华南北东向断裂在南海北部陆架的延伸

王霄飞 , 余 珊 , 龚跃华, 李三忠 , 刘 鑫 ,马 云 , 赵淑娟

(1.海底科学与探测技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266100; 2.中国海洋大学 海洋地球科学学院, 山东青岛 266100; 3.广州海洋地质调查局, 广东 广州 510760)

0 引 言

对于华南陆块及南海北部的构造格架前人做了大量研究, 华南陆块中新生代以来发育规模较大的NE向断裂系(刘以宣, 1981), 南海北部陆缘也发育有NE向的断裂系(闫义等, 2005), 这些断裂的存在已得到较多研究的证实, 但这两组走向相同的断裂系之间是否存在统一性和继承性关系迄今仍存在争论, 归纳起来大致有两种观点:

一种观点认为两者无统一性及继承关系, 即华南陆块的 NE向断裂系延伸至华南陆块南部沿海终止或收敛并向西偏转, 没有延伸至南海北部陆架。例如, 刘以宣和卓家伦(1983)、梁德华(1982)认为NE向的滨海断裂带在进入南海北部后, 走向发生了改变, 呈 NEE-EW 向, 斜贯南海北部陆架, 甚至认为与延伸至海域的华南陆块的 NE、NNE向断裂之间为截切关系, 使得华南的NE、NNE向断裂系在南海北部并没有得到延伸。因此, 刘以宣(1994)认为晚渐新世以来南海北部与华南陆块分属不同的构造单元,华南陆块NE向断裂系入海后消失。周蒂等(2005)、丘元禧和夏亮辉(1994)认为南海北部陆缘虽然属于华南陆块的一部分, 两地都存在NE向断裂系, 但还是有所不同, 其中, 南海北部陆缘东北部可能在晚侏罗世至早白垩世受西太平洋俯冲影响发育NE向断裂系, 即南海北部陆缘这些NE向断裂系尽管走向相同, 但成因上还是不同于华南陆块的NE向断裂系。

另一种观点认为两组断裂系之间是在统一背景和机制下发育的, 即华南陆块的 NE向断裂系入海之后, 在南海北部陆缘得以继续延伸。例如, Karig(1971)认为华南大陆上分布的吴川-四会等深大断裂伸入南海北部陆缘。林长松等(2006)认为新生代以来南海北部陆缘及华南陆块所处的区域构造应力场是统一的, 总体区域性沉降背景是张裂环境, 认为NE向的海南岛花岗岩隆起是华南构造-岩浆岩带向南海的延伸, 西沙隆起、中沙隆起和东沙隆起等也是受 NE向的断裂系所控制。程世秀等(2012)认为,滨海断裂带并没有发生走向上的改变, 在海域的延伸为珠江口盆地与台西南盆地的分界断裂。

近年来, 国内地质调查与科研单位(如广州海洋地质调查局等)在南海北部地区进行了大量海洋地质和天然气水合物调查, 积累了大量高精度的地质、地球物理资料, 这为确认陆地上的断裂是否在海域延伸提供了良好的基础。本文基于对南海北部陆缘的二维地震剖面解释、华南陆块野外调查和全区重磁异常分析, 针对断裂走向和特征对比, 重新检验了海域和陆地上的NE向断裂系关系, 进而探索南海北部与华南陆块断裂格架形成的动力学机制是否一致,探讨南海北部陆缘的NE向断裂系是否为华南陆块的NE向断裂系在海域的延伸, 这对于认识该区区域构造演化和南海海盆的形成机制具有重要意义。

1 区域地质背景

按照板块构造划分, 南海北部陆缘与华南陆块自中生代以来同处于欧亚板块与太平洋板块交接处,其受到的区域构造应力场作用是一致的, 两大板块的长期综合作用使得这一地区具有十分复杂的断裂构造组合。大量研究成果表明, 从断裂的走向分析,南海北部陆缘与华南陆块主要发育NW向、NE向和近EW向三组断裂(图1), 其中NE向断裂占据主导。华南 NE向断裂系分布于东亚陆缘, 稳定延伸几百公里, 个别甚至延伸上千公里, 规模较大, 可切割地壳至岩石圈。由西向东发育的主干断裂分别为: 吴川-四会、邵武-河源-阳江、莲花山、政和-大浦、长乐-南澳和滨海等断裂带。这些断裂强烈活动于中生代燕山晚期(110~90 Ma) (赵芝等, 2012),主体是在古太平洋俯冲挤压背景下形成的断裂系。早白垩世, 受太平洋板块低角度 NW 向斜向俯冲的影响, NE向断裂系表现为左旋压扭运动(范光禄等,1985; 丘元禧等, 1991; 范小林等, 1991; 刘大任,1997; 林锦华, 1999); Zhou and Li (2000)、Maruyama et al. (2009)、索艳慧等(2012)认为晚白垩世以来太平洋板块俯冲角度开始变陡, 并发生后退式俯冲, 研究区区域应力场转变为拉张, NE向断裂系的性质也由压扭性变为张扭性, 表现为张扭断裂系, 同时华南进入中–新生代断陷盆地演化阶段(舒良树等,2000)。挽近时期, 由于南海北部陆缘扩张作用的停止,以及华南大陆向东南方向蠕散、菲律宾板块向西挤压,该断裂系以压扭性为主(刘以宣, 1981), 一般越靠近沿海, 断裂规模越大, 活动强度越高, 是控制东南沿海地震活动的主要活动断裂系(林纪曾等, 1980)。

