南沙海域新生代构造运动特征及成因
(广州海洋地质调查局，广州，510760)
第一作者简介:万玲，女，南京大学地球科学系1998毕业，博士，高级工程师，现主要从事海洋地质研究与调查工作。
根据海域地震反射界面、地震层序、断层和褶皱的不同特征，结合周边地区已有的钻井资料和陆地地质，南沙地区在新生代期间大致可划分为四次重要的构造运动:礼乐运动、西向运动、南海运动和南沙运动。频繁的构造运动反映了南沙地区新生代的构造活动，也造成了该地区构造样式的多样性。这一系列运动的出现与新生代期间南海周围的太平洋板块、菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块与欧亚板块之间的相对运动和相互作用密切相关。
南沙构造运动；新生代地震反射；地震序列
1前言
南沙海域位于南海南部，在构造位置上属于欧亚板块、太平洋板块、菲律宾板块和印度-澳大利亚板块的结合部。新生代，太平洋板块俯冲欧亚大陆，印澳板块在西藏与欧亚大陆碰撞，沿苏门答腊海沟和爪哇海沟与东南亚板块汇聚，菲律宾板块逆时针旋转向北漂移，上新世与欧亚板块碰撞。在这一区域构造背景下，南海在新生代发生了分裂和离散，形成了西南次盆地和东部次盆地，在其南北大陆边缘的地层中留下了许多构造运动的痕迹。本文通过钻探揭示的地层接触关系、地震反射层特征和周围陆地地质资料，综合反映了南沙海域新生代构造运动的特征，可分为四次构造运动(表1)，即中生代末至新生代初的礼乐运动、始新世中晚期的西化运动、渐新世晚期的南海运动和中新世的南沙运动，并与南沙邻区对比，讨论了南沙海域的四次区域性构造运动。
2南沙海域新生代构造运动特征
2.1礼乐运动
礼乐运动始于白垩纪晚期，部分地区延续至始新世。因其在南沙海域礼乐区的突出表现而被命名为礼乐运动。地震剖面(图1)以Tg界面为特征，相当于基底不整合面，但该界面具有穿时性，不同发育阶段的新生代地层覆盖了该剥蚀面。
礼乐滩Sampaguita 1井遇到了这个不整合，古新世河流-三角洲相地层覆盖了早白垩世的边缘海相地层。在中国西北的巴拉望陆架上，晚始新世碎屑岩覆盖在早白垩世及以前的地层上；在南海北部也发现了这种区域性不整合。例如，在台湾西南盆地的钻探揭示，渐新世的浅海地层并未整合在早白垩世和中白垩世的河流-浅海相地层上。不整合面上下沉积相和地层岩性的明显变化反映了这是一次非常强烈的大范围的构造运动。
表1南沙海域及邻区新生代构造运动
图1南沙海域中北部礼乐滩选定地震剖面。
图1南沙中北部芦苇滩地震剖面
这种构造运动在南沙海域不同区域的表现是不同的。南沙中北部以张性断裂为特征，形成一系列北东向和北北东向的裂陷槽。在婆罗洲南部和西北部，以俯冲和造山作用为特征，形成古晋造山带。在这一构造运动时期，前新生代的大部分地层都经历了不同程度的变质作用和岩浆岩侵位。礼乐滩拖网采集了晚侏罗世-早白垩世变质岩，在台湾西南部钻取了早、中白垩世浅变质页岩。珠江口、万安盆地和曾母盆地钻遇大量中生代花岗岩和花岗岩，年龄为(80±2.4)Ma ~ 129±7)Ma。
2.2 Westguard运动
卫星西移开始于始新世中晚期，T5界面在地震剖面上有所表现。这种构造运动在南沙地区形成了一个区域性的不整合面，但不同地区发生的运动并不是等时面，层位不时略有变化。在万安盆地和南沙中北部地区，T5往往与隆起区的Tg界面重合，在坳陷区，T5界面表现出切割和超覆现象。礼乐滩Sampaguita-1井为半深海相泥岩、粉砂岩，浅海相粗碎屑岩。上下层反映的沉积环境和沉积建造差异较大。不整合面是半深海相和边缘海相的界面；在沙捞越地区，朗群中的Begara组与上覆的Tatao组之间存在明显的角度不整合。在Sabac的洛克组沉积物中发现了重建的晚白垩世-早始新世超微化石，表明存在一个活跃的隆升和剥蚀期。在地震剖面上，这个不整合面相当于沙巴和沙捞越的深层不整合。在曾母盆地，这种不整合将晚白垩世-中始新世褶皱变质岩与晚始新世-渐新世非变质岩系分开。在吕宋地区，晚始新世以前，地层褶皱隆起，强烈的剥蚀使早、中渐新世地层缺失。
