Question

南沙海域新生代构造运动特征及成因探讨

Answer 1

万玲　吴能友　姚伯初　曾维军

（广州海洋地质调查局，广州，510760）

第一作者简介：万玲，女，1998年毕业于南京大学地球科学系，博士，高级工程师，现主要从事海洋地质研究及调查工作。

摘要　根据海区地震反射界面、地震层序、断裂和褶皱等方面的不同特征，结合已有钻井资料和围区陆地地质，南沙地区新生代期间大致可划分出四次重要的构造运动——礼乐运动、西卫运动、南海运动和南沙运动。频繁的构造运动反映了南沙地区新生代构造的活动性，也造成了这一地区构造样式的多样性。这一系列运动的产生与南海周缘太平洋板块、菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块在新生代期间与欧亚板块间的相对运动和相互作用有密切关系。

关键词　南沙　构造运动　新生代　地震反射　地震层序

1　前言

南沙海域位于南海南部地区，在大地构造位置上南海属欧亚板块、太平洋板块、菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块衔接部位，新生代期间，太平洋板块对欧亚大陆的俯冲、印度-澳大利亚板块与欧亚大陆在西藏的碰撞和沿苏门答腊海沟和爪哇海沟与东南亚板块之间的汇聚、菲律宾海板块向北漂移并伴随的逆时针转动，及至上新世时在台湾与欧亚板块发生碰撞。在这一区域构造背景下，南海在新生代期间产生裂解和离散，形成了西南次海盆和东部次海盆，在其南北陆缘地层中留下了多次构造运动的痕迹。本文通过钻井所揭示的地层接触关系、地震反射层特征以及围区陆地地质资料，综合反映了南沙海域新生代期间构造运动特征，可划分出四次构造运动（表1），即发生在中生代末至新生代初的礼乐运动、中晚始新世的西卫运动、晚渐新世的南海运动和中中新世的南沙运动，并与南沙邻区进行对比，探讨了南沙海域四次区域性构造运动产生的原因。

2　南沙海域新生代构造运动特征

2.1　礼乐运动

礼乐运动始于晚白垩世，部分地区一直延续到始新世，在南沙海域因礼乐地区表现较为突出，故命名为礼乐运动。在地震剖面上（图1）以T_g界面为特征，相当于基底不整合面，但该界面具有穿时性，不同发育时期的新生代地层覆盖在该剥蚀面之上。

礼乐滩的桑帕吉塔1井钻遇了该不整合面，古新世河流－三角洲相地层覆盖在早白垩世边缘海相地层之上；在西北巴拉望陆架，晚始新世碎屑岩盖在早白垩世及以前地层之上；这一区域性不整合面也见于南海北部地区，如台西南盆地钻井揭示，渐新世内浅海地层不整合于早中白垩世河流-浅海相地层之上。不整合面上下沉积相以及地层岩性的明显改变反映了这是一次十分强烈的构造运动，波及范围较大。

表1　南沙海域及邻区新生代构造运动

图1　南沙中北部海域礼乐滩地震剖面选段

Fig.1　Seismic profile in Reed Bank of middle-northern Nansha area

这次构造运动在南沙海域不同地区的表现形式有所不同，在南沙中北部广大地区以张性断裂为特征，形成一系列北东向和北北东向裂陷槽。而在南部及西北婆罗洲表现为俯冲造山特征，形成古晋造山带。该期构造运动使前新生代大部分地层发生了不同程度的变质和岩浆岩侵位，礼乐滩拖网采集到晚侏罗世—早白垩世变质岩，在台西南钻井中钻遇早中白垩世浅变质页岩，在珠江口、万安盆地以及曾母盆地中有大量钻遇时代为（80±2.4）Ma～（129±7）Ma的中生代花岗岩、花岗闪长岩以及火山碎屑岩，其岩石化学、稀土元素特征等分析表明属减薄大陆边缘活动带产物（李平鲁，1999）。

2.2　西卫运动

西卫运动始于中晚始新世之间，在地震剖面上以T₅界面为代表。此次构造运动在南沙地区形成一个区域性不整合面，但运动的发生在各地区不是一个等时面，层位上下时代略有变化。在万安盆地和南沙中北部地区，隆起区上，T₅往往与T_g界面重合，在坳陷部位，T₅界面表现出削截、上超等现象；礼乐滩桑帕吉塔—1井，

