南海成因及其演化模式探讨

尽管南海已进行深入的调查与研究,提出多种成因模型,包括挤出模型、弧后扩张模型、古南海俯冲拖曳模型等,但因其所处构造位置特殊,周边构造环境经历了复杂的改造,所有成因模式均未能得到广泛的认可。本文从三大板块相互作用入手,结合南海实测数据,提出南海形成的弧后扩张—左旋剪切模型。认为南海是古南海往北俯冲的弧后盆地,菲律宾海板块往北漂移形成的大规模左旋走滑是南海扩张的触发因素。印度—欧亚碰撞产生中南半岛挤出主要影响西南海盆扩张方向,使得扩张轴从近东西向转为北东向。南海及邻区晚中生代以来的演化可以分为以下阶段：1）早白垩世开始澳大利亚板块往北漂移,新特提斯洋往北俯冲消亡,导致弧后扩张,形成古南海;2）晚白垩世末—始新世,古南海往北俯冲,导致弧后拉张形成陆缘裂谷;3）早渐新世,受菲律宾海板块西缘大型左旋走滑影响,在原有裂谷的基础上从东往西海底扩张,形成南海;4）渐新世末,受俯冲后撤的影响,扩张中心往南跃迁,同时受西缘断裂左旋活动的影响,扩张轴从近东西西逐步转为北东向;5）早中新世晚期,南沙地块—北巴拉望地块与卡加延脊碰撞,南海扩张停止。     

南海北部陆缘盆地形成的构造动力学背景

摘要：南海北部陆缘盆地处于印度板块与太平洋及菲律宾海板块之间,但三大板块对南海北部陆缘盆地的影响是不同的。通过对三大板块及古南海演化的研究,可知南海北部陆缘地区应力环境于晚白垩世发生改变。早白垩世处于挤压环境,晚白垩世以来转变为伸展环境并且不同时期的成因不同。晚白垩世-始新世,华南陆缘早期造山带的应力松弛、古南海向南俯冲及太平洋俯冲板块的滚动后退导致其处于张应力环境。始新世时南海北部陆缘裂陷盆地开始产生,伸展环境没有变,但因其是由太平洋板块向西俯冲速率的持续降低及古南海向南俯冲引起的,南海北部陆缘盆地继续裂陷。渐新世-早中新世,地幔物质向南运动及古南海向南俯冲导致南海北部陆缘地区处于持续的张应力环境;渐新世早期南海海底扩张;中中新世开始,三大板块开始共同影响着南海北部陆缘盆地的发展演化。     

南海及其围区中生代岩相古地理和构造演化

以岩相古地理分析和编图为基础,结合构造变动和岩浆活动资料,阐述了南海及其围区中生代构造演化。中生代时研究区位于欧亚大陆的东南缘,受特提斯域和太平洋域交替复合影响。早三叠世时古特提斯洋经过黑水河盆地东延至南海。从中三叠世开始构造岩相古地理演化出现明显的东西分异。晚三叠世时,受印支运动影响华南地块与印支地块拼合,研究区西部抬升,黑水河水道关闭;而研究区东部和东南部却受古太平洋的影响发生海侵,形成“粤东-西北加里曼丹海盆”,该海盆在早侏罗世遭受更大海侵,导致与中特提斯的良好贯通。中侏罗世在中特提斯发生过短暂海侵而形成“滇缅海”。晚侏罗世至早白垩世是中特提斯洋和古太平洋的俯冲鼎盛期,形成绵延数千km的欧亚大陆东南缘俯冲增生带。文中还讨论了中特提斯向南海延伸的通道、中特提斯与古太平洋对南海中生代演化的交替和复合影响以及南海东北部新近发现的晚中生代俯冲带等问题。     

