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.      

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

南海南北共轭边缘伸展模型探讨

通过对南海南北边缘地震剖面的对比,结合周边构造分析,提出南海大陆边缘的裂离经历了两期伸展作用,即早期的简单剪切和晚期的纯剪切伸展作用。简单剪切发生在晚白垩世-早始新世,其动力与太平洋板块俯冲带的后撤、太平洋板块与欧亚板块之间汇聚速率的降低、以及先存北倾缝合带等密切相关。纯剪切发生在中始新世－渐新世－早中新世,剪切作用的转变与古南海的南向俯冲板块拖曳有关。     

南海西缘新生代沉积盆地形成动力学探讨

通过对南海西缘新生代沉积盆地伸展作用、沉降、构造变形等特征分析,检查印支地块多条近北西向走滑断裂时间、幅度等特征以及与盆地之间联系,结果表明印度-欧亚碰撞引起的逃逸作用与南海西缘新生代盆地没有直接的成因联系;两个与俯冲有关的不同扩张机制与南海西缘新生代盆地有成因联系,即(1)太平洋板块在古新世到始新世的滚动后退,太平洋-欧亚板块汇聚速率的降低驱使这些盆地产生初始伸展作用;(2)渐新世到中中新世古南海南倾俯冲板块的拖曳力,进一步驱使这些盆地的伸展及接着的南海扩张.     

中国南海礼乐盆地新生代断裂体系的发育与演化

断裂体系发育特征是礼乐盆地新生代构造演化的重要表现形式。运用研究区丰富的二维地震资料,在详细刻画主干断裂和次级断裂的几何学特征基础上,厘定了断裂体系各时期的活动规律,明确了断裂体系演化的时空差异性：古新世-早渐新世断裂体系以NNE向和NEE向主干断裂为主,早期整体断裂活动速率低且NNE向断裂占主导,后期NNE和NEE向断裂活动均大幅增强;晚渐新世-早中新世断裂体系表现为NNE和NEE向主干断裂继承性活动、NW向主干断裂和NEE-近EW向次级断裂形成;中中新世以来断裂体系活动微弱、消亡。响应于太平洋板块、欧亚板块和印澳板块交汇碰撞、古南海消亡以及新南海扩张的区域地质背景,礼乐盆地的新生代演化过程可分为陆缘裂陷(包括陆缘初始裂陷和陆缘强烈裂陷)、漂移裂陷及前陆拗陷三个阶段;古新世至早中新世拉张应力场由NWWSEE到SN向的顺时针转变和中中新世以来拗陷背景下来自东、南侧的挤压控制了礼乐盆地断裂体系的发育与演化。     

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挠曲沉降-区域差异沉积阶段。古新世-早渐新世,古南海向东南俯冲,华南古陆陆缘因水平引张力作用发生被动裂陷,形成礼乐盆地;此时以滨浅海环境为主,受碎屑物源供给控制,在盆地西北部发育一系列规模相对较大的辫状河三角洲,礼乐盆地东部、南部邻近古南海,仅在孤立隆起边缘发育规模较小的扇三角洲。晚渐新世-早中新世,古南海持续俯冲,新南海扩张,礼乐-巴拉望地块裂离华南古陆,向南漂移,盆地沉降缓慢,断层活动弱;此时以浅海-半深海环境为主,碎屑物源匮乏,盆地北部发育大型碳酸盐岩台地和生物礁,南部总体为半深海环境。中中新世以来,新南海扩张停止,礼乐-巴拉望地块向菲律宾岛弧俯冲碰撞,礼乐盆地进入周缘前陆期,以非对称挠曲沉降为特点,水深增大,断层活动增强;此时以半深海-浅海为主,盆地北部总体以碳酸盐岩台地和生物礁为特色,盆地南部局部发育深水重力流沉积。礼乐盆地构造-沉积演化与古南海俯冲-消亡、新南海扩张-关闭过程密切相关。     

