制;2ENE—WSW方向(64.9°)的拉张应力体制:3最大主应力优势方位为NE—SW向(约46.8°~59.9°)的走滑应力体制;4最大主应力优势方位NW—SE向(约329.5°~339.7°)的走滑应力体制。应力场的变化反映出控制该区不同时期的大地构造背景差异,即由早期的太平洋板块的俯冲带后撤、古太平洋俯冲方向的改变,之后的印度-澳大利亚板块与欧亚板块碰撞及印支块体顺时针旋转,最后,菲律宾海板块俯冲方向以及强度的变化。     

东亚大汇聚与中—新生代地球表层系统演变

东亚长期处于古亚洲洋、特提斯洋和古太平洋三大构造域的大汇聚构造背景之下。印支运动后,东亚东缘形成了统一的被动大陆边缘,随着晚三叠世古太平洋板块俯冲的启动,东亚东缘的被动大陆边缘转化为主动大陆边缘,发育了与俯冲相关的蛇绿岩、I型花岗岩。晚三叠世—中侏罗世,古太平洋俯冲带持续向西迁移,板块俯冲产生的挤压应力影响到了东亚内部,发生广泛构造变形,构造体制从受E—W向特提斯构造域和古亚洲洋构造域控制逐渐向受NE向的古太平洋构造域控制转变。晚侏罗世—早白垩世早期(160~135 Ma),古太平洋板块继续西进,东亚被挤压-走滑的应力场控制,安第斯型主动大陆边缘和华北东部高原最终形成,发育少量的埃达克岩。早白垩世晚期(135~90 Ma),古太平洋俯冲带向东后撤,东亚陆缘由挤压-走滑应力场转变为拉张-走滑应力场,安第斯型大陆边缘被破坏,华北东部高原开始垮塌,伴随大量的埃达克岩、变质核杂岩的出现。在晚白垩世,随着俯冲带的后撤,东亚内部伸展作用减弱。新生代东亚发生了巨型的地形倒转,印度板块与欧亚板块碰撞最终导致中国西部的青藏高原隆升,相反,中国东部渤海湾盆地和海区的盆地群形成;构造-盆地-岩浆带体现出自西向东迁移的特征,盆地群起始时代主要在古近纪,形成了新生代西高东低的台阶式地貌格局。在新近纪盆地群由断陷转为快速拗陷,同时东亚内部的伸展构造主要受青藏高原隆起制约。     

晚始新世以来雅浦海沟-岛弧构造演化模式

雅浦海沟-岛弧构造体系是菲律宾海板块与太平洋板块、卡罗琳板块相互作用而形成的构造俯冲带,其南北两段俯冲带在海底地形地貌、地球物理场、应力场特征等方面表现出显著的差异。北段俯冲方向为近东西向,总体表现为俯冲角度较小、俯冲深度浅、俯冲速度较快、应力场呈俯冲拉张型等特征;南段由东西方向的俯冲过渡至北北西向,总体表现为俯冲角度大、俯冲深度较深、俯冲速度极慢、应力场呈俯冲挤压型等特征。这些差异的形成经历了2个主要的构造演化阶段:菲律宾海板块与太平洋板块在晚始新世至晚渐新世期间相互作用并形成了古马里亚纳-雅浦海沟;晚渐新世以来菲律宾海板块与卡罗琳板块的相互作用对古海沟构造改造,进而造就了雅浦海沟-岛弧当今复杂的构造形态。     

