南昆嵩地區(qū)斷裂?構(gòu)造演化特征及其控制因素

賀華瑞，欒錫武*，魏新元，喬江浩

(1.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；2.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100)

1 引言

南昆嵩地區(qū)是萬安盆地西部負(fù)向構(gòu)造單元，地處印支地塊的陸架區(qū)，東南亞的北部。研究區(qū)受印度–澳大利亞板塊與歐亞板塊作用，區(qū)域上位于印支地塊與南海的過渡帶，在多重構(gòu)造力的作用下，斷裂錯(cuò)綜復(fù)雜，經(jīng)歷多期構(gòu)造演化。東南亞地區(qū)應(yīng)力的分布情況表明該地區(qū)新生代以來板塊相互作用的復(fù)雜性[1–3]。Tapponnier 等[2–3]認(rèn)為印度–澳大利亞板塊與歐亞板塊碰撞導(dǎo)致印支地塊沿紅河斷裂帶向東南方向運(yùn)動(dòng)，印支地塊發(fā)生20°～30°旋轉(zhuǎn)。古南海的消亡以及現(xiàn)今南海擴(kuò)張中心的遷移導(dǎo)致南海地區(qū)表現(xiàn)出“北部拉張、南部擠壓、南沙裂離、東部擠壓、西部走滑”的構(gòu)造特征，并且在構(gòu)造演化方面具有明顯的時(shí)空差異。Tapponnier 等[3]研究的模型認(rèn)為萬安盆地主要是由區(qū)域走滑斷裂的剪切作用所形成的走滑拉張盆地。

前人通過鉆井發(fā)現(xiàn)斷層邊界控制的構(gòu)造高點(diǎn)內(nèi)存在大量油氣，萬安盆地才受到研究人員的廣泛關(guān)注。針對(duì)萬安盆地油氣儲(chǔ)集方面，盆地內(nèi)鉆了多口井，但由于構(gòu)造活動(dòng)的復(fù)雜、沉積相的變化和油氣的運(yùn)移等多重原因，儲(chǔ)層物性變化大，很難準(zhǔn)確進(jìn)行油氣資源潛力評(píng)價(jià)以及合理鉆井勘探。研究區(qū)斷裂發(fā)育特征較萬安盆地東部地區(qū)存在很大差異，儲(chǔ)集層主要在漸新世和早中新世發(fā)育，且研究區(qū)存在構(gòu)造油氣藏和巖性尖滅油氣藏[4]。目前，對(duì)于南昆嵩地區(qū)的斷裂發(fā)育特征和構(gòu)造演化的成因機(jī)制尚待研究，國(guó)內(nèi)外關(guān)于萬安盆地西部的層序地層劃分和油氣成藏等方面尚存爭(zhēng)議，且區(qū)域構(gòu)造演化控制盆地的成藏條件，在研究區(qū)進(jìn)行斷裂和構(gòu)造演化的特征分析，定量的研究南昆嵩地區(qū)的構(gòu)造沉降對(duì)于解釋南海的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)、東南亞的構(gòu)造演化以及對(duì)南海沉積盆地的油氣資源潛力評(píng)價(jià)和合理的鉆井勘探具有指導(dǎo)意義。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

萬安盆地位于南海的西南部，盆地經(jīng)歷伸展斷拗期（漸新世–早中新世）、走滑改造期（中中新世）和熱沉降期（晚中新世以來）3 期構(gòu)造演化階段[5]。南昆嵩地區(qū)位于越南東南部、南海西南緣大陸邊緣，范圍在6°30′～8°30′N，106°30′～108°00′E 之間（圖1）。北部靠昆嵩隆起，南部接納土納隆起，其形成演化主要受控于南海與東南亞構(gòu)造環(huán)境的影響[4–6]。中始新世時(shí)期，古南海向南俯沖，南海地區(qū)在N–S 向拉伸作用下形成大量裂谷[7–8]，南海眾多沉積盆地逐漸形成。漸新世末期，婆羅洲地塊發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)[9]，古南海俯沖帶走向由近E–W 向轉(zhuǎn)變?yōu)镹E 向，在NW–SE 向拉張作用下南海西南次海盆擴(kuò)張[10–11]，南昆嵩地區(qū)形成一系列地塹、半地塹；早中新世末期，南沙地塊與婆羅洲地塊碰撞，南海西南次海盆基本停止擴(kuò)張。中中新世，南昆嵩地區(qū)進(jìn)入走滑改造期；中中新世末期，沙巴造山運(yùn)動(dòng)結(jié)束，距今5 Ma 呂宋島弧與歐亞板塊碰撞，南海地區(qū)進(jìn)入穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，南昆嵩地區(qū)進(jìn)入熱沉降階段。

