南海共轭陆缘新生代碳酸盐台地 对海盆构造演化的响应

南海新生代碳酸盐台地分布面积广、厚度巨大,但大部分已经淹没,成为淹没碳酸盐台地,它们孕育着南海海盆演变的 重要信息.南海碳酸盐台地伴随着南海陆缘张裂而发育,最初主要发育在两个共轭陆缘伸展地块的构造高地.南海经历了大陆 边缘伸展、岩石圈减薄和地幔剥露等过程,始新世到早渐新世的第二期NE-SW 向扩张,形成了破裂不整合面,随之发生了晚 渐新世至早中新世的海底扩张,形成中央海盆.构造沉降提供了台地生长的可容纳空间,构造掀斜作用、断裂作用和前陆盆地 前沿挤压褶皱的迁移控制了台地各单元厚度、沉积相和地震反射终止特征在横向上的变化,构造控制的相对海平面的变化控 制了不同级序生物礁碳酸盐台地的沉积旋回,而后期加速沉降导致碳酸盐台地淹没.      

西沙海域中新世碳酸盐台地的时空分布及其油气成藏模式

本文基于南海北部西沙海域地震数据及钻井资料,结合碳酸盐台地的边缘特征及其地震反射特征,首次建立了研究区中新世碳酸盐台地边界的三个识别标志:岩性突变界面、断层界面和潮汐水道。在对地震数据系统的解释和钻井资料分析基础之上,厘定了该区生物礁及碳酸盐台地的时空分布,总结其分布规律,西沙海域中新世碳酸盐台地可以分为六期,进一步划分三个演化阶段,分别为中中新世早期的繁盛阶段、中中新世晚期的衰退阶段、晚中新世以来的淹没阶段,各阶段碳酸盐台地的沉积相带发育完整,其中生物礁主要分布台地的西-西南缘。统计结果显示,生物礁及碳酸盐台地全面发育时期的面积达到了80000km~2,后期随着台地的衰退而规模有所减小。西沙海域中新世碳酸盐岩分布广泛、规模巨大,而且在发育过程中经历了多期暴露而遭受淋滤,进一步增大了其孔隙度,具备形成优质储层的前提。结合区域油气地质条件分析与探讨,建立生物礁及碳酸盐台地的成藏模式,提出西沙海域碳酸盐台地具有典型"下生上储上盖"的成藏过程,指出西沙海域邻近华光凹陷和中建南盆地北部的碳酸盐台地是油气勘探的两大有利区带。     

南海礼乐滩碳酸盐台地的发育及其新生代构造响应

为了探索碳酸盐台地在海盆演化过程中的作用,对南海南部礼乐滩区域碳酸盐台地的发育及其与新生代构造沉降特征的相关性进行研究.对多道地震数据的分析表明:在研究区广泛发育包括碳酸盐台地和生物礁在内的碳酸盐沉积,其发育时间主要集中在晚渐新世至早中新世期间,在中中新世后开始退积和淹没.通过对穿越礼乐滩区的两条NW-SE向测线NH973-2和DPS93-2的构造沉降反演,进行沉降量、沉降速率计算和构造分析.结果表明:沉降速率及沉降量随不同时期的构造活动而发生变化,可分为缓慢沉降期(古新世-早渐新世,张裂阶段)、隆升剥蚀期(晚渐新世-早中新世,漂移阶段)、加速沉降期(早中新世末期,后漂移阶段1)、强烈沉降期(中新世,后漂移阶段2)和稳定沉降期(晚中新世至今,后漂移阶段3)5个发育期.碳酸盐台地的发育期和南海海盆的漂移阶段相对应,构造沉降的分析表明该期间具有构造抬升作用,其与相对上升的海平面结合有利于碳酸盐沉积的发育.在南海扩张期间主地幔对流的控制下,南部陆缘区礼乐地块和礼乐滩盆地之间较大的地壳厚度差异会导致侧向上地温梯度的差异,从而形成礼乐滩盆地之下的次生对流.该次生对流控制了研究区在晚渐新世至早中新世期间的隆升剥蚀作用.      

