南海北部陆缘区中特提斯构造演化研究

通过对南海及周边地区特提斯构造遗迹的综合分析，并与东亚、东南亚地区特提斯构造对比，认为南海北部陆缘区存在可以进行东、西向对比的中特提斯构造。相应的中特提斯洋因北巴拉望－礼乐－南沙地块与华南大陆边缘在白垩纪中期的碰撞而关闭。南海北部陆缘区中特提斯构造向西可以与加里曼丹的Metratus缝合线和苏门答腊的Woyla缝合线对比，向东经台湾海峡、琉球群岛与日本佐用带对比。南海北部陆缘区中特提斯构造的确认对正确解释南海北部陆缘区地壳结构在东西向和南北向的差异、重新认识华南陆域内地质构造演化以及对南海北部陆缘区油气资源勘探均具重要意义。     

试论双重逆冲构造

本文依据近年来的研究成果，分别从结构特征和表现形式两方面对逆冲推覆构造的重要形式之一的双重逆冲构造作了较系统的论述．其将有助于逆冲推覆构造理论的研究．     

尼日尔三角洲中深水褶皱与逆冲断裂带的构造样式

深水尼日尔三角洲中包含有两个大型的褶皱和逆冲断裂带，它们是由显示有复合类型的逆冲作用的大陆架上的重力拉张作用所引起的压缩作用的产物。这些压缩构造形成于Akata组超压页岩中的多滑脱（水平）面之上。使用生长沉积作用模式、褶皱形态、断面地震反射和一般断弯褶皱及切变断弯褶皱原理等，我们描述并模拟了组成这些（构造）带的断裂相关褶皱和叠瓦状逆冲断裂系统的构造类型和运动学特征。单个断裂相关褶皱，包括前裂逆冲断裂和后裂逆冲断裂都是以倾角小于相关断面斜坡的长平后翼为特征的，其后翼上生长地层倾角向上变小的特征则反映了持续的翼部旋转成分。前翼要短于后翼，但是，生长地层则具有更为一致的倾角，反映了由膝折带的迁移所引起的褶皱作用成分。因此，我们使用了一种结合了一般断弯褶皱原理和切变断弯褶皱原理的方法来描述这些构造，包括超压页岩中的一个弱基底滑脱带的影响。我们详细地论述了这些原理，并进行了叠瓦状逆冲断裂系统的运动学模拟，结果显示了与该三角洲中空间和时间变化有关的逆冲断裂作用的复杂历史。使用褶皱生长地层的区域图形，我们定义了包括单滑脱面和多滑脱面的前裂、后裂和同代逆冲断裂。并定义了两种主要的叠瓦状逆冲断裂系统类型：Ⅰ型系统具有一个底部滑脱面，Ⅱ型叠瓦状逆冲断裂系统则具有多个底部滑脱面，并会造成Akata组明显的构造加厚以及浅层逆冲断片的再褶皱。通过对穿过这些系统的两条区域横剖面进行的层序恢复，我们分辨出了构造类型、逆冲断裂的活动时间及次序、及区域地层缩短量，而这些信息则与深水尼日尔三角洲中的烃类成熟和油气充注等之间有着重要的联系。     

南海北部深水区东西构造差异性及其动力学机制

南海北部深水区位于南海洋陆转换带,构造运动活跃,构造特征复杂。同时,南海北部深水区石油、天然气、天然气水合物等矿产资源丰富。因此,加强南海北部深水盆地构造特征分析,揭示南海北部陆缘构造属性与南海形成演化机制,对于南海深部过程演变研究、油气资源评价与地质灾害防治等具有重要的意义。本论文通过对南海北部深水区陆架-陆坡结构、盆地构造特征与演化规律的分析,指出研究区东西存在明显的构造差异性,并分析了其动力学机制。南海北部深水区东部陆架-陆坡结构为宽洼窄隆型,而西部为窄洼宽隆型。东部珠江口盆地深水凹陷均为半地堑结构,剖面上呈不对称的箕状;西部琼东南盆地除北礁凹陷为南段北超的小型半地堑外,其它凹陷均为地堑结构,为南北双断式沉积体系。在构造演化方面,东部中中新世末结束裂后期进入新构造活动期,白云凹陷构造活动性增强,表现为快速的沉降和显著的晚期断裂作用;而西部晚中新世末才进入新构造活动期,深水区表现为快速沉积作用,断裂活动较弱。     

