東非海岸Davie 構(gòu)造帶的構(gòu)造演化特征及其成因機制

覃陽亮，何幼斌，蔡 俊，李 華，張 燦，劉建寧

（1.長江大學地球科學學院，武漢 430100；2.長江大學油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，武漢 430100；3.河北棗強中學，河北衡水 053100）

0 引言

東非海岸經(jīng)歷多期構(gòu)造運動后演化為典型的被動大陸邊緣［1-3］，Davie 構(gòu)造帶為東非海岸東部洋殼與陸殼的轉(zhuǎn)換邊界。近年來東非海域成為世界油氣勘探的熱點區(qū)域［4-6］，而Davie 構(gòu)造帶作為貫穿整個東非海岸的典型構(gòu)造區(qū)，其成因機制的研究有待進一步探討。Heirtzler 等［7］于1971 年最先提出Davie 構(gòu)造帶為南北走向的走滑斷裂。此后，不同學者對Davie 構(gòu)造帶的南北展布范圍認識提出了不同的看法，Scrutton［8］通過地震數(shù)據(jù)識別出Davie 構(gòu)造帶為一近40 km 寬的斷裂帶，在26°S～22°S 與19°S～9°S 其地形特征明顯，分別表現(xiàn)為峭壁與洋脊。Coffin 等［9］認為Davie 構(gòu)造帶最合理的分布范圍應為22°S～11°S。關(guān)于Davie 構(gòu)造帶的變形演化特征，多數(shù)學者認為其主要受馬達加斯加向南運動影響［10-12］，在晚侏羅世，馬達加斯加與非洲板塊分離向南漂移，Davie 構(gòu)造帶為馬達加斯加向南運動產(chǎn)生的剪切帶，在活動期間發(fā)生走滑運動并持續(xù)到早白堊世［13-14］。近年的研究發(fā)現(xiàn)，Davie 構(gòu)造帶中存在擠壓區(qū)，從地震剖面上觀察，這一特征從南向北逐漸消失，而在構(gòu)造帶北段可見典型的地塹和半地塹結(jié)構(gòu)，表明構(gòu)造帶的演化并非只是單純的走滑運動［15］。Courgeon 等［16］認為，新生代東非裂谷東部海上分支運動引發(fā)的一系列火山活動導致中生代地層發(fā)生重力滑脫，重新激活了Davie 構(gòu)造帶新生代的伸展運動。這些研究雖然證實了Davie 構(gòu)造帶演化與馬達加斯加漂移具有相關(guān)性，也在其展布范圍、構(gòu)造活動性質(zhì)等方面取得了一定的認識，但對于不同時期構(gòu)造演化特征的研究較少，同時也缺乏對Davie 構(gòu)造帶活動繼承性及成因機制的分析，究其原因是受到當時地震資料品質(zhì)低、地形資料與磁異常等相關(guān)地學數(shù)據(jù)缺乏，以及研究資料單一等因素的限制。20 世紀90 年代以來，地質(zhì)調(diào)查技術(shù)水平得到提升，地球物理數(shù)據(jù)逐步完善，學者們利用古地磁、地震反射、海底磁異常等地球物理資料［17-19］，開展了大地構(gòu)造演化、斷裂活動及地震活動等方面的研究［20-22］，對不同區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的認識進一步深化［23-24］。

通過對地震資料進行精細解釋，結(jié)合地形資料、自由空氣重力異常資料及磁異常資料，研究Davie構(gòu)造帶構(gòu)造南北展布范圍；根據(jù)構(gòu)造差異對構(gòu)造帶進行分段，對各段的構(gòu)造變形特征詳細解剖；并運用層拉平、震源機制及平衡剖面，探討Davie 構(gòu)造帶的性質(zhì)變化與分段構(gòu)造演化特征；結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景，綜合分析Davie 構(gòu)造帶構(gòu)造變形成因機制，以期為深入探究被動大陸邊緣洋陸轉(zhuǎn)換帶伴生構(gòu)造脊的成因機制提供理論支撐，同時為東非海岸油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

