Question

沉积演化特征

Answer 1

在分析各构造层发育特征的基础上，结合前述区域地质背景的演化过程，讨论其沉积特征。

（一）Ⅳ构造层

Ⅳ构造层也称“印支构造层”，即古特提斯边缘沉积层。如前所述，南海北缘地块当时位于南海中部特提斯北侧（图2-31），应广泛发育Ⅳ构造层，可能后来经印支运动和燕山运动的强烈改造而较难识别。Ⅳ构造层的地震反射层序，一般呈中连续、中—弱振幅、平行—亚平行反射结构，当属海相沉积。推测沿南海中部特提斯的北缘应发育大套被动边缘型的广海相沉积（图4-34）。

图4-34 Ⅳ构造层（Pz₂—T₂）主要发育区分布示意图

1—Ⅳ构造层可能覆盖区；2—Ⅳ构造层主要发育区；3—古隆起带；4—古缝合带；5—基底断裂带；6—被动型陆、洋边界；7—现代岛礁；8—现代海岸线。A—丽水-海丰-琼东南缝合带；B—珠外-台湾海峡缝合带；C—卫滩-台湾浅滩-澎湖-北港隆起带

（二）Ⅲ构造层

Ⅲ构造层形成于燕山期，又称“燕山构造层”。Ⅲ构造层发育时期随其地球动力学背景的变化而表现出不同的特征，因而进一步划分出Ⅲ₁、Ⅲ₂和Ⅲ₃亚构造层。

1.Ⅲ₃亚构造层

Ⅲ₃亚构造层形成于晚三叠世—中侏罗世，这时正处于印支运动结束后，燕山运动又尚未开始的转换时期，也是全球板块构造体制转变的过渡时期，西太平洋边缘的地球动力学背景是两种张性格局并存状态：一是印支运动结束，近南北向挤压应力场随之消失而处于弹性回返式的松弛状态；二是西太平洋边缘发生斜向离散，原因是法拉隆板块（古太平洋板块破裂形成的三大古海洋板块之一）以10.7cm/a的速度向北东方向运动（Maruyama et al.，1986），故将这一时期称为被动大陆边缘阶段。马杏垣（1983）称之为东亚边缘的第一个拉伸裂陷时期，相当于王鸿帧（1986）提出的华南中生代第一个世代盆地形成期。正是在这一区域拉张的地球动力学背景下，本区广泛覆盖Ⅲ₃亚构造层，但因边界条件和基底因素的影响，不同区间的Ⅲ₃亚构造层表现出不同的发育特征。具体而言，即区内分布的3条古缝合带和卫滩-台湾浅滩-澎湖-北港古隆起带对Ⅲ₃亚构造层分区性起主要的控制作用。

如前所述，这3条缝合带都形成于加里东期，但中、西沙海槽-海盆北缘缝合带在古特提斯形成时期又重新拉开，印支期又再次缝合；珠外-台湾海峡缝合带及丽水-海丰琼东南缝合带在印支期虽然未出现重大开合作用，但有强烈的“活化”现象，如王尔康等（1992）所指出，当时正是沿丽水-海丰-琼东南缝合带发生陆内俯冲而造就了闽、粤印支褶皱山系。到晚三叠世—早侏罗世的拉张背景下，沿着这3条古缝合带都出现不同程度的“松弛”沉降，而且往往沿古缝合带旁侧沉降作用最为强烈。因此闽、粤沿海陆区和南海北缘滨海带在此期间分别出现北东向和北东东向的两条沉降带，实质上反映了沿两条古缝合带不同程度重新拉张的结果。

