（海洋地质专业论文）东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟.pdf

东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得( 注：如没有其他需要特别声明的， 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签 签字喃洳每6 其咿 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将 本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息 服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 糊一签名嘲急飞 签字日期：习3 加年f 月，日 导师签 签字日期：z 。，o 年占月厂日 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 摘要 东海陆架盆地位于我国东部大陆边缘，其东靠钓鱼岛隆起带，西至浙闽隆起 带，是我国未来油气资源重点勘探开发的区域之一。同时，该区域夹持于太平洋 板块、菲律宾板块和印度板块之间，新生代以来构造运动强烈，主要经历了雁荡、 欧江、玉泉、花港、龙井和冲绳海槽等六期构造运动，构造环境复杂，既具有中 国东部一系列北东向盆地的断陷特征，又具有其独特的反转构造。因此，研究该 区域自古新世以来的构造应力场分布特征，继而探讨其动力学机制，具有重要的 理论和现实意义。 本文在大型有限元软件a n s y s 的基础上，综合现有地质、地球物理资料构 建东海地区岩石圈框架。以盆地内各主要地震测线的平衡剖面计算结果为约束条 件，通过数值模拟方法，研究该盆地自古新世以来的构造应力场的分布特征，并 以此为基础来探讨东海陆架盆地的形成机制。 根据东海陆架盆地新生代各主要构造层的发育特征和地球物理探测数据，本 文构建了东海陆架盆地的几何框架。与此同时，将盆地内各主要活动断层的空间 形态及分布特征、地形的起伏等也纳入了模型当中。在此基础上构建和测试了东 海陆架盆地的基础模型，并根据盆地构造演化特征，将此模型划分为三个部分。 第一部分为古新世初期雁荡运动时东海陆架盆地的空间模型，其对应于模型中盆 地基底的左半部分；第二部分为古新世末至始新世初瓯江运动时的空间模型，其 对应于模型中盆地基底和沉积地层的第二层；第三部分为中新世龙井运动时的空 间模型，其对应于东海陆架盆地整个三维空间模型。 根据前人研究成果可知，在长时间的载荷作用下岩石圈的材料属性遵从幂指 数流变速率公式，因此本文基于东海陆架盆地三维空间模型，采用弹性蠕变力 学有限元法分别对东海地区古新世初的雁荡运动、始新世初的瓯江运动以及中新 世末的龙井运动进行数值模拟，模拟过程中考虑岩石的流变性、初始温度场、重 “ 力作用以及大变形导致的位移应变非线性对计算结果的影响。 东海陆架盆地成i 大1 的动力学机制及其数值模拟 在模拟雁荡运动时，本文以前人关于东海陆架盆地早期成因的三种观点为基 础，计算了三种有限元模型。计算结果表明，当只考虑弧后拉张对东海陆架盆地 影响时，由三个主应力空间关系产生的断层走向与盆内实际断层走向相矛盾，可 视为不合理模型。当考虑走滑拉分以及张扭作用对东海陆架盆地影响时，由三个 主应力空间关系产生的断层走向与盆内实际断层走向相吻合，可是为合理模型。 据此可判断东海陆架盆地早期成盆的原因可能与走滑拉分或张扭作用有关。 在模拟瓯江运动时，本文在前文模拟结果的基础上计算了两种有限元模型， 计算结果表明东海陆架盆地东部坳陷带的形成主要受到西湖基隆断裂的控制， 且表现为由南向北、由东向西逐渐裂陷成盆的特征。而且对比雁荡运动时的模拟 结果，还可以看到盆地的构造演化具有跃迁性。 在模拟龙井运动时，本文根据平衡剖面的计算结果模拟了一种有限元模型， 计算结果表明东海陆架盆地西湖凹陷内的一系列背斜构造带具有自北向南逐渐 演化，且反转强度表现出逐渐降低的特征，而背斜带的形成可能与盆地基底沿断 面上滑的作用有关。 