南海北部陆缘的NE向断裂系皆为岩石圈断裂,被切割地层的年代跨度很大, 是在古太平洋板块的俯冲作用下所形成的一系列断裂, 主要活动时期为早白垩世晚期至始新世, 表现为压扭性(刘以宣,1994), 且沿断裂系发育有大量中生代花岗岩和中酸性火山岩, 并控制了新生代早期的玄武岩分布(刘以宣, 1994)。晚渐新世南海第一次海底扩张结束以来,张扭性NE向断裂系控制了大量箕状断陷的NEE向倾向陆地的断裂系(梁德华, 1982)。上新世-第四纪以来, NE向断裂依然具有活动性, 表现为控制N2-Q3的玄武岩的空间分布(王霄飞等, 2014)。南海北部陆缘发育的NE、NW向断裂控制了绝大多数5级以下地震的分布(王霄飞等, 2014)。地震带间断分布, 是由于NE向断裂系被NW-NWW向断裂系切割而分段所致, 其连续性变差。另外, 地形上可以看出NE向断裂系导致了研究区陆坡整体走向的弯折和陆坡坡度等地貌特征的不同。

谢锦龙等(2010)、刘海龄等(2004)、闫义等(2005)认为, 南海北部 NEE-EW 向断裂主要为正断层, 属主要的控盆断裂, 而李三忠等(2012a)认为南海北部控盆断裂主要为 NE向的右行走滑断裂系, 相关盆地为走滑拉分盆地, NEE-EW向断裂仅为NE向断裂系的派生断裂, 为控坳断裂。李思田和林畅松(1998)认为珠江口与琼东南的主体构造为NE向, NE向的主干断裂系统控制了断陷与断隆相间分布, 总体上,NE向断裂约束了EW和NW向断裂。华南陆块与南海北部陆缘的 NE向断裂系在地理位置上相互毗邻, 并且处于相同的构造背景下, 形成时代相近,因此, 其在成因与演化上必然存在一定的联系。

① 滨海断裂; ② 长乐-南澳断裂; ③ 政和-大埔断裂; ④ 邵武-河源-阳江断裂; ⑤ 吴川-四会断裂; ⑥ 合浦-北流断裂。

2 华南 NE向断裂在南海北部的延伸

重磁场是研究海域构造的重要手段, 也是本文研究的基础资料。重力异常(图2)表明, 华南陆块的重力异常呈等轴状或长轴状分布, 在西部表现为等轴状重力高, 东部为长轴状重力低, 长轴走向主体为NE向, 可能对应NE向主断裂, 次级异常长轴为NEE-EW向, 可能对应次级NEE向断裂。在南海北部陆缘, 重力异常呈明显的狭长带状分布, 正负重力异常梯度带也为NE向, 与NEE向断裂大角度相交, 这说明南海北部控制坳陷沉降的主要断层为NE向, 而NEE向断裂收敛于NE向断裂系, 进一步说明南海北部陆缘盆地为 NE向断裂系控制的右行右阶走滑拉分盆地。另外, 由西向东, 正负重力异常具有相间分布的特点, 这与南海北部隆起与坳陷相间分布的主要构造特征一致(李三忠等, 2012a)。

华南以及南海北部陆缘磁异常(图 3)揭示出 NE向、NW向磁异常连续性好、延伸较远, 其中NE向和NW向磁异常或磁异常组合可能反映的断裂规模较大, 与研究区NE向、NW向断裂系构成的总体断裂格架一致。从这两组断裂的交切关系来看, NE向断裂系发育的时间要早于NW向断裂系, NW向断裂系性质明显为走滑型。另外, 在华南陆块与南海北部陆缘还发育了一系列 NEE-EW 向长轴状磁异常,多以负磁异常为主, 与该区域发育的正断层吻合较好。在形态上, 这些磁异常受NE向断裂制约, 呈雁列式断续分布, 最后与 NE向断裂系一起被后期的NW向断裂系切割。由此可以看出, 研究区内NE向断裂系控制NEE向断裂的形成与展布。

图2 华南陆块以及南海北部陆缘重力异常与断裂格架图(断裂序号与图1一致)Fig.2 Map showing the gravity anomaly and fault framework in the South China Block and the northern Continental Margin of the South China Sea (numbering of faults are the same as those in Fig.1)