在地震剖面上(图2)，T5-Tg之间的沉积为楔状充填，其边界往往受断层控制，厚度变化较大，局部有不同程度的褶皱变形，相当于同调裂谷沉积体系。
图2南沙海域地震剖面选择(姚永健等，1998)
图2南沙地区地震剖面(姚永健等，1998后)
2.3南海运动
南海运动始于渐新世晚期，由何连生等人(1979)首先命名。在地震剖面上，以T4界面为代表，在南沙地区可以追踪对比，相当于南海东部次盆地扩张前的断裂不整合面，但该界面的形成具有穿时性。在万安盆地和曾母盆地，T4界面位于渐新世和中新世之间，在南维西盆地、康贝盆地、里尔盆地和南沙东南部海域，其时间位于渐新世早期和晚期之间，表明这种运动在南沙海域东部发生较早，在西部发生较晚。这种界面在南海的不同地区有不同的表现形式。在康贝盆地、曾母盆地、南威西盆地、万安盆地(图3)，界面上下地层反射特征明显不同，下部为弱振幅、间歇反射，上部为中强振幅、中高频、连续反射，反映了沉积物自下而上由粗到细的变化规律；在南卫东盆地、九章盆地和安都北盆地，为上部过充型矿床。礼乐滩Sampaguita-1井揭示界面上下有两套完全不同的沉积物，下面为边缘海相砂岩夹泥岩、粉砂岩，上面为灰岩；在曾母盆地，东巴林尖凹陷中第二旋回与第一旋回之间存在明显的角度不整合；在南沙海槽区，相当于德国“SONNE”在南沙海槽地震剖面上显示的蓝色不整合。该界面以下地层有明显的剥蚀现象，上下地震序列具有完全不同的特征。但在构造格架上，除万安盆地外，T4以上的沉积沉降中心与T4以下的沉积沉降中心并不重合，其他盆地中间界面的上下构造具有一定的继承性，表现为断陷进一步沉降加深，盆地沉积范围逐渐扩大。
图3南维西盆地精选地震剖面(根据白等，2000)
图3南威盆地西部地震剖面(白等，2000年后)
2.4南沙运动
南沙运动是南沙地区一次强烈的构造运动，在地震剖面上表现为与T3的不整合界面(图4)。该不整合面最初发现于万安盆地，命名为万安运动。后来调查范围扩大到整个南沙海域，表明代表这一运动的不整合面在全区都能被连续追踪到，说明这是一次影响广泛的构造运动，故更名为南沙运动。
南海地质研究。2003
图4南沙地区ZML312线a、T3不整合面地震剖面图
南沙运动由两个部分组成。第一幕发生在早、中中新世之间，在地震剖面上为界面，特别是在万安盆地、曾母盆地和康贝盆地。南维西和李乐盆地构造变形强烈，追踪困难。第二幕发生在中新世中晚期，是这次构造运动的主要幕。在地震剖面上，有T3界面，这是一个可以连续追踪的区域性不整合面。最显著的特征是T3界面以下地层广泛褶皱变形，而上覆地层水平-近水平不变形，不整合面上下的构造样式完全不同。早期的张性断裂转变为压性和压扭性，表明区域构造应力场已由早期的张性转变为压性。
南沙运动在南沙不同地区的影响程度和表现形式不同，南沙西部和南部地区最强，康贝盆地、南纬西盆地和万安北盆地最明显，甚至出现构造反转，万安盆地最大剥蚀量达2000m；尤其在南沙海域中北部，T3为一套高角度倾斜的反射层(陈玲等，1997)，T3以下的反射层发生了大规模的剥蚀夷平。在康贝盆地西部，计算的最大剥蚀厚度超过1500米(梁金强，1998)。在中建南盆地的东北部也发现了类似的现象(陈玲等，2002)。
在南沙中北部的南纬隆起区、南纬东盆地、康泰盆地和九章盆地，引起T3以下地层的隆起、剥蚀、断裂和岩浆喷发。在里尔盆地，这种运动的影响较弱，主要在盆地西南部的坳陷，盆地东部的台地浅滩区挤压改造不明显，总体表现为南强北弱的特点(曾祥辉等，2002)；西南的巴拉望陆架和南沙海槽相当于蓝色不整合面，其下为渐新世-早中新世碳酸盐岩，其上为一套粗大无序变形的沉积楔(图5)。
图5反射地震记录(监测记录)和SO-27-007线解释剖面(根据Hinz et al .，1985)(图中+符号表示碳酸盐岩地层)。
