西沙地块构造—地层特征及其记录的南海洋盆演化过程

西沙地块是南海岩石圈地壳拉伸减薄过程中发育于深水区的陆块,其保存了陆缘演化的重要信息。文章研究以西沙地块作为研究对象,基于研究区地质和地球物理资料,开展了地壳结构、盆地构造—地层分析和断层活动特征等研究。研究发现,西沙地块与其周缘的凹陷地壳结构具有显著的差异,西沙地块地壳厚度较大,发育了高角度断层控制的小型断陷盆地,基底断层活动一直可持续到T60地震界面发育时（~23 Ma）;而西沙地块周缘发育的是规模较大的拆离断层及其控制的强烈减薄陆壳。结合区域动力学事件,研究认为渐新世早期拆离断层在南海西北次海盆的活动导致了西沙地块北部的岩石圈地壳的减薄,而中新世早期拆离断层在南海西南次海盆构造位置的活动使西沙地块与南沙地块分离。文章研究成果不仅深化了西沙地块裂解规律的认识,而且对该区的油气勘探具有启示意义。     

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。     

南海南部陆缘礼乐盆地新生代的构造—沉积特征及伸展机制: 来自NH973-2多道地震测线的证据

针对“973”项目中“南海大陆边缘动力学与油气资源潜力”这一研究课题, 对在南海南部陆缘礼乐盆地采集的NH973-2测线进行了研究.对地震剖面的解释共划分出6个层序界面, 将地层划分为4个构造沉积单元.根据地震解释, 对不同时期断层的水平断距进行了测量及分析, 获取了与脆性拉张相关的伸展信息: 研究区的拉张作用可以分为2期, 主要的拉张作用发生在大陆裂谷阶段(古近纪), 形成了一系列的地堑—半地堑以及翘倾断块; 第2期拉张作用的时期为晚渐新世—早中新世, 断层活动强度明显变弱.在南海南部陆缘广泛发育了碳酸盐沉积, 其发育的时代和南海的海底扩张时期一致.对穿越礼乐滩区地震剖面伸展特征的分析表明, 根据断层水平断距获得脆性伸展因子与根据重力反演获得的全地壳伸展因子之间存在差异, 表明研究区的拉张在纵向上并非是均一的, 新生代的拉张经历了深度决定拉张模式.      

西沙海域盆地构造格局及其差异演化过程分析

西沙海域夹持于南海西北次海盆和西南次海盆之间,构造演化过程与南海的扩张和南海西部的走滑作用关系密切.基于覆盖西沙海域的区域地震资料开展了构造—地层解释、盆地结构特征分析和区域构造演化制图,整体上将西沙海域划分出3种类型盆地,即高角度断层控制的盆地、低角度拆离断层控制的盆地和走滑盆地.结合地壳厚度变化和伸展薄化程度,突出断层的构造样式,将西沙海域划分为北部拆离断层构造发育区、东南部拆离断层构造发育区、西部走滑断层发育区和中部高角度断层发育区,进而明确了西沙海域盆地的基本构造格局.同时,以关键构造界面为主线,强调了不同类型断层在岩石圈地壳减薄过程中的作用,阐明了西沙海域盆地的差异构造演化过程.      

南海中北部陆架-陆坡区新生代构造-沉积演化

南海中北部陆架-陆坡区作为南海地区的一个重要地质构造单元,记录了大陆张裂到海盆扩张的丰富信息。通过对研究区地震剖面的解释,分析了该地区新生代的构造与沉积特征,同时通过平衡剖面恢复工作,建立了新生代演化模型。研究显示南海中北部陆架-陆坡区新生代构造演化可以分为三个阶段：古新世—始新世的裂陷阶段、渐新世—早中新世的裂陷-坳陷过渡阶段以及中中新世以来的坳陷阶段。沉积环境经历了河流-湖泊、浅海和深海的演化过程。南海北部陆缘下NW-SE方向流动的地幔流的存在使得伸展活动具有由北向南发育的机制。同时陆坡区盆地（如白云凹陷）显示出韧性伸展的特征,这与地幔上涌热岩石圈伸展引起的该区域地壳强烈韧性减薄和颈缩变形相关。     