圖1 南昆嵩地區(qū)位置（據(jù)文獻(xiàn)[8]修改）Fig.1 Location of South Kunsong area (modified from reference [8])

萬安盆地地層自下而上依次經(jīng)歷陸相、海陸過渡相以及海相沉積環(huán)境（圖2），前人通過鉆井資料[12]研究認(rèn)為南昆嵩地區(qū)主要是沉積漸新世以來的地層。漸新世時(shí)期，南昆嵩地區(qū)為陸相沉積環(huán)境[12–13]，海岸線位于萬安盆地中東部地區(qū)（圖2）；早中新世，昆嵩隆起與納土納隆起均位于海平面以上，研究區(qū)主要發(fā)育陸相–濱海相沉積環(huán)境，西部地區(qū)在海平面下降時(shí)發(fā)育河口沉積，此時(shí)研究區(qū)物源供給充足，沉積速率高，受潮汐影響較?。恢兄行率涝缙谀侠メ缘貐^(qū)發(fā)育濱海相三角洲沉積，中中新世晚期研究區(qū)為陸架沉積環(huán)境，萬安盆地中南部地區(qū)構(gòu)造高點(diǎn)上發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地[14]，南昆嵩地區(qū)沉積地層主要是由分選性較差的砂巖組成，此時(shí)萬安盆地的沉降速率大于南昆嵩地區(qū)，海平面逐漸上升，古環(huán)境變化大[15]；中中新世以來，昆嵩隆起與納土納隆起逐漸開始淹沒于水下[16]。南昆嵩地區(qū)漸新世至中中新世發(fā)育以周緣隆起供源的近源三角洲為主[17–18]，晚中新世以后湄公河水系大規(guī)模進(jìn)積，遠(yuǎn)源大型河流體系供源開始占據(jù)主導(dǎo)地位[19–20]。

圖2 南昆嵩地區(qū)綜合柱狀圖及區(qū)域構(gòu)造事件（據(jù)文獻(xiàn)[12]修改）Fig.2 Comprehensive histogram and regional tectonic events in South Kunsong area (modified from reference [12])

研究區(qū)位于兩大構(gòu)造帶共同作用的地區(qū)，即與印支地塊和華南地塊擠壓作用有關(guān)的湄平斷裂帶和與南海形成有關(guān)的南海西緣?萬安斷裂帶。依據(jù)Hall[21–22]的理論模型，南昆嵩地區(qū)還應(yīng)受到三塔斷裂的作用。中始新世時(shí)期，萬安斷裂在印支地塊擠出時(shí)表現(xiàn)為左旋走滑運(yùn)動(dòng)[23]，漸新世?早中新世時(shí)期萬安斷裂為右旋走滑運(yùn)動(dòng)[24–25]，中中新世–晚中新世轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮呋\(yùn)動(dòng)[26]。湄平斷裂是在印度板塊與歐亞板塊碰撞時(shí)導(dǎo)致印支地塊向東南方向擠出而形成的NW 向走滑斷裂[21–22]。前人研究[14,27]認(rèn)為NNE 向的主斷裂控制萬安盆地的形成演化，主斷裂與次級(jí)斷裂共同組合成“馬尾狀”斷裂組合樣式。

3 數(shù)據(jù)與方法

本研究基于越南南部近海采集的4 593.3 km 的二維地震資料（圖3）開展地震解釋工作，主要參考鉆井（20-PH-1X、12-C-1X、12-B-1X 等）[12,28]資料確定沉積物在垂向上巖性的變化。對(duì)研究區(qū)二維地震剖面進(jìn)行層位追蹤以及標(biāo)定，依據(jù)萬安盆地的主要構(gòu)造演化階段，共識(shí)別出6 個(gè)層序界面，自下而上分別為：T100、T60、T50、T40、T30、T20，界面之間分別對(duì)應(yīng)漸新統(tǒng)（Sq1）、下中新統(tǒng)（Sq2）、中中新統(tǒng)（Sq3）、上中新統(tǒng)（Sq4）、上新統(tǒng)（Sq5）、第四系（Sq6）共 6 個(gè)3 級(jí)層序。將研究區(qū)劃分為3 套構(gòu)造層，通過回剝法繪制南昆嵩地區(qū)構(gòu)造–沉積充填剖面，計(jì)算構(gòu)造沉降量以及構(gòu)造沉降速率，分析南昆嵩地區(qū)漸新世以來斷裂發(fā)育特征與構(gòu)造演化史和沉積過程，探討萬安斷裂、三塔斷裂和湄平斷裂3 條主要的走滑斷裂以及南海的海底擴(kuò)張對(duì)南昆嵩地區(qū)構(gòu)造演化的控制作用。

