華南北東向斷裂在南海北部陸架的延伸

王霄飛 , 余 珊 , 龔躍華, 李三忠 , 劉 鑫 ,馬 云 , 趙淑娟

(1.海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266100; 2.中國海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東青島 266100; 3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局, 廣東 廣州 510760)

0 引 言

對(duì)于華南陸塊及南海北部的構(gòu)造格架前人做了大量研究, 華南陸塊中新生代以來發(fā)育規(guī)模較大的NE向斷裂系(劉以宣, 1981), 南海北部陸緣也發(fā)育有NE向的斷裂系(閆義等, 2005), 這些斷裂的存在已得到較多研究的證實(shí), 但這兩組走向相同的斷裂系之間是否存在統(tǒng)一性和繼承性關(guān)系迄今仍存在爭論, 歸納起來大致有兩種觀點(diǎn):

一種觀點(diǎn)認(rèn)為兩者無統(tǒng)一性及繼承關(guān)系, 即華南陸塊的 NE向斷裂系延伸至華南陸塊南部沿海終止或收斂并向西偏轉(zhuǎn), 沒有延伸至南海北部陸架。例如, 劉以宣和卓家倫(1983)、梁德華(1982)認(rèn)為NE向的濱海斷裂帶在進(jìn)入南海北部后, 走向發(fā)生了改變, 呈 NEE-EW 向, 斜貫?zāi)虾１辈筷懠? 甚至認(rèn)為與延伸至海域的華南陸塊的 NE、NNE向斷裂之間為截切關(guān)系, 使得華南的NE、NNE向斷裂系在南海北部并沒有得到延伸。因此, 劉以宣(1994)認(rèn)為晚漸新世以來南海北部與華南陸塊分屬不同的構(gòu)造單元,華南陸塊NE向斷裂系入海后消失。周蒂等(2005)、丘元禧和夏亮輝(1994)認(rèn)為南海北部陸緣雖然屬于華南陸塊的一部分, 兩地都存在NE向斷裂系, 但還是有所不同, 其中, 南海北部陸緣東北部可能在晚侏羅世至早白堊世受西太平洋俯沖影響發(fā)育NE向斷裂系, 即南海北部陸緣這些NE向斷裂系盡管走向相同, 但成因上還是不同于華南陸塊的NE向斷裂系。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為兩組斷裂系之間是在統(tǒng)一背景和機(jī)制下發(fā)育的, 即華南陸塊的 NE向斷裂系入海之后, 在南海北部陸緣得以繼續(xù)延伸。例如, Karig(1971)認(rèn)為華南大陸上分布的吳川-四會(huì)等深大斷裂伸入南海北部陸緣。林長松等(2006)認(rèn)為新生代以來南海北部陸緣及華南陸塊所處的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場是統(tǒng)一的, 總體區(qū)域性沉降背景是張裂環(huán)境, 認(rèn)為NE向的海南島花崗巖隆起是華南構(gòu)造-巖漿巖帶向南海的延伸, 西沙隆起、中沙隆起和東沙隆起等也是受 NE向的斷裂系所控制。程世秀等(2012)認(rèn)為,濱海斷裂帶并沒有發(fā)生走向上的改變, 在海域的延伸為珠江口盆地與臺(tái)西南盆地的分界斷裂。

近年來, 國內(nèi)地質(zhì)調(diào)查與科研單位(如廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局等)在南海北部地區(qū)進(jìn)行了大量海洋地質(zhì)和天然氣水合物調(diào)查, 積累了大量高精度的地質(zhì)、地球物理資料, 這為確認(rèn)陸地上的斷裂是否在海域延伸提供了良好的基礎(chǔ)。本文基于對(duì)南海北部陸緣的二維地震剖面解釋、華南陸塊野外調(diào)查和全區(qū)重磁異常分析, 針對(duì)斷裂走向和特征對(duì)比, 重新檢驗(yàn)了海域和陸地上的NE向斷裂系關(guān)系, 進(jìn)而探索南海北部與華南陸塊斷裂格架形成的動(dòng)力學(xué)機(jī)制是否一致,探討南海北部陸緣的NE向斷裂系是否為華南陸塊的NE向斷裂系在海域的延伸, 這對(duì)于認(rèn)識(shí)該區(qū)區(qū)域構(gòu)造演化和南海海盆的形成機(jī)制具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

按照板塊構(gòu)造劃分, 南海北部陸緣與華南陸塊自中生代以來同處于歐亞板塊與太平洋板塊交接處,其受到的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場作用是一致的, 兩大板塊的長期綜合作用使得這一地區(qū)具有十分復(fù)雜的斷裂構(gòu)造組合。大量研究成果表明, 從斷裂的走向分析,南海北部陸緣與華南陸塊主要發(fā)育NW向、NE向和近EW向三組斷裂(圖1), 其中NE向斷裂占據(jù)主導(dǎo)。華南 NE向斷裂系分布于東亞陸緣, 穩(wěn)定延伸幾百公里, 個(gè)別甚至延伸上千公里, 規(guī)模較大, 可切割地殼至巖石圈。由西向東發(fā)育的主干斷裂分別為: 吳川-四會(huì)、邵武-河源-陽江、蓮花山、政和-大浦、長樂-南澳和濱海等斷裂帶。這些斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)于中生代燕山晚期(110~90 Ma) (趙芝等, 2012),主體是在古太平洋俯沖擠壓背景下形成的斷裂系。早白堊世, 受太平洋板塊低角度 NW 向斜向俯沖的影響, NE向斷裂系表現(xiàn)為左旋壓扭運(yùn)動(dòng)(范光祿等,1985; 丘元禧等, 1991; 范小林等, 1991; 劉大任,1997; 林錦華, 1999); Zhou and Li (2000)、Maruyama et al. (2009)、索艷慧等(2012)認(rèn)為晚白堊世以來太平洋板塊俯沖角度開始變陡, 并發(fā)生后退式俯沖, 研究區(qū)區(qū)域應(yīng)力場轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘? NE向斷裂系的性質(zhì)也由壓扭性變?yōu)閺埮ば? 表現(xiàn)為張扭斷裂系, 同時(shí)華南進(jìn)入中–新生代斷陷盆地演化階段(舒良樹等,2000)。挽近時(shí)期, 由于南海北部陸緣擴(kuò)張作用的停止,以及華南大陸向東南方向蠕散、菲律賓板塊向西擠壓,該斷裂系以壓扭性為主(劉以宣, 1981), 一般越靠近沿海, 斷裂規(guī)模越大, 活動(dòng)強(qiáng)度越高, 是控制東南沿海地震活動(dòng)的主要活動(dòng)斷裂系(林紀(jì)曾等, 1980)。