综上重磁异常解译, 并结合下文中地震剖面等资料, 经过海陆构造特征对比, 本文确认华南陆缘上有四条NE向主干断裂(滨海、长乐-南澳、政和-大埔、河源-阳江断裂带)延伸至南海北部陆缘。具体证据分别论述如下:

2.1 长乐-南澳断裂带在南海北部的延伸

长乐-南澳断裂带出露于闽粤沿海地区, 陆域出露长度达400 km, 宽38~58 km, 沿福建长乐至广东南澳NE向展布, 被多条NW向断裂切割(张虎男,1987)。

构造地貌特征: 该断裂带两盘的地貌特征和第四纪地层的分布均存在差异, 断裂西侧以丘陵和山地地貌为主, 东侧则以侵蚀-剥蚀阶地(红土台地)和堆积阶地为主(林锦华, 1999)。各种地貌类型均以NE走向呈近于平行的条带状分布, 由西向东依次为低山丘陵带、平原带、滨海低丘岛链带和水下岸坡带。南海北部陆缘该断裂带处 50~300 m水深等深线皆发生了明显的向陆弯曲, NE向的等深线分布间隔紧密。这都表明可能南海北部陆缘水深等值线受 NE向断裂控制, 而陆地上受 NE向断裂控制形成了一系列的堆积阶地。海域中断裂两侧地形地貌特征差异明显, 西部发育东沙群岛、尖峰海山, 东部为台西南盆地, 并沿 NE向地形地貌差异界线发育一系列的岩浆底辟或穿刺, 这些证据表明, 这一线也可能发育NE向断裂带。

图3 华南陆块以及南海北部陆缘磁异常与断裂格架图(断裂序号与图1一致)Fig.3 Map showing the magnetic anomaly and fault framework in the South China Block and the northern Continental Margin of the South China Sea (numbering of faults are the same as those in Fig.1)

重磁异常特征: 在华南陆块上, 长乐-南澳断裂带位于正负重力异常交替部位, 幅度在+20~ -15 mGal(图 2), 并向西南延伸; 进入南海北部陆缘, 该断裂带贯穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷(图1), 也是正负磁异常的分界线(图3), 其西部为下盘表现负异常,东部为上盘表现正异常。较大的磁异常梯度表明,断裂两盘的垂直断距可能相对较大, 这与地貌特征也比较吻合。

断裂活动特征: 目前关于该断裂带变形变质时间、期次以及运动特征方面还存在较大分歧(肖诗兴,1988; 黄辉等, 1993; 王志洪等, 1995; 高俊等,1993)。郭福祥和袁奎荣(1996)认为, 长乐-南澳断裂带形成于晚侏罗世至早白垩世, 古太平洋板块 NW向的斜向俯冲, 使得该断裂带重新活动, 发生强烈左旋活动, 并触发深部上地幔岩浆上涌, 发生壳-幔边界反应, 形成有陆壳混入的酸性火山岩-侵入岩活动。通过野外地质调查发现, 该断裂带具有多期次活动的特点。例如, 在泉州市洛江区中联重料厂房后的野外露头(图4)主体为粗粒花岗岩, 其上发育有三组节理, NW向的辉绿岩脉侵入之后, 又被细粒花岗岩侵入, 随后被三组节理所切割, 最后NNE向的右行走滑断裂切割了全部的构造。这些表明岩体形成之后NW向断裂多次发生张裂, 使得岩脉侵入,后期发育的节理指示该区域挤压应力场方向为近EW 向, 在该应力场作用下, NE向断裂发生了后期的右行走滑。舒良树等(2000)在厦门南侧片麻状花岗岩中, 也观察到一组右旋走滑剪切面理切割了早期左旋组构, 证实了晚白垩世中国东南部断裂系动力学特征发生了改变, 产生右旋走滑。周新民和李武显(2000)认为这是由于晚白垩世俯冲带倾角开始变陡, 火山活动萎缩, 俯冲带向海洋方向后退, 导致区域应力场转为拉张。

图 4 泉州市左行压扭性断裂的野外露头素描剖面素描(GPS: N24°57.355′, E118°43.506′)Fig.4 Sketch field profile of the sinistral transpressional faults near Quanzhou City (GPS:N24°57.355′, E118°43.506′)

新生代以来, 长乐-南澳断裂带在华南陆块新构造运动时期的活动方式与南海北部陆缘极其一致,主要表现为NW向和NE向两组断裂构造控制下的断块差异运动, 其运动方式既有垂直活动又兼具走滑性质, 并且活动性具有差异分段性的特点。

沿该断裂带, 大量的陆地野外观测和多条地质剖面揭示其特征如下: 图5a发育的NE向右行走滑断层切割了第四系红土, 表明在第四纪之后该方向断层仍具有活动性; 图5b为NWW向的叠瓦式逆冲推覆被后期的左行NW断裂切割。在横跨该断裂带的相应海域地震剖面上发现有 NE走向的负花状构造发育, 指示沿断裂带发生过张扭性活动。从该断裂影响的地层层位显示, 南海北部陆缘发育的 NE向走滑断裂切割到了基底(中生界), 向上一直切割到第四系(T1界面以上), 这些与陆上该断裂带的活动特点相一致, 表明两者具有成因上的联系。

