琼东南盆地古近纪幕式裂陷及构造、层序和沉积的综合响应过程

通过对区域性角度不整合、构造沉降阶段性演化以及断裂幕式活动和古构造格架变化等信息的识别与厘定,揭示了琼东南盆地古近纪构造活动的幕式演化过程及其特征。进一步结合层序地层与沉积充填综合分析,系统论述了幕式裂陷作用对沉积层序形成与演化的控制。研究表明：琼东南盆地古近纪经历了3个裂陷阶段,即裂陷Ⅰ幕（S₁₀₀-S₈₀）、裂陷Ⅱ幕（S₈₀-S₇₀）和裂陷Ⅲ幕（S₇₀-S₆₀）,分别对应盆地的初始断陷期、主断陷期和断坳转换期。裂陷活动早期以强烈的差异性块断作用为主导,而晚期逐渐被区域性坳陷作用和少量断裂活动共同控制的均一化沉降作用所取代,整体呈现出弱-强-弱的演化特征。裂陷作用的幕式过程及不同裂陷幕同沉积构造活动的差异性通过对可容纳空间、沉降速率、同沉积断裂活动和古构造格架的深刻影响,进而控制了盆地内层序地层单元与沉积旋回的整体发育、沉积与沉降中心的时空展布以及层序地层格架下沉积体系域的构成样式。     

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。     

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。     

黔南桂中地区二叠纪—中三叠世沉积充填特征及演化过程

对野外露头、钻井剖面进行了层序界面识别和层序地层分析,重新厘定了研究区二叠系—中三叠统不同相区的地层划分对比方案,将研究区二叠系—中三叠统划分出2个超层序和19个三级层序;以超层序体系域为编图单元,编制了研究区二叠纪—中三叠世层序岩相古地理图,系统揭示了研究区二叠纪—中三叠世各超层序的不同体系域的相带发育规律;分析了研究区二叠纪—中三叠世3个盆地演化阶段(被动陆缘裂谷盆地阶段、弧后裂谷盆地阶段、前陆盆地阶段)的盆地充填特征,并建立了相对海平面升降过程中的沉积充填过程及动态演化模式,提出了研究区被动陆缘裂谷盆地阶段和弧后裂谷盆地阶段的低位期为盆-隆相间期,海侵期为台-盆相间的建设期,高位期为台-盆相间格局定型期,中三叠世的受印支运动破坏了台-盆相间格局,转化为前陆盆地的浊积岩沉积。     

南海南部海域主要沉积盆地构造演化特征

南海南部海域主要沉积盆地沿南沙块体南部、西部两条不同的边界分布，其成盆时代、盆地类型、盆地演化历史以及油气资源效应都有较大的差异，它们的发生发展均与南海的两次海底扩张有关；构造演化具有明显的阶段性，早期均与区域拉张作用有关，都经历了中中新世末期的变形、改造和随后的区域沉降过程，并受到礼乐运动、西卫运动和南沙运动的影响。万安、曾母和北康盆地是南海南部海域具有代表性的新生代沉积盆地，分属于不同的盆地类型。万安盆地是叠置在较薄地壳和高热流值背景之上的一个新生代走滑拉张盆地，经历了三个构造演化阶段。曾母盆地是南沙块体向南俯冲与婆罗洲块体发生软碰撞而形成的一个周缘前陆盆地，经历了四个不同的构造演化阶段。北康盆地是在南沙块体上于白垩纪末一第三纪早期由于地壳拉伸、裂陷而形成的一个陆缘张裂盆地，经历了三个构造演化阶段。     

南海北部—东海南部中生代盆地演化与油气资源潜力

目前的勘探成果表明,南海北部到东海南部的广阔海域普遍发育中生代地层,但是除了在台西南盆地发现工业油气藏之外,其他地区的中生界尚未有大的勘探突破。本次研究将中生代南海北部—东海南部作为一个整体,开展大地构造背景分析,厘清各构造时期盆地的性质及其形成演化机制,探讨油气资源潜力。结果表明:南海北部—东海南部从晚三叠世到白垩纪整体为一个大型盆地,盆地的演化受其周围板块相互运动所控制;晚三叠世(T₃)主要受特提斯构造域控制,发育被动陆缘边缘海沉积盆地;从早侏罗世(J₁)到早白垩世均受古太平洋板块(伊泽奈崎板块)向欧亚板块俯冲机制的控制,其中早—中侏罗世(J_1-2)发育弧前坳陷盆地,晚侏罗—早白垩世(J₃—K₁)盆地性质为弧后断陷盆地;晚白垩世(K₂)受太平洋板块、欧亚板块和印度板块的联合控制,性质依然为弧后断陷盆地,与前期相比,裂陷强度加大;海水由东南方向侵入,地层垂向上由海相向陆相逐渐过渡,由东南向西北和东北方向,水体逐渐变浅,亦由海相向陆相逐渐演变;中生界在南海北部潮汕坳陷等地区发育深海相和海湾相泥岩,在东海南部基隆坳陷也发育良好的海湾相泥岩,生烃潜力大,具有形成大型油气藏的物质基础和地质条件,勘探潜力巨大。本次研究结果可以为南海北部—东海南部中生界的油气资源勘探提供依据。     

