占華旺 , 蔡國(guó)富, 張志偉, 王光增 , 李穎薇, 索艷慧 *,王鵬程 , 姜素華 , 劉 博 , 郭玲莉 , 朱俊江 , 李三忠

(1.深海圈層與地球系統(tǒng)教育部前沿科學(xué)中心, 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100; 3.中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司, 廣東 深圳 518000)

0 引 言

南海北部陸緣位于歐亞板塊、印度-澳大利亞板塊和太平洋板塊之間, 新生代之前隸屬于華南板塊。古生代該陸緣經(jīng)歷了加里東運(yùn)動(dòng), 形成了復(fù)雜的加里東褶皺帶; 中-新生代又經(jīng)歷了印支地塊的拼接(Faure et al., 2014)、依澤奈崎板塊的西向俯沖消亡、太平洋板塊的俯沖及俯沖后撤等構(gòu)造過(guò)程(李三忠等, 2013; Li and Yuen, 2014; Li et al., 2017),使得南海北部陸緣基底構(gòu)造變形十分復(fù)雜。晚白堊世-新生代, 古南海向南開(kāi)始俯沖于加里曼丹之下(周蒂等, 2005), 同時(shí)太平洋板塊俯沖后撤, 東亞陸緣經(jīng)歷了巖石圈伸展和裂解, 使得南海北部安第斯型陸緣也開(kāi)始轉(zhuǎn)化為西太平洋型大陸邊緣,發(fā)育了一系列斷陷盆地(朱偉林等, 2012), 從西向東可分為北部灣盆地、瓊東南盆地、珠江口盆地及臺(tái)西南盆地, 這些盆地記錄了新生代南海北緣構(gòu)造演化過(guò)程。

前人根據(jù)重磁資料、地震剖面及構(gòu)造地貌等特征揭示南海北部陸緣斷裂主要包括NNE-NE 向、NEE-EW 向和NW-NWW 向斷裂。NNE-NE 向斷裂從西向東依次為: 河浦-北流斷裂、吳川-四會(huì)斷裂、陽(yáng)江-河源斷裂、政和-大埔斷裂、長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂和濱海斷裂(程世秀等, 2012; 王霄飛等, 2014; Hui et al., 2016; Zhang et al., 2016; 王鵬程等, 2017), 斷裂性質(zhì)中生代為左行走滑, 新生代轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚凶呋?許浚遠(yuǎn)和張凌云, 2000), 控制了南海北部陸緣盆地。而NW-NWW 向斷裂組自西向東為: 西部斷裂帶、陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂、北衛(wèi)灘斷裂、陸豐斷裂、韓江-潮汕斷裂和東部斷裂, 這組斷裂漸新世后或更晚再次強(qiáng)烈活動(dòng), 多為左行走滑(王鵬程等, 2017; Li et al.,2019; 張遠(yuǎn)澤等, 2019)(圖1)。理解新生代斷裂活動(dòng)規(guī)律及盆地的構(gòu)造演化對(duì)認(rèn)識(shí)南海北部陸緣的構(gòu)造變形具有十分重要的意義, 然而, 由于不同盆地其控盆斷裂和控凹斷裂的構(gòu)造活動(dòng)性差異較大, 對(duì)南海北部陸緣斷裂的活動(dòng)規(guī)律及其構(gòu)造演化目前尚未有統(tǒng)一的模式。因此, 需要對(duì)不同的斷陷盆地進(jìn)行具體分析, 進(jìn)而進(jìn)行歸納和總結(jié)。

珠江口盆地經(jīng)歷了多幕裂陷作用, 斷陷長(zhǎng)軸方向由早期的NE-NEE 向至中晚期E-W 向、NWW 向的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(閆義等, 2005; 程燕君等, 2020), 形成了NE-NEE 向和EW-NWW 向兩組斷裂控制的“南北分帶, 東西分塊”的構(gòu)造格局(鐘志洪等, 2014)。前人對(duì)南海北部陸緣盆地結(jié)構(gòu)、斷裂系統(tǒng)、構(gòu)造樣式、裂陷演化和形成機(jī)制開(kāi)展了大量的研究(李平魯?shù)?1989; 姚伯初, 1998; 孫珍等, 2006; 張功成, 2010;任建業(yè)和雷超, 2011; 能源等, 2013; 陳建軍等, 2015;解習(xí)農(nóng)等, 2015), 但對(duì)盆地?cái)嗔哑诖?、?gòu)造演化及盆地動(dòng)力學(xué)研究未取得一致認(rèn)識(shí)(周蒂等, 2002; 張遠(yuǎn)澤等, 2019)。一些學(xué)者認(rèn)為, 南海北部陸緣盆地是走滑拉分逐步形成的盆地, 控盆斷裂為 NE 向和NEE-EW 向, 控凹斷裂為NE 向斷裂系的派生斷裂(李三忠等, 2012b; 程世秀等, 2012); 而另一些學(xué)者認(rèn)為, NEE-EW 向斷裂為主要的控盆斷裂, 表現(xiàn)為正斷層(任鎮(zhèn)寰等, 1996; 劉海齡等, 2004; 謝錦龍等,2010); 另外, 還有少數(shù)學(xué)者認(rèn)為早期NE 向斷裂為主要控盆斷裂, 晚期NEE-EW 向?yàn)橹鲾嗔褜?duì)地層沉積作用控制明顯減弱(呂寶鳳等, 2012)。同時(shí), 前人對(duì)盆地構(gòu)造演化研究主要關(guān)注NE 向斷裂控盆作用,缺乏對(duì)與之共軛的NWW 向斷裂是否控制其盆地演化的相關(guān)研究。

珠三坳陷位于珠江口盆地的西部, 前人對(duì)珠三坳陷研究多局限于文昌凹陷, 且集中在構(gòu)造沉降、油氣成藏、構(gòu)造樣式、應(yīng)力場(chǎng)特征、斷裂特征、層序樣式及反轉(zhuǎn)構(gòu)造等方面(姜華等, 2008a, 2008b,2009; 李輝等, 2014a, 2014b; 張迎朝等, 2014; 李俊良等, 2015; 陳梅等, 2017; 楊計(jì)海等, 2019), 對(duì)珠三坳陷北緣斷裂幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征及凹陷的構(gòu)造演化研究較少。陽(yáng)江凹陷位于珠三坳陷東北緣, 其分布于NE 向斷裂和NWW 向陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂交匯處(圖1b)。因此, 對(duì)陽(yáng)江凹陷開(kāi)展斷裂活動(dòng)性與演化特征研究, 對(duì)于深化認(rèn)識(shí)珠三坳陷斷裂特征、構(gòu)造演化和油氣勘探具有重要意義。

本文運(yùn)用覆蓋珠三坳陷北緣陽(yáng)江東凹的三維地震資料和鉆井資料, 開(kāi)展陽(yáng)江東凹古近紀(jì)斷裂特征及其構(gòu)造演化研究。在精細(xì)地震剖面地層-構(gòu)造解析基礎(chǔ)上, 詳細(xì)分析斷裂體系的平面及剖面特征, 結(jié)合主干斷裂活動(dòng)性、沉積中心及平衡剖面分析, 恢復(fù)不同時(shí)期陽(yáng)江東凹的構(gòu)造演化, 并對(duì)比前人研究成果, 側(cè)重探討陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂及其對(duì)南海北部陸緣盆地構(gòu)造演化的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