关键词：东海陆架盆地；新生代构造演化；数值模拟 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 d y n a m i c sa n dn u m e r i c a lm o d e l i n go nf o r m a t i o n o f t h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i n a b s t r a c t t h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i ni ss i t u a t e di nt h en o r t ho ft h ec h i n ac o n t i n e n t a l m a r g i n ，b o u n d e db yt h em i n - z h eu p l i f ta r e at ot h ew e s ta n dt h ed i a o - y ui s l a n d u p l i f ta r e at ot h ee a s t t h i sb a s i ni sa i li m p o r t a n tb a s i no fp e t r o l e u me x p l o r a t i o na n d d e v e l o p m e n ti nt h ef u t u r e i na d d i t i o n ，d u et oi t sl o c a t i o na m o n gt h ep a c i f i cp l a t e ，t h e p h i l i p p i n ep l a t ea n dt h ei n d i a np l a t e ，t h et e c t o n i ca c t i v i t yo ft h i sb a s i nh a su n d e r g o n e f i v ek e y , r e m a r k a b l et e c t o n i cm o v e m e n t s d u r i n gc e n o z o i c i t i n c l u d e sm u c h i n f o r m a t i o no nt h ef o r m a t i o no ft h ec h i n ac o n t i n e n t a lm a r g i nw h i c hh a sa c o m p l i c a t e dt e c t o n i cs e t t i n g s t h e r e f o r e ，t os t u d yt e c t o n i cs t r e s sf i e l da n dd y n a m i c m e c h a n i c so ft h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i ni so fg r e a tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a l i m p o r t a n c e b a s e do nf i n i t ee l e m e n tm e t h o da n da n s y ss o f t w a r ei nt h i st h e s i s ，o n e l i t h o s p h e r em o d e l i n gf r a m e so ft h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i ni se s t a b l i s h e db y i n c o r p o r a t i n gs o m ee x i s t i n gg e o l o g i c a la n dg e o p h y s i c a ld a t ao nt h i sb a s i n u s i n g n u m e r i c a lm o d e l i n ga n dt a k i n gt h er e s u l to fs o m eb a l a n c e dc r o s s s e c t i o n so fs e v e r a l s e i s m i cp r o f i l e sa c r o s st h eb a s i na sb a s i cb o u n d a r yc o n d i t i o n s ，t h es t a t e so ft e c t o n i c s t r e s sf i e l ds i n c ee a r l ye o c e n ea l ea n a l y z e d t h et h e s i sa l s od i s c u s s e sad y n a m i c so f t h ef o r m a t i o no ft h eb a s i nb yac o m b i n a t i o no ft h er e