南海北部陸緣的NE向斷裂系皆為巖石圈斷裂,被切割地層的年代跨度很大, 是在古太平洋板塊的俯沖作用下所形成的一系列斷裂, 主要活動(dòng)時(shí)期為早白堊世晚期至始新世, 表現(xiàn)為壓扭性(劉以宣,1994), 且沿?cái)嗔严蛋l(fā)育有大量中生代花崗巖和中酸性火山巖, 并控制了新生代早期的玄武巖分布(劉以宣, 1994)。晚漸新世南海第一次海底擴(kuò)張結(jié)束以來,張扭性NE向斷裂系控制了大量箕狀斷陷的NEE向傾向陸地的斷裂系(梁德華, 1982)。上新世-第四紀(jì)以來, NE向斷裂依然具有活動(dòng)性, 表現(xiàn)為控制N2-Q3的玄武巖的空間分布(王霄飛等, 2014)。南海北部陸緣發(fā)育的NE、NW向斷裂控制了絕大多數(shù)5級(jí)以下地震的分布(王霄飛等, 2014)。地震帶間斷分布, 是由于NE向斷裂系被NW-NWW向斷裂系切割而分段所致, 其連續(xù)性變差。另外, 地形上可以看出NE向斷裂系導(dǎo)致了研究區(qū)陸坡整體走向的彎折和陸坡坡度等地貌特征的不同。

謝錦龍等(2010)、劉海齡等(2004)、閆義等(2005)認(rèn)為, 南海北部 NEE-EW 向斷裂主要為正斷層, 屬主要的控盆斷裂, 而李三忠等(2012a)認(rèn)為南海北部控盆斷裂主要為 NE向的右行走滑斷裂系, 相關(guān)盆地為走滑拉分盆地, NEE-EW向斷裂僅為NE向斷裂系的派生斷裂, 為控坳斷裂。李思田和林暢松(1998)認(rèn)為珠江口與瓊東南的主體構(gòu)造為NE向, NE向的主干斷裂系統(tǒng)控制了斷陷與斷隆相間分布, 總體上,NE向斷裂約束了EW和NW向斷裂。華南陸塊與南海北部陸緣的 NE向斷裂系在地理位置上相互毗鄰, 并且處于相同的構(gòu)造背景下, 形成時(shí)代相近,因此, 其在成因與演化上必然存在一定的聯(lián)系。

① 濱海斷裂; ② 長樂-南澳斷裂; ③ 政和-大埔斷裂; ④ 邵武-河源-陽江斷裂; ⑤ 吳川-四會(huì)斷裂; ⑥ 合浦-北流斷裂。

2 華南 NE向斷裂在南海北部的延伸

重磁場是研究海域構(gòu)造的重要手段, 也是本文研究的基礎(chǔ)資料。重力異常(圖2)表明, 華南陸塊的重力異常呈等軸狀或長軸狀分布, 在西部表現(xiàn)為等軸狀重力高, 東部為長軸狀重力低, 長軸走向主體為NE向, 可能對(duì)應(yīng)NE向主斷裂, 次級(jí)異常長軸為NEE-EW向, 可能對(duì)應(yīng)次級(jí)NEE向斷裂。在南海北部陸緣, 重力異常呈明顯的狹長帶狀分布, 正負(fù)重力異常梯度帶也為NE向, 與NEE向斷裂大角度相交, 這說明南海北部控制坳陷沉降的主要斷層為NE向, 而NEE向斷裂收斂于NE向斷裂系, 進(jìn)一步說明南海北部陸緣盆地為 NE向斷裂系控制的右行右階走滑拉分盆地。另外, 由西向東, 正負(fù)重力異常具有相間分布的特點(diǎn), 這與南海北部隆起與坳陷相間分布的主要構(gòu)造特征一致(李三忠等, 2012a)。

華南以及南海北部陸緣磁異常(圖 3)揭示出 NE向、NW向磁異常連續(xù)性好、延伸較遠(yuǎn), 其中NE向和NW向磁異?；虼女惓＝M合可能反映的斷裂規(guī)模較大, 與研究區(qū)NE向、NW向斷裂系構(gòu)成的總體斷裂格架一致。從這兩組斷裂的交切關(guān)系來看, NE向斷裂系發(fā)育的時(shí)間要早于NW向斷裂系, NW向斷裂系性質(zhì)明顯為走滑型。另外, 在華南陸塊與南海北部陸緣還發(fā)育了一系列 NEE-EW 向長軸狀磁異常,多以負(fù)磁異常為主, 與該區(qū)域發(fā)育的正斷層吻合較好。在形態(tài)上, 這些磁異常受NE向斷裂制約, 呈雁列式斷續(xù)分布, 最后與 NE向斷裂系一起被后期的NW向斷裂系切割。由此可以看出, 研究區(qū)內(nèi)NE向斷裂系控制NEE向斷裂的形成與展布。

