（海洋地质专业论文）曾母盆地晚新生代构造演化.pdf

摘要 论文结合“暖池形成演化的构造及沉积记录”9 7 3 项目对南海南部新生代盆地。主要是 曾母盆地展开了构造演化的模拟研究。研究运用了正、反演模拟的理论和模型( 弹性梁模型， 挠曲同剥模型和反演的热模型) ，采用s t r e t c h 和f l e x 软件，通过正演模拟盆地的几何形态， 反演回剥盆地地层，并以古水深作为限制，来讨论盆地的构造特征参数，如地壳的有效弹性 厚度，拉张因子等。发现曾母盆地具有薄壳厚幔的特点，是地壳轻度拉张与深部地幔强烈作 用的综合表现。这种综合作用还导致了巨幅沉降和巨厚沉积在时空上的差异性，反演拉张因 子高于正演的原因，是由于反演模拟拉张因子是区域热扰动的表现。模拟结果说明盆地在周 围断裂的围限之中产生旋扭应力场，导致盆地内断裂也呈北西、近东西、北东向排列。盆地 南部于中中新世之前主要受俯冲作用，东北部则受廷贾断裂控制逐渐形成康西坳陷的沉积沉 降中心，这种南北的受力差异和张性断陷的广泛发育是造成盆地差异沉降的原因之一，晚中 新世上新世盆地北部强烈的岩浆活动又证明了深部地幔岩浆上涌对盆地形成的贡献。模拟 结果的盆地特征与区域地球物理特征形成了很好的对应。曾母盆地的高热流，高地温梯度， 以及薄壳厚幔均暗示了深部地幔的作用。 曾母盆地经历了晚始新世前曾母陆块和加里曼丹陆块碰撞变质基底的形成，并于晚始新 世在边缘沉降带的基础上产生了前陆盆地的雏形。随着周边主控走滑断裂的极性反转，在中 中新世旋扭应力场的控制下，形成了南部俯冲消减和北部剪切拉张的格局，构造特征也具有 典型的剪切拉张性质。晚中新世上新世廷贾走滑断裂的极性反转为右行，产生了众多走滑 构造样式与少量构造反转样式，继而进入了裂陷期和第四纪稳定沉降期。 盆地的基底形成期对应着印度洋第二次扩张造成的澳大利板块北漂和婆岁洲的旋转。 太平洋俯冲方向由北北两转为北两两向，以及印度洋第三次扩张导敛印弧碰撞和印支地块 的挤出，不仪造成了南海海底扩张还促使了曾埘盆地张扭应力场的形成。盆地南北虑力的筹 异，张性与挤压j i ：存恰是全球板块构造格局的调整和重组的写照。印澳板块的碰撞终止了 南海扩张也一度使此期曾母盆地内出现地层褶皱现象，而晚中新世的印支地幔柱正对应了区 内此期的岩浆活动。前人将i x 域板块的运动和调整! f 1 结为地幔对流的作用，作者支持这种地 幔向东南侧向流的观点，认为不同尺度分级规模的地幔柱与侧向地幔流的综合作用是产生区 域构造，f ：影响曾母盆地构造演化的根源。 3 a bs t r a c t l nt h i s s t u d y , f o r w a r da n dr e v e r s eb a s i nm o d e l l i n ga r ea p p l i e do ns e l e c t e ds e i s m i c r e f l e c t i o n p r o f i l e s f r o m z e n g m u b a s i ni ns o u t h e ms o u t hc h i n as e a t h e m o d e l i n gs o f t w a r e s ，s t r e t c ha n df l e x 。i n c o r p o r a t i n gf l e x u r a ic a n t i l e v e rm o d e l ，f l e x u r a i b a c k s t d p p i n gm o d e ia n dr e v e r s et h e r r n a im o d e l l i n g c a nf o r w a r dm o d e jt h es h a p eo f u p p e r - c r u s t a lf a u l t i n ga sw e l ia sr e v e r s eb a c k s t d pt h es r a t i g r a p h yo ft h eb a s i n s o m e c h a r a c t e d s t i cp a r a m e t e r s 。s u c ha se f f e c t i v et h i c k n e s so fc r u s t ( t e ) 。e x t e n s i o na n d s t r e t c h i n g - f a c t o r s ( 1 b ) 。a r eo b t a i n e da n di n t e r p f e t e di nt h ep r e f e r r e dg e o l o g i c a lm o d e l s t h em o d e l i n gs h o w st h a tt h em o d e s ts t r e t c h i n gf a c t o r sf r o mf o r w a r dm o d e l i n g ( w i t hb e t a i e s st h a n1 2 5 ) d e t e r m i n ec r u s t a lt h i n n i n gs t r e t c h i n ga n dt h i n n i n gf a c t o r sf o ru p p e rc r u s t 。 