孟加拉湾若开盆地构造特征及演化

王雪峰, 吕福亮, 范国章, 邵大力, 孙 辉, 唐鹏程

(中国石油 杭州地质研究院,杭州 310023)

孟加拉湾若开盆地构造特征及演化

王雪峰, 吕福亮, 范国章, 邵大力, 孙 辉, 唐鹏程

(中国石油 杭州地质研究院,杭州 310023)

根据地震、钻井等基础资料建立主干剖面，结合平面构造展布及剖面构造特征研究孟加拉湾若开盆地的构造特征和演化。若开盆地是一个主动大陆边缘海沟背景下的增生楔盆地，经历了晚白垩世-古新世早期发育期、始新世-渐新世缓慢碰撞期和中新世-上新世盆地定型期3个区域演化阶段。平面上划分为东部的若开褶皱带和西部的海底平原带。若开褶皱带具有南北分段特征，根据构造特征差异分为2段：(1)北段挤压褶皱带，主要发育NNW走向、带状分布褶皱。北段挤压褶皱带可分为高陡褶皱带和低缓褶皱带2个次一级构造单元，变形强度从东往西逐渐减弱。(2)南段走滑褶皱带，褶皱表现为宽度较窄，并发育明显走滑构造。主干剖面构造演化史分析认为：研究区构造变形开始于晚中新世末，上新世末-第四纪变形强烈；构造变形从东向西传播，东部变形时间早，变形强烈，而西部变形时间晚，变形较弱；在中新统沉积后，区域构造发生翘板式逆时针旋转，沉积中心从东部迁移到西部。若开盆地的构造形成与演化主要受印度板块向欧亚板块斜向B型俯冲碰撞控制，由于俯冲碰撞接触带在若开盆地呈弧状，南北两段应力场不同，导致南北两段构造变形存在明显差异。

若开盆地；构造特征；构造演化；应力场

若开盆地为增生楔盆地，位于孟加拉湾东缘缅甸西部海岸若开海域，属于孟加拉盆地的东部边缘(图1)，面积0.165×106km2，其中海上面积0.142×106km2[1,2]。若开盆地主体位于汇聚板块俯冲增生带上，构造背景复杂，构造活动强烈，长期以来受到许多研究人员的关注[3-5]。但是在盆地构造特征、构造演化等方面研究程度不高。本文旨在结合前人研究成果和在对一些基础资料分析研究的基础上，分析若开盆地构造特征及演化。

图1 孟加拉湾若开盆地构造纲要图[1,2]

1 地质背景

1.1 区域构造特征

缅甸及其周缘主动大陆边缘盆地位于亚洲板块西南部与印度洋交界处，是印度板块向北北东向斜向俯冲和实皆走滑断裂控制下形成的非常独特的主动大陆边缘。受新生代以来印度板块俯冲作用的影响，发育巨大的沟-弧体系，形成弧前、弧后盆地及增生楔盆地[6]。据区内构造特征划分为5个构造单元，分别是若开褶皱带、弧前构造带、火山岛弧构造带、弧后构造带及掸邦—马来构造带[7]。

Sagaing走滑断裂是位于缅甸微板块和欧亚板块之间近S-N走向的区域走滑断层，形成于古新世，经历了多期活动，是一条至今仍在活动的走滑断裂，沿着Sagaing走滑断裂的最大右行走滑位移达450 km[8]。缅甸若开褶皱带是增生楔构造带，东起若开山脉,南侧为新生代新生洋盆安达曼海[9,10]；西侧为板块聚合过程中的残留洋盆地——孟加拉湾[11,12]；北起印度那加丘陵，经若开山脉和钦邦(Chin)山，一直延伸到巽他海沟的安达曼—尼科巴洋脊和非火山前弧。该褶皱带最大宽度达到230 km，新生代构造活动强烈。

1.2 若开盆地构造演化

若开盆地的形成演化与古新世以来印度向欧亚板块汇聚并碰撞紧密相关[6,13-15]，其构造演化可以划分为3个阶段(图2)。

图2 孟加拉湾中西部20°N沟-弧体系发育示意图[6]