圖3 南昆嵩地區(qū)測(cè)線圖Fig.3 Survey line map of South Kunsong area

4 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造層序界面及其斷裂發(fā)育特征

4.1 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造層序界面

T100 是南昆嵩地區(qū)基底與上部沉積地層的分界線，是地震剖面上可獲得的最深的區(qū)域不整合面，Matthews 等[12]研究認(rèn)為萬安盆地發(fā)育始新世/早漸新世至今的地層，下伏基底主要由距今60～150 Ma 晚中生代中酸性火山巖–巖漿巖組成，T100 在萬安盆地中東部雙程時(shí)間深度可超過5 s[28]，在南昆嵩地區(qū)最深則不足4 s；南昆嵩地區(qū)受始新世裂谷作用及之后的剝蝕作用，始新世地層后期被完全剝蝕，我們認(rèn)為南昆嵩地區(qū)主要沉積漸新世以來的地層。距今30～40 Ma 南海地區(qū)發(fā)生西衛(wèi)運(yùn)動(dòng)，以南沙海域?yàn)橹鞯呐璧剡M(jìn)入斷陷階段，研究區(qū)發(fā)生大規(guī)模沉降，南昆嵩地區(qū)雛形就此形成。T100 在南昆嵩地區(qū)北部的地層中表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、連續(xù)性較好的反射特征，在研究區(qū)南部斜坡區(qū)由于斷層以及侵入體的影響，表現(xiàn)出連續(xù)性較差、雜亂空白的反射特征（圖4）。

T50 是早中新統(tǒng)與中中新統(tǒng)的分界線，也是南昆嵩地區(qū)伸展斷拗期與走滑改造期的分界線。早中新世時(shí)期，婆羅洲與古南海發(fā)生碰撞，西南次海盆逐漸停止擴(kuò)張[22]，南沙海區(qū)沉積盆地地層在碰撞擠壓的作用下抬升并遭受剝蝕形成一個(gè)區(qū)域不整合面，即T50界面，研究區(qū)發(fā)生構(gòu)造正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象[29]。李春峰和宋陶然[30]認(rèn)為T50 界面是古南海消亡等一系列事件所形成的不整合面。T50 在研究區(qū)北部表現(xiàn)為中–強(qiáng)振幅、連續(xù)性較好的反射特征，研究區(qū)南部表現(xiàn)為中等振幅、連續(xù)性較差，多被斷層切斷（圖4）。

T40 是中中新世與晚中新世沉積地層的分界線，標(biāo)志著南昆嵩地區(qū)由走滑改造階段進(jìn)入熱沉降階段，主要對(duì)應(yīng)萬安運(yùn)動(dòng)。中中新世晚期，太平洋板塊持續(xù)向歐亞板塊俯沖；菲律賓海板塊與歐亞板塊在民都洛島處碰撞，婆羅洲逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)結(jié)束，南海進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境。晚中新世以來南昆嵩地區(qū)逐漸進(jìn)入熱沉降階段，發(fā)育陸架三角洲沉積體系，萬安盆地構(gòu)造高點(diǎn)上發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地。研究區(qū)中部和北部的地震剖面上斷裂數(shù)量在T40 上部的地層中驟減（圖4）。

圖4 構(gòu)造層界線及反射特征Fig.4 Boundary and reflection characteristics of tectonic layers

4.2 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造層斷裂發(fā)育特征

南昆嵩地區(qū)漸新世以來經(jīng)歷了伸展斷拗期（漸新世–早中新世）、走滑改造期（中中新世）和區(qū)域沉降期（晚中新世至今）3 個(gè)構(gòu)造演化階段。以T100 為盆地新生代充填地層的底界面，依據(jù)T100、T50、T40 3 個(gè)界面，將研究區(qū)沉積地層劃分為3 套構(gòu)造層，分別為下部構(gòu)造層（Ts1）、中部構(gòu)造層（Ts2）和上部構(gòu)造層（Ts3）。