南海西南次海盆基底形态特征及控制因素

本文解释了横穿南海西南次海盆的两条多道地震测线,对南海西南次海盆的基底形态特征进行了描述和分类,并讨论了基底形态与扩张速率之间的对应关系。研究结果表明,西南次海盆基底可以分为两种类型：类型1为岩浆作用主导的平坦基底,局部有岩浆侵入;类型2为构造作用主导的掀斜断块。扩张速率的计算表明：N3测线所代表的西南次海盆北东段的半扩张速率在13~36 mm/a之间周期性变化,而在NH973-1所代表的中段半扩张速率基本稳定在19 mm/a左右,未有明显变化。海盆基底的类型变化与扩张速率的对应关系明显,在扩张速率较快的区域以类型1为主,而在扩张速率慢的区域以类型2为主。西南次海盆北东段扩张速率呈现周期性变化,相应海盆基底也表现为相间排列;而西南次海盆中段的基底比较单一,以类型2为主。南海西南次海盆北东段扩张时间更久,并可能存在周期性活动的岩浆房;而海盆中段海底扩张发生较晚,岩浆作用较弱,从而造成西南次海盆从北东到南西不同的基底形态特征。     

中国南海不同板块边缘沉积盆地构造特征

基于科学考察区域联测剖面资料,结合南海大地构造背景研究,对南海主要的新生代沉积盆地的构造特征进行了对比分析。研究表明,区域联测剖面穿越的沉积盆地的构造特征具有显著的差异,具体表现在大地构造背景、重磁场特征、盆地基底、断裂性质、构造线方向以及火成岩发育等方面。南海断裂的发育与盆地形成具有密切的关系,南海北部主要表现为NE向张性断裂控制的沉积盆地;西部主要表现为NW向和近SN向走滑断裂控制的沉积盆地;南部比较复杂,张性、压性、剪性断裂都有发育,但以NE向的南沙海槽逆冲断裂及其控制的南沙海槽盆地最具代表性;东部主要指南海中央海盆,断裂和海底火山共同控制了该区上新世-第四纪沉积。     

南海北部白垩纪—渐新世早期沉积环境演变及构造控制*

南海北部珠江口—琼东南盆地白垩系—下渐新统记录了华南大陆边缘从主动陆缘向被动陆缘的转换过程。基于盆地构造-地层、单井相、地震相等特征的综合分析,结合南海中南部的沉积环境和区域构造演化,探讨南海北部白垩纪—渐新世早期的沉积环境演变及构造控制背景。研究发现: (1)南海北部白垩系广泛分布,古新统分布极为有限; 始新世早-中期,琼东南盆地只在部分凹陷深部发育了小规模的滨浅湖相和扇三角洲相沉积,珠江口盆地白云凹陷以大规模发育的湖泊相为特征; 始新世晚期—渐新世早期,琼东南盆地和珠江口盆地白云凹陷都受到海侵作用的影响,以海岸平原相和滨浅海相为主。 (2)构造演变包括5期:包括白垩纪安第斯型大陆边缘的“弧—盆”体系发育期,古新世区域隆升剥蚀山间盆地发育期,始新世早-中期裂陷发育,始新世晚期—渐新世早期陆缘破裂期,渐新世晚期东部海盆稳定扩张期。最后,探讨了南海盆地中生代末/新生代初的动力学转换过程及特征。     

Asymmetry in oceanic crustal structure of the South China Sea basin and its implications on mantle geodynamics