1.2.1 晚白垩世-古新世早期发育期

晚白垩世开始，印度板块从冈瓦纳大陆分离向北部漂移，但尚未与欧亚板块发生碰撞，仅前端洋壳发生消减，此时二者之间为新特提斯洋[15]。前端洋壳的消减作用造成部分水下隆起，早期的沉积物在洋壳俯冲同时被刮削下来形成早期增生楔雏形。此时沉积环境整体上仍为大洋，在靠近北部的欧亚大陆边缘则由于俯冲作用，陆地发生抬升，形成远源沉积的复理石建造。

早古新世，印度板块开始与欧亚板块发生碰撞，印度板块向缅甸微板块之下斜向B型俯冲，早期沉积物发生上冲推覆变形，发育区域不整合面。早古新世末，中部上冲带把整个海域分隔成东部的中央缅甸盆地和西部的前渊盆地，此后若开盆地开始独立于中央缅甸盆地(图2-a)。

1.2.2 始新世-渐新世缓慢碰撞期

始新世随着增生楔的逐渐抬升，海水变浅，沉积中心逐渐往西迁移并发生快速沉降(图2-b)。早渐新世，增生楔开始在北部形成原始的印缅山脉，并逐渐向南扩展。渐新世末开始进入构造活动高发期，发生海退，部分区域暴露地表并遭受剥蚀(图2-c)。

1.2.3 中新世-早更新世盆地定型期

早中新世发生海侵，盆地中部开始发育类复理石建造。早中新世到中中新世，印度板块强烈俯冲,喜马拉雅山脉和印度-缅甸山脉快速隆升,孟加拉湾地区强烈挠曲,大量沉积物输入形成孟加拉冲积扇和尼科巴冲积扇。晚中新世，主要的构造开始发育。早上新世,右旋走滑断裂作用显著，中缅地块顺时针方向旋转，近东西向挤压造山作用加强,形成逆断层和南北向狭长背斜构造。安达曼海沿东南方向扩张，全区主要的右旋走滑断裂系统形成。若开山脉出现，导致从若开到孟加拉湾的沉积中心进一步往西迁移(图2-d)。早更新世，褶皱带抬升强烈，大部分若开海岸出现，若开盆地结构基本形成(图2-e)。

1.3 沉积地层

钻井及露头资料的研究表明，缅甸及其周缘区域主要沉积新生代地层，东北部地层厚度相对较大，向西南方向逐渐减薄[1,12]。若开盆地沉积充填从晚白垩世-全新世沉积物，最厚达21 km(图1)。白垩系及其以下地层为盆地基底，自下而上划分为上白垩统—古新统、始新统、渐新统、中新统和上新统等5套地层[16,17](图3)。

图3 若开盆地地层柱状图

晚白垩世主要为开阔海沉积环境，以海相泥岩沉积为主，也发育一些碳酸盐岩和深海扇砂岩。古新世-始新世主要为深海沉积环境，沉积海相泥岩。古新统发育少量滑塌沉积，始新统有深海扇砂岩沉积。渐新世-中中新世，以半深海-深海沉积环境为主，水体仍然较深，海相泥岩仍然为主要沉积岩性。上中新统-上新统主要为深海扇沉积，表明沉积物源供给充足，砂岩含量高。上新统中发育滑塌泥岩。第四系沉积环境水体变浅，主要发育三角洲-浅海沉积。

2 构造特征分析

2.1 构造分带特征

依据地层是否发生褶皱变形，若开盆地可划分为两大构造单元，即东部若开褶皱带和西部海底平原带(图4)。西部海底平原带沉积地层稳定，构造不发育。二者划分界限基本为褶皱带变形前缘。

若开褶皱带位于孟加拉湾东部，为平面上往东凸出的弧形构造带，其东侧为迪桑复理石带-印缅蛇绿岩带，西侧为未变形的孟加拉湾深海平原。若开褶皱带南北分段，主要依据洋壳俯冲方向与褶皱走向夹角来划分，划分界限基本位于45°夹角位置:(1)北段挤压褶皱带；(2)南段走滑褶皱带。北段挤压方向基本与背斜带构造走向高角度相交甚至垂直，变形主要以挤压作用为主，主要发育走向NNW-SSE、成带状分布的褶皱带。南段褶皱带走向和洋壳俯冲方向小角度相交，基本以走滑运动为主，褶皱带宽度较窄(图1)。

