东海地区新构造运动研究

张力方 徐 杰 彭艳菊 计凤桔 吕悦军 周本刚

1)中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080

2)中国地震局地壳应力研究所，北京 100085

3)中国地震局地质研究所、活动构造与火山重点实验室，北京 100029

0 引言

文中研究的东海地区，系西起浙闽沿海、东止琉球群岛、北从长江口—济州岛一线、南到台湾岛以北的东海海域的主体部分。关于新构造运动，无论从理论还是从实践的角度看，大家都认为它属于大地构造运动的最新阶段，但对于新构造运动的时限却分歧很大，新构造运动起始时间有认为最早是古近纪的渐新世，最晚是第四纪的中更新世，大家认定新构造运动开始时间的跨度从距今0.73～40Ma(徐杰等，2012a)。黄福林等(1993)、侯方辉等(2010)、李达等(2010)将新近纪(24Ma)以来的地壳运动定义为新构造运动，王舒畋等(2010)认为是上新世以来的构造运动，并各自研究了东海地区新构造运动的特征。徐杰等(2012a)通过分析新构造运动的动力条件得出中国新构造运动大致开始于中新世中期(15～10Ma)。据已有研究(李家彪，2008;张训华等，2008)，东海陆架盆地在中新世晚期构造的力学性质发生了根本变化，由原先的右旋剪切拉张转换成左旋剪切挤压，从此东海地区进入了一个新的构造阶段。因此，本文拟在区域地质构造及其演化分析的基础上，根据前人取得的东海地区地形地貌、地质构造、岩浆活动等资料，综合研究该区中新世中期以来新构造运动的特征，探讨新构造运动的动力条件。

1 区域地质构造背景

东海是中国大陆与西太平洋之间的边缘海，盘踞于中国大陆东部的陆架地区，其地质构造基本上是中国大陆向海域的延伸。尽管海区受工作条件和资料所限，但从20世纪50年代以来，不少研究者各自根据槽台、断块构造、多旋回或板块构造等不同的大地构造观点，在研究中国大陆地质构造时，对东部海域及邻区的地质构造也作过不少研究。一些研究结果(马杏垣等，1983;张国伟等，1988;沿海大陆架及毗邻海域油气区石油地质编写组，1990;王鸿祯等，1990;任纪舜等，1990，1999;许东禹等，1997;郭玉贵等，1997;李廷栋等，2002)表明，中国东部大陆和陆架地区是由不同构造阶段形成的陆块(地台)和造山带(褶皱带)相继拼接而成，具有漫长而复杂的演化历史。东海大陆架的东缘是大陆板块和海洋板块的结合地带，发育琉球海沟和岛弧及冲绳海槽盆地，构成沟-弧-盆组合，成为西太平洋沟-弧-盆构造系的重要组成部分。而西太平洋沟-弧-盆构造系是太平洋板块向欧亚大陆俯冲过程中形成的一组具有成因联系的、地形高差悬殊且规模宏伟的构造地貌组合系统。因此，文中力图运用板块构造观点分析和论述东海地区新构造运动的地质构造基础。

1.1 区域地质构造发育概况

东海所在的中国东部大陆，早在3 500Ma前就已开始了陆壳构造发育的历史，古元古代末期吕梁运动形成华北-狼林陆块，新元古代中期的晋宁运动形成扬子-京畿陆块，早古生代末期的加里东运动形成华南-岭南陆块，中三叠世末的印支运动不仅使秦岭残留洋盆封闭最终形成秦岭-大别造山带及其东段胶苏-临津江造山带(许志琴等，2003)等，而且就此基本奠定了中国统一的东部大陆。

印支运动之后，中国东部大陆经受了中、新生代2次裂陷作用的深刻改造，地质构造面貌和沉积环境发生了根本变化(马杏垣等，1983)。中生代裂陷作用使中国东部大陆地壳广泛拉张破裂，断陷成盆，接受陆相沉积，其间也几经构造反转，构造线以NE和NNE向为主。东海陆架地区亦随之断陷而成陆架盆地的雏形。自晚白垩世起，新生代裂陷作用使中国东部大陆又一次受到破坏，形成大量的断陷盆地及由其组成的断陷带和大型裂陷盆地。东海陆架地区也在中生代盆地的基础上叠加发育了大型的新生代裂陷盆地，成为东海陆架盆地的主体。此外，东海地区还发育钓鱼岛隆褶带和冲绳海槽盆地(图1)。其东南边分布有琉球岛弧隆褶带和琉球海沟。