Davie 構(gòu)造帶位于東非海岸，走向近南北，其最南端與穆倫達瓦盆地相鄰，最北端可延伸至拉穆盆地，西側(cè)與坦桑尼亞盆地、魯伍馬盆地相鄰，是連接非洲板塊與馬達加斯加的典型構(gòu)造區(qū)。該區(qū)發(fā)育的地層包括：前寒武系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系，整體呈現(xiàn)為西薄東厚、西老東新的特征（圖1）。自晚古生代以來，東非海岸經(jīng)歷多期構(gòu)造運動，以東西岡瓦納大陸裂解、馬達加斯加停止漂移及東非海岸被動大陸邊緣穩(wěn)定發(fā)育為時間節(jié)點，可將東非海岸演化過程劃分為晚石炭世—早侏羅世、中侏羅世—早白堊世及晚白堊世以來等3 個階段（圖2）。①晚石炭世—早侏羅世，對應東非海岸的陸內(nèi)裂谷階段［25］，由于岡瓦納大陸東部發(fā)生部強烈“地幔柱”活動，陸內(nèi)裂谷發(fā)育，區(qū)域性伸展構(gòu)造作用強烈，該時期最早的沉積為二疊紀—晚白堊世層序，以卡魯群為代表，與前寒武系結(jié)晶基底呈不整合接觸關(guān)系，可見黑色頁巖、砂巖、煤系及火山巖［26］，主要發(fā)育河流及湖泊相沉積。②中侏羅世—早白堊世，岡瓦納大陸開始裂解，中侏羅世之后，東岡瓦納大陸（包括印度洋、馬達加斯加、澳大利亞等）開始從現(xiàn)今拉姆盆地和索馬里盆地的位置，沿著Davie 構(gòu)造帶向南漂移，同時印度洋北部打開，發(fā)生由北向南的海侵運動，沉積環(huán)境由陸相向海相過渡，中晚侏羅世與早白堊世沉積層序依次充填，分布廣泛，但中晚侏羅世沉積層序分割性相對較強，整體上巖性以大套的紅色砂巖為代表，與卡魯群頂部或寒武系結(jié)晶基底呈角度不整合［27］。③晚白堊世以來，東非海岸邊開始進入被動大陸邊緣階段，馬達加斯加停止漂移，西印度洋發(fā)生海底擴張，印度板塊與馬達加斯加發(fā)生分離，相對于早期馬達加斯加SE 方向的漂移，形成NE—SW 方向的剪切作用，應力轉(zhuǎn)換較為明顯［8，12，28］，該時期海平面不斷升降，并伴隨大規(guī)模的火山運動，主要發(fā)育三角洲相、濱海相、半深?！詈Ｏ嗉敖崃鞒练e，沉積層序中可見大面積覆蓋的堿性玄武巖及巨厚層砂巖。

圖1 東非海岸地形圖（a）與地層綜合柱狀圖（b）（綜合柱狀圖據(jù)文獻［15］修改）Fig.1 Topographic map（a）and stratigraphic column（b）of East African coast

圖2 東非海岸區(qū)域構(gòu)造演化示意圖（據(jù)文獻［29-30］修改）Fig.2 Schematic diagram of the structural evolution of East African coast

2 Davie 構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)特征

通過地形高程數(shù)據(jù)、自由空氣重力、磁異常資料及地震解釋資料來確認Davie 構(gòu)造帶的平面展布特征及剖面結(jié)構(gòu)特征，以及該構(gòu)造帶的區(qū)域構(gòu)造意義。

2.1 平面特征

Davie 構(gòu)造帶在11°S～22°S 構(gòu)造特征較為明顯，表現(xiàn)為近南北走向的構(gòu)造脊，且西側(cè)地形較陡，其大部分高程為2 000～3 000 m，寬約為30 km，平面上向南延伸，呈現(xiàn)為連接東非海岸與馬達加斯加的構(gòu)造帶（參見圖1）。

由于地形圖中無法識別出Davie 構(gòu)造帶北部的平面特征，考慮到海底地形的變化是導致重力值出現(xiàn)偏差的原因之一，以及地殼運動過程中巖石能夠記錄與現(xiàn)今不同的地球磁場的變化，因此結(jié)合自由空氣重力異常圖與磁異常圖進行研究。通常在海拔較高的地區(qū)，自由空氣重力異常顯示為正異常，而在地層厚度較大、地勢低的地區(qū)顯示為負異常。圖3 為東非海岸自由空氣重力異常和磁異常圖，在10°S～22°S 自由空氣重力異常為正異常［圖3（a）］，說明該區(qū)域海拔較高，地形隆起特征明顯，與地形圖中構(gòu)造脊展布范圍相對應；在4°S～10°S 自由空氣重力異常為負異常，表明Davie 構(gòu)造帶展布范圍可延伸至肯尼亞海岸邊緣，且該區(qū)域內(nèi)海拔較低，地形特征表現(xiàn)為走向南北的海溝。