下部構(gòu)造層主要是指漸新世–早中新世發(fā)育的地層，此時(shí)研究區(qū)為伸展斷拗階段，研究區(qū)受裂谷伸展作用形成大規(guī)模地塹、半地塹構(gòu)造。中部構(gòu)造層是指中中新統(tǒng)地層，研究區(qū)進(jìn)入走滑改造階段，南海擴(kuò)張基本結(jié)束，萬安斷裂由右旋走滑運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮呋\(yùn)動(dòng)，研究區(qū)整體由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯏D壓的構(gòu)造環(huán)境，致使沉積地層出現(xiàn)構(gòu)造正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象（圖5）。上部構(gòu)造層為晚中新世以來沉積的地層，斷裂不發(fā)育，以穩(wěn)定沉積為主，沒有明顯的斷裂組合樣式，僅少數(shù)幾條斷裂切穿上部地層。南昆嵩地區(qū)下部構(gòu)造層（Ts1）與中部構(gòu)造層（Ts2）斷層十分發(fā)育，斷裂多以花狀構(gòu)造、階梯狀斷層、“Y”型斷層和卷心型斷層的組合樣式出現(xiàn)。

采用SPSS18.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料以(±s)表示,采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以(%)表示,采用χ2檢驗(yàn),P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖5 構(gòu)造反轉(zhuǎn)Fig.5 Tectonic inversion

（1）剖面L2-3 上存在高角度花狀構(gòu)造，在中中新統(tǒng)的地層中存在由負(fù)花狀構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)檎顦?gòu)造現(xiàn)象，研究區(qū)中中新世出現(xiàn)構(gòu)造反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，南昆嵩地區(qū)南部斷裂區(qū)域變形帶窄，但地層產(chǎn)狀近乎水平，表明此時(shí)研究區(qū)并不是在水平擠壓作用下形成的反轉(zhuǎn)，而是在基底斷裂誘發(fā)的水平扭動(dòng)下形成的，且反轉(zhuǎn)強(qiáng)度不大，與王燮培等[31]研究觀點(diǎn)一致，此時(shí)研究區(qū)中中新世應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，研究區(qū)南部由先前的拉張狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓狀態(tài)。圖5b 斷層F1 早期為正斷層，后期成為迭加逆斷層，也是由于研究區(qū)南部地層經(jīng)歷正構(gòu)造反轉(zhuǎn)后張性斷層遭受擠壓上盤抬升而形成的。

（2）“Y”型斷層組合中，主干斷層切穿下部地層，規(guī)模較大，發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)（圖6）?！癥”型斷層在研究區(qū)南部斜坡區(qū)發(fā)育較為普遍，主要與小型地塹、半地塹伴生，主干斷裂出現(xiàn)切穿基底的特征。

圖6 南昆嵩地區(qū)斷裂組合樣式Fig.6 The style of fault combination in South Kunsong area

（3）階梯狀斷層在研究區(qū)較為普遍，主要發(fā)育于研究區(qū)西南部。地震剖面L2-1 揭示，階梯狀斷層一側(cè)的地層呈階梯狀向同一個(gè)方向陷落，兩側(cè)斷層在平面上呈雁行式排列。

（4）卷心型斷層是以斷裂帶中心為界，兩側(cè)斷層數(shù)量大致相同，且兩側(cè)斷層傾向相反（圖6），斷層在剖面上通常呈平滑的鏟狀。這種斷層組合樣式通常位于研究區(qū)的東南部，此處為南昆嵩地區(qū)與納土納隆起的交界處，由于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷層較為發(fā)育，錯(cuò)斷層位較多。

4.3 南昆嵩地區(qū)斷裂平面分布特征

南昆嵩地區(qū)發(fā)育大量正斷層，大型正斷層大多分布在地塹、半地塹邊界，控制著地塹的延伸和沉降。結(jié)合地震剖面斷裂發(fā)育特征，分別繪制T100、T60、T50 和T40 面斷裂分布圖（圖7）。依據(jù)斷裂分布圖結(jié)合地震剖面數(shù)據(jù)可知南昆嵩地區(qū)斷裂延伸方向大致可分為3 種：N–S 向、W–E 向和NE–SW 向。