w h i l et h o s ef r o mr e v e r s em o d e l i n g ( w i t hm u c hb i g g e rv a l u eo fb e t a ) r e p r e s e n tt h et h e r m a l p e r t u r b a t i o no ft h ec r u s t a sw e l ia st h el i t h o s p h e r e t h i si m p l i e st h a tc e r t a i nd e e p p r o c e s s e sm a yb er e l a t e dt ot h eb a s i nf o r m a t i o n i ta l s os u p p o r t st h ej d e ao fav e r yw e a k c o n t i n e n t a ic r u s t 。w h e r et h ee f f e c t i v ee l a s t i ct h i c k n e s so ft h ep l a t e ( t e ) e x c e e d s5k ma n d t h em o d e l i n gf a i l st or e p r o d u c et h eg e o m e t r yo ft h es u b - b a s i n sw i t h i nt h ez e n g m ub a s i n s u b s i d e n c ea n a l y s e sf r o mb o t hf o r w a r da n dr e v e r s em o d e l sc o n v e r g et oad i f f e r e n c e s u b s i d e n c ea n da na s y m m e t r ys e d i m e n t a r yh i s t o r y , w i t ht h e 阳t ei n c r e a s e sn o r t h w a r d s i t a l s op r e d i c t sas p a t i a ia n dt e m p o m id i f f e r e n ts t r e s sf i e l dw i t h i nz e n g m ub a s i n t h e s o u t h e mp a r to fz e n g m ub a s i n 。b e i n gc l o s et ot h es u b d u c t i o nz o n e ，f e u n d e rt h e e x t r u s i o no fz e n g m ua n db o m e ob e f o r el a t ee o c e n e ，w h i l et h en o r t h e mp a r to ft h e b a s i ni sc o n t r o l l e dm a i n l yb yt h es t r i k e s l i pf a u l t s ( s u c ha st i n g j i af a u l t ，w a n a nd o n g f a u l ts y s t e m ) 。a n dh a v ee x p e r i e n c e da n t i - c l o c k w i s er o t a t i o na n dr i f t i n g t h er e g i o n a lg e o p h y s i c a lf e a t u r e ss u c ha sh i g hh e a t f l o w , l a r g eg e o t h e r m a lg r a d i e n t 。t h i n l i t h o s p h e r es u g g e s tt h ew e a k e n e dc o n t i n e n t a lc r u s tw i t ht h i c km a n t a la n dt h i nc r u s ti n z e n g m ub a s i n t h u st h ed e v e l o p m e n to ft h eb a s i ni sp r o p o s e dt or e l a t et ot h es o - c a l l e d i n d o c h i n am a n t l ep l u m e b a s e do no u rm o d e l i n gr e s u l t s ，t h r e es t a g e sa r er e c o g n i z e df o