1.2 东海地区新生代构造的基本特征

东海陆架盆地是由一系列NEE、NE和NNE向断裂及其控制的断陷盆地(凹陷)组合而成，其东界为西湖-基隆断裂。它横向上分西部坳陷、中部隆起和东部坳陷;纵向上被鱼山-久米等一些NW向断裂分成几段，故具EW向成带、SN向分块的构造格局(图1)。西部坳陷由长江、钱塘、瓯江、晋江等凹陷(半地堑或地堑)组成，沉积的中生界厚有5 000m以上、古近系5 000余m、新近系和第四系1 000～1 500m(李家彪，2008)。中部隆起由虎皮礁、海礁、鱼山、武夷等凸起组成，其顶部多数缺失中生代至古近纪沉积，普遍覆盖了中新统中段、上新统和第四系，厚1 000～2 000m(李家彪，2008)。东部坳陷是东海陆架盆地的主要部分，包括福江、西湖、基隆等凹陷，以新生代沉积为主，尤以古近系和中新统厚度大，新生界一般厚5 000～10 000m，最厚达15 000m，其中包括厚1 000～1 500m的上新统和第四系。

图1 东海地区新生代构造单元划分图(据李家彪(2008)和张训华等(2008)资料编制)Fig.1 Division of Cenozoic tectonic units in the East China Sea(Adapted after LI Jia-biao，2008 and ZHANG Xun-hua，2008).

钓鱼岛隆褶带界于东海陆架盆地和冲绳海槽盆地之间(图1，2)，略向SE凸出呈弧形分布，长近1 000km，宽5～75km。带中有大量中酸性岩体，其围岩主要是晚古生代浅变质岩，故有“岩浆岩带”之称。它开始形成于晚中新世，之前该带基本处于东海陆架盆地东边的隆升剥蚀地区，缺失侏罗-白垩系及古近系和下中新统。王鹏等(2012)认为这期间它与琉球岛弧隆褶带同属于东海陆架盆地外缘隆起，冲绳海槽盆地形成才使二者分离。中新世末期的龙井运动使钓鱼岛隆褶带挤压急剧隆升，遭受剥蚀后伴随区域性沉降，接受了厚1 000～1 600m的上新世和第四纪沉积。

图2 东海及其东邻地区地质剖面图(剖面位置见图1)(据李家彪(2008)资料)Fig.2 Geological profile in the East China Sea and adjacent areas(Profile location is shown in Fig.1)(after LI Jia-biao，2008).

冲绳海槽盆地位于钓鱼岛隆褶带和琉球岛弧隆褶带之间(图1，2)。它北起九州列岛附近，向西南一直延伸到台湾的宜兰平原，总体为向SE凸出的弧形，宽100～160km，长约1 100km。盆地基底可能为前中新世浅变质岩。盆地由陆架前缘坳陷、龙王隆起、吐噶喇坳陷和海槽坳陷组成，总体具有东南断西北超的箕状结构特征。盆地沉积层为中新统中上部至第四系，厚2 000～6 000m。盆地构造和地层发育具有东北老而西南新的特点。冲绳海槽是一个处于弧后扩张的盆地，其地壳和岩石圈厚度却明显减薄，地壳厚14～25km，岩石圈厚50km左右(翟世奎等，1995;赵金海等，2003)。

2 区域地形地貌特征

东海的西和中部是大陆架，东部是冲绳海槽，二者之间为大陆坡(图3)。它们具有各不相同的地形地貌特征。

图3 横穿东海大陆架至菲律宾海地形剖面(参考李家彪(2008)资料)Fig.3 Topographic profile across the East China Sea shelf to Philippine Sea(after LI Jia-biao，2008).