位于南海北部陸緣的珠江口盆地是中國(guó)南海最大的新生代盆地, 蘊(yùn)藏著豐富的石油以及天然氣等礦產(chǎn)資源(He et al., 2017)。盆地內(nèi)部斷裂主要由NEE向和NW 向斷裂組組成, 其次為NWW 向斷裂組和NE 向斷裂組(陳漢宗等, 2005), 形成了“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局(圖1)。

珠江口盆地自北向南依次為北部隆起帶、北部坳陷帶(珠一坳陷和珠三坳陷)、中央隆起帶(東沙隆起、番禺低隆起和神狐隆起)、南部坳陷帶(珠二坳陷和潮汕坳陷)和南部隆起帶。

珠三坳陷位于珠江口盆地西部陸架區(qū), 走向NE 向, 東與珠一坳陷相鄰, 西靠海南島, 北臨北部隆起帶, 南接神狐隆起, 總面積約3.6×104km2。坳陷內(nèi)部被一系列次級(jí)基底斷裂進(jìn)一步分割成“三凹二凸”的構(gòu)造格局, 自北向南為陽(yáng)江凹陷、瓊海凹陷、陽(yáng)江低凸起、瓊海凸起和文昌凹陷(李俊良等,2015), 凹陷間以NE 向低凸起等相隔, 構(gòu)成坳陷內(nèi)隆凹相間的構(gòu)造格局。新生代構(gòu)造演化可分為始新世-早漸新世斷陷期、晚漸新世-中中新世斷拗轉(zhuǎn)換期及晚中新世以來(lái)的構(gòu)造改造期三個(gè)階段, 具有典型的“下斷上拗”的構(gòu)造格局。斷陷期, 沉積了以陸相湖泊為主的神狐組(E1s)、文昌組(E2w)和恩平組(E3e); 斷拗轉(zhuǎn)換期, 沉積了以海陸交互相為主的珠海組(E3z)和珠江組(N1z); 構(gòu)造改造期, 沉積了以濱淺海相為主的韓江組(N1h)、粵海組 (N1y)、萬(wàn)山組(N2w)和第四系(姜華等, 2009; 雷寶華等, 2012)(圖2)。

陽(yáng)江凹陷軸向?yàn)镹E-NEE 向, 是珠江口盆地珠三坳陷北部的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。其北部以陽(yáng)春凸起南緣為界, 西南部以陽(yáng)江低凸起與文昌 A凹陷分隔, 東部以陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂與恩平凹陷分割, 南北夾持于海南隆起和神狐隆起之間。凹陷內(nèi)可劃分為陽(yáng)江西凹、陽(yáng)江中低凸起和陽(yáng)江東凹3 個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元, 其中, 陽(yáng)江東凹又可劃分為陽(yáng)江24 西洼、陽(yáng)江24 東洼、恩平19 洼、恩平20 洼、恩平21 西洼、恩平21 東洼等次級(jí)洼陷(圖3)。

圖1 珠江口盆地主干斷裂分布和構(gòu)造單元(據(jù)Wang et al., 2020)Fig.1 Distribution of the main faults and structural units in the Pearl River Mouth Basin

圖2 珠三坳陷新生代地層劃分(據(jù)姜華等, 2009)Fig.2 Cenozoic str atigraphic division o f t he Zhu ⅢDepression

陽(yáng)江凹陷裂陷期發(fā)育三個(gè)主要區(qū)域不整合面(Tg、T80和T70), 分別對(duì)應(yīng)著神狐運(yùn)動(dòng)、珠瓊運(yùn)動(dòng)和南海運(yùn)動(dòng)三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。陽(yáng)江凹陷裂陷階段經(jīng)歷了多期伸展, 充填了兩期湖相沉積。其中, 初始裂陷期發(fā)生于早始新世, 對(duì)應(yīng)NW-SE 向伸展, 沉積了一套呈楔狀的文昌組, 地層傾向NW。在這個(gè)時(shí)期分布于主干斷裂(F4、F5及F6)上盤陡坡帶的文昌組主要由灰色-褐灰色湖相泥巖、粉砂巖和砂礫巖組成, 其最大厚度位于恩平21 東洼, 可達(dá)1700 m。第二期裂陷始于晚始新世, 持續(xù)到早漸新世, 其伸展方向轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃-N 向, 發(fā)育大量近E-W 向正斷層, 并沉積了以褐灰色泥巖、砂巖和薄煤層為主的恩平組, 研究區(qū)最大沉積厚度可達(dá)1600 m。

2 數(shù)據(jù)與方法

本文所使用的反射地震資料來(lái)源于中國(guó)海洋石油有限公司深圳分公司, 地層界面年齡參考姜華等(2009): Tg為49.5 Ma, T80為35 Ma, T70為30 Ma, T60為21 Ma, T40為16.5 Ma, T32為10.5 Ma, T30為5.5 Ma。

2.1 時(shí)深轉(zhuǎn)換

對(duì)地震地層解析數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換是進(jìn)行斷層活動(dòng)速率和平衡剖面恢復(fù)的重要步驟。陽(yáng)江凹陷區(qū)域的時(shí)深轉(zhuǎn)換關(guān)系是由中國(guó)海洋石油有限公司深圳分公司通過(guò)鉆孔數(shù)據(jù)用二次多項(xiàng)式擬合而得出:

式中,D為深度, 單位為m;t為從海底面算起的雙程反射時(shí)間, 單位為ms。

2.2 斷層活動(dòng)速率

斷層活動(dòng)速率指某一地層單元在一定時(shí)期內(nèi),因斷層活動(dòng)所形成的落差與對(duì)應(yīng)沉積時(shí)間的比值。該參數(shù)保留了斷層落差, 具有定量反映斷層活動(dòng)量的優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)又引入了時(shí)間概念, 便于對(duì)不同時(shí)期斷層活動(dòng)性進(jìn)行對(duì)比, 可以更好地反映斷層活動(dòng)特點(diǎn)(李勤英等, 2000)。斷層活動(dòng)速率計(jì)算公式為:

式中,Vf為斷層活動(dòng)速率, 單位為m/Ma; ?H為上下盤厚度差, 單位為 m;T為沉積時(shí)間, 單位為Ma;Hd為上盤厚度, 單位為 m;Hu為下盤厚度,單位為m。本文斷層活動(dòng)速率的計(jì)算未考慮地層壓實(shí)作用, 所用地層厚度是由時(shí)深轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)計(jì)算而得出。

2.3 平衡剖面法

本次研究采用Move 軟件中的2D 模塊對(duì)選取的典型地震剖面建立二維地質(zhì)模型, 對(duì)地震剖面中的構(gòu)造層進(jìn)行壓實(shí)和去壓實(shí)校正-斷距消除-層拉平過(guò)程, 最終將各層剖面恢復(fù)到水平狀態(tài)。去壓實(shí)校正主要采用Sclater-Christie 算法(Sclater and Christie,1980), 通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)內(nèi)鉆孔資料得到各層位砂巖和泥巖的含量百分比, 來(lái)賦予各層的初始孔隙度和壓實(shí)系數(shù)進(jìn)行單層的去壓實(shí)過(guò)程。斷距消除有兩種基本模式: 單剪算法(simple shear)和斷層平行流算法(fault parallel flow), 前者針對(duì)于正斷層(斜向正斷層)控制的區(qū)域, 后者針對(duì)于逆斷層(斜向逆斷層)控制的區(qū)域。

