先存俯沖陸緣背景下南海北部陸緣斷陷特征及成因

龐雄，鄭金云，梅廉夫，柳保軍，張忠濤，吳哲，馮軒

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518054；2.中海石油深海開發(fā)有限公司，廣東深圳 518054；3.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074）

0 引言

近30余年來，對北大西洋伊比利亞—紐芬蘭貧巖漿型伸展陸緣的鉆探和折射/反射地震資料等的綜合研究極大地推動了人們對被動大陸邊緣巖石圈伸展破裂的認(rèn)識，提出了新的陸緣伸展破裂模式，強(qiáng)調(diào)被動陸緣巖石圈經(jīng)歷了早期上地殼破裂的均一伸展，中后期伸展的應(yīng)變集中和向洋遷移，巖石圈脆韌性伸展拆離薄化，蛇紋石化地幔橄欖巖出露和最終巖石圈破裂分離，新生洋盆形成的過程[1-2]，并由此形成了陸緣斷陷盆地結(jié)構(gòu)具有自陸向洋平面上分帶、時間上分階段的時空演化分布特點(diǎn)。伸展早期的斷陷盆地表現(xiàn)為眾多以上地殼脆性破裂、高角度斷裂控制的窄條裂谷型斷陷[3]，伸展中后期在地殼巖石圈超伸展區(qū)的頸縮帶和遠(yuǎn)端帶內(nèi)形成具有大沉降量和大水平斷距的寬深斷陷。這一陸緣巖石圈伸展破裂和陸緣盆地形成演化模式也被引入到南海北部陸緣伸展破裂過程的研究，促進(jìn)了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對南海陸緣深水盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造和成盆機(jī)制認(rèn)識的提高[4-7]。

近年來，隨著勘探的深入，大量深水鉆井的實(shí)施，特別是高精度三維大連片地震資料的處理和解釋，珠江口盆地中有別于伊比利亞—紐芬蘭貧巖漿型伸展陸緣地殼巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造和盆地結(jié)構(gòu)的特征被大量揭示。初步分析發(fā)現(xiàn)，反映地殼明顯伸展薄化的拆離斷層并非僅發(fā)育延伸到莫霍面的一種類型，上地殼、中地殼、殼幔等層次均可見規(guī)模不等的拆離斷層，顯示出多層次發(fā)育的特征。盡管受北大西洋貧巖漿型陸緣模式的影響，在珠江口盆地的斷陷結(jié)構(gòu)分析中沒有考慮巖漿參與的作用，但在盆地斷陷地層的鉆井資料中，已經(jīng)鉆遇了大量的巖漿巖[8]。通過井震對比，在高精度的三維地震剖面上，巖蓋、巖床、火山機(jī)構(gòu)等各種產(chǎn)狀的巖漿侵入體和噴發(fā)巖被揭示出來。另外，中生代陸緣俯沖形成的先存構(gòu)造帶、不同巖性和大量斷裂，使得新生代珠江口盆地的基底結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變得十分復(fù)雜。大量證據(jù)表明，巖漿活動和先存斷裂[9]等也參與了地殼巖石圈的伸展破裂過程，強(qiáng)烈改造了斷陷盆地的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致盆地結(jié)構(gòu)樣式多樣化和盆地構(gòu)造復(fù)雜化，與發(fā)育在穩(wěn)定克拉通背景上的北大西洋伊比利亞—紐芬蘭貧巖漿型伸展陸緣存在差異。

為此，本文嘗試綜合現(xiàn)有地震、鉆井資料和最新認(rèn)識，通過解析部分珠江口盆地斷陷結(jié)構(gòu)特征，探討巖漿作用和先存構(gòu)造參與下伸展陸緣斷陷結(jié)構(gòu)多樣化的形成機(jī)制。本文對伸展斷陷結(jié)構(gòu)改造特征的分析著重于巖漿作用，并在Ye等[9-10]研究基礎(chǔ)上對先存斷裂的作用特征進(jìn)行分析，有關(guān)陸緣伸展斷陷的結(jié)構(gòu)機(jī)制探討，則把巖漿作用和先存構(gòu)造一并綜合考慮。

1 南海北部陸緣地殼伸展薄化及凹陷結(jié)構(gòu)特征

珠江口盆地為位于南海北部的新生代陸緣斷陷含油氣盆地（見圖 1、圖 2），盆地由北向南發(fā)育在向海盆方向逐漸薄化的陸緣地殼巖石圈之上，盆地具有下部陸相斷陷（古新統(tǒng)神狐組，始新統(tǒng)文昌組和恩平組）及上部海相坳陷（漸新統(tǒng)珠海組，中新統(tǒng)珠江組、韓江組、粵海組、上新統(tǒng)萬山組及第四系全新統(tǒng)）的沉積充填構(gòu)架特征。珠一坳陷為位于南海北部陸緣地殼伸展程度較小的近端帶，由恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陸豐凹陷和韓江凹陷組成，隸屬于珠二坳陷的白云凹陷位于陸緣地殼強(qiáng)烈伸展薄化的頸縮帶，為盆地面積最大、沉積地層最厚的巨型凹陷，荔灣凹陷位于地殼超伸展的遠(yuǎn)端帶。這些凹陷據(jù)控洼斷裂又可細(xì)分為若干個洼陷。受控于陸緣地殼薄化程度的構(gòu)造演化，古新世和始新世為伸展期的斷陷結(jié)構(gòu)和陸相沉積環(huán)境，漸新世以來，白云凹陷以及珠四坳陷帶逐漸演化為陸坡深水沉積環(huán)境[4-5,11]。與北大西洋伊比利亞—紐芬蘭貧巖漿型伸展陸緣形成的斷陷結(jié)構(gòu)有序分布特征[1-3]不同，南海北部陸緣珠江口盆地斷陷結(jié)構(gòu)具有多樣化特征。