2.1 东海大陆架

东海大陆架的海底地形总体宽阔平坦(图3)，由NW向SE缓缓倾斜，水深一般在140m之内。但它可大致以长江口南岸向SE的延长线为界分南北两部分，北部海底等深线向SE凸出呈“舌”状分布，地形平缓;南部海底等深线为NE向，地形较陡。陆架外缘转折部位水深为150～160m。

东海大陆架基本属堆积型大陆架，海水动力作用活跃，长江、钱塘江、闽江等众多河流入海，陆源物质丰富，主要发育以外力作用为主的一些不同级次的地貌单元，李家彪(2008)将其分为内陆架平原、中部陆架平原和外陆架平原3个次级地貌单元。

内陆架平原的主体分布在浙闽海岸外水下堆积岸坡的外侧，地形上呈一窄长条形水下斜坡带，水深20～60m。它主要由水下三角洲、海岸堆积平原、古三角洲平原、浅滩、潮流沙积群等组成。陆架中部平原的北部是古长江三角洲平原，而中部和南部是一片巨大的古潮流沙脊群(图4)。外陆架平原位于陆架中部平原与陆架坡折线之间(图4)，水深100～150m。该平原地形比较平坦，分布有贝壳滩、构造洼地及垄岗、小残丘等次级地貌形态。前2个海底地貌单元形成的动力过程以堆积作用为主，后一个则是堆积和侵蚀的共同作用。

2.2 大陆坡

由大陆架外缘转折部位向下到冲绳海槽底部坡脚是大陆坡，亦即冲绳海槽西北槽坡(图3)。它南起台湾岛的北部，北至五岛列岛，呈向SE外凸的窄长条状，长逾1 000km，宽一般40～50km。陆坡上限水深150～160m，下限到海槽1 000～2 000m深的底部，垂向高达1 000多m。

东海陆坡地貌发育受断裂控制，据其地貌成因还可进一步分为3个斜坡带，即上部简单斜坡带，中部断阶型斜坡带和下部有浊积扇发育的堆积斜坡带(傅命佐等，2004)。

2.3 冲绳海槽

冲绳海槽以大陆坡与大陆架紧密相邻。海槽是向SE凸出弧形分布的狭窄海底槽地，水深由NE向SW加深，东北段水深800余m，中段有1 000余m，西南段最深达2 300m左右。它是由断裂作用形成的窄长条形断陷谷地，横剖面呈“U”形，两侧槽坡陡峭，槽底地形相对平缓，不仅分布了以大量沉积物组成的半深海-深海平原、深海扇，而且还发育中央裂谷、断陷洼地、火山链、断块隆起台地等构造和火山地貌①地质矿产部海洋地质综合研究大队，1986，东海石油地质图集。(高金满等，1987;傅命佐等，2004;李家彪，2008;张训华等，2008)。

3 区域新构造运动特征

上述东海地区的地形地貌特征足以表明该区新构造运动的非一致性和复杂性。

3.1 浙闽隆起—东海陆架盆地整体倾斜沉降活动

东海陆架盆地是一个晚白垩世开始发育的新生代裂陷盆地，虽然盆地在断陷和拗陷阶段内部差异活动强烈且活动中心不断东移，但从中新世晚期起的新构造阶段，该陆架盆地内差异升降运动显著减弱，而且它与其西北侧浙闽隆起之间的差异活动基本消失，它们一起转为整体稍向SE倾斜下沉。其上面状堆积的上新统和第四系西薄东厚，地层底界深度西部300～600m，东部有800～1 200m(图5)，横向上地层厚度变化较为均匀。

图4 东海地貌分布图(参考地质矿产部海洋地质综合研究大队①地质矿产部海洋地质综合研究大队，1986，东海石油地质图集。和李家彪(2008)资料编制)Fig.4 Geomorphic features of the East China Sea(adapted after the Comprehensive Research Brigade of Marine Geology of Ministry of Geology and Mineral Resources，1986;and LI Jia-biao 2008).