从卫滩经台湾浅滩、澎湖列岛和台湾北港的隆起带呈北东东向展布，与珠外-台湾海峡缝合带的走向一致，其成因如前所述是加里东期大洋板块与珠外-台湾海峡缝合带聚敛的结果，到晚古生代仍保持北高南低的掀斜状态，其高部位直到晚二叠世全球海侵最大时期才接受台地相碳酸盐岩沉积，此带作为基底因素，对南海东北部的Ⅲ₃亚构造层发育呈南、北分带现象显然起到主要控制作用。穿过东沙一带的地震剖面显示隆褶带上Ⅲ₃亚构造层明显减薄，很可能是在早侏罗世海侵范围扩大时才接受沉积。通过北港隆起的两条地震剖面（图4-35）和众多钻井（如PK-2井、PK-3井、WH-1井、MLN-1井、HP-1井、CLI-1井和CLI-2井等）的地层年代学证实，具海侵序列的下白垩统呈不整合覆盖在已高度固结的二叠系或侏罗系之上（纪文荣，1994）。这套高固结地层的具体时代存在多种推测，我们认为这套地层很可能属早侏罗世，主要依据可与万兴-1 井（WH-1）所见一套高度固结的黑色页岩（周蒂，2002）对比，它既不同于以中酸性火山或火山碎屑岩为主的上侏罗统，也不可能属于该区以发育碳酸盐岩为特征的上二叠统，而是早侏罗世在相对隆起背景下海侵范围扩大的产物，其下不一定存在上三叠统。

图4-35 过北港隆起的东西向（a）和南北向（b）地震解释剖面图

（据纪文荣，1994，修改）

图4-36（面色部分）分别展示了Ⅲ₃亚构造层的主要发育区（条纹）和可能覆盖范围，前者主要依据地质出露、钻井和地震剖面资料，后者属推测。关于闽粤沿海及南海东北部Ⅲ₃亚构造层的分布状况如前已述，至于东海区域的分布，主要依据福州凹陷的FZ132-1井和FZ10-1-1井已钻遇中、下侏罗统福州组（李家彪，2008），其为一套暗色碎屑岩夹数层薄煤和灰质泥岩，属滨海-浅海相沉积，厚约538.5m，未见底。鉴于东海陆架盆地的沉降中心位于其东部基隆凹陷一带，大套（估计最厚达14km）新生界之下很可能发育包括上三叠统—中、下侏罗统在内的中生代地层，因此福州组的出现不是孤立现象，不能排除成片分布的可能性。在台西南海域已有数口钻井见下白垩统不整合覆盖在一套高电阻页岩之上，钻井取心为均质坚硬黑色泥岩（与北港WH-1 井钻遇相似），据所含抱粉鉴定属中侏罗统且为非海相沉积（翁荣南，1992），后经进一步研究（翁荣南，1995），这套地层与上覆的下白垩统之间缺失年代长达20Ma之久，究竟是沉积缺失还是侵蚀结果虽然尚难确定，但对推测Ⅲ₃亚构造层可能覆盖范围已达台西南海域提供了依据。

图4-36 Ⅲ₃亚构造层（T₃—J₂）主要发育区分布示意图

1—Ⅲ₃亚构造层可能覆盖区；2—Ⅲ₃亚构造层主要发育区；3—古隆起带；4—古缝合带；5—基底断裂带；6—被动型陆、洋边界；7—现代岛礁；8—现代海岸线。A—丽水-海丰-琼东南缝合带；B—珠外-台湾海峡缝合带；C—卫滩-台湾浅滩-澎湖-北港隆起带；D—中、西沙海槽-海盆北缘缝合带

2.Ⅲ₂亚构造层和Ⅲ₁亚构造层

中国东部陆区上侏罗统—下白垩统的发育特征存在明显分区性，在东北和华北地区晚侏罗世—早白垩世的裂陷作用最为强烈。李思田等（1990）将东北地区的裂陷发育过程分为两个阶段：第一阶段（晚侏罗世—早白垩世初期）是在大面积隆起基础上发生的断裂活动和大规模火山岩喷发；第二阶段（早白垩世）形成大量的断陷盆地，其间主要充填含煤碎屑岩系，松辽盆地可以作为我国东北地区晚侏罗世—早白垩世裂陷盆地的代表。往南在华北平原之下已发现晚侏罗世—早白垩世裂陷型充填（李敏禄，1985），郯庐断裂带也在这一时期进入裂陷型充填阶段，其早期充填物为莱阳组杂色碎屑岩系，上覆青山组基性和酸性火山岩系夹碎屑岩，总厚5000 余米（许志琴等，1982）。总而言之，我国东北和华北地区是晚中生代重要的成盆时期（尤其是早白垩世），据统计，东北地区经物探和钻探圈定的这一时期的裂陷盆地约有140个，其间富含煤系和油气资源（李思田等，1990）。在长江以南的华南东部陆区，晚侏罗世—早白垩世没有出现大型的裂陷盆地，总体呈一岩浆活动强烈的隆起带。晚侏罗世中、酸性岩浆活动最为强烈，喷发岩覆盖面积最大，形成大套的火山喷发建造，其间夹少量沉积岩，厚度最大可达数千米。早白垩世岩浆活动趋于衰退，大致可分为两个旋回：下部旋回仍以火山岩为主，如浙、闽地区的磨石山群和粤东的高基坪群；上部旋回主要为沉积建造，如浙、闽地区的永康群（包括浙东馆头组、朝川组以及闽西均口组、沙县组等）、石帽山群和粤东的官草湖组等，它们多以小型断陷盆地产出，属湖相沉积，常见富含有机质的黑色页岩（如馆头组），可能代表最高水位时期形成的暗色地层“凝缩层”。

