南海北部陆缘地壳结构特征及其构造过程

根据“北部湾大陆缘地壳结构ＰＳ转换波测深”等地球物理测量结果,本文研究了南海北部陆缘的地壳结构特征,讨论了其白垩纪以来的构造过程。地球物理测量表明,由陆向海,南海北部陆缘地壳由陆壳、过渡壳变为洋壳,厚度由３４ｋｍ减薄至８ｋｍ左右。垂向上地壳为３层结构模式。陆壳、过渡壳和洋壳的下地壳Ｐ波速度普遍较高。地壳伸展系数的计算表明南海北部陆缘伸展主要发育于陆坡地区。结合区域地质研究,本文认为：南海北部陆缘及     

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     

南海北部被动陆缘典型剖面的地质-物理模型及其综合解释

鉴于南海北部被动大陆边缘的复杂构造背景,从典型剖面的综合物探解释入手,讨论了南海北部地质－物理模型的建立过程,建立了琼东南盆地１１０４剖面定量物理模型并予地质解释。     

陆缘扩张型地洼盆地系构造-岩浆作用的独特性──以南海北部陆缘盆地系为例

南海北部陆缘扩张型地洼盆地系既显示了裂谷构造的某些一般性特征,又以其位于大陆壳体与大洋壳体相互作用的东亚陆缘地带;具有复杂的动力场和应力场环境;张裂发生于华夏型地洼余动期;发育由陆变海、陆海相交替的沉积建造;出现由钙碱性岩系、双峰式岩系到拉斑玄武岩和碱性玄武岩系的岩浆演化序列;形成宽阔而弥散的拉伸变形带,具条块状分割的构造格局,总体表现为由大陆盆岭型构造带（地壳张裂）发展到陆缘海盆地系（岩石圈张裂）的演变过程;强烈而持久的地壳运动,发生多幕式拉伸-造盆作用,晚期并在局部出现挤压（反转）构造;以及含丰富油气等矿产资源而展示特色。比较学研究进一步表明,地洼区的裂谷构造可以分出两种基本类型：①华夏型,其中包括东亚陆缘式和里奥格兰德陆内式两种亚型,它们是在地洼型挤压造山阶段之后发生拉伸裂陷;②东非型,它们是在古老克拉通（地台）基础上发生张裂,形成裂谷型地洼区。     

南海大陆边缘盆地构造演化差异性及其与南海扩张耦合关系

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,不仅形成了不同类型的陆缘盆地,如离散型、走滑伸展型和伸展挠曲复合型,而且这些盆地构造演化存在明显的非同步性。这些陆缘破裂过程与南海扩张作用过程呈现明显不一致性。研究表明,南海扩张时期南海南、北大陆边缘均形成了一系列裂陷盆地,然而,南海南部、北部大陆边缘盆地裂陷作用结束时间不同,北部大陆边缘盆地裂陷作用结束于23 Ma或21 Ma,而南部大陆边缘盆地裂陷作用结束于15.5 Ma,显然北部大陆边缘盆地裂陷结束时间明显早于南部大陆边缘盆地。南海扩张停止后,南海南、北部陆缘仍表现出明显差异,北部陆缘仍以伸展作用为主,晚中新世以来出现快速沉降幕,而南海南部陆缘则以挤压作用为主,且其挤压时间及强度呈现南早北晚的特点,即南部曾母盆地明显早于南薇西盆地和北康盆地。南海南、北大陆边缘盆地形成演化的差异性,特别是构造转型差异变化,为新生代南海扩张的迁移性提供了有力的佐证,可以推断南海不同期次海盆扩张可能存在向南的突然跃迁。因此,本次研究梳理出的南海不同陆缘盆地张裂伸展的非同步性可为南海洋盆扩张演化过程解释提供新的证据。     