为半深海相的泥岩、粉砂岩，

为浅海相的粗碎屑岩，上下两套地层所反映的沉积环境和沉积建造均有较大差别。该不整合面为半深海相与边缘海相的分界面；在沙捞越地区，拉让群内部贝加拉组与上覆塔陶组之间表现为明显的角度不整合，在沙巴克罗克组晚中始新世沉积物中发现改造过的晚白垩—早始新世超微化石，表明有一次活跃的抬升剥蚀期，在地震剖面上，该不整合面相当于沙巴和沙捞越的深部不整合；在曾母盆地，该不整合面分隔了晚白垩世—中始新世褶皱变质岩与晚始新世—渐新世非变质岩系。在吕宋地区，晚始新世以前地层皱褶隆起，强烈的剥蚀作用使早、中渐新世地层缺失。

在地震剖面上（图2），T₅与T_g之间的沉积表现为楔状充填，其边界往往为断裂所控制，厚度变化大，局部有不同程度的褶皱变形，其特征相当于同张裂沉积系。

图2　南沙海域地震剖面选段（据姚永坚等，1998）

Fig.2　Seismic profile in Nansha area（after Yao Yongjian et al.,1998）

2.3　南海运动

南海运动始于渐新世晚期，最早由何廉声等（1979）命名，在地震剖面上以T₄界面为代表，在南沙地区可全区追踪对比，相当于南海东部次海盆扩张前的破裂不整合面，但这一界面的形成具有穿时性。在万安盆地、曾母盆地，T₄界面位于渐新统与中新统之间，在南薇西盆地、北康盆地、礼乐盆地以及南沙东南部海域，其时间定位在早晚渐新世之间，表明此次运动在南沙海域东部发生时间早，而西部发生晚。该界面在南海不同地区表现形式不一样，在北康盆地、曾母盆地、南薇西盆地和万安盆地（图3），界面上下地层反射特征明显不同，下部为弱振幅、断续反射，上部为中强振幅、中高频、较连续反射，反映自下而上沉积物由粗变细的变化规律；在南薇东盆地、九章盆地和安渡北盆地则为上超充填沉积；礼乐滩桑帕吉塔－1井揭示，该界面上下为两套全然不同的沉积，其下为边缘海相砂岩夹泥岩、粉砂岩，其上为灰岩；在曾母盆地表现为东巴林坚坳陷中旋回Ⅱ与旋回I之间为明显的角度不整合；在南沙海槽地区，相当于德国“SONNE”号在南沙海槽地震剖面上所表示的蓝色不整合，该界面之下地层有明显剥蚀现象，上、下两套地震层序具截然不同的特征。但在构造格局上，除万安盆地可以见到T₄以上沉积、沉降中心与T₄以下沉积、沉降中心不重合，其余盆地中界面上下构造具有一定的继承性，表现为断陷进一步陷落加深，盆地沉积范围逐渐扩大。

图3　南薇西盆地地震剖面选段（据白志琳等，2000）

Fig.3　Seismic profile in West Nanwei Basin（after Bai Zhilin et al.,2000）

2.4　南沙运动

南沙运动是发生在南沙地区的一次强烈的构造运动，在地震剖面上表现为

与T₃的不整合面（图4）。该不整合面因最初在万安盆地进行调查时发现，曾命名为万安运动，后调查范围扩大至整个南沙海域，代表这次运动的不整合面可全区连续追踪，表明这是一次影响范围广泛的构造运动，故而重新命名为南沙运动。

南海地质研究.2003

Fig.4　Seismic profile showing the

and T₃unconformity surfaces along line ZML312 in Nansha area

南沙运动由两幕组成，第一幕发生在早、中中新世之间，在地震剖面上为

界面，以万安盆地、曾母盆地、北康盆地表现最为显著，在南薇西、礼乐盆地因构造变形强烈，难以追踪。第二幕发生在中、晚中新世，是这次构造运动的主幕，地震剖面上为T₃界面，表现为可以连续追踪的区域性不整合面，最为显著的特征是T₃界面以下地层发生广泛的褶皱变形，而上覆地层呈水平—近水平未变形状态，不整合面上下构造格局截然不同。先期张性断裂转变为压性、压扭性，表明区域构造应力场已由前期的拉张转为挤压。

