鶯歌海盆地構(gòu)造演化動(dòng)力學(xué)機(jī)制探討

萬志峰，夏斌，徐力峰，李建峰

（1. 中山大學(xué)海洋學(xué)院 廣東 廣州 510275；2. 中國科學(xué)院邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中科院廣州地球化學(xué)研究所 廣東 廣州 510640；3. 廣東有色工程勘察設(shè)計(jì)院 廣東 廣州 510080）

鶯歌海盆地構(gòu)造演化動(dòng)力學(xué)機(jī)制探討

萬志峰1,2，夏斌1,2，徐力峰3，李建峰2

（1. 中山大學(xué)海洋學(xué)院 廣東 廣州 510275；2. 中國科學(xué)院邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中科院廣州地球化學(xué)研究所 廣東 廣州 510640；3. 廣東有色工程勘察設(shè)計(jì)院 廣東 廣州 510080）

鶯歌海盆地是在印支地塊與華南地塊縫合線上發(fā)展起來的新生代沉積盆地，其奇特的地質(zhì)現(xiàn)象與復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)背景是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。關(guān)于其形成機(jī)制，目前主要有四種觀點(diǎn)：“中國東部裂陷式”觀點(diǎn)、“左旋走滑”觀點(diǎn)、“右旋走滑”觀點(diǎn)、“先左旋后右旋”觀點(diǎn)。通過對該盆地區(qū)域地質(zhì)背景、盆地構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及沉積學(xué)綜合分析，認(rèn)為鶯歌海盆地形成演化受印-藏碰撞、太平洋板塊俯沖以及地幔上涌的影響，主要經(jīng)歷了古新世—早漸新世左旋拉分、晚漸新世—中新世熱沉降、上新世—第四紀(jì)右旋拉分三個(gè)階段。

鶯歌海盆地；構(gòu)造演化；動(dòng)力學(xué)機(jī)制；走滑拉分；熱沉降

鶯歌海盆地位于印支地塊、華南地塊與中國南海大陸架交接處，呈北西向展布，屬紅河斷裂帶在海域的延伸部分[1-2]。其特殊的構(gòu)造背景、巨厚的沉積蓋層、強(qiáng)烈的泥底辟構(gòu)造以及豐富的天然氣資源等奇特的地質(zhì)現(xiàn)象，成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而，對于鶯歌海盆地形成演化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制問題，亦是地球科學(xué)家爭論的焦點(diǎn)[3-5]。本文結(jié)合該盆地近半個(gè)世紀(jì)油氣勘探成果，從構(gòu)造演化與區(qū)域地質(zhì)角度入手，探討了盆地形成演化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。

1 鶯歌海盆地構(gòu)造特征

鶯歌海盆地是在印支地塊與華南地塊縫合線上發(fā)展起來的新生代沉積盆地，其基底是邊緣各構(gòu)造單元向海上的延伸[6-7]。盆地的走向和斷陷形態(tài)主要受到北西走向、北北西和近南北走向的基底斷裂帶控制，可劃分為鶯歌海中央坳陷帶、鶯東斜坡帶、鶯西斜坡帶3個(gè)一級構(gòu)造單元（圖1）。

圖 1 鶯歌海盆地構(gòu)造區(qū)劃圖Fig. 1 Structural division map of Yinggehai Basin

中央坳陷帶是鶯歌海盆地的主體，分為坳陷西北翹起端的臨高隆起構(gòu)造帶和坳陷主體的中央泥底辟背斜構(gòu)造帶，北西走向的1號斷裂帶和馬江斷裂帶分別構(gòu)成坳陷西北部和中南部的邊界斷裂帶，近南北走向的鶯西斷裂帶和中建隆起兩側(cè)邊界斷裂帶為坳陷的西部和東部邊界斷裂帶。鶯東斜坡帶與鶯西斜坡帶構(gòu)造面貌比較簡單，為繼承性發(fā)育、坡度較平緩的單斜。

