珠江口盆地浅水陆架区拆离断陷的构造变形与沉积充填响应:以恩平凹陷为例

珠江口盆地新生代发育跨越浅水区至深水区、多类型的拆离断陷,其中浅水陆架区拆离断陷是探究拆离构造变形与沉积充填响应的重要窗口.基于地震资料和钻井资料详细解析,对恩平凹陷低角度拆离断层特征进行了研究,探讨了拆离构造变形的控制因素、变形过程和沉积充填响应机制.研究表明,恩平凹陷低角度边界正断层为壳间拆离断层,长度约50 km,倾角平均17.5°,断面最深达中下地壳,裂陷期经历了中低角度到低角度的转变.拆离断层形成于中生代先存逆冲断层基础之上,与中下地壳韧性剪切穹隆和边界调节性走滑断裂相伴生,联合控制形成均衡深拆离、前展式宽拆离和迁移型复式拆离3种凹陷结构类型.垂向上可划分出三期裂陷幕,因差异构造变形而具有不同的沉积充填响应:（1）早文昌期均一裂陷幕,快速的裂陷沉降发育于先存逆冲断层弱面,形成具厚层中深湖的均一窄深箕状半地堑;（2）晚文昌期拆离伸展幕,凹陷受差异构造变形而发育成东、西沉积充填差异化的宽浅断陷,西部韧性剪切穹隆弱隆升与边界走滑断层强走滑控制了恩平17洼自迁移型中深湖和大型辫状河三角洲-重力流沉积,而东部韧性剪切穹隆强隆升控制了恩平12-18洼沉积中心跳跃式异迁移的沉积充填,过渡带发育大型走向斜坡扇三角洲;（3）恩平期拆离-断拗联控幕,构造变形由简单剪切向纯剪切转变,沉积向外流水系主导的浅水辫状河三角洲-浅湖相充填转变.低角度拆离断陷具有与高角度脆性断陷不同的构造变形和沉积充填响应,烃源岩与砂岩储层的时空分布非均质性强.研究成果对恩平凹陷的烃源岩和深部储层预测,以及南海北部陆缘同类拆离断陷的构造-沉积充填研究具有良好的指导意义.      

南海张裂过程及其对晚中生代以来东南亚构造的启示——IODP建议书735-Full介绍

南海的形成揭示了大陆边缘张裂和盆地形成的复杂模式,尽管已经进行了广泛研究,但是关于基底岩石和深海盆沉积层的精确年代数据还很缺乏,这使得对南海张裂年代的估计存在很大的误差,对张裂机制和历史的各种假设没有得到验证.同时只有对南海的张裂过程有了精确地分析与刻画,才能更好地理解西太平洋边缘海盆地的形成以及它们在印支块体受印度-欧亚板块碰撞而向东南挤出、青藏高原隆升中可能起到的作用.2009年正式提交的国际综合大洋钻探计划(IODP)建议书735-Full建议在南海深海盆内的4个站位上实施钻探.这4个站位分布在南海盆地4个不同的次级构造单元上(南海东北部、西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆),这样的站位设计会确保完成本建议书的整体研究目标,即揭示南海的张裂历史和它对晚中生代以来东南亚构造的启示.位于南海盆地最东北部的站位有助于确定该区域地壳的属性和验证古南海是否存在,位于西北次海盆的站住可能会提供南海的最早张裂年代,另外2个分别位于东部次海盆和西南次海盆的站位将重点确定2个次海盆的绝对年龄、基底矿物成分与磁化率以及2个次海盆的相对张裂次序.这些站位的水深大约在2 910～4 400 m,钻探深度预计到海底以下大约700～2 200 m,总的钻透深度为5 959 m,其中5 359 m穿透沉积层,另外600 m或400 m钻入基底.所有这些站位的位置是由已有的地球物理观测数据所确定,目前计划收集更多的地质与地球物理数据以满足IODP对井位调查数据的要求.     

南海南部陆缘盆地裂陷-漂移-前陆期构造演化及沉积响应: 以礼乐盆地为例

通过礼乐盆地构造-地层-沉积分析,查明了其构造演化及沉积充填特征,揭示了其与南海扩张事件的成因联系,为南海边缘海演化研究提供了参考.研究结果表明:礼乐盆地新生代构造-沉积演化经历了3个差异显著的阶段,即古新世-早渐新世陆缘裂陷-滨浅海碎屑岩沉积阶段、晚渐新世-早中新世裂离漂移-浅海碳酸盐岩沉积阶段、中中新世以来周缘前陆...     

