东海陆架盆地龙井运动构造影响及其发育背景

郭 真，刘池洋，田建锋

(1.西北大学大陆动力国家重点实验室/地质学系，陕西西安 710069;2.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065)

东海陆架盆地是中国东部海域最大的一个构造单元，它位于韩国济州岛南部，中国台湾岛北部，冲绳海槽以西，中国大陆闽浙地区以东，区域上处于欧亚板块与太平洋板块交界处。现今多数研究认为，东海陆架盆地位于与中国大陆相连的欧亚板块陆壳之上，与弧后盆地冲绳海槽以钓鱼岛隆褶带相隔［1-5］。东海陆架盆地经历过次构造运动，包括早古新世雁荡运动、古新世末瓯江运动、始新世末玉泉运动、渐新世末花港运动、中新世中晚期龙井运动和上新世末冲绳海槽运动(见图1)。其中，龙井运动活动强烈，在西湖凹陷造成与油气密切相关的反转背斜，因而具有重要的研究意义。西湖凹陷位于东海陆架盆地东部，是东海陆架盆地最大的沉积凹陷，其面积4.27×104km2，具有11个构造带单元(见图1)。西湖凹陷新生代沉积自下而上包括始新统宝石组和平湖组、渐新统花港组、早中新统龙井组、中中新统玉泉组、晚中新统柳浪组、上新统三潭组和第四系东海群(见图1)。它的构造沿NE—S向分为5个带:西部斜坡带、西洼陷、中央背斜带、东部洼陷带和东部断阶带;沿NW—S向分为3个区:北区、中区和南区(见图2)。

图1 东海陆架盆地西湖凹陷新生代地层构造演化图(据文献［8，9］修改、综合)Fig.1 Cenozoic strata and evolvement Figare of Xihu Depression in East China Sea Basin

根据前人研究，东海陆架盆地西部拗陷带由于受到盆地中央隆起带的分隔，在龙井运动时期并未受到强烈的影响［6］，且西湖凹陷南部的钓北凹陷也未发生中新世强烈构造活动［7］。所以，龙井运动的影响范围在西湖凹陷之内，使其形成强烈反转构造。但是，在不同的研究中，龙井运动的时限标定仍有差异，有些研究者认为其发生于中新世末，而有些则认为发生于中新世中期［7-8］;作为经受玉泉运动和花港运动改造的构造单元，西湖凹陷仅龙井运动时期发生的沉积及构造改造少有人提及，龙井运动的影响仍值得深入探讨;龙井运动的动力学背景如何，为何仅西湖凹陷受到强烈影响而东海陆架盆地其他地区影响不强?这些关键问题的解决，不但对东海陆架盆地的勘探有所帮助，而且蕴含重要的科学意义。

1 龙井运动活动时期

如前所述，龙井运动发生在中新世晚期，但是确切的时间却没有定论［10-13］。它活动的确切时间可以通过地震剖面明确判断。虽然西湖凹陷不同部位龙井运动发生的时间不尽相同，但从图3不同位置剖面的地层关系中均可以得出下述结论。

图2 东海陆架盆地区域构造单元划分图Fig.2 Areal structural unit outline of East China Sea Basin

龙井组顶面T13在中央背斜带呈顶部削截的背斜形态(见图3中B—B'剖面)，但大部分地区以平行不整合与上覆地层接触。因此，早中新世末并没有强烈的构造运动，该时期龙井运动还未发生。

玉泉组顶面T11在向斜内为平行不整合，但在斜坡上具有明显的上超下削的特点。T11在中央背斜带上高角度削截下部地层(见图3中A—A'剖面)。这说明中中新世末是龙井运动活动最强烈时期，挤压抬升活动达到高峰。

柳浪组顶面T10构造线平直而较少褶皱，大部分地区为平行不整合，仅在黄岩东构造带和嘉兴构造带等隆起较强的地区表现为低角度不整合(见图3中B—B'剖面)，低角度削蚀下部地层，上部地层平整覆盖。此时龙井运动已经较弱，柳浪组沉积之后该运动完全结束。

图3 东海陆架盆地西湖凹陷各地区构造剖面图(剖面位置见图2)Fig.3 Structural profiles of different area in Xihu Depression in East China Sea Basin