古南海俯冲过程:婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积记录

古南海的俯冲消亡是深入揭示南海扩张机制和重塑东南亚中新生代构造演化的关键,然而目前对于古南海的俯冲过程仍存在诸多争议。马来西亚婆罗洲出露完整的晚白垩世-渐新世沉积地层,是研究古南海构造演化的重要窗口。本文通过碎屑矿物组成、元素地球化学及Nd同位素分析,对婆罗洲晚白垩世-渐新世地层沉积物来源进行示踪,反演区域古地理格局及构造演化。结果显示,晚白垩世-古新世Rajang群沉积物主要来源于古太平洋俯冲形成的岩浆岩带,马来半岛与印支陆块南缘对古新世-晚渐新世地层沉积贡献明显增加,暗示古太平洋板块俯冲的影响持续到早古新世(～60 Ma)。晚始新世,随着澳大利亚板块持续向北漂移,婆罗洲逆时针旋转引起残余海盆剪刀式闭合。～37Ma,曾母陆块与婆罗洲碰撞, Rajang群抬升剥蚀。渐新世,古南海在婆罗洲东北部沙巴开始俯冲,对应于南海的打开。古南海自西向东斜向俯冲消亡,婆罗洲的逆时针旋转与沿卢帕尔线的走滑使Rajang群与Kuching超级群叠置。     

中国中生代沉积盆地演化

在综合分析中生代早-中三叠世、晚三叠世-早白垩世、晚白垩世-白垩纪3个时段中国沉积盆地分布、充填序列、岩相古地理和构造古地理的基础上, 建立了中国中生代沉积盆地的时空演化, 并探讨了中国中生代沉积盆地的时空演化与中生代构造运动的响应关系, 认为: (1)随着亚洲洋俯冲消亡及天山-兴蒙造山系形成, 中国北方地区总体处于古亚洲洋消亡以后, 陆块汇聚碰撞背景, 西北地区盆山格局基本定型, 南部古特提斯洋的双向俯冲消减, 在北羌塘-三江多岛弧盆系中的一系列弧后洋盆相继俯冲消亡; (2)晚三叠世的"印支运动"使古亚洲陆最终固结并向外增生, 中国己经基本形成了南海北陆的分布格局, 绝大部分地区进入陆内演化阶段.印支期以后, 华南中部上隆, 隔开了西部的古地中海域和东部的古太平洋海域; (3)中侏罗世以来, 在古太平洋板块向欧亚大陆俯冲的影响下, 整个中国东部卷入滨太平洋构造域, 西太平洋型活动大陆边缘形成.中国东北大部分地区为弧内裂陷(火山沉积)盆地; 华北-阿拉善陆块东西分化, 中西部主要发育压陷盆地或断陷盆地或坳陷盆地, 东部则形成与古太平洋板块俯冲有关的陆缘岩浆弧弧内裂陷盆地; 华南则以雪峰山为界, 东部广泛发育与陆缘岩浆弧演化相关的弧内裂陷盆地, 西侧则发育陆内大型压陷盆地、断陷盆地或断坳盆地.中国西南则仍然为多岛洋弧盆系格局.      

东海盆地形成的区域地质背景与构造演化特征

东海盆地处于西太平洋俯冲带前缘,是发育在华南克拉通基底之上的,以晚白垩世-新生代沉积为主的新生代盆地.东海盆地性质是在活动大陆边缘减薄陆壳之上的,由于洋-陆俯冲消减所引起的张裂、拉伸作用而形成的弧后裂谷型盆地,是西太平洋众多“沟-弧-盆”体系的一部分.东海盆地陆架外缘隆起控制着东海盆地的演化过程,该地质单元形成于晚白垩世,是陆缘隆起和增生楔的复合体,中新世后由于菲律宾海板块的活动而解体为现今的钓鱼岛隆褶带和琉球隆起.结合对陆架外缘隆起的研究后认为,东海盆地晚白垩世以来的演化历程具有3大构造阶段,即:第一阶段,古新世-中始新世西部坳陷形成发展期;第二阶段,中始新世-渐新世东部坳陷形成发展期,其中,中晚始新世太平洋板块的转向是东、西部坳陷构造迁移的分界点;第三阶段,中新世-全新世,东海盆地进入到菲律宾板块影响时期,原先的构造格局开始分解.      