南沙运动在南沙不同地区影响程度和表现形式有所差异，以南沙西部和南部地区最为强烈，在北康盆地、南薇西盆地、万安北盆地表现最为显著，甚至发生构造反转，万安盆地最大剥蚀量可达2000m；特别是南沙海域的中北部，T₃为一套高角度倾斜反射层组的削截面（陈玲等，1997），T₃之下的反射层组经受大规模的剥蚀夷平，在北康盆地西部，测算最大剥蚀厚度超过1500m（梁金强，1998）。类似现象也见于中建南盆地东北部（陈玲等，2002）。

在南沙中北部的南薇隆起区、南薇东盆地、康泰盆地和九章盆地，造成T₃以下地层的抬升剥蚀、断裂和岩浆喷发活动；在礼乐盆地此次运动影响较弱，主要表现在盆地西南部坳陷，对盆地东部台地浅滩区挤压改造不明显，整体表现为南强北弱的特征（曾祥辉等，2002）；在西南巴拉望陆架和南沙海槽相当于蓝色不整合面，其下为渐新世—早中新世碳酸盐岩，其上为一套厚大的杂乱变形的沉积物楔状体（图5）。

图5　测线SO-27-007的反射地震记录（监测记录）和解释剖面（据Hinz等，1985）（图中＋字阴影表示碳酸盐岩建造）

Fig.5　Reflective seismic record and interpretation cross-section along line SO-27-007（cross showing carbonate）（after Hinz et al.,1985）

3　南沙海域新生代构造运动与邻区构造运动对比

在南沙地区新生代产生的构造运动可与南海北部和台湾地区的构造运动相对应（表1），表明其发生具有一定的普遍性。

礼乐运动可与南海北部的神狐运动以及发生在台湾地区的太平运动对比，实质上，三者同属发生在华南大陆东南缘的燕山末期构造运动。太平运动的层位可能抬高到中生代末期，而礼乐运动与神狐运动二者应当属同一构造运动，只是因礼乐滩在渐新世从南海北部陆缘裂离、漂移至现今南沙地区而分隔开来。在礼乐滩西北巴拉望地区见到的不整合与台湾浅滩及台西南盆地中的钻井资料结果相似，表现为强烈的隆升和剥蚀作用。地震剖面上以张性块断为特征，这是中国东部燕山末期构造运动的主要特征，在此基础上发育形成一系列的断陷盆地。

西卫运动在南海北部陆缘也有所显示，李平鲁（1992）在研究了珠江口盆地构造运动后，曾命名为珠琼运动二幕。这次运动在南沙地区以婆罗洲北部边缘表现最为显著，拉姜群发生了强烈挤压变形，倾角达80°～90°，石英岩脉充填其间，Huchison（1996）称之为沙捞越造山运动。

南海运动在南海北部陆缘发生在早、晚渐新世之间，但在东部发生时间相对西部早，即运动的产生自东向西推进，这次运动形成的不整合面具有穿时性。在珠江口盆地，这次运动所形成的不整合面上下地震反射特征差异较大，界面以上反射连续性较好，一般呈平行至亚平行反射，低中频、中振幅，反映海相沉积特征；界面以下反射层略微倾斜，振幅较弱，低频，反射断续或发散，反映陆相沉积特征。在台湾地区这次运动发生时限大致在老、新第三纪之间，被称作埔里运动，使中央山脉西翼老第三纪地层产生了浅变质。

南沙运动在南海北部称作东沙运动，在台湾地区称之为海岸山脉运动，运动开始发生的时间均大致在中中新世末，尽管各地区持续发展时间和表现形式有所差异，但在南海周缘各沉积盆地中总体表现为一次广泛的构造反转事件，早期在张性环境下发育的沉积普遍产生褶皱变形在南海北部大陆边缘的东部较强烈，在西部较弱。在沙巴地区，这次运动称作沙巴造山运动，中到晚中新世克拉组被抬升和变形。