圖3 陽(yáng)江凹陷區(qū)域構(gòu)造圖(據(jù)彭光榮等, 2019 修改)Fig.3 Regional structural map of the eastern Yangjiang Sag

3 陽(yáng)江東凹構(gòu)造特征

3.1 斷裂體系特征

珠江口盆地及周邊地區(qū)主要受控于 NE 向和NWW 向兩組斷裂系統(tǒng), NE 向斷裂系統(tǒng)主要包括了東沙東斷裂、長(zhǎng)樂(lè)-南澳斷裂、政和-大埔斷裂及陽(yáng)江-河源斷裂等, 這些斷裂被NW-NWW 向斷裂切割,如陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂、北衛(wèi)灘斷裂、陸豐斷裂及韓江-潮汕斷裂等(王鵬程等, 2017)(圖 1)。NE 向和NWW 向斷層普遍表現(xiàn)出走滑活動(dòng)的特征。珠三坳陷在古近紀(jì)裂陷期主要發(fā)育NNE-NE、NEE-EW 和NWW 走向的主干斷裂, 控制了盆地裂陷期的地層沉積與構(gòu)造格局。由于三維地震資料的限制, 本文主要以陽(yáng)江東凹為剖析對(duì)象, 對(duì)其古近紀(jì)的斷裂體系特征進(jìn)行解析。

以NE-NEE 向、近E-W 向和NWW 走向?yàn)橹鞯臄嗔洋w系控制了陽(yáng)江東凹裂陷期的構(gòu)造變形和沉積(圖4)。陽(yáng)江東凹發(fā)育了6 條控洼斷裂(F1～F6),自西向東分別控制著陽(yáng)江24 西洼、陽(yáng)江24 東洼、恩平19 洼、恩平20 洼、恩平21 西洼和恩平21東洼。

陽(yáng)江凹陷區(qū)內(nèi)F1斷裂也稱為陽(yáng)江北斷裂, 其延伸長(zhǎng)度長(zhǎng), 為控制陽(yáng)江24 西洼、陽(yáng)江24 東洼及陽(yáng)江西凹的斷裂, 走向?yàn)镹EE 向, 整體表現(xiàn)為斜向正斷層(張扭性斷層), 對(duì)古近紀(jì)地層控制作用明顯。剖面上淺層次級(jí)斷層發(fā)育, 與主干斷裂F1呈Y 字型構(gòu)造樣式; 沿走向斷層特征變化不明顯, 主要表現(xiàn)為板式正斷層或輕微鏟式正斷層, 切割層位多, 向上切至韓江組(圖5a、b)。F2和F3斷裂為控制恩平19洼的主干斷裂, 走向分別為NWW 向和NEE 向, 傾向相反, 分別為SSE 向和NNW 向, 呈上陡下緩的鏟式正斷層, 主要切割了古近紀(jì)地層(圖5c)。F1、F2、F3這三條主干斷裂分別控制著陽(yáng)江東凹西部洼陷的發(fā)育與演化。F4斷裂為控制恩平20 洼的主干斷裂,其傾向SSE 向, 走向變化大, 西部為NWW 向, 東部為NEE 向, 整體為NEE 向; 剖面上均呈板式正斷層或輕微鏟式正斷層, 向上切割至韓江組, 洼陷中心明顯位于斷層下降盤(圖5d、e)。F5、F6為一組近平行斷裂, 分別控制恩平21 西洼和恩平21 東洼, 其走向?yàn)镹EE-NE 向, 傾向NW。其中F5斷裂表現(xiàn)為鏟式正斷層, 主要切穿古近紀(jì)地層(圖5e), 而F6斷裂東北段表現(xiàn)為鏟式正斷層, 僅切穿文昌組和恩平組,洼陷中心明顯位于斷層下降盤; 其西南段控洼相對(duì)東北段弱, 洼陷中心不明顯, 從平面上看走向?yàn)镹EE 向, 從剖面上看, 表現(xiàn)為板式正斷層或輕微鏟式斷層, 僅切穿文昌組(圖5f)。

為了分析陽(yáng)江東凹應(yīng)力場(chǎng)特征, 本文對(duì)區(qū)內(nèi)文昌組-恩平組6 個(gè)地層界面進(jìn)行了構(gòu)造-層序解析, 并繪制了不同界面斷裂組合圖, 對(duì)比Tg到T70斷裂組合圖可以發(fā)現(xiàn): 切割文昌組(Tg～T80)斷裂走向主要有2組: NE-NEE 向和EW-NWW 向。從文三段到文一段,NE-NEE 向斷裂減少, EW-NWW 向增多, 切割恩平組斷裂走向以NWW 向?yàn)橹?圖4)。因此, 從文昌組沉積期到恩平組沉積期斷裂走向有一個(gè)順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)變化。

圖4 陽(yáng)江東凹Tg 反射層斷裂平面組合(a)和T70 反射層斷裂平面組合(b)Fig.4 T g (a) and T70 reflector (b) maps showing the distribution of fault in the eastern Yangjiang Sag

3.2 斷裂組合樣式

陽(yáng)江東凹斷裂組合表現(xiàn)出多種構(gòu)造樣式, 剖面上斷裂發(fā)育花狀構(gòu)造, 在平面上斷層呈現(xiàn)絲帶效應(yīng)和馬尾狀斷裂組合, 呈現(xiàn)了走滑作用的特征。在剖面上斷裂還發(fā)育多米諾式和鏟形樣式, 體現(xiàn)了不同程度的伸展構(gòu)造, 控制了地塹式的盆地結(jié)構(gòu)。不同凹陷斷裂組合和盆地結(jié)構(gòu)的差異, 體現(xiàn)了局部應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境的多變性, 然而實(shí)際區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)只有一個(gè)。因此, 這種多變性是盆地基底先存構(gòu)造對(duì)某一區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的差異響應(yīng)。

(2) 走滑構(gòu)造樣式: 平面上表現(xiàn)為帚狀、雁列式和羽狀等組合樣式, 具有絲帶效應(yīng), 剖面上具有似花狀和花狀構(gòu)造。

(3) 伸展-走滑構(gòu)造樣式: 為區(qū)域或局部拉伸疊加走滑作用發(fā)育的斷裂組合。平面上由一系列走向相近的次級(jí)斷裂雁列式排列分布組成, 或主干斷裂與次級(jí)斷裂平面上呈帚狀組合, 在剖面上表現(xiàn)為多級(jí)Y 字形。

4 盆地構(gòu)造演化過(guò)程

4.1 斷裂活動(dòng)性時(shí)序和活動(dòng)強(qiáng)度分析

斷裂活動(dòng)性的定量表征方法有多種, 本文主要采用斷層落差法和斷層活動(dòng)速率法對(duì)陽(yáng)江東凹內(nèi)主干斷裂的垂向活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行了定量計(jì)算。結(jié)果顯示, 不同方向斷裂的活動(dòng)時(shí)間與活動(dòng)強(qiáng)度存在明顯差異, 同一條斷層不同位置其斷裂活動(dòng)性也存在較大差別。