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。     

南海北部深水区靖海凹陷结构和构造演化分析

靖海凹陷为南海北部深水区油气勘探的重点盆地之一,系统深入研究盆地结构特征及演化过程有助于深化对南海北部深水盆地的认识,为深水油气勘探提供新思路。本次研究以靖海凹陷2D地震资料的地质构造解释为基础,描述新发现的拆离断层的几何学特征,对比靖海凹陷东、西部结构样式差异性;通过沉降史模拟结果和典型拆离断层生长发育过程分析,恢复了靖海凹陷自新生代以来的沉降和构造演化过程;结合研究区深部资料与国外深水盆地最新研究进展,探讨了盆地结构和构造演化过程与南海北部陆缘地壳和岩石圈的伸展、减薄以及破裂作用的关系。研究结果表明,靖海凹陷东部与西部的盆地结构样式存在差异性,西部发育大型拆离断层及其所控制的拆离盆地系统,东部则呈现为由多个简单的南断北超的半地堑盆地所构成的复式地堑结构。盆地的构造演化划分为断陷期和坳陷期,其中断陷又可细分为断陷Ⅰ幕和断陷Ⅱ幕。盆地断陷Ⅰ幕对应于南海北部陆缘伸展阶段,高角度断层普遍发育;盆地断陷Ⅱ幕对应于南海北部陆缘减薄阶段—剥露阶段,拆离断层发育;当南海北部岩石圈完全破裂之后,盆地进入到坳陷期。     

全球被动陆缘深水勘探领域富油气特征及与我国南海被动陆缘深水区对比

被动陆缘深水富油气区油气资源丰富、大发现接连不断,正逐渐成为全球油气勘探的新热点。2000-2007年全球被动陆缘深水区(300 m)共发现33个大型油气田,占全球同期油气大发现的42%。南海北部海域、南海南部海域及东南亚地区等属被动陆缘类型,近年来在深水区也不断有新的油气田发现。对比分析了我国南海被动陆缘深水盆地与典型被动陆缘盆地的石油地质特征存在的差异,比如发育时间上我国南海较国外发育晚、时间短;在被动陆缘发育的4个典型阶段——前裂谷期、裂谷期、过渡期和漂移期中,裂谷期与过渡期发育明显不同;不同演化模式导致不同的沉积、成岩、热演化环境等;沉积层厚度差异较大,国外被动陆缘沉积层厚度可达上万米;大地构造环境造成油气疏导系统差异;双层结构发育的具体情况不同,使得膏岩岩层、上构造层烃源岩发育差异明显等。因此,寻找具有特殊地质条件(比如我国南海经历了特殊的洋盆扩张史,其南部挤压、北部拉张、西部走滑、东部消减)的深水海域;考虑生物礁储层比较发育的独特优势(比如南海北部的流花11-1生物礁大油田,地质储量1.64亿t,南海南部还有许多与生物礁碳酸盐岩有关的油气田),将是今后南海被动陆缘深水区油气勘探的重要方向。     

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.      

南天山北缘白土塘蛇绿混杂岩构造环境

新疆南天山北缘白土塘出露一部分蛇绿混杂岩,为了解其中超基性-基性岩的形成环境,笔者主要利用地球化学的研究方法对该区的9个样品进行了测试。通过地球化学研究分析,认为本区的蛇纹岩以低SiO2、TiO2、CaO、K2O、Na2O,高MgO、Al2O3为特征,富集相容元素Cr、Co、Ni,贫不相容元素,同时大离子亲石元素含量较低,整体特征类似于大洋二辉橄榄岩,具有地幔残留物的特征。对玄武岩的地球化学研究表明,其以富TiO2、MgO,贫Al2O3、K2O,且Na2O >K2O为特征;与MORB相比较,明显亏损Nb、Ta;与原始地幔相比较,具有类似于N-MORB的亏损地慢特征;主、微量元素的地球化学特征显示岩石应形成于类似洋中脊的构造环境,岩浆源于亏损地幔区。     

