中国近海盆地的构造演化

根据盆地的板块构造边界和地壳性质,中国近海新生代盆地可分为以下四类(表4-2)。

表4-2中国近海沉积盆地类型

中国近海普遍存在古近系-新近系层序,下部为裂谷层序,上部为裂后层序(图4-8)。前者以差异沉降为特征,后者以不等厚覆盖多个分离的半地堑序列和隆起为特征。两个层序之间存在一个重要的构造界面——裂缝不整合。这一界面一般发育在古近系上部,但由于构造变化的时间略有不同,在不同地区又有所不同。如珠江口盆地的断裂不整合位于渐新统的上部,北部湾盆地、琼东南盆地和莺歌海盆地位于渐新统的下部。东海盆地西部和南黄海盆地缺失渐新统,不整合面在始新统和中新统之间(图4-8)。

(1)裂谷期

在中国近海,古近纪为区域性伸展阶段,形成盆-脊构造格局。“盆地”主要是由半地堑组成的负向构造单元,表现为相对沉降,被沉积物充填。“脊”主要是一个半地垒,以相对隆起和侵蚀为特征。从渤海湾盆地到南海北部大陆边缘,有许多古近纪裂谷群(图4-9)。虽然半地堑和半地垒的规模差别很大,从几十平方公里到一千多平方公里,沉积物厚度从3000 m到8000 m不等,但在形成时期基本上分为三个阶段。虽然裂谷序列可视为一个大的构造旋回,但由于新生代的幕式不平衡拉伸和断裂活动,它在时间上具有多幕性,在区域上发展不均匀。

(1)晚白垩世-古新世-早始新世

中国近海新生代裂陷最早可能始于晚白垩世,古新世是主要裂陷期之一。不同盆地伸展活动的发育及其发育程度有显著变化。该阶段渤海湾盆地前期剥蚀夷平,普遍缺乏沉积,后期沉积孔店组地层。张性活动主要发生在南黄海和东海,其次是南海。而南黄海和东海已进入强烈伸展期,古新统湖相或海陆交互相烃源岩发育,如南黄海盆地的泰州组和阜宁组。东海盆地的月桂峰组、灵峰组和明月峰组。南海北部的珠江口盆地和北部湾处于早期伸展阶段,主要由粗碎屑沉积组成。珠江口盆地的神狐组和北部湾盆地的长流组也处于这一阶段,沉积环境为陆相,分布相当有限。黄海、东海和台湾海峡的盆地与太平洋板块的东退有关。南海北缘的盆地与南海的NE向拉分有关。

(2)始新世中晚期

始新世是中国近海盆地强烈伸展沉降时期,主要烃源岩普遍发育,但此时发育程度在空间上不均衡。渤海进入裂陷高峰期,在沙河街组三段和四段形成厚层沉积。南黄海盆地和东海盆地西部已进入伸展退缩期,沉积物变薄变厚。平湖组沉积形成于东海盆地,但主要发育于浙东坳陷。南海北缘盆地进入裂陷高峰期,珠江口盆地形成文昌组,北部湾盆地形成流沙港组。

图4-8中国主要近海盆地构造演化对比。

图4-9断陷期中国近海盆地的构造格局

始新世晚期,整个海域上升地层受到不同程度的侵蚀,与上覆沉积地层不整合。

(3)渐新世

中国近海渐新世进入新的伸展期。一般早晚有两个伸展幕,上渐新统和下渐新统被一个不整合隔开。然而,渐新统在南海、渤海盆地的渤中坳陷、东海盆地、莺歌海盆地和琼东南盆地延伸较强,而在北部湾盆地、东海盆地西部坳陷和除渤中坳陷以外的渤海盆地延伸减弱。

图4-10中国近海盆地坳陷期构造格架

沙河街组和东营组形成于渤海湾盆地,华钢组形成于东海盆地西湖凹陷,珠江口盆地恩平组和珠海组上部、琼东南盆地崖城组和陵水组、北部湾盆地涠洲组均为该阶段沉积。整体来看,裂陷沉积进入了衰退萎缩期;而且东海盆地西部和南黄海由于停止伸展,缺失渐新世沉积。

(二)开裂后期

新近纪以来,中国近海盆地普遍进入裂后沉降期,其* * *表现为断陷期隆起与坳陷相对升降的构造关系,剥蚀与充填的沉积关系被彻底改变,演化为统一沉降,统一接受盆外隆起提供的物源。不同的是,每个盆地的凸起开始接受沉积的时间是先有后有,同一个盆地的不同凸起开始接受沉积的时间并不完全相同。早期断陷对断裂后期地层发育有一定影响,但影响程度显著不同。早期断陷的上覆岩层一般比隆起厚。

值得强调的是,渤海盆地的渤中坳陷、莺歌海和琼东南盆地南部的新近系地层特别厚,一般超过4000米,与除渤中坳陷以外的北部湾盆地、珠江口盆地、东海西部盆地、南黄海盆地和渤海盆地的较薄地层明显不同,反映了这两个地区在新构造时期强烈的成盆作用,这可能与其所处的构造位置密切相关。渤中坳陷位于郯庐断裂带中段。

沉积物供给速率主要取决于周围地形、气候和岩性的高差,后两者变化不大时与地形的高差密切相关,这一因素受青藏高原隆升的控制。上述两个地区的快速沉积与青藏高原密切相关。如莺歌海盆地和琼东南盆地,青藏高原第一次隆升后沉积速率高达467 ~ 657 m/ma。同时,由于这一运动的影响,南海珠江口盆地的沉积速率相当高。

(3)结构转型

太平洋板块的后退式俯冲是导致中国沿海一系列裂谷盆地的主要因素。始新世末印度洋板块与欧亚板块的强烈碰撞以及后来青藏高原的隆升也对中国近海盆地的发展产生了重要影响,不仅对裂谷晚期部分地区的构造复兴产生了强烈影响,而且对盆地产生了普遍的改造作用。

图4-11琼东南盆地东部松南凹陷典型剖面显示T60特征,显示古近系上部剥蚀面。

地震资料解释和钻井资料标定证实,近海盆地存在一系列明显的角度不整合。通过地震地层学和层序地层学分析,大部分不整合与构造运动有关,全球海平面升降造成的不整合只占一小部分(仅限于南海)。该海域最明显的构造运动是盆地内37 ~ 30 Ma的破裂不整合,其剥蚀量巨大,与一些学者(李吉均等,1998)描述的青藏高原第一次隆升的时间一致。显然,印度洋板块的俯冲和碰撞不仅抬升了青藏高原,也相应抬升了中国近海。24 ~ 21 Ma是青藏高原的第二次隆升,被认为是中国新生代自然环境转换的最重要事件(石亚峰等,1998)。23.8 Ma的不整合普遍存在于中国近海盆地,尤其是南海北部的盆地,最大剥蚀厚度达数千米(图4-11),表明该时期盆地内的沉积地层发生了强烈的隆升,高度在海平面以上数千米。此外,各盆地4Ma左右的不整合也很明显,这与李吉均等人(1998)讨论的青藏高原整体快速隆升时间更为一致。可见,研究青藏高原所反映的几次隆升,在中国沿海的沉积盆地中确实有所反映。