NE 向斷裂(如F5和F6)為早期活動(dòng)、晚期消亡型斷裂, 具有單峰式活動(dòng)特點(diǎn), 其斷層活動(dòng)強(qiáng)度整體表現(xiàn)為逐漸減弱的趨勢(shì)。該組斷裂在文昌組沉積期開(kāi)始活動(dòng), 且該時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大, 其活動(dòng)速率可達(dá)90 m/Ma; 而后活動(dòng)速率迅速減弱, 珠海組沉積期以后徹底消亡(圖6a)。

NEE 向斷裂(如F1、F3和F4)為長(zhǎng)期活動(dòng)型斷裂,具有雙峰式活動(dòng)特點(diǎn), 斷層活動(dòng)整體表現(xiàn)為弱-強(qiáng)-弱-強(qiáng)交替變化。該組斷裂在文昌組沉積期開(kāi)始發(fā)育,恩平組沉積期活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大值, 其活動(dòng)速率可達(dá)352 m/Ma; 而后活動(dòng)強(qiáng)度迅速回落, 珠海組沉積期活動(dòng)性最弱, 其活動(dòng)速率不到30 m/Ma; 珠江組沉積期以后斷層活動(dòng)強(qiáng)度又稍微增強(qiáng), 可達(dá)50 m/Ma左右(圖6b)。

NWW 向斷裂(如F2、F7、F8、F9和F10)為晚期活動(dòng)斷裂, 該組斷裂自文昌組沉積期開(kāi)始發(fā)育, 但垂向活動(dòng)性較弱; 恩平組沉積期大量發(fā)育, 平面上表現(xiàn)為多條NWW 向次級(jí)斷裂呈雁列式排列。主干斷裂活動(dòng)強(qiáng)度整體表現(xiàn)為弱-強(qiáng)-弱-強(qiáng)交替變化, 恩平組沉積期活動(dòng)性最強(qiáng), 最大可達(dá)117 m/Ma; 珠海組沉積期活動(dòng)速率最弱, 不到11 m/Ma; 珠江組沉積期后斷層活動(dòng)略有加強(qiáng)(圖6c)。

綜上所述, 斷裂體系活動(dòng)強(qiáng)度變化具有明顯階段性, NE 向斷裂文昌組沉積期活動(dòng)性最強(qiáng), 平均可達(dá)72 m/Ma; 而后, 斷裂活動(dòng)逐漸減弱, 至珠海組沉積期之后, 幾乎不活動(dòng)。NEE 向及EW-NWW 向斷裂恩平組沉積期活動(dòng)速率最大, 平均可達(dá)120 m/Ma;珠海組沉積期活動(dòng)強(qiáng)度最小, 斷裂活動(dòng)速率平均為10 m/Ma; 珠江組沉積期后, 斷裂活動(dòng)強(qiáng)度又有所回升, 平均可達(dá)30 m/Ma, 這一特征與區(qū)域構(gòu)造所經(jīng)歷的多期斷陷-斷拗-構(gòu)造改造的幕式演化過(guò)程相吻合。

就裂陷期斷層活動(dòng)性而言, 陽(yáng)江東凹西部NEE向斷裂(F1、F3和F4)活動(dòng)表現(xiàn)為弱-強(qiáng)-弱; 陽(yáng)江東凹東部NE-NEE 向斷裂(F5及F6)活動(dòng)表現(xiàn)為強(qiáng)-弱。

時(shí)代在進(jìn)步，人們的見(jiàn)識(shí)不斷擴(kuò)大，審美需求也在不斷提升。我們應(yīng)該做有突破性和洞見(jiàn)力的文創(chuàng)，而不是人云亦云的文創(chuàng)；做精心雕琢的“品牌文創(chuàng)”，而不單純只是“物件文創(chuàng)”；做出具備精神附加值的深度文創(chuàng)，而不只是淺層附加值的消費(fèi)文創(chuàng)。只有這樣，文創(chuàng)事業(yè)發(fā)展才會(huì)越來(lái)越具有活力。

圖6 陽(yáng)江東凹不同方向斷層活動(dòng)速率Fig.6 Activity rates for faults of differ ent directions in the eastern Yangjiang Sag

F1斷裂(NEE 向)文二段沉積期開(kāi)始活動(dòng), 東段最強(qiáng), 西段次之, 中段最弱; 文一段沉積期, 斷裂活動(dòng)明顯增強(qiáng), 東、西段活動(dòng)相差不大; 恩下段沉積期活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大, 東段活動(dòng)強(qiáng)度明顯比西段大;恩上段沉積期后才逐漸減弱(圖7a)。

F2斷裂(NWW 向)文一段沉積期開(kāi)始活動(dòng), 西段幾乎不活動(dòng), 僅東段活動(dòng), 且活動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到最大;恩下段沉積期, 斷裂活動(dòng)強(qiáng)度表現(xiàn)為西強(qiáng)東弱; 恩上段-珠海組沉積期, 活動(dòng)強(qiáng)度較均一, 差異不大(圖7b)。

F3斷裂(NEE 向)文二段沉積期開(kāi)始活動(dòng), 東強(qiáng)西弱; 文一段沉積期稍有所減弱, 表現(xiàn)為西強(qiáng)東弱;恩下段沉積期, 活動(dòng)達(dá)到最強(qiáng), 表現(xiàn)為西弱東強(qiáng);恩上段沉積期又開(kāi)始逐漸減弱, 但仍表現(xiàn)為西弱東強(qiáng)的分布趨勢(shì)(圖7c)。

圖7 陽(yáng)江東凹主干斷裂裂陷期活動(dòng)速率Fig.7 Activity rates of different rifting periods for the main faults in the eastern Yangjiang Sag

F4斷裂(NEE-EW 向)在整個(gè)斷陷期強(qiáng)烈活動(dòng),直至珠海組沉積期活動(dòng)強(qiáng)度才逐漸減弱, 但不同位置其活動(dòng)強(qiáng)度又有差異。文三段沉積期, 中西段斷裂活動(dòng)性強(qiáng), 東段弱; 文二段沉積期, 幾乎未發(fā)生變化, 但整體較文三段沉積期活動(dòng)強(qiáng)度增大; 文一段沉積期, 中西段繼承性活動(dòng), 并逐漸減弱, 東段幾乎不活動(dòng); 恩下段沉積期, 西段斷裂活動(dòng), 并增強(qiáng), 其活動(dòng)性達(dá)到最大, 東段繼續(xù)不活動(dòng); 恩上段沉積期西段活動(dòng)又開(kāi)始逐漸減弱, 但東段逐漸增強(qiáng);珠海組沉積期后, 斷裂活動(dòng)性明顯減弱, 且較穩(wěn)定(圖7d)。

F5斷裂(NE 向)在文三段沉積期開(kāi)始活動(dòng), 僅限于中段活動(dòng); 文二段沉積期, 斷裂活動(dòng)最強(qiáng), 呈現(xiàn)出東強(qiáng)西弱特征; 文一段沉積期, 斷裂活動(dòng)性明顯減弱, 表現(xiàn)為西強(qiáng)東弱; 恩平組-珠海組沉積期, 斷裂活動(dòng)性繼續(xù)減弱, 且僅西段斷裂活動(dòng), 東段不活動(dòng)(圖7e)。