圖2 華南陸塊以及南海北部陸緣重力異常與斷裂格架圖(斷裂序號(hào)與圖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)

綜上重磁異常解譯, 并結(jié)合下文中地震剖面等資料, 經(jīng)過海陸構(gòu)造特征對(duì)比, 本文確認(rèn)華南陸緣上有四條NE向主干斷裂(濱海、長樂-南澳、政和-大埔、河源-陽江斷裂帶)延伸至南海北部陸緣。具體證據(jù)分別論述如下:

2.1 長樂-南澳斷裂帶在南海北部的延伸

長樂-南澳斷裂帶出露于閩粵沿海地區(qū), 陸域出露長度達(dá)400 km, 寬38~58 km, 沿福建長樂至廣東南澳NE向展布, 被多條NW向斷裂切割(張虎男,1987)。

構(gòu)造地貌特征: 該斷裂帶兩盤的地貌特征和第四紀(jì)地層的分布均存在差異, 斷裂西側(cè)以丘陵和山地地貌為主, 東側(cè)則以侵蝕-剝蝕階地(紅土臺(tái)地)和堆積階地為主(林錦華, 1999)。各種地貌類型均以NE走向呈近于平行的條帶狀分布, 由西向東依次為低山丘陵帶、平原帶、濱海低丘島鏈帶和水下岸坡帶。南海北部陸緣該斷裂帶處 50~300 m水深等深線皆發(fā)生了明顯的向陸彎曲, NE向的等深線分布間隔緊密。這都表明可能南海北部陸緣水深等值線受 NE向斷裂控制, 而陸地上受 NE向斷裂控制形成了一系列的堆積階地。海域中斷裂兩側(cè)地形地貌特征差異明顯, 西部發(fā)育東沙群島、尖峰海山, 東部為臺(tái)西南盆地, 并沿 NE向地形地貌差異界線發(fā)育一系列的巖漿底辟或穿刺, 這些證據(jù)表明, 這一線也可能發(fā)育NE向斷裂帶。

圖3 華南陸塊以及南海北部陸緣磁異常與斷裂格架圖(斷裂序號(hào)與圖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)

重磁異常特征: 在華南陸塊上, 長樂-南澳斷裂帶位于正負(fù)重力異常交替部位, 幅度在+20~ -15 mGal(圖 2), 并向西南延伸; 進(jìn)入南海北部陸緣, 該斷裂帶貫穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷(圖1), 也是正負(fù)磁異常的分界線(圖3), 其西部為下盤表現(xiàn)負(fù)異常,東部為上盤表現(xiàn)正異常。較大的磁異常梯度表明,斷裂兩盤的垂直斷距可能相對(duì)較大, 這與地貌特征也比較吻合。

斷裂活動(dòng)特征: 目前關(guān)于該斷裂帶變形變質(zhì)時(shí)間、期次以及運(yùn)動(dòng)特征方面還存在較大分歧(肖詩興,1988; 黃輝等, 1993; 王志洪等, 1995; 高俊等,1993)。郭福祥和袁奎榮(1996)認(rèn)為, 長樂-南澳斷裂帶形成于晚侏羅世至早白堊世, 古太平洋板塊 NW向的斜向俯沖, 使得該斷裂帶重新活動(dòng), 發(fā)生強(qiáng)烈左旋活動(dòng), 并觸發(fā)深部上地幔巖漿上涌, 發(fā)生殼-幔邊界反應(yīng), 形成有陸殼混入的酸性火山巖-侵入巖活動(dòng)。通過野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn), 該斷裂帶具有多期次活動(dòng)的特點(diǎn)。例如, 在泉州市洛江區(qū)中聯(lián)重料廠房后的野外露頭(圖4)主體為粗?；◢弾r, 其上發(fā)育有三組節(jié)理, NW向的輝綠巖脈侵入之后, 又被細(xì)?；◢弾r侵入, 隨后被三組節(jié)理所切割, 最后NNE向的右行走滑斷裂切割了全部的構(gòu)造。這些表明巖體形成之后NW向斷裂多次發(fā)生張裂, 使得巖脈侵入,后期發(fā)育的節(jié)理指示該區(qū)域擠壓應(yīng)力場方向?yàn)榻麰W 向, 在該應(yīng)力場作用下, NE向斷裂發(fā)生了后期的右行走滑。舒良樹等(2000)在廈門南側(cè)片麻狀花崗巖中, 也觀察到一組右旋走滑剪切面理切割了早期左旋組構(gòu), 證實(shí)了晚白堊世中國東南部斷裂系動(dòng)力學(xué)特征發(fā)生了改變, 產(chǎn)生右旋走滑。周新民和李武顯(2000)認(rèn)為這是由于晚白堊世俯沖帶傾角開始變陡, 火山活動(dòng)萎縮, 俯沖帶向海洋方向后退, 導(dǎo)致區(qū)域應(yīng)力場轉(zhuǎn)為拉張。

圖 4 泉州市左行壓扭性斷裂的野外露頭素描剖面素描(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′)

新生代以來, 長樂-南澳斷裂帶在華南陸塊新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期的活動(dòng)方式與南海北部陸緣極其一致,主要表現(xiàn)為NW向和NE向兩組斷裂構(gòu)造控制下的斷塊差異運(yùn)動(dòng), 其運(yùn)動(dòng)方式既有垂直活動(dòng)又兼具走滑性質(zhì), 并且活動(dòng)性具有差異分段性的特點(diǎn)。