2.2 北段挤压褶皱带

为了反映北段挤压褶皱带的分带性及变形特征，笔者根据高品质二维地震剖面和钻井资料，建立了一条区域大剖面A-A′(图4-f)。它垂直于区域构造走向，长约160 km，由东西两条平行的剖面拼接而成，二者间隔约60 km，位置见图1。剖面A-A′揭示，若开挤压褶皱带深层白垩系及基底未发生明显变形，其上新生界卷入变形，由此推断，该褶皱带为薄皮构造。依据空间位置及变形特征，将若开褶皱带分为2个次级构造带，从东往西依次为：高陡褶皱带和低缓褶皱带，变形强度从东往西逐渐减弱。

高陡褶皱带位于陆上，形成时间早，由一系列大规模相互平行、NNW走向的背斜带构成，背斜翼部褶皱变形强烈，褶皱幅度大，向东抬升幅度越来越高，核部出露新近系。背斜西翼发育东倾的突破断层，褶皱翼部也发育西倾上冲断层，由于区域挤压方向由东往西，由此推断背斜下伏存在软弱的滑脱层。

图4 若开盆地北部A-A′剖面演化示意图

低缓褶皱带位于海上，低缓褶皱带由2个宽缓的滑脱褶皱构成，它们代表了若开褶皱带的变形前缘位置。宽缓褶皱A宽度约15 km，比宽缓褶皱B幅度更低(图4-f)。

2.3 南段走滑褶皱带

南段走滑褶皱带发育的褶皱较平缓，基本沿走滑断层发育(图1)。在地震剖面上走滑断层近似直立，断层两侧地层厚度不一致，且在断层一侧地层增厚，形成低幅度背斜。由于压扭应力作用，断层组合表现为正花状构造和耙状构造(图5)。图4-a由于剖面位置与构造走向斜交，走滑断层表现为斜躺的花状构造。

图5 若开盆地过南段走滑褶皱带的3个剖面图[18]

3 构造演化

通过对时间地震区域大剖面A-A′构造演化分析，认为若开盆地构造演化主要表现以下特征：(1)构造变形开始于晚中新世末，强烈变形于上新世末-第四纪。(2)构造变形从东向西传播，东部变形时间早，变形强烈；而西部变形时间晚，变形较弱。(3)在中新统沉积后，区域构造发生逆时针旋转，沉积中心从东部迁移到西部(图4)。

古新世开始到中中新世沉积结束，沉积地层均未发生变形(图4-c)，说明早期沉积时期，俯冲带构造变形还在东侧，对该区域还未产生影响。

上中新统沉积后，研究区东部地区发生较弱变形，出现2条上冲断层，断距较小，断面NEE向倾斜；同时，高陡褶皱带中反冲断层位置出现褶皱变形；西部地层未发生构造变形(图4-d)：说明俯冲带俯冲褶皱增生不断西移，开始影响研究区东部地区。

上新统沉积过程中，研究区持续构造变形。由于挤压褶皱向西传播，在中部地区出现以新生界为滑脱面的宽缓褶皱雏形(图4-e)。上新统沉积地层在东部褶皱和中部宽缓褶皱B的顶部厚度明显变薄，具有生长地层的特征。

上新统沉积后整个区域受到强烈的挤压褶皱变形，东部形成高陡、SWW向倾伏、翼部紧闭的褶皱变形。中部宽缓褶皱幅度增高0.7 s，在西部地区出现更新的宽缓褶皱A(图4-f)。

此外，区域构造变形促使研究区发生逆时针翘翘板式旋转，沉积中心从东部向西部发生迁移。古新世-上中中新世，沉积中心基本位于研究区东部(图4-a,d)，这主要是由于俯冲海沟位置为水体最深处，且处于研究区东部比较远的位置；另外也可能由于印度板块俯冲挠曲作用，形成东部沉积中心。上新统沉积时基本为沉积中心转换的一个平衡点，除了褶皱位置填平补齐外，地层区域厚度基本变化不大。第四系沉积时，沉积中心已经基本转到了西部，且向西水体变深(图4-f)，这主要是由于东部俯冲挤压褶皱抬升，且俯冲褶皱增生带已经推移到了最前缘的宽缓褶皱以西。