磁異常主要是地殼內(nèi)部磁性不同的巖石受磁場磁化而形成的附加磁場，異常條帶也是海底擴張運動的證據(jù)之一。如圖3（b）所示，Davie 構(gòu)造帶磁異常特征明顯，表現(xiàn)為連接東非海岸與馬達加斯加的南北向磁異常條帶，其分布范圍為4°S～22°S。位于Davie 構(gòu)造帶東部、馬達加斯加的正北方，存在異常值較高的東西向磁異常條帶，正、負磁異常條帶相間平行排列，向兩側(cè)延伸異常值減小，因此認為此處可能是洋中脊。除此之外，還存在與Davie構(gòu)造帶走向接近平行的磁異常區(qū)，但延伸長度規(guī)模相對Davie 構(gòu)造帶較小，可能是影響馬達加斯加向南運動的一系列轉(zhuǎn)換斷層或斷裂帶，也可以進一步證明東非海岸與馬達加斯加之間曾經(jīng)發(fā)生過南北向的海底擴張。

綜上所述，Davie 構(gòu)造帶整體南北展布范圍為4°S～22°S，南北地形差異明顯，南部主要為構(gòu)造脊，展布范圍為10°S～22°S；北部主要表現(xiàn)為海溝，展布范圍為4°S～10°S。

2.2 剖面特征

構(gòu)造帶具有反轉(zhuǎn)、伸展、擠壓及走滑性質(zhì)，但不同部位的結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)出明顯的差異性。綜合地形與結(jié)構(gòu)差異可將構(gòu)造帶分為南段和北段，北段可見正反轉(zhuǎn)構(gòu)造（即早期為凹陷結(jié)構(gòu)，晚期為凸起結(jié)構(gòu)），平面上Davie 東西斷層距離較寬，南段走滑與擠壓并存，包含St.Lazare，Paisley，Macua，Sakalaves等4 座海山，范圍為11°S～20°S，42°E～43°E。南段14°S～22°S 由于研究資料較少，構(gòu)造特征尚不明確。

圖3 東非海岸自由空氣重力異常圖（a）、磁異常圖（b）Fig.3 Free air gravity anomaly map（a）and magnetic anomaly map（b）of East African coast

Daive 構(gòu)造帶北段整體為東傾的斜坡結(jié)構(gòu)，剖面可見正反轉(zhuǎn)構(gòu)造及負花狀構(gòu)造，表明構(gòu)造帶發(fā)生過擠壓及走滑運動。將構(gòu)造帶東西兩側(cè)的邊界斷層分別命名為Davie 東、Davie 西斷層，東斷層斷穿基底，斷面近直立，從基底向上斷穿至下侏羅統(tǒng)地層；西斷層規(guī)模相對較大，表現(xiàn)為正斷層，傾向東，可從基底向上斷穿至漸新統(tǒng)地層。受馬達加斯加在漂移過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)與印度板塊向非洲板塊擠壓的影響，Davie 構(gòu)造帶受到局部擠壓，東西2 支斷層之間發(fā)育Walu—Davie 凸起及Davie 東支凸起，其中Walu—Davie 凸起形成于古近紀，而Davie 東支凸起的發(fā)育始于三疊紀，至晚侏羅世停止隆起［圖4（a）］。Davie 構(gòu)造帶北段向南構(gòu)造活動逐漸穩(wěn)定，在漸新統(tǒng)地層中發(fā)育較多小規(guī)模斷層，東西2支斷層之間可見負花狀構(gòu)造，白堊系地層中斷層極少發(fā)育，整體上自西向東地層結(jié)構(gòu)變化幅度小，產(chǎn)狀穩(wěn)定［圖4（b）］。

圖4 Davie 構(gòu)造帶北段經(jīng)典地質(zhì)剖面Fig.4 Typical geological section in northern Davie Fracture Zone