沿該斷裂帶, 大量的陸地野外觀測和多條地質(zhì)剖面揭示其特征如下: 圖5a發(fā)育的NE向右行走滑斷層切割了第四系紅土, 表明在第四紀(jì)之后該方向斷層仍具有活動(dòng)性; 圖5b為NWW向的疊瓦式逆沖推覆被后期的左行NW斷裂切割。在橫跨該斷裂帶的相應(yīng)海域地震剖面上發(fā)現(xiàn)有 NE走向的負(fù)花狀構(gòu)造發(fā)育, 指示沿?cái)嗔褞Оl(fā)生過張扭性活動(dòng)。從該斷裂影響的地層層位顯示, 南海北部陸緣發(fā)育的 NE向走滑斷裂切割到了基底(中生界), 向上一直切割到第四系(T1界面以上), 這些與陸上該斷裂帶的活動(dòng)特點(diǎn)相一致, 表明兩者具有成因上的聯(lián)系。

地震活動(dòng)特征: 沿長樂-南澳斷裂帶南段天然地震活動(dòng)性較強(qiáng), 震源總趨勢沿NE向分布, 且向南沿?cái)嗔褞Ю^續(xù)延展。震源機(jī)制解揭示, 長樂-南澳斷裂帶南段以及延伸進(jìn)入南海北部陸緣的 NE向斷裂均為右行走滑斷裂, 其發(fā)震斷裂的產(chǎn)狀也基本一致(圖5)。區(qū)內(nèi)地震震中分布與斷裂活動(dòng)方式、活動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān)(王耀東等, 1988), 主要震源局部集中分布在NE向與NW向斷裂交匯處, 叢集性分布, 總趨勢呈現(xiàn)NE向分布。沿該斷裂帶地震活動(dòng)活躍, 地震頻度較高, 強(qiáng)度較大, 是東南沿海地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的一條斷裂帶, 現(xiàn)階段半數(shù)以上的弱震發(fā)生在海岸帶, 表明晚更新世以來, 斷裂活動(dòng)強(qiáng)度有自西向東逐漸增強(qiáng)的趨勢(林錦華, 1999)。

通過重磁異常、二維地震剖面結(jié)構(gòu)以及天然地震活動(dòng)等特征對(duì)比發(fā)現(xiàn), 長樂-南澳斷裂帶從華南沿海一直延伸至南海北部陸坡, 貫穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷。

2.2 政和-大埔斷裂帶在南海北部的延伸

政和-大埔斷裂帶陸上部分斜貫廣東省東部,北起梅縣, 經(jīng)惠東、海豐、深圳、香港延伸入海, 總體走向?yàn)镹E30°左右(杜繼宇, 2012)。政和-大埔斷裂帶習(xí)慣上分為三段, 南平以北至政和稱北段; 南平以南至大田稱中段; 大田以南稱南段。本文研究的重點(diǎn)為南段, 即漳平-龍巖-大埔一帶。

構(gòu)造地貌特征: 沿政和-大埔斷裂帶的斷塊抬升高度以及速度都有自東向西逐漸變緩的趨勢(陳定國和姚梅尹, 1984)。古夷平面高程等值線分布與主干政和-大埔斷裂走向一致, 總體為 NE向, 也有少量呈NW或近EW向, 分別平行于幾條NW向斷裂或 EW 向斷裂, 古夷平面高程等值線形態(tài)與不同方向斷裂所夾持的斷塊具有良好的耦合關(guān)系, 但各斷塊之間的最高一級(jí)古夷平面的高程則不同(黃玉昆和張珂, 1990)。山脈、水系走向也受斷裂控制呈NE向展布, 沿該斷裂帶斷續(xù)發(fā)育有溫泉、地震、滑坡等。在政和-大埔斷裂帶延伸至南海北部陸緣的地段, NE向水深等值線向東延伸發(fā)生了明顯向北的偏轉(zhuǎn)(圖1), 并且水深等值線密集程度由西部的寬疏向東部變?yōu)榫o密, 這表明海域該地段斷塊的差異性升降與水深變化之間具有良好耦合性, 從而導(dǎo)致該斷裂帶東、西兩側(cè)地形地貌發(fā)生了明顯的變化, 也證明了該區(qū)域NE向斷裂的存在。這表明該地段NE向斷裂為陸地上政和-大埔斷裂帶在海域的延續(xù)。

圖5 長樂-南澳斷裂的海-陸對(duì)比Fig.5 Comparison of the land and sea segments of the Changle-Nan’ao Fault

重磁異常特征: 政和-大埔斷裂帶的南段主干斷裂也稱為蓮花山斷裂, 重力異常顯示(圖 2)蓮花山斷裂兩側(cè)重力異常特征明顯不同, 重力異常等值線在斷裂處密集分布, 兩側(cè)的重力異常變化幅度在+5~–15 mGal。該重力異常向南一直延伸到南海北部陸坡, 表現(xiàn)為明顯的正異常與負(fù)異常的過渡帶。磁異常揭示(圖3), 政和-大埔斷裂帶在華南陸塊中為正、負(fù)磁異常的分界線, 該異常的分界線一直向南延伸到南海北部陸緣。因此, 重磁異常表明, 政和-大埔斷裂帶從華南一直延伸至南海北部陸坡。

斷裂活動(dòng)特征: 政和-大埔斷裂帶經(jīng)歷了多期復(fù)雜的構(gòu)造變形變質(zhì)作用: 印支晚期受SE-NW向的擠壓應(yīng)力作用, 形成了 NNE向展布的隆起-拗陷構(gòu)造, 并伴隨韌-脆性走滑剪切活動(dòng)(聶童春和朱根靈,2004)。燕山早期持續(xù)以SE-NW向逆沖-推覆作用為主, 而燕山晚期則以 NE-SW 走向的走滑-拉分作用為主, 主要表現(xiàn)為斷陷活動(dòng), 形成了一系列晚白堊世的拉分盆地。野外調(diào)查結(jié)果也證明了這一點(diǎn), 圖6發(fā)育一組 NE向韌性剪切帶, 從斜長石殘斑的形態(tài)判斷為左行, 該韌性剪切帶后期又被左行脆性斷層所切割。該脆性斷層可能發(fā)育于燕山晚期。

