南海区域岩石圈的壳-幔耦合关系和纵向演化

南海区域岩石圈由地壳层和上地幔固结层两部分组成。具典型大洋型地壳结构的南海海盆区莫霍面深度为９～１３ｋｍ,并向四周经陆坡、陆架至陆区逐渐加深;陆缘区莫霍面一般为１５～２８ｋｍ,局部区段深达３０～３２ｋｍ,总体呈与水深变化反相关的梯度带;东南沿海莫霍面深约２８～３０ｋｍ,往西北方向逐渐增厚,最大逾３６ｋｍ。南海区域上地幔天然地震面波速度结构明显存在横向分块和纵向分层特征。岩石圈底界深度变化与地幔速度变化正相关;地幔岩石圈厚度与地壳厚度呈互补性变化,莫霍面和岩石圈底界呈立交桥式结构,具有陆区厚壳薄幔—洋区薄壳厚幔的岩石圈壳－幔耦合模式。南海区域白垩纪末以来的岩石圈演化主要表现为陆缘裂离—海底扩张—区域沉降的过程,现存的壳－幔耦合模式显然为岩石圈纵向演化产物,其过程大致可分为白垩纪末至中始新世的陆缘裂离、中始新世晚期至中新世早期的海底扩张和中新世晚期以来的区域沉降等三个阶段。     

我国南海历史性水域线的地质特征

40a的海洋地质、地球物理实测研究表明,九段线不仅是显示我国南海主权的历史性水域线,而且总体上也是南海与东部、南部和西部陆区及岛区的巨型地质边界线。根据实测数据,本文将从地质成因、来源、演化的角度论述此南海历史性水域线的合理性。主要结论包括:历史性水域线的东段在地形上基本与马尼拉海沟一致,海沟西侧为南海中央海盆洋壳区,东侧为菲律宾群岛。根据国际地质研究的资料,菲律宾群岛始新世以前位于较偏南的纬度,后来于中晚中新世(距今16~10Ma)仰冲于南海中央海盆之上,因此菲律宾群岛是一个外来群岛。而黄岩岛在马尼拉海沟以西,是中央海盆洋壳区的一个岛礁,与菲律宾群岛成因不同。南海历史性水域线的南段在地形上基本与南沙海槽一致,伴随南沙地块由北部陆缘向南裂离,古南海洋壳沿此海槽以南俯冲至加里曼丹岛陆壳之下,因此南沙地块与加里曼丹陆块为两个来历不同的地块。南海历史性水域线西段的分布在地形上与越东巨型走滑断裂带基本一致,可能与西沙地块、中沙地块、南沙地块从南海北部陆缘向南滑移有关。南沙地块北缘陡直的正断层结构,突显中央海盆是拉裂形成,其基底和中新生代地层与北部珠江口盆地的地层结构可以对比,说明南沙岛礁原属我国华南大陆南缘,后因南海的形成裂离至现今的位置。     

南海围区中、新生代古地磁特征与南海地质构造演化

南海的形成和构造演化的研究表明:早—中三叠世,印支微板块与华南微板块相隔约8个纬度,两者于晚三叠世碰撞成统一大陆。古新世—早渐新世,华南微板块向南漂移了约9.5个纬度;中渐新世一早中新世,它则向北漂移了约8个纬度。此一漂移对南海的第二期S—N向扩张起了重要的控制作用。菲律宾岛弧的两期大规模的逆时针旋转(40多度和20多度)恰好分别与太平洋板块运动方向的改变和南海海盆洋壳向东发生俯冲相对应。南海的扩张活动与周缘块体的相互运动有关。     

试探马尼拉海沟的成因

本文认为,中新世以来,在太平洋板块北西西向推移、帕里西维拉海盆及马里亚纳海槽东西向扩张的共同作用下,使得菲律宾海板块向西推挤,由此推动吕宋微板块向西移动,并向南海洋壳上仰冲,从而形成了马尼拉海沟.     