中沙地块南部断裂发育特征及其成因机制

利用最新多道地震剖面资料,结合重力、磁力、地形等地球物理资料,揭示了中沙地块南部断裂空间展布特征、断裂发育时期、断裂内部构造形变特征及深部地壳结构,并基于认识探讨了断裂的发育机制。研究结果认为,中沙地块南部陆缘构造属性为非火山型被动大陆边缘：地壳性质从西北向东南由减薄陆壳向洋陆过渡壳再向正常洋壳发育变化;Moho面埋深从中沙地块下方的26 km快速抬升到海盆的10~12 km;从中沙地块陡坡至其前缘海域的重力异常明显负异常区为洋陆过渡带,在重力由高值负异常上升到海盆的低值正、负异常的边界为洋陆边界。中沙地块南部发育有4组阶梯状向海倾的深大正断裂,主要发育时期为晚渐新世到中中新世。断裂早期发育与南海东部次海盆近NS向扩张有关,后期遭受挤压变形、与菲律宾海板块向南海的NWW向仰冲有关。该研究有助于更好认识南海海盆的扩张历史和南海被动大陆边缘的类型。     

南海西南次海盆与东部次海盆地质与地球物理分析

在对南海西南次海盆和东部次海盆的地质和地球物理特征分析和对比的基础上,提出了南海东部次海盆的地球物理场异常和地质构造均呈EW向分布,而西南次海盆则表现为NE向分布。并利用插值切割法对南海深海盆的磁力异常场进行了分析处理,提出了其显示的地球动力学过程的差异,并对南海西南次海盆和东部次海盆的演化史进行了探讨：东部次海盆是在晚渐新世－早中新世通过SN向的海底扩张形成的,而西南次海盆是在中始新世至早渐新世通过NE向的大陆边缘裂谷作用形成的。     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。     

南海边缘海减薄陆壳成因剖析

南海中央海盆南、北两侧陆缘分布着面积较广的减薄陆壳,正确认识海盆减薄陆壳的成因是研究南海构造演化的重要一环.通过分析基于地壳伸展因子公式计算的南海地壳拉张伸展特征和解释中生代以来的陆壳隆升特征等,证实晚中生代以来至渐新世末,该区不仅发生了地壳拉张伸展作用,还发生了较长期的地壳隆升挤压作用,致使酸性侵入岩出露地表,减薄陆壳区的上地壳厚薄分布不均.始新世南海南部发育海陆过渡相和海相沉积、北部仅为陆相沉积,暗示始新世南海古地理格局是南、北陆缘具有不同沉积环境的盆地群,二者之间应该被隆起所隔.这些地质现象说明该区地壳隆升剥蚀与地壳拉张伸展活动时间有较长的重叠.南海中央海盆两侧减薄陆壳的成因不仅仅是地壳拉张伸展所致,而是拉张伸展与隆升剥蚀共同作用的结果,因此可以认为在曾经发生了地壳隆升挤压而遭受长期剥蚀的区域,如果用全地壳伸展因子的公式来估算地壳拉张伸展程度,将得出错误的结论.      

南海西北次海盆新生代构造 沉积特征及伸展模式 探讨

通过对穿越西北次海盆的3条地震测线以及一条深反射地震剖面的解释,对其新生代的构造 沉积特征进行研究,探讨了伸展模型,并进而对其新生代的构造演化过程和动力学机制进行了分析。结果显示：西北次海盆在30 Ma时开始发育,断层的活动期集中在渐新世,并大致以海盆中部的岩浆岩凸起为轴对称分布,对渐新统的沉积起控制作用。海盆扩张东强西弱,西部显示出更多的陆缘裂谷盆地的特征。25 Ma后扩张轴向南跃迁,西北次海盆的海底扩张运动停止,进入裂后沉降阶段。构造展布方向受到其南侧的中-西沙地块的影响,大致沿其北部边界展布。深反射地震剖面所反映的深部地壳结构也显示出大致沿海盆中轴对称的特征,显示研究区很可能为纯剪的变形模式。     

珠江口盆地西部陆缘伸展-减薄机制

为揭示珠江口盆地西部陆缘伸展-减薄过程，进行盆地断裂构造样式识别、断层活动速率和一维空盆构造沉降定量计算和综合分析.珠江口盆地西部以铲式断层和拆离断层为主并继承性发育.张裂一幕断层活动和构造沉降集中于开平凹陷，最大速率分别达到239 m/myr和108.6 m/myr.张裂二幕断层活动和构造沉降向洋盆迁移，最大速率分别达到192 m/myr和210.7 m/myr.张裂一幕岩石圈减薄集中在开平凹陷，以地壳脆性薄化为主.张裂二幕减薄中心向洋盆迁移，岩石圈地幔可能发生了局部薄化和软流圈上涌，导致陆架和上陆坡区凹陷内部构造沉降减弱；洋陆过渡带处上地壳快速减薄，且薄化速度比下地壳快.对比西北次海盆南侧上地壳较厚及下地壳较薄或缺失的情况，推测西北次海盆在破裂前发生了不对称的单剪薄化.      