2 前人關(guān)于鶯歌海盆地形成演化的研究觀點(diǎn)

鶯歌海盆地是紅河斷裂帶在海域的延伸，對鶯歌海盆地形成演化機(jī)制的研究，不僅可以揭示盆地構(gòu)造演化與沉積規(guī)律，有效指導(dǎo)油氣勘探；而且是分析印支-華南地塊相對運(yùn)動(dòng)、印-藏碰撞、南海擴(kuò)張的重要平臺。

前人對鶯歌海盆地形成演化機(jī)制做了大量的研究工作，提出了諸多觀點(diǎn)，概括起來主要有以下幾種：

2.1 “中國東部裂陷式”觀點(diǎn)

丁中一等(1999)[8]用地震剖面的地層資料進(jìn)行去壓實(shí)校正和回剝處理，得出盆地典型剖面的地層埋藏史和熱沉降史，通過與 Mckenzie理論曲線的對比求取拉張因子分布。研究指出，鶯歌海盆地與南海兩期海底擴(kuò)張作用有關(guān)，是符合 Mckenzie模型的拉張盆地。

2.2 “左旋走滑”觀點(diǎn)

茹克（1988）[9]對南海北部邊緣盆地的發(fā)育及其大地構(gòu)造意義進(jìn)行了研究，指出在40Ma以前，南海北部邊緣盆地發(fā)育與太平洋和歐亞板塊聚斂邊緣有關(guān)，屬弧間和弧后擴(kuò)張性質(zhì)；之后則主要由印度與歐亞板塊碰撞引起紅河斷裂帶的走向滑動(dòng)和印支地塊的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)所控制。鶯歌海盆地是受NWW—SEE及NW—SE方向的左旋張剪應(yīng)力場控制，沿NW向展布的走滑盆地。

2.3 “右旋走滑”觀點(diǎn)

龔再升等(1997)[10]和李思田等(1998)[11]認(rèn)為鶯歌海盆地是受地幔上涌引起的巖石圈伸展以及右旋走滑雙重機(jī)制聯(lián)合控制的轉(zhuǎn)換—伸展盆地。孫家振等(1995)[12]認(rèn)為鶯歌海盆地經(jīng)歷了兩次右旋走滑—伸展：第一次（始新世—早中新世）是由于華南板塊向東南滑移，形成南東—北西方向的斜向剪切伸展；第二次（晚中新世—第四紀(jì)）是由于南海的熱沉降造成的重力拖曳，使北部大陸邊緣一起右旋走滑。

2.4 “先左旋后右旋”觀點(diǎn)

郭令智等（2001）[13]、Sun 等（2003）[14]、孫向陽等（2003）[15]、鐘志洪等（2004）[16]通過多鶯歌海盆地區(qū)域地質(zhì)與大地構(gòu)造分析以及構(gòu)造模擬研究指出：古新世—早中新世，印支地塊向南東方向擠出，并伴隨順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鶯歌海盆地左旋走滑；中中新世—第四紀(jì)，華南地塊被擠出，鶯歌海盆地右旋走滑。

3 鶯歌海盆地構(gòu)造演化動(dòng)力學(xué)機(jī)制分析

根據(jù)鶯歌海盆地周邊板塊背景、區(qū)域應(yīng)力場和盆地構(gòu)造幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)及沉積學(xué)分析，并結(jié)合前人研究觀點(diǎn)，將鶯歌海盆地構(gòu)造演化劃分為古新世—早漸新世左旋拉分、晚漸新世—中新世熱沉降、上新世—第四紀(jì)右旋拉分三個(gè)階段。