地震活动特征: 沿长乐-南澳断裂带南段天然地震活动性较强, 震源总趋势沿NE向分布, 且向南沿断裂带继续延展。震源机制解揭示, 长乐-南澳断裂带南段以及延伸进入南海北部陆缘的 NE向断裂均为右行走滑断裂, 其发震断裂的产状也基本一致(图5)。区内地震震中分布与断裂活动方式、活动强度密切相关(王耀东等, 1988), 主要震源局部集中分布在NE向与NW向断裂交汇处, 丛集性分布, 总趋势呈现NE向分布。沿该断裂带地震活动活跃, 地震频度较高, 强度较大, 是东南沿海地震活动最强烈的一条断裂带, 现阶段半数以上的弱震发生在海岸带, 表明晚更新世以来, 断裂活动强度有自西向东逐渐增强的趋势(林锦华, 1999)。

通过重磁异常、二维地震剖面结构以及天然地震活动等特征对比发现, 长乐-南澳断裂带从华南沿海一直延伸至南海北部陆坡, 贯穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷。

2.2 政和-大埔断裂带在南海北部的延伸

政和-大埔断裂带陆上部分斜贯广东省东部,北起梅县, 经惠东、海丰、深圳、香港延伸入海, 总体走向为NE30°左右(杜继宇, 2012)。政和-大埔断裂带习惯上分为三段, 南平以北至政和称北段; 南平以南至大田称中段; 大田以南称南段。本文研究的重点为南段, 即漳平-龙岩-大埔一带。

构造地貌特征: 沿政和-大埔断裂带的断块抬升高度以及速度都有自东向西逐渐变缓的趋势(陈定国和姚梅尹, 1984)。古夷平面高程等值线分布与主干政和-大埔断裂走向一致, 总体为 NE向, 也有少量呈NW或近EW向, 分别平行于几条NW向断裂或 EW 向断裂, 古夷平面高程等值线形态与不同方向断裂所夹持的断块具有良好的耦合关系, 但各断块之间的最高一级古夷平面的高程则不同(黄玉昆和张珂, 1990)。山脉、水系走向也受断裂控制呈NE向展布, 沿该断裂带断续发育有温泉、地震、滑坡等。在政和-大埔断裂带延伸至南海北部陆缘的地段, NE向水深等值线向东延伸发生了明显向北的偏转(图1), 并且水深等值线密集程度由西部的宽疏向东部变为紧密, 这表明海域该地段断块的差异性升降与水深变化之间具有良好耦合性, 从而导致该断裂带东、西两侧地形地貌发生了明显的变化, 也证明了该区域NE向断裂的存在。这表明该地段NE向断裂为陆地上政和-大埔断裂带在海域的延续。

图5 长乐-南澳断裂的海-陆对比Fig.5 Comparison of the land and sea segments of the Changle-Nan’ao Fault

重磁异常特征: 政和-大埔断裂带的南段主干断裂也称为莲花山断裂, 重力异常显示(图 2)莲花山断裂两侧重力异常特征明显不同, 重力异常等值线在断裂处密集分布, 两侧的重力异常变化幅度在+5~–15 mGal。该重力异常向南一直延伸到南海北部陆坡, 表现为明显的正异常与负异常的过渡带。磁异常揭示(图3), 政和-大埔断裂带在华南陆块中为正、负磁异常的分界线, 该异常的分界线一直向南延伸到南海北部陆缘。因此, 重磁异常表明, 政和-大埔断裂带从华南一直延伸至南海北部陆坡。

断裂活动特征: 政和-大埔断裂带经历了多期复杂的构造变形变质作用: 印支晚期受SE-NW向的挤压应力作用, 形成了 NNE向展布的隆起-拗陷构造, 并伴随韧-脆性走滑剪切活动(聂童春和朱根灵,2004)。燕山早期持续以SE-NW向逆冲-推覆作用为主, 而燕山晚期则以 NE-SW 走向的走滑-拉分作用为主, 主要表现为断陷活动, 形成了一系列晚白垩世的拉分盆地。野外调查结果也证明了这一点, 图6发育一组 NE向韧性剪切带, 从斜长石残斑的形态判断为左行, 该韧性剪切带后期又被左行脆性断层所切割。该脆性断层可能发育于燕山晚期。