rt h ee v o l u t i o nh i s t o r yo f z e n g m u b a s i na n di t s a d j a c e n tr e g i o n s ：b a s e m e n tf o r m a t i o nb e f o r el a t e e o c e n e w i t hn e w - b e mf o r e l a n d b a s i n ，r i f t i n g a n df a u l t e dd e p r e s s i o np e r i o d t i l ll a t e - m i d d l e m i o c e n e ，t h e r m a ls u b s i d e n c ea f t e r w a r d s t h et e c t o n i ce v o l u t i o na n dk i n e m a t i c sm o d e lo f z e n g m ub a s i na r eb r i e f l yd i s c u s s e da tt h ee n do ft h ep a p e r k e y w o r d s - z e n g m ub a s i n ，m o d e l i n g ，s t r e t c h i n gf a c t o r ，m a n t l ep l u m 4 声明 本人郑重声明：本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文“萱堡盆地晚堑生岱掏造渲丝= = 。除论文中已经注明引用 的内容外，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表和未公开 发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 2 0 0 4 年3 月4 日 0 前言 0 1 选题依据与研究意义 南海是西太平洋地i 爱最大的边缘海之一，其面积约3 5 1 0 k i n 2 ，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，南接苏门答腊岛、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( 图1 ) 。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。 南海位于全球最大的三个板块( 欧亚、太平洋和印度一澳大利亚板块) 相互作用的交汇地 带( 图1 ) ，同时又处在东亚边缘海带和喜马拉雅造山带两大著名的新生代活动构造带的衔接 带。既作为活动着的张裂边缘又属于大型边缘海盆地，其复杂而丰富多彩的地质现象，倍受 研究者的关注，日益成为国际地学界研究的热点海区之一，甚至被地质学家称作最好的天然 地质实验室( h a l l ，1 9 9 6 ) 。特别是1 9 9 9 年，由我国科学家汪品先院士建议并担任首席科学家 的o d p l 8 4 航次在南海成功实施，在实现南海及中国海域大洋钻探零的突破的同时，极大的 提升了南海为国际地学界关注的程度。 南海地区也是研究特提斯构造域与太平洋构造域相互作用的关键地区。由于其特殊的地 理及构造位置，以及近年来在南海完成的大洋钻探o d p l 8 4 航次所取得的发现和成果，南海 及其邻区的科学问题已越来越引起全世界科学家的瞩目。在与西太平洋暖池形成和演变相关 的构造控制和沉积证据、水团海流演变及气候、深海物质能量交换、碳循环作用等课题中， 南海南部地区的新生代构造演化无疑成为构造控制中的关键之一。而本区的构造演化对研究 青藏高原隆升及大量陆源物质的剥蚀搬运引起的气候环境变化、理解构造演变对沉积物源k 的控$ i l f l - 用也提供了分析依据。 对南海两南边缘的研究多集中在汕气办面，南海南部的曾埘盆地和万安盆地即以蕴藏丰 富的石油、天然气资源而闻名。早在2 0 世纪6 0 年代，就有国外石油公司在盆地内进行各种 地球物理调查，我国直至1 9 8 7 年才开始在南沙海域开展汕气勘探。而南海南部，众多的走 滑断裂系统和复杂的块体碰撞俯冲作用的影响，对_ _ j ：南海的扩张、停止扩张，甚至周边构造 环境的演变极其重要。闪此开展j l ：深入南海地和南海南部新生代盆地( 如曾僻盆地) 的地 学研究，对j ：维护我幽领海权益、保护和开发南海 j 然与矿产资源意义重人。 5 9 0 9 5 。1 0 0 1 0 5 1 1 0 。1 1 5 1 2 0 1 2 5 。1 3 0 1 3 5 1 4 0 。 9 0 9 5 。1 0 0 。1 0 5 1 1 0 。1 1 5 1 2 0 1 2 5 4 1 3 0 1 3 5 1 4 0 g m ” 图l 南海区域地理环境图 0 2 前人的研究成果 前人对j 南海的研究多集中在南海北部共轭张裂地缘和对南海成w 的探索显然相应的 研究进展较快，但争论的问题仍然很多。