喜马拉雅前渊和孟加拉湾盆地形成演化

通过区域地质、地球物理、板块重建及地球动力学背景综合研究,揭示了喜马拉雅前渊和孟加拉湾盆地形成演化及动力学背景。喜马拉雅前渊与孟加拉湾盆地被西隆(Shillong)高原分隔。喜马拉雅前渊位于西隆高原北侧,主要以拉萨地块前白垩系为基底,晚白垩世—早始新世为新特提斯洋向洋内岛弧、拉萨板块俯冲形成的弧前和弧后盆地;中始新世—中新世早期,新特提斯洋逐渐俯冲消亡,印度板块与拉萨地块的陆陆碰撞逐渐加剧,形成前陆盆地;中新世中期以来,随着印度板块与欧亚板块陆陆碰撞的加剧,喜马拉雅前陆盆地隆升、剥蚀,只保留了前陆盆地的前渊。孟加拉湾(Bengal)盆地位于西隆高原南侧,其西北部以印度板块的前寒武系为基底,石炭—二叠纪为裂谷盆地,三叠纪为剥蚀区,侏罗纪—早白垩世以火山作用为主,晚白垩世—早始新世为被动大陆边缘盆地,中始新世以来随着印度板块向拉萨板块俯冲加剧,印度洋板块向缅甸大陆俯冲,孟加拉湾盆地演化为陆缘碎屑供应逐渐增强的残留洋盆。孟加拉湾东南部的基底为前古近系洋壳,始新世以来形成巨厚的残留洋盆充填序列。     

南海南部造山运动及其与古南海俯冲的成因联系

古南海的展布范围以及俯冲消亡过程等一直是地质学家们争论的焦点问题。这不仅与南海扩张诱因密切相关,而且对南海地球动力学研究有重大的指导意义。在研究前人文献的基础上,对南海南部造山运动以及古南海俯冲过程之间的关系进行详细的论述。结果表明,南海南部构造活动主要分为两期:第一期运动从早白垩纪到晚白垩纪,古太平洋的洋壳俯冲到婆罗洲岛下方,俯冲带位于现今卢帕尔线一带,引起了曾母-南沙地块不断向西南婆罗洲靠近,并于晚白垩纪引发了碰撞造山运动。由于婆罗洲自身是由众多地块拼合而成,所以在始新世期间发生了多期碰撞之后的地块变形重组事件。最终在晚始新世(37 Ma)完成最后一期变形(沙捞越运动)。第二阶段是晚始新世(35 Ma)到中中新世(15.5 Ma),位于西巴拉姆线以东至菲律宾卡加延一带的古南海从西巴拉姆线以东,向婆罗洲岛下方俯冲,随后扩散到沙巴以及巴拉望岛以南的地区,直至菲律宾的民都洛岛一带停止俯冲。由此产生的拖曳力是南海扩张的主要诱因。与古太平洋板块俯冲产生的效果相似,古南海的俯冲使得婆罗洲岛与南沙地块不断靠近。在中中新世(15.5 Ma),引起南沙地块与婆罗洲岛在沙巴地区的碰撞(沙巴造山)以及巴拉望北部陆壳与菲律宾岛弧的碰撞而停止。由此带来的不整合面在南海南部普遍可见,甚至到达了巴拉望岛一带。而现今南沙海槽与巴拉望海槽并非是俯冲带的前渊,前者是对沙巴新近纪增生楔重力驱动变形的响应,后者是巴拉望岛北侧伸展背景下产生的半地堑盆地,在后期增生楔的作用下发生强烈沉降所形成。真正的俯冲带则分别位于南沙海槽东南部以及巴拉望海槽东南部。据现有证据推测,最少在10 Ma之前古南海就在菲律宾民都洛一带停止俯冲,从而完成了整个古南海的封闭。     

台湾海峡盆地的地质构造特征及演化

分析了台湾海峡盆地形成的区域地质背景,将其纳入东海和南海盆地形成的框架内考虑,研究其区域演化阶段和盆地演化特征。结果表明,以台湾海峡盆地为中心的包括南海北部陆缘和东海在内的中国东南沿海地区在古新世—始新世期间处于统一的边缘海盆构造背景之下,而自晚始新世起,南海北部大陆边缘与其北部的台湾海峡地区、东海逐渐走上了不同的演化道路,前者向非典型的被动大陆边缘演变,而后者则继续其自古新世—始新世以来的演化进程,形成了自古新世至晚中新世间的4个有序分布的裂陷盆地群和相应的盆间弧体系。台湾海峡盆地有两次独特的前陆盆地经历,分别发生于晚渐新世—早中新世和晚中新世末至今,并且以第二次前陆最为强烈。     