南海晚渐新世滑塌沉积指示的地质构造事件

南海北部ODP1148站晚渐新世至早中新世沉积以滑塌堆积和长时间沉积缺失为主要特征.由构造活动引起的沉积间断始于渐新世中期28.5 Ma至早中新世23 Ma左右结束.主间断面位于25 Ma, 亦即滑塌沉积层的底界.4次沉积间断总共造成至少3 Ma沉积记录的缺失.综合岩性、古生物年代测定、地球化学等分析结果, 表明南海晚渐新世的海底扩张模式呈多次跳跃式, 并以“25 Ma事件”为型变高峰.这一系列构造活动是欧亚、澳大利亚、菲律宾-太平洋板块相互作用的结果, 直接导致南海向前期裂谷更发育, 红河大断裂左擦拉张更强的南部扩张的转型.1148站的滑塌沉积为此次南海扩张转型提供了直接的证据.      

南海新生代碳酸盐沉积与区域构造演化

将南海碳酸盐沉积体系划归3类进行检验,特别着重于将浅海碳酸盐台地和远海钙质软泥的发育历史与南海晚渐新世以来的演化过程结合,指出碳酸盐沉积在晚渐新世、中新世、中新世末期以来3个地史时期表现出鲜明的阶段性特征。其中,中中新世正当南海扩张高峰,该时段构造气候条件为碳酸盐提供了迄今为止最好的发育基础。中新世晚期南海进入大规模区域沉降阶段,封闭性增强,使得浅海碳酸盐体系与深海碳酸盐体系同步发生严重衰退。     

万安盆地生物礁及碳酸盐台地的发育演化及控制因素

生物礁及碳酸盐台地是南海南部重要的油气储层之一,但目前对万安盆地生物礁的识别及碳酸盐台地沉积相带的划分尚不够深入.基于钻井和地震数据对该区的生物礁及碳酸盐台地进行了精细刻画,万安盆地中生物礁及碳酸盐台地的发育可分为4个演化阶段:早中新世时期,碳酸盐台地初始发育,台地规模小、数量少,零星分布于盆地中部;中中新世台地发育进入繁盛阶段,主要分布于北部隆起、中部隆起及隆起周缘的斜坡之上,横向上呈东、西带状展布,此时期的生物礁以台地边缘礁和块状礁为主;至晚中新世时期,碳酸盐台地开始衰退,而生物礁类型全、数量多,包括台地边缘礁、块状礁、塔礁、点礁等;上新世以来,生物礁及碳酸盐台地全面被淹没,盆地内部不再有生物礁及碳酸盐台地的发育.构造作用和相对海平面变化控制了碳酸盐台地的发育演化过程,古近纪基底断裂产生的地形控制了生物礁及碳酸盐台地初始发育位置及后期发育的空间分布,晚中新世以来的快速沉降和相对海平面变化控制了台地的衰退及淹没过程.      

珠江口盆地新生代碳酸盐岩形成地质条件

珠江口盆地新生代碳酸盐岩分布面积大,已发现我国海上最大生物礁油田,具有重要研究价值。本文根据南海新生代构造演化及珠江口盆地新生代构造沉积演化,研究碳酸盐岩形成地质条件。发现南海新生代碳酸盐岩分布与新生代古南海消亡及新南海扩张密切相关,适宜碳酸盐岩发育的窗口期正是新南海扩张期,明显受新南海扩张的控制。新南海在渐新世—中新世的两期扩张,与新特提斯弧后扩张有关。珠江口盆地发育两种类型的碳酸盐台地,即古隆起镶边碳酸盐台地和火山建隆孤立碳酸盐台地。古隆起或火山建隆分布、构造沉降及全球海平面升降是珠江口盆地碳酸盐岩及生物礁发育的主控因素。     