Davie 構(gòu)造帶南段整體呈“東高西低”的構(gòu)造格局，構(gòu)造脊特征北段相對明顯，受東非海岸構(gòu)造演化影響，Davie 東西斷層在平面上距離較窄，在剖面中可見負花狀構(gòu)造、半地塹-地塹等構(gòu)造樣式。Davie西斷層具拉張與走滑性質(zhì)，受此影響，凱瑞巴斯凹陷呈半地塹結(jié)構(gòu)，向東側(cè)以Davie 西斷層為界過渡為構(gòu)造脊。Davie 東西斷層進一步向南端轉(zhuǎn)變?yōu)榛摂鄬?，分布于Paisley 海山兩側(cè)，受重力驅(qū)動及滑脫作用影響，Davie 構(gòu)造帶西側(cè)發(fā)育一系列正斷層，而整體上東側(cè)地層沉積相對穩(wěn)定（圖5）。由于早期的轉(zhuǎn)換擠壓作用，導致構(gòu)造擠壓區(qū)下部的上侏羅統(tǒng)地層中發(fā)育大量生長楔［15］，向北過渡逐漸往西北方向偏移，最終消失于東非海岸的大陸邊緣，為一系列正斷層組成的半地塹-地塹結(jié)構(gòu)所取代。

圖5 Davie 構(gòu)造帶南段經(jīng)典地質(zhì)剖面Fig.5 Typical geological section in southern Davie Fracture Zone

2.3 洋殼轉(zhuǎn)換邊界識別

通過對磁異常資料與地震資料解釋的綜合觀察，發(fā)現(xiàn)Davie 構(gòu)造帶實際上為東非海岸洋殼與陸殼的過渡帶，其主要控制斷層為Davie 東、西斷層，平面上呈亞平行排列。在磁異常圖中可以觀察到東非海岸東測磁異常條帶呈東西向平行排列分布，但在東非海岸西側(cè)，正負磁異常分布不均勻，規(guī)律性較差，洋殼與陸殼以南北展布的磁異常條帶為界（即Davie 構(gòu)造帶），而且地震解釋資料顯示，在Davie 東斷層的東側(cè)，缺失陸內(nèi)裂谷階段沉積的二疊系至三疊系地層，因此，綜合以上特征認為，Davie 構(gòu)造帶為洋陸轉(zhuǎn)換邊界，其西側(cè)為陸殼，東側(cè)為洋殼。

東非海岸洋殼形成的時間為中侏羅世—早白堊世，對應于馬達加斯加南移與東非海岸發(fā)生海底擴張的時間。由于可能的洋中脊與Davie 構(gòu)造帶走向相互正交，海底擴張的方向與Davie 構(gòu)造帶的右旋走滑方向平行（參見圖2），因此洋殼與陸殼以Davie東轉(zhuǎn)換斷層為界，洋殼向南北方向展布的范圍逐漸增大，伴隨推移作用造成了二疊系至三疊系的缺失，同時形成了小規(guī)模的正負相間的磁異常條帶。

3 Davie 構(gòu)造帶演化特征

本次研究通過地震層位拉平、震源機制及生長指數(shù)等手段，探究Davie 構(gòu)造帶自陸內(nèi)裂谷時期以來的斷層性質(zhì)變化及活動情況，并利用2D 平衡剖面恢復了Davie 構(gòu)造帶演化歷史及變形過程。

3.1 主要斷層性質(zhì)及活動期次

受板塊運動影響，不同時期東非海岸主要的構(gòu)造應力不同，因此斷層性質(zhì)也隨著改變。在晚石炭世—早侏羅世，即卡魯裂谷時期，陸內(nèi)裂谷發(fā)育，東非海岸發(fā)生東西向強烈伸展運動，并產(chǎn)生N—S 向裂谷系。通過對地震剖面下侏羅統(tǒng)地層層拉平后（圖6），在構(gòu)造帶中可見半地塹-地塹構(gòu)造樣式，Davie 西斷層此時為正斷層，東斷層尚未出現(xiàn)。中侏羅世—早白堊世，岡瓦納大陸裂解，馬達加斯加向南漂移，從區(qū)域構(gòu)造運動方面來看，這一時期發(fā)生走滑運動，是岡瓦納大陸裂解產(chǎn)生的剪切作用力的結(jié)果，但目前沒有證據(jù)直接證明Davie 構(gòu)造帶發(fā)生過走滑運動，有研究表明，Davie 構(gòu)造帶中控制凱瑞巴斯凹陷的斷層，其傾角比構(gòu)造帶內(nèi)其他正斷層的傾角大很多，因此推測該處可能為Davie 構(gòu)造帶早期走滑應力集中的位置之一［31］。晚白堊世至今，東非裂谷海上分支發(fā)生伸展運動，通過震源機制可知［32］（參見圖1），大部分海灘球都具有拉分性質(zhì)，但也極少數(shù)既有走滑分量，又有正滑動分量，可能是后期印度板塊與馬達加斯加分離，相對早期馬達加斯加運動形成的應力轉(zhuǎn)換所導致。