圖1 南海北部陸緣珠江口盆地斷陷分布及斷陷期巖漿分布圖

圖2 南海北部陸緣珠江口盆地地層柱狀圖

1.1 超伸展區(qū)白云—荔灣凹陷的結(jié)構(gòu)特征

處于地殼超伸展區(qū)的白云—荔灣凹陷具有與北大西洋貧巖漿型陸緣地殼強(qiáng)烈伸展頸縮帶和遠(yuǎn)端帶不同的地殼厚度和斷陷結(jié)構(gòu)。白云主洼結(jié)晶地殼厚度僅約6 km，發(fā)育斷至莫霍面附近的殼-幔拆離斷裂系（見圖3）。斷裂水平位移量達(dá)40 km，斷層上盤明顯旋轉(zhuǎn)翹傾，沉積了巨厚的斷陷期地層，去壓實(shí)恢復(fù)的斷陷期總沉降量達(dá)到12 km。因此，白云主洼為殼幔拆離斷層控制的、具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的寬深斷陷[4,12]，自下而上由脆性張裂高角度斷裂控制的半地塹-殼幔脆韌性拆離斷裂控制的斷坳-下地殼韌性薄化沉降的坳陷多層結(jié)構(gòu)疊合而成。而白云凹陷東部地殼結(jié)構(gòu)和盆地特征則不同，這個地區(qū)地殼厚約16 km，發(fā)育上地殼拆離斷陷[11]，斷陷的落差較白云主洼小，但是斷陷的寬度幾乎與主洼一樣，表明伸展薄化程度也較大，主斷面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為坡坪式，沉降和沉積中心發(fā)生了自南向北的遷移，沉積充填的厚度較主洼小。在白云凹陷的西南斷階帶，斷層系在上地殼3～5 km就產(chǎn)生低角度化[12]，即上地殼、而不是莫霍面發(fā)生的拆離斷層作用。白云西洼地殼厚12 km，伸展早期高角度斷層控制的半地塹地層充填厚度較大，后期具有以中地殼為拆離面的殼間拆離斷層的特征，但是地殼伸展薄化量較小。荔灣凹陷位于白云凹陷的南部，現(xiàn)今地殼厚約 11 km，盆地的基底面大部分區(qū)域可能為兼具伸展拆離、巖漿作用和重力滑動等成因的斷面。

1.2 近端帶的珠一坳陷結(jié)構(gòu)特征

按照北大西洋伊比利亞—紐芬蘭貧巖漿型伸展陸緣模式，位于地殼伸展程度較弱的近端帶理當(dāng)主要發(fā)育受脆性高角度斷裂控制的窄條狀半地塹，但近年來的勘探實(shí)踐卻在位于南海北部陸緣地殼近端帶的珠江口盆地珠一坳陷發(fā)現(xiàn)了多個受低角度拆離斷層控制的斷陷。研究表明，這些拆離斷裂通常受先存斷裂或巖漿活動的改造，拆離面位于埋深較淺的上地殼，形成了長寬比小的拆離斷陷。

部分洼陷已鉆遇了斷陷期發(fā)育的巖漿巖，如陸豐13洼、陸豐22洼、西江主洼、陽江東洼、惠州10洼、西江23洼、恩平凹陷和海豐33洼等，這些洼陷結(jié)構(gòu)均受到上地殼拆離斷裂的作用，表明洼陷深部地殼強(qiáng)度受到了巖漿上涌的影響。

Ye等通過三維地震分析，指出在珠江口盆地部分?jǐn)嗔衙黠@是在中生代先存斷裂的基礎(chǔ)上活化發(fā)育，并控制了斷陷結(jié)構(gòu)的演化[9-10]。例如，恩平凹陷的控洼斷裂為一條低角度正斷層，這些斷裂向下進(jìn)入基底與中生代逆沖斷層相連。顯然，先存斷裂作為相對軟弱面易于在后期的伸展應(yīng)力場中活化，成為伸展斷層。

2 巖漿活動對陸緣斷陷結(jié)構(gòu)的改造

迄今為止，盆地內(nèi)鉆井揭示在斷陷期有多期火山活動，其中最為集中的時間段是距今41～43 Ma，對應(yīng)于始新統(tǒng)文昌組上、下段分界面。在巖性上，斷陷內(nèi)的巖漿巖以拉斑玄武質(zhì)的基性巖漿噴發(fā)為主，部分為英安質(zhì)、安山質(zhì)火山巖，屬于鈣堿性巖系[8,13-14]?；诘卣鹣嗟慕忉尯头治?，發(fā)現(xiàn)在深水區(qū)白云凹陷和荔灣凹陷發(fā)育始新統(tǒng)文昌組上段到恩平組沉積時期的火山巖地震相，前人的研究也發(fā)現(xiàn)，荔灣凹陷的恩平組沉積晚期到珠海組沉積早期普遍發(fā)育巖漿活動[12,15]，多口探井巖心薄片觀測可見凝灰質(zhì)和火山碎屑組分。