被动大陆边缘：从大陆张裂到海底扩张

被动边缘是研究大陆张裂、破裂到海底扩张的关键。ODP103、149、173航次对伊比利亚-纽芬兰非火山型共轭边缘的研究,证实了洋陆过渡带和低角度拆离断层的存在,其中洋陆过渡带中广泛出现蛇纹岩化地幔橄榄岩,钻探结果支持不对称单剪模式。ODP104、152、163航次对挪威-格陵兰东南火山型共轭边缘的调查,揭示了典型的向海倾斜反射层（SDRS）的特征,反映了岩浆活动在边缘形成中的主导作用。为了进一步了解大陆从张裂到破裂到洋底扩张过程的一系列学术问题,需要在IODP阶段继续对共轭被动边缘以及包括冲绳海槽和南海在内的典型地区,通过钻探、采样和观测进行更深入的研究。     

南海北部深水区新生代盆地三层结构及其构造演化

位于陆壳与洋壳之上的大陆边缘记录了大陆裂解-大洋打开的全部过程,是研究地球动力学的重要场所.南海北部深水区盆地位于南海北部大陆边缘,新生代盆地表现为裂陷期盆地、裂后拗陷期盆地及裂后洋盆沉降期盆地3层结构.裂陷期盆地表现为一系列地堑及半地堑结构,拗陷盆地表现为中间厚两侧薄的“碟形”盆地特征,裂后拗陷期盆地表现为大陆坡局部加厚,向南海洋盆方向厚度逐渐减薄的“挠曲”盆地形态.南海北部深水区盆地经历了3期构造演化过程,盆地表现出不同的动力学机制.裂陷期盆地受地幔物质上涌影响表现为水平伸展作用为主,盆地内普遍发育伸展构造样式,裂后拗陷期盆地表现为区域均匀沉降特征.而裂后洋盆沉积期受南海强烈沉降作用的影响表现出明显的向南海洋盆倾斜特征.大陆架-陆坡-深海平原的构造格局主要形成于裂后洋盆沉降期.南海及其北部盆地下伏地幔物质活动的差异性决定了盆地内的3层结构的形成演化过程.     

南海北部陆缘结构及构造-岩浆演化

南海北部陆缘发育独特的远端带结构,以“裂谷宽、基底厚和地貌起伏”为主要特点,显著有别于经典贫岩浆型和富岩浆型张裂陆缘.为了解释陆缘结构的成因,综合已有研究进展和国际大洋发现计划（IODP）的钻探成果,对南海北部陆缘基底性质进行了调研,探讨了拆离断层和岩浆作用的特点以及两者间的相互作用.结果表明,在38 Ma之前南海北部大范围发育核杂岩构造,并伴随大量岩浆侵入到中下地壳;岩浆作用一方面加剧了地壳的韧性变形,导致应变无法集中而在多个地方同时发育大型拆离,另一方面对拆离面和减薄的基底进行了强烈改造.最终提出同张裂期就位的岩浆作用和中下地壳的韧性流动是形成南海北部宽裂谷陆缘的关键,深化了对陆缘结构、变形过程和岩石圈减薄机制的理解.      

大洋板块运动方向反转控制活动陆缘岩石圈张裂过程数值模拟

为了更好的探究大洋板块运动方向反转与大陆岩石圈张裂之间的动力学关系,以数值模拟为手段来正演大洋板块的反向俯冲,同时考虑光滑洋壳、海山链、海底高原、薄弱带等构造单元加入先期俯冲时对大陆岩石圈张裂的影响.结果显示:大陆岩石圈在大洋板块反向俯冲的过程中会被拉伸减薄,并出现局部岩石圈的颈缩直至张裂、同时伴随有软流圈地幔的上涌和减压熔融等现象.此外,含有不同构造单元的洋壳参与先期俯冲会对陆缘造成不同程度的破坏,从而影响拖曳过程中大陆岩石圈的应变集中,并导致大陆岩石圈在不同时间、不同位置出现张裂.模拟结果可用于对比南海陆缘在新生代张裂中表现的穿时等特征,亦可为其他被动陆缘张裂的动力学研究提供借鉴.      