圖6 Davie 構(gòu)造帶地塹結(jié)構(gòu)Fig.6 Graben structure of Davie Fracture Zone

通過統(tǒng)計計算，測得構(gòu)造帶4°S～15°S 斷層生長指數(shù)，結(jié)果顯示Davie 西斷層在古近紀以來較為活躍，其中，在測量范圍內(nèi)，構(gòu)造帶兩端相對中間較為活躍，生長指數(shù)最大可達1.88，而Davie 東斷層在早白堊世之后的生長指數(shù)都接近1，說明在早白堊世之后基本停止活動（圖7）。

3.2 北段構(gòu)造演化

圖7 Davie 西斷層（a）、Davie 東斷層生長指數(shù)趨勢圖（b）Fig.7 Trend chart of growth index of Davie West Fault（a）and Davie East Fault（b）

三疊紀—早侏羅世，東非海岸發(fā)育陸內(nèi)裂谷，其西側(cè)構(gòu)造活動相對較強。Davie 構(gòu)造帶的應力為拉張應力，地層整體呈現(xiàn)為西厚東薄的特征，沉積中心位于Davie 構(gòu)造帶西側(cè)。中侏羅世—早白堊世，岡瓦納大陸破裂，發(fā)生海底擴張。馬達加斯加沿Davie 構(gòu)造帶向南漂移。Davie 構(gòu)造帶的應力轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟袘?，斷裂活動有所增強。Daive 東西斷層均發(fā)生了走滑運動，并派生一系列正斷層，次級斷裂的伸展活動導致了Daive 構(gòu)造帶西側(cè)基底發(fā)生反轉(zhuǎn)，沉積中心向Davie 西斷層東側(cè)遷移；Davie 構(gòu)造帶東側(cè)開始出現(xiàn)洋殼，洋殼與陸殼以Davie 東轉(zhuǎn)換斷層為界，在海底擴張引起局部擠壓的環(huán)境下，Davie 東斷層西側(cè)地層凸起，Davie 構(gòu)造帶整體呈現(xiàn)為“兩凸夾一凹”的結(jié)構(gòu)特征。在晚白堊世，馬達加斯加已停止活動，進入被動大陸邊緣發(fā)育階段，陸內(nèi)裂谷活動局限，因此整個Davie 構(gòu)造北段活動較弱，西斷層持續(xù)活動，東斷層停止活動。在古近紀，印度板塊加速向東北方向漂移，并伴隨著逆時針旋轉(zhuǎn)［33］，Davie 構(gòu)造帶北段受到壓扭作用的影響，在Davie 西斷層東側(cè)形成反轉(zhuǎn)帶。自漸新世以來，Afar 熱柱活動形成三叉裂谷，受東非裂谷海上分支活動的影響，Davie 構(gòu)造帶整體伸展作用強烈，同時Davie 西斷層西側(cè)地層抬升，形成了東傾的斜坡（圖8）。

3.3 南段構(gòu)造演化

在三疊紀，東非海岸發(fā)育陸內(nèi)裂谷，沉積中心與裂谷位置相吻合。至早侏羅世，裂陷持續(xù)發(fā)育，沉積中心向西遷移，可見同傾向斷階。Davie 西斷層為裂谷東側(cè)的控制斷裂。中晚侏羅世—早白堊世，Davie 東斷層與洋殼伴隨海底擴張出現(xiàn)，與Davie 構(gòu)造帶北段相似，海底擴張引起Davie 東斷層西側(cè)地層凸起，該時期Davie 構(gòu)造帶以剪切應力為主導，拉張應力次之，Davie 西斷層發(fā)生伸展形成半地塹結(jié)構(gòu)，即凱瑞巴斯凹陷的原始形態(tài)（圖9）；而在Davie構(gòu)造帶更南端，海底火山巖刺穿上部地層形成海山，以東、西斷層為界，在重力的驅(qū)動下，海山兩側(cè)地層沿著Davie 東、西斷層發(fā)生滑脫，并在海山西側(cè)發(fā)育一系列次級正斷層，形成半地塹結(jié)構(gòu)（圖10）。晚白堊世—古近紀，進入被動大陸邊緣階段，Davie構(gòu)造帶活動減弱，直至漸新世，在東非裂谷海上分支活動的影響下，Davie 西斷層再次強烈活動，使凱瑞巴斯凹陷進一步裂陷，導致Davie 西斷層兩側(cè)形成較大高差，東側(cè)出現(xiàn)構(gòu)造高位；而海山自晚白堊世以來持續(xù)隆升，最終與Davie 構(gòu)造帶南段構(gòu)造高位連接，形成南北走向的構(gòu)造脊。