s u l t so fn u m e r i c a lm o d e l i n ga n d g e o l o g i c a lo b s e r v a t i o n ； a c c o r d i n g t ot h ea r c h i t e c t u r e so ft h eb a s i nr e v e a l e db ym a n ys e i s m i cp r o f i l e s ， t h eg e o m e t r i e so fg e o l o g i c a lm o d e l sa r ee s t a b l i s h e d i na d d i t i o n ，t h em a j o rf a u l t s d i s t r i b u t i o n sa n dt o p o g r a p h yo ft h i sb a s i na r ed e s c r i b e d t h e n ，t h er e l a t e df i n i t e e l e m e n tm o d e l sa r ec r e a t e da n dt e s t e d ，t h e s em o d e l sa r ed i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ， r e s p e c t i v e l y t h ef i r s to n ei sag e o m e t r i cm o d e lo ft h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i n d u r i n gt h ey a n t a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，b e i n gc o r r e s p o n d i n gt ot h el e f tp a r to ft h e b a s e m e n to ft h eb a s i ni nb a s i cm o d e l s t h es e c o n dp a r ti sa l s oag e o m e t r i cm o d e l d u r i n gt h eo u j i a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，b e i n gc o r r e s p o n d i n gt ot h es e c o n dl a y e ra n d t h eb a s e m e n to ft h eb a s i ni nb a s i cm o d e l s t h em i r dp a r ti sa g e o m e t r i cm o d e ld u r i n g t h el o n g j i n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，b e i n gc o r r e s p o n d i n gt ot h ee n t i r e3 - dg e o m e t r i c m o d e lo ft h ee a s tc h i n as e as h c l fb a s i n a c c o r d i n gt os o m ee x i s t i n gr e s e a r c hr e s u l t s ，i ti sw e l l - k n o w nt h a tam a t e r i a l 东海陆架盆地成冈的动力学机制及其数值模拟 p r o p e r t yo fl i t h o s p h e r ew i l lo b e yp o w e rl a wc o n s t i t u t i v er e l a t i o no fr o c ku n d e ra l o n g - t e r ml o a d i n g t h e r e f o r e ，b a s e do n3 一dm o d e l so f t h e e a s tc h i n as e as h e l f b a s i n ， t h et h e s i s p e r f o r m sn u m e r i c a lm o d e l i n gi n d i v i d u a l l y o nt h ey a n d a n gt e c t o n i