l u d w i g 等( 1 9 7 9 ) 以取船折射挂研，南海东部海盆f j 地壳结构测得地壳厚度约为6 - 8 k m ，提出南海东部海盆为洋壳结构的认识。t a y l o r 和 h a y e s r l 9 8 3 ) 探得南海广泛分布的地磁条带提出南海海盆扩张 口成说，川认为南海海盆的 扩张期为3 2 1 7 m a 。f a m o t 等( 1 9 8 6 ) 认为南海东部海盆和两南海盆的扩张剁1 走向皆为此东 向饰南海东部海盆的扩张轴由：被一系列北两向的“转换断层”所切割扩0 k 轴暑现为东 两走向，给八以南j 七扩张的错觉。r a n g i n ( 】9 x 9 ) 锋( r a n g i n 和s i l v e r , 】9 9 1 ) 认为嚣操海和l * ， 。 万 盯 俘 。 f 。 f 加 帖 锄 巧 幅 竹 o o 巧 仲 坫 寻 拉威西海等皆系海底扩张形成，并勾画出若干地磁条带。而当今地学界最流行的思潮则是地 幔柱及侧向地幔流等作为南海海盆扩张及邻i ) ( 盆地拉张的深部机制。由于南海地质构造的复 杂性和缺乏海盆的钻j l ：资料，对于海盆的地壳性质、地壳结构和形成机制、演化模式则众说 纷纭。 南海南部的i 式域构造格局普遍被认为是以曾母、南沙地块先后向南漂移，和巽他地块及 其增生带逆时针转动所产生的剪刀式挤压及两侧与印支陆块间的走滑、东侧与菲律宾岛弧的 仰冲作用为特征，在总体南北向汇聚的背景上由走滑、拉张、沉降等作用形成了包括曾母盆 地在内的众多新生代沉积盆地。但是对于曾母盆地的性质，众研究者各执一词。早期的观点 多侧重曾母盆地形成之初的前陆性质( 如h u t e h i s o n ，1 9 8 6 ；吴进民，1 9 8 7 ：w u ，1 9 8 8 ；) ， 而近来的研究者已逐渐开始重视盆地周围走滑断裂体系的控制作用，以及盆地受此作用所产 生的拉张与剪切的性质( 如钟广见等，1 9 9 5 ；吴进民，1 9 9 7 ) ，因而将其划分为走滑一周缘 前陆盆地( 钟广见和王嘹亮，1 9 9 6 ) 。 以油气为目的的地球物理调查在曾母盆地开展的较多，也较详细，其他的研究相对较分 散，而且主要以南海南部为研究背景展开。刘海龄( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 ) 认为曾母地块北部的薄地 壳是地幔异常隆起形成的前陆坳陷，南部的厚壳则是碰撞作用的表现，而万安断裂带具有双 重走滑性质，与南海西南部的构造事件有紧密联系。施晓斌等( 2 0 0 3 ) 通过对南海的热流研 究发现，曾母盆地所在的西南部地l 夏的高热流对应着窄陆缘和剪切断裂带，而且还受新生代 岩浆活动的影响。吴能友等( 2 0 0 3 ) 对南海区域的沉降分析，得出曾母盆地的沉降具有时间 上的幕式性和空间上的差异性，与钟建强等( 1 9 9 4 ) 的结论相符。姚伯初( 1 9 9 9 ) 认为南海扩 张后热沉降造成了南部边缘的高沉降量和巨厚沉积，林畅松等( 1 9 9 7 ) 得出伸展型盆地形成与 深部过程之间存在明显的必然联系和耦合关系，金翔龙等( 2 0 0 2 ) 又将盆地拉张与整个拉张环 境! 1 结为不j 一尺度地幔对流的效心，曾维军( 1 9 9 5 ) 舀r 在深部层析资料基础上提出南海南部地 区晚中新世的张性环境受控f 印支地幔柱和分级地幔十# 的观点。张健等( 2 0 0 1 ) 也从动力学 演化入手得出了类似的结论，即南海南部尤其是曾母盆地的高热流值与地幔成因对应较好。 由此引中的地幔对流、地幔侧向流以及地幔柱作为驱动的盆地拉张环境，与周闱众多块体是 如何演化、如何旋转还有待进一步验证。 7 0 3 本文的研究工作 盆地构造演化史的模拟研究需要计算机技术支持，幽内外盆地模拟的软件种类多样，异 彩纷呈。由于各自的研究目的和重点各有不同，因此盆地模拟软件有偏重予地层沉积层序的； 有侧重于沉降分析的。讨论沉积盆地充填控制凶素的；还有盆地构造几何形态模拟的。 本文研究采用的s t r e t c h 和f l e x ，都是b a d l e y s 公司开发的盆地正、反演模拟软件。s t r e t c h 应用了弹性梁理论并加入了挠曲均衡原理，通过输入横向变化的拉张量来进行模拟，能很好 的表现盆地形态受断裂作用的控制。s t r e t c h 不仅可以正演模拟盆地从基底形成到张裂，以 至张裂后热沉降的一系列过程，还可以载入当前地层或反演较好的地层作为模板来验证正演 模拟的正确性，在张裂建造沉积充填方面也取得了良好的对应( k u s m i r 等，1 9 9 5 ) 。f l e x 反 演摒弃了传统的一维回剥( 应用a i r y 均衡进行地层去压实) ，采用改进的二维挠曲回剥，通过 已知地震剖面地层的导入来重建张裂后盆地的热沉降历史，这样避免了一维回剥中只依赖于 单井资料的局限性。此外，f l e x 反演模拟软件还应用了挠曲均衡，反演热模拟等新技术， 不仅能更好恢复地层原有形态，还可以对盆地相关控制参数有更好的理解和认识。 这两套软件主要应用于张性背景下形成的盆地。许多张裂体系和被动大陆边缘都应用了 这套方法。