2.1 珠一坳陷的巖漿改造作用

圖4的地震剖面位于西江36洼南側(cè)到東沙隆起北緣。詳細(xì)的井震標(biāo)定和地震剖面追蹤解釋表明，剖面右側(cè)為中生代的殘留斷陷（橙黃色區(qū)），左側(cè)為新生代斷陷。神狐組及文昌組下段沉積時期（Tg—T83），新生代斷陷的控洼斷層為F2，圖4中的“A”點(diǎn)位置發(fā)生巖漿侵入導(dǎo)致的地層凸起，在T83界面上，凸起的兩側(cè)地層上超，表明巖漿作用發(fā)生在文昌組下段沉積之后。斷陷基底有許多波狀上凸反射，部分進(jìn)入斷陷，意味著強(qiáng)烈的巖漿侵入。研究認(rèn)為，正是巖漿的侵入導(dǎo)致包括F2斷層在內(nèi)的早期斷陷和中生代斷陷發(fā)生了抬升、翹傾和剝蝕，并使得控洼斷層由文昌組下段沉積時期的 F2遷移轉(zhuǎn)換到文昌組上段沉積時期的 F1。F1和F2延伸到基底內(nèi)仍可能屬于同一條斷層（見圖4中的點(diǎn)線）。

圖4 西江36洼南側(cè)到東沙隆起北緣的地震剖面（剖面位置見圖1b）

圖5是過陸豐13洼的地震剖面，顯示出巖漿活動對早期斷陷的強(qiáng)烈改造作用。探井 F14位于斷陷緩坡的凸起之上，在接近于文昌組下段的上部T84位置鉆遇了玄武巖，表明巖漿作用發(fā)生于文昌組下段沉積的晚期。在地震剖面上，這套玄武巖與基底上凸的反射相連，上凸反射波組可向下延伸過盆地邊界斷層（左側(cè)的第 1條粗線斷層）到剖面底部。因此，推斷這套基底中的波狀反射為文昌組上、下段沉積過渡時期侵入到地殼中的巖漿巖。地震剖面上清楚地顯示侵入體從斷層的中部穿過，斷層中段被抬升彎曲，整體形成座椅狀斷層形態(tài)，巖漿侵入擾動比較弱的斷層上段和下段產(chǎn)狀較陡，傾角基本一致，表明該邊界斷層早期應(yīng)該是高角度板式斷層。斷陷的緩坡一側(cè)異常扭曲、翹傾、抬升和剝蝕。上述特征表明，在斷陷早期（Tg—T84，文昌組下段的中下部沉積期）板狀高角度正斷層控制的半地塹斷陷沉積之后，基巖地殼受到了巖漿侵入作用，一方面導(dǎo)致了斷陷的旋轉(zhuǎn)掀斜，邊界斷層產(chǎn)狀變緩，斷陷緩坡變形翹傾剝蝕，另一方面巖漿作用導(dǎo)致的高溫使得地殼變得韌性化，沿著變緩的邊界斷層產(chǎn)生了伸展拆離，進(jìn)一步強(qiáng)化了上盤的旋轉(zhuǎn)掀斜。據(jù)陸豐13洼多口探井揭示，巖漿作用后的洼陷發(fā)生了快速沉降和盆地邊界范圍向外的擴(kuò)展，形成了分布廣泛、最厚達(dá)200 m（已鉆遇厚度）的中深湖相烴源巖沉積[16-17]。

圖5 陸豐13洼結(jié)構(gòu)剖面（剖面位置見圖1b）

因此，陸豐13洼的伸展經(jīng)歷了早期地殼脆性破裂，形成由高角度斷裂控制的半地塹，中晚期發(fā)生巖漿作用，地殼強(qiáng)度弱化，產(chǎn)生了上地殼脆韌性形變的拆離作用。不難理解，一旦出現(xiàn)巖漿作用，地殼強(qiáng)度就會改變，同等伸展強(qiáng)度下，會產(chǎn)生局部快速、明顯的伸展拆離作用，拆離斷層的上盤產(chǎn)生迅速的旋轉(zhuǎn)翹傾，在洼陷內(nèi)快速沉降形成相對寬和深的欠補(bǔ)償沉積空間，從而形成了中深湖沉積環(huán)境。