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。     

东海陆架盆地西部坳陷中—新生界构造特征

东海陆架盆地西部坳陷为整个盆地内重要的二级构造单元之一,发育有多个次级凹陷,完整记录了盆地及周边晚白垩世以来的构造变形信息,能够为解决太平洋板块俯冲、东亚陆缘类型转换等相关科学问题提供参考。基于二维地震剖面解释,并综合前人研究成果,通过对东海陆架盆地西部坳陷的构造分析认为,该坳陷发育有中—新生界两大构造层,由一系列中—新生代裂陷盆地组成,为早白垩世晚期应力场由挤压环境转换为拉张伸展环境下的产物,以伸展构造样式为主,半地堑、掀斜断块、多米诺式断裂等上述伸展构造样式发育。同时,伴随晚白垩世末期的应力反转,坳陷内长江凹陷局部可见有正反转构造样式。坳陷内断裂展布具有不同时期、方向不同、性质各异的特征,而岩浆岩发育则表现出了广泛分布、不同时代、规模和岩性各异的特点,二者皆与区域构造方向基本一致。白垩纪以来,太平洋板块的漂移方向、俯冲角度的多次变化为坳陷现今中—新生代构造格局形成的主要因素,此外后期菲律宾海板块向欧亚板块的碰撞、挤压、俯冲作用使得整个构造格局更加复杂化。     

南沙群岛海域断裂体系构造特征及其形成机制

南沙地块从中生代晚期开始裂离华南陆缘,在其向南运动的过程中受到欧亚板块、太平洋-菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块等几大板块的联合作用,导致该区断裂构造较为复杂。通过对南沙群岛海域地震资料的综合解释并结合前人的研究成果,认为南沙群岛海域断裂构造可分为伸展断裂系、走滑断裂系和逆冲断裂系3类。伸展断裂遍布全区,主要受SE—近S-N向拉张作用,经历两大期次的构造活动;走滑断裂主要分布于南沙地块的周缘,受周缘地块与南沙地块相对运动控制,经历三期构造活动;逆冲断裂主要分布于南沙地块的南缘,受古南海俯冲和逆时针旋转控制,经历三期构造活动。从不同断裂体系的活动期次可见,南沙群岛海域应力系统主要经历了3个演化阶段:早期主要受拉张作用控制,中期主要受拉张和走滑应力控制,而晚期主要受压剪应力控制。     

东海陆架盆地南部生长断层活动特征

生长断层是在伸展和走滑盆地中一种重要且广泛存在的构造样式。通过地震资料定性识别出东海陆架盆地南部地区18条生长断层;根据断裂对研究区各级构造单元控制作用和纵向切穿地层情况,将其划分为一级控盆断裂、二级控凹断裂、三级控带断裂和盖层断裂;通过断裂平面分布特征研究认为研究区的断裂以NE、NNE延伸为主,少数为NEE方向;利用地震剖面在研究区识别出阶梯状组合断层带、“Y”字型组合断层、多米诺式断层带、地堑、地垒等多种断裂组合样式;又结合生长指数和断层落差两种方法对研究区生长断层的运动学特征进行了定量统计分析,发现研究区生长断层在古近纪时期活动强度具有自西向东逐渐递减趋势,区内断层活动期次自西向东逐渐变新,整个研究区内生长断层在古近纪盆地裂陷—断陷期活动强度最大,中新世后断裂活动趋于稳定。认为晚中生代以来太平洋板块西缘俯冲后撤和印度板块向亚欧板块俯冲碰撞在东海陆架盆地形成的远程蠕散效应,使东海陆架盆地形成了拉张伸展应力场环境,是研究区发育大量生长断层的首要原因。同时,加强对研究区生长断层伴生构造如滚动背斜和缓坡带阶梯状断裂组合封堵形成的岩性圈闭研究,有利于推动东海陆架中新生代盆地资源勘探可持续发展。     

