莺歌海盆地构造演化动力学机制探讨

万志峰，夏斌，徐力峰，李建峰

（1. 中山大学海洋学院 广东 广州 510275；2. 中国科学院边缘海地质重点实验室 中科院广州地球化学研究所 广东 广州 510640；3. 广东有色工程勘察设计院 广东 广州 510080）

莺歌海盆地构造演化动力学机制探讨

万志峰1,2，夏斌1,2，徐力峰3，李建峰2

（1. 中山大学海洋学院 广东 广州 510275；2. 中国科学院边缘海地质重点实验室 中科院广州地球化学研究所 广东 广州 510640；3. 广东有色工程勘察设计院 广东 广州 510080）

莺歌海盆地是在印支地块与华南地块缝合线上发展起来的新生代沉积盆地，其奇特的地质现象与复杂的动力学背景是国内外学者研究的热点。关于其形成机制，目前主要有四种观点：“中国东部裂陷式”观点、“左旋走滑”观点、“右旋走滑”观点、“先左旋后右旋”观点。通过对该盆地区域地质背景、盆地构造几何学、运动学及沉积学综合分析，认为莺歌海盆地形成演化受印-藏碰撞、太平洋板块俯冲以及地幔上涌的影响，主要经历了古新世—早渐新世左旋拉分、晚渐新世—中新世热沉降、上新世—第四纪右旋拉分三个阶段。

莺歌海盆地；构造演化；动力学机制；走滑拉分；热沉降

莺歌海盆地位于印支地块、华南地块与中国南海大陆架交接处，呈北西向展布，属红河断裂带在海域的延伸部分[1-2]。其特殊的构造背景、巨厚的沉积盖层、强烈的泥底辟构造以及丰富的天然气资源等奇特的地质现象，成为国内外学者研究的热点。然而，对于莺歌海盆地形成演化的动力学机制问题，亦是地球科学家争论的焦点[3-5]。本文结合该盆地近半个世纪油气勘探成果，从构造演化与区域地质角度入手，探讨了盆地形成演化的动力学机制。

1 莺歌海盆地构造特征

莺歌海盆地是在印支地块与华南地块缝合线上发展起来的新生代沉积盆地，其基底是边缘各构造单元向海上的延伸[6-7]。盆地的走向和断陷形态主要受到北西走向、北北西和近南北走向的基底断裂带控制，可划分为莺歌海中央坳陷带、莺东斜坡带、莺西斜坡带3个一级构造单元（图1）。

图 1 莺歌海盆地构造区划图Fig. 1 Structural division map of Yinggehai Basin

中央坳陷带是莺歌海盆地的主体，分为坳陷西北翘起端的临高隆起构造带和坳陷主体的中央泥底辟背斜构造带，北西走向的1号断裂带和马江断裂带分别构成坳陷西北部和中南部的边界断裂带，近南北走向的莺西断裂带和中建隆起两侧边界断裂带为坳陷的西部和东部边界断裂带。莺东斜坡带与莺西斜坡带构造面貌比较简单，为继承性发育、坡度较平缓的单斜。

2 前人关于莺歌海盆地形成演化的研究观点

莺歌海盆地是红河断裂带在海域的延伸，对莺歌海盆地形成演化机制的研究，不仅可以揭示盆地构造演化与沉积规律，有效指导油气勘探；而且是分析印支-华南地块相对运动、印-藏碰撞、南海扩张的重要平台。

前人对莺歌海盆地形成演化机制做了大量的研究工作，提出了诸多观点，概括起来主要有以下几种：

2.1 “中国东部裂陷式”观点

丁中一等(1999)[8]用地震剖面的地层资料进行去压实校正和回剥处理，得出盆地典型剖面的地层埋藏史和热沉降史，通过与 Mckenzie理论曲线的对比求取拉张因子分布。研究指出，莺歌海盆地与南海两期海底扩张作用有关，是符合 Mckenzie模型的拉张盆地。