F6斷裂(NE 向)文三段沉積期開(kāi)始活動(dòng)且強(qiáng)度大,其中北東段活動(dòng)性明顯加強(qiáng), 中段次之, 南西段最小; 文二段沉積期活動(dòng)性加強(qiáng), 北東段繼續(xù)活動(dòng),南西段幾乎不活動(dòng); 文一段沉積期, 活動(dòng)強(qiáng)度降到最小, 幾乎不活動(dòng); 恩平組沉積期, 南西段活動(dòng)強(qiáng)度比文一段沉積期有所加強(qiáng), 但東北段幾乎不活動(dòng)(圖7f)。

總體而言, 斷裂活動(dòng)特征表現(xiàn)為: ①主干斷裂基本為古近紀(jì)同沉積斷層; ②斷裂活動(dòng)總體表現(xiàn)為北強(qiáng)南弱; ③控凹斷裂形成演化非常復(fù)雜, 同一條斷層在不同時(shí)期不同區(qū)段活動(dòng)強(qiáng)度差異大, 同一條斷層在同一時(shí)期不同部位活動(dòng)差異大: 文三段沉積期, 斷裂表現(xiàn)為東強(qiáng)的特征; 文二段沉積期, 斷裂表現(xiàn)為東西差異不大; 文一段沉積期, 斷裂為西強(qiáng)東弱, 東西差異極大; 恩下段沉積期, 活動(dòng)加強(qiáng); 恩上段沉積期, 活動(dòng)整體減弱。從整體上看, 從文昌組-恩平組, 斷裂西部活動(dòng)強(qiáng), 東部活動(dòng)較弱; ④斷裂活動(dòng)存在分段、連鎖、接替及分離等特征, 既受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的影響, 又受臨近斷裂以及局部構(gòu)造應(yīng)力影響。

4.2 沉積中心遷移規(guī)律

張扭性斷裂典型特征是拉張分量大于其走滑分量, 其控制的盆地具有如下典型特征: ①盆地沉積速率較高; ②具有多期沉積中心變化與遷移; ③走滑運(yùn)動(dòng)所伴生的盆地沉積中心遷移與控盆走滑斷裂的運(yùn)動(dòng)方向相反; ④后期沉積物向沉積中心形成“地層疊瓦”分布(李繼巖, 2020)。

文昌組沉積期整體經(jīng)歷了裂陷旋回, 即初始裂陷期-強(qiáng)裂陷期-裂陷萎縮期, 每個(gè)層序的發(fā)育對(duì)應(yīng)了裂陷旋回的某個(gè)階段。文三段沉積期, 盆地接受沉積, 陽(yáng)江東凹僅在東部接受沉積, 構(gòu)造格局表現(xiàn)為“兩洼一凸”, 形成了兩個(gè)沉積中心(恩平20 洼和恩平21 東洼)。南部沉積中心較大, 沉積中心呈NE向展布, 沉積厚度最大可達(dá)1400 m(圖8a)。文二段沉積期為強(qiáng)烈裂陷期, 構(gòu)造格局、地層厚度和沉積中心均發(fā)生較大變化。沉積中心從原來(lái)兩個(gè)演化為5 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的沉積中心(陽(yáng)江24 洼、恩平19 洼、恩平20 洼、恩平21 西洼及恩平21 東洼), 沉積中心呈NEE 向展布, 其中最大沉積中心略向西遷移, 范圍略有縮小, 沉積厚度最大可達(dá)1000 m(圖8b)。文二段沉積末期, 沉積中心向西遷移, 導(dǎo)致了恩平20洼和恩平21 洼陷遭受剝蝕。文一段沉積期, 東部較大沉積中心消亡, 而中西部發(fā)育的三個(gè)沉積中心(陽(yáng)江24 洼、恩平19 洼及恩平20 洼)繼承性發(fā)育, 同時(shí)在陽(yáng)江東凹東南部新發(fā)育了兩個(gè)大的沉積中心, 其范圍較廣, 最大沉積厚度為1500 m(圖8c)。

恩平組沉積期經(jīng)歷了初始裂陷與裂陷擴(kuò)張作用。恩下段沉積期, 盆地普遍接受沉積, 相比文昌組沉積期規(guī)模有所擴(kuò)大, 發(fā)育多個(gè)沉積中心(陽(yáng)江24洼、恩平19 洼和恩平20 洼等), 沉積厚度最大位于陽(yáng)江東凹的南側(cè), 為1800 m(圖8d)。恩下段沉積末期, 由于沉降中心南移, 導(dǎo)致恩平21 洼持續(xù)遭受抬升剝蝕。恩上段沉積期, 盆地普遍接受沉積, 局部持續(xù)抬升剝蝕, 沉積中心不太明顯(圖8e)。

受斷裂活動(dòng)強(qiáng)度變化影響, 裂陷早期至裂陷晚期沉積中心發(fā)生了明顯遷移。文三段沉積期沉積中心主要位于東部強(qiáng)烈活動(dòng)的NE 向斷裂(F6)處; 文二段沉積期, NEE 向斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈, 沉積中心向西遷移至NEE 向斷裂(F1和F4)下降盤附近; 文一段-恩平組沉積期, NE 向斷裂活動(dòng)減弱, NWW 向斷裂(F7和F8)活動(dòng)強(qiáng)烈, 沉積中心向南遷移至NWW 向斷裂下降盤附近(圖9)。

綜上所述, 陽(yáng)江東凹在裂陷期發(fā)生過(guò)多次沉積中心遷移。其中, 文三段-文一段沉積時(shí)期, 沉積中心向西遷移距離比較大; 文一段-恩下段沉積期, 向南遷移比較明顯; 恩上段沉積期, 沉積中心發(fā)育不明顯。這種沉積中心呈現(xiàn)螺旋式上升的堆砌方式、由東向西再向南遷移規(guī)律性變化, 反映了早期受伸展斷裂作用, 沉積中心位于東部; 中期受NE 向右行走滑斷裂作用, 使得沉積中心整體向西遷移, 文二段局部剝蝕; 晚期受NWW 向左行走滑斷裂影響,沉積中心再次發(fā)生了變化而向南遷移, 同時(shí)東部局部地段文一段乃至恩平組全部被剝蝕。

4.3 盆地演化及疊合過(guò)程

構(gòu)造演化剖面不僅能夠再現(xiàn)構(gòu)造演化過(guò)程, 也可反映出斷裂主要活動(dòng)時(shí)期。地震剖面解析結(jié)果顯示, 文三段沉積厚度較大, 地層呈楔狀結(jié)構(gòu), 表明該時(shí)期斷層活動(dòng)強(qiáng)烈, 主干斷裂對(duì)地層具有明顯控制作用; 文二段沉積厚度較小, 但橫向分布范圍較文三段沉積期廣, 控凹斷層活動(dòng)明顯加強(qiáng), 地層中發(fā)育了Y 型構(gòu)造及似花狀構(gòu)造, 表明主走滑斷裂面不清晰, 其控制的大量次級(jí)NEE 向正斷層活動(dòng)明顯加強(qiáng), 對(duì)沉積地層控制作用明顯, 顯示了該凹陷整體受NEE 向主干斷裂控制, 但控凹的NEE 向次級(jí)斷層主要受控盆的NE 向走滑斷層影響; 文一段沉積厚度較小, 且橫向分布范圍較文二段沉積期相對(duì)萎縮。

