南海的基本构造特征与成因模型：问题与进展及论争

南海位于欧亚、印澳、太平洋三大板块交接部位,是东亚大陆边缘最大的边缘海,其大陆边缘经历了复杂的类型转换:北部80 Ma左右为安第斯型大陆边缘,于始新世逐步转变为裂陷边缘,中中新世以来逐步转变为典型被动陆缘;东侧17 Ma前为开放的海域,6 Ma以来逐渐以沟弧盆系统的俯冲带为界,成为半封闭海盆,由单向俯冲演变为双向俯冲;西界自34 Ma以来逐渐转变为走滑型或转换型大陆边缘;南界34 Ma前为与北部对应的不对称裂陷型大陆边缘,34~16 Ma为被动陆缘,16 Ma以后逐渐为俯冲消减型大陆边缘。南海成因的动力学背景复杂,有多种成因争论。板块动力因素既有东侧太平洋板块俯冲、菲律宾板块楔入的影响,又有西侧印度洋板块斜向俯冲、洋中脊俯冲,还可能有北侧青藏高原隆升、大陆块体挤出的影响;同时,深部底侵、拆沉、地幔柱、地幔水化过程等地幔动力学背景也不可忽视。     

长江中下游燕山期逆冲推覆构造及成因机制

长江中下游地区为我国著名铜、铁多金属成矿带之一.本文根据长江中下游及邻近地区构造等特征,将该区构造单元自北向南划分为华北地块、大别造山带、长江中下游前陆构造带、扬子地块、华夏地块;并进一步将长江中下游前陆构造带细分为保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带、长江中下游中生代坳陷带、通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带三个次级构造带.在燕山早期,长江以北的保康-武汉-宿松-巢湖褶冲带逆冲构造极性指向SE,而长江以南的通山-瑞昌-石台-宁国褶冲带逆冲构造极性指向NW.长江以南褶皱样式在岳阳-通山-瑞昌一线以南由隔挡式变为隔槽式,叠瓦式逆冲断裂更发育.在九岭-幕阜山隆起及南部的白垩纪红色盆地基底中逆冲断裂多为高角度,褶皱多为隔槽式,元古宇的浅变质岩卷入逆冲作用,为典型的厚皮构造.长江以北的紧闭同斜褶皱主体形成在印支期,随后被早燕山期的逆冲推覆作用改造.结合野外地质调查,通过对已有跨长江中下游地区的深地震剖面重新解释,发现以长江为界,长江中下游地区北侧深部、浅部构造处于耦合状态;而南侧深部、浅部构造已经脱藕,形成上下地壳的“鱼骨刺”结构,深部构造可能是是印支期扬子地块向华北地块下俯冲的残余结构.长江中下游地区浅部从北向南的逆冲作用应该与大别造山带超高压变质岩挤出有关,而从东南向北西的逆冲推覆作用可能同中侏罗世古太平洋板块向亚洲大陆俯冲有关.     

南海南部新生代控盆断裂特征及盆地群成因

南海南部新生代盆地自北向南有南薇西、北康、礼乐、曾母、南沙海槽、文莱-沙巴、西北巴拉望等多个中小型新生代沉积盆地。这些盆地总体具有南断北超的箕状结构,靠近北部陆坡部位具有单一地堑结构,但是靠近南部具有两层结构,下部为箕状断陷,上部为叠瓦式逆冲推覆体。根据盆地不同演化阶段性质的转换和主控盆断裂特征,可将这些盆地归纳为3种盆地群:裂陷盆地群(南薇西、北康、礼乐)、裂陷-拉分-前陆叠合盆地(曾母)以及裂陷-前陆盆地群(南沙海槽、文莱-沙巴、西北巴拉望)。这些盆地的形成与盆缘一级控盆断裂带和盆内次级断裂密切相关。根据断裂的性质,一级控盆断裂带可分为张性、剪性、压性3种,包括南沙海槽北缘张性断裂带,南海西缘、卢帕尔和廷贾-李准等走滑断裂带和南沙海槽南缘逆冲断裂带。南海南部渐新世南海运动、中中新世南沙运动等构造事件不同程度地影响了这些盆地,表现在盆地由裂陷或拉分盆地转换为海相前陆盆地,断裂带不同程度的反转或由正断层转变为逆断层或走滑断层。盆地群的成盆动力学机制不同阶段是变化的,早期可能受欧亚大陆东南缘陆缘裂解作用、古南海的南向俯冲拖曳,导致南海南部裂离华南大陆并形成南断北超的箕状断陷盆地;晚期(16 Ma以后)南海南部出现指向北的前展式、叠瓦式逆冲推覆,其动力来源于南部的澳大利亚板块和欧亚板块的碰撞,同时导致盆地性质转换和婆罗洲地块的逆时针旋转。     

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34 Ma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15 Ma之后,但此时南海却停止了扩张,而且大约在10~5 Ma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。     

遥感技术在断裂研究中的应用——以张家口—蓬莱断裂带为例

张家口一蓬莱断裂带是一条北西西向活动断裂带。本文选取ETM+光学影像和SRTM高程影像作为主要数据源,结合研究区已有地质资料研究发现该带断裂构造的北西西向线性特征明显。从水系分布和错断地形等地貌标志判断,该断裂具有左阶组合样式和左行走滑活动特征。据遥感影像综合特征,可将该带分为张家口段、延庆-怀来段和北京一天津段,影像特征分段性显著,并与断裂带的分段性一致。研究结果表明,张家口-蓬莱断裂具有左行走滑的运动学特征,限制或错断北北东或北东向断裂,并且控制该区域的左阶雁列式第四纪盆地群和第四纪冲洪积物的分布。该断裂带各段对不同规模的水系分布和形态影响比较大,且北京-天津地区的华北平原段断裂对第四纪冲洪积扇和沿海地区的贝壳堤的形态和分布有一定的控制作用。地球物理深部数据和野外地质考察资料也证实了遥感解泽的结果,证明遥感技术在探查断裂构造空间展布和活动性鉴定中有着广泛的应用前景。