圖6為陸豐22洼的地震剖面，該洼陷也是一個受巖漿作用改造的典型上地殼拆離斷陷。控洼斷層傾角在上地殼很淺部位就變緩，斷陷長軸約 35 km，殘留寬度約15 km，斷陷地層厚度約3 500 m，斷層的水平位移量達(dá)到8 km。洼陷東西兩側(cè)的隆起上鉆遇了42.7 Ma和41.4 Ma（U-Pb年齡）的火山巖（灰白色凝灰?guī)r）。洼陷內(nèi)探井的底部鉆遇了100 m厚的文昌組沉積期玄武巖，地震表現(xiàn)為高阻抗強(qiáng)振幅反射。根據(jù)鉆井揭示的玄武巖強(qiáng)反射地震相（紫色區(qū)），斷陷內(nèi) T85—T83地層間共見到兩期火山作用。基底內(nèi)可見上凸型波狀反射，結(jié)合鉆井鉆遇的玄武巖，判斷這些反射是巖漿上涌侵入的巖漿巖體。斷陷期地層的充填可依據(jù)結(jié)構(gòu)分為 3段，下段為文昌組下段的下部（Tg—T85），箕狀半地塹沉積充填（早期應(yīng)屬于典型的高角度斷層控制，見下述），頂面見削蝕；中段為文昌組下段的上部（T85—T83），控洼斷層明顯低角度化，并且右側(cè)緩坡發(fā)生強(qiáng)烈翹傾抬升剝蝕，有明顯的角度不整合，靠斷層的左側(cè)翹傾下沉，沉積增厚，沉降中心偏離斷層底端，靠近洼陷中部，表明洼陷存在拆離面以下的地殼薄化貢獻(xiàn)的沉降作用，是發(fā)生了拆離作用的典型充填特征，兩期火山巖地震相均落在中段地層內(nèi)；上段為文昌組上段—恩平組（T83—T70），地層充填更具有“坳陷”的特征，是地殼主要發(fā)生以韌性伸展薄化而沉降的表現(xiàn)。綜合分析認(rèn)為，早期（T85界面形成以前）上地殼仍表現(xiàn)為脆性伸展破裂特征，伸展作用導(dǎo)致了高角度斷裂作用，形成箕狀斷陷；中期巖漿作用，上地殼強(qiáng)度降低產(chǎn)生韌性伸展，高角度斷層演化為低角度的拆離斷裂，發(fā)育了又?jǐn)嘤洲值牟痣x斷陷（T85—T83），拆離作用使上盤產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)翹傾，特別是侵位到地層的兩期巖漿均對應(yīng)了上盤的快速翹傾。F22井揭示在井底玄武巖之上，沉積了數(shù)百米厚度的中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖，表明巖漿活動加速了伸展拆離作用，并導(dǎo)致了洼陷快速沉降，發(fā)育了較長時期的欠補(bǔ)償湖盆沉積。后期（T83界面形成之后）沉降使洼陷深陷的作用更明顯，且右側(cè)翹傾剝蝕仍然持續(xù)，表明巖漿持續(xù)侵入作用使得斷層下盤伸展薄化過程仍然繼續(xù)。

圖6 陸豐22洼結(jié)構(gòu)剖面（剖面位置見圖1b）

圖7為惠州10洼的傾向剖面，該洼陷的典型特征是主邊界斷層向深部延伸變緩總體呈鏟式，洼陷的緩坡強(qiáng)烈翹傾抬升，緩坡一系列同向小斷層也呈鏟式形態(tài)，但是被右側(cè)的兩條較陡的斷層切割。結(jié)合基底內(nèi)部普遍的波狀上凸反射顯示的巖蓋和沉積層內(nèi)強(qiáng)反射層顯示的巖床，認(rèn)為這種偏離典型半地塹結(jié)構(gòu)的斷陷樣式是由于巖漿作用的改造所致。地震剖面解釋顯示，巖漿作用出現(xiàn)在早期半地塹緩坡一側(cè)約一半的范圍內(nèi)，由此導(dǎo)致洼陷結(jié)構(gòu)和地層強(qiáng)烈翹傾抬升，靠近主控斷層的一側(cè)相應(yīng)地產(chǎn)生強(qiáng)烈翹傾沉降，在T83—T72界面間沉積充填了厚達(dá)2 500 m的地層，期間見2—3期高阻抗地震反射，可能反映火山噴發(fā)的熔巖流進(jìn)入地層。巖漿作用期間，翹傾沉降的斷陷寬度比原來半地塹的寬度小了很多。盡管巖漿作用導(dǎo)致了斷裂和洼陷結(jié)構(gòu)樣式的改變，但水平伸展量不大，相應(yīng)地，洼陷內(nèi)也未見坳陷式的地層充填結(jié)構(gòu)特征。T72界面形成之后沒有發(fā)生明顯的沉降和抬升，表明巖漿活動在T72界面形成之后已經(jīng)停止，沒有出現(xiàn)如陸豐22洼一樣代表深部韌性伸展的坳陷沉降期。巖漿作用前的文昌組下段（Tg—T83）沉積期為典型的半地塹結(jié)構(gòu)，后來在文昌組上段到恩平組下段沉積時期（T83—T72），斷陷的緩坡一側(cè)發(fā)生巖漿的持續(xù)活動，洼陷結(jié)構(gòu)明顯受到改造。

