南海北部大陆边缘洋陆过渡带构造研究

【摘要】：相比于典型的被动大陆边缘的特征,南海北部陆缘具有特殊的构造和地层特征。这种差异可归因于由欧亚板块、菲律宾海板块和印澳板块相互作用引起的南海多幕构造运动和岩浆活动。基于多条穿过南海北部陆缘高质量的深反射多道地震剖面和最新的卫星重力数据,本文分析了南海北部陆缘洋陆过渡带内的构造、岩浆活动和深部反射特征,以研究南海北部陆缘的张裂类型和伸展机制。研究区的构造演化明显可分为裂陷期和拗陷期两大阶段。在晚渐新世期间,整个南海北部陆缘都发生裂陷期的延迟现象,其表现是部分构造单元内的沉积速率未显著减小甚至有所增加和早中新世生物礁和浅水碳酸盐岩台地的发育。岩浆活动始终贯穿南海形成演化的过程中,南海北部陆缘强烈的火山活动发生于海底扩张末期或海底扩张停止以后。相比西北缘陆坡微弱的岩浆活动,与其相邻的西北次海盆、夭折裂谷以及西沙、中沙海区的岩浆活动却非常强烈,其主活动期为裂陷期(29.3-23.3Ma)。南海北部陆缘洋陆过渡带向陆一侧边界位于陆架坡折或上陆坡向下陆坡转折处,向海一侧一般以围限前缘掀斜断块的向海倾的铲状正断层为界与洋壳区分,而局部地区(如西段Line07剖面)则以火山为界与洋壳区分,总体上呈NE-SW向展布,其范围由东向西逐渐收窄。洋陆过渡带在陆缘东段以受岩浆混染的裂陷期断陷和火山带(埋藏火山带)为特征,其范围超过200km;在中段一般以裂陷期断陷、受铲式正断层围限的构造低凸起和向海倾的掀斜断块带为特征,向西则以裂陷期断陷、受岩浆活动影响的构造低凸起、火山带和向海倾的掀斜断块带为特征,范围在220-265km之间;至陆缘西段,其范围收窄至69km左右,以裂陷期断陷为特征。重震联合反演结果表明,南海北部陆缘下地壳高速层厚度在下陆坡之下厚达0.8-5km,而在东沙隆起附近地壳之下其厚度达到了6-10km,之后向两侧逐渐减薄,向西消失于白云凹陷之下,向东随过渡壳俯冲于吕宋岛弧之下。下地壳高速层广泛展布于南海北部陆缘东半部分的陆架和陆坡,这表明其范围与洋陆过渡带的范围并不重合,也意味着下地壳高速层并不是南海北部陆缘洋陆过渡带的必要标志。而陆架-陆坡区的火成岩和下地壳高速层的起源可能与被动上涌的软流圈的减压熔融有关,这种减压熔融作用导致了裂后期岩浆底侵和对地壳的侵位。相比于两端元类型的岩浆匮乏型被动大陆边缘和火山型被动大陆边缘,南海北部陆缘是一个中间过渡的张裂模式,而且该模式更接近于岩浆匮乏型被动大陆边缘的特征。通过对南海南北共轭陆缘进行特征对比发现,南海北部陆缘洋陆过渡带大型控凹断层极为发育,而南部陆缘洋陆过渡带铲状断层可归并于主滑脱面或莫霍面上,这种构造差异现象可能是由南海新生代演化过程中地壳的随深度变化的差异伸展造成的,而导致这种差异伸展的深源机制很可能就是地幔岩石圈的破裂要早于陆壳。