Lithospheric Thermal Isostasy of North Continental Margin of the South China Sea

Accompanied with rifting and detaching of the north continental margin of the South China Sea,the ernst and the lithosphere become thinner away from the continental margin resulting from the tectonic activities,such as tensile deformation,thermal uplift,and cooling subsidence,etc..Integrated with thermal,gravimetric,and isostatic analysis techniques,based on the seismic interpretation of the deep penetration seismic soundings across the northern margin of the South China Sea,we reconstructed the lithospheric thermal structure and derived the variation of the crust boundary in the east and west parts of the seismic profde by using gravity anomaly data.We mainly studied the thermal isostasy problems using the bathymetry of the profiles and calculated the crust thinning effect due to the thermal variety in the rifting process.The results Indicate that the thermal isostasy may reach 2.5 kin,and the compositional variations in the ilthospheric density and thickness may produce a variation of 4.0 kin.Therefore,the compositional isostatic correction is very important to recover the relationship between surface heat flow and topography.Moreover,because of the high heat flow characteristic of the continental margin,building the model of lithospheric geotherm in this region is of great importan for studying the Cenozoic tectonic thermal evolution of the north passive continental margin of the South China Sea.     

琼东南盆地深水区构造格局和幕式演化过程

基于大量琼东南盆地深水区高精度的地质-地球物理和钻井资料解释, 确立了该盆地"南北分带, 东西分块"的基本构造格局; 通过构造-地层、沉降史和沉降中心厘定等方面的综合研究, 在琼东南深水盆地中深入描述和分析了T70重要的构造变革界面特征, 该界面之下发育了一系列分散的、NE向展布的小型断陷盆地群, 该界面之上一直到T60界面发育时期, 盆地的沉降中心逐渐迁移到位于琼东南盆地中央坳陷区的、呈NE-WE-NWW弧形展布的大型断坳式盆地内, 该断坳盆地与下伏小型断陷盆地群构成显著的叠加关系; 以控盆边界断层的性质和几何学分布, 确定下伏的NE向展布的小型断陷盆地群受控于NW-SE向拉伸应力场, 而上覆的断坳盆地由近SN向拉伸应力作用所形成; 区域对比表明该界面广泛分布于南海北部大陆边缘盆地中, 具有区域性分布的特征; 生物地层和区域对比表明该界面年龄为32 Ma, 与南海初始扩张的年龄一致.因此, 该界面是一个发育于南海北部的、代表了南海扩张开始的一个区域性构造变革界面.该界面的发育导致了琼东南盆地深水区盆地结构和构造演化的复杂性, 以该界面为基础, 结合盆地充填序列中的其他重要界面和盆地的沉降史分析, 将盆地的构造演化划分为断陷、断坳、裂后热沉降和加速沉降4个构造演化幕, 从而确定了该盆地具有典型的幕式演化特征; 详细讨论了盆地周缘板块运动学重组事件和岩石圈深部活动对琼东南盆地幕式发育过程的控制机制.      

南海北部渐新世末的构造事件

ODP1148站以及珠江口盆地沉积物均记录了渐新世末发生的重大地质构造事件, 这一构造事件在时间上与南海扩张轴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, 涉及到南海扩张、盆地类型转化、沉积物源变迁等一系列相关联的重大地质事件.伴随这一地质构造事件, 南海北部沉积物成分发生剧烈改变, 出现渐新世-中新世地球化学成分上的跳跃, 在深海沉积中发生沉积间断及滑塌事件, 并使珠江口盆地由断陷型盆地转为坳陷型盆地, 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.可以认为, 这次构造运动奠定了我国现代的地理格局, 也标志着我国东部陆相盆地最佳烃源岩形成期的结束, 在南海乃至东亚地区影响深远.      