晚白垩世-古近纪早期经历了一段构造平静期之后, 政和-大埔断裂带的断裂活动再次以继承性断块的差异性升降为主(黄玉昆和张珂, 1990)。从渐新世到上新世晚期, 华南陆块和南海北部陆缘的主压应力为NE-SW向, 该时期与南海NE-SW向海盆扩张的时间相吻合, 陆架上 NE-SW 向局部挤压方向极有可能与海盆 NE-SW 向扩张有关。此时, 陆架上的NW向断层为压性, 而NE向断层为张性。上新世末以来, 陆架上主压应力方向转为NWW-SEE, NE向断裂为压性, 而 NW 向断裂为张性; 这种区域到局部应力场转变的主要机制可能有三个方面: (1) 与印度板块与欧亚板块之间碰撞相关的华南向南东的挤出构造; (2) 与太平洋板块俯冲后撤有关的华南陆块向南东蠕散(Maruyama et al., 2009); (3) 也可能受到吕宋岛弧与台湾弧-陆碰撞的影响, 导致NWW-SEE向挤压, 伴随台湾中央山脉强烈的隆升(Yu and Chow, 1997)。同时, 在该区域应力场的作用下, NW向断裂表现为左旋张扭性, 而NE向断裂主要表现为右行走滑(黄玉昆和张珂, 1990)。野外调查表明, 无变形的花岗岩脉被一些 NE向右行张扭性断层切割(图 7)。断层带内有 NWW 向花岗岩脉侵入, 由此, 可以判断伸展方向为垂直于岩脉方向的NNE向。

通过对南海北部陆缘的多条二维地震测线解释,剖面上发育负花状构造, 进行断裂组合后走向为NE向, 这与重磁资料解释的政和-大埔断裂带在南海北部的延伸段相吻合, 该段位于珠一、珠二坳陷的西界, 是珠江口盆地的控盆断裂。政和-大埔断裂带以西, 发育了晚白垩世以及新生代的盆地, 这些盆地在形态上沿NE向呈串珠状分布。由此可知,政和-大埔断裂带等 NE向断裂对华南陆块以及南海北部陆缘的盆地发育以及展布都起了决定性的作用。断裂切割的层位跨度较大(图8), 政和-大埔断裂带延伸到南海北部的NE向走滑断裂切割基底(中生界), 向上一直切割到第四系(图8中T1), 这些都与陆地上该断裂带的活动特点相一致, 表明两者具有成因联系。

地震活动特征: 沿政和-大埔断裂带地震活动性较强, 震中NE向分布, 该断裂带与NW向断裂交汇处, 地震丛集性分布。已知地震的震源机制解(图 8)表明, NE向的政和-大埔断裂带为华南沿海发震断裂, 很少发育 NW 向的发震断裂, 这可能与该区主压应力的方向为NWW-SEE向有关。

图6 三明市沙县NE向韧性剪切带与NW向脆性断层野外 地 质 关 系 素 描 图 (平 面 图 )(GPS: N26°27.566′,E117°56.837′)Fig.6 Outcrop sketch showing the relationship between the earlier NE-trending ductile shear zone and the late NW-trending brittle fault near Shaxian Town of Sanming City (plan view) (GPS: N26°27.566′,E117°56.837′)

图7 三明市沙县NE向走滑断层与花岗岩脉地质关系野外素描图(平面图)(GPS: N26°26.442′, E117°54.839′)Fig.7 Outcrop sketch showing the relationship between the NE-trending strike-slip fault and granitic veins near Shaxian of Sanming City (GPS:N26°26.442′, E117°54.839′)

通过重磁异常、二维地震剖面结构以及地震活动等特征的海-陆对比发现, 政和-大埔断裂带延伸至南海北部并且系珠江口盆地珠一、珠二坳陷的西界以及琼东南盆地北礁凹陷的东界。

左侧主图中红色线条为政和－大埔断裂, 黑色线条为其他断裂; 蓝色圆圈为震源机制解; 图①、②、③、④为左侧主图相应位置的地震剖面。

2.3 邵武-河源-阳江断裂带在南海北部的延伸

该断裂带自广东河源往北东经龙川、平远进入江西武平、会昌, 再延至福建宁化、邵武及浙江省内, 向西南延伸入南海海域。

构造地貌特征: 该断裂带是不同地貌单元的分界线, 北西侧相对上升, 为侵蚀剥蚀山地, 南东侧相对下降, 形成一系列中、新生代盆地, 其中较明显的是石人背、河源盆地。沿断裂带发育有断层崖、断层山、断层三角面、滑坡、峡谷及冲积-洪积扇等微地貌。河流主体走向与断裂带走向一致。另外, 该断裂带还是控制中生代火山岩分布的界线, 其东部早侏罗世和晚白垩世火山岩建造发育, 其西部火山岩建造消失。该断裂带延伸至南海北部陆缘, 为神狐隆起的西界。水深等值线在该神弧隆起西界的左右两侧也发生了明显的变化, 其西部等值线分布密集, 其东部宽缓并且向北凸出。这些异常指示了明显的NE向构造特征(李三忠等, 2012a)。