圖7 T100、T60、T50 與T40 主要斷裂分布圖Fig.7 T100,T60,T50 and T40 fracture distribution map

N–S 向斷裂在研究區(qū)最為發(fā)育，整個(gè)萬安盆地中N–S 向斷裂也主要集中在南昆嵩地區(qū)。研究區(qū)中部的一條大型N–S 向斷裂貫穿南北，受巖石圈拉張作用，始新世–漸新世時(shí)期主要呈現(xiàn)為正斷層性質(zhì)，中新世以來此斷裂北部為正斷層性質(zhì)，南部逐漸表現(xiàn)為走滑斷裂性質(zhì)，表征出壓扭作用的增強(qiáng)，此斷裂切穿研究區(qū)大部分沉積地層。N–S 向斷裂主要形成于研究區(qū)早期裂谷作用，受區(qū)域基底構(gòu)造與萬安斷裂走滑控制[32]，N–S 向斷裂中有些斷層至今還處于活躍狀態(tài)。

W–E 向斷裂主要分布于研究區(qū)的東部，斷層活動(dòng)的時(shí)間主要為始新世和早漸新世，T100 斷裂分布圖上W–E 向斷裂分布最為廣泛，表征出此時(shí)研究區(qū)受到N–S 向的張性力。始新世–早漸新世時(shí)期，古南海向南俯沖于婆羅洲地塊之下，古南海開始消亡，研究區(qū)在N–S 向拉伸的作用下形成W–E 向斷裂。

NE–SW 向的斷裂在研究區(qū)西南部、西北部均有發(fā)育，但主要發(fā)育于整個(gè)萬安盆地的東北部。漸新世末期，南海S–N 向擴(kuò)張轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂洗魏Ｅ璧腟E–NW向擴(kuò)張，導(dǎo)致南昆嵩地區(qū)內(nèi)發(fā)育NE–SW 向斷裂。

T100、T60、T50 和T40 面提供了研究區(qū)沉積厚度差異，可以確定斷層大致的活躍時(shí)間，比如T100 與T60、T60 與T50 之間時(shí)間變化大且地塹沉積厚度與范圍大幅變化，表明此時(shí)段斷層活動(dòng)性增加；T50 和T40 之間的時(shí)間間隔變化很小，說明在T40 之后，斷層數(shù)量大大減少。A 地塹邊界斷層形成較早，在整個(gè)地塹沉降的過程中保持活躍。

4.4 南昆嵩地區(qū)沉降特征

選取L1-2、L2-6、L2-3 和L2-2 4 條測(cè)線繪制南昆嵩地區(qū)構(gòu)造沉降量折線圖（圖8），在這4 條剖面上，每條測(cè)線選取3 口模擬井，繪制南昆嵩地區(qū)構(gòu)造沉降速率柱狀圖（圖9）。選取的模擬井均位于南昆嵩地區(qū)內(nèi)部，遠(yuǎn)離斷層并貫穿整個(gè)南昆嵩地區(qū)，可作為研究南昆嵩地區(qū)構(gòu)造沉降變化的典型剖面。

圖8 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造沉降量折線圖Fig.8 Broken line diagram of tectonic subsidence in South Kunsong area

構(gòu)造沉降曲線表明，南昆嵩地區(qū)不同部位的沉降存在明顯差異（圖8），中北部沉降較南部和西部強(qiáng)，凹陷區(qū)較隆起區(qū)強(qiáng)，沉降較強(qiáng)的區(qū)域邊界往往受大型斷裂控制。尤其是上述N–S 向斷裂，控制著沉積中的遷移以及沉降速率，反映出構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制凹陷沉降速率以及構(gòu)造沉降量。北部測(cè)線L1-2 中部地區(qū)總沉降量最大，構(gòu)造沉降量占總沉降60%～80%[8]，總沉降量可達(dá)6 000 m 以上，中部L2-6、南部L2-3 各時(shí)期沉降速率較L1-2 均勻，L1-2 中部為南昆嵩地區(qū)的沉積中心，中西部和南部沉降較為均勻，構(gòu)造沉降曲線上表現(xiàn)出的南北差異，反映了區(qū)域伸展斷拗期分塊明顯，構(gòu)造分割強(qiáng)烈。

