南海新生代以来的盆地演化与层序构型

南海新生代以来的盆地演化与层序构型摘要：南海具有及其复杂的构造演化过程，使其拥有复杂的沉积环境，进而造就其复杂的层序地层格架。针对于南海不同区块的盆地演化，无法进行宏观的概括，国内外学者针对于南海不同海域的盆地做了大量研究，但在构造角度方面，尚未达成共识，对盆地的层序地层构型及盆地演化也是各抒己见。本文结合不同学者对于南海所做的研究，对南海海域的构造演化方面做了一个系统的总结。受制于不同盆地有着不同的盆地演化及层序构型，本文通过选取南海北部与南部两个比较具代表性的盆地—琼东南盆地和万安盆地，对其层序界面、层序特征、相应的地层及盆地演化方面进行了相应的细致调研。通过对南海海域盆地演化及层序构型的总结，对于下步开展南海的进步研究打下坚实基础。关键词：南海新生代盆地演化层序地层体系域1.研究意义南海是位于西太平洋最大的边缘海,面积约300万平方公里。属于西太平洋边缘沟—弧-盆体系的一部分，其形成演化过程较为复杂。几乎一切类型的构造运动、沉积作用、岩浆活动、变质作用和成矿作用在南海都有一定的发生、发展和演化过程,对于南海的形成演化有着多家不同的见解。由于南海复杂的构造动力学环境，国内外学者从不同角度提出了众多的南海演化模式，但至今未能形成一种被大家普遍接受的观点。对于南海的宏观上的演化，也主要是集中在南海海域的构造演化方面，与沉积作用方面相关的工作太少，一方面是受制与南海面积辽阔，二是受制于其复杂的动力学环境，很难全面的给出一个全区沉积特征。因此，在沉积方面，国内外学者多是针对于单一区块或盆地，建立起相应的层序地层格架，进而分析其沉积相、盆地的演化，盆地演化各阶段的形成机制。本文通过对前人在南海海域构造作用的研究及不同区块、盆地沉积作用研究的总结，以期对南海新生代以来的盆地演化及相应的层序构型有一个更加系统的了解。2.研究区地理位置南海是西太平洋地区最大的边缘海之一,位于欧亚大陆东南缘，其面积约3。5x106km（栾锡武，2009）,相当于东海、黄海和渤海总面积的2。8倍。它北倚华南大陆,西接印支半岛和马来半岛,南界苏门答腊岛、邦加岛、勿里洞岛、加里曼丹岛,东止巴拉望岛、民都洛岛、吕宋岛和台湾岛。南海中央为深海盆,北、西、南三面分别为华南、越东及巽他陆架环绕,东部被马尼拉海沟围限。南海北部大陆边缘存在着莺歌海盆地、珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、台西盆地、双峰北和笔架盆地等诸多新生代盆地（张丙坤，2014）。由于受控于红河断裂的走滑影响，莺歌海盆地与其他盆地具有不同的成因机制。除应该海盆地、北部湾盆地外，其他盆地宏观上呈北东向分布，这些盆地具有大致相似的盆地结构与演化过程，呈现出“南北分带、东西分块”的特征。南海南部地区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。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）（熊莉娟，2012；杨楚鹏，2014）。南海中部地区则出现以西北次海盆（内有西沙海槽、中沙海槽）、南海中央海盆（扩张时代发生于渐新世中晚期到中新世早期，南海北部陆缘新生代的构造演化与其扩张密切相关）为代表的大型海盆分布区（钟广见，2014）。图1南海地理位置及新生代沉积盆地分布（改自雷超（2012））3.区域地质背景3。1构造演化特征南海位于三个巨型岩石板块的结合处，太平洋板块向欧亚板块俯冲消减，并在台湾岛东部发生剧烈碰撞，印度-澳大利亚板块与亚欧板块太平洋板块碰撞俯冲消减，这三大板块的相互作用在南海区域相互影响，形成了南海复杂的构造动力学环境，同时为南海的形成发育提供了动力学条件（张广旭，2011）。新生代以来，南海周缘处于不同边界的力学性质,北缘为拉张,南缘为挤压,西缘为剪切,东缘为消减,边界动力学性质不同,新构造运动和表现形式亦不同（刘以宣，1994）。