如r o b e r t s 等( 1 9 9 3 ) 在北海盆地( 沃林盆地) 的应用得到很好的效果：k u s z n i r 等( 1 9 9 5 ) 将其应用于东非裂谷盆地的模拟，对应良好；k u s z n i r 和e g a n ( 1 9 8 9 ) 用这套软件模拟j e a n n ed 弧后盆地也取得了成功。近来c l i f f 等( 2 0 0 1 ，2 0 0 2 ) 在南海海盆共轭边缘( 南海北部陆缘) 初尝 浅试也大有收获。曾母盆地自晚始新世形成之初具有周缘前陆的性质( 钟广见，王嘹亮， 1 9 9 6 ) ，以坳陷沉降为主形成鼋一? 的一系列地层，但自早中新世控制盆地的走滑断裂极 性的反转使盆地受到强烈的走滑拉张作用，之后除局部有小型褶皱和反转，盆地整体仍处。_ j ： 张性断陷沉降状态，沉积了? 一q 的地层，冈此近来的研究多将其划分为走滑- 周缘前陆 盆地( 钟广见，于嘹亮，1 9 9 6 ) 。本文上要研究1 5 m a 以来的新生代构造演化，模拟以中中新 世同张裂沉积为基底，进行张裂及裂后的正反演模拟，恰好符合软件应用的地质条件。 本文结合“暖池形成演化的构造及沉积记录”9 7 3 项目，针对以曾母盆地为中心的南海 南部新生代沉积盆地进行了l x i 域地质( 上要是构造样式) 和构造演化模拟的研究。作者对南海 及相关域国内外研究现状进行了广泛调研，查l 刘众多中、英文报告、文献和研究成果，涉 及构造、沉积、层序、地震、汕气、模拟等多方面，分析前人解释剖面多条，选取适当剖面 扫描、拼接、数字化，最后进行了多达几十万个数据的转换和重复验证。 8 此外，作者在熟读软件说明的基础上用k 达一个月的时间熟悉探索软件的使用，还对区 域剖面用? 卜定量方法反复正反演模拟，得到模拟成粜图逾百，数据上万。最后，在对这些图 件和数据分析的基础上探讨了盆地升降、地壳拉张量、以及盆地演化的深部机制等问题。最 重要的是，对模拟软件的认识和应用无疑使作者掌握了一套新的盆地分析的研究方法。 9 1 区域地质情况 1 1 研究区地理位置 曾母盆地由南向北水深逐渐增大，跨越了陆架和陆坡两大地貌单元。盆地总面积约 1 7 1 0 5 k m 2 ，是南海最大的新生代沉积盆地，而且以富含油气资源著称。盆地有1 2 7 x1 0 5 k m 2 位于我国传统疆界线内，国外把盆地中位于印尼纳土纳东部海域的部分称为东纳土纳盆地， 马来西亚沙捞越海域部分称为沙捞越盆地。 曾母盆地位于曾母块体和巽他块体的结合带。其东北与南沙地块相连，西北及西部以万 安卢帕尔断裂为界与万安盆地及南北向的纳土纳隆起区相隔；东北以廷贾断裂与沙巴文 莱、北康盆地隔开，北邻南沙隆起区西南端，向南延伸至加里曼丹岛弧( 图2 ，3 ) 。 曾母盆地是由廷贾、万安东和卢帕尔走滑断裂挟持曾母地块在离散走滑的机制下沉降形 成的。曾母地块对巽他地块左旋式汇聚造成早期北东南西向挤压，后期北西南东向挤压，沉 积相带分布也相应从北西向转为北东东向，沉积中心由巴林坚区向康西坳陷迁移。 1 0 黑。，意鼍黟l 置嚣擘态产躲耋等 图3 曾母盆地区域构造与构造单元图 ( 据吴进民l9 9l ，l9 9 4 改编) 1 2 区域地质地球物理特征 2 0 世纪末8 0 年代我国对南海及南沙区域进行了大量的调查研究。1 9 8 7 年，原地矿部 广州海洋地质调查局第二海洋地质调企大队在曾母盆地首次进行了以寻找油气为目的的综 合地球物理概企，1 9 9 2 1 9 9 3 年在曾母盆地的西部进行了综合地球物理区域普查。中国科 学院南海海洋研究所在南海北部，珠江口盆地和曾母盆地获得多个探针热流( 复斯离，1 9 9 3 ) 。 近期的o d p 第1 8 4 航次在南海北部下陆坡以及南沙群岛南薇盆地也获得了5 个钻孔的系 统测温数据( o d p l 8 4 ) 。到目前为止，通过各项调企探测，获得钻孔热流达3 6 6 个，海底探针 热流达2 2 1 个。这些人最有价值的地球物理地热流资料为后人的研究提供了丰富的地质地物 信息，在此基础上使我们对盆地的沉积和构造特征有了较为系统的认识。 通过对部分前人资料的学习和归纳得出曾母盆地及周网区域重、磁异常以及地温梯度 和热流特征如f ： 1 2 1 2 1 重力异常特征 南海两南部的印支、巽他陆架区的重力异常表现出明显的正异常区，异常走向不明显， 异常值在( 0 4 0 ) l o - 5m s 2 。由于本区新生代沉积盆地发育，因此在重力异常上没有明显的 反映，只在局部地段为小于o 1 0 51 1 1 8 。2 的重力低。这种异常特征反映了区域的基底结构中存 在高密度的物质成分。 南海区域的空间异常总体以正值为主，西北部以负值空间异常、低值布格异常为主，东 南部以正值空间异常、高值布格异常为主，两者背景值不同。这种格局主要可能由于深部岩 石圈结构有较大的差异。 空间异常( 图4 ) 可明显看出华南为负值异常区且西低东高，印支为由北西向东南增高的 正负异常区，南海北部陆缘为平缓变化，中西沙负异常为主且杂乱变化，中央海盆显示平静 正值区，南沙及巽他陆架以正值异常变化为主，东部岛弧及边缘海正负异常剧烈变化，负值 极大且一般出现在海沟及深海盆，正值的极大则出现在与海沟相邻的岛弧以及加里曼丹岛西 北部。