南昆嵩地區(qū)構(gòu)造最深處為北部A 地塹和東部B地塹（圖7），A 地塹呈南北向延伸，B 地塹范圍較大，是沉積物主要的匯聚區(qū)。A、B 兩地塹早中新世–中中新世沉積厚度大于1 200 m，基底最深處位于A 地塹，最深超過4 848 m。漸新世–早中新世時(shí)期（Ts1），受南海西南次海盆擴(kuò)張的影響，對(duì)南昆嵩地區(qū)影響最大的萬安斷裂北段右旋走滑活動(dòng)放緩，南昆嵩地區(qū)的伸展作用逐漸減弱，構(gòu)造沉降速率減?。▓D9），但減小的幅度并不大；中中新世（Ts2）較早中新世的構(gòu)造沉降速率明顯增強(qiáng)，反映出南海擴(kuò)張結(jié)束后，萬安斷裂由右旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮呋?，?duì)研究區(qū)產(chǎn)生弱擠壓作用，致使研究區(qū)構(gòu)造體制發(fā)生了轉(zhuǎn)化，周緣產(chǎn)生構(gòu)造正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，斷層性質(zhì)與活動(dòng)變化致使研究區(qū)快速沉降；晚中新世以來（Ts3），萬安斷裂與湄平斷裂走滑活動(dòng)基本停止，構(gòu)造沉降速率減小，剖面L1-2、L2-6和L2-3 都顯示出晚中新世時(shí)期的研究區(qū)構(gòu)造沉降速率明顯減小的趨勢(shì)；南昆嵩地區(qū)4 條測(cè)線模擬井的構(gòu)造沉降速率均表現(xiàn)出上新世以來大幅增大的趨勢(shì)，可能與南昆嵩地區(qū)湄公河物源大規(guī)模進(jìn)積和萬安斷裂再次發(fā)生走滑運(yùn)動(dòng)有關(guān)，尤其是測(cè)線L2-2 的模擬井，構(gòu)造沉降速率達(dá)到了201 m/Ma。

圖9 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造沉降速率柱狀圖Fig.9 Histogram of tectonic subsidence rate in South Kunsong Sag

5 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造演化控制因素

利用回剝法繪制南昆嵩地區(qū)北（L1-2）、中部（L2-6）兩條典型的地震剖面發(fā)育演化圖（圖10），從圖10 可以明顯看出，南昆嵩地區(qū)地層厚度分布不均勻，隆起區(qū)地層明顯減薄，研究區(qū)北部呈現(xiàn)典型的箕狀斷陷沉積，斷裂早期主要集中分布在地塹、半地塹邊界部位，研究區(qū)南部沉積較薄，斷裂發(fā)育錯(cuò)綜復(fù)雜，斷裂在研究區(qū)北部多為正斷層，而研究區(qū)南部則出現(xiàn)走滑斷層與反轉(zhuǎn)構(gòu)造（圖5）；斷裂在早中新世以來變得更加活躍，斷層數(shù)量相較晚漸新世增加，從空間分布和數(shù)量上來看，正斷層占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)；南昆嵩地區(qū)構(gòu)造呈現(xiàn)典型的“下斷上坳”的特征，下部構(gòu)造層斷裂大規(guī)模發(fā)育，大型斷裂與研究區(qū)的沉降中心密切相關(guān)；中部構(gòu)造層斷裂數(shù)量明顯較少，但仍有斷層發(fā)育；上部構(gòu)造層斷裂不發(fā)育，僅有幾條大型斷裂切穿上部地層。

圖10 南昆嵩地區(qū)構(gòu)造?沉積充填演化剖面Fig.10 Tectonic-sedimentary filling evolution profile in South Kunsong area

印度板塊與歐亞板塊的碰撞對(duì)東南亞地區(qū)的構(gòu)造演化起控制作用[33–38]，導(dǎo)致印支地塊沿著紅河斷裂向東南方向擠壓[3,39–41]。擠出逃逸模式表明，三塔斷裂與湄平斷裂是早期印度板塊與歐亞板塊碰撞所形成的走滑斷裂[42]。南海西緣–萬安斷裂是紅河斷裂的延伸，紅河斷裂左旋走滑的時(shí)間與南海擴(kuò)張的時(shí)間相吻合，制約南海的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)[43–44]。

湄平斷裂與三塔斷裂入海的延伸部分被近海的盆地伸展作用取代，Rangin 等[36]，Morley[45–46]，Achache和Courtillot[47]依據(jù)磁異常特征認(rèn)為三塔斷裂延伸至馬來半島北部、泰國(guó)灣東部[41,48]，三塔斷裂與湄平斷裂主要為NW–SE 向[40]。始新世–中中新世時(shí)期，湄平斷裂在印支地塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)擠出的過程中由左旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋\(yùn)動(dòng)[28,45]。萬安斷裂帶漸新世–早中新世時(shí)期為左旋走滑，上新世至今為弱右旋走滑運(yùn)動(dòng)[49–50]。萬安盆地位于南海西南次海盆的尖端，總體走向?yàn)镹–S 向，主要受萬安斷裂的控制，而位于萬安盆地西部南昆嵩地區(qū)構(gòu)造演化是在萬安斷裂的控制下，受三塔斷裂、湄平斷裂和南海的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)制約下的區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成[32–33,46]。