3.2 冲绳海槽盆地裂陷(谷)活动

冲绳海槽盆地是在东海陆架东缘中新世晚期开始发育的断裂谷地，裂谷构造地貌壮观(图3)。大多数研究者认为，冲绳海槽盆地具有过渡性单元的特点，中新世晚期以来沉积厚度2 000～6 000m，最厚8 000余m，地壳厚度显著减薄(地壳厚14～25km)，地壳热流值很高，是一个主动机制的强烈拉张的裂谷盆地。在海槽轴部发育次级张裂地堑构造(槽中槽)，地堑轴断续呈NNE向雁行斜列，纵贯整个海槽，是海槽最新的张裂中心(傅命佐等，2004;李乃胜，2004;李家彪，2008)。张裂中心发育基性拉斑玄武岩，对其进行斑晶矿物学及岩石化学研究，该玄武岩与大洋中脊玄武岩具有相似性(翟世奎等，1995)。海槽大量发育的铲形正断裂，以及用有限元弹塑性平面问题增量法模拟的冲绳海槽中新世末和上新世末的古构造应力场，说明海槽西北和东南两坡具有明显向两侧拉张的特点(李乃胜，2004)。

图5 东海地区上新统底界深度图(单位:m)(据李家彪(2008)资料)Fig.5 Pliocene boundary in the East China Sea(after LI Jia-biao，2008).

3.3 钓鱼岛隆褶带挤压拱曲隆升活动

在晚中新世之前，该地带一直属于东海陆架盆地东侧隆起遭受剥蚀的地区。自晚中新世起，由于冲绳海槽开始NW-SE向扩张而产生的侧向挤压作用，使海槽西北边缘遭之挤压拱曲隆升而渐成钓鱼岛隆褶带。钓鱼岛隆褶带新构造期受NW向挤压，可为其西北边缘西湖凹陷的中央背斜带(浙东长垣)的形成作证。该中央背斜带走向NE，紧邻钓鱼岛隆褶带平行分布，长300余km，是由一系列以向NW逆冲为主的逆断裂和背斜组成的挤压构造带。它发育于中新统及其以下的地层中，上覆上新统三潭组。由构造形成和构造力学分析表明，挤压构造带形成的应力场，主要是从东南往西北水平推挤作用所致。这与上述冲绳海槽盆地上新世末古构造应力场模拟的结果相符。此外，在西湖凹陷的中央背斜带上还发育一些NWW至近EW向正断裂(张明利等，2004)，说明中新世之后冲绳海槽盆地扩张的侧向挤压作用仍明显影响到钓鱼岛西缘西湖凹陷的构造发育。所以有理由认为，钓鱼岛隆褶带挤压拱曲隆升与冲绳海槽扩张的侧向挤压作用关系密切。中新世末期的龙井运动，使隆褶带急剧挤压抬升，经受剥蚀后，随同东海陆架盆地一起区域性倾斜沉降，接受了厚1 000～1 500m的上新世和第四纪沉积。

3.4 断裂活动

东海地区断裂构造相当发育，数量众多，其中控制凹陷、坳陷和盆地发育的断裂都属主干构造。东海西北部主干断裂走向以NEE向为主，东部为NNE向，南部为NE向，此外还有一些NW向断裂近于等间距地横穿其间。这些断裂发育时代相互有别，但古近纪均强烈活动。在新构造运动时期，NNE、NE和NW向断裂多有不同程度的活动。总的说来，东海地区NNE和NE断裂活动时代由西向东变新，新活动断裂主要分布在西湖-基隆断裂以东的地区，而冲绳海槽是断裂活动最强烈的地带;NW向断裂沿走向活动时代具有往东南段较晚的特点(谢仁海等，2001;李家彪，2008;张训华等，2008)，这受冲绳海槽扩张的影响。

3.5 岩浆活动

新生代东海地区岩浆活动显著，它可分早(K2—E2)、中(E3—N1)和晚(N2—Q)3期(沈然清等，2001;李家彪，2008)。新生代岩体分布主要受NNE和NE向断裂控制;活动时代从西向东具有自老到新变化的趋势，且自西而东侵入活动渐趋减弱而喷发活动逐渐增强。

上述岩浆活动晚期即相当于新构造运动晚期，东海地区岩浆作用相当活跃，但活动范围主要在西湖-基隆断裂以东尤其是冲绳海槽一带。该期岩浆岩为中基性安山岩、玄武岩和酸性流纹岩。岩体形态呈台状、楔状、枝状、盘状或海底山，属易流动的中基性岩类。钓鱼岛隆褶带大致以NW向鱼山-久米断裂为界分南、北两段。南段自钓鱼岛附近向西南到台湾海峡，岩浆活动相当活跃，如澎湖列岛多为更新世玄武岩，钻孔揭露厚320m，其中含许多幔源包体(李家彪，2008);北段虽有岩浆岩沿隆褶带分布，但偏向冲绳海槽一侧。在五岛列岛一带上新世玄武岩分布较广，更新世安山岩和玄武岩也较发育。冲绳海槽是东海地区岩浆活动最强烈的地带。

图6 东海地区震中分布图Fig.6 Earthquake epicenter distribution of the East China Sea.