南海区域晚古生代以来的大地构造演化

在已有地质、地球物理成果的基础上，结合天然地震面波层析成像（ＳＶＣＴ）、卫星重力异常计算，海南岛野外地质考察和古地磁、古生物的研究成果，采用综合分析的方法，我们对南海及围区的大地构造单元划分、特征及演化进行了深入探讨。南海及围区可划分为华南陆块（包括黔桂、闽粤和海南－南海北缘缘地体）、印支陆块（包括印支、东马－西南婆罗洲、中西沙、礼乐－北巴拉望地体）郑和曾母陆块、吕宋－苏绿波较洲沟弧增生系和南海洋     

晚中生代─新生代南海周缘地块运动与南海演化

报道了由华南几个盆地的古地磁数据综合而得的反映该区白垩纪以来古纬度变化曲线，结合Ｓｃｈｍｉｄｔｋｅ等（１９９０）发表的加里曼丹１５０Ｍａ以来的古地磁数据，表明华南与加里曼丹在４０Ｍａ前具有大致相同的古纬度变化史，差异仅出现在距今３０Ｍａ前后和１０Ｍａ以来。若此趋势可靠，则可作出下列推断：（１）南海的扩张只能发生在距今３０Ｍａ附近或１０Ｍａ以后华南与加里曼丹反向运动时期；距今３０Ｍａ的扩张已被广为接受；（２）华南与加里曼丹之向可能存在的古南海只能在９１Ｍａ之前存在；（３）南海演化可能存在两期扩张。南海的拟合可通过沿３５００ｍ等深线的先道时针旋转、后北向平移两个步骤完成。这与Ｈａｙａｓｈｉｄａ等（１９９１）提出的日本海张开与扩张模式很相似，提示东亚边缘海的形成和演化可能具有同样的机制。华南距今５０Ｍａ以来的古纬度变化与Ｔａｐｐｏｎｎｉｅｒ（１９８２）的传播挤出构造模式所预期的基本吻合，表明距今５０Ｍａ以来华南古纬度变化的运动学机制可用Ｔａｐｐｏｎｎｉｅｒ模式作解释。     

南海南部构造应力场特征与构造演化

本文应用构造动力学理论和原理，从断裂分析入手，结合区域地质构造背景，分析了南少贯部自晚中一代以来的构造应力场特征与构造演化，认为南海南部总体上处于南北向挤压应力场中，西部边缘还受到始新世以来印－亚之间持续碰撞和印度板块与印支半岛之间的顺时针剪扭作用；而东部还受到太平洋板块先是向北、，后是向西的推挤和逆时针扭动     

华北板块东部中生代构造变形与盆地格局

华北板块东部印支和燕山期构造演化差异、盆地分布格局变迁及其空间叠合关系是中国东部构造变化的结果。中生代期间，郯庐断裂带应对应依兰—舒兰断裂带，它们与兰考—聊城—盐山—台安—大洼—敦化—密山断裂带呈共轭关系。两断裂带将华北板块东部分割为多个三角块体，三角块体的构造演化与陆内壳下拆沉和壳内挤出逃逸构造有关，并控制了华北东部燕山期高原隆升及岩石圈减薄、郯庐左行走滑机制及其两侧反对称盆地格局和挤压与伸展型盆地共存的现象。     