圖7 惠州10洼的結(jié)構(gòu)剖面（剖面位置見圖1b）

2.2 白云—荔灣凹陷的巖漿改造作用

白云主洼的控洼斷裂為幾乎斷穿地殼抵達(dá)莫霍面的殼幔拆離系，深大拆離作用控制了寬深斷陷的發(fā)育，洼陷結(jié)構(gòu)受到巖漿作用的改造不明顯[4]（見圖 3）。然而，白云主洼東西兩翼拆離斷層的拆離面發(fā)育層次變淺，屬于上地殼的拆離斷裂。白云凹陷東部地殼厚約16 km，斷層幾何結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為坡坪式，鉆井揭示了文昌組上段—恩平組內(nèi)含凝灰質(zhì)和火山碎屑巖，加上基底內(nèi)普遍的的波狀反射和強(qiáng)反射軸等成為裂陷期巖漿活動的主要證據(jù)。地震剖面顯示，白云東洼仍然存在延伸至地殼深部的陡直斷面（見圖8中的點(diǎn)線），T83界面以下的文昌組下段具有受控于高角度斷層控制的半地塹結(jié)構(gòu)特征，表明伸展早期的文昌組下段（Tg—T83）沉積期，上地殼以脆性破裂為主，形成高角度斷層控制的半地塹。地震剖面上可識別出兩期斷面低角度化過程，表現(xiàn)為控洼斷層在地殼內(nèi)的斷面從“1”的軌跡，遷移到低角度化的“2”和“3”，上盤地層也逐漸相應(yīng)地翹傾抬升，發(fā)生兩期剝蝕的角度不整合作用（T83和 T70界面）（見圖 8），反映了 T83界面形成之后兩期巖漿活動使地殼表現(xiàn)出韌性化，高角度的控洼斷層演變?yōu)榈徒嵌鹊牟痣x斷層。對比圖8中的兩個小斷陷A和B，斷陷A中缺失了斷陷B中的珠海組（紅色箭頭內(nèi)），且斷陷A的文昌組—恩平組被強(qiáng)烈抬升剝蝕，相對于斷陷B，地層被抬升了不少。在F1斷層兩側(cè)，T70界面以下的地層厚度幾乎一致，表明F1斷層是后期才活動的，且珠海組（T70—T60）被強(qiáng)烈牽拉近直立，說明斷層右側(cè)的抬升作用是在珠海組沉積時期完成的，抬升動力應(yīng)該是深部的巖漿作用，相對于斷陷 A的抬升，斷陷B表現(xiàn)為沉降，珠海組的沉積充填具有拗陷的特征，是巖漿作用下地殼局部韌性薄化的表現(xiàn)。因此，該地區(qū)共可識別出 3期巖漿活動：T83界面形成時期、T70界面形成時期和珠海組下段沉積時期。前面的兩期與斷面軌跡和T83、T70翹傾不整合對應(yīng)，后一期主要是斷層下盤的整體抬升，使得斷陷A及以南均缺失了珠海組大部分地層。

圖8 白云凹陷東部洼陷結(jié)構(gòu)剖面之一（剖面位置見圖1b）

巖漿活動時間可通過地層的充填結(jié)構(gòu)演化來確定。如圖 9所示，T83為區(qū)域角度不整合面，設(shè)想把T83拉平近似理解為當(dāng)時的地層表面。不難看出，T83界面以前，流花29低凸起仍未形成，T83界面之后巖漿侵入，荔灣 3洼的控洼斷層由高角度斷層轉(zhuǎn)變?yōu)榈徒嵌炔痣x斷層，上盤發(fā)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)翹傾，T83到 T60間的地層，向流花29低凸起層層上超，T60界面之后的地層為披覆沉積。這種結(jié)構(gòu)演化特征表明，流花29低凸起形成于T83到T60沉積時期，結(jié)合圖8的分析，可以推斷，深部地殼的巖漿上涌也是T83到T60沉積時期。H29井在井深2 755～2 810 m和3 200～3 240 m的火山巖獲得了鋯石的最小年齡記錄分別為（38.8±0.5）Ma和（43.3±0.7）Ma，與 T80和 T83的界面時代一致。因此，結(jié)合L4井T83界面地層翹傾不整合所代表的，有巖漿上涌導(dǎo)致的拆離作用，白云凹陷東部斷陷期巖漿活動發(fā)生在距今43 Ma之后。

圖9 白云凹陷東部洼陷結(jié)構(gòu)剖面之二（剖面位置見圖1b）

在白云凹陷西南斷階帶，主要邊界斷裂在上地殼的深度范圍內(nèi)表現(xiàn)為高角度線性的斷面反射，部分?jǐn)鄬釉谏系貧哟纬霈F(xiàn)低角度拆離作用可能也與巖漿侵入密切相關(guān)，鉆井已經(jīng)揭示了斷陷期的巖漿作用[18]。

最近，白云凹陷南側(cè)到荔灣凹陷地殼深部的巖漿作用已經(jīng)有比較詳細(xì)的研究[12,15,19-21]。這個區(qū)域現(xiàn)今地殼厚約11 km，已在基巖和地層的地震反射中識別出大量的巖漿體，主要發(fā)育在裂陷的中晚期超伸展階段和破裂階段，以巖席、巖蓋和底侵體產(chǎn)出。荔灣凹陷的基底面不是陸緣開裂之前的不整合界面，其大部分區(qū)域可能兼具伸展拆離和重力滑動等成因的斷面[22-23]。大量巖漿侵入的高熱作用加劇了地殼韌性伸展和形變，韌性流變更強(qiáng)，韌性層埋深更淺，早期脆性斷陷規(guī)模很小，主要是巖漿拱張與巖漿侵入體之間的“迷你盆地”（Mini Basin）柔性變形結(jié)構(gòu)。根據(jù)“迷你盆地”的充填結(jié)構(gòu)分析，巖漿作用形成的拱張出現(xiàn)在裂陷晚期到裂后珠海組沉積的早期（見圖1b），表明裂后仍有巖漿活動。