东海陆架盆地南部中生代盆地性质与演化:砂箱物理模拟检验

东海陆架盆地位于欧亚板块、太平洋板块及菲律宾海板块的会聚交接带,是研究全球性构造体制转化事件的关键区域之一。通过物理砂箱实验方法模拟了东海陆架盆地南部瓯江凹陷、雁荡低凸起、闽江凹陷、台北低凸起及基隆凹陷几个构造单元中生代组合关系与演化过程。研究发现东海陆架盆地中生代的成盆过程及属性与中生代时期依泽奈崎板块的俯冲过程和与之相关的滨海大断裂的运动学性质是密切相关的,即瓯江凹陷的构造演化及成盆过程受滨海大断裂的运动学性质控制,表现出张扭型盆地的特征。而距离滨海大断裂较远的闽江凹陷和基隆凹陷则主要受俯冲带后撤导致的拉伸作用的影响,具有伸展型盆地的特征。中生代盆地的演化过程如下:在晚侏罗世,滨海大断裂表现为右行压扭性质,由于受到俯冲作用的影响,整个盆地在该期应属于压扭性的盆地;晚侏罗世—早白垩世早期,滨海大断裂由晚侏罗世的右行走滑转换为左行走滑,诱导出NW—SE向的拉伸力,同时,瓯江凹陷与闽江、基隆凹陷的性质产生分异;早白垩世晚期—晚白垩世,滨海大断裂再次转换为右行张扭,由此瓯江凹陷在原右阶雁列式排列的两个洼陷基础上,形成了3个左阶雁列式排列的次级洼陷,同时,受断层控制的雁荡低凸起逐渐形成,并被一条NW—SE走向的断层分割,使得雁荡低凸起呈雁列式不连续分布。     

南海东北部新构造运动及其动力学机制

南海东北部地处欧亚板块与菲律宾海板块的交汇区,新构造运动活跃。根据地震活动性、震源机制解和GPS资料对该区的新构造活动特征进行分析,在此基础上讨论该区新构造运动的动力学机制。分析发现,菲律宾海板块NW向俯冲对该区的影响最为显著,导致了该区较强的地震活动性以及与俯冲方向一致的构造应力场。而印藏碰撞产生的侧向应力传递也影响到该区,控制华南地块向SE方向运动,并与菲律宾海板块的NW向俯冲共同作用,使华南地块在SE向运动的同时伴有逆时针旋转。印藏碰撞的SE向应力传递对俯冲产生的NW向水平挤压的抵消作用,使得地震活动性自东向西减弱以及构造应力场P轴方位角顺时针旋转。在这一背景下,区内滨海断裂带的活动控制了该区的地震、海岸带构造升降等新构造运动。     

晚中生代以来太平洋域板块过程及其对东亚陆缘构造研究的启示

晚中生代以来太平洋构造域的地质过程明显影响了东亚陆缘的构造演化、岩浆活动和成矿过程,加强对太平洋板块自身演化过程的认识是我们正确理解东亚陆缘构造变迁的基础。文章从太平洋域与特提斯域地质过程对比、古太平洋演化的重要事件和扩张脊俯冲三个方面简要介绍古—今太平洋的构造演化的研究成果,特别是最新成果,分析晚中生代以来太平洋域构造演化对东亚陆缘的可能影响,以期引起学界对开展有关洋陆结合研究的重视,并提供一份快速参考资料。     

南黄海盆地东北凹构造特征及伸缩率研究

通过选取南黄海盆地东北凹典型地震剖面,开展精细的构造解释,系统梳理了东北凹构造样式特征。采用平衡剖面恢复技术和伸缩率计算方法,恢复了东北凹各时期的地质演化剖面,分析了东北凹不同构造演化阶段的伸缩率变化特征。研究表明,南黄海盆地东北凹主要发育伸展构造、走滑构造(负花状)和反转构造等多种构造组合样式,经历了晚侏罗世的仪征运动和渐新世末的三垛运动,相应地在中—上侏罗统和渐新统沉积时期,东北凹处于明显的收缩阶段,伴随发育TK40和T20不整合界面。同时,本文结合区域应力场特征,探讨了南黄海盆地东北凹的构造演化历程:以两次构造运动为界,划分为3个构造演化阶段(晚三叠世—侏罗纪的初始断陷阶段、白垩纪—渐新世的裂陷-反转阶段、新近纪—第四纪的区域沉降阶段)。南黄海盆地东北凹伸缩率的时空变化及构造演化过程,是对“晚中生代以来,古太平洋板块相对欧亚板块俯冲汇聚速率和方向的改变”的局部响应。     