图5沿SO-27-007线的反射地震记录和解释横截面(显示碳酸盐的横截面)(Hinz等人，1985之后)
3南沙海域新生代构造运动与邻区构造运动对比
南沙地区的新生代构造运动可与南海北部和台湾省地区的构造运动相对应(表1)，表明它的发生具有普遍性。
礼乐运动可与南海北部的神狐运动和台湾的太平天国运动相提并论。这三次运动本质上都属于华南东南缘燕山晚期的构造运动。太平运动的层位可能已经抬高到中生代末期，礼乐滩运动和神狐运动应该属于同一个构造运动，但由于礼乐滩在渐新世从南海北部大陆边缘分裂出来，漂流到现在的南沙地区，所以分离了。礼乐滩西北部巴拉望地区见到的不整合与台湾省浅滩和台湾西南盆地的钻井资料相似，表现为强烈的隆升和剥蚀。地震剖面以伸展断块为特征，这是中国东部燕山晚期构造运动的主要特征。在此基础上，发育了一系列断陷盆地。
南海北部大陆边缘也出现了卫星向西运动。李平禄(1992)研究了珠江口盆地的构造运动后，称之为朱琼运动的第二幕。这种运动在南沙地区婆罗洲北缘最为明显。拉江群经历了强烈的挤压变形，倾角为80 ~ 90°，石英岩脉充填其中。哈奇森(1996)称之为沙捞越造山运动。
南海运动发生在南海北缘早、晚渐新世之间，但东部早于西部，即运动由东向西产生，这种运动形成的不整合面具有穿时性。在珠江口盆地，这种运动形成的不整合面的地震反射特征差异较大，界面以上的反射连续性好，一般为平行至次平行，中频低，振幅适中，反映了海相沉积的特征；界面以下的反射层略倾斜，振幅弱，频率低，反射间断或发散，反映大陆沉积特征。在台湾省地区，这一运动的时限大致在古近纪和新近纪之间，称之为普利运动，它造成了中央山脉西翼古近纪地层的浅变质。
南沙运动在南海北部被称为东沙运动，在台湾省被称为沿海山地运动。这场运动开始于中中新世末期。尽管不同地区持续发展的时间和形式有所不同，但在南海周围的沉积盆地中，这通常是一个普遍的构造反转事件。早期拉伸环境下发育的沉积物普遍产生褶皱变形，褶皱变形在南海北部大陆边缘东部较强，西部较弱。在沙巴地区，这种运动被称为沙巴造山运动，克拉组在中新世中晚期发生隆升变形。
4原因讨论]>
4.1礼乐运动
185Ma之前，太平洋板块产生于库拉板块、凤凰板块和法拉隆板块的大洋中脊的三相点，促进了库拉板块向欧亚大陆的俯冲。根据Northrup等人(1995)和Konov(1984)的研究，太平洋板块在晚白垩世沿NWW方向相对于欧亚板块运动，平均会聚速率为130mm/a(图6)，在晚白垩世-早始新世(68.5~53.0Ma)。从最初的NWW方向向北运动，平均会聚速率突然下降到78mm/a的水平，导致欧亚大陆东部和东南部边缘的区域构造应力场从前挤压向晚白垩世后伸展转化，形成一系列初始裂陷。所以礼乐运动是分裂运动，形成的不整合面相当于法尔威(1974)的分裂不整合面。区域性张性断裂产生一系列NE向张性断层，在地表形成一系列相互分离的NE向地堑和半地堑。古新世-始新世沉积物在地堑中发育，但相应的沉积物往往在地堑之间的地垒上缺失。这可能是这种不整合过时的根本原因。
图6新生代太平洋板块相对于欧亚板块的平均汇聚速率(根据Northrup et al .，1995)。
图6太平洋板块相对于欧亚板块的平均会聚速度(在Northrup等人之后，1995)
4.2 Westguard运动
始新世中晚期，全球板块格局发生重大变化。南海周围发生了几次重要的构造事件。44Ma时，印度板块与欧亚大陆迎面碰撞，导致青藏高原整体隆升，中南半岛向东南挤压。北部的滑动边界是红河断层。43Ma左右，库拉板块俯冲方向转向西北，俯冲至东亚大陆之下，开始形成西太平洋海沟-弧盆体系；44Ma左右，印度洋开始第三次扩张，印澳板块迅速向北移动，并开始沿巽他海沟向东南亚大陆俯冲。在这种构造背景下，南海的构造格局发生了新的变化。在早期西北-东南延伸的基础上，进一步发展和加强了延伸。南海北部西沙中部地区地壳变薄明显。中沙群岛东南侧的南沙地块从华南大陆边缘裂开，向东南漂移。在裂陷地块之后，西南次盆地在早期NE-aulacogue的基础上开始扩张。