综上所述，龙井运动发生于中中新世，逐渐增强又逐渐减弱，至中新世末完全结束。它造成3个不整合面、新生代地层的挤压、褶皱和中新统的剥蚀、缺失。

2 龙井运动造成的影响

西湖凹陷在新生代主要为拉张背景下的差异沉降，唯独中新世的龙井运动对凹陷造成强烈的水平挤压。龙井运动不但使凹陷内部形成褶皱和断层配合的强烈反转构造，而且推挤钓鱼岛隆褶带至现今位置。

2.1 东西分带

从图2，3中可以看出，龙井运动的挤压使西湖凹陷内形成一条NE—S向的中央背斜带，造成现今“东西分带”的构造格局［14］。同时，龙井运动在不同地区所造成的影响不同。

1)西湖凹陷西部斜坡带内，仅在平湖构造带有明显的反转(见图3中B—B'剖面)，且仅上中新统以下地层发生弯曲褶皱。因此，龙井运动在西部斜坡带仅对平湖构造带产生较弱影响，该影响至中中新世末结束。

2)在西湖凹陷中央背斜带内，中新统及以下地层均遭到挤压褶皱，并伴有逆断层活动，形成形态和大小不同的反转构造(见图3)。龙井运动对中央背斜带影响大、范围广、时间长。

3)西湖凹陷东部断阶带北区发育小型反转背斜;中区因发育大型反转背斜而使下中新统遭到剥蚀;南区未见明显的挤压反转现象(见图3)。而在凹陷东部边界上，中新统在北区遭到强烈抬升剥蚀，在中—南区则多呈薄层超覆特征。因此推断，钓鱼岛隆褶带北部在中新世晚期有一次强烈抬升，抬升幅度向南逐渐减小，于晚中新世逐渐停止。综上所述，龙井运动对东部断阶带的影响具有由北到南逐渐减弱的趋势。

从以上论述可以看出，龙井运动前期活动范围大、强度小，影响范围几乎覆盖西湖凹陷全区;而龙井运动最强烈的时期为中中新世末，影响范围缩小到西湖凹陷中央背斜带和东部断阶带的中—北区，这些地区也是发育反转构造的主要部位;晚中新世，龙井运动减弱，从中央背斜带和东部断阶带发育的反转构造特征及其地层抬升剥蚀厚度看(见图3)，龙井运动的强度由北到南逐渐减小。

2.2 南北分区

西湖凹陷南北方向上，龙井运动在不同部位也有着不同的作用。这些特征对于构造成因分析具有重要意义。

1)根据平面构造特征观察，西湖凹陷的反转背斜由北到南可分为3个区:北区和南区背斜隆起呈条带状分布，而中区反转背斜范围较大，分布不规律，仿佛被“错断”一般(见图2，3)。由此推测，西湖凹陷中区有一条转换带，截断并转移龙井运动的挤压应力，形成现今的构造分区特征。

2)中新世时，西湖凹陷仅在中区的宁波构造带和黄岩构造带发育一系列EW向的小型正断层［15］。这些小型正断层与龙井运动造成的大型反转逆断层为共生共轭关系［8］，可以体现龙井运动水平挤压造成的纵弯褶皱。正断层仅发育在中区，说明其应力条件与其南北两端不同，可能存在应力转换带。

图4 西湖凹陷化极磁异常图Fig.4 Reduction to the pole of magnetic anomaly map of Xihu Depression

3)在西湖凹陷中区，有一条舟山国头断裂(带)沿 NW 向展布(见图 2，4)［5，16-18］。作为一条隐伏的深部断裂(带)，舟山国头断裂(带)很早便从重磁资料中被识别出来［18］(见图4)，但它在浅部没有明显影响，地震剖面上无法清晰识别。这条左旋走滑［5，8，15-16］的断裂(带)，在龙井运动NWW向推挤时［19］表现出来，不但错断中央背斜带的分布，还控制浅部一系列EW向正断层。因此，中区存在舟山—国头深部断裂带(见图4)，具有左旋走滑性质。它在龙井运动强烈活动的背景下，使西湖凹陷表现出“南北分区”的构造格局。该断裂带由3条NWW向断裂组成，位于西湖凹陷中区，其南、北两侧断裂可将西湖凹陷划分为3个区块(见图4)。