中国中生代沉积盆地演化

在综合分析中生代早-中三叠世、晚三叠世-早白垩世、晚白垩世-白垩纪3个时段中国沉积盆地分布、充填序列、岩相古地理和构造古地理的基础上, 建立了中国中生代沉积盆地的时空演化, 并探讨了中国中生代沉积盆地的时空演化与中生代构造运动的响应关系, 认为: (1)随着亚洲洋俯冲消亡及天山-兴蒙造山系形成, 中国北方地区总体处于古亚洲洋消亡以后, 陆块汇聚碰撞背景, 西北地区盆山格局基本定型, 南部古特提斯洋的双向俯冲消减, 在北羌塘-三江多岛弧盆系中的一系列弧后洋盆相继俯冲消亡; (2)晚三叠世的"印支运动"使古亚洲陆最终固结并向外增生, 中国己经基本形成了南海北陆的分布格局, 绝大部分地区进入陆内演化阶段.印支期以后, 华南中部上隆, 隔开了西部的古地中海域和东部的古太平洋海域; (3)中侏罗世以来, 在古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的影响下, 整个中国东部卷入滨太平洋构造域, 西太平洋型活动大陆边缘形成.中国东北大部分地区为弧内裂陷(火山沉积)盆地; 华北-阿拉善陆块东西分化, 中西部主要发育压陷盆地或断陷盆地或坳陷盆地, 东部则形成与古太平洋板块俯冲有关的陆缘岩浆弧弧内裂陷盆地; 华南则以雪峰山为界, 东部广泛发育与陆缘岩浆弧演化相关的弧内裂陷盆地, 西侧则发育陆内大型压陷盆地、断陷盆地或断坳盆地.中国西南则仍然为多岛洋弧盆系格局.      

古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系

为了进一步理解南海地区前新生代的构造演化过程,明确古南海构造属性及其与特提斯和古太平洋构造域的关系,通过对古南海遗迹（蛇绿岩、蛇绿混杂岩以及俯冲增生带）的研究,结合周围陆区地质及古生物资料,将古南海的演化划分为4个阶段。①古特提斯残留海阶段（T₁-T₂）:古南海是在早-中三叠世的古特提斯残余海基础上发展而来,与古特提斯残余海是一个连续的演化过程。②古太平洋边缘海阶段（T₃）:晚三叠世,由于古特提斯洋的全面关闭,古南海主要受古太平洋的影响。③中特提斯与古太平洋叠加影响阶段（J-K₁）:早侏罗世,古南海开始扩张,并受中特提斯和古太平洋叠加影响;晚侏罗世,南沙地块向华南大陆开始漂移,古南海进一步强烈扩张。④俯冲消亡阶段（K₂末期-E）:晚白垩世,南沙地块开始裂离华南大陆,古南海开始向南俯冲;至始新世,伴随着新南海的扩张,古南海加速消亡于巽他地块之下,并在南海南部地区形成了卢帕尔线蛇绿岩带以及一系列的俯冲增生带。     

南海南、北陆缘中生代构造层序及其沉积环境

新生代海底扩张,使南海陆缘分为南、北两部分。南部礼乐地块与南海北缘在扩张之前构成了统一的活动陆缘。通过对南、北陆缘的钻井研究和井旁地震剖面解释,发现二者的中生界均具有4 个地震层序及3 个构造层。南北陆缘构造层序及物源分析表明,早白垩世礼乐地块与南海北缘曾发生碰撞拼贴。早白垩世的南海北缘地区沉积环境由海陆过渡相向陆相演化,相应的礼乐地区是由浅海相向滨海相演化,二者反映出相同的向上变浅旋回,说明在南、北陆缘拼贴之后,两者具有了统一的构造沉积背景。到晚白垩世末,两区均隆升为陆,且遭受剥蚀; 南海北缘地区上白垩统部分被剥蚀,而距俯冲边界更近的礼乐地区上白垩统则被剥蚀殆尽。     

班公湖-怒江结合带西段中特提斯多岛弧构造演化

本文根据1∶25万地质填图成果,将班公湖-怒江结合带西段弧-盆系时空结构自北向南划分为五峰尖-拉热拉新晚侏罗世—早白垩世陆缘火山-岩浆弧带、班公湖蛇绿混杂岩北、南亚带和昂龙岗日-班戈白垩纪—始新世岩浆弧带等,初步认为中特提斯洋经历了三叠纪—早侏罗世扩张,中—晚侏罗世往北、南双向俯冲,晚三叠世—早白垩世残余洋(海)盆和早—晚白垩世陆-弧(陆)碰撞等演化阶段。     

关于南海北部特提斯的讨论

南海及邻区处于欧亚大陆与冈瓦纳古陆拼合带的东南端,是特提斯构造域和濒太平洋构造域交汇的重要地区.特提斯缝合带沿金沙江-哀牢山构造带进入南海,人们从而认为南海可能存在特提斯洋遗迹,并认为缝合带存在于磁静区中.本文通过对南海北部陆坡地球物理资料的解释结果,包括重力、磁力、海底地震和深反射地震数据,以及区域地质特征分析,研究了南海北部陆缘高磁异常带和磁静区的成因.结果表明高磁异常带是中白垩世时期古太平洋板块转向俯冲形成的陆缘火山弧,当时存在古俯冲带.磁静区经历了后期大陆边缘张裂和古南海和南海的打开,并经历了高温热物质的底辟作用,使得地壳拉张减薄,居里面抬升形成磁静区.经历了南海的扩张后,原始的俯冲带可能已经向南迁移到南海南部或者已经俯冲消失,其中也不存在缝合带.      