重磁异常特征: 邵武-河源-阳江断裂带为华南陆块重、磁正负异常的分界线(图2), 其东部重力以正异常为主, 而其西部则以负异常占主导, 且沿该断裂带发育串珠状重力异常。在南海北部陆缘该断裂带为重力高与低异常的分界线。磁异常(图3)表明,沿该断裂带为一个明显的异常带, 又是不同区域背景场的分界线。磁异常以负异常为特征, 沿该断裂带以串珠状磁异常为特征。从重磁异常可以看出,邵武-河源-阳江断裂带从华南陆块一直延伸到南海北部陆缘, 并且为琼东南盆地的西界(图1)。

断裂活动特征: 该断裂带在陆地上的分布形态并非首尾衔接, 而是呈左列式断续排列(刘大任, 2000)(图1)。最北段邵武-石城段控制了震旦系沉积, 之后经历了加里东期、海西期、印支期和燕山期 4个时期, 分别控制了加里东期变质岩带、混合岩带和中生代红色泥盆的形成、发育以及岩浆活动。

图9 邵武市野外地质剖面素描图Fig.9 Sketched field profiles near Shaowu City

至喜山早期, 该断裂带经历了新的一期构造活动, 使得寒武系变质砂岩逆冲到上白垩统紫红色砂页岩之上。该断裂带中段(图1之外)称为瑞金-寻乌断裂带, 形成于燕山晚期, 控制了一系列红色盆地的展布, 这些盆地主要呈NNE向长条形带状分布。此外, 该断裂带还控制了晚侏罗世火山岩的分布,后期又被燕山晚期花岗岩侵入。晚白垩世晚期以来,该断裂带再度复活, 控制了河湖相碎屑岩沉积, 形成了一些小型中新生代盆地(刘大任, 1997)。

对该断裂带南段进行的大量野外地质调查发现,NE向次级走滑断裂极其发育。图9左侧展示了沿该断裂带发育的一套青灰色板岩中一系列平行于S1的压扁的透镜体带, 并发育石英脉, 最后NE向右行走滑断层切割所有这些早期构造形迹。图9右侧展示了晚白垩世的紫红色砂岩和第三纪的红土中发育有一条 NE向正断层, 说明晚白垩世和古近纪期间该断裂带都有活动; 但全新世的腐殖质红土没有被切割, 因而第四纪该断裂带并不活动。可见, 早期该断裂带为NE向叠瓦式逆冲特征, 晚期该NE向断裂带具有走滑拉分特征, 控制了晚白垩世和古近纪地层(刘大任, 2000)。从邵武-河源-阳江断裂带控制的盆地中沉积地层由北向南依次变新, 说明其断裂带也向南拓展并逐渐变晚。

横跨该断裂带海域延伸段的地震剖面上, 可见NE向展布的负花状构造发育, 这指示断裂性质为张扭性(图10)。该断裂带影响层位显示, 南海北部陆缘发育的 NE向走滑断裂带切割到了基底(中生界),向上一直切割到第四系(T1界面以上), 这表明该NE向断裂带在中生代时期就已经活动, 与陆地上该断裂带的活动时间具有一致性, 两者在成因上可能具有联系。

地震活动特征: 1987 年寻乌县三标乡发生了地震,1989 年10 月26 日河源也发生了地震, 1989~1990年初瑞金、会昌、周田出现了地裂缝。这些地区都位于邵武-河源-阳江断裂带。综合地面形变测量资料,邵武-河源-阳江断裂带至今一直很活跃(刘大任,2000)。通过震源机制解可知(图 10), 该断裂带陆地段与海域段的性质均为右行走滑断裂, 发震断裂以NE向为主。

通过重磁异常、二维地震剖面结构以及地震活动等特征的海-陆对比发现, 邵武-河源-阳江断裂带从华南陆块陆地部分向南一直延伸至南海北部陆坡, 且为琼东南盆地的西界。

图10 邵武-河源-阳江断裂带的海-陆对比Fig.10 Comparison of the land and sea segments of the Shaowu-Heyuan-Yangjiang Fault Belt

3 讨论与结论

华南陆块陆地部分以及南海北部陆缘的断裂构造格局十分相似, 皆有NE向、NW向、NEE-EW向三组断裂系, 可以延伸对比, 特别是NE向和NW向两组断裂系构成了本区的主要构造格架, 控制着研究区构造演化、盆地的形成发育以及地震分布。

华南陆块陆地部分的 NE向断裂系在南海北部陆缘的延伸, 对南海北部陆缘新生代沉积盆地的形成起了决定性的作用。该组断裂系区域上自中生代至新生代乃至挽近时期始终活动, NE向断裂系在中生代时期为压扭性; 进入新生代以来, NE向断裂系主要表现为张性兼右旋, 且南海北部陆缘的 NE向断裂系呈右行右阶排列。重磁异常揭示(图2, 3), NE向断裂系控制了NEE-EW向正断层的空间展布, 限定了一系列具有断陷构造特征的走滑拉分盆地。由于 NE向断裂系具有长期活动性, 并对盆地起到控制作用。由此可见, 延伸至南海北部陆缘的NE向右行断裂系对盆地的形态以及展布起决定性作用, 为控盆断裂。NE向断裂系还分割了南海北部陆缘的主要盆地或坳陷, 派生了现今南海北部陆缘数量众多的 NEE向断裂, 因而, 是南海北部陆缘最为重要的断裂系统。NEE向断裂系控制盆地内部坳陷的充填样式, 为控坳断裂(程世秀等, 2012)。所有这些过程与随后南海海盆的打开密切相关(李三忠等, 2012a,b; 安慧婷等, 2012; 熊莉娟等, 2012; 薛友辰等,2012)。