ABSTRACT

We investigated the oceanic crustal structure and lithospheric dynamics of the South China Sea (SCS) basin through a comprehensive analysis of residual gravity anomaly and bathymetry combined with seismic constraints and interpretation from geodynamic modelling. We first calculated the residual mantle Bouguer anomaly (RMBA) of the oceanic crustal regions of the SCS by removing from free-air gravity anomaly the predicted gravitational attractions of water-sediment, sediment-crust, and crust-mantle interfaces, as well as the effects of lithospheric plate cooling, using the latest crustal age constraints including IODP Expedition 349 and recent deep-tow magnetic surveys. We then calculated models of the gravity-derived crustal thickness and calibrated them using the available seismic refraction profiles of the SCS. The gravity-derived crustal thickness models correlate positively with seismically determined crustal thickness values. Our analysis revealed that the isochron-averaged RMBA are consistently more negative over the northern flank of the SCS basin than the southern conjugate for magnetic anomaly chrons C8n (~25.18 Ma) to C5Dn (~17.38 Ma), implying warmer mantle and/or thicker crust over much of the northern flank. Computational geodynamic modelling yielded the following interpretations: (1) Models of asymmetric and variable spreading rates based on the relatively high-resolution deep-tow magnetic analysis would predict alternating thicker and thinner crust at the northern flank than the southern conjugate, which is inconsistent with the observed systematically thicker crust on the northern flank. (2) Models of episodic southward ridge jumps could reproduce the observed N-S asymmetry, but only for crustal age of 23.6–20 Ma. (3) Southward migration of the SCS ridge axis would predict slightly thinner crust at the northern flank, which is inconsistent with the observations. (4) Models of higher mantle temperatures of up to 25–50°C or >2% less depleted mantle sources on the northern flank could produce large enough anomalies to explain the observed N-S asymmetries.     

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。     

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。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

东海盆地中、新生代盆架结构与构造演化

基于地貌、钻井、岩石测年和地震等资料,分析盆地地层分布、盆架结构、构造单元划分和裂陷迁移规律,结果表明东海盆地由台北坳陷、舟山隆起、浙东坳陷、钓鱼岛隆褶带和冲绳坳陷构成,是以新生代沉积为主、中生代沉积为辅的大型中、新生代叠合含油气盆地;古元古代变质岩系构成了盆地的基底。该盆地不仅是印度-太平洋前后相继的动力体系作用下形成的西太平洋沟-弧-盆构造体系域一部分,而且也是古亚洲洋动力体系作用下形成的古亚洲洋构造域和特提斯洋动力体系作用下形成的特提斯洋构造域一部分,晚侏罗世至早白垩世经历了构造体制转换,盆地格局发生重大变革,早白垩世以前主要受古亚洲-特提斯洋构造体制影响的强烈挤压造山和地壳增厚作用演变为早白垩世以来主要受太平洋构造体制控制的陆缘伸展裂陷和岩石圈减薄作用,经历侏罗纪古亚洲-特提斯构造体制大陆边缘拗陷和白垩纪以来太平洋构造体制弧后裂陷两大演化阶段。白垩纪以来太平洋构造体制的弧后裂陷演化阶段可细分为早白垩世至始新世裂陷期、渐新世至晚中新世拗陷期和中新世末至全新世裂陷期。     

南海东北部潮汕坳陷中生代构造特征及其油气勘探潜力

钻探资料证实南海东北部发育海相中生界。潮汕坳陷是南海东北部最大残留坳陷,面积达3. 7×10 4 km2,经历了晚三叠世张裂初期、侏罗纪坳陷期、晚侏罗世末期第一次构造反转期、早白垩世再沉降期、晚白垩世晚期第二次构造反转期及新近纪区域热沉降期等6个构造演化阶段,充填了滨浅海、半深海等海相沉积及河湖相等陆相沉积。潮汕坳陷侏罗系半封闭海湾型烃源岩有机质丰度相对较高,泥岩地层厚,生烃能力强,油气地质条件好,具有较好的油气勘探前景。     

Plate tectonic control on the formation and tectonic migration of Cenozoic basins in northern margin of the South China Sea

The tectonic evolution history of the South China Sea(SCS) is important for understanding the interaction between the Pacific Tectonic Domain and the Tethyan Tectonic Domain,as well as the regional tectonics and geodynamics during the multi-plate convergence in the Cenozoic.Several Cenozoic basins formed in the northern margin of the SCS,which preserve the sedimentary tectonic records of the opening of the SCS.Due to the spatial non-uniformity among different basins,a systematic study on the various basins in the northern margin of the SCS constituting the Northern Cenozoic Basin Group(NCBG) is essential.Here we present results from a detailed evaluation of the spatial-temporal migration of the boundary faults and primary unconformities to unravel the mechanism of formation of the NCBG.The NCBG is composed of the Beibu Gulf Basin(BBGB),Qiongdongnan Basin(QDNB),Pearl River Mouth Basin(PRMB) and Taixinan Basin(TXNB).Based on seismic profiles and gravity-magnetic anomalies,we confirm that the NE-striking onshore boundary faults propagated into the northern margin of the SCS.Combining the fault slip rate,fault combination and a comparison of the unconformities in different basins,we identify NE-striking rift composed of two-stage rifting events in the NCBG:an early-stage rifting(from the Paleocene to the Early Oligocene) and a late-stage rifting(from the Late Eocene to the beginning of the Miocene).Spatially only the late-stage faults occurs in the western part of the NCBG(the BBGB,the QDNB and the western PRMB),but the early-stage rifting is distributed in the whole NCBG.Temporally,the early-stage rifting can be subdivided into three phases which show an eastward migration,resulting in the same trend of the primary unconformities and peak faulting within the NCBG.The late-stage rifting is subdivided into two phases,which took place simultaneously in different basins.The first and second phase of the early-stage rifting is related to back-arc extension of the Pacific subduction retreat system.The third phase of the earlystage rifting resulted from the joint effect of slab-pull force due to southward subduction of the proto-SCS and the back-arc extension of the Pacific subduction retreat system.In addition,the first phase of the late-stage faulting corresponds with the combined effect of the post-collision extension along the Red River Fault and slab-pull force of the proto-SCS subduction.The second phase of the late-stage faulting fits well with the sinistral faulting of the Red River Fault in response to the Indochina Block escape tectonics and the slab-pull force of the proto-SCS.     