珠江口盆地构造演化旋回及其新生代沉积环境变迁

目前对珠江口盆地中生代以来的演化过程及其与沉积环境演变的响应关系尚缺乏系统性认识.基于珠江口盆地中-新生代岩浆活动、断陷结构样式及其改造、典型构造变形样式、沉积中心的转换等特征的对比分析,将盆地中-新生代的构造演化划分为4个阶段、7个期次：（1）中侏罗世-晚白垩世早期（～170～90 Ma）为古太平洋板块俯冲主控的陆缘岩浆弧-弧前盆地演化阶段;（2）晚白垩世-始新世中期（～90～43 Ma）为太平洋板块俯冲后撤背景下弧后周缘前陆/造山后塌陷-主动裂谷演化阶段;（3）始新世中期-中中新世（～43～10 Ma）为华南挤出-古南海俯冲拖曳主导的被动陆缘演化阶段;（4）晚中新世以来（～10～0 Ma）为菲律宾板块NWW向仰冲主导的挤压张扭演化阶段.～90 Ma、～43 Ma、～10 Ma分别实现了由安第斯型俯冲向西太平洋型俯冲、由主动裂谷向被动陆缘伸展、由被动陆缘伸展向挤压张扭的转换.在此过程中,伴随着古南海和南海的发育-消亡,新生代裂陷期沉积环境由东向西、由南向北逐渐海侵,裂后期由南向北阶段性差异沉降,由陆架浅水向陆坡深水转换,这使得珠一/三、珠二、珠四坳陷的石油地质条件具有显著的分带差异性...     

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。     

南沙西南海域新生代构造活动特征与盆地演化

南沙海域处于已俯冲消亡的古南海和海底扩张形成的新南海洋盆之间, 其研究对于了解中生代末期以来南海北部陆缘张裂、新南海海底扩张和古南海向南俯冲消亡等构造过程具有重要意义.通过利用平衡剖面反演对该区新生代以来的构造活动和盆地演化进行研究.结果发现, 该区新生代以来的构造活动具有显著的分区性特征, 表现为以区内深大断裂为界, 所分隔的3个块体其构造活动的主导因素和活动阶段性存在差异.南沙块体构造活动的主导因素为NW向应力, 构造活动以中—晚中新世为界前张后压, 具有明显的阶段性; 万安盆地构造活动受万安断裂控制, 构造活动阶段性不明显; 曾母块体构造活动特征与南沙块体类似, 具有明显的阶段性, 但具体表现不同.在此基础上, 将该区主要盆地的演化划分为4个阶段, 即裂陷阶段、同沉积阶段、挤压阶段和区域沉降阶段.其表现又因盆地成因类型而有所不同: 北康盆地裂陷和挤压阶段突出, 沉降阶段缺失; 南薇西盆地裂陷阶段南弱北强; 万安盆地缺少挤压阶段; 曾母盆地则4个阶段均非常明显.      

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。     

Petroleum Geology in Deepwater Settings in a Passive Continental Margin of a Marginal Sea: A Case Study from the South China Sea

Deepwater oil and gas exploration has become a global hotspot in recent years and the study of the deep waters of marginal seas is an important frontier research area.The South China Sea(SCS)is a typical marginal sea that includes Paleo SCS and New SCS tectonic cycles.The latter includes continental marginal rifting,intercontinental oceanic expansion and oceanic shrinking,which controlled the evolution of basins,and the generation,migration and accumulation of hydrocarbons in the deepwater basins on the continental margin of the northern SCS.In the Paleogene,the basins rifted along the margin of the continent and were filled mainly with sediments in marine-continental transitional environments.In the Neogene–Quaternary,due to thermal subsidence,neritic-abyssal facies sediments from the passive continental margin of the SCS mainly filled the basins.The source rocks include mainly Oligocene coal-bearing deltaic and marine mudstones,which were heated by multiple events with high geothermal temperature and terrestrial heat flow,resulting in the generation of gas and oil.The faults,diapirs and sandstones controlled the migration of hydrocarbons that accumulated principally in a large canyon channel,a continental deepwater fan,and a shelf-margin delta.     

华南和南海北部陆缘岩石圈速度结构特征与沉积盆地成因

新近地震层析资料表明, 华南和南海北部陆缘岩石圈及下伏的软流层中存在规模宏大的低速异常带, 它们在研究区新生代演化历史中曾发挥重要的控制作用.其中, 岩石圈底面及内部的巨型NW向异常低速带表明中生代末至新生代早期的神狐运动不仅在华南与南海北部陆缘产生NE向张裂构造体系并催生出内陆-陆架-陆坡沉积盆地, 还导致南海海盆的早期扩张.软流层NNW向的异常低速带则反映岩石圈SSE向的蠕动直接导致南海中央海盆的海底扩张及陆缘地区的持续裂解.研究区深部速度结构特征是历史动力过程所残留的痕迹, 华南陆缘和南海北部新生代沉积盆地的形成和发展, 与岩石圈及软流层的结构和运动方式密切相关.      