南海北部新生代构造迁移特征

选择南海北部比较有代表性的珠江口、琼东南和中建南3个盆地作为研究区,对所获取的剖面进行了地震解释工作,运用地震地层学和构造地质学等方法对我国南海北部新生代演化史开展研究,探讨了南海北部陆缘各区域构造演化差异及规律。结果表明,南海北部陆缘构造活动在时序上存在着迁移的特征,体现出自北向南"珠江口盆地→琼东南盆地"、"珠江口盆地→中建南盆地"构造事件逐渐变晚的趋势。因此,南海北部陆缘破裂从北部开始,以"撕裂"的方式逐渐向南推进,同时排除了红河断裂的叠加影响,南海北部自北向南断陷活动强度逐渐减弱。在其后的演化中,构造沉降与物质充填中心的迁移以一种更加复杂的方式进行。     

南海南部新生代构造应力场特征与构造演化

应用构造动力学理论和原理，分析了南海南部自晚中生代以来的构造应力场特征与构造演化。认为南海南部总体上处于南北向挤压应力场中，其构造演化可分为４个阶段，其中，众多沉积盆地及其主要构造主要形成于２—３阶段（渐新世－中新世）。     

南海东北部的断裂分布及其构造格局研究

通过对南海东北部重磁异常的分析和处理,结合珠江口盆地、潮汕坳陷等地区的综合地质地球物理研究成果,根据研究区的重磁异常特征划分了4个异常区。应用地球物理数据处理方法,推断了该区的主要断裂35条,其主要走向为NW、NE、NEE向及S-N向4组。综合各方面研究成果在该区划分了7个构造单元。依据地震剖面、物性资料和重磁资料的分析,对南海东北部地区中生界的地层标定、构造与结构特征有了新的认识,研究了该地区前第三系基底和中生界的分布,并对南海东北部构造演化进行了探讨。     

南海北部白垩系发育特征及构造意义

通过综合分析研究发现,晚中生代时期南海北部构造隆升带存在随时间由北向南逐步迁移:中晚侏罗世广东沿岸开始逐步隆升,大部分地区遭受剥蚀,火山碎屑岩发育,而南海北部则接受了滨浅海相到深海相沉积;早白垩世隆升带向海迁移,广东沿岸发育山间盆地,接受河湖相沉积,在南海北部深海相沉积消失,仅存在海陆过渡相沉积;进入晚白垩世,南海海域整体发生抬升,广东沿岸地区山间盆地范围扩大,陆相地层发育,以陆相洪积扇及河湖相沉积为特征,南海海域大部分地区缺失上白垩统,但在潮汕坳陷发育了一套杂色砂泥岩夹砾岩沉积,含蒸发岩,砂岩中的锆石FT年龄均在75 Ma左右,故地层形成时间应在75 Ma之后,由于上覆新生代地层的约束,该套地层应属晚白垩世,此时潮汕坳陷属前陆盆地,礼乐盆地、巴拉望及民都洛均位于潮汕坳陷南侧或西南侧,属于隆升山脉的一部分。     

南海北部双峰南陆坡区的构造层序及沉积充填过程

利用高分辨率二维地震反射剖面及钻井资料,对南海北部双峰南陆坡区的构造层序及沉积充填特征进行了研究。根据地震不整合界面、构造发育特征及地层组合情况,将研究区地层从下至上划分为下、中、上三个构造层序。研究分析表明,构造活动、海盆扩张、相对海平面变化、火山活动及物源供给等因素在不同阶段因时而异地共同控制着各构造层序的沉积充填过程及演化。下构造层(Tg-T6)形成于一系列的半地堑结构断陷盆地,在湖泊相的沉积环境下,沉积体系受同沉积断裂控制明显,发育了冲积扇-扇三角洲-半深湖相沉积;中构造层(T6-T4)形成于西北次海盆扩张沉降构造背景,在陆坡缓慢沉降和火山喷发的双重影响下,造就了陆坡区特殊的几何形态结构,影响着沉积体系的发育,陆坡区中上部为浅海陆架边缘三角洲沉积,在陆坡区则以斜坡扇等相关沉积为主;上构造层(T4-T0)形成于相对海平面总体上升、西北次海盆由缓慢进入相对快速的沉降阶段,沉积作用受控于物质供应充分程度和深水作用,发育了以深水水道和滑塌体为沉积特征的深水沉积体系。     