5.1 初始裂谷期（始新世）

新生代以來東南亞地區(qū)的構(gòu)造變形是在印度板塊與歐亞板塊碰撞時(shí)產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)[51–53]。始新世時(shí)期，印度板塊與歐亞板塊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)镹E–SW 向[42,44,49]；距今大約45 Ma，印度板塊持續(xù)向北俯沖（圖11a），伴隨西南太平洋板塊NWW向俯沖作用，菲律賓海板塊逐漸向NNW 運(yùn)動(dòng)，俯沖板塊發(fā)生極性倒轉(zhuǎn)，古南海開始向南俯沖，逐漸消亡，南海地區(qū)開始遭受N–S 向拉伸[52]；中始新世時(shí)期，古南海向南俯沖至婆羅洲下方（圖11a）[22,46–47]，此時(shí)南海地區(qū)遭受的N–S 向拉張作用延伸至南昆嵩地區(qū)西部，研究區(qū)W–E 向斷裂開始形成。

圖11 印度板塊東部應(yīng)力模型（據(jù)文獻(xiàn)[18,21]修改）Fig.11 Stress model of the eastern Indian Plate (modified from references [18,21])

中始新世–早漸新世時(shí)期，位于研究區(qū)東部的南海西緣–萬安斷裂帶由早期左旋走滑轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋\(yùn)動(dòng)，擠壓應(yīng)力方向在這一時(shí)間段發(fā)生大幅變化，前期沉積的地層抬升致使研究區(qū)漸新世以前的地層幾乎全部被剝蝕，這與Matthews 等[12]研究認(rèn)為萬安盆地主要沉積漸新世以來的地層一致，后期萬安斷裂右旋走滑，研究區(qū)在區(qū)域伸展的作用下導(dǎo)致南昆嵩地區(qū)所處位置的地殼減薄，加之印支地塊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)與萬安斷裂、三塔斷裂走滑耦合，切割基底，南昆嵩地區(qū)一系列地塹、半地塹由此形成[12,32]。

5.2 伸展斷拗期（漸新世–早中新世）

漸新世早期，印度板塊與歐亞板塊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)變?yōu)槠狈较颍▓D11b）。太平洋板塊持續(xù)向NWW 向俯沖（圖11b），西北次海盆與東部次海盆沿NNE–SSW 向開啟，現(xiàn)今南海開始擴(kuò)張；漸新世末期，古南海俯沖帶走向由E–W 向變?yōu)镹E 向，南海地區(qū)產(chǎn)生NW–SE 向伸展作用，南海西南次海盆開啟（圖11c），此時(shí)形成的斷層多為NW–SE 向。漸新世至早中新世萬安斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚呋\(yùn)動(dòng)[29]（圖11c），湄平斷裂在早中新世為右旋走滑運(yùn)動(dòng)，研究區(qū)位于兩大斷裂帶之間，受到斷裂帶兩側(cè)拉張作用，此時(shí)研究區(qū)N–S 向斷裂系統(tǒng)形成，研究區(qū)南部產(chǎn)生大量花狀構(gòu)造，致使研究區(qū)N–S 向斷裂與萬安盆地中東部斷裂性質(zhì)不同，N–S 向斷裂僅在萬安盆地西部南昆嵩地區(qū)出現(xiàn)。作為南海西南次海盆擴(kuò)張的延伸區(qū)，雖然西南次海盆擴(kuò)張對(duì)研究區(qū)的影響逐漸縮小，但南昆嵩地區(qū)伸展作用主導(dǎo)萬安盆地加速擴(kuò)張，周緣孤立的凹陷逐漸形成統(tǒng)一的湖盆，南昆嵩地區(qū)進(jìn)入伸展斷拗期主要階段，發(fā)育一系列生長(zhǎng)斷層和箕狀構(gòu)造，研究區(qū)斷裂數(shù)量增多，斷層伸展作用強(qiáng)，沉降加大。