由此可見，白云凹陷—荔灣凹陷內(nèi)的不同區(qū)域，初始地殼結(jié)構(gòu)應(yīng)該存在明顯的差異，伸展期巖漿的參與程度也不同，巖漿作用深度參與了白云凹陷東部及荔灣凹陷的伸展，導(dǎo)致拆離斷裂的拆離面深淺程度、上盤斷塊旋轉(zhuǎn)和水平伸展位移量，以及斷陷的結(jié)構(gòu)演化樣式等都顯示不同的特征。

3 先存構(gòu)造對陸緣斷陷結(jié)構(gòu)的控制作用

不同于典型的大西洋被動陸緣，新生代的南海北部陸緣是在中生代俯沖陸緣背景上發(fā)育起來的。Zhou等[24]依據(jù)地球物理資料和區(qū)域地質(zhì)分析，提出南海北部珠江口盆地位于晚中生代古太平洋向歐亞板塊俯沖陸緣構(gòu)造帶上。Xu等[20]依據(jù)珠江口盆地鉆遇的花崗巖類鋯石U-Pb定年及地球化學(xué)構(gòu)造環(huán)境判別，在南海北部潮汕坳陷北側(cè)的東沙隆起到番禺低隆起一帶，識別出了近北東向的晚侏羅世—早白堊世巖漿弧，結(jié)合MZ-1井的晚侏羅世放射蟲硅質(zhì)巖沉積具有弧前環(huán)境特征，提出南海北部晚侏羅世—早白堊世處于古太平洋板塊俯沖的構(gòu)造帶上。Ye等利用豐富的地震和鉆井資料，在珠江口盆地基底、晚侏羅世至早白堊世（161.6～101.7 Ma）形成的、與陸緣弧相關(guān)的花崗巖地殼上，識別了晚白堊世擠壓-拉張-擠壓構(gòu)造斷裂系[10]。

不難理解，南海北部的先存俯沖陸緣巖石圈厚度、巖性、流變性、斷裂分布等的復(fù)雜性，必然導(dǎo)致巖石圈強(qiáng)度的差異，進(jìn)而使得陸緣伸展斷陷結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜化。首先，新生代珠江口盆地北東向的坳陷帶和隆起帶分帶格局，與中生代俯沖帶的走向一致[25]，表明了俯沖構(gòu)造帶對伸展張裂帶的控制。其次，復(fù)雜的中生代先存斷裂直接控制和影響了新生代斷裂和斷陷結(jié)構(gòu)的發(fā)育。關(guān)于這一部分已經(jīng)有較多的研究，例如，Ye等研究認(rèn)為，恩平凹陷和惠州26洼等的控洼斷裂的發(fā)育與中生代逆沖斷層活化有關(guān)[9]。顯然，先存斷裂作為相對軟弱面易于在后期的伸展應(yīng)力場中被利用，成為伸展斷層。進(jìn)一步的研究，作者團(tuán)隊已發(fā)現(xiàn)多個洼陷（如恩平凹陷、西江主洼、西江36洼、惠州26洼、陸豐15洼和白云西南斷階區(qū)等）的控洼斷裂與先存中生代斷裂的活化有關(guān)。

總體看，珠江口盆地中斷陷，其控洼斷裂有高角度斷裂、先存斷裂活化和巖漿改造的上地殼拆離斷裂、殼間拆離斷裂、殼幔拆離斷裂等多種類型（見圖10），這些類型中又以南海北部普遍見到的先存構(gòu)造和巖漿作用發(fā)育的上地殼拆離斷裂彰顯了珠江口盆地斷陷結(jié)構(gòu)的特殊性，并且，這些先存斷裂和巖漿作用在斷陷結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)和發(fā)育的部位、強(qiáng)度、先后等的不同，也將使得斷陷結(jié)構(gòu)和演化也將具有多種樣式。因此，斷陷盆地結(jié)構(gòu)樣式的多樣性和演化過程的復(fù)雜性和相互間的差異性是珠江口盆地斷陷結(jié)構(gòu)和沉積充填的重要特點(diǎn)。