白垩纪末和新生代之交的构造运动揭开了新生代南海多旋回构造运动的序幕,自此之后整个南海的地壳开始进入总体受张性背景区域构造应力场控制、以张性沉降为主要特征的地质发展时期。七次区域性的构造运动和沉积作用具有多旋回、周期性振荡式发生的特点,其中尤以白垩纪末和老第三纪初、晚始新世和中渐新世及中中新世和晚中新世之间的三次构造运动表现最为强烈,形成了南海最为重要的三个区域性构造界面（林长松，2007）。对于南海北部陆缘来讲，其作为华南大陆的一部分，所处的构造位置具有特殊性，在印度-澳大利亚板块和太平洋板块的联合作用下，北部边缘为华南陆架,其展布方向大致平行于呈北东向延伸的海岸线,其内有一系列阶梯状正断层及其所围限的基底地堑和地垒。基底地堑控制着新生代断拗盆地的形成和发展,盆地中充填有巨厚的沉积物,为拉张型或离散型边缘（刘昭蜀，1983）。最近的研究进一步把南海北部陆缘界定为一个离散、非火山型的被动大陆边缘（王霄飞，2014）。南海南部地区自新生代以来经历了复杂的构造演化过程，先后经历了拉张、走滑、压剪等构造运动。新生代早期，南沙地块随着古南海俯冲的拖曳，逐渐从华南陆缘裂离的改造，沿南海西缘断裂右旋走滑；中始新世，随着太平洋板块俯冲方向的转变，以及印度板块与欧亚板块的碰撞，古南海向南加速俯冲，南海周缘进一步被拉伸。渐新世，古南海继续向南俯冲，新南海洋盆张开，印藏碰撞挤出，造成南海西缘发生左旋走滑剪切，南沙地块南部与加里曼丹发生碰撞，但是南沙块体内部依然以张性应变为主。早中新世，澳大利亚陆块北缘与巽他爪哇沟弧系碰撞，菲律宾海板块运动至南海东部，新南海洋盆开始扩张，至中中新世新南海海底扩张逐渐停止．经历了一系列的地块碰撞活动后，早期的断裂也由张性转为压或压扭性质，并且导致北西向大断裂发生右旋剪切，晚中新世以后区域构造活动相对较弱（刘昭蜀，1983；徐行，2003；熊莉娟，2012；赵长煜，2014）。海盆西部边缘为狭窄的越东陆架,呈南北向展布,与海岸线大致平行。陆架上有一系列平直的阶梯状正断层,具剪切一拉张特征,先剪后张,由西向东断落（刘昭蜀，1983）。南海西部海域主要发育有北东—北东东向、北西向和近南北向3组深大断裂,断裂发育与活动基本与南海演化同步同期,并控制南海西部海域盆地的演化历程；依据南海经历的4次成盆地质事件和3期扩张活动,将海域盆地发育概括为古新世—中始新世陆缘断陷、渐新世—早中新世盆地扩展与中中新世以来的热沉降3个演化阶段（谢锦龙，2008）。南海中央海盆位于南海偏东位置,为一总体呈北东向展布、四周被岩石圈断裂围限的偏菱形小洋盆。中央海盆是由海底多期、多轴扩张形成的复合海盆。以中沙南至礼乐滩连线为界,可分为东北、西南两部分。东北部分为中央海盆主体,西北侧为扩散边缘,东侧为聚敛边缘,两侧向东北收敛,构造明显不对称。盆内东西向构造发育,如东西向断裂、东西向分布的海底火山群等。西南部分呈东北宽、向西南收敛的楔形,两侧陆坡基本对称,洋盆形如陆壳拉开的楔状“决口”。尽管国内外学者从不同角度提出了众多的南海演化模式，但至今未能形成一种被大家普遍接受的观点。因而，南海构造演化模式的研究仍是南海研究的热点和难点之一。3。2盆地演化特征古新世-中始新世时期，在南海北部以下陷沉降发展为主,在大陆架、大陆坡的几个坳陷区内广泛堆积了3000-8000m厚的海相或海陆交互相第三系。在晚白垩世与古新世之间(距今约67～65Ma),在南海北部陆架发生了神狐运动，造成了NEE的珠一、珠二和珠三坳陷。该阶段形成的盆地中,北部湾与珠江口盆地以断陷活动为主,古新世至早始新世发育长流组和神狐组河流相砂岩；中-晚始新世充填流沙港组与文昌组湖相厚层暗色泥岩。莺歌海盆地因受红河走滑断裂活动控制,其崖城组下段以砂砾岩和泥岩沉积为主,中-上段发育含煤陆源湖沼相碎屑岩沉积岩系,常见河流—冲积扇及湖泊沼泽相沉积体系,总体上构成河流-扇三角洲-湖泊沉积体系。