南海盆地新近纪浮游有孔虫带、气候、生物生产力爆炸事件和沉降速度的转换时限

依据浮游有孔虫带的研究,南海北部浅海区LH-19-4-1井和南海北部陆坡区ODP1148站更新世的N22带,晚上新世的N21带和N20带,早上新世的N19—N18带,中新世的N17带至N4带,和晚渐新世的N3带(N3带=P22带)的地层相当,可以对比。如生物多样性在时间上的变化所示,南海北部浅海区,从晚渐新世的N3带末期至更新世N22带经历了五次降温事件(C1—C5)。C1,晚渐新世N3带末期(23.20~23.40Ma),可能相当于Mi-1事件;C2,早中新世早期N4带中晚期(22.50~21.80Ma),它与Mi-1a事件相当,C2降温事件在陆坡区也有反应;C3,早中新世晚期N7带早中期(17.15~17.10Ma),可能相当Mi-1b事件;C4,中中新世中期N10带晚期(14.65~14.60Ma),可能与Mi-3事件相当;C5发生于早更新世N22带早期。14.60Ma是C4事件结束的时限、是本区古环境长时间尺度变化的时限,也是南海盆地在新近纪期间的沉降速度由慢速转入快速的时限。它还可能是青藏高原在中中新世中期开始由慢速隆升转入中速隆升变化的时限。本区从晚渐新世末期至更新世早期的环境为中-外浅海环境,在此期间,共有五次生物生产力爆炸事件(BEE1—BEE5)。BEE1和BEE2发生在早中新世早期N4带,23.2~21.5Ma期间;BEE3发生在早上新世N18—N19交界处,4.80Ma;BEE4发生在晚上新世晚期N21带,3.10~1.80Ma期间;BEE5发生在早更新世初期,1.60Ma。爆炸事件期间的生物生产力高出非爆炸事件期间平均生产力5~11倍,为原生油气藏提供了丰富的物源,给探寻原生油气田提供了重要的信息。     

西沙地区碳酸盐台地发育过程与海平面变化:基于西科1井BIT指标分析数据

为了探讨南海碳酸盐台地的发育过程及控制因素, 采用有机分子化合物指标方法对其进行了研究.有机分子化合物指标BIT(branched isoprenoid tetraether)是沉积物中源自陆源的细菌膜脂支链甘油双烷基链甘油四醚(branched glycerol dialkyl glycerol tetraethers,简称bGDGTs)与主要来自海洋泉古菌中的类异戊二烯GDGTs(isoprenoid GDGTs,简称iGDGTs)的含量之比,在古环境研究中,用来区分沉积物有机质的来源、判断沉积环境.通过对西科1井的数据研究发现,西科1井BIT指数随深度呈现三段式规律性变化,从下到上呈现高-低-高的变化,反映了中中新世以来南海海平面变化及碳酸盐台地生长发育的过程:在中中新世晚期,受全球及区域海平面变化下降影响,西沙地区碳酸盐台地形成礁-滩交互的沉积地层,由于大气淡水的影响,造成BIT指数呈现高值;到晚中新世至上新世,全球及区域海平面出现持续上升,有利于西沙碳酸盐台地的生长发育,使该井沉积环境以礁内泻湖相为主,造成BIT指数呈现低值;在第四纪冰期,全球及区域海平面出现总体下降趋势,西沙碳酸盐台地又频繁暴露于地表,造成BIT指数又呈现高值.研究表明,西沙地区碳酸盐台地受区域相对海平面变化影响更大,说明南海海平面变化既受全球海平面变化的影响,也受南海区域构造沉降的控制.      

中国南海西沙碳酸盐岩台地形成过程及控制因素:来自西科1井的地球化学证据

通过对南海西沙石岛已完钻的科学探井——西科1井进行岩性组合特征、元素地球化学、TEX86等多种指标分析,尝试恢复了西沙地区中新世以来海平面变化,讨论了碳酸盐岩台地形成发育的控制因素。发现受控于南海区域性构造事件及全球海平面变化的双重影响,西沙地区海平面呈现早中新世高—中中新世低—晚中新世到上新世高—第四纪低的变化趋势,海水温度从早中新世到上新世呈整体下降趋势。岩性组合特征揭示,西沙地区碳酸盐岩台地在早中新世开始发育,到中中新世逐渐繁盛,在中中新世末达到顶峰,形成了包含潟湖相在内的大型礁盘;在晚中新世—上新世由于海平面快速上升以及海水温度下降而逐渐衰退淹没,到第四纪进一步持续萎缩。研究发现,西沙地区在早中新世和晚中新世—上新世,出现2次较强的白云岩化作用,与海平面下降造成碳酸盐岩台地暴露剥蚀直接相关。西科1井揭示的碳酸盐岩台地的发育演化过程是南海新生代碳酸盐岩台地繁荣与消亡的代表,是南海新生代构造演化与全球气候变迁相互作用的综合结果。     

Development of the Miocene Guangle Carbonate Platform in the South China Sea: Architecture and Controlling Factors