圖10 考慮地殼脆韌性形變的伸展斷陷結(jié)構(gòu)基本類型

4 南海北部陸緣斷陷結(jié)構(gòu)多樣性的形成機(jī)制

為了更好地探討南海北部陸緣伸展斷陷結(jié)構(gòu)多樣性的形成機(jī)制，有必要首先了解大西洋陸緣的斷陷結(jié)構(gòu)類型和形成機(jī)制。大西洋兩岸的伸展陸緣產(chǎn)生于穩(wěn)定的超級大陸克拉通內(nèi)部，發(fā)育富巖漿型和貧巖漿型兩類大陸邊緣。①富巖漿型伸展的巖石圈因巖漿作用迅速出現(xiàn)而快速熔斷，巖漿作用是主要機(jī)制，形成以向海傾斜的火山巖充填（SDR）為特色的陸緣，巖漿型陸緣的伸展時間短促，大陸與大洋分界清晰，洋陸過渡帶相對狹窄。②以伊比利亞為典型的貧巖漿型陸緣，先存的克拉通地殼巖石圈具有層狀流變結(jié)構(gòu)的一致性；因此，表現(xiàn)為巖石圈逐步伸展拆離薄化直至尖滅的楔形大陸邊緣，拆離斷層作用是地殼巖石圈薄化的主要機(jī)制，貧巖漿型伸展陸緣為超慢速伸展，伸展時間長，洋陸過渡帶相對寬廣，大陸與大洋分界不清[2,26-27]。貧巖漿型伸展陸緣巖石圈強(qiáng)度具有層狀脆韌性化特征，使之在經(jīng)歷均一伸展，應(yīng)變集中遷移的伸展拆離過程中，自陸向海形成近端帶到超伸展帶序列變化的陸緣伸展結(jié)構(gòu)。近端帶發(fā)育以高角度斷裂控制的斷陷，斷陷早期沉降活動強(qiáng)烈，可發(fā)育欠補(bǔ)償?shù)纳詈喑练e；晚期，應(yīng)變集中遷移到了超伸展區(qū)，近端帶區(qū)活動減弱，僅發(fā)育河流-淺湖相沉積，超伸展區(qū)的頸縮帶和遠(yuǎn)端帶的斷裂經(jīng)歷了早期高角度斷裂后，應(yīng)變集中，產(chǎn)生殼幔和殼間拆離薄化（見圖 10d、圖10e），發(fā)育大型的拆離斷陷，早期的斷陷為高角度斷裂控制的斷陷，后期為殼幔和殼間低角度斷裂控制的大型拆離斷陷，具有又?jǐn)嘤洲值慕Y(jié)構(gòu)形態(tài)特征。由于應(yīng)變集中遷移的結(jié)果，超伸展區(qū)后期與近端帶構(gòu)造應(yīng)變減弱相反，這些地區(qū)裂陷后期應(yīng)變集中，使之沉降作用增強(qiáng)，發(fā)育深陷的拆離斷陷，具有形成大型深湖盆的條件[28]。因此，均一伸展，應(yīng)變集中遷移，拆離薄化，巖石圈尖滅，最終洋盆擴(kuò)張，在陸緣區(qū)形成序列化的（分帶性、時序性和遷移性）斷陷結(jié)構(gòu)特征，是伸展拆離薄化為機(jī)制的陸緣發(fā)育演化過程和結(jié)構(gòu)特征。

總體上，南海北部陸緣地殼巖石圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造也具有一般被動大陸邊緣向海薄化尖滅，構(gòu)造變形和盆地發(fā)育由陸向海遷移變形的總趨勢。但是，本文的研究揭示出在這一總體發(fā)育演化規(guī)律背景上出現(xiàn)了陸緣構(gòu)造和盆地結(jié)構(gòu)的多樣性和發(fā)育演進(jìn)過程。例如，在地殼伸展較弱的近端帶，珠一坳陷，發(fā)育了較多受巖漿活動改造和或先存斷裂控制的上地殼拆離斷陷，而大西洋貧巖漿型陸緣的近端帶僅發(fā)育由高角度斷裂控制的斷陷。在上地殼超伸展區(qū)的白云凹陷也發(fā)育了上地殼的拆離斷陷，大西洋貧巖漿型陸緣的的超伸展區(qū)主要是殼幔和殼間拆離斷裂控制的斷陷。筆者認(rèn)為主要受控于先存俯沖陸緣大背景，這是與發(fā)育在超級大陸克拉通內(nèi)部的大西洋伸展陸緣所不同的根本原因。

南海北部新生代伸展破裂在克拉通邊緣，中生代屬于俯沖陸緣背景。晚中生代南海北部北東—南西向分布的西太平洋俯沖帶控制了新生代珠江口盆地隆拗結(jié)構(gòu)呈北東向分布的構(gòu)造格局[24]，俯沖陸緣的溝-弧-盆構(gòu)造帶的拼合地殼和先存斷裂作為構(gòu)造脆韌性轉(zhuǎn)換面，巖石圈巖性、結(jié)構(gòu)、厚度、性質(zhì)、熱狀態(tài)等具有非均質(zhì)和流變性差異的特性，將不同程度地影響、改造新生代伸展應(yīng)變的構(gòu)造樣式和洼陷結(jié)構(gòu)形態(tài)；另外，特別重要的是中、新生代陸緣板塊的俯沖作用導(dǎo)致地幔變得富含流體和再循環(huán)物質(zhì)[19]，新生代巖石圈伸展作用減壓熔融，導(dǎo)致巖漿沿裂隙或薄弱帶上涌，形成了地殼內(nèi)彌散式分布的巖漿巖，地殼強(qiáng)度在不同深度出現(xiàn)局部異化，加速了伸展薄化的差異性。闕曉銘等研究了位于白云凹陷西南部的BY7井?dāng)嘞萜诙髌浇M沉積晚期距今35.5 Ma玄武安山熔巖的成因，認(rèn)為火山巖是有陸殼成分混染的富集地幔源區(qū)熔融產(chǎn)物，與前新生代俯沖板片的巖石圈拆沉作用有關(guān)，深部地幔上涌作用在南海張裂過程中可能扮演重要作用[18]。如前所述，珠江口盆地普遍鉆遇的斷陷期巖漿巖、地震資料顯示的大量巖漿巖反射（見圖1b）均表明，南海的巖漿活動較活躍，特別是陸緣斷陷盆地伸展的中后期及裂后熱沉降期間。