图6 孟加拉湾东部区域构造模式图

4 讨 论

印度板块向欧亚板块斜向B型俯冲碰撞是形成若开盆地构造特征南北分段、东西分带、且构造东早西晚的主要原因(图6)。由于板块俯冲边界在缅甸周缘并非平直，而是弧状形态，在俯冲带南部，俯冲边界近南北向，俯冲方向和断层几乎平行，断层为深大走滑断层，应力以压扭为主，形成以走滑断层为边界的宽缓褶皱，即南段走滑褶皱带。在北部由于俯冲边界转弯，呈北北西向，俯冲方向与俯冲边界近似垂直，应力以挤压为主，沉积地层沿北东向缩短褶皱变形，形成北部挤压褶皱带。

整个褶皱带的形成都是受印度板块向欧亚板块斜向俯冲影响。由于增生楔盆地处于洋陆俯冲海沟背景上，东部早期褶皱的地层进一步附加后期挤压褶皱变形，势必形成褶皱带东部高陡且褶皱轴部向西倾斜、西部宽缓的构造形态。

5 结 论

a.若开盆地是一个主动大陆边缘海沟背景下的增生楔盆地，区域演化可划分为3个阶段：(1)晚白垩世-古新世早期发育期；(2)始新世-渐新世缓慢碰撞期；(3)中新世-上新世盆地定型期。

b.若开盆地构造特征具有分带性，平面上可划分为若开褶皱带和海底平原带。若开褶皱带从南到北分为2段：(1)北段挤压褶皱带，主要发育走向NNW、带状分布褶皱。北段挤压褶皱带可划分为高陡褶皱带和低缓褶皱带2个次一级构造单元，变形强度从东往西逐渐减弱。(2)南段走滑褶皱带，褶皱表现为宽度较窄，并发育明显走滑构造。

c.区域剖面构造演化分析认为，若开盆地构造演化主要表现为3个特征：(1)构造形成开始于晚中新世末，上新世末-第四纪研究区发生强烈变形。(2)构造形成是以从东向西传播方式，东部变形时间早，变形强烈；而西部变形时间晚，变形较弱。(3)在中新统沉积后，区域构造发生翘板式逆时针旋转，沉积中心从东部迁移到西部。

d.若开盆地的构造形成与演化主要受印度板块向欧亚板块斜向B型俯冲碰撞控制。由于俯冲碰撞接触带在若开盆地呈弧状，南北两段应力场不同，导致南北两段构造变形存在明显差异。

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StructuralcharacteristicsandevolutionofRakhineBasin,BayofBengal

WANG Xue-feng, LYU Fu-liang, FAN Guo-zhang, SHAO Da-li, SUN Hui, TANG Peng-cheng

PetroChinaHangzhouResearchInstituteofGeology,Hangzhou310023,China

This paper analyzes the structural characteristics and tectonic evolution of Rakhine Basin based on 2D seismic data and well data. The basin is located at accretionary wedge with a trench setting of active continental margin and has experienced the embryonic stage (Late Cretaceous-Paleocene), collision stage (Eocene-Oligocene) and quick collision stage (Miocene-Pliocene). Rakhine Basin can be subdivided into the submarine plain in the west and the Rakhine fold belt in the east. The Rakhine fold belt consists of the northern compressive fold belt and the southern strike-slip fault belt. In the northern compressive fold belt develop a lot of NNW-trending linear folds that can be subdivided into steep folds with high amplitude caused by the intensive tectonic deformation from east to west. In the southern strike-slip fault belt, some anticlines form along the strike-slip fault and the unambiguous flower structures. The evolution of the regional section suggests that the deformation began at the end of Late Miocene, and became intensive from the end of Pliocene to Quaternary. The structures in the east are older and more intensive than that of the west due to the regional contraction from east to west and the deformational propagation westward. The deposition center migrated from east to west after Miocene formation deposited. All the characteristics of Rakhine Basin are mainly controlled by different stress patterns caused by the subduction formed between the Indian-Australia plate and the Eurasia plate.

Rakhine Basin; deformation characteristics; tectonic evolution; stress field

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.04.10

1671-9727(2013)04-0424-07

2012-10-15

王雪峰(1983-),男,硕士,工程师,主要从事盆地构造地质研究工作, E-mail: wangxuef_hz@petrochina.com.cn。

P618.130.2; TE121.2

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