南海北部新生代盆地群构造特征及其成因

南海北部陆缘自西向东分布有北部湾、琼东南、珠江口和台西南等新生代盆地。前人认为这些盆地是华南大陆东南缘裂解直至南海北部被动陆缘形成过程中逐渐形成的,但大量地震剖面揭示,南海北缘主控盆断裂倾向陆地,与典型的被动陆缘的主断裂倾向海盆的特征明显不符。因而,南海北部陆架盆地成因显然不是被动大陆边缘的Mckenzie伸展机制。为此,基于大量陆地调查和海域地震剖面资料的对比,揭示了南海北部陆缘至少在34Ma之前不是被动大陆边缘,早期陆缘断裂十分发育,主控断层为NE—NNE走向,和陆地同期走滑断层具有连续性。这些NNE—NE向断裂右行右阶走滑控制了拉分盆地内的EW或NEE方向的次级断裂,并控制了盆地内部近EW向的次级构造单元展布。因此,新生代南海北部陆缘的一系列盆地是动力学成因上具有密切联系的右行右阶拉分盆地群。这个拉分成因模式与南海北部陆缘新生代盆地内部沉积沉降中心迁移、构造跃迁、岩浆展布等特征非常一致。而南海北部真正成为典型被动大陆边缘的时间是在15Ma之后,但此时南海却停止了扩张,而且大约在10～5Ma由于菲律宾海板块沿吕宋岛弧-台湾造山带逐步楔入欧亚板块导致最后的弥散性NWW向断裂切割南海北部所有构造。从盆地动力学考虑,南海北部陆架盆地的成因主要与太平洋板块的动力学联系较为紧密。     

菲律宾海盆磁条带特征及61Ma以来的海底扩张过程重建

菲律宾海盆是西太平洋最大的边缘海盆地,作为地球上最壮观的"沟-弧-盆"体系的重要组成部分,其成因及构造演化可有效约束西太平洋洋陆过渡带的复杂动力学过程。海底磁异常条带是海底扩张的重要依据,其几何形态能够反映海底扩张的时间、方向及速率,为研究海盆的海底扩张过程提供重要信息。菲律宾海盆的次级海盆—西菲律宾海盆、四国海盆地磁异常表现为明显的条带状异常特征,帕里西维拉海盆内的磁条带特征虽不明显,但仍能看出南北向的分带现象。对海盆内的磁异常条带进行系统的分析、对比与解释,将菲律宾海盆划分为7个扩张阶段,构建了菲律宾海盆61 Ma以来的阶段性扩张模型。揭示了边缘海盆构造演化的一般规律及扩张过程为岛弧裂解、高速弧后扩张、慢速弧后扩张和扩张后作用4个阶段。     

南海扩张过程及海陆变迁沉积记录

南海南、北共轭大陆边缘盆地的对比研究是深入了解南海扩张过程及古地理格局的重要途径。由于历史原因,目前对南海南缘盆地构造—沉积演化研究还非常薄弱,极大地限制了对南海扩张及海陆变迁等基础地质问题的整体认识。综合南海及其周缘盆地沉积地层和沉积环境的研究进展,对南海扩张过程和古地理格局演化进行了分析。南海南、北缘盆地破裂不整合面存在着明显的穿时性,从NE向SW逐渐变年轻,对应南海海底扩张从NE向SW渐进式打开。台湾新生代地层破裂不整合面位于33~39 Ma之间,暗示南海洋壳开始形成的时间可能在33~39 Ma之间,有部分较老的洋壳可能已经向东俯冲消减掉。南海经历了从早期"北陆南海"逐渐演变为现今"北海南陆"的过程,南海北缘早期存在一个向东开口的海湾,可能为古南海的一部分。伴随南海的扩张,海侵范围由东向西逐渐扩展,从一个狭窄的海湾形成今日的形貌。南海北缘盆地物源在~25 Ma左右发生明显的改变,早期主要为华南沿海的近源剥蚀沉积。在~25 Ma后,来自扬子地块的沉积物逐渐增多。南海南缘盆地物源在~25 Ma前与南海北缘盆地具有相似的物质来源,~25 Ma后南海洋盆阻挡扬子地块的物源向南输送,南海南缘仍以陆块内部中生代花岗岩及火山岩为主要物质来源。     

南海转换断层成因机制及对南海扩张的启示

转换断层是揭示边缘海盆地演化的一把钥匙,但其成因机制一直都是地质科学研究的难点和热点。基于高分辨率海底构造地貌、盆地发育几何学结构、重磁异常、磁条带分布样式、莫霍面埋深、海底热流和南海北部地震剖面等资料对比,并结合区域地质背景、板块重建、动力学来源,重新厘定了南海海盆转换断层和邻区走滑断层的分布,尤其是其走向,统一归结为NNE向。另外,从转换断层走向的角度入手,提出了边缘海盆地扩张的新模式,并修正了前人对新生代南海的板块重建方案。南海海盆真正的转换断层方向应该是NNE向,并不是传统上认为的NW向。NNE向转换断层及南海的扩张,可能为继承邻区裂解陆缘走滑断层方位的模式。NNE向转换断层实际上就是在南海陆架中广泛分布的NNE向大型右行走滑断层,也是华南地块上一系列NNE向右行走滑断裂在海上的自然延伸,进而提出南海转换断层实际上是继承了邻区陆地上大型走滑断层的走向。这种模式并不是类似于正常洋中脊那样的正向扩张,而是一种斜向扩张,转换断层不垂直于扩张中心。     