c m o v e m e n t ，t h eo u j i a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，t h el o n g j i n gt e c t o n i cm o v e m e n tb yu s i n g e l a s t i c c r e e ps t a t i c ，s t r u c t u r a l ，f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o d t h es i m u l a t i o nt a k e s i n t oa c c o u n to far h e o l o g yo fl i t h o s p h e r e ，g r a v i t y , d i s p l a c e m e n t - s t r a i nn o n l i n e r i t y i n d u c e db yl a r g ed e f o r m a t i o nw h i c hw i l lh a v ee f f e c to nc a l c u l a t i o nr e s u l t s w h e ns i m u l a t i n gt h ey a n d a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，3t y p e so ff i n i t ee l e m e n t m o d e la r ec a l c u l a t e di nt h et h e s i sb a s e do nt h et h r e ee x s i t i n gt e c t o n i cm o d e l so nt h e e a r l y - s t a g ec a u s eo ft h ef o r m a t i o no ft h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i n w h e no n l y c o n s i d e r i n ga l le f f e c to fb a c k a r cs p r e a d i n go nt h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i n ，t h e c a l c u l a t i o nr e s u l ts h o w st h a tf a u l ts t r i k e sd e d u c e db yt h ed i s t r i b u t i o no fl a r g ep r i n c i p a l s t r e s sa r en o tc o n s i s t e n tw i t ht h et r u ef a u l ts t r i k e s ，t h e r e f o r e ，i tc a nb ec o n s i d e r e da s a nu n a v a i l a b l em o d e l w h e nc o n s i d e r i n gt h ee f f e c to fp u l l a p a ne x t e n s i o no nt h ee a s t c h i n as e as h e l fb a s i n ，t h ef a u l ts t r i k e sd e d u c e db yt h ed i s t r i b u t i o no fl a r g ep r i n c i p a l s t r e s sa r ec o n s i s t e n tw i t ht h et r u ef a u l ts t r i k e s ，t h e ni tc a nb ec o n s i d e r e da sr e a s o n a b l e m o d e l s b a s e do nt h e s en u e r a i c a lm o d e l i n g s ，t h ee a r l y - s t a g ec a u s eo ft h ef o r m a t i o no f t h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i nm a yb er e l a t e dt op u l l a p a r te x t