2.2 “左旋走滑”观点

茹克（1988）[9]对南海北部边缘盆地的发育及其大地构造意义进行了研究，指出在40Ma以前，南海北部边缘盆地发育与太平洋和欧亚板块聚敛边缘有关，属弧间和弧后扩张性质；之后则主要由印度与欧亚板块碰撞引起红河断裂带的走向滑动和印支地块的顺时针旋转所控制。莺歌海盆地是受NWW—SEE及NW—SE方向的左旋张剪应力场控制，沿NW向展布的走滑盆地。

2.3 “右旋走滑”观点

龚再升等(1997)[10]和李思田等(1998)[11]认为莺歌海盆地是受地幔上涌引起的岩石圈伸展以及右旋走滑双重机制联合控制的转换—伸展盆地。孙家振等(1995)[12]认为莺歌海盆地经历了两次右旋走滑—伸展：第一次（始新世—早中新世）是由于华南板块向东南滑移，形成南东—北西方向的斜向剪切伸展；第二次（晚中新世—第四纪）是由于南海的热沉降造成的重力拖曳，使北部大陆边缘一起右旋走滑。

2.4 “先左旋后右旋”观点

郭令智等（2001）[13]、Sun 等（2003）[14]、孙向阳等（2003）[15]、钟志洪等（2004）[16]通过多莺歌海盆地区域地质与大地构造分析以及构造模拟研究指出：古新世—早中新世，印支地块向南东方向挤出，并伴随顺时针旋转，莺歌海盆地左旋走滑；中中新世—第四纪，华南地块被挤出，莺歌海盆地右旋走滑。

3 莺歌海盆地构造演化动力学机制分析

根据莺歌海盆地周边板块背景、区域应力场和盆地构造几何学、运动学及沉积学分析，并结合前人研究观点，将莺歌海盆地构造演化划分为古新世—早渐新世左旋拉分、晚渐新世—中新世热沉降、上新世—第四纪右旋拉分三个阶段。

3.1 古新世—早渐新世左旋拉分阶段

Tapponnier等（1982）[17]根据刚性体挤入代用粘土模拟实验提出“挤出—逃逸模式”，印度板块沿NE-SW向与欧亚板块碰撞，引起欧亚板块南缘呈岬角状凸出的印支地块向南东方向挤出，同时伴随着地块的顺时针旋转运动。而该时期华南地块相对稳定，两地块的相对运动必然导致板块边界NW向断裂带（红河断裂等）左旋走滑活动（图 2）。同时，太平洋板块—欧亚板块间会聚速率的快速衰减引起的东亚陆缘伸展活动，为印支地块的挤出提供了自由边界[18]。

图 2 莺歌海盆地左旋走滑阶段动力学模式图Fig. 2 Dynamics model of sinistral strike-slip phase in Yinggehai Basin

在这种NW向左旋走滑应力背景下，莺歌海盆地被拉开，盆地内正断层发育，产生一系列半地堑和雁行排列的南北向断裂，将盆地分割为几个不同的构造单元，并控制沉积作用。首先在红河断裂南端和东方断裂的北端连接区域及东方断裂南缘和中建断裂北端连接区域形成早期断陷，然后向两侧扩展，形成一系列的北西向的正断层。在纵向上，盆地西部发育的一些与莺西断裂平行的南北向带有正断性质的断裂，这些断层的强烈活动控制了盆地西北部的沉降中心。盆地东南端在盆地形成中也表现出伸展的特点，形成一些地堑地垒构造。

3.2 晚渐新世—中新世热沉降阶段

晚渐新世开始，印支地块向南东挤出运动及其顺时针转动逐渐减弱，华南地块仍然相对稳定，莺歌海盆地主要受南海扩张的影响，总体处于热沉降状态。该时期，印澳—欧亚板块碰撞以及太平洋板块向欧亚板块俯冲，在南海地区产生南北向拉张应力。同时，板块的相互作用引起地球深部物质活动：印—藏碰撞产生向东、南东方向的物质流动，太平洋板块向欧亚板块俯冲阻挡了向东、东南方向的物质逃逸，使得这些物质向南运动，而澳大利亚板块NNW向俯冲和碰撞，阻挡了这些物质进一步向南运动，从而导致地幔物质在南海地区上涌[19]。因此，南北向扩张和地幔上涌共同导致南海扩张，莺歌海盆地热沉降活动明显（图3）。