南海北部陆架断裂系统特征及其对南海打开的启示意义

南海作为西太平洋最大的边缘海之一,处于太平洋、欧亚以及印-澳三大板块的俯冲汇聚作用之下,具有复杂的形成机制和演化历史。白垩纪初期,受太平洋板块俯冲后撤的影响,南海北部和南部陆缘发育一系列NE-NEE向张性剪切岩石圈断层,渐新世以来断裂大多继承先存断裂继续活动。中新世晚期,菲律宾海板块向西持续俯冲,在南海北部陆缘出现大量的近EW-NEE向张性正断层和NWW-NW向剪性基底断裂。两期断裂在平面上相互交切,代表了不同时间板块间的相互作用,但这些断裂在垂向上经历了何种构造活动,如何控制南海北部盆地群的沉积分布,与周围板块的运动方式有何联系,这些问题仍未得到系统解答。最重要的是,这些断裂系统的形成过程对南海海盆的打开方式有何启示意义是一个值得深入探讨的问题。本文针对南海北部陆缘发育的NE-NEE向、NW向和E-W向断裂系统,选取NE-NEE向、NW向断裂系统最发育的珠江口沉积盆地,利用重磁异常、沉积地层和地震反射剖面资料,系统分析断裂结构特征及活动历史。结果表明,南海北部陆缘一系列NEE向的断裂带(如滨海断裂带),很可能为珠江口盆地内部控坳主控断层,且断裂活动经历了早期低角度滑脱,第二期高角度正...     

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...     

Meso‐Cenozoic Evolution of Earth Surface System under the East Asian Tectonic Superconvergence

The East Asian geological setting has a long duration related to the superconvergence of the Paleo‐Asian, Tethyan and Paleo‐Pacific tectonic domains. The Triassic Indosinian Movement contributed to an unified passive continental margin in East Asia. The later ophiolites and I‐type granites associated with subduction of the Paleo‐Pacific Plate in the Late Triassic, suggest a transition from passive to active continental margins. With the presence of the ongoing westward migration of the Paleo‐Pacific Subduction Zone, the sinistral transpressional stress field could play an important role in the intraplate deformation in East Asia during the Late Triassic to Middle Jurassic, being characterized by the transition from the E‐W‐trending structural system controlled by the Tethys and Paleo‐Asian oceans to the NE‐trending structural system caused by the Paleo‐Pacific Ocean subduction. The continuously westward migration of the subduction zones resulted in the transpressional stress field in East Asia marked by the emergence of the Eastern North China Plateau and the formation of the Andean‐type active continental margin from late Late Jurassic to Early Cretaceous (160‐135 Ma), accompanied by the development of a small amount of adakites. In the Late Cretaceous (135‐90 Ma), due to the eastward retreat of the Paleo‐Pacific Subduction Zone, the regional stress field was replaced from sinistral transpression to transtension. Since a large amount of late‐stage adakites and metamorphic core complexes developed, the Andean‐type active continental margin was destroyed and the Eastern North China Plateau started to collapse. In the Late Cretaceous, the extension in East Asia gradually decreased the eastward retreat of the Paleo‐Pacific subduction zones. Futhermore, a significant topographic inversion had taken place during the Cenozoic that resulted from a rapid uplift of the Tibet Plateau resulting from the India‐Eurasian collision and the formation of the Bohai Bay Basin and other basins in the East Asian continental margin. The inversion caused a remarkable eastward migration of deformation, basin formation and magmatism. Meanwhile, the basins that mainly developed in the Paleogene resulted in a three‐step topography which typically appears to drop eastward in altitude. In the Neogene, the basins underwent a rapid subsidence in some depressions after basin‐controlled faulting, as well as the intracontinental extensional events in East Asia, and are likely to be a contribution to the uplift of the Tibetan Plateau.     

南海成因及其演化模式探讨

尽管南海已进行深入的调查与研究,提出多种成因模型,包括挤出模型、弧后扩张模型、古南海俯冲拖曳模型等,但因其所处构造位置特殊,周边构造环境经历了复杂的改造,所有成因模式均未能得到广泛的认可。本文从三大板块相互作用入手,结合南海实测数据,提出南海形成的弧后扩张—左旋剪切模型。认为南海是古南海往北俯冲的弧后盆地,菲律宾海板块往北漂移形成的大规模左旋走滑是南海扩张的触发因素。印度—欧亚碰撞产生中南半岛挤出主要影响西南海盆扩张方向,使得扩张轴从近东西向转为北东向。南海及邻区晚中生代以来的演化可以分为以下阶段：1）早白垩世开始澳大利亚板块往北漂移,新特提斯洋往北俯冲消亡,导致弧后扩张,形成古南海;2）晚白垩世末—始新世,古南海往北俯冲,导致弧后拉张形成陆缘裂谷;3）早渐新世,受菲律宾海板块西缘大型左旋走滑影响,在原有裂谷的基础上从东往西海底扩张,形成南海;4）渐新世末,受俯冲后撤的影响,扩张中心往南跃迁,同时受西缘断裂左旋活动的影响,扩张轴从近东西西逐步转为北东向;5）早中新世晚期,南沙地块—北巴拉望地块与卡加延脊碰撞,南海扩张停止。     