南海北部缘重力异常的多尺度分析及其构造讨论

重力异常是由地下各种密度不均匀体所产生的叠加效果。采用二维小波多尺度方法对南海北部缘重力异常进行分析,解译了重力异常所反映的地下源体,对南海北部缘盆地构造进行认识。通过对南海北部缘重力异常进行分解,结合研究区域地形地貌,对盆地构造和地下岩体分布等地质特征进行分析。结果显示,四阶变换逼近主要由莫霍面起伏引起,小波变换细节主要由沉积基底面的起伏引起。利用小波多尺度对重力异常进行分析具有较好的效果,值得进一步推广研究。     

Differences in the Tectonic Evolution of Basins in the Central‐Southern South China Sea and their Hydrocarbon Accumulation Conditions

To reveal the causes of differences in the hydrocarbon accumulation in continental marginal basins in the centralsouthern South China Sea,we used gravity-magnetic,seismic,drilling,and outcrop data to investigate the tectonic histories of the basins and explore how these tectonic events controlled the hydrocarbon accumulation conditions in these basins.During the subduction of the Cenozoic proto-South China Sea and the expansion of the new South China Sea,the continental margin basins in the central-southern South China Sea could be classified as one of three types of epicontinental basins:southern extensional-foreland basins,western extensional-strike slip basins,and central extensional-drift basins.Because these basins have different tectonic and sedimentary histories,they also differ in their accumulated hydrocarbon resources.During the Cenozoic,the basin groups in the southern South China Sea generally progressed through three stages:faulting and subsidence from the late Eocene to the early Miocene,inversion and uplift in the middle Miocene,and subsidence since the late Miocene.Hydrocarbon source rocks with marine-continental transitional facies dominated byⅡ-Ⅲkerogen largely developed in extremely thick Miocene sedimentary series with the filling characteristics being mainly deep-water deposits in the early stage and shallow water deposits in the late stage.With well-developed sandstone and carbonate reservoirs,this stratum has a strong hydrocarbon generation potential.During the Cenozoic,the basin groups in the western South China Sea also progressed through the three developmental stages discussed previously.Hydrocarbon source rocks with lacustrine facies,marine-continental transitional facies,and terrigenous marine facies dominated byⅡ2-Ⅲkerogen largely developed in the relatively thick stratum with the filling characteristics being mainly lacustrine deposits in the early stage and marine deposits in the late stage.As a reservoir comprised of self-generated and self-stored sandstone,this unit also has a high hydrocarbon generation potential.Throughout those same three developmental stages,the basin groups in the central South China Sea generated hydrocarbon source rocks with terrigenous marine facies dominated byⅢkerogen that have developed in a stratum with medium thicknesses with the filling characteristics being mainly sandstone in the early stage and carbonate in the late stage.This reservoir,which is dominated by lower-generation and upper-storage carbonate rocks,also has a high hydrocarbon generation potential.     

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。     

Patterns and Dynamics of Rifting on Passive Continental Margin from Shelf to Slope of the Northern South China Sea:Evidence from 3D Analogue Modeling

Affected by thermal perturbation due to mantle uprising,the rheological structure of the lithosphere could be modified,which could lead to different rifting patterns from shelf to slope in a passive continental margin.From the observed deformation style on the northern South China Sea and analogue modeling experiments,we find that the rift zone located on the shelf is characterized by half grabens or simple grabens controlled mainly by long faults with large vertical offset,supposed to be formed with normal lithasphere extension.On the slope,where the lithosphere is very hot due to mantle upwelling and heating,composite grabens composed of symmetric grabens developed.The boundary and inner faults are all short with small vertical offset.Between the zones with very hot and normal lithosphere,composite half grnbens composed of half grabens or asymmetric grabens formed,whose boundary faults are long with large vertical offset,while the inner faults are relatively short.Along with the thickness decrease of the brittle upper crust due to high temperature,the deformation becomes more sensitive to the shape of a pre-existing weakness zone and shows orientation variation along strike.When there was a bend in the pre-existing weakness zone,and the basal plate was pulled by a clockwise rotating stress,the strongest deformation always occurs along the middle segment and at the transition area from the middle to the eastern segments,which contributes to a hotter lithosphere in the middle segment,where the Baiyun (白云) sag formed.