4　成因探讨]>

4.1　礼乐运动

185Ma前，库拉板块、菲尼克斯板块和法拉隆板块的洋中脊三联点处产生了太平洋板块，推动着库拉板块向欧亚大陆的俯冲消减。据Northrup et al.（1995）和Konov（1984）研究，晚白垩世时太平洋板块沿NWW方向相对欧亚板块运动，平均汇聚速率达130mm/a（图6），白垩纪末—早始新世期间（68.5～53.0Ma），太平洋板块的运动方向和运动速率发生了显著改变，由原来的NWW向变为向北运动，平均汇聚速率则骤然降至78mm/a的水平，造成了欧亚大陆东缘及东南缘区域构造应力场的转变，由前期的挤压作用为主转为晚白垩世之后拉张作用，形成了一系列初始裂陷。因此，礼乐运动是一次张裂运动，所形成的不整合面相当于Falvey（1974）的张裂不整合。区域性的张裂产生一系列北东向张性断裂，在地表形成一系列彼此分隔的北东向地堑、半地堑。地堑内发育了古新世—始新世沉积，而夹于地堑之间的地垒上则往往缺失相应的沉积。这可能是该不整合面出现穿时性的根本原因。

图6　太平洋板块新生代相对欧亚板块的平均汇聚速率图（据Northrup et al.,1995）

Fig.6　Average Convergence velocity of Pacific Plate relative to Eurasia plate（after Northrup et al.,1995）

4.2　西卫运动

中晚始新世，全球板块格局发生了重要的变化，南海周缘有几个重要的构造事件发生，即44Ma时，印度板块与欧亚大陆发生正面碰撞，造成青藏高原的全面隆升，使中南半岛向东南挤出，其北部的滑移边界为红河断裂；约43Ma时，库拉板块的俯冲方向转北西，俯冲于东亚大陆之下，并开始形成西太平洋沟弧盆系；约44Ma时，印度洋开始第三次扩张，印度－澳大利亚板块快速向北运动，并沿巽他海沟开始向东南亚大陆俯冲。在这样的大地构造背景下，南海地区的构造格局产生了新的变化。在早期北西－南东向伸展的基础上，拉伸作用进一步发展并得到了加强，南海北部的中西沙地区地壳强烈减薄，位于中沙群岛东南侧南沙块体从华南大陆边缘裂离，并向东南方向漂移，在裂离漂移块体的后面，西南次海盆在早期北东向裂陷槽的基础上开始扩张。

此外，在婆罗洲东南，几乎与西南次海盆同期发生张裂的还有苏拉威西海盆与望加锡盆地，不同的是望加锡盆地的拉张作用一直持续到早中新世才停止，而苏拉威西海的张开持续到渐新世甚至中新世。苏拉威西海的扩张可能是由澳大利亚板块沿爪哇海沟向北俯冲引起的弧后扩张的结果（Lee,1995），由西苏拉威西、北苏拉威西和苏禄脊形成一个具有成因联系的岩浆弧。伴随苏拉威西海的扩张，西苏拉威西顺时针转动，并逐渐脱离加里曼丹。

随着南海西南次海盆扩张，将南沙块体向南推挤，加速了其南侧古南海洋壳的消亡。与此同时，苏拉威西海的扩张则将苏禄块体向北推挤，在二者之间的南沙地区则处于南北挤压的构造环境，并产生区域抬升。因此，西卫运动在南沙海域比南海北部表现较突出，尤以南沙与婆罗洲之间的构造变形最为强烈，古新世—始新世地层甚至出现了一定程度的浅变质。这次构造运动所产生的T₅界面相当于分离不整合。

4.3　南海运动

晚渐新世，南海东部次海盆开始扩张，其扩张方向不同于西南次海盆的北西—南东向，而是呈南北向扩展（B.Taylor和D.E.Hayes,1983）。东部次海盆的扩张推动着礼乐-北巴拉望地块向南漂移以及古南海洋壳向南俯冲于西南巴拉望陆架之下。与此相应的是，这一时期全球海平面急剧下降形成低海面（Vail et al.,1977,1979）。因此，此不整合/假整合面的形成有构造因素，也有海平面变化的影响。南海运动主要反映了东部次海盆扩张对南海南北陆缘造成挤压抬升，对前期地层的影响以南部最为强烈，运动发生时间也是南部和东部早，西部和北部相对较晚。