晚白堊世-古近紀(jì)早期經(jīng)歷了一段構(gòu)造平靜期之后, 政和-大埔斷裂帶的斷裂活動(dòng)再次以繼承性斷塊的差異性升降為主(黃玉昆和張珂, 1990)。從漸新世到上新世晚期, 華南陸塊和南海北部陸緣的主壓應(yīng)力為NE-SW向, 該時(shí)期與南海NE-SW向海盆擴(kuò)張的時(shí)間相吻合, 陸架上 NE-SW 向局部擠壓方向極有可能與海盆 NE-SW 向擴(kuò)張有關(guān)。此時(shí), 陸架上的NW向斷層為壓性, 而NE向斷層為張性。上新世末以來, 陸架上主壓應(yīng)力方向轉(zhuǎn)為NWW-SEE, NE向斷裂為壓性, 而 NW 向斷裂為張性; 這種區(qū)域到局部應(yīng)力場轉(zhuǎn)變的主要機(jī)制可能有三個(gè)方面: (1) 與印度板塊與歐亞板塊之間碰撞相關(guān)的華南向南東的擠出構(gòu)造; (2) 與太平洋板塊俯沖后撤有關(guān)的華南陸塊向南東蠕散(Maruyama et al., 2009); (3) 也可能受到呂宋島弧與臺(tái)灣弧-陸碰撞的影響, 導(dǎo)致NWW-SEE向擠壓, 伴隨臺(tái)灣中央山脈強(qiáng)烈的隆升(Yu and Chow, 1997)。同時(shí), 在該區(qū)域應(yīng)力場的作用下, NW向斷裂表現(xiàn)為左旋張扭性, 而NE向斷裂主要表現(xiàn)為右行走滑(黃玉昆和張珂, 1990)。野外調(diào)查表明, 無變形的花崗巖脈被一些 NE向右行張扭性斷層切割(圖 7)。斷層帶內(nèi)有 NWW 向花崗巖脈侵入, 由此, 可以判斷伸展方向?yàn)榇怪庇趲r脈方向的NNE向。

通過對(duì)南海北部陸緣的多條二維地震測線解釋,剖面上發(fā)育負(fù)花狀構(gòu)造, 進(jìn)行斷裂組合后走向?yàn)镹E向, 這與重磁資料解釋的政和-大埔斷裂帶在南海北部的延伸段相吻合, 該段位于珠一、珠二坳陷的西界, 是珠江口盆地的控盆斷裂。政和-大埔斷裂帶以西, 發(fā)育了晚白堊世以及新生代的盆地, 這些盆地在形態(tài)上沿NE向呈串珠狀分布。由此可知,政和-大埔斷裂帶等 NE向斷裂對(duì)華南陸塊以及南海北部陸緣的盆地發(fā)育以及展布都起了決定性的作用。斷裂切割的層位跨度較大(圖8), 政和-大埔斷裂帶延伸到南海北部的NE向走滑斷裂切割基底(中生界), 向上一直切割到第四系(圖8中T1), 這些都與陸地上該斷裂帶的活動(dòng)特點(diǎn)相一致, 表明兩者具有成因聯(lián)系。

地震活動(dòng)特征: 沿政和-大埔斷裂帶地震活動(dòng)性較強(qiáng), 震中NE向分布, 該斷裂帶與NW向斷裂交匯處, 地震叢集性分布。已知地震的震源機(jī)制解(圖 8)表明, NE向的政和-大埔斷裂帶為華南沿海發(fā)震斷裂, 很少發(fā)育 NW 向的發(fā)震斷裂, 這可能與該區(qū)主壓應(yīng)力的方向?yàn)镹WW-SEE向有關(guān)。

圖6 三明市沙縣NE向韌性剪切帶與NW向脆性斷層野外 地 質(zhì) 關(guān) 系 素 描 圖 (平 面 圖 )(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′)

圖7 三明市沙縣NE向走滑斷層與花崗巖脈地質(zhì)關(guān)系野外素描圖(平面圖)(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′)

通過重磁異常、二維地震剖面結(jié)構(gòu)以及地震活動(dòng)等特征的海-陸對(duì)比發(fā)現(xiàn), 政和-大埔斷裂帶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瓊東南盆地北礁凹陷的東界。

左側(cè)主圖中紅色線條為政和－大埔斷裂, 黑色線條為其他斷裂; 藍(lán)色圓圈為震源機(jī)制解; 圖①、②、③、④為左側(cè)主圖相應(yīng)位置的地震剖面。

2.3 邵武-河源-陽江斷裂帶在南海北部的延伸

該斷裂帶自廣東河源往北東經(jīng)龍川、平遠(yuǎn)進(jìn)入江西武平、會(huì)昌, 再延至福建寧化、邵武及浙江省內(nèi), 向西南延伸入南海海域。

構(gòu)造地貌特征: 該斷裂帶是不同地貌單元的分界線, 北西側(cè)相對(duì)上升, 為侵蝕剝蝕山地, 南東側(cè)相對(duì)下降, 形成一系列中、新生代盆地, 其中較明顯的是石人背、河源盆地。沿?cái)嗔褞Оl(fā)育有斷層崖、斷層山、斷層三角面、滑坡、峽谷及沖積-洪積扇等微地貌。河流主體走向與斷裂帶走向一致。另外, 該斷裂帶還是控制中生代火山巖分布的界線, 其東部早侏羅世和晚白堊世火山巖建造發(fā)育, 其西部火山巖建造消失。該斷裂帶延伸至南海北部陸緣, 為神狐隆起的西界。水深等值線在該神弧隆起西界的左右兩側(cè)也發(fā)生了明顯的變化, 其西部等值線分布密集, 其東部寬緩并且向北凸出。這些異常指示了明顯的NE向構(gòu)造特征(李三忠等, 2012a)。