巖漿作用能夠催化巖石圈快速拆離薄化，甚至快速熔斷，也必然會改變地殼的結(jié)構(gòu)變形樣式，出現(xiàn)不同深度和層系的拆離結(jié)構(gòu)（見圖10），從而改造斷陷結(jié)構(gòu)和沉積充填樣式。正如汪品先等所指出的那樣“長期以來，被動古陸邊緣盆地的成因歷來以大西洋模式為標(biāo)準(zhǔn)，南海北部陸緣的地質(zhì)構(gòu)造演化特征表明，認(rèn)識南海北部斷陷盆地應(yīng)該擺脫大西洋模式，要有自己的視角”[26]。發(fā)育在典型克拉通內(nèi)部的陸內(nèi)斷陷，由于較強(qiáng)的層狀地殼強(qiáng)度，斷陷主要受控于高角度斷裂（見圖 10a）；形成于克拉通內(nèi)部裂解的大西洋陸緣斷陷，由于陸緣強(qiáng)烈伸展，發(fā)育殼間拆離斷陷和殼幔拆離斷陷（見圖 10d、圖 10e）；總體上，處于俯沖陸緣背景的南海北部陸緣，可識別出 5種斷陷結(jié)構(gòu)類型：受控于高角度斷裂的典型高角度斷陷（見圖 10a）、先存斷裂活化的上地殼拆離斷陷（見圖 10b）、巖漿改造的上地殼拆離斷裂（見圖 10c）、殼間拆離斷陷（見圖10d）、殼幔拆離斷陷（見圖 10e）。珠江口盆地以普遍發(fā)育先存斷裂和巖漿作用控制的殼上拆離斷陷為鮮明特征，并區(qū)別于大西洋陸緣斷陷；然而，由于先存斷裂和巖漿作用在斷陷結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)和發(fā)育的部位、強(qiáng)度、先后等的不同，使得具體的斷陷結(jié)構(gòu)和演化及沉積充填具有多種表現(xiàn)樣式，有待深入研究后加以明晰。

從本文的研究結(jié)果來看，南海北部陸緣和盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造遠(yuǎn)比之前的認(rèn)識更復(fù)雜，既不同于主要由脆性破裂高角度斷裂控制的板內(nèi)典型斷陷盆地，也不同于克拉通背景下發(fā)育的大西洋陸緣斷陷盆地；因此，陸緣斷陷盆地的石油地質(zhì)勘探研究需要深入研究陸緣巖石圈結(jié)構(gòu)演化的控盆機(jī)理，深入分析先存構(gòu)造和巖漿作用對陸緣伸展斷陷結(jié)構(gòu)特征的影響；只有如此，才能正確認(rèn)識洼陷的結(jié)構(gòu)及演化、沉積充填和成烴成藏，避免盲目類比和套用。

5 結(jié)論

南海北部陸緣發(fā)育殼幔拆離、殼間拆離和上地殼內(nèi)拆離 3種不同構(gòu)造層次的拆離斷裂，其中的上地殼拆離主要是受巖漿作用和先存構(gòu)造的控制，不同類型的伸展拆離控制了多樣性的斷陷結(jié)構(gòu)，總體上共識別出5種斷陷結(jié)構(gòu)類型。

位于近端帶的珠一坳陷發(fā)育多個受上地殼低角度拆離斷層控制的斷陷，這些拆離斷裂的形成通常受巖漿侵位和（或）先存斷裂的影響，拆離面位于埋深較淺的上地殼。位于超伸展區(qū)的白云—荔灣凹陷表現(xiàn)出差異的洼陷結(jié)構(gòu)特征，巖漿作用較弱的白云主洼為寬深斷陷，受控于殼幔拆離系；而白云凹陷東部和西南斷階帶在文昌組下段（T83）沉積之后發(fā)生廣泛的巖漿作用，地殼韌性伸展變形，發(fā)育位于上地殼的拆離斷裂，斷陷的深度較白云主洼淺。拆離面的深度決定了斷陷的深度，韌性伸展程度決定了斷陷的寬度。

拆離斷陷具有不同于板式斷層控制的斷陷結(jié)構(gòu)和沉積充填特征。板式斷層控制的斷陷通常為窄條狀的裂谷型，拆離斷陷則為長寬比小的橢圓形態(tài)，上盤旋轉(zhuǎn)翹傾是顯著特征。拆離斷裂上盤翹傾旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致軸向物源供給減少，而緩坡物源供給增加，發(fā)育大型三角洲沉積，斷陷內(nèi)下沉區(qū)發(fā)育湖相沉積。受巖漿作用控制的拆離斷裂會導(dǎo)致快速拆離和上盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)育深陷的欠補(bǔ)償深湖沉積環(huán)境。

發(fā)育在超級大陸穩(wěn)定克拉通背景之上的大西洋型伸展陸緣，其巖石圈的強(qiáng)度具有層狀化結(jié)構(gòu)特征，發(fā)育于其上的陸緣斷陷結(jié)構(gòu)由陸向洋隨著伸展作用和巖石圈薄化程度的增強(qiáng)會發(fā)生有序變化。中生代主動陸緣背景決定了南海北部新生代陸緣斷陷結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣化，先存構(gòu)造和巖漿作用破壞了地殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的一致性，對南海北部陸緣珠江口盆地各洼陷結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的控制和影響，由此導(dǎo)致了盆地結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的特殊性和多樣化。

致謝：本文在問題的討論和成稿過程中得到了中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）任建業(yè)教授的有益指導(dǎo)和幫助，特表感謝！