南海盆地构造运动

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南海盆地（英语：Tectonics of the South China Sea）是亚洲最大的边缘盆地之一。位于越南以东，菲律宾和吕宋海峡以西，婆罗洲以北。构造上，西邻印度支那陆块，东邻菲律宾海板块，北邻扬子陆块。菲律宾海板块和亚洲板块之间是俯冲边界。南海盆地的形成与印度板块与欧亚板块的碰撞密切相关。碰撞使大陆地壳增厚，改变了从喜马拉雅造山带到南海，特别是青藏高原周围的地形。由于邻近多块板块，致使南海成为多个构造运动的产物。南海盆地周边板块从新生代早期到晚中新世都经历了顺时针旋转、俯冲和挤压过程。

南海地质历史[编辑]

南海地质历史可顺序分为五个构造演化阶段：裂谷发育、海底扩张、南海沉降、南海盆地闭合、台湾隆升。

裂谷系统的形成[编辑]

南海形成初期，是以盆地延伸活动为主，形成两个被动边缘。通常公认是延伸从东北向西南扩展，但是一些专家认为西南盆地实际上更老。根据地震剖面，裂谷和多地堑在 55 Ma 左右开始形成 [1]。由于印度板块和欧亚板块的碰撞，裂谷活动在 50 Ma 左右加剧。 Wang (2009) 和 Cullen (2010) 提出了两种裂谷启动的不同模型。 王提出了裂谷在两个领域的发展不同。南海北部和东北部在古新世早期形成裂谷[2]。南海南部和西南部则在始新世前后出现了较晚的裂谷。这就表明南海不是一个地质均质区，其岩石圈根据构造演化可分为西南和东北两个区域。这裂谷阶段差异背后的原因可能是多方面的，可能受不同板块的影响或不同分布的地幔热柱。南海西部边界的红河断裂被认为是一个大型走滑断层，影响了南部和西南地区的裂谷的发育。

Cullen 指出，南海盆地的裂谷形成可追溯到晚白垩世，延伸在新生代分两期结束。第一次在古新世早期，裂谷系统主要位于曾母暗沙[3] 和越南中部近海的 Phu Khanh 盆地。推测是由菲律宾和南亚之间的板块分离力为主力 [4] 。后期是在始新世晚期到早中新世之间向西南扩展的裂谷形成，此阶段地壳变薄，最后导致南海扩张[1].

海底扩张[编辑]

可以根据磁异常条带和两种花岗岩的分布来讨论海底扩张。理论上，海底扩张应该跟裂谷阶段。然而，在本区裂谷和海底扩张运动重叠了大约5百万年。例如，在早中新世期间。当东北地区处于海底扩张阶段时，西南地区正在进行裂谷活动。

海底扩张的重建是根据磁异常条带。但海底开始扩张的确切时间尚未达成共识。布雷斯等人(1993)提出海底在 30 Ma 和 16 Ma 之间扩张。然而，在吕宋海峡地区发现的新证据表明，这种扩张可能始于37百万年前[5]。 整个海底扩张过程可分为东北扩张和西南扩张两部分[6] [7]。

在海底扩张过程中，根据磁异常条带，扩张运动可分为的三个阶段。海底扩张中心在 25.5 Ma、24.7 Ma 和 20.5 Ma 时发生了3次跳跃[7] 。这3次跳跃把海底扩张中心的洋中脊由西沙海槽的原始位置向南移动。

  • 37 Ma至 25.5 Ma。较老的磁异常条带14-16在南海东北部吕宋海峡，而较年轻的磁异常条带11-7则位于盆地中西部。这种分布表明，洋中脊从东向西迁移。此一阶段结束时，洋中脊自北向南跃移50公里，形成与洋中脊平行的新扩张中心。
  • 25.5 Ma 至 24.7 Ma（磁异常条带 7 到 6）。第二次洋中脊跳跃发生在这阶段的结尾。
  • 4.7 Ma至 20.5 Ma。第三次洋中脊跃迁进一步向西南方向移动。 20.5 Ma后南海盆地的几何形态与现在的形态相似。在这个阶段之后，山脊停止跳跃。20.5 Ma后，海底扩张移入南海西南海域，16～17 Ma左右结束。
  • 除了磁异常条带，火成岩的分布也能确定海底扩张时间的证据。

南海几个微块体的岩石学分析由严等人（2010）完成[8]。南海有两种类型的花岗岩。它们是英云闪长花岗岩和二长花岗岩。英云闪长花岗岩中钛、铝、铁、镁、钙、钠、磷含量较高，硅、钾含量较低，可能来源于地幔和下前寒武纪地壳的熔融。然而，二长花岗岩是由地壳熔融形成的。因此，二长花岗岩代表南海岩石圈的延伸。这两类花岗岩的比例变化也显示了新生代海底扩张历史的特征。

南海扩张的结束[编辑]

  1. 澳大利亚和亚洲板块的碰撞导致婆罗洲旋转和南海南部边界的结束。
  2. 有五次较小的碰撞致使地壳增厚，并在阻塞印度尼西亚和太平洋之间的海道[9]。
  3. 吕宋岛弧与亚洲大陆的碰撞导致台湾隆起。自中新世以来，这碰撞一直在向西迁移。随着板块之间的碰撞，火山变得活跃起来。王等人。 (2000) 报导了在南海有三层火山灰，集中在10 Ma、6 Ma 和 2 Ma 左右，这些与海底扩张后，在南海东部的碰撞和俯冲运动有关。
  4. 吕宋海峡随着台湾的隆起而开张。吕宋海峡海水的加深，导致更多来自西太平洋的底流流入，寒冷的底流侵蚀性高，造成海峡下方的碳酸盐的溶解。吕宋海峡的开通标志着南海盆地开始成为半封闭盆地[10]。