重磁異常特征: 邵武-河源-陽江斷裂帶為華南陸塊重、磁正負(fù)異常的分界線(圖2), 其東部重力以正異常為主, 而其西部則以負(fù)異常占主導(dǎo), 且沿該斷裂帶發(fā)育串珠狀重力異常。在南海北部陸緣該斷裂帶為重力高與低異常的分界線。磁異常(圖3)表明,沿該斷裂帶為一個(gè)明顯的異常帶, 又是不同區(qū)域背景場的分界線。磁異常以負(fù)異常為特征, 沿該斷裂帶以串珠狀磁異常為特征。從重磁異?？梢钥闯?邵武-河源-陽江斷裂帶從華南陸塊一直延伸到南海北部陸緣, 并且為瓊東南盆地的西界(圖1)。

斷裂活動(dòng)特征: 該斷裂帶在陸地上的分布形態(tài)并非首尾銜接, 而是呈左列式斷續(xù)排列(劉大任, 2000)(圖1)。最北段邵武-石城段控制了震旦系沉積, 之后經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支期和燕山期 4個(gè)時(shí)期, 分別控制了加里東期變質(zhì)巖帶、混合巖帶和中生代紅色泥盆的形成、發(fā)育以及巖漿活動(dòng)。

圖9 邵武市野外地質(zhì)剖面素描圖Fig.9 Sketched field profiles near Shaowu City

至喜山早期, 該斷裂帶經(jīng)歷了新的一期構(gòu)造活動(dòng), 使得寒武系變質(zhì)砂巖逆沖到上白堊統(tǒng)紫紅色砂頁巖之上。該斷裂帶中段(圖1之外)稱為瑞金-尋烏斷裂帶, 形成于燕山晚期, 控制了一系列紅色盆地的展布, 這些盆地主要呈NNE向長條形帶狀分布。此外, 該斷裂帶還控制了晚侏羅世火山巖的分布,后期又被燕山晚期花崗巖侵入。晚白堊世晚期以來,該斷裂帶再度復(fù)活, 控制了河湖相碎屑巖沉積, 形成了一些小型中新生代盆地(劉大任, 1997)。

對(duì)該斷裂帶南段進(jìn)行的大量野外地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn),NE向次級(jí)走滑斷裂極其發(fā)育。圖9左側(cè)展示了沿該斷裂帶發(fā)育的一套青灰色板巖中一系列平行于S1的壓扁的透鏡體帶, 并發(fā)育石英脈, 最后NE向右行走滑斷層切割所有這些早期構(gòu)造形跡。圖9右側(cè)展示了晚白堊世的紫紅色砂巖和第三紀(jì)的紅土中發(fā)育有一條 NE向正斷層, 說明晚白堊世和古近紀(jì)期間該斷裂帶都有活動(dòng); 但全新世的腐殖質(zhì)紅土沒有被切割, 因而第四紀(jì)該斷裂帶并不活動(dòng)?？梢? 早期該斷裂帶為NE向疊瓦式逆沖特征, 晚期該NE向斷裂帶具有走滑拉分特征, 控制了晚白堊世和古近紀(jì)地層(劉大任, 2000)。從邵武-河源-陽江斷裂帶控制的盆地中沉積地層由北向南依次變新, 說明其斷裂帶也向南拓展并逐漸變晚。

橫跨該斷裂帶海域延伸段的地震剖面上, 可見NE向展布的負(fù)花狀構(gòu)造發(fā)育, 這指示斷裂性質(zhì)為張扭性(圖10)。該斷裂帶影響層位顯示, 南海北部陸緣發(fā)育的 NE向走滑斷裂帶切割到了基底(中生界),向上一直切割到第四系(T1界面以上), 這表明該NE向斷裂帶在中生代時(shí)期就已經(jīng)活動(dòng), 與陸地上該斷裂帶的活動(dòng)時(shí)間具有一致性, 兩者在成因上可能具有聯(lián)系。

地震活動(dòng)特征: 1987 年尋烏縣三標(biāo)鄉(xiāng)發(fā)生了地震,1989 年10 月26 日河源也發(fā)生了地震, 1989~1990年初瑞金、會(huì)昌、周田出現(xiàn)了地裂縫。這些地區(qū)都位于邵武-河源-陽江斷裂帶。綜合地面形變測量資料,邵武-河源-陽江斷裂帶至今一直很活躍(劉大任,2000)。通過震源機(jī)制解可知(圖 10), 該斷裂帶陸地段與海域段的性質(zhì)均為右行走滑斷裂, 發(fā)震斷裂以NE向?yàn)橹鳌?/p>

通過重磁異常、二維地震剖面結(jié)構(gòu)以及地震活動(dòng)等特征的海-陸對(duì)比發(fā)現(xiàn), 邵武-河源-陽江斷裂帶從華南陸塊陸地部分向南一直延伸至南海北部陸坡, 且為瓊東南盆地的西界。

圖10 邵武-河源-陽江斷裂帶的海-陸對(duì)比Fig.10 Comparison of the land and sea segments of the Shaowu-Heyuan-Yangjiang Fault Belt

3 討論與結(jié)論

華南陸塊陸地部分以及南海北部陸緣的斷裂構(gòu)造格局十分相似, 皆有NE向、NW向、NEE-EW向三組斷裂系, 可以延伸對(duì)比, 特別是NE向和NW向兩組斷裂系構(gòu)成了本區(qū)的主要構(gòu)造格架, 控制著研究區(qū)構(gòu)造演化、盆地的形成發(fā)育以及地震分布。