郯庐断裂带及其周缘中新生代盆地发育特征

郯庐断裂带作为中国东部滨太平洋地区一条巨型走滑构造带，对其周缘中、新生代盆地的发育、演化起着重要的控制作用。随着太平洋板块俯冲方向从NNW向NW到NWW的变化，郯庐断裂带的活动方式逐步从中生代左行走滑-左行斜向滑动过渡到早第三纪以左行斜向-倾向滑动，晚第三纪-第四纪转为倾滑-右行斜向滑动-右行走滑。走滑活动经历了一个循序渐进的周期演变过程。随着郯庐断裂活动方式的演变，其周缘中、新生代盆地的发育逐渐向北迁移，其中南段周缘盆地主要为中生代盆地，中段周缘盆地主要为中、新生代叠加盆地，中北段周缘盆地主要为早第三纪盆地。每个盆地都经历了拉分(伸展)裂陷到挤压反转的演化过程。此外，在同一时期、同一区域剪切应力场作用下，不同区段因其走向变化导致局部应力场变化，在增压弯曲部位发生会聚、挤压、隆升；而释压拉张部位发生离散、伸展、沉降，从而盆地发育。     

逃逸构造和阿拉斯加的挤出：过去、现在和将来

大部分北太平洋边缘带是以侧向压缩地壳“侧向压缩流或称为造山流-译者注orogenicstream”为特征的。边缘带块体沿着西加拿大和阿拉斯加中部的大规模弯曲走滑断层向阿留申群岛-白令海俯冲带移动。在阿拉斯加链西部，整个中生代期间（可能更长）北太平洋边缘造山流发生构造逃逸。在移动过程中，相关的刚性块体发生古地磁旋转，雁列式断层边界通过这个系统从初始位置朝阿留申群岛一白令海俯冲带的自由边界移动。北太平洋边缘造山流模式含经典的地体构造，并为北美西部离散板块边界的移动提供了构造格架模式。     

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。     

扬子地块东南缘新元古代下江群地层白云母~(40)Ar-~(39)Ar年龄及其地质意义

古太平洋板块在燕山期的俯冲后撤致使华南板块的大地构造背景由造山增厚转换为伸展减薄,但目前对于俯冲后撤的起始时间仍有争议,且针对扬子地块东南缘甚少有年龄数据来制约此次中生代构造属性的转换。本文对扬子地块东南缘下江群地层的变质矿物白云母开展~(40)Ar-~(39)Ar同位素测年研究,并分别获得(103±2)Ma和(102±2)Ma的坪年龄。结合已有研究数据,上述年龄表明扬子地块东南缘在早白垩世晚期(~100Ma)已完全转变为太平洋构造域,并由陆内造山转换为伸展扩张构造阶段。此时古太平洋板块的俯冲后撤已启动和逐渐东移,并最终导致华夏地块东部晚白垩世(~86Ma)大量花岗岩和双峰式火山岩的形成。     

从地质演化特征探讨墨西哥湾地区油气富集的基本规律

墨西哥湾东部主体经历了中生代裂谷拉张、中侏罗世裂谷和地壳衰减、晚侏罗世洋壳形成及早白垩世的区域沉降4个演化阶段;西部主要受中生代太平洋板块向北美板块的俯冲影响,属弧后拉张。由于持续稳定的沉降,墨西哥湾沉积了巨厚的以海相地层为主的中生代地层,并提供了有利的烃源岩、储层和盖层。大量的构造、地层和复合型圈闭为油气富集提供了有利的场所。墨西哥湾盆地为典型的高演化拉张盆地,巴西东部(包括海区)为中等演化拉张盆地,二者均已成为重要的油气富集区。我国东部海区中生界南部以海相地层为主,北部以陆相地层为主,为一个低—中等演化的拉张盆地。前二者的油气富集规律为我国东部海区中生代盆地的找油提供了借鉴作用。     