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。     

南海北部海相中生界发育的微体化石证据

MZ-1-1钻井首次在南海北部珠江口盆地揭示了中生界,获得了可确定地层时代和沉积环境的孢粉和放射虫化石。克拉梭粉(Classopollis)和桫椤孢(Cyathdites)含量占优势的化石组合被发现于井深2 187~2 388 m井段,表明其属于中侏罗世;1 725~1 887 m层段的硅质岩包含以Caneta hsui、Loopus primitivus、Dibolachras sp.cf.D.apletopora等为代表分子的晚侏罗世-早白垩世放射虫动物群。微体化石分析结果表明,南海北部珠江口盆地被首次揭露的前新生代地层中存在着海相的侏罗系和白垩系。中侏罗世克拉梭粉和桫椤孢孢粉组合反映的是热带-亚热带沿海地区植被,滨海沼泽环境发育。晚侏罗世-早白垩世南海北部的海洋沉积环境发生了海水由浅到深的重大变化,形成了深海环境。     

南黄海北部盆地的断裂体系特征与形成机制

研究认为,南黄海北部盆地断裂体系及盆地隆凹格局指示盆地具有明显的右旋扭动成盆性质;盆地断裂体系可以分为一级控盆断裂、二级控凹断裂及三级凹陷内伴生断裂3个级别,盆地内凹陷具单断箕状断陷、双断斜交断陷、双断平行断陷3种类型;先存近EW向印支期逆冲断裂负反转、燕山—喜山期NE向具走滑性质的千里岩控盆断裂及其派生的NEE向张扭断裂共同控制了南黄海北部盆地断裂体系展布特征及其独特的具多种凹陷结构类型、发育规模不等、分割性较强的盆地隆凹格局。     

被动大陆边缘张裂特征与南海北部陆缘构造属性

大陆边缘研究是板块构造运动史重建、地球环境演变研究与矿产资源开发的关键。火山型(volcanic passive margins)与非火山型(magma-poor passive margins)大陆边缘作为被动大陆边缘的2种基本类型,在结构特征、演化过程、洋陆过渡带等方面存在一定的相似之处,但二者在形成机制、构造过程、沉积特征等方面显著不同。向海倾斜的基底反射层(SDRS)以及其下高速异常体是火山型被动大陆边缘的典型标志,而非火山型被动大陆边缘以低角度拆离断层(S反射面)为主要标志。我国南海地处三大板块与两大构造域的结合部,构造特征复杂,北部大陆边缘构造属性一直备受争议。以国外典型被动大陆边缘研究成果为基础,开展多尺度构造综合研究与数值模拟分析,是行之有效的研究手段。     

东海陆架盆地南部中生代成盆过程的数值模拟

采用I2VIS有限差分方法,模拟了东海陆架盆地南部中生代的盆地演化过程。数值模型的构建主要基于研究区域内现有的地震剖面、测井、层析成像等资料获得的中生代地层结构特征。根据模拟结果,对比已知的岩浆侵入特征和断裂组合规律,定量分析了在不同边界条件下,各阶段盆地演化的岩浆断裂及沉积特征,并探讨了影响盆地构造特征的主要因素。得出以下认识：(1)通过改变模型的边界条件发现,层状含水地幔在拉伸环境下,会对地壳结构造成破坏,中生代东海陆架盆地区域性伸展不是盆地演化过程的唯一主控因素。(2)东海陆架盆地中生代的成盆过程及属性与中生代时期上地幔物质流动有着密切关系。(3)中生代的地幔物质流动导致的大规模岩浆事件很可能作用于闽江凹陷之下,由此导致了闽江凹陷的进一步抬升,形成现今的斜坡带,而基隆凹陷进一步沉降,形成凹陷的沉积中心。基于以上结论,认为区域性伸展和上地幔物质流动导致的岩浆上涌两大因素共同控制下,影响了东海陆架盆地南部中生代的演化。