被动大陆边缘张-破裂过程与岩浆活动:南海的归属

岩浆在被动大陆边缘的张-破裂过程中起到决定性作用.南海东北部陆缘发育厚度达10 km的下地壳高速体,其成因机制长期存在争议,影响了对南海东北部陆缘构造归属的界定.为了分析南海共轭陆缘的张破裂机制,本文调研了国内外最新研究进展,系统分析了南海南北陆缘的地壳结构和岩浆活动特点,提出:南海陆缘和海盆中发育有大量岩浆活动,但东...     

陆缘扩张型地洼盆地系及其形成机制探讨

本文提出“陆缘扩张型地洼盆地系”这一概念,以突出表述分布于东亚陆缘壳体之上,形成于地洼余动期的张性地洼盆地系列的壳体演化—动力环境。指出陆缘海中的裂陷盆地的成因难于与大洋板块俯冲导致弧后扩张的理论模式相联系,也不同于大西洋型盆地,而是大陆地壳演化到地洼余动期,并经历过华夏期地洼型造山运动之后拉伸裂陷的结果。论证了“岩石圈底层剥落、华夏期地洼造山带拉伸裂陷”是东亚陆缘扩张发生的一种重要机制,进而建立了由华夏期地洼型挤压造山带到盆岭型构造带和陆缘海盆地系的构造发展模式。     

被动大陆边缘构造演化对深水区烃源岩形成的控制

以世界被动大陆边缘含油气盆地构造演化、油气田资料为基础,采用地质综合分析方法,探讨了不同类型被动大陆边缘盆地在不同构造演化阶段深水区烃源岩的形成条件:开阔海型被动大陆边缘盆地群裂谷阶段发育大型局限湖盆,区域分布的厚层湖相富生油黑色泥页岩为主力烃源岩;边缘海型被动大陆边缘盆地群裂谷阶段发育受河流—波浪控制的大型三角洲,海陆过渡相富生气炭质泥页岩和煤系为主力烃源岩;被动大陆边缘阶段盆地群发生持续性海侵,在高水位体系域缺氧环境下的富有机质海相泥页岩为盆地重要的烃源岩。     

南海北部珠江口盆地陆架边缘斜坡带层序结构和沉积演化及控制作用

南海盆地是东南亚陆缘最大的、含有丰富油气等资源的边缘海盆地.对于南海大陆斜坡带的发育、沉积演化与南海盆地构造作用及动力学过程的响应关系等方面缺乏深入认识.依据地震、测井及岩心等丰富资料,对南海珠江口盆地东南部陆架边缘斜坡带的层序地层、沉积-地貌演化及其对构造、海平面和沉积物供应变化的响应关系开展了系统性的研究.研究表明盆地的沉积充填可划分为由区域性不整合所限定的7个复合（二级）层序（CS1-CS7）.复合层序CS3-CS7（上渐新统-第四系）均由区域性的海侵-海退旋回构成;其内可进一步划分出由局部不整合或水退-水进的转换面为界的20个次级层序（三级）.研究识别出包括外陆架至陆架边缘三角洲、前三角洲-斜坡扇、陆架边缘前积体、单向迁移的横向底流-斜坡重力流复合水道、大型斜坡下切峡谷、泥质斜坡扇、斜坡滑塌泥石流复合体以及大规模软沉积物变形体等沉积体系或沉积复合体,它们在不同层序具有特定的时空分布,构成多种沉积样式.短周期（三级）的沉积旋回变化与Haq的海平面变化曲线总体上可对比,但长周期的海侵和海退则明显不同,受到了构造隆升和沉降等的控制.陆架边缘沉积演化可划分出裂后早期海底扩张沉积（破裂层序）、裂后晚期海底扩张沉积、后海底扩张等构造-沉积演化阶段.裂谷作用晚期的热隆起、构造差异沉降、裂后热衰减沉降以及上新世以后的东侧碰撞等对主要不整合的形成和海侵-海退产生了重要的影响.晚渐新世至中中新世发育的复合层序（CS3和CS4）记录了裂后海底扩张到停止的大陆斜坡沉积过程;而裂后早期的沉积层序（CS3）为破裂层序,以发育大型的陆架边缘三角洲-前三角洲斜坡扇体系构成的前积层为特征.气候变化和季风加强可能增强了晚渐新世-早中新世和更新世沉积期的沉积物供应,为大规模陆架边缘三角洲体系的发育提供了充足的物源供给.发育于陆架边缘的三角洲-滨岸碎屑体系和共生的前三角洲斜坡扇体系构成区内最重要的油气勘探对象.      

