关于南海北部特提斯的讨论

南海及邻区处于欧亚大陆与冈瓦纳古陆拼合带的东南端,是特提斯构造域和濒太平洋构造域交汇的重要地区.特提斯缝合带沿金沙江-哀牢山构造带进入南海,人们从而认为南海可能存在特提斯洋遗迹,并认为缝合带存在于磁静区中.本文通过对南海北部陆坡地球物理资料的解释结果,包括重力、磁力、海底地震和深反射地震数据,以及区域地质特征分析,研究了南海北部陆缘高磁异常带和磁静区的成因.结果表明高磁异常带是中白垩世时期古太平洋板块转向俯冲形成的陆缘火山弧,当时存在古俯冲带.磁静区经历了后期大陆边缘张裂和古南海和南海的打开,并经历了高温热物质的底辟作用,使得地壳拉张减薄,居里面抬升形成磁静区.经历了南海的扩张后,原始的俯冲带可能已经向南迁移到南海南部或者已经俯冲消失,其中也不存在缝合带.      

Lithospheric structure of the Southwest South China Sea: implications for rifting and extension

ABSTRACT

The South China Sea (SCS) is an excellent site for studying the process of conjugate margin rifting, and the origin and evolution of oceanic basins. Compared with the well-defined northern margin of the SCS, the western and southern segments of the SCS margin have not been researched in significant detail. To investigate the regional structure of the southwestern SCS, a gravity model is constructed, along with the lithospheric thermal structure along a wide-angle seismic profile. The profile extends across the conjugate margins of the Southwest Sub-Basin (SWSB) of the SCS and is based on the latest multiple geophysical measurements (including heat flow and thermo-physical parameters). The results show that the average thicknesses of the crust and thermal lithosphere along the profile are about 15 km and 57 km, respectively. The overall amount of extension of continental crust and lithosphere is more than 200 km. Thermal structure of the lithosphere shows that the continental margins are in a warm thermal state. The southwest SCS is characterized by ultra-wide, thinned continental crust and lithosphere, high Moho heat flow, early syn-rift faulted basins, undeformed late syn-rifting, and high seismic velocities in the lower crust. These various pieces of evidence suggest that the break-up of the mantle lithosphere occurred before that of the continental crust favouring a depth-dependent extension of the southwestern SCS margin.     

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。     

中国东南地区岩石圈热结构特征及其构造意义

中国东南地区地质演化复杂,中—新生代构造变形强烈,岩石圈深部热力学状态及其对构造活动的影响有待深入。文章结合最新的大地热流数据与地壳结构Crust 1.0模型,利用稳态热传导方程,以岩石捕虏体温压数据和地震学观测为约束,构建了华南地区扬子克拉通、华夏地块以及南海北缘等不同单元的岩石圈热结构。结果表明该区岩石圈热结构存在强烈的不均一性：除了上扬子地区（四川盆地）为“温壳温幔”的热结构,华南其他大部分地区都表现为“热壳热幔”的特征;同一深度下,华夏地块与南海北缘的深部温度显著高于扬子克拉通;热岩石圈厚度从克拉通内部向沿海地区（NWSE）逐渐降低,也即由四川盆地的~200 km减少到华夏地块的~110 km,再到南海的~70 km。此外,我们还发现陆内地震的分布与岩石圈温度密切相关,地震活动集中分布于600℃等温线以内。总体而言,扬子克拉通中西部岩石圈热结构具有冷而厚的特征,而华夏地块和南海北缘受古太平洋平板俯冲和新生代大陆边缘构造—岩浆作用的改造,表现为热且薄的特征,岩石圈的热弱化进而加速了华南大陆边缘的裂解及随后的南海扩张过程。     

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.      

中国东部大陆边缘晚新生代构造演化及板块相互作用过程重建

晚新生代中国东部大陆边缘的构造活动主要集中于东海东缘。中新世以来菲律宾海板块俯冲、冲绳海槽弧后张裂、台湾弧-陆碰撞等一系列重大构造过程,塑造了现今琉球沟-弧-盆体系、台湾碰撞造山带和南海东北部的构造-地貌格局。本文基于对重磁和多道地震资料的解译,并结合前人研究成果,恢复了冲绳海槽构造演化史,阐明了冲绳海槽弧后张裂和台湾弧-陆碰撞之间的关系。在此基础上,重建了中新世以来欧亚板块、菲律宾海板块、南海板块之间的相互作用过程模型。本研究有助于进一步理解板块汇聚背景下东亚大陆边缘深部动力-热力过程对浅部构造格局变迁的制约和影响。     

试论南中国海盆地新生代板块构造及盆地动力学

南海地处欧亚、印度—澳大利亚和菲律宾海板块的交互带,是西太平洋地区面积最大的边缘海之一,其成因机制和演化过程对探讨特提斯构造域和太平洋构造域相互作用及油气勘探等问题具有重要意义,虽备受关注但仍存争议.综合目前该区及外围已有的大地构造等方面的资料,本文从探讨南海外围的构造格架及中-新生代演化过程入手,分析了南海及外围板块...     