3.1 古新世—早漸新世左旋拉分階段

Tapponnier等（1982）[17]根據(jù)剛性體擠入代用粘土模擬實(shí)驗(yàn)提出“擠出—逃逸模式”，印度板塊沿NE-SW向與歐亞板塊碰撞，引起歐亞板塊南緣呈岬角狀凸出的印支地塊向南東方向擠出，同時(shí)伴隨著地塊的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而該時(shí)期華南地塊相對穩(wěn)定，兩地塊的相對運(yùn)動(dòng)必然導(dǎo)致板塊邊界NW向斷裂帶（紅河斷裂等）左旋走滑活動(dòng)（圖 2）。同時(shí)，太平洋板塊—?dú)W亞板塊間會(huì)聚速率的快速衰減引起的東亞陸緣伸展活動(dòng)，為印支地塊的擠出提供了自由邊界[18]。

圖 2 鶯歌海盆地左旋走滑階段動(dòng)力學(xué)模式圖Fig. 2 Dynamics model of sinistral strike-slip phase in Yinggehai Basin

在這種NW向左旋走滑應(yīng)力背景下，鶯歌海盆地被拉開，盆地內(nèi)正斷層發(fā)育，產(chǎn)生一系列半地塹和雁行排列的南北向斷裂，將盆地分割為幾個(gè)不同的構(gòu)造單元，并控制沉積作用。首先在紅河斷裂南端和東方斷裂的北端連接區(qū)域及東方斷裂南緣和中建斷裂北端連接區(qū)域形成早期斷陷，然后向兩側(cè)擴(kuò)展，形成一系列的北西向的正斷層。在縱向上，盆地西部發(fā)育的一些與鶯西斷裂平行的南北向帶有正斷性質(zhì)的斷裂，這些斷層的強(qiáng)烈活動(dòng)控制了盆地西北部的沉降中心。盆地東南端在盆地形成中也表現(xiàn)出伸展的特點(diǎn)，形成一些地塹地壘構(gòu)造。

3.2 晚漸新世—中新世熱沉降階段

晚漸新世開始，印支地塊向南東擠出運(yùn)動(dòng)及其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減弱，華南地塊仍然相對穩(wěn)定，鶯歌海盆地主要受南海擴(kuò)張的影響，總體處于熱沉降狀態(tài)。該時(shí)期，印澳—?dú)W亞板塊碰撞以及太平洋板塊向歐亞板塊俯沖，在南海地區(qū)產(chǎn)生南北向拉張應(yīng)力。同時(shí)，板塊的相互作用引起地球深部物質(zhì)活動(dòng)：印—藏碰撞產(chǎn)生向東、南東方向的物質(zhì)流動(dòng)，太平洋板塊向歐亞板塊俯沖阻擋了向東、東南方向的物質(zhì)逃逸，使得這些物質(zhì)向南運(yùn)動(dòng)，而澳大利亞板塊NNW向俯沖和碰撞，阻擋了這些物質(zhì)進(jìn)一步向南運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致地幔物質(zhì)在南海地區(qū)上涌[19]。因此，南北向擴(kuò)張和地幔上涌共同導(dǎo)致南海擴(kuò)張，鶯歌海盆地?zé)岢两祷顒?dòng)明顯（圖3）。

圖 3 鶯歌海盆地?zé)岢两惦A段動(dòng)力學(xué)模式圖Fig. 3 Dynamics model of thermal subsidence phase in Yinggehai Basin

鶯歌海盆地區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致盆地西北部發(fā)生了軸向近南北的褶皺變形，沉積中心同期向南東方向發(fā)生遷移。盆地發(fā)生快速沉降，最大沉降速率達(dá)0.6 mm/a。深部地幔活動(dòng)造成盆地具有較高的地溫梯度，最高可達(dá)6.25 ℃/100m。拉張的構(gòu)造背景、快速沉降作用以及高熱流值，導(dǎo)致鶯歌海盆地泥底辟構(gòu)造廣泛發(fā)育。