三江昌宁-孟连带原-古特提斯构造演化

昌宁-孟连特提斯洋的构造演化及其原特提斯与古特提斯的转换方式一直是青藏高原及邻区基础地质研究中最热门的科学问题之一.根据新的地质调查资料、研究成果并结合分析数据,系统总结了三江造山系不同构造单元地质特征,讨论了昌宁-孟连特提斯洋早古生代-晚古生代的构造演化历史.通过对不同构造单元时空结构的剖析和对相关岩浆、沉积及变质作用记录的分析,认为昌宁-孟连结合带内共存原特提斯与古特提斯洋壳残余,临沧-勐海一带发育一条早古生代岩浆弧带,前人所划基底岩系"澜沧岩群"应为昌宁-孟连特提斯洋东向俯冲消减形成的早古生代构造增生杂岩,滇西地区榴辉岩带很可能代表了俯冲增生杂岩带发生了深俯冲,由于弧-陆碰撞而迅速折返就位,这一系列新资料及新认识表明昌宁-孟连结合带所代表的特提斯洋在早古生代至晚古生代很可能是一个连续演化的大洋.在此基础上,结合区域地质资料,构建了三江造山系特提斯洋演化的时空格架及演化历史,认为其经历了早古生代原特提斯大洋扩张、早古生代中晚期-晚古生代特提斯俯冲消减与岛弧带形成、晚二叠世末-早三叠世主碰撞汇聚、晚三叠世晚碰撞造山与盆山转换等阶段.      

南海北部古俯冲带的位置及其对南海扩张的控制

为了确定南海北部古俯冲带的具体位置,作者利用美国LCT综合反演软件对收集到的重磁数据进行处理解释,结果显示在南海北部从台湾西南部到一统暗沙隆起,即沿南海海盆北部陆坡为一条布格重力异常水平梯度峰值带,指示了古俯冲带的具体位置;其北部的高磁异常代表了与之对应的古火山弧。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带,钻井资料显示俯冲带存在的时代为晚侏罗世到早白垩世。据此绘制了南海地区晚中生代到现今的构造古地理演化图,指出南海的扩张应与晚中生代俯冲带这个先存的软弱带有关,南海海盆正是从古俯冲带的位置开始扩张。     

班公湖-怒江带、羌塘地块特提斯演化 与成矿地质背景

早古生代—泥盆纪,研究区沉积环境以陆棚碎屑岩相和碳酸盐台地相为主,代表冈瓦纳大陆北缘和特提斯南侧的被动大陆边缘。石炭纪—二叠纪,本区进入特提斯南、北缘弧盆系统演化阶段,龙木错-双湖带北部、金沙江带南部和冈底斯带分别在石炭纪、二叠纪形成岩浆弧。中生代是特提斯南缘弧盆演化阶段,SSZ型蛇绿岩形成岩浆熔离型铬、镍、铂族金属矿床和热液型金矿。班公湖-怒江带特提斯在中侏罗世至早白垩世向南、北两侧俯冲并形成岩浆弧,该岩浆弧是重要的成矿带,形成斑岩铜矿、矽卡岩型磁铁矿和热液型多金属矿床。北羌塘东段侏罗纪弧后前陆盆地有利于形成沉积型、沉积-热液改造型和热液型铁、铜、锑、金矿床。晚白垩世碰撞作用主要与热液型矿床有关,分布范围较大,也可能存在晚白垩世至新生代碰撞阶段的斑岩铜矿。     

班公湖-怒江结合带北侧陆缘火山-岩浆弧带的厘定及其意义

在班公湖-怒江结合带西段北侧的拉热拉新岩体东、西两侧,新发现了一些早白垩世岩体、相伴的陆缘火山岩组合和矿(化)点,侵入岩和火山岩的岩石化学特征均显示其成因与中特提斯洋向北俯冲消减密切相关。本文将班- 怒带北侧的火山- 侵入岩带厘定为五峰尖拉热拉新晚侏罗世—早白垩世陆缘火山岩浆弧带,同时讨论了陆缘火山- 岩浆弧带的厘定在分析中特提斯构造演化方面的研究意义。     