东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制

近年来,我国地球科学家提出“陆缘构造扩张”观点,较好的解释了亚洲东部大陆边缘于新生代发生扩张离散运动的原因。本文基于“陆缘构造扩张”观点,探讨东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制。东亚陆缘带是具有强烈岩浆活动和构造变形的扩张带,此构造带的主要地球物理特征是频繁的地震活动和明显的地热异常。东亚陆缘扩张带地震层析成像显示,太平洋板块低角度俯冲到欧亚板块之下并平卧于670km相变界面之上。这种图像可能是俯冲后撤导致陆缘扩张的结果。热模拟及地球动力学计算表明:俯冲后撤时间距今约76Ma,海沟带后撤为陆缘壳体的生长留下空间,并形成东亚陆缘壳体增生扩展的前沿带,陆缘扩张量约700km。     

南海北部陆缘的磁异常特征及居里面深度

为了研究南海北部张裂大陆边缘的地壳热结构,利用船载测量磁力数据,通过功率谱方法反演南海北部陆缘居里等温面,并结合深地震剖面、区域断裂及大地热流分布,讨论了深部热结构状态.结果显示研究区居里面深度在13~26 km之间,在上下陆坡转换带处与莫霍面相交,北东向断裂多位于居里面梯度带上,北西向断裂多具有分割、错断的特点,居里面深度和大地热流值具有相关性.结果揭示了陆架、上陆坡地区磁性体可能主要位于上地壳和下地壳上部,下陆坡及洋壳区地壳与地幔顶部有被磁化的迹象.磁静区位于居里面上隆区边缘,F3断裂和F4断裂之间可能是残留古洋壳.潮汕凹陷和台西南盆地中央隆起是发生底侵的主要区域,F2断裂为其北界.      

论南沙海槽的地壳性质

根据海上地球物理测量,对四条剖面的重力和地震剖面资料进行联合正反演推算,结合已发表的国内外地质、地球物理资料对南沙海槽的地壳厚度及性质进行了分析。结果表明,南沙海槽的地壳为一个减薄的陆壳,从南沙微陆块向婆罗洲方向厚度减薄,具有类似大陆边缘从陆壳向洋壳过渡部位的地壳构造特征。顺着海槽的走向,地壳厚度变化趋势是从东北向西南变薄。从构造演化的角度分析,南沙海槽是古南海洋陆交界的边缘,由于古南海的闭合及晚白垩世以后婆罗洲逆时针方向旋转,海槽的大部分是陆壳,其西南端可能有残留的洋壳。     

南海西南次海盆构造特征及其沉积响应

本文对穿过南海西南次海盆的逾1000 km的多道地震测线CFT剖面进行了地震界面特征的识别和地震层序的划分,分段分析了拆离断层对其减薄陆壳的拆离作用。结合前人研究成果,对南海西南次海盆地壳结构特征开展了分析,并总结了其构造特征。西南次海盆在发生陆缘张裂—海盆扩张、洋壳出现—扩张后稳定沉积这一系列过程中,可划分为4个阶段的沉积响应：A阶段(古新世之前)——前裂谷阶段,表现为地壳在拉张应力下产生小的断层;B阶段（始新世—早渐新世）——陆缘的裂谷阶段,地壳在拉张应力下拉张减薄,A阶段产生的断层出现了旋转,出现了大型掀斜的拆离断层,沉积物为同裂谷沉积,该阶段以产生了破裂不整合结束;C阶段（晚渐新世—早中新世）——海盆扩张阶段,海盆开始扩张,张应力从陆缘转移到了洋盆;D阶段（中中新世以来）——海盆扩张结束以后,以一套稳定沉积为特征。     

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。     

南海中央海盆高精度地震勘探揭示的大陆漂移过程

南海的形成和演化得到了广泛研究,前人提出了超过5种成因模式,当前流行是海底扩张模式,但它难以合理解释南海洋壳上的洋中脊跳跃和南海中央海盆上的大陆残片。本文首先基于南海中央海盆中的两条高精度地震勘探剖面,在深入剖析洋壳的分层结构基础上,对这两条地震勘探剖面进行了新的构造地质解释。然后通过伸展构造的形成过程,发展了地幔上涌和陆壳重力滑移双驱动大陆漂移模型,最后深入研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造挤出+主动漂移”模式。构造挤出是印度-欧亚大陆碰撞造成的欧亚东南缘微陆块大规模被动挤出,而主动漂移是微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移。南海中央海盆上残留的地震反射特征,是微陆块主动漂移后造成的海底被扩张现象。并进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史。所提出的新模式能够合理解释南海的洋中脊跳跃现象及大陆残片的成因机制。新大陆漂移模型为板块运动提供了一个新的动力模式。     

