南黄海北部地区逆冲推覆构造特征

姚 蓉，罗开平，杨长清

(1.中国科学院 广州地球化学研究所，广州 510640； 2.湖南师范大学，长沙 410081； 3.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214151； 4.青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266071)

1 地质构造背景

南黄海地区在大地构造上位于扬子板块东段，亦即郯庐断裂带以东，苏鲁造山带以南，江山—绍兴断裂带和舟山—济洲隆起以北，其东与朝鲜半岛毗邻；是下扬子地块向海域的延伸部分(图1)。根据蔡乾忠等人[1-3]的研究，认为苏鲁造山带属扬子地台，其上发现南方型石炭纪—二叠纪古生物化石组合；并提出“华北与下扬子地台的分界在胶东地块的北部”。苏鲁造山带的基底由荆山群、胶东岩群、东海群组成；根据航磁资料，这些变质岩也是南黄海基底的组成部分(陈建文、李慧君等，2009)。在苏鲁造山带南部五莲—荣城断裂与嘉山—响水断裂之间，由北而南分布一套超高压和高压变质岩带。许志琴等[4]根据苏鲁高压—超高压变质体形成的构造环境、变质作用时期等，提出苏鲁高压—超高压变质体的陆—陆碰撞俯冲剥蚀新模式。汤加富等[5]在研究大别—苏鲁造山带变质作用成因后指出，“超高压变质带的形成与折返与板块碰撞、深俯冲作用无关”；任纪舜、牛宝贵等[6]亦认为，“苏胶造山带的高压—超高压变质作用是大陆壳叠覆造山作用的结果，而不是碰撞造山的标志”。

图1 研究区位置Fig.1 Location of study region

南黄海的北部以嘉山—响水断裂带与苏鲁造山带相邻，造就了南黄海北部地区的构造特征及构造变动与苏鲁造山带密切相关。

南黄海地区海相中、古生界断裂十分发育，方向上总体以NE、NEE—近EW向为主，构成了南黄海地区海相中、古生界的断裂系统；性质上主体为逆掩推覆断层、逆冲断层、反转断层，其中以逆冲或逆掩推覆断层规模最大，基本控制了南黄海地区中、古生界海相层的主体构造轮廓。根据近年来南黄海地区的地震资料研究，可以确认南黄海北部地区发育一系列逆冲或逆掩推覆断裂，其中最主要的一条逆掩推覆断层——胶南逆掩推覆断层发育在盆地北部，相当于嘉山—响水断裂带向南黄海延伸的部分，形成于印支期—早燕山期，表现为前震旦系变质岩逆掩推覆于古生界之上，为南黄海北部逆冲推覆构造的一条主体断裂。

2 逆冲(掩)推覆构造特征

南黄海北部地区的逆冲(掩)推覆断裂总体上呈北东向或北东东方向分布于千里岩隆起及其以南地区，波及到崂山隆起南部，主要表现为苏鲁造山带由北向南的逆冲推覆作用形成一系列由北向南的逆冲推覆带。组成推覆构造的断裂带是以寒武系底面(幕府山组页岩)、志留系底面(高家边组泥页岩)及上二叠统龙潭组煤系地层作为主要滑脱面而总体由北向南推覆，各断裂带断面倾向北或北西，断裂倾角变化较大，一般倾角为20°～45°，最小倾角为13°，甚至近水平(图2)。从地震剖面上看，逆冲(掩)推覆断裂推覆距离一般3.5～6.5 km，最大可达12～50 km；推覆作用由北向南逐渐减弱，层位越来越新，在平面上组合成一个完整的逆冲推覆构造系统。根据逆冲推覆规模和基底卷入程度，将南黄海北部逆冲推覆构造自北而南划分出根带、中带和锋带(图3)。

图2 南黄海北部逆冲推覆构造特征Fig.2 Features of thrust nappe structure in northern South Yellow Sea

图3 南黄海北部逆冲推覆构造系统分带示意Fig.3 Division of thrust nappe structure in northern South Yellow Sea

根带位于逆冲推覆构造系统的北部，又称为千里岩推覆构造带，其南东界为胶南断裂。该带表现为前震旦系变质岩逆掩推覆于寒武系[7]至下二叠统之上(图2)；以前震旦系变质岩作为推覆体，以胶南断裂为主干断裂，推覆范围巨大，推测其面积在8 000 km2以上，最大推覆距离大于50 km，推覆体底界埋深在3 500～7 500 m，最大埋深达10 000余m；并形成一系列由北西向南东的逆冲推覆带。从区域位置看，千里岩推覆构造带是苏鲁造山带的一部分，相当于灌云—千里岩高压变质带。

中带位于胶南断裂以南、烟台坳陷至崂山隆起北部一带，称为烟台叠瓦逆冲带。逆冲推覆作用发生在寒武系至下二叠统(-C—S,D—P1)(图4)，以隔挡式褶皱和叠瓦逆冲推覆构造变形为特征，断裂类型表现为北部断面倾角较小，以逆掩断裂为主，向南断裂倾角逐渐变大，演变为逆冲断裂。

锋带大致为分布于崂山隆起南部，称为崂南滑覆构造带，以紧密线形褶皱和广泛发育的叠瓦状逆冲构造变形为主要特征，并且叠瓦逆冲和逆掩作用以龙潭组煤系地层或下志留统高家边组为滑脱层[8]，主要发生在龙潭组和青龙组内部(图5)，表现为一种盖层滑脱变形。