基于上述差异，一般认为晚侏罗世—早白垩世的大型沉积盆地仅分布在长江以北地区，但南海东北部这些年的调查研究结果应改变这一认识。南海东北部大量的地震反射剖面（图4-24，图4-27，图4-28，图4-30）和LF35-1-1钻井（图4-29）揭示，该区此时沉降作用明显，已接受大套海相-海陆交互相沉积，潮汕拗陷一带估算其最大厚度达3000m左右。鉴于在东海陆架盆地已钻遇到这套地层，如福州凹陷的FZ13-2-1井见上侏罗统—下白垩统鱼山组，为一套厚约847m的杂色和红色碎屑岩系。不难推测，以潮汕拗陷为主体的晚侏罗世—早白垩世裂陷带很可能越过台湾海峡延伸到东海陆架盆地，总体呈北东—北北东向展布，东海西缘-东沙东缘深大断裂带及其旁侧的诸多北西向共轭断裂对此沉降带的形成演化过程起着重要的控制作用。不同的是南海东北部该裂陷带主要接受海陆交互相-海相沉积，到东海陆架盆地则变为陆相沉积，这种差异显然主要反映以珠外-台湾海峡缝合带为边界的基底构造格局的影响。

中国东部陆区，无论是东北、华北还是华南，普遍可见上侏罗统与下白垩统之间的不整合接触关系，前者以火山喷发岩建造为主，后者火山活动大为减弱，以杂色陆源碎屑沉积占优势。南海东北部所划分的Ⅲ₂亚构造层和Ⅲ₁亚构造层大致对应于上侏罗统和下白垩统，两者呈不整合接触关系（图4-29），其分布范围也存在较大差异。Ⅲ₂亚构造层主要发育在潮汕拗陷一带，其东侧据台湾北港至台西南海域一带的众多钻井揭示，可见下白垩统直接覆盖在中、下侏罗统之上，明显缺失上侏罗统，属靠近陆、洋边界的边缘隆起带；潮汕拗陷的西侧Ⅲ₂亚构造层也趋于减薄甚至缺失，进入内陆隆起范围。也就是说，潮汕拗陷可视为东部边缘隆起带和西部内陆隆起带之间的中央构造沉降带（图4-37），而且与东海西缘-东沙东缘深大断裂带活动密切相关。如前所述，该深大断裂带是西太平洋剪切（转换）大陆边缘发育时期形成的众多大型左行剪切断裂带之一，与此伴生的还有一系列北西向断裂，两者原为共轭配套关系，由于北东向断裂规模及活动性都远大于北西向断裂，故后者往往被错断而分列于前者旁侧，它们控制了晚侏罗世的沉积作用。沿断裂带强烈而长期的岩浆喷发（尤其是两组断裂交汇处），一方面必然导致地壳内高位岩浆房卸空，另一方面岩浆房上方地壳承载了巨量火山物质载荷，当这一载荷超过地壳可能承受的临界强度时就会发生坍塌，从而形成火山型断陷盆地。到早白垩世其东侧大洋板块的挤压作用有所减弱，在地壳弹性回返作用下沉降作用增强，沉积覆盖区域增大（图4-38），沉积类型也发生了明显的变化，因此不但以潮汕拗陷为主体的中央构造沉降带发育大套海陆交互相-海相沉积，而且其东缘隆起带也普遍接受沉积，如台湾北港的PK-2井、PK-3井、PCC-1井和CL1-1 井，澎湖的 TL-1 井，台西南海域的 A-16 井、CFC-1井，CFC-2井、CFC-3井、CCA-1井、WH-1井和CH-1井等，均见到早白垩世的海陆交互相-浅海相沉积，即使在属于内陆隆起带的华南陆区也多处见到早白垩世的陆相断陷盆地。