Petroleum System in Deepwater Basins of the Northern South China Sea

The northern South China Sea margin has experienced a rifting stage and a post-rifting stage during the Cenozoic.In the rifting stage,the margin received lacustrine and shallow marine facies sediments.In the post-rifting thermal subsidence,the margin accumulated shallow marine facies and hemipelagic deposits,and the decpwater basins formed.Petroleum systems of deepwater setting have been imaged from seismic data and drill wells.Two kinds of source rocks including Paleogene lacustrine black shale and Oligocene-Early Miocene mudstone were developed in the deepwater basin of the South China Sea.The deepwater reservoirs are characterized by the deep sea channel fill,mass flow complexes and drowned reef carbonate platform.Profitable capping rocks on the top are mudstoues with huge thickness in the post-rifting stage.Meanwhile,the faults developed during the rifting stage provide a migration path favournble for the formation of reservoirs.The analysis of seismic and drilling data suggests that the joint structural and stratigraphic traps could form giant hydrocarbon fields and hydrocarbon reservoirs including syn-rifting graben subaqueous delta,decpwater submarine fan sandstone and reef carbonate reservoirs.     

中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

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.     

珠江口盆地珠一坳陷新生代盆地结构与成因演化

运用丰富的三维地震资料,在断裂体系的静态描述基础上,通过断层活动速率计算和平衡剖面分析,并结合残留地 层展布特征,恢复了新生代盆地垂向演化与叠合过程,探讨盆地发育与转型的动力学机制。珠一坳陷新生代经历了裂陷早 期、裂陷晚期、裂后拗陷和构造活动期四大演化阶段。裂陷期（E2w-E2e）,印支地块旋转挤出和古南海俯冲,区域拉张应 力场由NW 向顺时针转变为近SN 向,导致了裂陷早期NE、NEE 向断裂控盆向裂陷晚期近EW 向、NWW 向断裂控盆转变, 岩石圈伸展作用由宽裂谷方式向窄裂谷方式转变,导致盆地格局由彼此孤立的半地堑或窄地堑系趋于相互扩展连通;裂后 拗陷期（E3z-N1z-N1h）,岩石圈伸展中心迁移至南海扩张中心,南海北部地区整体处于裂后热沉降阶段,构造活动微弱;构 造活化期（N1y-N2w-Q）,菲律宾海板块NWW 向仰冲-碰撞联合作用下产生NNE 向拉张,同时派生近EW 向和NW 向的共 轭剪切作用,导致了先存NWW 向和近EW 断裂的活化,以及隆起区NWW 向张性断裂和近EW 向、NW 向走滑断裂带的形 成。该研究所揭示的盆地发育演化过程不仅对该区油气勘探提供指导,也对被动大陆边缘演化的研究有着一定的借鉴意义。     