依據(jù)上述斷裂活動(dòng)性及沉積中心遷移規(guī)律,為了厘清陽(yáng)江凹陷的構(gòu)造-沉積關(guān)系, 本文分別選取跨過(guò)陽(yáng)江24 東洼、恩平19 洼、恩平20 洼及恩平21 東洼的4 條典型剖面進(jìn)行平衡剖面恢復(fù)(圖10)。結(jié)果表明, 陽(yáng)江凹陷新生代古新世主要有 6個(gè)地層沉積期、2 期走滑活動(dòng)和2 次正反轉(zhuǎn)構(gòu)造疊加, 可將陽(yáng)江凹陷斷裂體系發(fā)育劃分為斷陷期、斷拗轉(zhuǎn)換期和拗陷熱沉降期三個(gè)演化階段。其中斷陷期又可以分為早期伸展、中期右行右階走滑及晚期左行左階走滑三個(gè)演化階段(圖 11), 分別對(duì)應(yīng)文二段沉積期前、文二段沉積期及文一段-恩平組沉積期。

圖8 陽(yáng)江東凹不同階段沉積厚度圖Fig.8 Maps showing the sedimentary thickness of the different stages in the eastern Yangjiang Sag

圖9 陽(yáng)江東凹沉積中心的遷移示意圖(剖面位置見(jiàn)圖3)Fig.9 Migration of the depocenter in the eastern Yangjiang Sag

4.3.1 斷陷早期伸展階段(文二段沉積期前)

晚白堊世-早始新世, 古太平洋板塊(依澤奈崎板塊)沿NWW 向歐亞板塊俯沖, 俯沖速率降低和俯沖角度加大導(dǎo)致俯沖帶后撤(Northrup et al., 1995;包漢勇等, 2013), 使得南海北緣區(qū)域構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)镹W-SE 向拉張, 發(fā)生區(qū)域性裂陷作用(周蒂等, 2002; 包漢勇等, 2013), NEE 和NWW 向先存逆沖斷裂發(fā)生負(fù)反轉(zhuǎn)。由于受NW-SE 向拉張, 斷裂走向以NE-NEE 向斷裂為主要控盆斷裂, 同時(shí)發(fā)育少量NWW 向和近E-W 向斷裂(圖11a)。

斷裂活動(dòng)強(qiáng)度上, 其中以NE 向斷裂(F6)活動(dòng)強(qiáng)度最大(約137 m/Ma), NEE 向斷裂(F4和F5)次之(分別約99 m/Ma 和26 m/Ma)(圖6), 反映了該時(shí)期盆地整體處于NW-SE 向區(qū)域拉張環(huán)境。陽(yáng)江凹陷層序充填上, 此時(shí)陽(yáng)江24 東洼和恩平19 洼尚未沉積,恩平21 東洼沉積厚度較恩平20 洼要大。而盆地結(jié)構(gòu)樣式上, 表現(xiàn)為受邊界斷裂控制的半地塹或窄地塹結(jié)構(gòu)。隨著西太平洋俯沖帶后撤, 陽(yáng)江凹陷東部(恩平20 洼及恩平21 東洼)發(fā)生強(qiáng)烈裂陷伸展, 形成文三段沉積期的伸展斷陷湖盆, 發(fā)育向西傾斜的NNE-NE 向基底主邊界斷裂。由于主邊界斷裂延伸走向較長(zhǎng), 落差較大, 對(duì)同期古新統(tǒng)-始新統(tǒng)沉積體系具有明顯控制作用, 使陽(yáng)江凹陷發(fā)育北斷南超半地塹的恩平20 洼和南斷北超半地塹的恩平21 東洼。凹陷整體呈現(xiàn)“南斷北超”構(gòu)造格局, 沉積中心位于凹陷東部的邊界斷裂F6附近。由于邊界斷裂F6活動(dòng)強(qiáng)度大, 平面距離較長(zhǎng), 斷塊旋轉(zhuǎn)強(qiáng), 洼陷面積較大, 彼此孤立, 呈現(xiàn)“兩洼一凸”的古地貌特征, 發(fā)育半深湖、濱淺湖及辮狀河三角洲等沉積體系組合。

4.3.2 斷陷中期走滑階段(文二段沉積期)

中-晚始新世, 在東側(cè)的太平洋板塊由NNW 向轉(zhuǎn)變?yōu)?NWW 向俯沖及俯沖速率增大的背景下(Engebretson et al., 1985; Northrup et al., 1995), 菲律賓海板塊洋中脊開(kāi)始擴(kuò)張, 太平洋板塊向歐亞板塊斜向俯沖, 使得南海區(qū)域處于右旋扭動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)背景下(李三忠等, 2013)。同時(shí), 研究區(qū)西側(cè)印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊發(fā)生陸陸碰撞, 造成印支地塊旋轉(zhuǎn)擠出(Tapponnier et al., 1990; 孫珍等, 2006)。進(jìn)而,東、西部動(dòng)力系統(tǒng)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)古南海向南俯沖于婆羅洲地塊之下, 俯沖產(chǎn)生的拖曳力使得南海北部陸緣處于近S-N 向拉張作用。基底先存NE 向斷裂在右矩力的作用下, 發(fā)生活化并具有右行走滑分量的正斷作用, 并新生了一系列近E-W 向次級(jí)斷裂, 構(gòu)成了NE 向右行走滑正斷層體系(圖11b)。

由于受應(yīng)力轉(zhuǎn)變影響和制約, 邊界斷裂演化往往是孤立正斷層的生長(zhǎng)和連接過(guò)程。大致可分為孤立正斷層、同向疊接和硬連接三個(gè)演化階段(Peacock et al., 1991)。隨著NE 向張扭斷裂體系的不斷生長(zhǎng)拓展, 其疊接部位強(qiáng)烈下陷, 易繼承或者新生一系列NEE 向斷裂, 形成馬尾狀構(gòu)造, 在剖面上表現(xiàn)為正向伸展的地塹組合型式。陽(yáng)江東凹F1、F2、F3、F4、F5和F6斷裂開(kāi)始形成并不斷生長(zhǎng)、連接, 使得前期“斷而不連”的邊界斷層相連接貫通, 進(jìn)而走滑拉分成盆。邊界斷裂在地震剖面上多表現(xiàn)為鏟狀, 部分為先存斷裂繼承性反轉(zhuǎn)形成, 可見(jiàn)Y 型及似花狀斷裂組合。

圖10 陽(yáng)江東凹平衡剖面(剖面位置見(jiàn)圖3)Fig.10 The balanced cross-sections of the eastern Yangjiang Sag

從洼陷結(jié)構(gòu)和層序地層看, 陽(yáng)江凹陷西部形成恩平19 洼和陽(yáng)江24 東洼雙斷地塹結(jié)構(gòu), 陽(yáng)江凹陷東部繼續(xù)沉積, 為北斷南超半地塹和南斷北超半地塹, 其沉積厚度總體大于西部次洼。其中, 恩平21東洼沉積厚度最大, 繼續(xù)發(fā)育南斷北傾的箕狀斷陷。洼陷斜坡由于斷陷作用而發(fā)生掀斜翹傾, 北部早期裂陷中心被逐漸抬升并發(fā)生剝蝕, 在恩平21 東洼地震剖面上可見(jiàn)明顯的文二段及文三段被削截現(xiàn)象, 也可見(jiàn)一系列基底卷入的反向和順向斷層。文二段沉積期出現(xiàn)多沉積-沉降中心, 存在沉積-沉降中心向西遷移的特征, 發(fā)育半深湖、濱淺湖、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇以及辮狀河三角洲等沉積體系組合。