圖8 Davie 構(gòu)造帶北段地質(zhì)剖面演化圖Fig.8 Evolution of geological section in northern Davie Fracture Zone

圖9 Davie 構(gòu)造帶南段地質(zhì)剖面演化圖Fig.9 Evolution of geological sectionin southern Davie Fracture Zone

圖10 Davie 構(gòu)造帶南段海山地質(zhì)剖面演化Fig.10 Geological evolution of seamounts in southern Davie Fracture Zone

從整體上看，早期Davie 東、西斷層在構(gòu)造帶的南北2 段均有出現(xiàn)，呈分段分布，在整個演化過程中均有活動，但不同時期活動強弱有所差別。Davie東斷層在洋殼出現(xiàn)的同時轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)換斷層，南段東斷層活動相對西斷層較為穩(wěn)定，到了晚白堊世整體活動減弱，到后期南北2 段的局部構(gòu)造活動不同，造成了Davie 構(gòu)造帶南北段的不同結(jié)構(gòu)（表1）。

表1 Davie 構(gòu)造帶南北活動差異對比Table 1 Comparison of north-south activity in Davie Fracture Zone

4 形成機制探討

4.1 繼承性發(fā)育特征

斷裂活動的繼承性是脆性地層中常見的構(gòu)造特征，斷裂的復活取決于新的應力場的活動強度及斷層方向、傾角等［34］。當盆地再次進入活動時期時，上部覆蓋的新地層往往會在相對薄弱處或者與下部基底先存斷裂對應處斷開，新的斷裂活動強度及規(guī)模大小取決于早期斷層活動規(guī)模［35］。而轉(zhuǎn)換斷層在大洋中發(fā)育，將洋中脊錯開且保持了相互垂交的模式，同時轉(zhuǎn)換斷層的運動與海底擴張及地幔運動有關(guān)，因此在斷裂中被視為一種特殊的類型，但轉(zhuǎn)換斷層的形成亦與斷裂繼承性有關(guān)，即轉(zhuǎn)換斷層繼承了早期構(gòu)造運動產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)［36］，其發(fā)育樣式通常來源于早期裂谷活動產(chǎn)生的構(gòu)造樣式，并在海底擴張的情況下自發(fā)形成［37］。

Davie 構(gòu)造帶的發(fā)育具有明顯的繼承性特征，如圖9 所示，與現(xiàn)今Davie 構(gòu)造帶對應的位置在三疊世—早侏羅世期間均發(fā)生過斷裂活動，斷裂斷至基底，為卡魯裂谷期伸展運動次生，而到中侏羅世—早白堊世，Davie 構(gòu)造帶西部在原先存在的構(gòu)造薄弱帶中發(fā)育，斷裂數(shù)量明顯增加，Davie 西斷層出現(xiàn)，同時伴隨著海底擴張，出現(xiàn)繼承性的Davie 東轉(zhuǎn)換斷層。在晚白堊世，馬達加加斯加停止漂移，東非海岸進入被動大陸邊緣階段，斷裂帶整體活動不明顯。而到了古近紀，Davie 斷裂帶受東非裂谷海上分支活動的影響［16］，在原先的基礎(chǔ)上發(fā)生進一步伸展形成至今結(jié)構(gòu)。