南海北部洋-陆过渡带深部结构与岩石圈破裂过程

洋-陆过渡带是理解大陆岩石圈破裂和海底初始扩张的关键位置,但是在南海北部地区仍然存在关于相关地质过程的诸多疑问.通过近年开展的国际大洋发现计划航次以及深部地质地球物理探测,取得以下4个方面的认识.（1）南海北部的洋-陆边界一般与自由空间重力异常的正-负值过渡位置对应,而更加准确地限定需要结合反射、折射地震资料.稳定大洋岩石圈生成与大陆岩石圈最终破裂之间的洋-陆过渡边界的位置比以往认为的还应往深海盆方向移动.（2）洋-陆过渡带代表了远端带构造作用减弱和岩浆作用逐渐增强的区域.陆坡地壳发育扩张后岩浆底侵、洋-陆过渡带发育同破裂期岩浆喷出结构和侵入反射体.（3）在中生代的古俯冲带弧前区域,新生代的断裂沿着早期的构造开始活动,岩石圈多处发生强烈的共轭韧性剪切作用.随着大陆岩石圈的进一步拉伸减薄,部分靠陆一侧的裂谷中心停止张裂,成为夭折裂谷,以台西南盆地南部凹陷、白云凹陷、西沙海槽为代表,而南海陆缘异常伸展和最终破裂的地方集中在南侧裂谷中心.夭折裂谷下亦发现地幔蛇纹石化,进一步反映了较弱的同破裂岩浆活动.（4）南海初始洋壳的增生沿着大陆边缘走向具有显著的变化,南海东北部洋-陆过渡带下伏地幔明显抬升和部分蛇纹石化,地震纵、横波速度以及折射波衰减特征都支持此观点,反映南海东北部是一个贫岩浆型大陆边缘.未来,南海北部洋-陆过渡带有望成为南海“莫霍钻”的理想备选钻探区.      

大陆解体与被动陆缘的演化

火山型被动陆缘是大陆解体过程中形成的一类陆缘类型,其演化过程与活动陆缘一样复杂多变。随着近年来对大陆解体过程与被动陆缘演化的深入研究,对其沉积过程、岩浆活动以及变质作用研究都有了很大的进展。陆壳减薄解体的过程有许多不同的模式,不对称的简单剪切模式可能是火山型被动陆缘的成因,其机制是软流圈隆起的最大位置从剖面上看与地壳减薄最大位置不在一条垂线上,造成软流圈上升的岩浆在解体的大陆一侧形成火山型被动陆缘。被动陆缘的沉积建造由两套沉积物组成,一套是大陆解体的裂谷阶段所形成的陆相沉积物和双模式火山岩组合,另一套是稳定陆缘的复理石组合;岩浆作用中基性岩类反应了物质直接源于上地幔的主要特点,并有部分受到地壳混染的特征;变质作用中高温低压环境主要发生在裂谷作用阶段,其特点反映了大陆解体过程中随着时间的增温和减压过程,而拆离伸展阶段则被脆性变形所代替。     

The structure,depositional style and accumulation characteristics of continental margin with diachronous breakup in the northern South China Sea

ABSTRACT

A typical diachronous breakup developed in the South China Sea (SCS); the breakup has been unequivocally identified, and gradually decreases in age from NE to SW. To illustrate the influence of a diachronous breakup on hydrocarbon accumulation, we used seismic profiles from CNOOC, and analysed crustal extension characteristics, sedimentary style and source rock accumulation. The main conclusions are as follows: (1) Because of the diachronous breakup in the SCS, various tectonic units developed in different positions on the northern continental margin with different degrees of extension. The Pearl River Mouth Basin (PRMB) is closer to the central sea basin of the SCS and has been affected by regional tension stress for a longer time. Tectonic units of proximal domain, necking zone, and distal margin types developed, and the crust structure thinned from the land towards the sea. The Qiongdongnan Basin (QB) is closer to the Southwest Sub-basin. There are symmetrical proximal domains on the southern and northern sides of the QB, with a necking zone in the central part. It presents as an abandoned passive continental margin. (2) The PRMB exhibited rifted cells first, followed by canyon type extensional faulting and horizontal axial transportation, and then by a longitudinal shelf-slope sedimentary style. But the QB has only rifted cells and canyon type faulting stages, no longitudinal shelf-slope sedimentary stage. The major source rocks in the northern SCS become younger from east to west, and the sedimentary facies change from lacustrine facies to marine-continental transitional facies. (3) The diachronous breakup process ultimately affecting oil and gas migration and accumulation process. The PRMB is dominated by deep-water shelf break accumulation with deep-water fan reservoir bodies. The QB is dominated by canyon type accumulation with channels.