图4-37 Ⅲ₂亚构造层（J₃）主要发育区分布示意图

1—Ⅲ₂亚构造层可能覆盖区；2—Ⅲ₂亚构造层主要发育区；3—古隆起带；4—古缝合带；5—陆、洋剪切（转换）带；6—左行走滑断裂带；7—现代岛礁；8—现代海岸线

（三）Ⅱ构造层

Ⅱ构造层形成于晚白垩世—中始新世。如前所述，这一时期的东亚边缘处于斜向俯冲阶段，其双峰型火山岩及I-A型花岗质岩浆组合特征表明，太平洋板块的俯冲活动引起软流圈上涌、岩石圈减薄和弧后拉张等效应，导致东亚边缘岩石圈裂解而呈现张性地球动力学背景。在这一背景之下，随着离陆、洋边界远近变化而出现不同类型的裂陷和构造层充填模式：东海陆架区靠近陆-洋边界，钓鱼岛隆褶带（或岩浆岩带）和东海陆架盆地当分别对应于山弧（但不是岛弧）和弧背盆地（但不是弧后盆地），两者与其东侧大洋板块俯冲带构成了典型的A型（或华南型）安第斯边缘组合（图2-41 A）；华南东部陆区离陆、洋边界较远，晚白垩世—新生代早期发育的一系列散漫分布的陆相断陷盆地，当属区域性地慢隆升、岩石圈均衡调整作用所诱发的拉伸裂陷结果，这一均衡调整的物质表现是横跨数省的巨厚类磨拉石建造，形成著名的丹霞地貌（李耀西等，2001）。

图4-38 Ⅲ₁亚构造层（K）主要发育区分布示意图

1—Ⅲ₁亚构造层可能覆盖区；2—Ⅲ₁亚构造层主要发育区；3—古隆起带；4—古缝合带；5—陆、洋剪切（转换）带；6—左行走滑断裂带；7—现代岛礁；8—现代海岸线

南海北部陆缘区Ⅱ构造层的发育特征总体上可以与东海及华南东部陆区类比，但也有所不同。可以类比的是随着距离陆、洋边界的远近变化而呈现东、西差异，即南海东北部也出现类似东海的A型安第斯边缘格局，其西部散漫分布一些裂陷带；不同的是由于边界条件和基底因素的影响而出现南、北差异（图4-39）。

如前所述，南海东北部的A型安第斯边缘格局，由北港-澎湖-台西南海域的“山弧”隆起带、西侧为相对沉降的“弧背盆地”（潮汕拗陷）与其东侧斜向俯冲带组合而成。北港-澎湖-台西南海域隆起带之所以相当于“山弧”，不仅一系列钻井揭示上渐新统普遍不整合覆盖于下白垩统之上，而且两者的间断时间长达70Ma左右（翁荣南，1995），故有“陆A”之称。带内晚白垩世—古近纪岩浆活动强烈，如南澳伟晶花岗岩（K-Ar年龄距今74.5～86Ma）、南澳角闪岩（原岩为玄武熔岩流及凝灰岩，K-Ar年龄距今82.5～86.5Ma）、南澳混合岩（K-Ar年龄距今58～64ma）（黄镇国等，1995），以及澎湖暗色玢岩（K-Ar年龄距今56Ma），均可代表山弧隆起带发育时期的双峰型岩浆活动。须指出的是，历来有将这条“陆A”式的隆起带与东海钓鱼岛隆起带相连的认识，只是不同文献上出现不同的命名，如台湾-新畿构造带、台湾-肉道构造带、台湾-先岛构造带等。我们认为，由于受珠外-台湾海峡缝合带东延的影响，两者不一定直接相连，但的确都处于相同的“山弧”隆起部位；有所差异的是，钓鱼岛隆褶带又受后来冲绳海槽扩张（图2-43）所伴随强烈岩浆活动的叠加，故又有“钓鱼岛岩浆岩带”之称（赵金海等，2003）。该山弧隆褶带西侧潮汕拗陷一带是南海东北部Ⅱ构造层集中发育区间，可与东海陆架盆地类比，相当于“弧背盆地”，由于受边界条件（珠外-台湾海峡缝合带）和基底因素（东沙-台湾浅滩-澎湖-北港基底隆起带）的影响而呈现南、北差异分区特征。