新几内亚-所罗门弧俯冲体系动力过程:板块起始俯冲的制约

新几内亚-所罗门弧(PN-SL)位于印度-澳大利亚板块与太平洋板块汇聚边界、新特提斯构造域东端。晚白垩世以来,逐渐演化形成复杂的沟-弧-盆-台、俯冲时序完整的俯冲构造体系。受多期次、多类型板块俯冲起始作用的制约,PN-SL俯冲体系深部结构呈现出明显的空间差异性:板块俯冲深度由500 km减小至不足100 km,板块俯冲角度则由70°减小至30°。俯冲体系东侧毗邻的翁通爪哇海台作为世界上最大的海台,其显著的"凸起"构造以及低密度结构,重新塑造了PN-SL俯冲体系的构造格局,但不同于低密度结构俯冲诱发海沟位置后移、俯冲极性反转二元经典模式,弧后所罗门海盆发生反向俯冲的同时,中新世以来呈现出NW向、NE向和SW向的多向俯冲过程。这意味着翁通爪哇海台与PN-SL俯冲体系汇聚形变过程并非仅依据板块密度变化来简单解释,需要考虑其复杂的构造环境和诸多的构造要素。特别是作为岩石圈强度的重要影响因子—俯冲体系流体活动,导致岩石圈强度减弱、熔点降低的同时,伴随板块俯冲向地球深部运移,促使板片脱水并与地幔楔发生水化交代作用,进而改变壳幔物质组成及流变学性质,诱发地幔楔部分熔融和岛弧岩浆活动,是理解板块俯冲构造动力的关键切入点。     

东海陆架盆地南部中生代构造-沉积演化与油气勘探方向

东海陆架盆地位于欧亚板块东南缘,中生代以来盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期洋壳俯冲及其多构造体系叠加改造,其盆地原型、构造-沉积演化与油气成藏关系一直是研究的热点。本文综合应用东海陆架盆地南部最新地震调查、钻井和临近陆域资料,通过海陆对比、中生界层序地层建立、构造-沉积演化过程重塑,探讨中生界油气成藏的关键问题和勘探方向。研究结果认为东海陆架盆地南部中生界存在2个超层序7个层序,中生代以来演化表现为晚三叠世前的被动大陆边缘基底、晚三叠世—中侏罗世活动大陆边缘拗陷、白垩纪活动陆缘断陷盆地;早期基底NE向格架控制中生代盆地结构与宏观含油气性,中生代两期构造演化造就了两套生储盖组合,基隆运动、渔山运动和雁荡运动控制早期油气的生成、聚集,龙井运动主要控制早期油气藏调整与改造、再成藏;继承性隆起(斜坡)闽江斜坡和"凹中凸"台北转折带是中生界油气主要勘探方向。     

南黄海盆地烟台坳陷构造样式及其特征

南黄海盆地是发育在扬子板块前震旦系结晶基底上的叠合盆地,烟台坳陷是其主要的陆相中新生界地层沉积区。烟台坳陷自中生代以来受多期构造运动的影响,构造应力场发生转变,导致盆地演化及其构造特征复杂,形成多种形态的构造样式。通过对全区地震资料解释,总结了研究区内构造样式类型,并分析了其成因。研究区经历了燕山期和喜山期拉张和挤压应力的不断转变,不同的构造运动体制形成了不同的构造样式。研究表明,研究区内主要包括伸展、反转及走滑等3种构造样式。     

渤海海峡地应力场研究及地质条件评价

查明渤海海峡处现今地应力状态及断层活动状况,可为渤海海峡跨海通道建设提供科学依据。在通道中轴线上布设6个浅钻钻孔,进行了7个测点的空芯包体地应力测量工作。对测量数据分析后,认为海峡区最大水平主应力、最小水平主应力与垂直主应力均随深度的增加而线性增大;最大水平主应力大于垂直应力,区域内构造力处于主导地位;各测点处均有两个主应力位于近水平方向,其与水平面的夹角平均为7.8°;研究区内地应力各分量值之间相差不大,远远小于区内断层活动应力值的下限,研究区目前处于稳定状态。区域横向上看,海峡区南部地壳浅部的应力状态为σHσhσv,有利于逆断层活动,北部的应力状态为σHσvσh,有利于走滑断层活动;垂向上看,70m以上的各点应力值受地形影响较大,-70~-130m处的各点处于挤压应力状态中。整个区域处于NE-NEE向的挤压应力场中,在区域应力场的作用下,郯庐断裂带运动状态为右旋压扭,蓬莱-威海断裂带为左旋压扭,黄河口-庙西北断裂带处于拉张走滑运动状态中。