4.4　南沙运动

中新世期间，向北漂移的澳大利亚板块和菲律宾海板块开始遇到阻挡。据研究，25Ma时，菲律宾板块南端与澳大利亚板块北端发生碰撞；中、晚中新世，向北漂移过程中伴随快速逆时针转动的菲律宾弧与巴拉望块体在民都洛岛和班乃岛之间发生弧—陆碰撞，澳大利亚板块上的东南苏拉威与和西苏拉威发生碰撞（Longley,1997）。这一系列的碰撞事件使南沙块体东南缘遭受区域性挤压，从而加速了古南海洋壳的向南俯冲消减，并最终导致礼乐－北巴拉望块体与加里曼丹-苏禄地块的碰撞和古南海的彻底消亡。

在南海北部陆缘，菲律宾海板块的逆时针旋转和向北西方向的移动以及向欧亚大陆的俯冲，对南海北部形成挤压，造成东沙地区中中新世及以前地层的强烈变形，变形程度东强西弱，反应运动产生的构造应力来自东部。

中中新世晚期（12～15Ma），印度板块东缘与东南亚西部边缘发生斜向碰撞，导致印缅山脉的形成并抬升。因此，中中新世期间，南海地区周边整体上处于挤压的构造应力场作用之下，这是南沙运动产生的根本原因。这次运动使南海周缘各沉积盆地普遍发生构造反转，因而南沙运动是南沙海域构造运动最强、波及范围最广、影响程度最大的一次构造运动，这次运动之后，南海海底扩张停止，古南海洋壳消减殆尽，南海的演化从此进入一个新的历史阶段。

5　结论

南沙海域新生代期间主要发生了四次构造运动，即中生代末至新生代初的礼乐运动，中晚始新世的西卫运动、晚渐新世的南海运动和中中新世的南沙运动，这一系列运动的产生与南海周缘的板块（或块体）间的相互作用有关。这四次运动以中晚始新世之间的西卫运动、中晚中新世之间的南沙运动对南海地区的构造发展影响最为强烈，分别对应南海海盆（西南次海盆）初始扩张和海盆（东部次海盆）扩张终止，对这两次运动深入研究，有助于揭示南海海盆成因。

参考文献及资料

何廉声等.1979.南海北部新生代构造主要特征.见：第二届全国构造地质学术会议论文选集，第三卷

李平鲁.1992.珠江口盆地新生代构造运动与盆地演化.南海东部石油，2:33～46

李平鲁，梁惠娴，戴一丁等.1999.珠江口盆地燕山期岩浆岩的成因及构造环境.广东地质，14（1）：1～8

姚伯初.1998.南海新生代的构造演化与沉积盆地.南海地质研究（十），武汉：中国地质大学出版社，1～16

Hinz K,Schluter H U.1987.南海危险地区和西南巴拉望岸外大陆边缘地质——SONNE号船第23和27航次成果.海洋地质，4:35～49，原文见Energy,1985,10（3/4）

Hutchinson C S.1996.The Rajang accretionary prism and Lupar Line problem of Borneo.In:HallR,Blundell D（eds），Tectonic Evolution of Southeast Asia.Geological Special Publication 106:247～261

Lee T.Y.,Lawver L.A.,1995.Cenozoic plate reconstruction of Southeast Asia.Tectonophysics,251（1-4）：85～138

Longley I M.1997.The tectonostratigraphic evolution of SEAisa.In:Matthews A.J.et al.，（eds）Petroleum Geology of Southeast Asia,Geological Soc.Special Publication,126:311～339

Northrup C.J.,Royden L.H.,Burchfiel B.C.,1995.Motion of the Pacific Plate relative to Eurasia and its potential relation to

Cenozoic extension along the eastern margin of Eurasia.Geology,23（8）:719～722

Cenozoic Tectonic Movement and the Genetic Discussion in Nansha Sea Area

Wan Ling,Wu Nengyou,Yao Bochu,Zeng Weijun

（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510760）

Abstract:Seismic data acquired recently and previous well data reveal that Nansha area has experienced multi-phase tectonic movements during Cenozoic period,which are Liyue movement,Xiwei movement,South China Sea movement and Nansha movement.The movements occurre dare related to the movements of Pacific plate,Philippine Sea plate and India-Australia plate relative to Eurasia.

Key Words:Nansha　Tectonic movement　Cenozoic　Seismic reflection　Seismic sequences