通过对南海北部陆缘和华南陆块陆地上 NE向断裂系的几何学、运动学和动力学等特征的系统对比研究, 并结合地震、相关地貌特征和重磁异常以及二维地震剖面的解译、分析, 得出以下结论:

(1) 华南陆块的滨海断裂带、长乐-南澳断裂带、政和-大埔断裂带以及邵武-河源-阳江断裂带四条NE向主干断裂带自然延伸到了南海北部陆缘。

(2) 华南陆块陆地上的 NE向断裂系控制了晚白垩世以来的 NE向串珠状分布的拉分盆地。延伸至南海北部陆缘的四条主干断裂系也控制南海北部陆缘相应的拉分盆地发育, 其中, 滨海断裂带为珠二坳陷的东界, 长乐-南澳断裂带横穿珠江口盆地的珠一和珠二坳陷, 政和-大埔断裂带位于珠一、珠二坳陷的西界以及北礁凹陷的东界, 邵武-河源-阳江断裂带为琼东南盆地的西界。因此, 南海北部陆缘的盆地群与华南陆块陆地上的盆地群在成因上具有一致性。

(3) 南海北部陆缘分布的 NE向右行断裂系对盆地的发育以及展布起决定性作用, 为控盆断裂。NEE向断裂为 NE向断裂系的次级派生断裂, 控制盆地内部坳陷的充填样式, 为控坳断裂。

总之, 这些NE向断裂系可能在整个东亚陆缘具有普遍性, 且规模巨大的NE向断裂系在区域构造演化中起主导作用, 值得持续关注和深入研究。

致谢: 作者真诚感谢审稿人对稿件所做的认真评审以及提出的质疑、建设性修改意见和详细的批注。

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安慧婷, 李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 戴黎明, 余珊, 熊莉娟,程世秀, 薛友辰, 马云, 王霄飞. 2012. 南海西部新生代控盆断裂及盆地群成因. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 95–111.

陈定国, 姚梅尹. 1984. 莲花山断裂带南段的地震和构造.华南地震, 4(1): 42–51.

程世秀, 李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 余珊, 戴黎明, 马云, 赵淑娟,王霄飞, 安慧婷. 2012. 南海北部新生代盆地群构造特征及其成因. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 79–93.

杜继宇. 2012. 莲花山断裂带和长乐-南澳断裂带构造特征及活动时代. 长春: 吉林大学地球科学学院硕士论文: 1–62.

范光禄, 王洪涛, 王屏路. 1985. 长乐-诏安断裂带的形成、演化与板块运动的关系. 华南地震, 5(4): 1–11.

范小林, 陆国新, 殷勇. 1991. 华南中新生代盆地形成机制与类型的地球物理研究. 石油物探, 30(3): 92–97.

高俊, 张建新, 王荃. 1993. 福建长乐-东山构造带的变形特征及动力学研究. 地质论评, 39(1): 57–63.

郭福祥, 袁奎荣. 1996. 长乐-南澳变质岩带形成的大地构造背景与变质幕. 桂林工学院学报, 16(2):102–109.

黄辉, 郭坤一, 李声固. 1993. 福建省长乐-南澳断裂带及平潭-东山褶皱带基本特征的研究. 福建地质, 12(1): 48–67.

黄玉昆, 张珂. 1990. 广东莲花山断裂带的新构造运动特征. 华南地震, 10(2): 25–34.

李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 戴黎明, 余珊, 赵淑娟, 马云, 王霄飞, 程世秀, 安慧婷. 2012a. 南海的盆地群与盆地动力学. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 55–78.

李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 戴黎明, 余珊, 赵淑娟, 马云, 王霄飞, 程世秀, 薛友辰. 2012b. 南海的基本构造特征与成因模型: 问题与进展及论争. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 35–53.

李思田, 林畅松. 1998. 南海北部大陆边缘盆地幕式裂隙的动力过程及10 Ma以来的构造事件. 科学通报,43(8): 797–810.

梁德华. 1982. 试论南海系. 海洋地质与第四纪地质, 2(4):34–41.

林长松, 高金耀, 虞夏军, 叶芳, 谭勇华. 2006. 南海北部新生代的构造运动特征. 海洋学报, 28(4): 81–86.

林纪曾, 梁国昭, 赵毅, 谢明富. 1980. 东南沿海地区的震源机制与构造应力场. 地震学报, 2(3): 245–257.

林锦华. 1999. 长乐-诏安断裂带活动特征与继承性活动.华南地震, 19(2): 57–61.