雄村式斑岩型-浅成低温热液型铜金矿地质特征

1 概 况 雄村铜(金矿)是新近发现的超大型铜(金)矿,由作者负责勘探工作的实施,迄今完成近7万米钻探工作量.Ⅰ号矿体勘探报告已经通过评审,Ⅰ号矿体于2007年10月完成勘探,正在编写报告."雄村式"铜金矿主要分布在日喀则弧前盆地的谢通门县-日喀则市一线.该区是西藏特提斯-喜马拉雅构造域南部,属冈底斯-念青唐古拉陆壳地体基础上发育的冈底斯南缘燕山期-早喜马拉雅期陆缘岩浆弧与昂仁-日喀则中-新生代弧前盆地转换部位.地层以一套早侏罗统一始新世的沉积-火山岩建造为主,主要为一套含火山物质的陆内碎屑岩夹碳酸盐岩、火山碎屑岩.由于受早期板块俯冲和后期板块碰撞作用的影响,岩浆活动强烈,早中晚侏罗世、白垩世、第三纪均有岩浆活动,其中与成矿有关的主要为中晚侏罗世和白垩世的岩浆活动,形成与以上岩浆活动有关的铜金矿(如雄村铜金矿、洞嘎金多金属矿、洞嘎普-普钦木铜金矿、则莫多拉铜金矿).     

南海北部及台湾海峡晚白垩世—新生代大陆边缘构造演化和构造性质

南海北部与台湾海峡地区自晚白垩世至新生代，经历了由挤压性大陆边缘向伸展性大陆边缘的转化，这一伸展性质除台湾海峡地区由于后期弧陆碰撞封闭而转化成带有挤压性的前陆盆地外，其余部分一直保持着伸展性质，但它不是被动式陆缘而是活动性陆缘的一部分，其主要依据是整个南海这一时期处于印度板块，菲律宾板块与欧亚板块的相互挤压和活动大陆边缘之中，其岩浆活动除有陆缘裂谷型火山岩外，尚有活动陆缘的火山岩，南海是一个活动陆     

班公湖-怒江结合带北侧陆缘火山-岩浆弧带的厘定及其意义

在班公湖-怒江结合带西段北侧的拉热拉新岩体东、西两侧,新发现了一些早白垩世岩体、相伴的陆缘火山岩组合和矿(化)点,侵入岩和火山岩的岩石化学特征均显示其成因与中特提斯洋向北俯冲消减密切相关.本文将班-怒带北侧的火山-侵入岩带厘定为五峰尖-拉热拉新晚侏罗世-早白垩世陆缘火山-岩浆弧带,同时讨论了陆缘火山-岩浆弧带的厘定在分析中特提斯构造演化方面的研究意义.     

班公湖-怒江结合带北侧陆缘火山-岩浆弧带的厘定及其意义

在班公湖-怒江结合带西段北侧的拉热拉新岩体东、西两侧，新发现了一些早白垩世岩体、相伴的陆缘火山岩组合和矿(化)点，侵入岩和火山岩的岩石化学特征均显示其成因与中特提斯洋向北俯冲消减密切相关。本文将班-怒带北侧的火山-侵入岩带厘定为五峰尖-拉热拉新晚侏罗世-早白垩世陆缘火山-岩浆弧带，同时讨论了陆缘火山-岩浆弧带的厘定在分析中特提斯构造演化方面的研究意义。     

南海后扩张期大陆边缘闭合过程及成因机制

南海是西太平洋海域最大的边缘海,然而南海扩张终结后动力学过程研究仍较为薄弱.通过构造变革界面识别、褶皱冲断带沉积记录等方面的系统研究,揭示南海南部和东部陆缘在南海后扩张期的演化历程.研究表明南海南部和东部边缘经历了多个微板块从俯冲到碰撞的演变历程,形成了陆-陆碰撞、弧-陆碰撞、洋-弧俯冲等多个特征迥异的板块边界.南海南部陆缘属于古南海俯冲拖曳构造区,婆罗洲西北沙捞越-曾母地块率先碰撞,随后经历了婆罗洲东北沙巴-南沙地块碰撞、西南巴拉望-卡加延岛弧碰撞.南部多个微板块碰撞导致古南海呈剪刀式从西向东逐渐关闭和消亡,总体形成了以微地块碰撞、深海槽发育和造山带前缘巨厚沉积充填为特色的碰撞陆缘.东部陆缘属于菲律宾海俯冲-碰撞构造区,南海东部洋壳自中新世开始向菲律宾海板块俯冲,弧-陆碰撞仅局限于东部陆缘南北两端.澳洲-印度板块、菲律宾海板块与欧亚板块相互作用控制了南海边缘海闭合过程,南海正在进行的关闭过程主要集中在东缘和南缘,东缘呈现了以南海洋壳消亡为特征的闭合过程,而南缘则呈现以微陆块碰撞为特征的古南海闭合过程.显然,南部后扩张期陆缘演变可为边缘海闭合过程研究提供极佳的范例,同时对我国海洋权益保护和南海大陆边缘动力学研究具有重要意义.      