4.3.3 斷陷晚期走滑階段(文一段-恩平組沉積期)

漸新世時(shí)期, 陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂由早期的右行走滑轉(zhuǎn)為左旋走滑運(yùn)動(dòng)(張遠(yuǎn)澤等, 2019; Li et al.,2019), 東部太平洋板塊向東亞大陸持續(xù)NWW 向俯沖, 裂陷作用和東西軸向沉積中心擴(kuò)大, 沉積-沉降中心向南遷移, 局部翹傾剝蝕。同時(shí), 西部受印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊碰撞的影響, 南海北部陸緣在S-N 向伸展應(yīng)力背景持續(xù)拉張。隨著碰撞效應(yīng)逐漸向東及東南傳遞, 印支地塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)并向東擠出, 使得與NE 向共軛的NWW 向陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂發(fā)生左行走滑。陽(yáng)江東凹表現(xiàn)為NW 向斷裂強(qiáng)化,并新生一系列NW-NWW 向雁列式斷層, 進(jìn)而構(gòu)成了左行張扭斷層體系(圖11c)。

圖11 陽(yáng)江東凹構(gòu)造演化模式Fig.11 Model of tectonic evolution in the eastern Yangjiang Sag

受陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂左行走滑影響, 陽(yáng)江凹陷構(gòu)造格局也發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變。先期活動(dòng)強(qiáng)度較大的NE-NEE 向控凹斷裂(F5和F6)活動(dòng)減弱, 斷塊旋轉(zhuǎn)較弱; 近E-W 向和NWW 向斷裂(F2、F7、F8、F11及F12)活動(dòng)性增強(qiáng), 主要控盆斷裂由早期NE-NEE向轉(zhuǎn)變?yōu)镹WW 向和近E-W 向斷裂, 且東部發(fā)育了一系列NWW 向和E-W 向新斷裂。隨著NW 向斷裂橫向生長(zhǎng)連接的不斷推進(jìn), NW 向分段斷裂F28、F18及F9等不斷貫通連接, 切割了部分早期NE 向、NEE向邊界斷裂, 并沿走向延伸, 而其傾向在發(fā)生多次反復(fù)變化后, 在空間上表現(xiàn)為絲帶效應(yīng)。晚始新世的珠瓊二幕運(yùn)動(dòng), 以區(qū)域性抬升、剝蝕為主, 構(gòu)造活動(dòng)中心逐漸向南遷移, 伴隨小規(guī)模的巖漿活動(dòng)。陽(yáng)江東凹早期孤立的洼陷相互貫通, 半地塹及地塹式洼陷范圍進(jìn)一步擴(kuò)大, 在左行走滑拉分背景下, 接受來(lái)自陽(yáng)江低凸起或陽(yáng)春凸起帶物源, 主要發(fā)育了河流相、三角洲及濱淺湖沉積體系組合。

4.3.4 斷拗轉(zhuǎn)換階段(珠海組沉積期)

該時(shí)期, 太平洋板塊西部的菲律賓海板塊開(kāi)始向中國(guó)東部陸緣俯沖(李三忠等, 2013), 同時(shí)古南海自北向南俯沖于加里曼丹-蘇祿地區(qū)之下, 并大約在晚始新世-漸新世開(kāi)始自西向東呈剪刀式消亡, 洋脊開(kāi)始向南遷移, 南海開(kāi)始擴(kuò)張形成, 盆地發(fā)生區(qū)域性抬升、剝蝕, 伴有少量的斷裂和巖漿活動(dòng)。該時(shí)期NE 向、NEE 向斷裂逐漸消亡, 僅有NWW 向和EW向斷裂繼承性發(fā)育, 但活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱(圖6), 主干斷裂基本不控制沉積, 盆地處于向拗陷熱沉降階段轉(zhuǎn)變。凹陷隆起部位整體沉降, 呈披覆式碟狀沉積,主要沉積了半封閉的濱淺海相粗碎屑巖。

4.3.5 整體熱沉降階段(珠海組沉積期后)

這一時(shí)期斷裂活動(dòng)微弱, 除了長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂以外, 僅有少量NWW 向斷裂微弱活動(dòng), 屬于構(gòu)造寧?kù)o期, 凹陷進(jìn)入熱沉降階段, 整體沉降并接受沉積,沉積了淺海相地層。

5 陽(yáng)江東凹成因的區(qū)域背景: 南海北部陸緣分析

5.1 南海北部陸緣斷裂活動(dòng)性

Ye et al. (2020)認(rèn)為, 南海北部陸緣晚白堊世主要發(fā)育EW-NWW 向逆沖構(gòu)造體系、NEE 向伸展斷陷體系以及NEE 向逆沖構(gòu)造體系。實(shí)際上, 李三忠等(2012a)認(rèn)為, 南海北部陸緣印支期主要發(fā)育EW-NWW 向逆沖構(gòu)造體系, 燕山期主要發(fā)育NE 向逆沖構(gòu)造體系, 新生代主要發(fā)育NEE 向伸展斷陷體系。其中, 新生代發(fā)育了NNE-NE 向、NEE-EW 向及NWW 向三組斷裂, 與中生代先存斷裂體系在后期不同應(yīng)力場(chǎng)下的反轉(zhuǎn)響應(yīng)具有密切關(guān)系。其斷裂活動(dòng)性及新生代凹陷分布與印支期、燕山期先存構(gòu)造的棋盤格式疊加型式和近于垂直的復(fù)合構(gòu)造部位有關(guān)。

空間上, 南海北部陸緣的盆地西部主要以NNE-NE 向斷裂為主, 控制凹陷形成; 而東部主要以NEE-EW 向斷裂為主。斷裂活動(dòng)性表現(xiàn)為早期西強(qiáng)東弱, 而晚期東強(qiáng)西弱, 從西向東依次停止。斷陷自西向東主控?cái)嗔延蒒NE-NE 向轉(zhuǎn)為NEE-EW 向。時(shí)間上, 盆地早期(文昌組沉積期)NNE-NE 向斷裂活動(dòng)速率最大, 其中陽(yáng)江凹陷F6斷裂為92 m/Ma,開(kāi)平凹陷邊界斷層可達(dá)130 m/Ma(張遠(yuǎn)澤等, 2019);中期(恩平組沉積期)轉(zhuǎn)為NEE-EW 向; 晚期大量發(fā)育NWW 向斷裂, 切割了先前形成的NNE-NE 向及NEE-EW 向斷裂。

從各個(gè)凹陷內(nèi)主干斷裂的活動(dòng)性來(lái)說(shuō), 珠江口盆地西部NE-NEE 向斷裂活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng), 例如, 珠三坳陷南斷裂和陽(yáng)江F1斷裂于文昌組沉積期開(kāi)始活動(dòng),恩平組沉積期活動(dòng)速率達(dá)到最大, 珠海組沉積期則迅速減弱。而珠江口盆地東部, 其斷裂于文昌組沉積期開(kāi)始活動(dòng), 且活動(dòng)速率達(dá)到最大, 恩平組-珠海組沉積期繼承性活動(dòng), 活動(dòng)速率減小, 表現(xiàn)為從文昌組沉積期至珠海組沉積期斷裂活動(dòng)逐漸減弱的過(guò)程。

5.2 南海北部陸緣區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與盆地內(nèi)部構(gòu)造演化