此外，在婆罗洲东南部，苏拉威西海盆和望加锡海盆也与西南次海盆几乎同时开裂。不同的是，望加锡盆地的伸展直到中新世早期才停止，而苏拉威西海的开放一直持续到渐新世甚至中新世。苏拉威西海的扩张可能是澳大利亚板块沿爪哇海沟(Lee，1995)向北俯冲造成的弧后扩张的结果，西苏拉威西、北苏拉威西和苏禄海岭形成了一条具有成因联系的岩浆弧。随着苏拉威西海的扩张，西苏拉威西顺时针转向，逐渐与加里曼丹分离。
随着南海西南次盆地的扩张，南沙地块被向南推，加速了其南侧古南海地壳的消失。与此同时，苏拉威西海的扩张将苏禄地块向北推，两者之间的南沙地区处于南北向挤压的构造环境，造成区域性隆起。因此，卫星西移在南沙海域比南海北部更为突出，尤其是南沙与婆罗洲之间，古新世-始新世地层甚至经历了一定程度的浅变质作用。这种构造运动产生的T5界面相当于分离和不整合。
4.3南海运动
渐新世晚期，南海东部次盆地开始扩张，扩张方向不同于西南次盆地的西北-东南方向，而是南北向扩张(B.Taylor和D E Hayes，1983)。东部次盆地的扩张推动李乐-北巴拉望地块向南漂移，古南海洋壳向南俯冲到西南巴拉望陆架之下。与之相对应的是，这一时期全球海平面急剧下降，形成低海平面(Vail et al .，1977，1979)。因此，这种不整合/假整合面的形成既受构造因素的影响，也受海平面变化的影响。南海的运动主要反映了东部次盆地的扩张引起了南海北部和南部大陆边缘的挤压和隆升，对南部早期地层的影响最大，南部和东部运动较早，西部和北部运动较晚。
4.4南沙运动
中新世期间，向北漂移的澳大利亚板块和菲律宾海板块开始遇到阻碍。据研究，25Ma时，菲律宾板块的南端与澳大利亚板块的北端发生碰撞；中新世中晚期，伴随快速逆时针旋转的菲律宾岛弧和巴拉望地块在民都洛岛和班乃岛之间碰撞，东南苏拉威西和西苏拉韦在澳大利亚板块上碰撞(龙利，1997)。这一系列碰撞事件使南沙地块东南缘遭受区域性挤压，加速了古南海洋壳的南向俯冲和消减，最终导致了李乐-北巴拉望地块与加里曼丹-苏禄地块的碰撞和古南海的彻底灭绝。
在南海北部大陆边缘，菲律宾海板块逆时针旋转，向西北方向运动，向欧亚大陆俯冲，挤压南海北部，导致东沙地区中中新世及以前地层强烈变形，变形程度东强西弱，反应运动产生的构造应力来自东部。
中中新世晚期(12 ~ 15 Ma)，印度板块东缘与东南亚西缘斜向碰撞，导致印缅山脉的形成和隆升。因此，中新世中期，南海周边整体处于挤压构造应力场作用下，这是南沙运动的根本原因。这一运动在南海周围的沉积盆地中引起了广泛的构造反转，因此南沙运动是南沙海域最强烈、最广泛和最有影响的构造运动。这次运动后，南海的海底扩张停止，古南海地壳完全缩小，南海的演化进入了一个新的历史阶段。
5结论
新生代期间，南沙海域发生了4次构造运动，即中生代末至新生代初的礼仪运动、始新世中晚期的卫星运动、渐新世晚期的南海运动和中新世中期的南沙运动。这些运动与南海周围板块(或地块)之间的相互作用有关。在这四次运动中，始新世中晚期的西化运动和中新世中晚期的南沙运动对南海的构造发展影响最大，分别对应于南海盆地(西南次盆地)的初始扩张和盆地(东次盆地)扩张的结束。对这两次运动的深入研究将有助于揭示南海盆地的成因。
参考资料和材料
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南沙海域新生代构造运动及成因探讨
万灵、吴能友、姚伯初、曾
(广州海洋地质调查局，广州，510760)
文摘:新近获得的地震资料和以往的钻井资料表明，南沙地区在新生代经历了多期构造运动，即李越运动、西魏运动、南海运动和南沙运动。这些运动与太平洋板块、菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块相对于欧亚大陆的运动有关。
关键词:南沙构造运动新生代地震反射地震序列