2.3 对断裂的影响

对于不同时期正断裂活动特征的统计(见图5)，可以分析得出如下结论。

在渐新世沉积期末(T20)，西湖凹陷断裂方向主要为NE向，分布在整个西湖凹陷地区，且长度较大。中区上部EW向小断层此时发育。

在龙井组沉积期末(T13)，断裂从数量和长度方面都大幅度减少。在整个中新世时期，断层数量处于最少的状态。此时构造环境最稳定，龙井运动尚未发生。

玉泉组沉积末期(T11)，小断裂数量略增加，大断裂数量减少。在花状图上表现出断裂在数量和方向上都得到增加，说明此时有构造运动的影响。龙井运动此时发生，沿NNW向挤压西湖凹陷，NE向小型正断层再次活跃，NE向大型正断层逆向活动。

柳浪组沉积末期(T10)，断裂数量和方向都有萎缩趋势。NE方向的断层略有增加，说明龙井运动挤压结束，正断层小幅度活动。

图5 西湖凹陷各时期断裂走向及数目统计图Fig.5 Statistical figure of fault trend and number in different period of Xihu Depression

2.4 对沉积的影响

2.4.1 对沉积厚度影响 玉泉组下段地层厚度等值图显示，该层由北向南逐渐变薄，几乎覆盖整个西湖凹陷(见图6)。从地震剖面中可以看出，玉泉组下段地层沉积平整，与龙井组为平行不整合接触，与玉泉组上段为超覆关系(见图3)。此时龙井运动尚未发生。

玉泉组上段地层仅分布在西湖凹陷北部的杭州构造带、宝云亭构造带和宁波构造带(见图6)。从地震剖面上可以看到，玉泉组上、下段为平行不整合接触，但上段地层与柳浪组地层呈削截不整合接触关系(见图3)。因此，玉泉组上段沉积受到龙井运动的抬升和剥蚀影响，南部地层缺失，北部在一些向斜内有残留，为在挤压背景下，边褶皱(背斜)边沉积(向斜)的产物。

柳浪组地层在西湖凹陷分布广泛，厚度较薄且变化不大(见图6)，受先前反转构造的影响，地层厚度减薄;其分布总体平整，有轻微变形(见图3)，并普遍超覆在玉泉组之上。这些特征反映此时龙井运动已经很弱，趋于结束。

上新统三潭组沉积时，龙井运动结束，东海陆架盆地整体沉降，沉积环境变为海相［8］。

2.4.2 对沉积环境的影响 根据研究区测井曲线(见图7)可知，龙井运动对中—上中新统沉积特征有小幅度影响:玉泉组上段沉积物粒度较下段变粗，即水动力增强;玉泉组上段不再出现湖泊相沉积，说明沉积环境相对不稳定;柳浪组底部砾岩则说明水动力达到最强。因此，龙井运动开始于中中新世内部，构造上的挤压和抬升造成可容空间减小且水动力增强，中中新世末龙井运动活动达到顶峰并开始减弱，该构造运动对沉积特征有一定程度的影响。

图6 西湖凹陷各时代地层厚度图Fig.6 Strata thickness of different period in Xihu Depression

3 龙井运动的构造背景

中新世，菲律宾海板块向欧亚板块俯冲的过程与东海陆架盆地龙井运动，从构造位置和时间上都有着良好的对应关系，其表现在于冲绳海槽的演化过程与龙井运动活动有着密切的联系。因此，龙井运动主要动力来源是中新世末菲律宾海板块向欧亚板块的俯冲作用。

根据前人研究，琉球岛弧和弧前台地缺失早中新统，晚中新统与上、下地层均呈高角度不整合，晚中新世前琉球岛弧为陆架外缘隆起，遭到抬升剥蚀［20］。陆架外缘隆起大约在20 Ma，受到强烈挤压抬升，形成褶皱并且顶部被断裂切割［21］。中新世中—晚期，陆架外缘隆起两侧发生拉张，顶部地堑内开始沉积，形成冲绳海槽、钓鱼岛隆褶带以及琉球岛弧等构造［22］(见图8)。上新世中—晚期，冲绳海槽发生张裂、沉降和岩浆侵入活动，并以弧后张裂的方式分别向两边推挤钓鱼岛隆褶带和琉球岛弧，形成一个比较完整的北深南浅的裂谷［23］。这是新近纪今冲绳海槽地区构造演化的过程，与龙井运动有密切关系。