图 3 莺歌海盆地热沉降阶段动力学模式图Fig. 3 Dynamics model of thermal subsidence phase in Yinggehai Basin

莺歌海盆地区域构造应力场的转变导致盆地西北部发生了轴向近南北的褶皱变形，沉积中心同期向南东方向发生迁移。盆地发生快速沉降，最大沉降速率达0.6 mm/a。深部地幔活动造成盆地具有较高的地温梯度，最高可达6.25 ℃/100m。拉张的构造背景、快速沉降作用以及高热流值，导致莺歌海盆地泥底辟构造广泛发育。

3.3 上新世—第四纪右旋拉分阶段

随着印度板块逐渐楔入欧亚板块内部，印支半岛处于相对稳定状态，华南地块整体开始向东挤出，使得红河断裂转换为右旋运动，莺歌海盆地处于右旋拉分应力背景（图4）。这一作用导致盆地岩石圈应力状态的改变，造成深部压力释放和周边岩浆活动，以及盆地北端构造反转。盆地沉降速度再次明显加快，沉降中心依次向南东方向迁移，沉降中心的轴向转为北西，与现今盆地的方向一致。盆地边界断裂，如①号断裂、莺东断裂和莺西断裂均有小规模的活动，盆地内部的泥底辟构造活动达到高峰。

4 结 论

（1）莺歌海盆地因其特殊的构造位置与地质特征，一直是国内外学者研究的热点。其形成演化的动力学机制问题亦是争论的焦点，目前主要有“中国东部裂陷式”、“左旋走滑”、“右旋走滑”、“先左旋后右旋”等观点。

图 4 莺歌海盆地右旋走滑阶段动力学模式图Fig. 4 Dynamics model of dextral strike-slip phase in Yinggehai Basin

（2）根据盆地区域地质背景、构造地质学、沉积学综合分析，并结合前人研究观点，将莺歌海盆地构造演化划分为古新世—早渐新世左旋拉分、晚渐新世—中新世热沉降、上新世—第四纪右旋拉分三个阶段，其动力学机制分别为：红河断裂左旋走滑、南海扩张、红河断裂右旋走滑。

（3）诚然，莺歌海盆地依然存在许多悬而未决的问题，诸如红河断裂带在南海的延伸、异常高压流体活动与泥底辟构造等问题，有待进一步深入研究探讨。

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Study on the dynamic mechanism of tectonic evolution in Yinggehai Basin

WAN Zhi-feng1,2, XIA Bin1,2, XU Li-feng3, LI Jian-feng2

(1. School of Marine Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;
2. Key Laboratory of Marginal Sea Geology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China;
3.Guangdong Nonferrous Metals Engineering Investigation Design Institute, Guangzhou 510080, China )

Yinggehai Basin belongs to the Cenozoic sedimentary basin developed in the Indo-China block and South China block suture line. Its peculiar geological phenomena and the complex dynamics setting are studied as hot spots by domestic and foreign academics. There are four perspectives of its formation mechanism at present: “Chinese Eastern rift-style”, “left-lateral strike-slip”, “right-lateral strike-slip”, “after the first left-lateral strike-slip right-lateral strike-slip”. Through the regional geological background, basin geometry, kinematics and sedimentology comprehensive analysis, it is figured out that the formation and evolution of Yinggehai basin are influenced by India-Tibet collision, Pacific plate subduction and mantle upwelling. There are three tectonic evolution stages which are the Paleogene-Early Oligocene sinistral pull-apart, Late Oligocene-Miocene thermal subsidence, the Pliocene-Quaternary dextral pull-apart.

Yinggehai basin; tectonic evolution; dynamic mechanism; strike-slip pull-apart; thermal subsidence

P736.11

A

1001-6932(2011)01-0654-04

2010-01-01；收修改稿日期：2010-04-07

国家重点基础研究发展计划（973）（2009CB219401）。

万志峰（1981—），男，博士后，主要从事边缘海地质构造与油气成藏研究。电子邮箱：wanzhifeng01@gmail.com。