刘大任. 1997. 邵武-河源断裂带活动性及分段评价. 地质力学学报, 3(2): 54–60.

刘大任. 2000. 初论邵武-河源断裂带的活动性. 江西地质, 14(2): 81–87.

刘海龄, 阎贫, 张伯友, 丘学林, 夏斌. 2004. 南海前新生代基底与东特提斯构造域. 海洋地质与第四纪地质,24(1): 15–28.

刘以宣. 1981. 华南沿海区域断裂构造分析. 北京: 地震出版社: 19–47.

刘以宣. 1994. 南海新构造与地壳稳定性. 北京: 科学出版社: 85–95.

刘以宣, 卓家伦. 1983. 珠江口-红海湾沿海的活动断裂.热带海洋学报, 2(3): 173–183.

聂童春, 朱根灵. 2004. 政和-大埔深(大)断裂带中段地质构造特征及其演化探讨. 福建地质, 23(4): 186–194.

丘元禧, 邱津松, 李建超, 钟宏平. 1991. 广东莲花山断裂带中, 新生代多期复合变形变质带的基本特征及其形成机制的探讨. 中国地质科学院地质力学研究所所刊, 14: 93–106.

丘元禧, 夏亮辉. 1994. 中国东部及邻区中新生代大陆边缘性质讨论. 中国区域地质, 3: 258–267.

舒良树, 于津海, 王德滋. 2000. 长乐-南澳断裂带晚中生代岩浆活动与变质-变形关系. 高校地质学报, 6(3):368–378.

索艳慧, 李三忠, 戴黎明, 刘鑫, 周立宏. 2012. 东亚及其大陆边缘新生代构造迁移与盆地演化. 岩石学报,28(8): 2602–2618.

王霄飞, 李三忠, 龚跃华, 刘鑫, 索艳慧, 戴黎明, 马云,张丙坤. 2014. 南海北部活动构造及其对天然气水合物的影响. 吉林大学学报(地球科学版), 44(2):419–431.

王耀东, 丁祥焕, 许东亚. 1988. 闽东南大陆边缘活动断裂与地震. 台湾海峡, 7(3): 268–274.

王志洪, 卢华复, 贾东. 1995. 长乐-南澳韧性剪切带中糜棱岩变形微构造研究. 地质科学, 30(1): 85–94.

肖诗兴. 1988. 闽-粤东南沿海大陆边缘韧性剪切带的基本特征. 现代地质, 2(1): 67–80.

谢锦龙, 余和中, 唐良民, 傅瑾君, 武金云. 2010. 南海新生代沉积基底性质和盆地类型. 海相油气地质, 15(4):35–47.

熊莉娟, 李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 余珊, 程世秀, 薛友辰,安慧婷, 戴黎明, 马云, 王霄飞. 2012. 南海南部新生代控盆断裂特征及盆地群成因. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 113–127.

薛友辰, 李三忠, 刘鑫, 索艳慧, 戴黎明, 余珊, 赵淑娟,王鹏程, 熊莉娟, 安慧婷, 程世秀, 王霄飞. 2012 南海东部俯冲系统分段性及相关盆地群成盆动力学机制. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 129–147.

闫义, 夏斌, 林舸, 刘宝明, 阎贫, 李忠诚. 2005. 南海北缘新生代盆地沉积与构造演化及地球动力学背景.海洋地质与第四纪地质, 25(2): 53–61.

张虎男. 1987. 福建长乐-诏安断裂带的新构造运动. 地质学报, (3): 231–239.

赵芝, 陈郑辉, 王成辉, 杨武平. 2012. 闽东大湾钼铍矿的辉钼矿Re-Os同位素年龄——兼论福建省钼矿时空分布及构造背景. 大地构造与成矿学, 36(3): 399–405.

周蒂, 孙珍, 陈汉宗, 丘元禧. 2005. 南海及其围区中生代岩相古地理和构造演化. 地学前缘, 12(3): 204–218.

周新民, 李武显. 2000. 中国东南部晚中生代火成岩成因:岩石圈消减和玄武岩底侵相结合的模式. 自然科学进展, 10(3): 240–247.

Karig. 1971. Origin and development of marginal basins in the western Pacific.Journal of Geophysical Research,76(11): 2542–2561.

Maruyama S, Hasegawa A, Santosh M, Kogiso T, Omori S,Nakamura H, Kawai K and Zhao D. 2009. The dynamics of big mantle wedge, magma factory, and metamorphic-metasomatic factory in subduction zones.Gondwana Research, 16(3): 414–430.

Yu H S and Chow J. 1997. Cenozoic basins in northern Taiwan and tectonic implications for the development of the eatern Asian continental margin.Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 1997, 131(1):133–144.

Zhou X M and Li W X. 2000. Origin of Late Mesozoic igneous rocks in Southeastern China: Implications for lithosphere subduction and underplating of mafic magmas.Tectonophysics, 3(4): 269–287.