中建南盆地及万安盆地在古新世—中始新世期间同样以发育冲积扇和河流冲积平原相沉积体系为特点,南微西盆地及北康盆地多为隆起剥蚀区,局部发育以动荡或间歇性水流为主的陆相沉积；南微西盆地以滨-浅湖至半深湖相沉积体系为主,北康盆地则可能以滨-浅海相沉积为主(王嘹亮等,2002)。曾母盆地在古新世—中始新世期间可能完全处于古南海海湾环境,除局部发育有陆相—三角洲沉积体系外,大部分地区发育滨岸沉积体系。万安盆地晚始新世—渐新世充填为一套巨厚的近岸三角洲与湖沼相碎屑沉积体系。早渐新世期末,南海中央海盆开始扩张形成,晚渐新世原中-北部及西部陆缘裂谷地堑出现滨-浅海至半深海环境。珠江口盆地晚渐新世沉积的珠海组早期为陆相湖沼环境,晚期海侵为滨海环境。早中新世末期发生的南沙运动相对较弱,总体属滨-浅海相沉积。北部湾盆地经始新世流沙港组的湖相广盆发育后,于渐新世沉积的涠洲组主要是一套浅湖相砂岩；中新世以后接受滨岸相砂岩沉积。莺歌海—琼东南盆地,渐新世发育的崖城组与陵水组分布广泛,晚期总体呈现半封闭的滨-浅海(局部可能为浅-深海)相及三角洲相沉积的特点。中新世以后,随着海水进一步加深,总体表现出滨岸-浅海-深海的沉积序列。中建南盆地和万安盆地在进入渐新世以后,由早渐新世时的河-湖相砂质岩沉积系列演化为晚渐新世时期的滨-浅海及三角洲相互层的砂岩与泥岩沉积；中新世成为浅海,沉积滨海潮汐相泥岩和砂岩,浅海相泥岩和细砂岩；上新世形成半深海,沉积浅海-深海相砂岩、泥岩和灰岩。南薇西盆地,晚始新世以后,逐渐进入断陷扩张阶段,形成海陆交互相沉积环境。早渐新世,随海侵范围进步扩展,盆地主体已进入海陆交互相和开阔海台地相沉积环境。至晚渐新世—中中新世，盆地东部、中部和北部发育浅海相砂岩及泥岩,局部为浅海-半深海相；早中新世末盆地从此由相对高海平面进入低海平面。北康盆地进入晚渐新世以后成为海相环境。中中新世盆地构造活动渐趋平静，此外,因前中中新统大多褶皱隆升与遭受侵蚀,故保存下来的地层厚度不稳定,多有缺失。中中新世末,区域应力场反转,发生南沙运动,南海构造格局基本形成。晚中新世除深海盆地洋脊区保持断陷格局外,陆架陆坡区盆地已分别由早-中期的断陷或断-坳陷充填格局转换为晚期的坳陷充填格局,各盆地出现联合迹象,地层表现为超覆与海退特点,总体上以披覆式沉积为特点,发育浅海—滨海相沉积。晚中新世—上新世时期，伴随着大规模海侵,各盆地逐渐进入裂后坳陷沉降的发育阶段。更新世—全新世时该盆地整体处于浅海至半深海陆坡环境,呈现出加积披盖式沉积的特点，主体处于浅海-半深海环境。上新世—全新世该盆地发育一套披覆式浅海陆架及半深海相沉积。图2为南海北部海域新生代以来的地层分布。图2南海北部海域地层分布4.南海各海域盆地新生代的层序地层研究南海各海域盆地的构造演化特征存在着众多的差异，由此导致了不同学者分区块对南海各海域盆地的层序地层进行研究。因此，本文通过查阅相关的文献，通过对南海北部、南部不同海域的典型盆地（自北向南依次选择了琼东南盆地、万安盆地）进行层序地层的分析总结，以此来了解南海海域新生代以来层序构型的组成及其沉积相的演化过程。这段放在这里有问题，陈述也少4。1层序划分依据层序地层学作为一门独立的地学分支自问世以来,在地学界受到高度重视,其全新的观念和独特的视角给广大地质工作者提供了广阔的思维空间,被誉为地质学领域的一场革命。海相层序地层研究方面,按层序边界选取的差异分为3个学派。Vail为代表的以地层不整合或可与之可对比的整合面为层序的边界；主要利用地震资料来解释地震地层,通过地震反射终端来确定界面的形态和分布,然后再根据在层序内与层序不整合界面的关系来解释沉积体系与沉积体系域。Galloway为代表的以最大洪泛面及其对应的沉积间断面作为层序的边界,主要利用井资料来进行沉积体系分析。以Johnson为代表的采用地层不整合或海进冲刷不整合为界面的海进-海退旋回,即从一个(海水)加深事件到另一个具同等规模的加深事件开始之前的一段时间内沉积下来的岩层。本文主要是借助Vail为代表的经典地层学理论对不同海域的盆