南海热流分布特征

南海地热异常明显与主要构造断裂带和水热/岩浆活动有关。东部平行于马尼拉海沟的一条SN向低热流异常带起因于南海洋壳对吕宋岛的俯冲。南沙海槽及其南部陆缘的地温场比较复杂。南部的曾母盆地是一个显著的高地热异常区,它起因于年轻的构造拉张,其地幔热流高达中央海盆洋壳的地幔热流值。西南次海盆也是一个高地热异常区,虽然该次海盆形成较早,但与年轻的构造拉张有关。热流资料的分析结果表明,南海中央海盆西缘断裂带、西南次海盆和曾母盆地构成的NE向高热流异常带可能是一个大型的现代构造拉张带。     

南海关键地质历史时期的古海岸线变化

整个南海新生代的演变可概括为一系列微板块在太平洋板块与印度洋板块运动影响下发生拉薄、裂解、滑移、旋转、会聚和碰撞的过程,特别是经过55、33、25、16、6、2Ma关键时期的演化,最终形成现在具有陆架和深水海盆特征的西太平洋最大边缘海。依据南海内部各坳陷盆地的最新研究进展,包括海相边缘沉积相类型、古水深、钻井资料等能够依次重建南海特殊历史时期的古岸线位置,分析其变迁规律,并与古新世、始新世之交的高温事件,始新世末—渐新世初全球气候变冷事件,渐新世—中新世全球变冷、海平面下降事件,中中新世早期气候回暖、全球海平面上升事件,上新世早期全球变暖事件,晚上新世北极冰盖形成等系列事件进行对比,从而进一步了解古新世以来南海的环境演变过程。     

南海东北陆坡新生代构造区带划分新认识

正0引言南海是西太平洋最大的边缘海盆地,位于太平洋、欧亚和印—澳板块的交汇区,盆地动力学演化过程复杂[1]。自晚白垩世以来,随着大陆裂解,南海北部陆缘形成一系列新生代盆地,自西向东主要有莺歌海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地以及台西南盆地[2]。研究多认为南海扩张是自东向西南呈渐进式打开,东部次海盆率先于33Ma左右进入海底扩张阶段,并于15Ma左     

珠江口盆地西部文昌A凹陷断裂特征与成因探讨

在前人勘探解释的基础上,通过三维高分辨率地震资料,应用相干属性分析等技术对区域断裂进行精细化解释。研究表明盆地内发育着典型的犁式、花状构造、旋转正断层等伸展构造样式,在珠三南断裂影响下,南部边界断裂以阶梯状排列形成断阶构造。始新世—中中新世,断裂走向在持续右旋张扭应力场下以NE→EW→NWW顺时针方向旋转,张裂强度逐渐减弱。晚始新世—早渐新世,盆地在太平洋板块俯冲后退、印亚板块碰撞、古南海向南俯冲下发育EW向断裂,晚渐新世在南海扩张事件影响下前期右旋应力场得到加强,形成大量近EW向断裂,中新世后演化为NWW向断裂。文昌A凹陷断裂构造的演化、成因机制与南海北部陆缘应力场变化一致。该研究有利于进一步了解南海北部陆缘含油气盆地的构造特征和演化规律,提高油气勘探开发的效率。     

四国海盆起源与沉积环境演化

四国海盆位于西太平洋最大的边缘海——菲律宾海的东北部，是太平洋板块向欧亚板块俯冲而形成的一个目前已不活动的弧后盆地，具有高的热流值和洋壳裂开历史，并且具有双翼不对称扩张模式。其磁条带具有“东西不对称、南北不对等”的特点，从而造成四国海盆“北宽南窄、东凸西平”的地形、地貌特征。四国海盆具有典型的弧后盆地沉积特征，主要包括半远洋沉积、火山碎屑沉积和少量的远洋沉积。在早中新世、中中新世、晚中新世、上新世、更新世盆地发育的不同阶段，都有一定的岩相组合特征，并反映了当时的沉积环境。中中新世在盆地的北部和东部，晚中新世在盆地的北部、东北部，上新世和更新世在盆地的北部、东北部和西北部均发育有碎屑沉积。由于中更新世南海海槽的形成及其对物源的阻隔作用，在盆地北部发育了远洋粘土和钙质生物沉积。中中新世，盆地的北部、东侧和西侧均有火山活动发育，晚中新世仅在东部岛弧区有火山活动；上新世仅盆地的北部有少量的火山活动，晚更新世火山活动在盆地北部发育。     