空间异常走向以n e 或n n e 向为主，个别异常走向为n w 向，一般幅值为( o - - - 2 0 ) x 1 0 5 m s 2 ，区域极大值为6 2x1 0 。5 m s 。2 ，极小值为2 4x1 0 5 r n s 五。布格重力异常均为正值，一 般幅值为( 3 5 一- 1 3 5 ) x1 0 5 1 1 1 s 。2 ，极大值为1 3 5 x1 0 5 i n s 2 ，极小值为3 5 x1 0 。5 i 璐2 ，总体走向为 n w 向。根据空间重力场形态，由西至东可划分为：西部重力异常正值区、中部重力异常平 缓低值区、东部重力异常变化高值区( 林珍，2 0 0 3 ) 。曾母盆地区域( 图5 ) 总体为东、南、西 三面的高异常围绕，开i ：- i 向北，内部有几处零星的负值异常。其北部约1 8 9 0 0 k m 2 面积受控 于西部重力异常正值区。该区背景为宽缓的重力高带，重力异常值均为正值，一般幅值为( 0 1 5 ) 1 0 5m s 一，总体走向呈n n e 向。西部正值区与中部异常平缓低值区的分区界线也是北 康盆地与曾母盆地的划界依据。 1 3 g m l 幽4 南海区域空问异常圈 布格重力异常由于布格改正的不完善造成异常走势与等浑线走势i # 常相似，表现出四周 人陆、岛屿向中央海盆的惩渐增高。北部陆地与印立| 岛具有负的布格异常值。在海m ，订 正的异常值，随着水深加大异常值增人，由南至北，水深由1 4 0 r e 渐变到2 2 0 0 m 布格重力 异常值则由2 5 x 1 0 5 r 璐。递增至1 3 5 1 0 5 m s2 表现出与地形之间十分明冠的“镜像”关 系。 空间重力异常、布格重力异常均与海底地形起伏变化有关地形高部位( 如海山、海丘 等) 对心空间重力高，地彤低部位( 如海淘、海槽等) 对应空间重力低。空间异常图和布格异常 图中密集等值线形成的梯度带，人多对应着旺域构造单元的边界是异常分k 的重舞依据。 图5 曾母盆地西部自由空间重力异常( g f ) 等值线图( 据张光学等1 9 9 7 ) 1 a g r 等值线删旷嘧刁2 g r 分区界线3 异常区编号4 局部重力舁常编号 1 2 2 磁异常特征 南海南部地lx 位处低纬地磁倾角处j ：1 0 。1 0 0 之间，磁赤道住地理纬度8 0 左右。闪 1 5 此，在一般斜磁化情况下测得的磁异常以负值为上，一般l o - 2 0 0n t ，局部地i ) ( 钉- 5 0 1 0 0n t 的伴生异常。异常由两南的曾母暗沙地1 ) ( 向北、东北部升高：由两南部的l o on t 向东 北礼乐滩南部增至1 0 0n t ( 图6 ) 。地磁异常上体走向以n e 和近e wi ；, l l l i - ，局部自- n w 向 和近s n 向的异常。而北康盆地以两，南薇滩、万安滩以南的曾僻地l x ，为一个低值平静异 常i x = ，异常走向不明显，一般均为5 0 1 0 0n t ，说明该i 式磁性基底埋藏深度人，一般在6 8k m 以匕。 乩“。l 砾旷弓 】意) 箩孥警 j 5 0 、 、墙 i 2 5 、 一1 0 0 7 、 f ：s + 鼍、 。5 0j 2 5 幻：、 搿、一 q 夕7 固- 【j j i f z 喾 。 囝。 ，7 7 田l v 二7 窖 翻5 ， 0 4 0 s o ( 垃j 一 。 图6始1 4 继地区域磁力异常( t ) 等彳l i ( 线l l ( 据张光学等1 9 9 7 ) i 、丁葛优终 n r i 2 6 翻：醴j j ”常3 at 分i t 界线4 f 常l 曩= ；， 5 挣脚i 两裂；瑞哆 1 6 i 2 3 地温梯度特征 盆地两南部地温梯度高( 图7 ) ，据钻j i ：资料( 吴进民，1 9 9 4 ) ，最高值为6 8 4 。c 1 0 0 m ，在 盆地东北部、西北部还分别出现6 2 7 0 c l o o m 和6 2 8 0 c l o o m 的高值在南康台地、巴林坚 坳陷和两部斜坡分别出现 4 0 c 1 0 0 m 的地温梯度区，其它一般都在4 0 c 1 0 0 m 以上。盆地平 均地温梯度值在4 3 8 0 c 1 0 0 m ，以东边的廷贾断裂为界，曾母盆地的地温梯度明显高j j 二北边 和东边的盆地 y c i o o m 的普遍值。 1 2 4 地热流特征 罔7南海西i i 部地澎梯度等值线图( 据父进民等1 9 9 4 ) 热流资料u 反映盆地的构造和岩浆过程，对盆地深部过程很重要( 刘雪松等，2 0 0 2 ) 。 随着热流往海盆办向增加及地壳厚度的减薄，地幔热流所l 比例也相心增加，w 此，地壳薄 的地段热流值相对较高。 据南沙海域的地热流实测数据分析得知( 金庆焕，2 0 0 0 ) ，南沙海域的地热场彳f 以下几个 1 7 图8 南海及邻区区域热流圈 ( 1 1 有较高的热流场，热流值平均为( s o8 = i - 2 48 ) r o w 秆，比南海的平均值 ( 7 7 4 ：k 2 27 ) r o w 矗略高，仅放于深海盆t i j 的热“l 值a ( 2 ) 热流值有喟显的分k 性。热流以h n v 向夺准一廷贾断裂为界，东r 具中低热流值，阳 区儿热“l 恤f 趋弛q9 ) 。