This study investigates the evolution of the Miocene Guangle carbonate platform(or Triton Horst)of the northwestern South China Sea margin.The platform is located at a junction area surrounded by Yinggehai basin,Qiongdongnan basin and Zhongjiannan basin.Well and regional geophysical data allow the identification of the morphologic and stratigraphic patterns.The Guangle carbonate platform was initiated on a tectonic uplift during the Early Miocene.The early platform was limited at Mesozoic granitic basement,pre-Paleogene sediments localized tectonic uplift and was small extension at the beginning stage.While during the Middle Miocene,the carbonate buildup flourished,and grow a thrived and thick carbonate succession overlining the whole Guangle Uplift.The isolated platforms then united afterward and covered an extensive area of several tens of thousands of square kilometers.However,it terminated in the Late Miocene.What are the control factors on the initiation,growth and demise of the Guangle carbonate platform?The onset of widespread carbonate deposits largely reflected the Early Miocene transgression linked with early post-rift subsidence and the opening of the South China Sea.Stressed carbonate growth conditions on the Guangle carbonate platform probably resulted from increased inorganic nutrient input derived from the adjacent uplifted mainland,possibly enhanced by deteriorated climatic conditions promoting platform drowning.Therefore,tectonics and terrigenous input could be two main controlling factors on the development of the Guangle carbonate platforms and main evolution stages.     

Distribution,Seismic Characteristics and Controlling Factors of Carbonate Platforms on the Northwestern Margin of the South China Sea

Newly-acquired seismic data reveal widespread carbonate deposits covering a large part of the northwestern South China Sea margin.Three carbonate platforms are identified to have developed on the topographic highs inherited from tectonic deformation and volcanic accretion.Across the carbonate platforms,the Miocene strata are characterized by high-amplitude seismic reflections and distinct platform architecture that overlaps older strata.The Guangle and Xisha carbonate platforms grew on faulted blocks due to South China Sea continental rifting,while the Zhongjian carbonate platform developed on a structural high induced by early Miocene volcanism.During the late Miocene,partial drowning resulted in the inhibition of platform growth,eventual platform drowning and termination of most carbonate deposition.The drowning of the Guangle and Zhongjian carbonate platforms is shown by the supply of siliciclastic sediments during the late Miocene and seems to be closely linked to late Neogene volcanic activity,whilst the drowning of the Xisha carbonate platform is primarily related to relative eustatic changes.Our results imply that tectonic activity,volcanism and eustasy are the dominant controls on the evolution of carbonate platforms on the northwestern margin of the South China Sea.     

Carbonate platform growth and demise offshore Central Vietnam: Effects of Early Miocene transgression and subsequent onshore uplift

Miocene carbonate platforms cover a large part of the Central Vietnamese South China Sea margin. Early carbonate deposition took place on two regional platforms separated by a narrow depression developed along the trace of the East Vietnam Boundary Fault Zone. West of the East Vietnam Boundary Fault Zone, the Tuy Hoa Carbonate Platform fringes the continental margin between Da Nang and Nha Trang. Here, platform growth initiated during the Early Miocene and continued until Middle Miocene time when regional uplift led to subaerial exposure, termination of platform growth and karstification. East of the fault zone, the Triton Carbonate Platform was also initiated during the Early Miocene. Carbonate growth thrived during Early and part of Middle Miocene time and a thick, clean Lower and Middle Miocene carbonate succession cover the Triton Horst and the Qui Nhon Ridge. During the Middle Miocene, partial drowning resulted in the split-up of the Triton Carbonate Platform. Repeated partial drowning events throughout the Middle and Late Miocene resulted in westwards retreat of platform growth and eventual platform drowning and termination of carbonate deposition. Modern carbonate growth continues on isolated platforms hosting the Paracel Islands farther seawards. The onset of widespread carbonate deposition largely reflects the Early Miocene transgression of the area linked with early post-rift subsidence and the opening of the South China Sea. The mid-Neogene shift in carbonate deposition is interpreted as a consequence of regional uplift and denudation of central and south Indochina starting during Middle Miocene time when the Tuy Hoa Carbonate Platform became subaerially exposed. Stressed carbonate growth conditions on the Triton Carbonate Platform probably resulted from increased inorganic nutrient input derived from the uplifted mainland, possibly enhanced by deteriorated climatic conditions and rapid sea-level fluctuations promoting platform drowning.     