華南陸塊陸地部分的 NE向斷裂系在南海北部陸緣的延伸, 對(duì)南海北部陸緣新生代沉積盆地的形成起了決定性的作用。該組斷裂系區(qū)域上自中生代至新生代乃至挽近時(shí)期始終活動(dòng), NE向斷裂系在中生代時(shí)期為壓扭性; 進(jìn)入新生代以來, NE向斷裂系主要表現(xiàn)為張性兼右旋, 且南海北部陸緣的 NE向斷裂系呈右行右階排列。重磁異常揭示(圖2, 3), NE向斷裂系控制了NEE-EW向正斷層的空間展布, 限定了一系列具有斷陷構(gòu)造特征的走滑拉分盆地。由于 NE向斷裂系具有長期活動(dòng)性, 并對(duì)盆地起到控制作用。由此可見, 延伸至南海北部陸緣的NE向右行斷裂系對(duì)盆地的形態(tài)以及展布起決定性作用, 為控盆斷裂。NE向斷裂系還分割了南海北部陸緣的主要盆地或坳陷, 派生了現(xiàn)今南海北部陸緣數(shù)量眾多的 NEE向斷裂, 因而, 是南海北部陸緣最為重要的斷裂系統(tǒng)。NEE向斷裂系控制盆地內(nèi)部坳陷的充填樣式, 為控坳斷裂(程世秀等, 2012)。所有這些過程與隨后南海海盆的打開密切相關(guān)(李三忠等, 2012a,b; 安慧婷等, 2012; 熊莉娟等, 2012; 薛友辰等,2012)。

通過對(duì)南海北部陸緣和華南陸塊陸地上 NE向斷裂系的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等特征的系統(tǒng)對(duì)比研究, 并結(jié)合地震、相關(guān)地貌特征和重磁異常以及二維地震剖面的解譯、分析, 得出以下結(jié)論:

(1) 華南陸塊的濱海斷裂帶、長樂-南澳斷裂帶、政和-大埔斷裂帶以及邵武-河源-陽江斷裂帶四條NE向主干斷裂帶自然延伸到了南海北部陸緣。

(2) 華南陸塊陸地上的 NE向斷裂系控制了晚白堊世以來的 NE向串珠狀分布的拉分盆地。延伸至南海北部陸緣的四條主干斷裂系也控制南海北部陸緣相應(yīng)的拉分盆地發(fā)育, 其中, 濱海斷裂帶為珠二坳陷的東界, 長樂-南澳斷裂帶橫穿珠江口盆地的珠一和珠二坳陷, 政和-大埔斷裂帶位于珠一、珠二坳陷的西界以及北礁凹陷的東界, 邵武-河源-陽江斷裂帶為瓊東南盆地的西界。因此, 南海北部陸緣的盆地群與華南陸塊陸地上的盆地群在成因上具有一致性。

(3) 南海北部陸緣分布的 NE向右行斷裂系對(duì)盆地的發(fā)育以及展布起決定性作用, 為控盆斷裂。NEE向斷裂為 NE向斷裂系的次級(jí)派生斷裂, 控制盆地內(nèi)部坳陷的充填樣式, 為控坳斷裂。

總之, 這些NE向斷裂系可能在整個(gè)東亞陸緣具有普遍性, 且規(guī)模巨大的NE向斷裂系在區(qū)域構(gòu)造演化中起主導(dǎo)作用, 值得持續(xù)關(guān)注和深入研究。

致謝: 作者真誠感謝審稿人對(duì)稿件所做的認(rèn)真評(píng)審以及提出的質(zhì)疑、建設(shè)性修改意見和詳細(xì)的批注。

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安慧婷, 李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 戴黎明, 余珊, 熊莉娟,程世秀, 薛友辰, 馬云, 王霄飛. 2012. 南海西部新生代控盆斷裂及盆地群成因. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 95–111.

陳定國, 姚梅尹. 1984. 蓮花山斷裂帶南段的地震和構(gòu)造.華南地震, 4(1): 42–51.

程世秀, 李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 余珊, 戴黎明, 馬云, 趙淑娟,王霄飛, 安慧婷. 2012. 南海北部新生代盆地群構(gòu)造特征及其成因. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 79–93.

杜繼宇. 2012. 蓮花山斷裂帶和長樂-南澳斷裂帶構(gòu)造特征及活動(dòng)時(shí)代. 長春: 吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院碩士論文: 1–62.

范光祿, 王洪濤, 王屏路. 1985. 長樂-詔安斷裂帶的形成、演化與板塊運(yùn)動(dòng)的關(guān)系. 華南地震, 5(4): 1–11.

范小林, 陸國新, 殷勇. 1991. 華南中新生代盆地形成機(jī)制與類型的地球物理研究. 石油物探, 30(3): 92–97.

高俊, 張建新, 王荃. 1993. 福建長樂-東山構(gòu)造帶的變形特征及動(dòng)力學(xué)研究. 地質(zhì)論評(píng), 39(1): 57–63.

郭福祥, 袁奎榮. 1996. 長樂-南澳變質(zhì)巖帶形成的大地構(gòu)造背景與變質(zhì)幕. 桂林工學(xué)院學(xué)報(bào), 16(2):102–109.

黃輝, 郭坤一, 李聲固. 1993. 福建省長樂-南澳斷裂帶及平潭-東山褶皺帶基本特征的研究. 福建地質(zhì), 12(1): 48–67.

黃玉昆, 張珂. 1990. 廣東蓮花山斷裂帶的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征. 華南地震, 10(2): 25–34.

李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 戴黎明, 余珊, 趙淑娟, 馬云, 王霄飛, 程世秀, 安慧婷. 2012a. 南海的盆地群與盆地動(dòng)力學(xué). 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 55–78.