南海北部中生界分布及油气资源前景

1—Ⅱ构造层主要发育区；2—古隆起带；3—古缝合带；4—斜向俯冲边界；5—被动型陆、洋边界；6—东海西缘-东沙东缘断裂带；7—现代岛礁；8—现代海岸线。a—台北凹陷；b—瓯江凹陷；c—晋江凹陷；d—九龙江凹陷；e—韩江凹陷；f—陆丰凹陷；g—惠州凹陷；h—潮汕拗陷；i—白云凹陷；j—珠三拗陷；k—三水盆地。图中所标A、B、C、D、E、F线段分别代表图4-41 中各剖面位置（A—NHD112；B—NHD120S；C—NHD144；D—XQ152；E—NHD176；F—NHDL48）

北缘拗褶带内的Ⅱ构造层可视为珠江口盆地珠一拗陷的奠基层，一方面总体呈北东东向展布，其发育特征受控于珠外-台湾海峡缝合带和东沙古隆起带；另一方面又被一些北西西—近东西向的地垒状凸起或低凸起分割为若干凹陷，如韩江凹陷、陆丰凹陷、惠州凹陷和西江凹陷（图4-39）等。产生这种格局的原因主要与珠外-台湾海峡缝合带长期活动密切相关，燕山早期的剪切（转换）大陆边缘阶段，珠外-台湾海峡缝合带与区内其他北东—北北东向断裂带一样表现为强烈的压性左行剪切活动，并伴生一系列呈羽状（或雁行状）排列的次生断裂；燕山后期的斜向俯冲阶段，此带转化为具张扭性活动特征的北缘断阶带，其南侧的羽状断裂也转化为张扭性活动，从而形成多个凹陷及其分割凹陷的垒状凸起或低凸起（图4-40）。总而言之，这些北西西—近东西向凹陷以及地垒状凸起或低凸起呈羽状分列于北缘断阶带南侧，可视为此带走滑剪切活动的产物。

图4-40 NHDL208测线主要构造层（Ⅰ—Ⅱ）划分

图4-41 笔架盆地主要构造层（Ⅰ—Ⅲ）划分（剖面位置见图4-39）

南缘拗褶带内的Ⅱ构造层主要发育在其中、西部，尤其是在中部潮汕拗陷一带，并主要受控于一系列北东—北北东向拆离拉张带。其中几条主干断裂的空间分布呈雁行排列之势（图4-17），联系台湾海峡一带这一时期出现的瓯江凹陷、晋江凹陷和九龙江凹陷的产状和排列形式（图2-21），认为其成因很可能与东海西缘-东沙东缘深大断裂带在这一时期发生右行张扭活动有关。在潮汕拗陷南部划分的“笔架盆地”，其Ⅱ构造层的形成可以作为受上述拆离拉张带控制的典型实例。一系列穿越该盆地的地震剖面（图4-41）揭示，在Ⅲ构造层褶皱的基础上，沿其南侧大断裂带的大型拆离拉张出现Ⅱ构造层充填和加积增生而形成了笔架盆地。该区的Ⅱ构造层的地震反射特征表明其可能属海相-海陆交互相沉积。据东海陆架盆地钻井资料揭示，上白垩统—始新统的沉积环境可能以鱼山凸起为界呈“南海北陆”态势（李家彪，2008）。当时呈拉张状态的东海西缘-东沙东缘深大断裂带，可能是海水由南海进入东海的海槽性通道。