深地震探测揭示的华南地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来, 在华南地区进行了大量的深地震探测研究。本文通过对华南地区的深地震探测研究的总结和梳理, 探讨了华南大陆及其邻近海域的莫霍面变化情况, 结果表明: 华南大陆莫霍面形态变化较大, 总体变化趋势是由西部向东部呈逐渐抬升; 华南大陆最深的莫霍面出现在攀西地区北缘, 最浅的莫霍面出现在衢州盆地, 两者差35 km; 华南地区周缘断裂均存在莫霍面错断; 华南加里东造山带莫霍面深度浅于台湾造山带; 东海边缘海与南海北缘地壳厚度明显不同。这些特征可能指示了不同区域所经历的岩石圈及地壳演化过程不同, 其中攀西地区的莫霍面较厚可能同青藏高原物质东流有关, 华南造山带的地壳减薄缘于后期遭受的伸展作用, 东海及南海的莫霍面深度反映了两者处于不同的陆缘位置, 前者为活动大陆边缘, 后者为被动大陆边缘。     

Crustal Structure across the Northwestern Margin of South China Sea: Evidence for Magma‐poor Rifting from a Wide‐angle Seismic Profile

We present results from a 484 km wide-angle seismic profile acquired in the northwest part of the South China Sea (SCS) during OBS2006 cruise. The line that runs along a previously acquired multi-channel seismic line (SO49-18) crosses the continental slope of the northern margin, the Northwest Subbasin (NWSB) of the South China Sea, the Zhongsha Massif and partly the oceanic basin of the South China Sea. Seismic sections recorded on 13 ocean-bottom seismometers were used to identify refracted phases from the crustal layer and also reflected phases from the crust-mantle boundary (Moho). Inversion of the traveltimes using a simple start model reveals crustal images in the study area. The velocity model shows that crustal thickness below the continental slope is between 14 and 23 km. The continental part of the line is characterized by gentle landward mantle uplift and an abrupt oceanward one. The velocities in the lower crust do not exceed 6.9 km/s. With the new data we can exclude a high-velocity lower crustal body (velocities above 7.0 km/s) at the location of the line. We conclude that this part of the South China Sea margin developed by a magma-poor rifting. Both, the NWSB and the Southwest Sub-basin (SWSB) reveal velocities typical for oceanic crust with crustal thickness between 5 and 7 km. The Zhongsha Massif in between is extremely stretched with only 6–10 km continental crust left. Crustal velocity is below 6.5 km/s; possibly indicating the absence of the lower crust. Multi-channel seismic profile shows that the Yitongansha Uplift in the slope area and the Zhongsha Massif are only mildly deformed. We considered them as rigid continent blocks which acted as rift shoulders of the main rift subsequently resulting in the formation of the Northwest Sub-basin. The extension was mainly accommodated by a ductile lower crustal flows, which might have been extremely attenuated and flow into the oceanic basin during the spreading stage. We compared the crustal structures along the northern margin and found an east-west thicken trend of the crust below the continent slope. This might be contributed by the east-west sea-floor spreading along the continental margin.     

南海南、北陆缘中生代构造层序及其沉积环境

新生代海底扩张,使南海陆缘分为南、北两部分。南部礼乐地块与南海北缘在扩张之前构成了统一的活动陆缘。通过对南、北陆缘的钻井研究和井旁地震剖面解释,发现二者的中生界均具有4 个地震层序及3 个构造层。南北陆缘构造层序及物源分析表明,早白垩世礼乐地块与南海北缘曾发生碰撞拼贴。早白垩世的南海北缘地区沉积环境由海陆过渡相向陆相演化,相应的礼乐地区是由浅海相向滨海相演化,二者反映出相同的向上变浅旋回,说明在南、北陆缘拼贴之后,两者具有了统一的构造沉积背景。到晚白垩世末,两区均隆升为陆,且遭受剥蚀; 南海北缘地区上白垩统部分被剥蚀,而距俯冲边界更近的礼乐地区上白垩统则被剥蚀殆尽。     

Distribution,Seismic Characteristics and Controlling Factors of Carbonate Platforms on the Northwestern Margin of the South China Sea

Newly-acquired seismic data reveal widespread carbonate deposits covering a large part of the northwestern South China Sea margin.Three carbonate platforms are identified to have developed on the topographic highs inherited from tectonic deformation and volcanic accretion.Across the carbonate platforms,the Miocene strata are characterized by high-amplitude seismic reflections and distinct platform architecture that overlaps older strata.The Guangle and Xisha carbonate platforms grew on faulted blocks due to South China Sea continental rifting,while the Zhongjian carbonate platform developed on a structural high induced by early Miocene volcanism.During the late Miocene,partial drowning resulted in the inhibition of platform growth,eventual platform drowning and termination of most carbonate deposition.The drowning of the Guangle and Zhongjian carbonate platforms is shown by the supply of siliciclastic sediments during the late Miocene and seems to be closely linked to late Neogene volcanic activity,whilst the drowning of the Xisha carbonate platform is primarily related to relative eustatic changes.Our results imply that tectonic activity,volcanism and eustasy are the dominant controls on the evolution of carbonate platforms on the northwestern margin of the South China Sea.     

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。     

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。