南海东北陆坡断裂特征及其对盆地演化的控制作用

南海东北陆坡断裂发育,主要有北东、北西、近南北和近东西向的4组断裂,按性质分则有张性、压性和走滑等。主干基底断裂有F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10等,这些断裂规模较大并决定了珠江口盆地白云凹陷、尖峰北盆地、笔架盆地和台西南盆地发育和演化。受主干断裂的控制,尖峰北盆地经历了断陷、坳陷、区域沉降3期演化,发育两套构造层;而笔架盆地则经历了渐新世断陷、渐新世末—中中新世坳陷和晚中新世—全新世构造反转3期演化,发育两套构造层。     

南海南沙海域沉积盆地构造演化与油气成藏规律

据钻井、地震剖面、区域地质及磁异常条带分析解释,南沙海域及其邻区的主要沉积盆地的形成演化受裂谷起始不整合面和破裂不整合面分隔,可分为前裂谷期、裂谷期和后裂谷期3个构造阶段。大中型油气藏相关数据的统计表明,南沙海域及邻区大中型油气藏的成藏要素和油气田发育受构造阶段控制。(1)烃源岩发育具有分期、分区特征,礼乐盆地发育前裂谷期、裂谷1幕烃源岩;万安、曾母、西北巴拉望盆地发育裂谷2幕烃源岩,文莱-沙巴盆地发育后裂谷期烃源岩。(2)储层发育具有分期、分带特征,表现为外带老(裂谷2幕)、内带新(后裂谷期)。(3)圈闭类型包括构造、岩性地层圈闭及构造-岩性地层等因素形成的复合圈闭,大致具有内带以地层圈闭为主,外带以构造圈闭为主的特征。(4)大中型油气田分布具有外带砂岩富油气、内带碳酸盐岩富气特点。(5)南沙海域及邻区发育两个后裂谷期主含油气区,即东部巴兰三角洲砂岩背斜油气区和西部卢卡尼亚碳酸盐台地气区。其中,大中型气田的成藏要素组合为裂谷2幕烃源岩、后裂谷期碳酸盐岩储层和地层圈闭;大中型油气田则为后裂谷期烃源岩、砂岩储层和背斜圈闭。     

南海海域新生代沉积盆地构造演化的动力学特征及其油气资源

通过对构造环境、地球物理场特征、盆地生储盖层发育等方面对比研究, 讨论南海南北部沉积盆地的油气资源分布特征, 为在南海进行油气勘查指明方向.目前油气勘探实践证明, 南海南部的油气资源比北部丰富, 究其原因, 南海北部为被动大陆边缘, 张性沉积盆地的烃源岩体积较小, 而南部挤压环境下形成的沉积盆地的烃源岩体积大; 北部的地热流较南部小, 因此地温梯度也较小, 如北部陆架上的珠江口盆地的热流值在5 3~ 87mW /m2之间, 平均6 7mW /m2, 而南海南部大曾母盆地平均热流值达97mW /m2, 最大值达130mW /m2, 故南部边缘烃源岩的成熟度比北部高; 由于南部边缘处于挤压构造环境, 因此在沉积盆地中形成了许多挤压构造, 而北部边缘一直处于张性构造环境, 形成的构造较少且较小; 同时, 南部边缘沉积盆地中, 烃源岩生烃与构造形成在时间上搭配较好.因此, 在南海南部边缘沉积盆地中形成了许多大型油气田, 而南海北部边缘沉积盆地中, 大型油气田较少, 中小型油气田较多.这就是为什么南海南部边缘的油气资源比北部丰富的地质原因.