综上所述，可以认为南海东北部在中生代存在3次成盆时期：第一成盆期是Ⅲ₃亚构造层发育时期，即相当于王鸿帧等（1986）提出的华南中生代第一个世代盆地形成期；第二个成盆期是早白垩世，华南东部陆区多处见到陆相湖泊沉积，南海东北部（特别是潮汕拗陷一带）为海相沉积；第三成盆期是晚白垩世—始新世，普遍发育陆相裂陷型盆地，但在潮汕拗陷一带很可能为海相-海陆交互相沉积。总而言之南海东北部为典型的中、新生代复合盆地发育区。图4-42示意性地综合反映了Ⅲ₃、Ⅲ₂、Ⅲ₁亚构造层和Ⅱ构造层的叠置效应，不难发现各层的主要发育区主要集中分布在北缘拗褶带和南缘拗褶带的中部（大致相当于潮汕拗陷），总体明显受加里东期古构造格局，即珠外-台湾海峡缝合带、卫滩-台湾浅滩-澎湖-北港隆起带以及东海西缘-东沙东缘深大断裂带所构成的边界条件和基底因素制约。根据地震剖面解释结果，上述区间中生界最大厚度超过8000m。

图4-42 Ⅲ—Ⅱ构造层发育区叠置效应

1—Ⅲ₃亚构造层主要发育区；2—Ⅲ₂亚构造层主要发育区；3—Ⅲ₁亚构造层主要发育区；4—Ⅱ构造层主要发育区及断裂；5—古缝合带；6—古隆起带；7—活动型陆、洋边界；8—被动型陆、洋边界；9—东海西缘-东沙东缘断裂带；10—中生界厚度等值线（单位：km）；11—现代岛礁；12—现代海岸线

南海北部中生界分布主要受控于“东西分块”的构造格局。以东沙为中心的沉降区发育了大套的中生界，并可依据不同区间的中生界发育特征进一步细分为以下次级构造单元：北缘拗褶带（Ⅰ₁）、中央隆褶带（Ⅰ₂）、南缘拗褶带（Ⅰ₃）和白云拗褶带（Ⅰ₄）。地震反射特征和部分钻井揭示，区内地震反射层序可划分为4个构造层，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ构造层。Ⅰ构造层为遍布全区的披覆层，属渐新统—第四系；Ⅱ构造层为充填式沉积的楔状层，属上白垩统—中始新统；Ⅲ构造层已普遍褶皱变形，是燕山期的产物，又称“燕山构造层”，该构造层由上而下又可分出Ⅲ₁、Ⅲ₂和Ⅲ₃亚构造层，反映燕山运动的多幕性；Ⅳ构造层的划分是基于一些区间在Ⅲ构造层之下尚能见到一套可靠反射层序，推测可能属晚古生代晚期—中生代早期的古特提斯边缘沉积，故又称印支构造层。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ构造层的发育特征及沉积演化过程，总的说来受控于地球动力学背景、边界条件和基底因素。地球动力学背景在不同时期有所变化；边界条件和基底因素主要是加里东期形成的几条古缝合带和卫滩-台湾浅滩-澎湖-北港古隆起带，在不同时期都表现出相应的构造活动特征。Ⅳ构造层主要分布在南海北缘南侧，属南海中部特提斯的被动陆缘沉积；Ⅲ₃亚构造层形成于晚三叠世—中侏罗世，正值印支运动结束后、燕山运动尚未开始的转换时期，整个东亚边缘处于拉伸状态，在广泛接受海相和海陆交互相沉积的背景下，由于受古缝合带拉张性活动和古隆起带分隔影响而呈现不同的分区发育特征；Ⅲ₂亚构造层形成于晚侏罗世，正处于东亚剪切（转换）大陆边缘发育阶段早期，以强烈的中、酸性岩浆活动和形成左行走滑剪切断裂体系为特征，另外还伴随挤压性隆、拗格局的出现，发育了大套的火山喷发岩建造及火山碎屑岩建造；Ⅲ₁亚构造层形成于早白垩世，属东亚剪切（转换）大陆边缘发育阶段的后期，岩浆活动有所减弱，并呈现区域性沉降态势而较为广泛地接受沉积，华南东部陆区以发育红色碎屑岩建造为特征，在南海东北部则出现海相和海陆交互相沉积；Ⅱ构造层形成于晚白垩世—中始新世，属斜向俯冲大陆边缘阶段的产物，因地球动力学背景发生重大调整而呈现区域性拉张背景，以发育A型安第斯边缘为特征，Ⅱ构造层主要属其弧背盆地沉积。可将Ⅲ₃、Ⅲ₁亚构造层和Ⅱ构造层发育时期视为3个成盆期，三者的叠置效应致使南海东北部成为典型的中、新生代复合盆地发育区。