中国近海海域新生代成盆动力机制分析

中国近海海域发育了渤海湾、东海和南海等10多个新生代富油气沉积盆地,其发育演化过程及动力学背景的异同需要在统一的研究思路和方法下进行系统的总结.以海域盆地油气勘探开发中积累的丰富的地质地球物理资料为基础,详细解释和分析了渤海、东海和南海三大海域新生代盆地的构造地层格架,进一步明确了渤海湾盆地斜向拉分盆地的演化阶段,证实了区域走滑断裂体系对盆地发育的重要控制作用;在东海陆架盆地划分出弧后前陆盆地的演化阶段,认识到区域挤压作用对该盆地的演化过程的重要性;在南海北部深水区发现了大型拆离断层及其所控制的拆离盆地,提出大型拆离断层作用是地壳薄化、地幔剥露和陆缘深水盆地形成演化的主要机制.研究揭示出中国近海海域盆地新生代期间在经历了古新世-中始新世期间分布全区的均一断陷作用之后,从晚始新世开始进入到区域构造的差异性演化阶段,其中渤海湾盆地进入斜向走滑拉分阶段,并持续到渐新世末期,随后是中新世的热沉降和上新世以来的加速沉降过程;东海陆架盆地则进入长期的弧后前陆盆地演化阶段,直到上新世开始才进入区域性的沉降过程;而南海则持续伸展形成深水拆离盆地,并最终在渐新世初期（32 Ma）发生岩石圈裂解,南海洋盆开始扩张,陆缘则进入被动大陆边缘演化阶段.区域板块运动学分析表明,晚始新世发生的全球板块运动重组事件导致了中国近海海域盆地构造的差异性演化.该事件发生之前,中国东部处于欧亚板块和太平洋板块相互作用构建的"双板块"动力体制之下,太平洋板块的俯冲后退作用导致了陆缘弧后伸展,形成了广布中国东部大陆边缘的盆岭式断陷盆地系.该事件之后,中国大陆处于印度板块、欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块等构建的"多板块体制"之下,印度-欧亚大陆的碰撞、太平洋板块俯冲方向的转变、古南海的俯冲碰撞、菲律宾海板块的楔入及其与太平洋板块向西运移俯冲等产生了更为复杂的板块运动过程和多期次的运动重组事件导致了中国海域盆地成因类型的多样性和构造演化过程的差异性.海域盆地是我国重要的油气生产基地,本文的研究不仅进一步深化了中国海域盆地的形成演化过程和动力机制的认识,而且对于该区的油气勘探和开发也具有重要的实际应用价值.      

南海万安盆地构造—层序发育特征与构造—沉积充填演化

万安盆地是南海西南部重要的沉积盆地之一,深入分析其构造—沉积充填特征对于认识南海南部主要构造事件及其沉积响应具有重要的科学意义.利用覆盖全盆地的二维地震资料,结合国内外的研究成果,对万安盆地构造—层序特征及其构造—沉积充填演化进行分析.研究表明,万安盆地内新生代以来可识别出8个主要的二级/三级层序界面.沉降模拟显示,盆地沉降整体表现出一个“快—慢—快”的过程,且整体呈现出东高西低,中高南低的特征.综合构造层序特征和沉降模拟结果,万安盆地新生代以来沉积演化可分为5个阶段:初始裂陷期、晚期裂陷期、断坳转换期、裂后热沉降期和裂后加速热沉降期.盆地自形成以来,沉降主要受东亚大陆边缘区域拉张所造成的深部断裂的影响,至上新世,万安断裂转而成为盆地沉降的主要影响因素,并由此造成了早期盆地沉降中心由中部向西迁移,然后再逐步向东迁移的特征.渐新世至早中新世为盆地裂陷阶段,以陆源碎屑岩沉积为主,断陷早期可能为湖相,晚期为浅海相;中中新世为盆地断坳转换阶段,晚中新世以来为盆地裂后热沉降阶段,二者均发育陆源碎屑岩和自生碳酸盐岩两种沉积类型,且裂后热沉降期碳酸盐岩沉积范围相对缩小,陆缘碎屑岩沉积范围相对扩大.      

南海南部礼乐盆地结构演化及其对区域地质背景的响应

运用丰富的二维地震资料,通过构造结构与地层结构的分析,对礼乐盆地的盆地结构演化与转型过程及其对南海地区复杂动力学背景的响应特征进行研究。结果表明:受控于NNE、NEE、NW和近EW向的断裂体系,礼乐盆地现今构造格局表现为"两坳一隆"的结构特征;两个关键的区域角度不整合T70和T50将礼乐盆地新生界自下而上划分为三层结构:陆缘裂陷层、漂移裂陷层和前陆-拗陷层;响应于太平洋板块俯冲、印度-欧亚板块碰撞、新南海扩张、古南海消亡和菲律宾海板块楔入等一系列周缘板块重组事件,礼乐盆地的盆地结构演化及转型经历了三个阶段:陆缘多幕裂陷阶段,盆地结构受控于NNE和NEE向断裂体系,南北坳陷连通;漂移裂陷阶段,NNE和NW向共轭断裂体系控制盆地格局,中部隆起形成,分隔南、北坳陷;前陆-拗陷阶段,前陆盆地结构形成,随后盆地因热沉降进入拗陷沉积阶段。