南海沉降[编辑]

经过裂谷、海底扩张和碰撞的运动，导致南海的沉降。由于新生代南海地质位置非常特殊，东侧为俯冲带，西侧为红河剪切带，洋中脊向南的跳跃，导致多数张性的断裂带。形成盆地下沉。在南海具有裂谷相关的沉降和裂谷后的热沉降。

  • 在东部地区，由于南海俯冲到菲律宾海板块之下，形成了一个弧前盆地。包括巴拉望和台西南盆地。
  • 在西部地区，多条走滑断层和正断层造成了红河剪切带的沉降区。在莺歌海盆地的沉积物充填最厚达14公里厚。具典型的走滑断层花状构造。
  • 在南部地区，由于裂谷作用形成正断层。导致该区部分盆地的沉降。形成马来盆地和盆玉盆地两部分。但沉降历史在中新世16 Ma期间，被一次区域反转划分为二阶段。这种反转将沉降分为同裂谷和裂谷后两阶段，而不是一个连续的沉降过程 [11]。

在 25 Ma 和 5 Ma 期间时，南海的沉降率也发生了变化[10]。 在25 Ma时，由于洋中脊从西南跳跃，引发了南海北部的热沉降和海侵。 在5 Ma的速率增加是由于吕宋岛弧的碰撞，使东部地区沉降，同时由红河断层运动逆转反向，导致在盆地西北方向的莺歌海盆地也出现了新的沉降。

海底扩张的构造模型[编辑]

Fyhn 等人在 2009 年说明，南海的开张和形成有三种主要模型： 碰撞-挤出模型、俯冲-碰撞模型和混合模型。

碰撞挤出模型[编辑]

碰撞-挤出模型认为，南海盆地的开张与印度板块和欧亚板块的碰撞有关。当时婆罗洲和印度支那板块仍然被认为是一个单一的板块。当印度与欧亚大陆相撞时，该大陆的一部分被推向东南。这种地质运动被一些文章称为“大陆脱逃”。该模型认为，海底扩张是由西部的碰撞而引发的。这种大陆脱逃结果形成一个走滑断层通往南海盆地。在这条走滑断层的左侧部分开始了一个扩展脊，导致海底扩张。随着挤压停止扩也停止。由于海底扩张，婆罗洲地块发生了旋转。尽管该模型解释了南海盆地在构造演化过程中的几何变化，但在某些地方尤其是婆罗洲的旋转方面仍然模糊不清[12]。该模型还提出婆罗洲北侧没有发生俯冲，考虑到南海盆地东南部逆冲断层的存在，这很难解释。

俯冲-碰撞模型[编辑]

俯冲模型认为，南海的扩张是由于婆罗洲下方的一个原南海大洋板块，向南俯冲造成的板块拉力造成的。婆罗洲的沙巴造山运动支持了这种俯冲论点[13]。 俯冲始于古新世，结束于早中新世[14]。 该模型的缺点是无法解释南海盆地扩张轴的变化或婆罗洲自转过程[7] 。

混合模型[编辑]

混合模型可以看作是碰撞-挤出模型和俯冲-碰撞模型的混合。此论点保留了一些碰撞挤出模型中元素，例如婆罗洲的旋转，但是，俯冲也被认为伴随着挤出。俯冲带向南海东南方向迁移，与原婆罗洲地块北缘的聚合边界相吻合。使用此模型比其他两个模型更广泛。

构造运动对石油资源的影响[编辑]

南海北部和西北部被在被动大陆边缘上的裂谷盆地包围。 它们是珠江口盆地、琼东南盆地、莺歌海盆地和富庆盆地。 这些盆地的发育与南海的构造历史密切相关。南海盆地构造运动对其周围石油蕴藏有深渊的影响。2011 年龚再升，黄丽芬及陈培心三人[15]，综合石油钻探，地球物理，以及陆上出露岩石等资料，探讨南海盆地构造的演变对石油生储盖的控制因素。

这些盆地都经历典型的 McKenzie 型[16]两期伸展运动的阶段；以差异沉降为主的裂谷阶段和以热沉降为主的裂谷后阶段[15]。 每个阶段都能够单独产生一石油系统。

例如，珠江口盆地在第三纪发育了四个裂谷盆地，裂谷的形成与南海的扩张密切相关[15]。 在裂谷期内的古新世至中渐新世的沉积主要是湖相沉积物，是裂谷盆地主要的烃源岩。在裂谷后期的沉积物中，有晚渐新世三角洲和早中新世珊瑚礁岩， 两者皆构成了裂谷盆地的主要油藏。 近期在珠二坳陷也发现天然气，烃源岩为始新世晚期的陆相沉积物<[15]。

琼东南盆地位于珠江口盆地以西，两者的构造地层序列相近。 然而，前者的沉降历史受到了另一个构造因素的影响，即沿红河断层系统的走滑运动。 该盆地有一个区域性中新世早期的不整合，分隔裂谷后层序和裂谷层序。盆地天然气产自裂谷层序[15].

由于其新近纪覆盖层较厚，莺歌海盆地的裂谷构造尚未确定，但由于该盆地被相似年龄的裂谷盆地所包围，因此可以预期再深部有裂谷构造[17].

盆地的沉降是由于印度支那地块沿红河断层系统的顺时针旋，而引起盆地内的走滑张力[18] [19]。然而，盆地的沉降运动比红河断层系统的初始的走滑运动早[20][21]。

与附近的琼东南盆地相似，该盆地的早中新世不整合，分隔裂谷后与裂谷序列。 然而，由于走滑运动[17]，这不整合在区域是非同时性的。 目前在盆地的裂谷后序列中发现了天然气，但裂谷序列的油气潜力尚未得到证实。

参考文献[编辑]

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