3.6 区域地震活动

地震活动是构造运动的一种特殊表现形式。一些研究者(胡连英等，2003;彭艳菊等，2008;王舒畋等，2010)根据各自掌握的历史和现代地震记录资料，对东海地区的地震活动情况进行过不同程度的研究。总的说来，如图6所示，东海地区的地震活动性西北弱而东南强，其分区性相当突出。东海陆架盆地区地震活动很弱，仅记有个别5级多地震;冲绳海槽地震活动性较强，地震密集形成NE向地震带，多为小震和中强地震，7级以上地震较少。而冲绳海槽东南边的琉球隆褶带和琉球海沟则是地震活动频繁而强烈的地带。

3.7 东海陆架盆地区新构造应力场剧变

东海陆架盆地区的盆地构造，是在区域NW-SE向拉张应力场中地壳发生右旋剪切拉张破裂的产物，但从中新世中期起则转为左旋剪切挤压作用，陆架盆地西部挤压抬升并发生短暂的沉积间断，而盆地东部西湖等凹陷的地层受SE往NW挤压应力作用发生褶皱，形成背斜和逆断裂(李家彪，2008;张训华等，2008)。这表明东海陆架盆地区的新构造应力场发生了急剧的变化，由原先NW-SE向拉张转变为SE-NW向挤压。该区现代构造应力场，仍以SE-NW向水平挤压为特征(徐杰等，2012)。

3.8 区域新构造分区

根据上述东海地区地形地貌和新构造运动的特征，可对该区进行新构造分区，即划分为浙闽隆起-东海陆架盆地整体掀斜沉降区、钓鱼岛隆褶带挤压拱曲隆升带和冲绳海槽裂陷(谷)活动带。

不过值得注意的是，有一些资料和有关研究表明，NW向鱼山-久米断裂不仅在古近纪时是划分东海陆架盆地南北两大构造区的界线，而且在新构造期对东海陆架盆地南北两部分的地貌特征、冲绳海槽东北和西南两段的构造发育也起到某种控制作用。此外，据徐杰等(2012b)研究中国东部海域及其邻区现代构造应力场的结果，鱼山-久米断裂可能与陆区的NW向新乡-溧阳断裂带(徐杰等，1997)一起构成华北和华南2个现代构造应力区之间的分界线。

4 新构造运动的动力条件

前已述及，在晚中新世之前，中国东海大陆架东部的冲绳海槽还未产生，整个海槽地带尚处于相对隆起状态。在45～35 Ma BP西菲律宾海盆扩张轴转为近EW向，此后海盆洋壳板块向西北俯冲于琉球岛弧隆褶带东侧的琉球海沟之下。到中中新世晚期，由于弧后大陆板块下的地幔热膨胀隆起导致地壳拉张裂陷，冲绳海槽开始发育。冲绳海槽扩张产生侧向挤压作用，不仅使海槽西北边缘受NW向挤压而拱曲隆升成钓鱼岛隆褶带，并且也影响到东海陆架盆地区。据已有研究结果(吴汉珍等，2003;许志琴等，2011;徐杰等，2012b)，中国西部青藏高原地区在中新世早期经过剥蚀均夷之后，大致自中新世中期(15～10 Ma BP)起，高原区地壳在继续受到印度板块向北俯冲碰撞挤压而隆升的同时，其东部祁连-柴达木、巴颜喀拉-松潘和川滇等地块被侧向挤出;这些挤出地块自北而南依次往NE—E—SE方向滑移並推挤中国东部地壳块体向前运动，随着运动传递的距离不断增大，运动速率逐渐衰减。周硕愚等(2000)根据GPS观测等资料研究认为，现今福建沿海地带同华南大陆整体以11.2mm/a速度较均匀地向SE运动。这样，致使东海陆架盆地区处于冲绳海槽扩张的NW向侧压和华南陆块往东南运动推挤的共同作用之中。所以，东海地区的新构造运动，是菲律宾海板块向东海大陆架边缘往下俯冲导致弧后冲绳海槽NW-SE向扩张裂陷，以及海槽扩张产生往NW向的挤压与印度板块碰撞挤压将青藏高原东部地块侧向挤出推动华南陆块往东南运动的共同作用所致。由于冲绳海槽扩张产生对东海陆架盆地区的侧向挤压作用毕竟有限，而华南陆块在浙闽沿海一带向SE运动的速率显著变小，对东海陆架盆地的推挤作用己是“强弩之末”，故东海陆架盆地区新构造活动微弱，但它以冲绳海槽扩张作用的影响更直接、更明显。