图4 南黄海北部逆冲推覆构造中带出现在古生界内部Fig.4 Middle zone of thrust nappe structure in Paleozoic, northern South Yellow Sea

图5 崂山隆起南部发生在龙潭组和青龙组中的逆冲推覆构造Fig.5 Thrust nappe structure in Longtan and Qinglong Formations, south of Laoshan Uplift

3 逆冲推覆构造形成时期分析

地震剖面特征显示，南黄海地区北部逆冲推覆构造切割的最新地层是下三叠统青龙组，表现为下三叠统青龙组及其以下的各海相构造层均已卷入推覆构造，并以下寒武统幕府山组、下志留统高家边组、上二叠统龙潭组煤系作为主要滑脱层；其上被白垩系构造不整合覆盖；逆冲推覆构造没有进入到陆相中、新生界地层中(图5)。由此推断，南黄海北部地区的逆冲推覆构造带的活动时期主要为早、中三叠世以后至白垩纪之前，也即是印支早期至燕山早期。

4 逆冲推覆构造的地质意义

4.1 逆冲推覆构造控制侏罗纪的沉积格局

地震剖面显示，烟台坳陷至崂山隆起北部一带，在逆冲推覆构造的前缘往往出现一套位于白垩系之下且有别于白垩系的坳陷性沉积，该套地层暂定为侏罗系。烟台坳陷莱西凸起是一个被改造了的发生在古生界内部的逆冲推覆构造，表现为震旦系—下古生界逆掩推覆在下古生界和上古生界之上(图6)。地震剖面显示，侏罗系的地震反射呈由南向北的发散状，同时侏罗系底部同相轴具有由北向南的下超现象；白垩系是由南向北超覆于侏罗系之上，而古近系则逐层超覆于白垩系、侏罗系并一直超覆到莱西凸起顶部的古生界之上。这显示出侏罗系沉积时，由推覆作用所形成的莱西凸起已经形成；侏罗系作为前陆沉积而出现。侏罗系沉积以后，侏罗纪盆地以及控制侏罗纪盆地沉积的逆冲推覆构造——莱西凸起被白垩纪—古近纪盆地所覆盖。

图6 南黄海北部逆冲推覆构造控制侏罗纪沉积Fig.6 Thrust nappe structure controlling Jurassic, northern South Yellow Sea

4.2 逆冲推覆构造控制中、古生界海相变形特征与油气聚集

推覆构造由北向南推进，随着应力的释放而规模越来越小，由基底卷入式向盖层滑脱式递变；特别是广泛沿下志留统高家边组泥岩和上二叠统龙潭组煤系等滑脱面产生滑脱，形成断裂滑脱构造，造成南黄海地区海相上、下构造层之间形变特征差异显著。从多条地震解释剖面(图5)可以看出，发育于龙潭组—青龙组中的叠瓦式逆冲推覆断裂构造，并没有向下或很少向下切割志留系滑脱面(或加里东构造面)而进入海相下构造层。组成这些滑脱和推覆构造的主干断裂及其派生断裂大都消失或收敛在龙潭组煤系地层中或志留系滑脱面(或加里东构造面)上。滑脱面之下的震旦系—下古生界受后期构造运动改造程度明显减弱，滑脱面上、下构造层形变特征具显著差异。从而造成上覆上古生界构造层的构造较复杂，而下伏下古生界构造层的构造相对稳定、简单。

晚白垩世至古近纪，中国东部地区处于拉张环境之中，南黄海地区沿早期逆冲推覆断裂产生反转，形成断陷沉积。烟台坳陷中的一些凹陷，如青州凹陷、诸城凹陷等正是这一动力学机制下所形成的。而烟台坳陷中的一些凸起，如乳山凸起、莱西凸起等，它们早期应是推覆体的一部分，在晚中生代—早新生代由于拉张断陷的出现而演变为坳陷中的潜山或凸起，控制了中、新生代的沉积[9]和油气的运移、富集。

参考文献:

[1] 蔡乾忠. 中国东部与朝鲜大地构造单元对应划分[J]. 海洋地质与第四纪地质,1995,15(1):7-19.

[2] 蔡乾忠. 中国海域油气地质学[M]. 北京：海洋出版社,2005.

[3] 姚伯初. 黄海海域地质构造特征及其油气资源潜力[J]. 海洋地质与第四纪地质,2006,26(2):85-93.

[4] 许志琴,戚学祥,杨经绥,等. 苏鲁高压—超高压变质地体的陆—陆碰撞深俯冲剥蚀模式[J]. 地球科学——中国地质大学学报,2006,31(4):427-436.

[5] 汤加富. 大别山及邻区地质构造特征与形成演化[M]. 北京：地质出版社,2003.

[6] 任纪舜. 从全球看中国大地构造：中国及邻区大地构造图简要说明[M]. 北京:地质出版社,2000.

[7] 吴志强,陆凯. 南黄海前新生代油气地球物理勘探方法[J]. 海洋地质动态,2008,24(8):1-7.

[8] 王丰,李慧君. 南黄海崂山隆起地层属性及油气地质[J]. 海洋地质与第四纪地质,2010,30(2):95-102.

[9] 侯方辉,张志珣. 南黄海盆地地质演化及构造样式地震解释[J]. 海洋地质与第四纪地质,2008,28(5):61-68.