中国东南部侏罗纪—第三纪陆相地层沉积特征

系统分析、总结了中国东南部地区中新生代地层的分布状况、沉积作用、构造特征 ,反映出地层分布总体上具 NE走向、SE— NW的分带现象 ,现今盆地的面貌有五种不同类型及相应的几何形态。分析认为 ,中国东南部早、中侏罗世普遍为拉张裂陷沉积环境 ,在赣南、粤北、闽西一带发育双峰式火山岩 ;稍后可能受到区域性挤压 ,如皖南、浙西、赣东北等地有南东向北西逆冲的压性构造 ;早白垩世为火山喷发高峰期 ,研究区均不同程度发生了火山喷发 ,其中东南沿海发育大面积的火山岩 ;早白垩世以后华南全区转为拉张 ,发育大量中、小型断陷盆地等伸展型盆地 ;晚白垩世—第三纪地壳继续处于拉张松弛环境 ,形成以裂谷环境为主要特征的火山—沉积岩石组合。这些结果表明 ,早—中侏罗世受古特提斯构造域和太平洋构造域的共同影响 ,中侏罗世之后太平洋板块占主导 ,上述现象主要系太平洋板块在晚中生代不同阶段对中国东南部俯冲作用的方位、俯冲速率、俯冲角度有所变化所导致     

Differences in the Tectonic Evolution of Basins in the Central‐Southern South China Sea and their Hydrocarbon Accumulation Conditions

To reveal the causes of differences in the hydrocarbon accumulation in continental marginal basins in the centralsouthern South China Sea,we used gravity-magnetic,seismic,drilling,and outcrop data to investigate the tectonic histories of the basins and explore how these tectonic events controlled the hydrocarbon accumulation conditions in these basins.During the subduction of the Cenozoic proto-South China Sea and the expansion of the new South China Sea,the continental margin basins in the central-southern South China Sea could be classified as one of three types of epicontinental basins:southern extensional-foreland basins,western extensional-strike slip basins,and central extensional-drift basins.Because these basins have different tectonic and sedimentary histories,they also differ in their accumulated hydrocarbon resources.During the Cenozoic,the basin groups in the southern South China Sea generally progressed through three stages:faulting and subsidence from the late Eocene to the early Miocene,inversion and uplift in the middle Miocene,and subsidence since the late Miocene.Hydrocarbon source rocks with marine-continental transitional facies dominated byⅡ-Ⅲkerogen largely developed in extremely thick Miocene sedimentary series with the filling characteristics being mainly deep-water deposits in the early stage and shallow water deposits in the late stage.With well-developed sandstone and carbonate reservoirs,this stratum has a strong hydrocarbon generation potential.During the Cenozoic,the basin groups in the western South China Sea also progressed through the three developmental stages discussed previously.Hydrocarbon source rocks with lacustrine facies,marine-continental transitional facies,and terrigenous marine facies dominated byⅡ2-Ⅲkerogen largely developed in the relatively thick stratum with the filling characteristics being mainly lacustrine deposits in the early stage and marine deposits in the late stage.As a reservoir comprised of self-generated and self-stored sandstone,this unit also has a high hydrocarbon generation potential.Throughout those same three developmental stages,the basin groups in the central South China Sea generated hydrocarbon source rocks with terrigenous marine facies dominated byⅢkerogen that have developed in a stratum with medium thicknesses with the filling characteristics being mainly sandstone in the early stage and carbonate in the late stage.This reservoir,which is dominated by lower-generation and upper-storage carbonate rocks,also has a high hydrocarbon generation potential.     

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.      

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。