e n s i o n w h e ns i m u l a t i n gt h eo u j i a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，t h et h e s i sc a l c u l a t e dt w o t y p e so ff i n i t ee l e m e n tm o d e lb a s e do nt h ep r e v i o u sr e s u l t so fn u m e r i c a lm o d e l i n g m e n t i o n e da b o v e t h ec a l c u l a t i o nr e s u l ts h o w st h a tt h ef o r m a t i o no ft h ee a s t d e p r e s s i o nb e l to ft h ee a s tc h i n as e as h e l fb a s i ni sm a i n l ys u b j e c t e dt ot h ec o n t r o l o ft h ex i h u j i l o n gf a u l ta n di ta l s od i s p l a y sac h a r a c t e r i s t i c so ft h eb a s i nb yg r a d u a l r i f t i n gf r o ms o u t ht on o r t ha n df r o me a s tt ow e s t c o m p a r e dw i t ht h es i m u l a t i o nr e s u l t ， o ft h eo u j i a n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，i tc a nb es e e nt h a tt h es t r u c t u r a le v o l u t i o no ft h e b a s i nh a so b v i o u s l yt h et e c t o n i cm i g r a t i o n w h e ns i m u l a t i n gt h el o n g j i n gt e c t o n i cm o v e m e n t ，t h et h e s i ss i m u l a t e saf i n i t e e l e m e n tm o d e lb a s e do nt h ec a l c u l a t i o 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7 2 4 东海陆架盆地构造演化和构造层划分2 5 2 4 1 主要构造运动及其不整合界面特征2 5 2 4 2 盆地演化阶段和构造层2 6 3 地学领域中有限元数值模拟方法关键技术介绍2 9 3 1 有限元法的非线性结构分析3 0 3 2 状态变化非线性3 0 3 2 1 接触问题的概述31 3 2 2 接触问题的分类3 1 3 2 3 接触问题的判断3l 3 2 3 接触分析问题在本文中的实际应用3 3 3 3 材料非线性岩石圈流变结构3 3 3 3 1 弹性材料3 5 3 2 2 幂指数流材料3 5 4 东海陆架盆地三维有限元模型的构建3 6 东海陆架盆地成闪的动力学机制及其数值模拟 4 1 东海陆架盆地各主要构造层的空间特征3 6 4 2 东海陆架盆地各主要断裂模型的构建4 l 5 东海陆架盆地西部坳陷带构造演化的数值模拟分析4 5 5 1 模型设计及边界条件4 5 5 1 1 模型的空间设计及参数选择4 5 5 1 2 模型的边界条件4 7 5 1 3 模型的初始条件5 0 5 2 模拟结果5 2 5 2 1 东海陆架盆地应力强度的空间分布特征5 2 5 2 2 东海陆架盆地不同边界条件与主应力的关系6 3 5 2 3 基底断裂对东海陆架盆地西部凹陷构造演化的影响7 1 5 3 本章小结7 6 6 东海陆架盆地东部坳陷带构造演化的数值模拟分析7 7 6 1 模型设计及边界条件7 8 6 1 1 模型的空间设计及参数选择7 8 6 1 2 模型的边界条件一8 1 6 1 3 模型的初始条件8 2 6 2 模拟结果8 4 6 2 1 东海陆架盆地东部坳陷带应力强度的时空演化特征8 4 6 2 2 东海陆架盆地东部坳陷带各主要凹陷应力强度的活跃性9 0 6 2 3 东海陆架盆地内三个主应力方向的分布特征9 3 6 3 本章小结9 5 7 东海陆架盆地反转构造的数值模拟分析9 6 7 1 东海陆架盆地反转构造的地质背景9 8 7 2 模型设计及边界条件9 9 7 1 1 模型的空间设计及参数选择9 9 7 1 2 模型的边界条件j 10 0 7 1 3 模型的初始条件10 1 7 3 模拟结果1 0 2 u 的动力学机制及其数值模拟 7 3 1 东海陆架盆地构造反转带的时空演化规律1 0 2 7 3 2 东海陆架盆地构造反转带的动力学过程及形成模式1 0 9 7 3 3 东海陆架盆地西湖凹陷应力强度的空间分布特征1 1 3 7 。