4.2 構(gòu)造脊及南北差異成因

構(gòu)造脊是被動大陸邊緣洋陸轉(zhuǎn)換帶中常見的構(gòu)造特征，是地殼局部連續(xù)抬升的表現(xiàn)。被動大陸邊緣洋陸轉(zhuǎn)換帶的演化主要經(jīng)歷3 個階段：①陸殼巖石圈發(fā)生走滑運動，并伴隨大陸裂谷的伸展運動，洋殼并未出現(xiàn)；②海底開始擴張運動，洋殼出現(xiàn)，擴張方向與走滑方向平行；③走滑運動基本停止，先前發(fā)生走滑的斷裂將洋陸隔開，洋殼與海洋面積擴大，整體屬于沉降階段，被動大陸邊緣形成。構(gòu)造脊在第二階段（對應馬達加斯加開始向南漂移階段）開始發(fā)育，其主要成因有3 種：①巖石圈的橫向熱傳導，當海底發(fā)生擴張，洋中脊下部地幔上涌并向兩側(cè)擴散，引起局部的熱異常，熱量從洋殼向陸殼橫向傳遞，導致了洋陸邊界處構(gòu)造脊的出現(xiàn)；②當巖石圈沿剪切面發(fā)生走滑運動并伴隨擠壓時也可以導致構(gòu)造脊的產(chǎn)生，同時板塊之間剪切作用產(chǎn)生的摩擦力可以促進構(gòu)造脊的隆起，但其幅度相對橫向熱傳導大大縮?。?8-39］；③復合成因，在巖石圈發(fā)生橫向熱傳導的同時伴隨板塊之間的擠壓，因而形成構(gòu)造脊。以上對構(gòu)造脊成因的解釋在紐芬蘭南部、科特迪瓦、?？颂m北部、非洲南部等一系列轉(zhuǎn)換邊緣的實際觀測結(jié)果中得到了較好的印證［38，40-42］。

Davie 構(gòu)造帶南段的構(gòu)造脊特征相對北段明顯，這是擠壓與熱傳導的共同結(jié)果。當海底發(fā)生擴張，熱量從洋殼傳遞到陸殼，構(gòu)造脊隨之產(chǎn)生，但由于馬達加斯加逐漸遠離非洲板塊向南漂移，右旋走滑運動使Davie 構(gòu)造帶南北距離越來越大，熱傳導效應在北部減弱。馬達加斯加在向南漂的過程中發(fā)生過逆時針旋轉(zhuǎn)，因此走滑過程伴隨擠壓，導致北段以南部分構(gòu)造脊的產(chǎn)生，但特征不明顯。后期由于馬達加斯加與印度板塊分離，印度板塊NE—SW 方向運動導致局部的擠壓，地層拱起，產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)構(gòu)造?？傮w來看，Davie 構(gòu)造帶南北差異并非短期內(nèi)形成的，而是在整個發(fā)育史中，不同時間段內(nèi)熱傳導及板塊之間應力發(fā)生改變的結(jié)果。

4.3 變形模式

在晚石炭世—早侏羅世，東非海岸發(fā)生強烈伸展運動，Davie 東西斷層雛形出現(xiàn)，并表現(xiàn)為分段式的正斷層，分布局限，構(gòu)造形態(tài)上并不連續(xù)。由于該時期陸內(nèi)裂谷作用范圍廣泛，在非洲板塊和馬達加斯加之間形成了一系列巖石圈薄弱帶，為馬達加斯加向南漂移奠定了基礎(chǔ)。在中侏羅世—早白堊世，馬達加斯加沿上一時期產(chǎn)生的薄弱帶開始向南漂移，此時海底擴張，洋殼出現(xiàn)，陸殼與洋殼之間發(fā)生橫向熱傳導，構(gòu)造脊開始隆升。Davie 東西轉(zhuǎn)換斷層繼承性發(fā)育，東斷層為洋陸轉(zhuǎn)換邊界，Davie 西斷層在這一階段由先前分段式的基礎(chǔ)上連接起來，該時期Davie 構(gòu)造帶整體發(fā)生右旋走滑運動。馬達加斯加在漂移過程中發(fā)生順時針旋轉(zhuǎn)，構(gòu)造帶局部發(fā)生擠壓，并在擠壓構(gòu)造中發(fā)育生長楔，同時導致了北部小幅度的地殼隆升。晚白堊世以來，馬達加斯加停止漂移，Davie 構(gòu)造帶基本成型，其南部構(gòu)造活動較弱，構(gòu)造脊特征明顯。此時印度洋發(fā)生海底擴張，印度板塊與馬達加斯加開始分離，印度板塊NE—SW 向運動導致了Davie 構(gòu)造帶的局部擠壓形成正反轉(zhuǎn)構(gòu)造（圖11）。