冲绳海槽在中新世演化的过程中，存在一个“拱顶裂陷扩张”的过程［24-25］。始新世—早中新世，东海陆架盆地的范围可向东延伸至现今钓鱼岛隆褶带以东［26］，早中新统向东逐渐减薄，覆盖在下部渐新统之上(见图3)，龙井运动尚未发生，冲绳海槽与钓鱼岛隆褶带也未形成。中中新世，西湖凹陷遭受挤压，龙井运动逐渐增强，原因在于陆架外缘隆起的隆升推挤。中新世晚期，冲绳海槽第一幕拉张开始(见图8)，其北半部张裂活动强烈，沉积较厚地层［4，27］，此时为龙井运动最强活动期。

综上所述，研究区中中新世陆架外缘隆起进行抬升，并开始向西推挤东海陆架盆地，龙井运动此时开始发生，西湖凹陷龙井组被削截(见图3)。晚中新世，冲绳海槽北部拉张，钓鱼岛隆褶带形成并且受到向西的推挤，此时龙井运动活动最强，形成西湖凹陷内强烈的反转构造。随后，冲绳海槽北部张裂应力向东转移，向西的挤压力在中新世末逐步减小至消失，龙井运动逐渐减弱至结束(见图8)。上新世末，古吕宋弧对台湾的碰撞以及奄美海台大东岭对琉球岛弧的碰撞改变了冲绳海槽进一步张裂演化的过程，使得南部弧后以NNW向扩张，北部停止张裂，形成弧状形态［23］。此时，东海陆架盆地发生整体沉降，与钓鱼岛隆褶带和冲绳海槽广泛接受上新世沉积。

图7 西湖凹陷中新统测井曲线图(据中海油)Fig.7 Well logging curve of Miocene in Xihu Depression

图8 冲绳海槽初次张裂时间统计图(据文献［20，22，28-33］总结)Fig.8 First opening time statistics of Okinawa Trough

值得一提的是，中新世晚期冲绳海槽南半部未发生张裂，并与琉球脊一起处于陆相侵蚀剥蚀环境，同时还缺失上新统，仅有少量中新统残留［22，27］。这是东海陆架盆地南部未遭受龙井运动影响的主要原因。冲绳海槽拉张有着北强南弱的特征，因此东海陆架盆地受到龙井运动影响的北强南弱特征，与西湖凹陷内北强南弱的反转构造特征具有一致性［34］。从动力来源角度看，龙井运动是一期盆地区域范围的构造运动。

图9 西湖凹陷及邻区中新世构造演化示意图Fig.9 Structural evolvement sketch map of Xihu Depression and adjacent area in Miocene

4 结论

1)东海陆架盆地龙井运动开始于中中新世，中新世末完全结束。它经历逐渐增强又逐渐减弱的过程，造成中新统3个不整合面以及新生代地层整体的挤压和褶皱。

2)东海陆架盆地龙井运动前期活动范围大、影响小;活动最强烈时范围则缩小至西湖凹陷中央背斜带和东部断阶带的主要反转背斜区;之后龙井运动逐渐减弱至结束。西湖凹陷中央NWW向舟山国头深部断裂带对于龙井运动起到调节作用，使其造成的反转背斜具有南北分区的规律性。

3)龙井运动对于西湖凹陷的断裂和沉积均有较大影响:西湖凹陷正断层在中中新世减弱，玉泉组上段地层遭受抬升剥蚀而分布范围局限，中中新统沉积物粒度逐渐变粗，晚中新世初发育砾岩。这些改造与上述龙井运动时间吻合，是其挤压抬升的体现。

4)龙井运动的形成时间与冲绳海槽初次拉张的时间及区域位置相对应，其动力主要与菲律宾海板块俯冲造成冲绳海槽张裂而产生的向西推挤有关。

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