最后顺便指出，东海陆架盆地新构造运动微弱，但是其南邻的台湾岛新构造运动却非常强烈，这是因为菲律宾海板块在往琉球海沟俯冲时，该板块西缘的吕宋岛弧与位于大陆东缘的台湾东部发生弧-陆碰撞，并且吕宋岛弧持续往西北推移到海岸山脉，形成由一系列向西依次推覆的基底滑脱推覆体，并组成台湾碰撞造山带。二者构造运动性质和强度差异是由于其动力条件截然不同引起的结果。

5 结语

东海地区主要包括东海大陆架和冲绳海槽，该区地质构造是中国东部大陆架向海域的延伸，由前中生代不同构造阶段形成的陆块和造山带相继拼接，然后经中三叠世末的印支运动最终形成连接南北陆块的秦岭-大别造山系，统一的东部联合大陆就此形成。此后，中生代裂陷作用使大陆地壳广泛拉张破裂，断陷成盆，东海陆架盆地初具雏形。继之新生代裂陷作用又一次使地壳拉伸裂陷，东海陆架盆地主体形成。这期间，菲律宾海板块沿琉球海沟往东海陆架边缘俯冲，形成琉球岛弧隆褶带和弧后冲绳海槽盆地，构成典型的沟弧盆构造系统，同时伴随形成钓鱼岛隆褶带。

东海地区新生代所处的特殊区域地质构造位置，决定了新构造运动的复杂性。经研究，对东海地区新构造运动的特征和动力条件取得一些初步认识:

(1)东海地区新构造运动开始于中新世中期。冲绳海槽盆地和钓鱼岛隆褶带基本形成于新构造时期。

(2)东海地区新构造运动的性质具非一致性。东海陆架盆地表现整体微向SE倾斜沉降活动，冲绳海槽盆地为主动机制的地壳拉张裂陷活动，钓鱼岛隆褶带是侧向挤压拱曲隆升活动。

(3)东海地区的活动断裂以NE、NNE向为主，NW向次之。NE和NNE向活动断裂主要分布在东海陆架盆地以东地区，尤其是冲绳海槽盆地;断裂活动时代从西北往东南变新，活动强度由西北向东南增大。NW向断裂西北段活动时代较早，东南段活动时代较新，但活动强度较大。

(4)新构造运动时期，东海地区岩浆作用相当明显，活动范围主要在东海陆架盆地以东，特别是冲绳海槽盆地。岩浆活动时代具从西北向东南变新的趋势，且由西北往东南侵入活动渐趋减弱而喷出活动日渐增强。

(5)东海地区地震活动在空间上具鲜明的分区性。东海陆架盆地地震活动微弱，仅记录个别5级左右地震;冲绳海槽盆地地震活动性较强，地震密集成带，多数为小震和中强地震，7级以上地震较少。东边的琉球岛弧隆褶带和琉球海沟则是地震活动频繁而强烈的地带。东海地区地震活动总体是西北弱而往东南增强。

(6)东海陆架盆地区新构造应力作用性质发生了截然变化，由原先右旋剪切拉张转为左旋剪切挤压作用。东海地区新构造运动之所以出现上述特征，主要是由于菲律宾海板块往东海陆架边缘俯冲，引起弧后地幔隆起而使地壳拉张裂陷，形成冲绳海槽盆地;冲绳海槽盆地扩张产生往北西的侧向挤压，以及青藏高原东部地块被侧向挤出推动华南地块往东南运动，它们共同作用于东海陆架盆地地区，其中以冲绳海槽盆地扩张的侧向挤压作用较明显。

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