5.3 走滑改造期（中中新世）

距今17 Ma 北巴拉望地塊與加里曼丹的碰撞阻礙了南海新生代海底擴(kuò)張，距今16 Ma 左右，南海西南次海盆停止擴(kuò)張（圖11d），南海的構(gòu)造格局初步形成，研究區(qū)不再受NW–SE 向拉張作用，三塔斷裂在中中新世以來幾乎沒有滑動(dòng)，對(duì)研究區(qū)的影響很小[33]，此時(shí)主要受萬安斷裂活動(dòng)的影響。萬安斷裂由右旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮呋\(yùn)動(dòng)對(duì)研究區(qū)產(chǎn)生NE–SW向的壓扭構(gòu)造（圖11d），位于研究區(qū)南部的納土納盆地受到擠壓作用延伸至萬安盆地與此時(shí)萬安斷裂產(chǎn)生的壓扭作用耦合，致使研究區(qū)與納土納盆地在原有的拉伸狀態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓狀態(tài)，研究區(qū)發(fā)生正構(gòu)造反轉(zhuǎn)現(xiàn)象與東南部正斷層后期轉(zhuǎn)變?yōu)榈幽鏀鄬拥默F(xiàn)象，此時(shí)南昆嵩地區(qū)周圍的斷裂運(yùn)動(dòng)變緩，凹陷伸展速率變低，研究區(qū)沉積厚度加深，先前形成的地塹、半地塹隆起抬升。

5.4 熱沉降期（晚中新世至今）

晚中新世時(shí)期，澳大利亞板塊持續(xù)向北俯沖，菲律賓島弧與北巴拉望地塊碰撞[22–23]，南海大部分區(qū)域進(jìn)入熱沉降期。晚中新世以來，三塔斷裂與湄平斷裂走滑速率降低，萬安斷裂逐漸演變?yōu)槿跤倚呋\(yùn)動(dòng)，活動(dòng)速率大大降低。上新世以來，萬安斷裂的再次弱右旋活動(dòng)致使研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)速率加強(qiáng)，上新世以來湄公河物源越過昆嵩隆起，大規(guī)模進(jìn)積，致使南昆嵩地區(qū)沉降速率有所加強(qiáng)。距今5 Ma 左右，馬尼拉海溝北部的俯沖作用使呂宋島弧與臺(tái)灣島的東亞大陸邊緣發(fā)生碰撞，此后南海地區(qū)逐漸處于相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境中，南昆嵩地區(qū)經(jīng)歷了晚中新世的緩慢沉降和上新世以來的快速沉降，但整個(gè)凹陷的構(gòu)造較穩(wěn)定，以陸架沉積為主。

漸新世以來在東南亞與南海的構(gòu)造環(huán)境影響下，南昆嵩地區(qū)在經(jīng)歷初始裂谷期、伸展斷拗期、走滑改造期以及熱沉降期一系列的構(gòu)造演化階段后，區(qū)域構(gòu)造性質(zhì)也表現(xiàn)為以伸展與走滑作用為主–走滑斷裂控制–熱沉降的三段式轉(zhuǎn)變。

6 結(jié)論

（1）依據(jù)構(gòu)造演化階段，將南昆嵩地區(qū)沉積地層劃分為3 套構(gòu)造層，下部構(gòu)造層（漸新世–早中新世）和中部構(gòu)造層（中中新世）中斷裂組合樣式主要為：卷心型斷層、“Y”型斷層、階梯狀斷層和高角度花狀斷層等，斷裂延伸方向大致可分為3 種：N–S 向、W–E 向和NE–SW 向；上部構(gòu)造層（晚中新世至今）斷裂不發(fā)育，為穩(wěn)定沉積作用。

（2）南昆嵩地區(qū)漸新世至早中新世為斷層較為活躍的時(shí)段，中中新世在南海構(gòu)造格局初步形成的背景下，伴隨萬安斷裂由右旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮\(yùn)動(dòng)，凹陷內(nèi)出現(xiàn)構(gòu)造正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；晚中新世以來，三大走滑斷裂活動(dòng)性弱，研究區(qū)進(jìn)入穩(wěn)定沉積環(huán)境；直至上新世以來，湄公河物源體系大規(guī)模進(jìn)積以及萬安斷裂的再次活動(dòng)致使研究區(qū)構(gòu)造沉降速率有所加強(qiáng)。

（3）南昆嵩地區(qū)斷裂活動(dòng)與沉降受萬安斷裂控制，在三塔斷裂和湄平斷裂以及南海的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)共同影響下，主要經(jīng)歷了4 個(gè)構(gòu)造演化階段：始新世時(shí)期的初始裂谷期、漸新世–早中新世的伸展斷拗期、中中新世的走滑改造期和晚中新世至今的熱沉降期，漸新世以來區(qū)域構(gòu)造性質(zhì)表現(xiàn)為以伸展與走滑作用為主–走滑斷裂控制–熱沉降的三段式轉(zhuǎn)變。