南沙海域热“l 值尚帕地区有阿稚隆起带南部热流值自+ 8 0 i3 0m w m 2 最高可逃1 9 5m w m ：何j ：儿安断裂和亭准延贾断裂之间m 曾母盆地i h 晚州 边羿断裂的止滑沂动而处于拉张环境5 1 个热洫f 自变化他用为 9 i5 7m w m 3 平均为1 0 2 r o w m 2 ，撮值点般出现在隆起和斜坡以厦断裂带附近，而j i 盆地州部热流比东南部离o ( 施 小碱2 0 0 3 ) 。而在南沙海悄的“南端地热濉值则较低 般在5 0 7 0m w m 2 最低f n 只奇 2 7r o w 一( 曾雏下1 9 9 7 ) 。 1 0 4 。i 0 0 。1 0 8 。1 1 0 。 i j 2 4 1 1 4 。 11 6 坐。 1 2 0 e 图9南洳热流趟势图( k c r 0 1 9 8 6 父进民1 9 9 4 修改) 总之，曾博盆地是以强度较低的负磁异常和高热流值为特征的新生代沉积盆地。重力和 磁力资料斛释结聚表明：本i x 属人陆碰地壳，地壳平均厚度约为2 0 k m ，可能为曲层结构。 1 9 上地壳层上部是新生代沉积层，厚2 4 - - 1 5 5 k m ，密度为1 7 8 2 4 7 9 c m 3 ，无磁性：下部为 前新生代变质岩，部分为中生代酸性一中性火成岩，密度约为2 6 9 c m 3 ，下地壳为硅镁层， 密度约为2 9 9 c m 3 。上地壳下部与下地壳构成磁性层。厚为l o l7 k m 。两高热流特征很 能受到哑洲东部向东南蠕散的地幔流作用( 金翔龙，2 0 0 2 ) 。曾维军等( 1 9 9 7 ) 、吴能友等( 1 9 9 9 ) 荚j j ：南海地1 ) ( 的天然面波层析成像以及不同阶次地幔流场的计算结果显示，西区正好位于两 婆岁洲巽他陆架的面波低速以及软流罔上隆i 爱。深部异常热源的供给应该是西i 超具高热 流的土要原凶。 1 3 区域断裂特征 在曾母盆地内构造以断裂为主，发育少最褶皱。其断裂有北西向、北东向和近东两向三 组。除极个别断层外，绝大部分为正断层，以北两向张剪性断裂为主，具有生长断层特征。 盆地南部则以北西向张剪性断裂为特征，这组断裂在南部形成大量箕状地形，构成了盆地南 部隆凹相间的构造格局。而北东向组断裂则在盆地东部形成了许多北东向断块，在断块之上 则发育了大量礁块，少量北东向断裂受廷贾走滑断裂剪切作用表现为逆断层，发育在盆地南 部。近东西向断裂影响较小，土要发育在盆地北部坳陷中，南部中部也发育少量东西向生长 断层。断裂的发育时期土要分布为晚始新世一渐新世和中新世两期，活动时序由南向北变晚。 早期土要在南部发育n w 向断层，中北部发育n e 向断层。中新世二组断层均发育，但以 近e w 生长断层为主。南部的断层活动终止，j ：中新世，个别延伸至上新世。中北部断层的 活动时间延至上新世第四纪( 图1 0 ) 。 根据i x 内断层的规模以及对沉积和构造的控制作用，将其分为主断层和一般断层两 类。一般性断层数晕多且规模不人，上断裂控制了曾耐地块与婆岁洲地块碰撞，以及曾僻盆 地的性质和彤成，以万安东断裂带、卢帕尔断裂带和廷贾断裂带为代表。 2 0 。 | 图例 1 0 8 。1 1 0 。 1 1 2 。 6 2 。 1 1 4 图l o曾母盆地及周边断裂图( 据吴进民1 9 9 7 ) a 北部瑚陷b 北部隆起ic 中部坳陷；d 中邳摩起；e 南部塌陷；f 东部隆起；g 乐部坳陷；t i 西部坳陷 索康勘陷拉亲爱怒o 塔胄垒堑西巴韩坚隆起o 巴韩竖坳陷 南康台地康西坳陷，西都斜坡 1 3 1 万安东断裂 万安东断裂带位j ：万安盆地东侧，j f ：构成盆地边界，暑n n ef 句延伸，何j ：1 0 9 0 1 1 0 0 e 和5 0 l l o n 之间，长约6 6 0 k m 。平面上由一甜l 断层构成，剖面上为正断层性质。断层两侧 2 i 磁异常特征自明显不同，东侧为正异常，两侧为负异常。沿断裂带发育串珠状磁异常，u 能 为沿断裂的火山岩彤成。 据吴进民( 1 9 9 4 ) 研究万安东断裂具自k 期活动性，约在白垩纪印度板块i h j i t ；运动产生 n n w 向i ) ( 域上压心力。沿陆架边缘表现为为近南1 l ：l h j 的力偶很u 能是万安东断裂的雏形。 渐新世木中中新世，南海南i t ；i 刍j 扩张使万安东地区应力性质转化为右旋拉张为土，于中新 世晚期，受巽他地块北移导致的北两向挤压力影响，万安东断裂的极性由右旋拉张转变为左 旋挤压。中新世后，随着印度板块的楔形挤入作用的继续，万安东断裂再次转变为右旋走滑 断裂，并延至近代。 1 3 2 卢帕尔断裂 该断裂位于曾母盆地以南，西端延伸至曾母盆地之内，东南伸入加里曼丹岛腹地。海上 部分的卢帕尔断裂带呈北西北北两向，长约4 0 0 k i n 。卢帕尔断裂带在4 0 5 0 n 问被几条北 东向逆断层错位，而与万安断裂带相接。据区域构造分析此断裂实际上是南沙海域南部西次 板块碰撞( 古南海晚白垩世中始新世俯冲带) 的缝合线。断裂北东侧为卢博安图混杂岩带，其 东侧有大而陡的负异常，代表卢帕尔断裂，并终止于6 0 n 以南。