綜合研究表明, 珠江口盆地構(gòu)造演化過(guò)程可分以下四個(gè)階段: 晚白堊世基底斷層和伸展斷陷期、張扭性拉分?jǐn)嘞萜凇噢洲D(zhuǎn)換期及熱沉降期。

印支期, 印支地塊與華南地塊碰撞形成了瓊南縫合線(劉海齡等, 2004; Cai and Zhang, 2009), 該縫合線沿著近E-W 向往珠江口盆地延伸, 導(dǎo)致珠江口盆地內(nèi)部形成一系列E-W 走向逆沖推覆體。

印支末期-燕山早期, 古太平洋板塊開(kāi)始向歐亞板塊的俯沖, 形成了燕山期東亞陸緣活動(dòng)型大陸邊緣, 發(fā)育NNE 向島弧巖漿帶(Honza and Fujioka,2004; Metcalfe, 2013), 強(qiáng)烈構(gòu)造變形波及華北和華南內(nèi)陸(Li et al., 2019)。燕山期珠江口盆地內(nèi)也發(fā)育強(qiáng)烈NE 向逆沖斷裂體系, 且太平洋板塊向歐亞板塊斜向俯沖, 導(dǎo)致左行走滑強(qiáng)烈, 平面上出現(xiàn)一系列透鏡體。索艷慧等(2017)認(rèn)為, 燕山晚期, 由于板塊俯沖后撤、俯沖角度和斷層活動(dòng)速率的多期次變化, 使得南海北緣處于擠壓-拉張-擠壓-拉張變化的應(yīng)力環(huán)境, 形成了NE 向逆沖斷層(圖12a)。

古新世-早始新世, 55 Ma 開(kāi)始, 古太平洋板塊(依澤奈崎板塊)消亡殆盡, 太平洋板塊開(kāi)始俯沖,兩者之間的古太平洋(依澤奈崎)-太平洋洋中脊俯沖到東亞陸緣之下。55～47 Ma 期間, 珠江口盆地內(nèi)出現(xiàn)彌散性裂谷或?qū)捔压茸饔? 局部開(kāi)始出現(xiàn)NW-SE向伸展斷陷盆地, 如珠江口盆地東、西部的陸豐凹陷和文昌凹陷。47 Ma 開(kāi)始, 太平洋板塊由NNW 向俯沖轉(zhuǎn)變?yōu)镹WW 向俯沖, 且俯沖角度不斷加大。與此同時(shí), 印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊開(kāi)始強(qiáng)烈碰撞, 南海北部陸緣強(qiáng)烈伸展減薄, 使得早期一系列NNE 向或NE 向左行走滑斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚凶呋瑪嗔? 且受NE 向走滑斷裂控制, 形成了一系列次級(jí)NEE-EW 向正斷層, 控制著盆地內(nèi)各個(gè)凹陷的形成(圖12b)。40 Ma 開(kāi)始, 西太平洋俯沖角度變陡, 珠江口盆地NNE 向或NE 向走滑控盆斷裂進(jìn)一步強(qiáng)化, 盆地范圍擴(kuò)大(圖 12c), 沉積了半深湖相文昌組烴源巖。

漸新世, 東部太平洋板塊繼續(xù)向NWW 方向俯沖, 且俯沖速度加快。34～32 Ma, 受控于NE 向斷裂體系右行右階走滑拉分和古南海俯沖拖曳的聯(lián)合作用, 南海海盆逐漸打開(kāi)形成洋殼(Wang et al., 2016;王鵬程等, 2017)。由于受西部印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊碰撞影響, 及印支地塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)并向東南擠出, 使得與NE 向共軛的NWW 向斷裂(如陽(yáng)江-一統(tǒng)暗沙斷裂、紅河斷裂、瓊中央斷裂等)開(kāi)始強(qiáng)化(張遠(yuǎn)澤等, 2019), 表現(xiàn)為左行走滑, 在前期右行右階拉分成盆基礎(chǔ)上垂向疊加了左行左階拉分。此時(shí),NNE-NE 向斷裂數(shù)量逐漸減少, 其活動(dòng)性也明顯減弱, 發(fā)育了大量EW-NWW 向斷裂。25 Ma, 印度-澳大利亞板塊與歐亞板塊碰撞到達(dá)鼎盛時(shí)期, NWW 向斷裂的左行走滑作用開(kāi)始減弱, 但古南海俯沖拖曳作用仍然存在, 南海海盆洋中脊向西南躍遷(圖12d)。

圖12 南海北緣盆地演化模式Fig.12 Model of tectonic evolution for the basins in the northern South China Sea margin

中中新世, 南海海盆停止擴(kuò)張, 海盆東部開(kāi)始向馬尼拉海溝俯沖, 菲律賓海板塊沿著NWW 向仰沖于呂宋島弧之上。隨后, 呂宋島弧與歐亞板塊發(fā)生弧-陸碰撞(趙淑娟等, 2012; 耿威等, 2013)。在NWW 向仰沖-碰撞聯(lián)合作用下, 南海北部陸緣受強(qiáng)烈楔入作用, 應(yīng)力場(chǎng)表現(xiàn)為NNE 向拉張環(huán)境。在NNE 向拉張背景下, NWW 向和近E-W 向先存控盆斷裂發(fā)生活化, 斷裂活動(dòng)顯著增強(qiáng), 表現(xiàn)為斷塊活動(dòng), 局部出現(xiàn)的左行左階拉分盆地成串定向分布。同時(shí), 在隆起區(qū)也新生了一系列NWW 向次級(jí)張性斷裂, 其表現(xiàn)為左行走滑, 而后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域熱沉降階段。

6 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)陽(yáng)江東凹盆地構(gòu)造解析以及平衡剖面的深入研究, 提出以下新認(rèn)識(shí):

(1) 陽(yáng)江東凹發(fā)育復(fù)雜斷裂系統(tǒng), 具有張扭性斷裂特征。斷裂活動(dòng)速率顯示同一條斷層在不同時(shí)期不同區(qū)段活動(dòng)強(qiáng)度差異大, 同一條斷層在同一時(shí)期不同部位活動(dòng)差異也較大。其中NE 向斷裂活動(dòng)性從文昌組沉積期到珠海組沉積期逐漸減弱, 而NEE-EW 向斷裂活動(dòng)表現(xiàn)為先增后減的趨勢(shì)。

(2) 陽(yáng)江東凹在古近紀(jì)文三段-恩上段沉積期發(fā)生過(guò)多次沉積中心遷移。文三段-文一段沉積期, 沉積中心向西遷移距離比較大; 而文一段-恩下段沉積期, 沉積中心向南遷移比較明顯; 恩上段沉積期,沉積地層遍布整個(gè)盆地, 沉積中心發(fā)育不明顯。

(3) 陽(yáng)江東凹斷層體系經(jīng)歷了文三段沉積期強(qiáng)伸展、文二段沉積期NE 向右行右階走滑拉分和文一段-恩平組沉積期NWW 向左行左階走滑拉分三個(gè)階段。

(4) 南海北部陸緣斷裂活動(dòng)表現(xiàn)為早期西強(qiáng)東弱, 晚期東強(qiáng)西弱, 從西向東依次停止; 時(shí)間上,盆地早期NNE-NE 向斷裂活動(dòng)速率最大, 中期(恩平組沉積期)轉(zhuǎn)為 NEE-EW 向, 晚期大量發(fā)育NWW 向斷裂。