4.4 Davie 構(gòu)造帶的油氣地質(zhì)意義

圖11 Davie 構(gòu)造帶變形模式Fig.11 Deformation pattern diagram of Davie Fracture Zone

東非海岸經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動演化最終轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍哟箨戇吘墸嗥跇?gòu)造運動導致海平面的頻繁升降及海陸轉(zhuǎn)換進而改造了沉積環(huán)境，影響了烴源巖的沉積厚度及分布范圍，復雜的構(gòu)造格局與構(gòu)造樣式也影響了不同圈閉類型的形成，而Davie 構(gòu)造帶在此過程中發(fā)揮了重要作用。Davie 構(gòu)造帶為早期先存斷裂帶繼承性發(fā)育的結(jié)果，說明了斷裂演化對古油藏改造的持續(xù)性，同時Davie 構(gòu)造帶南北段結(jié)構(gòu)特征存在差異，因此南北段構(gòu)造圈閉類型也有所不同。晚石炭世—早侏羅世，陸內(nèi)裂谷發(fā)育，Davie構(gòu)造帶半地塹-地塹結(jié)構(gòu)發(fā)育，有利于斷塊圈閉的形成；中侏羅世—早白堊世，Davie構(gòu)造帶北段因海底擴張，陸殼與洋殼的擠壓產(chǎn)生古隆起，形成了與基地活動相關(guān)的背斜圈閉，南段海山持續(xù)隆升，其內(nèi)部致密火山巖起到封堵作用，促進地層圈閉的形成，同時海底擴張引發(fā)巖石圈橫向熱傳導，進一步促進了烴源巖的成熟化；晚白堊世以來，印度板塊向北漂移過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)導致Davie構(gòu)造帶北段受擠壓發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成背斜圈閉，南段Davie西斷層持續(xù)活動，發(fā)育高傾角的通至海底的大斷層，雖然對油氣藏造成了一定的逸散與破壞，但同時也溝通了深層的烴源巖，為油氣向淺層南北走向的構(gòu)造脊運移聚集成藏提供了通道。

5 結(jié)論

（1）Davie 構(gòu)造帶整體的南北展布為4°S～22°S，構(gòu)造脊展布為10°S～22°S；剖面上，南北段的結(jié)構(gòu)存在差異，北段地形整體呈斜坡結(jié)構(gòu)，可見正反轉(zhuǎn)構(gòu)造及負花狀構(gòu)造，平面上Davie 東西2 支斷層間距較南段寬；南段地形趨勢與北段相反，具有明顯的擠壓、伸展及走滑性質(zhì)，可見負花狀構(gòu)造、地塹等構(gòu)造樣式，構(gòu)造脊特征相對北段明顯。

（2）Davie 構(gòu)造帶在晚石炭—早侏羅世，東非海岸強烈伸展，呈分段分布，構(gòu)造應力主要為拉張應力，南北2 段裂谷發(fā)育局限；在中侏羅世—早白堊世，構(gòu)造帶整體發(fā)生右旋走滑運動，Davie 東斷層伴隨海底擴張過渡為轉(zhuǎn)換斷層，洋陸邊界地層受擠壓凸起，南段海底火山巖開始隆升形成海山；晚白堊世至今，構(gòu)造帶南段構(gòu)造脊持續(xù)隆升，印度板塊向東北向運動并發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)，造成北段局部擠壓，形成正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，該時期主要構(gòu)造應力為拉張應力，局部存在剪切應力。

（3）Davie 構(gòu)造帶斷層活動具有繼承性，構(gòu)造脊的形成是由于海底擴張引起的巖石圈橫向熱導所引起，而北段由于右旋走滑運動導致熱傳導效應減弱，構(gòu)造脊特征不明顯，后期由于印度板塊的NE—WS 向運動形成正反轉(zhuǎn)構(gòu)造，熱傳導效應與板塊應力的轉(zhuǎn)變是Davie 構(gòu)造帶形成南北差異的原因。

（4）建立了Davie 構(gòu)造帶“南段構(gòu)造脊持續(xù)活動、北段擴張后局部擠壓”的構(gòu)造變形模式。晚石炭—早侏羅世以拉張為主，中侏羅世—早白堊世發(fā)生右旋走滑運動，晚白堊世至今南段構(gòu)造脊持續(xù)隆升，北段發(fā)生局部擠壓。

（5）Davie 構(gòu)造帶活動演化對油氣藏形成的各種要素控制作用明顯，Davie 構(gòu)造帶南北段結(jié)構(gòu)差異性導致了圈閉類型的不同，北段以背斜圈閉為主，南段以地層圈閉為主，而在陸內(nèi)裂谷期構(gòu)造帶主要的圈閉類型為斷塊圈閉；此外，構(gòu)造帶演化促進了地層裂縫的發(fā)育，有利于改善儲層物性。