其成凶与西婆岁洲地块的 逆时针旋转有关，色也是中生代末一新生代早期形成的右旋断裂。 1 3 3 廷贾断裂 断裂位。j 二曾母盆地东i t ：倾j j ，是南沙地块与曾母地块的分界线，穿过北康暗沙和南康暗沙， 向东南方延伸至加里曼丹岛内，走向n e ，倾向多变，全长8 4 0 k m ，对南海两南部地i x ：的构 造演化自重要影响( 钟广见等，1 9 9 5 ) 。 断裂具仃明显的走滑性质，多条剖面都u _ 见负仡状构造。沿断裂带仃人量岩浆侵入，说 明其切穿了地壳，具有壳断裂的特征。磁异常图上该断裂对心一条北两走向的强磁异常带。 断裂两南侧为平缓磁场区，异常宽缓，旱北两一近东两或南i l i j j 分布，断裂东北例为变化正 磁场i ) ( 异常较窄，呈北东向分布。布格异常图上该断裂反映为北东向展布的高值正异常( 人 。j ：1 0 0 x 1 0 5m s 之) 和近东两一北两向展布的低值正异常| x i ( 小。j ：1 0 0 x 1 0 。5m s 。2 ) 的分界线。空间 重力异常上，北康暗沙北侧为负异常，南侧的正异常i ) 丑 ， q 晚 尚率f f l r ： 一一一t 1 0 矗 笫 壮 巾湃r j 。馆 d - i 1 1 一一一 j 早 口i i l 炳 = 漾 新 盹 吐 口母蝴 纪 e ，) 中 f 拍 晚 j ， r 一j 扫 滞 甲 鑫 c i - z i 早 删f 埘 康蕞翅 古新i lf 。) 赡臼坐i 廿i k ，) ( 1 ) i l 康组( 上新统一第四纪) ( t o - t 2 ) ：顶部为海底( t o ) ，底界上超、下超或褴一接触。由 2 3 浅海深海沉积的砂泥岩构成。地层分布稳定，构造变形微弱，厚度较人，达5 0 0 - 4 5 0 0 m 。 为一套上新世第四纪的滨海平原一浅海半深海相碎屑岩沉积，为海退沉积体系。 ( 2 ) 南康组( 上中新统) ( t 2 - t 3 ) ：顶界顶超、削蚀、整一接触，底界上超、底超、整一接触。 以碎屑岩为土，南康台地和两部边缘台地狄岩和礁灰岩发育。地层厚度不均，筹异沉降明显。 沉积厚度为2 0 0 - - 3 6 0 0 m 。以浅海相沉积为主，西部为海岸一海岸平原沉积环境。为一套晚 中新世的浅海一半深海碎屑岩及台地碳酸盐岩沉积。 ( 3 ) 海宁组( 中中新统) ( t 3 - 爿) ：顶界顶超、削蚀、整一接触，底界上超、下超、整一接 触。受构造运动影响显著，断层发育，断距较人：地层南薄北厚，隆拗分明；东北部泥底辟 发育。沉积厚度为5 0 0 - - 一5 0 0 0 r n ，以中中新世的碎屑岩为主，构造高部位碳酸盐岩发育。属 滨海浅海半深海相沉积，南部为海岸平原环境。 ( 4 ) 立地组( 下中新统) ( 巧- t 4 ) ：顶界削蚀、整一接触，底界上超、下超或整一接触。地 层受构造运动影响强烈，局部已变形，断层发育，断距大；地层南厚北薄，隆拗突出；东北 部泥底辟发育。沉积厚度为4 0 0 - - - 5 6 0 0 m ，砂泥岩系夹煤层。属海岸平原至浅海沉积。 ( 5 ) 曾母组( 上始新统一渐新统) ( t 4 - t 5 ) ：顶界削蚀、整一接触，底界上超、整一接触。沉 积为砂页岩、煤层夹灰岩、砾岩，厚度为2 5 0 - - 5 5 0 0 m 。该层序是成盆初期产物，埋藏深， 厚底变化大，变化范围为0 5 k m ，为陆相一浅海相环境的晚始新世渐新世的滨海一浅海一 半深海相沉积。 ( 6 ) 基底( t 5 一t g ) ：大部分区域t 5 与t g 合二为一该层序只出现在东北部。国外钻j i ：l - n l 式 域地质资料表明，盆地的基底分为三个部分：南部为古新世始新世变质岩：北部由中生代 火成岩、侵入岩和变质岩构成；东部土体部位由r 没有钻) ：验证性质不明。据地质资料，古 新统始新统在盆地两北部、南部已变质，并构成盆地基底。有火专家认为基底u j 能裂 j 于 印支陆块。 1 5 曾母盆地古地理环境和沉积相 晚始新世渐新世时( 图1 1 ) 南海两南海l ：相当j ：一个_ 三面环陆的人型海湾，其两北 为北东向的昆仑隆起，两南面为近南1 l , l h i 的纳十纳隆起，南面为拉奈隆起，二者是上要的 物源供应i ) ( 。曾母盆地渐新统最人厚度出现在巴林坚北侧，推测厚达4 0 0 0 5 0 0 0 m 。c j 两南 向东北沉积相变化为：海岸平原相一滨海砂泥相一浅海陆棚砂泥相一、卜深海相，说明海水逐渐 2 4 加深。渐新世时曾母盆地一带海岸线办向为北两向，沉积相带的延伸也人敛与之平行。物源 土要来 j 两南力向，南部为次要物源k 。此时两巴林坚i x 为盆地的沉降中心，一直延伸到康 两坳陷中部。康两坳陷两部和索康坳陷为封闭型残余海相沉积i x ：。康两坳陷东部和东巴林坚 发育滨浅海砂泥互层，南康台地一带则为浅海相。 l 笔11 南海两南部始新世( ，) 一渐薪世沉积相l 冬 ( 据吴进民1 9 9 4 ) 1 海平蟓砂汽 l ：2 平原扣i 流砂泥棚：3 封闭性残余海砂泥栩：4 近f ；：湖沼页岩1 i i ：5 近岸湖沼偏 泥丰钉i f 犍i 一臆寰3 滟豫区) 6 = i ；i j 泊砂坝非窿游区7 滨海砂树8 浅海