4 本章小结11 6 8 结论：117 参考文献12 0 致谢12 5 个人简历12 6 在学期间发表的学术论文12 7 i i i 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 u 月l j 舌 大陆边缘为大陆与大洋盆地的过渡地区，在地壳结构上是陆壳向洋壳过渡的 结合部。大陆边缘在不同地区差别很大，主要有两种形式。一是由水深不断增加 的陆架、陆坡和陆隆组成，称为大西洋型陆缘；另一种除陆架、陆坡外，其组成 部分还有沟一弧一盆体系，称为太平洋型陆缘。其中，太平洋型大陆边缘是地震 与火山活动、造山带形成、壳幔物质交换、沉积作用以及张裂盆地形成等地质作 用最活跃的地区，目前，这种综合地质过程，称为“俯冲工厂( s u b d u c t i o n f a c t o r y ) ”。现今板内的重要构造过程，如青藏高原的隆升，大型走滑断裂带的发 育等，都是沿着大陆边缘活动带进一步演化的结果，而且大陆边缘的活动特征对 人类的生活环境也具有重要影响。除了活动大陆边缘的地震活动性让人们印象深 刻外，大陆边缘大量的含油气盆地同样为日益能源危机的社会所高度关注。因此， 探索大陆边缘盆地的构造演化过程及其规律性具有重要的科学和社会、经济意 义。 东海陆架盆地位于欧亚板块东南部的大陆边缘，其南北长约1 5 0 0 k m ，东西 宽约2 5 0 3 0 0 k m ，水深5 0 2 0 0 m ，整体上呈北北东向带状展布。盆地西侧与浙闽 隆起带相邻，东侧由陆架外缘隆起带( 钓鱼岛岩浆岩带) 将其与冲绳海槽盆地分 隔，北界为长江口北岸启东嘴至济州岛一线，南界为广东省南澳岛与台湾省鹅銮 鼻一线，面积约2 6 7 万k m 2 ，是我国近海陆架盆地中新生代沉积最厚的、面积 最大的盆地。 东海陆架盆地新生代大地构造位置上处于欧亚板块和太平洋板块两者间相 互作用的交汇处，因此，在地质历史上，明显受到古太平洋构造域和特提斯构造 域演化的影响，经历了复杂的地质演化过程，从而形成了裂谷、断陷、构造跃迁、 构造反转等多种复杂的地质构造现象，以及坳陷、隆起等多种类、多级别的地质 构造单元。此外，东海陆架盆地石油资源蕴藏丰富，据有关部门评价，仅在西湖 凹陷石油资源量就达2 2 8 7 4 1 0 8 吨，天然气资源量为2 3 7 6 9 6 1 0 8 m 3 。由此可 见，将东海陆架盆地置于太平洋构造域和特提斯构造域地球动力学背景下，通过 对东海陆架盆地的组成、结构和构造及其周边大地构造系统关系的详细研究，如 印度澳大利亚板块和欧亚板块间的碰撞，太平洋板块和欧亚板块间的俯冲会聚 以及菲律宾板块的构造演化等，不仅可以建立较完善的东海及其邻区形成演化历 东海陆架盆地成困的动力学机制及其数值模拟 史和动力学演化模式，而且对东海陆架盆地内的石油资源勘探开发具有重要的指 导作用。 1 东海陆架盆地的动力学研究现状以及问题 1 1 东海陆架盆地的区域大地构造背景 东海陆架盆地作为一个位于欧亚板块和太平洋板块相互作用结合部的中新 生代大陆边缘盆地( 图1 ) ，其形成和演化必然会受到特提斯构造域和太平洋构 造域相互作用的影响。因此，首先有必要从区域大地构造背景的角度来了解与东 海陆架盆地形成有关的重大构造事件和过程。最为显著的大地构造事件有：第一， 印度- 澳大利亚板块、欧亚板块间的陆陆碰撞，该过程对中国东部地壳活动有着 最显著的影响；第二，紧邻东海陆架盆地的古太平洋板块和菲律宾板块随时间以 不同的板块俯冲方式对中国东部大陆边缘地壳活动产生了重大的影响( 郭令智等， 2 0 0 1 ) 。 图1 东海陆架盆地区域大地构造背景( d a p e n gz h a oe ta 1 ，2 0 0 8 ) ( 黑色实线框表示研究区位置) 1 1 1 印度板块与欧亚板块间的碰撞 印度板块与欧亚板块间的碰撞可划分为两个阶段( 任纪舜，1 9 9 9 ) 。第一阶 段对应于板块间的软碰撞，即微陆间碰撞时，印度板块与欧亚板块间处于一种“联 而不合的状态。