李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 戴黎明, 余珊, 趙淑娟, 馬云, 王霄飛, 程世秀, 薛友辰. 2012b. 南海的基本構(gòu)造特征與成因模型: 問題與進(jìn)展及論爭. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 35–53.

李思田, 林暢松. 1998. 南海北部大陸邊緣盆地幕式裂隙的動(dòng)力過程及10 Ma以來的構(gòu)造事件. 科學(xué)通報(bào),43(8): 797–810.

梁德華. 1982. 試論南海系. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2(4):34–41.

林長松, 高金耀, 虞夏軍, 葉芳, 譚勇華. 2006. 南海北部新生代的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征. 海洋學(xué)報(bào), 28(4): 81–86.

林紀(jì)曾, 梁國昭, 趙毅, 謝明富. 1980. 東南沿海地區(qū)的震源機(jī)制與構(gòu)造應(yīng)力場. 地震學(xué)報(bào), 2(3): 245–257.

林錦華. 1999. 長樂-詔安斷裂帶活動(dòng)特征與繼承性活動(dòng).華南地震, 19(2): 57–61.

劉大任. 1997. 邵武-河源斷裂帶活動(dòng)性及分段評(píng)價(jià). 地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào), 3(2): 54–60.

劉大任. 2000. 初論邵武-河源斷裂帶的活動(dòng)性. 江西地質(zhì), 14(2): 81–87.

劉海齡, 閻貧, 張伯友, 丘學(xué)林, 夏斌. 2004. 南海前新生代基底與東特提斯構(gòu)造域. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),24(1): 15–28.

劉以宣. 1981. 華南沿海區(qū)域斷裂構(gòu)造分析. 北京: 地震出版社: 19–47.

劉以宣. 1994. 南海新構(gòu)造與地殼穩(wěn)定性. 北京: 科學(xué)出版社: 85–95.

劉以宣, 卓家倫. 1983. 珠江口-紅海灣沿海的活動(dòng)斷裂.熱帶海洋學(xué)報(bào), 2(3): 173–183.

聶童春, 朱根靈. 2004. 政和-大埔深(大)斷裂帶中段地質(zhì)構(gòu)造特征及其演化探討. 福建地質(zhì), 23(4): 186–194.

丘元禧, 邱津松, 李建超, 鐘宏平. 1991. 廣東蓮花山斷裂帶中, 新生代多期復(fù)合變形變質(zhì)帶的基本特征及其形成機(jī)制的探討. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所所刊, 14: 93–106.

丘元禧, 夏亮輝. 1994. 中國東部及鄰區(qū)中新生代大陸邊緣性質(zhì)討論. 中國區(qū)域地質(zhì), 3: 258–267.

舒良樹, 于津海, 王德滋. 2000. 長樂-南澳斷裂帶晚中生代巖漿活動(dòng)與變質(zhì)-變形關(guān)系. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào), 6(3):368–378.

索艷慧, 李三忠, 戴黎明, 劉鑫, 周立宏. 2012. 東亞及其大陸邊緣新生代構(gòu)造遷移與盆地演化. 巖石學(xué)報(bào),28(8): 2602–2618.

王霄飛, 李三忠, 龔躍華, 劉鑫, 索艷慧, 戴黎明, 馬云,張丙坤. 2014. 南海北部活動(dòng)構(gòu)造及其對(duì)天然氣水合物的影響. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版), 44(2):419–431.

王耀東, 丁祥煥, 許東亞. 1988. 閩東南大陸邊緣活動(dòng)斷裂與地震. 臺(tái)灣海峽, 7(3): 268–274.

王志洪, 盧華復(fù), 賈東. 1995. 長樂-南澳韌性剪切帶中糜棱巖變形微構(gòu)造研究. 地質(zhì)科學(xué), 30(1): 85–94.

肖詩興. 1988. 閩-粵東南沿海大陸邊緣韌性剪切帶的基本特征. 現(xiàn)代地質(zhì), 2(1): 67–80.

謝錦龍, 余和中, 唐良民, 傅瑾君, 武金云. 2010. 南海新生代沉積基底性質(zhì)和盆地類型. 海相油氣地質(zhì), 15(4):35–47.

熊莉娟, 李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 余珊, 程世秀, 薛友辰,安慧婷, 戴黎明, 馬云, 王霄飛. 2012. 南海南部新生代控盆斷裂特征及盆地群成因. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 113–127.

薛友辰, 李三忠, 劉鑫, 索艷慧, 戴黎明, 余珊, 趙淑娟,王鵬程, 熊莉娟, 安慧婷, 程世秀, 王霄飛. 2012 南海東部俯沖系統(tǒng)分段性及相關(guān)盆地群成盆動(dòng)力學(xué)機(jī)制. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 129–147.

閆義, 夏斌, 林舸, 劉寶明, 閻貧, 李忠誠. 2005. 南海北緣新生代盆地沉積與構(gòu)造演化及地球動(dòng)力學(xué)背景.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 25(2): 53–61.

張虎男. 1987. 福建長樂-詔安斷裂帶的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng). 地質(zhì)學(xué)報(bào), (3): 231–239.

趙芝, 陳鄭輝, 王成輝, 楊武平. 2012. 閩東大灣鉬鈹?shù)V的輝鉬礦Re-Os同位素年齡——兼論福建省鉬礦時(shí)空分布及構(gòu)造背景. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 36(3): 399–405.

周蒂, 孫珍, 陳漢宗, 丘元禧. 2005. 南海及其圍區(qū)中生代巖相古地理和構(gòu)造演化. 地學(xué)前緣, 12(3): 204–218.

周新民, 李武顯. 2000. 中國東南部晚中生代火成巖成因:巖石圈消減和玄武巖底侵相結(jié)合的模式. 自然科學(xué)進(jìn)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.