3.3 上新世—第四紀(jì)右旋拉分階段

隨著印度板塊逐漸楔入歐亞板塊內(nèi)部，印支半島處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，華南地塊整體開始向東擠出，使得紅河斷裂轉(zhuǎn)換為右旋運(yùn)動(dòng)，鶯歌海盆地處于右旋拉分應(yīng)力背景（圖4）。這一作用導(dǎo)致盆地巖石圈應(yīng)力狀態(tài)的改變，造成深部壓力釋放和周邊巖漿活動(dòng)，以及盆地北端構(gòu)造反轉(zhuǎn)。盆地沉降速度再次明顯加快，沉降中心依次向南東方向遷移，沉降中心的軸向轉(zhuǎn)為北西，與現(xiàn)今盆地的方向一致。盆地邊界斷裂，如①號斷裂、鶯東斷裂和鶯西斷裂均有小規(guī)模的活動(dòng)，盆地內(nèi)部的泥底辟構(gòu)造活動(dòng)達(dá)到高峰。

4 結(jié) 論

（1）鶯歌海盆地因其特殊的構(gòu)造位置與地質(zhì)特征，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。其形成演化的動(dòng)力學(xué)機(jī)制問題亦是爭論的焦點(diǎn)，目前主要有“中國東部裂陷式”、“左旋走滑”、“右旋走滑”、“先左旋后右旋”等觀點(diǎn)。

圖 4 鶯歌海盆地右旋走滑階段動(dòng)力學(xué)模式圖Fig. 4 Dynamics model of dextral strike-slip phase in Yinggehai Basin

（2）根據(jù)盆地區(qū)域地質(zhì)背景、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)綜合分析，并結(jié)合前人研究觀點(diǎn)，將鶯歌海盆地構(gòu)造演化劃分為古新世—早漸新世左旋拉分、晚漸新世—中新世熱沉降、上新世—第四紀(jì)右旋拉分三個(gè)階段，其動(dòng)力學(xué)機(jī)制分別為：紅河斷裂左旋走滑、南海擴(kuò)張、紅河斷裂右旋走滑。

（3）誠然，鶯歌海盆地依然存在許多懸而未決的問題，諸如紅河斷裂帶在南海的延伸、異常高壓流體活動(dòng)與泥底辟構(gòu)造等問題，有待進(jìn)一步深入研究探討。

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Study on the dynamic mechanism of tectonic evolution in Yinggehai Basin

WAN Zhi-feng1,2, XIA Bin1,2, XU Li-feng3, LI Jian-feng2

(1. School of Marine Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;
2. Key Laboratory of Marginal Sea Geology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;
3.Guangdong Nonferrous Metals Engineering Investigation Design Institute, Guangzhou 510080, China )

Yinggehai Basin belongs to the Cenozoic sedimentary basin developed in the Indo-China block and South China block suture line. Its peculiar geological phenomena and the complex dynamics setting are studied as hot spots by domestic and foreign academics. There are four perspectives of its formation mechanism at present: “Chinese Eastern rift-style”, “l(fā)eft-lateral strike-slip”, “right-lateral strike-slip”, “after the first left-lateral strike-slip right-lateral strike-slip”. Through the regional geological background, basin geometry, kinematics and sedimentology comprehensive analysis, it is figured out that the formation and evolution of Yinggehai basin are influenced by India-Tibet collision, Pacific plate subduction and mantle upwelling. There are three tectonic evolution stages which are the Paleogene-Early Oligocene sinistral pull-apart, Late Oligocene-Miocene thermal subsidence, the Pliocene-Quaternary dextral pull-apart.

Yinggehai basin; tectonic evolution; dynamic mechanism; strike-slip pull-apart; thermal subsidence

P736.11

A

1001-6932(2011)01-0654-04

2010-01-01；收修改稿日期：2010-04-07

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）（2009CB219401）。

萬志峰（1981—），男，博士后，主要從事邊緣海地質(zhì)構(gòu)造與油氣成藏研究。電子郵箱：wanzhifeng01@gmail.com。