琼东南盆地裂谷期构造演化研究

来源 :中国地质大学 中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinling88
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琼东南盆地是南海北部陆缘上的一个新生代裂谷盆地。其位于南海北部陆缘西北部,西侧与红河断裂带和印支地块相接,东侧与南海西北次级洋盆向邻,北侧与海南岛相接,南侧与西沙地块和南海西南次级洋盆相邻。我们认为由于其处在这样一个特殊的构造位置,故此琼东南盆地内部蕴含的地质记录对于了解南海北部陆缘的构造演化历史着重要的意义。以往,由于人工地震资料深度、密度和精度的不够,故此对琼东南盆地构造演化过程细节方面的研究一直不足。  本文即以最新的人工地震解释资料为基础,对琼东南盆地内断层系统的时空演化过程、线形构造特征进行了详细的描述和探讨,并对琼东南盆地的主裂谷带进行了构造分段,从而更清楚的展示了琼东南盆地内构造演化和区域构造地质背景之间的关系。在这些描述和讨论的基础上,我们试图对如下几个问题进行分析和讨论:1)琼东南盆地构造演化分几个阶段?有哪些重要特征?2)琼东南盆地内的主裂谷带是如何生长和延伸的?有哪些重要的控制因素?3)琼东南盆地裂谷期的主伸展方向指向哪个方位?4)琼东南盆地内裂谷活动的地质动力可能来源于哪里?  在琼东南盆地主裂谷带北侧肩部带选取了18个虚拟井用回剥法进行了构造沉降史分析。分析结果表明,主裂谷带北侧肩部带的整个构造沉降史至少可以划分为三个阶段,分别为40.4~20.4Ma、20.4~5.5Ma和5.5~0Ma。人工地震剖面解释表明在40.4~20.4Ma期间琼东南盆地内正断层活动十分强烈,处于典型的裂谷演化阶段,而在20.4~5.5Ma和5.5~0Ma期间断层活动较弱,全盆地均处于沉降状态,被称为裂后沉降阶段,且由于5.5~0Ma期间的盆地沉降速率明显快于20.4~5.5Ma的盆地沉降速率,因此使得整个裂后沉降阶段可以进一步被划分为两个小阶段。另外需要指出的是,我将裂后期的构造沉降量曲线与McKenzie模型热沉降曲线相比较后发现,所有井位的裂后期沉降量曲线均完全位于伸展因子为2.0的McKenzie模型热沉降曲线之下,这暗示了,除热沉降以外,另有某种下地壳减薄机制在促进裂后期的构造沉降。  人工地震剖面解释表明,琼东南盆地的厚层沉积层下存在一条长度超过400km、宽度50~100km的主裂谷带,该主裂谷带走向由西向东,从近E-W向变为NE-SW向再变为近E-W向,整体呈向NW凸出的弧状,其南、北两侧的边界断层带也具有相同的走向变化方式。根据这种走向变化,该主裂谷带相应的可划分为三个分段,其中,西段和东段均以近E-W构造为主导,中段则以NE~NEE向构造为主导。在主裂谷带内,有一些长度达数十甚至上百公里的断层和地垒构造,在不考虑局部的弯曲情况下,呈现为明显的直线状,我们认为这种直线形构造特征是受到先存基底组构的影响所致。而在本研究区范围内则存在有NE~NEE走向和近E-W走向两组先存基底组构,且正是这两组先存基底组构分别控制或影响了主裂谷带的中段和东段的形成和演化过程。主裂谷带西段的形成演化则被认为是与其西南侧NW走向的1号断层左行走滑所派生的近N-S向局部张性应力场有关,理由如下:1)主裂谷带西段内近E-W向主要断层的活动时间与NW向1号断层的活动时间相近,且两者之间的几何关系非常符合理想简单剪切带构造模型;2)主裂谷带西段沿走向方向的长度明显小于垂直走向方向的宽度;3)与主裂谷带中段和东段不同,主裂谷带西段未发生明显的应变集中。另外,主裂谷带中段内以NE~NEE向为主的断层均呈并列状排列,展示了正交伸展的构造特征,东段内以E-W向为主的断层多呈斜列状排列,展示了斜向伸展的构造特征。这样的构造特征表明主裂谷带的主伸展方向大体上应为NW-SE向。  我们对琼东南盆地内的断层系统进行了半定量分析,从而形成了盆地的三阶段演化过程:1)在琼东南盆地裂谷期的早期(40.4-33.9Ma),在研究区的西部和中部区域,首先出现了一系列呈离散状分布的、相对较小的断层,且由于受到NE~NEE向先存基底组构的影响,这些小断层亦以NE~NEE走向为主;2)进入裂谷期中期之后(33.9-28.4Ma),研究区西部与中部区域内的断层进一步生长,且由于应变集中作用的结果,一些原先的小断层脱颖而出,成长为盆地内最主要的控盆断层,同时,断层系统向东延伸进入研究区的东部区域,并在近E-W向先存基底组构的影响下,形成了以E-W向断层为主的构造体系,在研究区西部,在1号走滑断层的影响下也形成了一组近E-W向的断层;3)进入裂谷期后期之后(28.4-20.4Ma),研究区内断层体系的排布样式与中期相同,但是随着伸展活动的逐渐衰退,部分断层已逐渐停止活动,同时应变集中现象进一步加强,最终使得2号断层和11号断层成为研究区内断距最大的断层。  最后,基于人工地震资料的构造解释,我们对琼东南盆地的伸展量进行了估算,其数值分布在15~39 km之间。考略到这些估算值仅是地震剖面上被解释出来的断层的横向断距的和,也即仅指示了琼东南盆地总伸展量的下限。这说明琼东南盆地裂谷期的伸展量应大于数十千米,这一量值与前人对莺歌海盆地左行走滑变形量的估算结果相近。再参考主裂谷带的主伸展方向和及其演化过程,可以推段琼东南盆地的裂谷期演化与莺歌海盆地的左行走滑变形存在某种运动学上的联系。虽然现有的地质分析结果仍不足以说明琼东南盆地的打开是由莺歌海盆地内左行走滑变形和印支地块的侧向挤出所驱动,但如果上述位移量的估算结果与事实相近,那么这却暗示左行走滑意义上的红河断裂带的南向延伸可能终止于莺歌海盆地南端附近,因为其海域部分的左行走滑位移均为琼东南盆地的伸展所吸收。这也就意味着南海洋盆的打开应该不是由印支地块的挤出所主导的。鉴于此,对于南海的扩张,我们更倾向于一种复杂的多动力源构造模型。
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