南海新生代岩石圈板块的演化和沉积分布的某些特征

西太平洋区的边缘海是全球构造壮观区域之一.在板块构造图案中,它既是板块聚敛带又是岩石圈板块张裂区.在这些边缘海中尤以南海更为突出,它是东南亚油气资源富集区之一.本文根据新近获得的一些地球物理调查资料和海上钻探研究成果,试图以板块构造观点,对南海新生代岩石圈板块的构造变动与沉积分布的关系作一简要概述,不当之处请予指正.一、南海新生代岩石圈板块的演化南海位于印度洋-澳大利亚、太平洋和欧亚三大板块的聚合处,直接或间接地受这三大板块的相对运动和相互作用的控制,且在整个地史演变过程中,其地质构造的发生、发展也较为复杂.本-阿勃拉姆和上田(Ben-Avraham＆Uyeda,1973)在南海中央海盆发现有东西向地磁条带的存在;而后泰勒和赫茨(Taylar＆Hayes,1979)又进一步测定南海海盆的地磁异常条带具有良好的线性,走向为北东东,并根据其对称性,确定了海盆新生代扩张轴位于北纬16°附近,其主要扩张期为中渐新世至早中新世(17—32m·y)这与Watanabe等(1977)按照热流值确定的年龄(14—36m·y)基本吻合.据地震折射资料认为:海盆为洋壳性质,厚度变化在5—6公里之间.路德维格(Ludwing,1970)曾在其些折射剖面上见到声波速度为6.5—7.4公里/秒的层3(L3)厚度约为正常洋     

南海北缘新生代盆地沉积与构造演化及地球动力学背景

南海北缘新生代沉积盆地是全面揭示南海北缘形成演化及与邻区大地构造单元相互作用的重要窗口。通过对盆地沉积-构造特征分析,南海北缘新生代裂陷过程显示出明显的多幕性和旋转性的特点。在从北向南逐渐迁移的趋势下,东、西段裂陷过程也具有一定的差异,西部裂陷活动及海侵时间明显早于东部,裂陷中心由西向东呈雁列式扩展。晚白垩世-早始新世裂陷活动应是东亚陆缘中生代构造-岩浆演化的延续,始新世中、晚期太平洋板块俯冲方向改变导致裂陷中心南移,印度欧亚板块碰撞效应是南海中央海盆扩张方向顺时针旋转的主要原因。     

琼东南盆地深水区东区凹陷带结构构造及其演化特征

琼东南盆地深水区东区凹陷带,即松南—宝岛—长昌凹陷,位于琼东南盆地中央坳陷东端。在大量地震资料解释的基础上,对38条主要断层进行了详细分析。获得以下认识:(1)琼东南盆地深水区东区凹陷带平面上表现为近EW向展布的平行四边形,剖面结构表现为自西向东由半地堑—不对称的地堑—半地堑有规律变化。(2)琼东南盆地深水区东区凹陷带断裂系统可划分控制凹陷边界断层、控制洼陷沉积中心断层和调节性断层3类。(3)琼东南盆地深水区东区凹陷带古近纪时期受到太平洋板块俯冲和南海海盆扩张的双重影响,构造应力场发生NW—SE→SN转变。构造演化可划分为3个阶段:～32Ma,应力场以区域性NW—SE向伸展为主,断裂系统以NE—SW向为主,控制凹陷边界;32～26Ma,以南海海盆近SN向拉张应力场为主,断裂系统以NWW—SEE向为主,断层活动控制凹陷沉积中心;26～Ma,区域性伸展与南海海盆扩张应力均逐渐减弱,NE—SW向和NWW—SEE向断裂继承性发育。(4)琼东南盆地深水区东区凹陷带内部主要断层在渐新统崖城组和陵水组沉积时期活动速率快,地形高差大、沉积水体深、沉积厚度大,控制了崖城组和陵水组的大规模沉积,有利于烃源岩的发育。圈闭以受断层控制的断鼻和断块为主,长昌主洼凹中隆起带发育2个最为理想的构造圈闭。     

南中国海西南部海盆海山古地磁研究

南海西南部海盆七座海山古地磁研究表明，中中新世开始海山向南平均运动了4个纬度左右，运动速度约为24cm/a。西南海盆形成中先作顺时针旋转后改为逆时针旋转，反映了印度洋板块与欧亚板板碰撞后华南大陆南缘向东南裂离扩散的同时，受到来自于东部构造运动影响的结果。南海西南部海盆为陆缘裂离后，由陆壳逐渐向洋壳转变形成。