第二阶段对应于板块间的硬碰撞，即在软碰撞之后，两个巨型 陆块之间发生了真正意义上的碰撞，并拼接成一个整体，具有统一的动力学演化 2 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 模式。以下将以这两个阶段为基础，来论述印度和欧亚板块间的碰撞历史。 ( 1 ) 印度欧亚板块间的软碰撞期 在古新世初期至中始新世( 约6 5 m a - 4 5 m a ) ，特提斯洋自西向东逐渐关闭( 黄 汲清，1 9 8 0 ) ，欧亚板块从遭受洋壳的俯冲转变为受印度板块的挤压碰撞，两者 间的会聚速率( 图2 ) 也由原来的1 7 0 m m a 衰减到9 0 m m a ( n o r t h r u pe ta 1 1 9 9 5 ) 。 这种会聚速率的大幅度衰减说明了在两个板块间的大陆边缘正在发生剧烈的碰 撞，该碰撞能够导致了欧亚大陆东部形成了强烈向东流动的地幔流，从而使中国 东部的大陆边缘发生大规模的伸展裂陷( m i a nl i ue ta 1 ，2 0 0 4 ) ，而西太平洋俯冲 带可能会在这种地幔流的作用下发生回卷后撤( r o l l b a c k ) 。因此，在此期间，中 国东部的构造应力场产生了重大变化，最大主压应力呈北东南西向展布，最小 主应力为张应力，呈北西一南东向展布( 金性春等，1 9 9 0 ) ，在该种应力环境下华 南板块边缘形成一系列的北东至北北东向的走滑断层和裂陷盆地，如苏北南黄 海盆地、东海陆架盆地等。 ( 2 ) 印度欧亚板块间的硬碰撞期 中始新世至渐新世晚期( 4 5 m a - 3 2 m a ) ，在印度洋大洋中脊的强烈扩张作用 下，印度板块和欧亚板块完全拼合，其会聚方向也由原来的北东一南西向逐渐偏 转为正北向，由此，印度欧亚板块开始进入了硬碰撞期，青藏高原在欧亚板块 的挤压楔入作用下开始进入第一期的缓慢隆升阶段( z h o n ge ta 1 ，1 9 8 9 ) 。在渐 新世晚期，碰撞达到高峰，印支板块整体向东南亚地区挤出、逃逸，从而，造成 了在3 2 1 7 m a 期间哀牢山红河断裂带、实皆断裂的大规模左行走滑运动，并最 终导致了安达曼海盆的拉分成盆。中新世早期至中新世中期，印度板块与欧亚板 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 图2 印度板块、太平洋板块相对欧亚板块的会聚速率和会聚方向 ( 据n o r t h r u p 等，1 9 9 5 1l e e 和l a w y e r ，1 9 9 5 ) 1 1 2 太平洋板块与欧亚板块间的碰撞 太平洋板块形成以来，其运动方向相对欧亚板块而言在不断的发生变化( 图 3 ) 。在1 2 5 m a 之前，太平洋板块的运动方向为南西向；在1 2 5 m a 时，运动方 向偏转了大约8 0 。，由原来的南西向改为向北西向运动，并持续了大约2 5 m a ； 在1 0 0 m a 左右，太平洋板块的运动方向再次发生大幅度的偏转，由北西向偏转 为北北西向，并持续到4 3 m a 时。在4 3 m a 时，俯冲方向又发生了重大改变，由 北北西向俯冲偏转为北西西向，该期次的偏转对东海陆架盆地内的构造反转起到 了重要的控制作用( 孙卫东等，2 0 0 8 ) 。 在晚侏罗至早白垩世( 1 6 0 8 5 m a ) 之间，太平洋板块介于两条大洋扩张脊 之间，其北部为库拉板块，南部为印度澳大利亚板块。由于两条近东西向大洋 中脊的存在，而太平洋南部有没有消减带，这导致库拉板块快速的向北北西向俯 冲，消减于亚洲大陆边缘的岛弧之下。 在太平洋板块不断向北北西向推动的作用下，库拉板块与太平洋板块间的大 洋中脊也不断向北迁移( h a l l ，2 0 0 0 ； m u e l l e re ta 1 ，2 0 0 8 ) ，直至古近纪完全倾 没于亚洲大陆边缘的岛弧之下，并造成我国东部广泛发育的一系列裂陷盆地。 在晚始新世( 大约4 3 m a ) ，随着库拉太平洋脊的消减完毕，太平洋板块的 运动方向再次发生重大改变，由原来的北北西向偏转为北西西向( h a l l ，2 0 0 0 ； 4 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 m u e l l e re ta 1 ，2 0 0 8 ) 。这次偏转使中国东部大陆遭受到强烈挤压，在亚洲东部边 缘，沿过去的近南北向的转换断层变为新的挤压、消减带( 如台湾、菲律宾挤压 带，伊豆- d , 笠原消减带等) ( 环文林等，1 9 8 2 ) 。由于伊豆一小笠原一马里亚 纳俯冲带和菲律宾海板块的形成，太平洋板块与亚洲板块之间相隔了双重消减 带，消减作用主要沿东部的伊豆一马里亚纳俯冲带进行，琉球俯冲带活动逐渐弱 化。 