古南海俯冲过程:婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积记录

古南海的俯冲消亡是深入揭示南海扩张机制和重塑东南亚中新生代构造演化的关键,然而目前对于古南海的俯冲过程仍存在诸多争议。马来西亚婆罗洲出露完整的晚白垩世-渐新世沉积地层,是研究古南海构造演化的重要窗口。本文通过碎屑矿物组成、元素地球化学及Nd同位素分析,对婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积物来源进行示踪,反演区域古地理格局及构造演化。结果显示,晚白垩世-古新世Rajang群沉积物主要来源于古太平洋俯冲形成的岩浆岩带,马来半岛与印支陆块南缘对古新世-晚渐新世地层沉积贡献明显增加,暗示古太平洋板块俯冲的影响持续到早古新世(～60 Ma)。晚始新世,随着澳大利亚板块持续向北漂移,婆罗洲逆时针旋转引起残余海盆剪刀式闭合。～37Ma,曾母陆块与婆罗洲碰撞, Rajang群抬升剥蚀。渐新世,古南海在婆罗洲东北部沙巴开始俯冲,对应于南海的打开。古南海自西向东斜向俯冲消亡,婆罗洲的逆时针旋转与沿卢帕尔线的走滑使Rajang群与Kuching超级群叠置。     

从安第斯到冈底斯:从洋-陆俯冲到陆-陆碰撞

全球造山系类型主要分为增生型和碰撞型两大类。现今,全球两大巨型造山系的研究表明:环太平洋增生造山系正在经历洋-陆俯冲过程,新特提斯-喜马拉雅碰撞造山系经历过洋-陆俯冲之后又步入陆-陆碰撞阶段。其中,安第斯造山带是东太平洋Lazaca大洋板块多阶段向东俯冲在南美大陆之下后形成的以"大洋板块深(陡)-浅(平)俯冲交替、洋岛-地体增生拼贴、碰撞和俯冲型高原隆升"为特征的现代"安第斯岛弧带"和"安第斯-科迪勒拉俯冲型增生造山系"。位于亚洲大陆内部的冈底斯造山系经历了新特提斯洋盆向北俯冲、消减和洋盆闭合以及印度-亚洲碰撞的两重阶段,具体包括早中生代开始的新特提斯"多洋岛"形成和向拉萨地体的多阶段俯冲汇聚,致使洋岛-地体增生碰撞形成冈底斯岩浆弧,继而铸造了晚白垩世的"安第斯型"俯冲增生造山系;在俯冲和碰撞转换阶段发生了岩浆大爆发并形成冈底斯初始高原;而后才进入印度-亚洲陆陆碰撞阶段,形成大规模的E-W向逆冲断裂、走滑断裂和S-N向裂谷系。因此,安第斯是冈底斯的前半生,冈底斯的今天是安第斯的未来。研究冈底斯的构造演化,特别是早期的构造岩浆活动,必须与安第斯俯冲增生的历史进行对比。     

藏东南地区早白垩世的安第斯型弧火

首次在藏东南发现一套早白垩世的陆相火山岩, 称雅则火山岩, 全岩 Ｒｂ Ｓｒ 等时线年龄１０７４ Ｍａ。其主体是高钾的安山岩系, 以强亏损高场强元素、富集大离子亲石元素和轻稀土、 Ｌａ／ Ｎｂ 比值 ＞ ２ 为特征, 属活动大陆边缘火山岩; 微量元素等指示它产出在安第斯型陆缘环境。其南延即滇西南的腾冲铁窑山大松坡消减型花岗岩带 （１００～１１２ Ｍａ）, 反映新特提斯洋在早白垩世有过一次重要的消减过程;晚白垩世的花岗岩具不同的岩石组合和成矿特征,记录了消减后的陆弧碰撞事件。