南海中央海盆条带状磁异常特征与海底扩张

在我国南海中央海盆中分布着大范围的规律性很强的条带状磁异常(近50万km²)。对它们进行分析、对比与解释,认为这是我国疆界内存在的由中央扩张脊型海底扩张产生的磁条带地层的反映,是洋壳增生的一个实例。它发生在新生代第三纪中晚期,距今32.3Ma～1.7Ma,具有太平洋西部边缘海底扩张型特点。对国内外地学界有争议的南中国海的形成与演化有了进一步的认识,对南海深部地质构造、地壳结构的研究和矿产资源开发等都具有重要意义。     

南海北部渐新世末沉积环境及物源突变事件

南海北部沉积物成分在渐新世末(23.8Ma)发生剧烈改变,出现地球化学成分上的突变,并在深海沉积中发生沉积间断及滑塌堆积。这些沉积事件在时间上与南海扩张轴由东西方向转为北东—南西方向发生跳跃的时间十分吻合,是渐新世以来南海构造演化史上最为重大的构造事件。经过这次构造事件,白云凹陷由渐新世晚期的浅水陆架环境转为中新世以后的深水陆坡环境,南海北部地区沉积物源由渐新世近源为主转变为中新世远源为主的供给特点;并使南海北部地区自中新世以来总体呈现海侵的特征。这次沉积环境与物源突变事件对南海北部地区油气藏的形成影响深远。     

开展南海碳酸盐岩台地大洋钻探的建议：揭示台地演化的控制因素与淹没机制

南海发育大量新生代碳酸盐岩台地，它们是南海古构造、古气候和古海洋演变的重要信息来源，也是石油天然气的重要储层。虽然前人对这些碳酸盐岩台地已经开展了大量的研究，但是目前仍未能建立南海现代碳酸盐岩台地的三维结构和高分辨率层序地层格架，关于台地发育演化的控制因素与淹没机制也存在争议。因此，亟需开展南海碳酸盐岩台地大洋钻探。南海北部西沙海域发育大量的现代碳酸盐岩台地，是一个非常好的研究靶区。本文建议选择宣德和北礁这两个典型孤立碳酸盐岩台地，在台地潟湖、边缘、斜坡和深水盆地开展钻探，建立碳酸盐岩台地的高精度年代框架，精细刻画台地内部以及周边的沉积体系，明确南海新生代碳酸盐岩台地形成、生长和淹没的历史，建立台地沉积与演化模式，揭示南海碳酸盐岩台地演化的控制因素，在此基础上，开展南海古构造、古海洋与古气候环境重建，并与全球其他碳酸盐岩台地进行对比，分析异同点及其原因。     

EXPLORING THE ASIAN MONSOON THROUGH DRILLING IN THE SOUTH CHINA SEA

EXPLORING THE ASIAN MONSOON THROUGH DRILLING IN THE SOUTH CHINA SEA     

南海西部海域新生代构造古地理演化及其对油气勘探的意义

南海西部海域构造复杂,主要发育有北东—北东东向、北西向和近南北向3组深大断裂。其中,北西向断裂与板块汇聚、碰撞有关,多具走滑性质;北东—北东东向断裂具有与中国东部裂谷盆地相似的发育特点,呈张扭性质;近南北向断裂可能是南海在扩张活动期间于洋、陆壳过渡部位形成的走滑调节断裂,是洋盆扩张的西部边界。新生代里,南海经历了4次成盆事件与3期扩张活动,盆地经历了古新世—中始新世陆缘断陷、渐新世—早中新世扩展与中中新世以来的热沉降3个演化阶段。陆缘断陷阶段的充填系列主要是北东—北东东向与北西向的河流—冲积扇、湖泊沼泽等陆相沉积及火山岩等;盆地扩展阶段表现为中-小型断陷、断-坳陷逐渐复合与联合为大-中型坳陷,古地理格局逐渐由河流与湖沼陆相环境演变为滨海至浅海相的沉积环境;热沉降阶段的成盆活动逐渐减弱以至停止,地层表现超覆,盆地出现联合迹象。结合以往勘探与油气资源调查成果分析,认为南海西部海域陆架陆坡区发育的大-中型沉积盆地石油地质条件良好,蕴藏着丰富的油气资源,勘探潜力巨大。