由以上前人研究综述可以看到，太平洋板块与欧亚板块间会聚速率的变化与 亚洲大陆东缘的伸展活动有着密切的关系。太平洋板块与欧亚板块间会聚速率自 晚白垩世开始不断减小与欧亚板块东缘晚白至世开始的伸展构造可以在时间上 取得很好的对应。 型亚躐心菲爱囊斯：、j f l、仪犹 图3 古太平洋板块的演化模式图 ( 据h i l d ee la 1 ，1 9 7 6 1 箭头为板块运动方向) 1 2 东海陆架盆地的研究现状 东海陆架盆地位于欧亚大陆东南缘，是我国东部裂谷带的重要组成部分之 一。由于其构造位置特殊，构造环境复杂，并经历了断陷一拗陷构造迁移反转等 ， 东海陆架盆地成因的动力学机制及其数值模拟 一系列构造运动( 王同和，1 9 8 8 ) ，因此，对其成盆机制的研究一直都为热点。 尤其在近2 0 年来东海陆架盆地内大型油气田的陆续发现，更加吸引了地质学家、 地球物理学家、海洋勘探专家的广泛注意，许多学者及石油单位研究人员对其进 行了很多详细的地质研究，并取得了大量的研究成果。特别是，刘光鼎院士( 1 9 9 2 ) 以板块构造理论的活动论为指导，提出中国东海及其周边海域地壳结构。并根据 磁性基底性质，指出东海陆架盆地具有东西分带、南北分块的基本构造特征。刘 福田( 1 9 8 9 ) 、刘建华等( 1 9 9 6 ) 分别利用三维地震层析成像技术得到了东海海 域地壳的三维空间图像，该测量结果清晰的区分了洋壳和陆壳区。许忠淮等 ( 1 9 9 7 ，1 9 9 9 ) 、李乃胜( 1 9 9 0 ) 、金性春等( 1 9 9 0 ) 分别利用地震震源机制解 和有限元方法得出了东海陆架盆地及其周边地区的应力场的分布特征，并以此为 基础探讨了盆地的动力学成因。谢仁海等( 2 0 0 1 ) 则根据东海海域的地震剖面绘 制出了东海陆架盆地的断裂纲要图，并详细论述了盆内断裂的演化规律。虽然上 述研究成果对东海陆架盆地的构造格局及演化历史的认识起到了极大的促进作 用，但对于在其成因机制及模式上依然存在一些争论。迄今，关于新生代东海陆 架盆地的成因模式主要有6 种观点。 第一种模式为单剪模式( 周志武等，1 9 9 0 ；o k a d ae ta 1 ，1 9 9 3 ；y ue ta l ，1 9 9 7 ； 许浚远等，2 0 0 0 ；陈思忠，2 0 0 2 ；赵金海，2 0 0 4 ；) 。这种模式认为在早第三纪 期间，由于特提斯洋的关闭( 黄汲清，1 9 8 0 ) ，印度板块和欧亚板块间发生了强 烈碰撞，由此产生了巨大能量。在亚洲大陆东部该种能量的释放主要通过先存的 北东向和北西西向大断裂的向东滑移蠕散，使我国东部大陆边缘近南北向的大断 裂( 如郯庐断裂等) 由左旋压扭转化为右行张扭。因此，东海陆架盆地在两条右 行右阶的断裂( 西湖基隆断裂和东引海礁断裂) 夹持下，从而能够产生一系列的 箕状断陷及古潜山带，它们呈北东向雁行状斜列分布。 第二种模式为弧后拉张模式( 王国纯，1 9 8 7 ；h u a n g e ta 1 ，1 9 9 2 ；陶瑞明， 1 9 9 4 ；冯晓杰等，2 0 0 3 ；孙肇才，2 0 0 4 ；郑求根等，2 0 0 5 ) 。该模式强调太平洋 板块的俯冲作用对东海陆架盆地的影响。即认为东海陆架盆为是由一系列的沟 弧盆体系组成，属聚敛性大陆边缘，即安第斯型大陆边缘，而边缘海盆地的形 成主要是因为在太平洋板块俯冲过程中地幔的不断上涌或俯冲带的回卷后撤。 第三种模式为单剪和弧后拉伸联合作用模式( l ic h u n f e n g ，2 0 0 8 ) 。该模式认 为东海陆架盆地构造演化是新特提斯构造域和太平洋构造域联合作用的结果。 东海陆架瓮地成冈的动力学机制及其数值模拟 第四种模式地幔蠕散流动成因模式( 张琴华，1 9 9 4 ；f l o w e re ta 1 ，1 9 9 8 ；赵 会民等，2 0 0 2 ；杨香华等，2 0 0 3 ；b i r de ta 1 ，2 0 0 8 ) 。地幔蠕散流动成因说强调 深部地质过程对中国东部边缘海盆地演化的影响，认为印度板块与欧亚板块的碰 撞能够导致地幔不断的向东流动、蠕散，而这种蠕散作用是盆地发育的主要动力 来源。这种模式把沉积、沉降中心的东移与俯冲带的后退和地幔流的向东流动有 机结合起来，同时指出在地幔流向东蠕散过程中边缘海的性质发生有规律变化， 即从具有大陆型地壳的新生阶段，经由过渡型地壳的幼年阶段与青壮年阶段，直 到大洋型地壳的成熟阶段。 其它两种模式是邓属予( 1 9 9 2 ) 的两期大陆张裂模式和孙习之( 1 9 9 1 ) 的地 幔柱模式。 综上所述，前人对东海陆架盆地的成因机制、构造演化、盆地类型等都存在 不同的认识，从大的方面来说，主要分为两种观点：一种认为东海陆架盆地的形 成演化主要受太平洋板