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南海北部陆缘差异拆离作用结构样式与控制因素*
——以珠江口盆地白云-荔湾深水区为例

2020-08-03李洪博郑金云任建业李瑞彪

中国海上油气 2020年4期
关键词:岩石圈荔湾盆地

李洪博 郑金云 庞 雄 任建业 李瑞彪

(1.中海石油(中国)有限公司深圳分公司 广东深圳 518054; 2.中国地质大学(武汉)资源学院 湖北武汉 430074)

被动大陆边缘伸展拆离作用一直是地球动力学研究的热点议题。早在1986年,Lister等[1]就提出伸展陆缘可能发育成对出现的拆离断裂系统,并形成孤立陆条、陆缘台地、外缘隆起等构造单元。随着对被动陆缘岩石圈结构认识的逐渐深入,尤其是20世纪80年代以来的综合大洋钻探计划(IODP)对被动大陆边缘结构、演化和发育机制的认识产生了重要变革[2]。对中大西洋伊伯利亚—纽芬兰陆缘的大洋钻探以及大量高质量的地球物理探测和综合研究表明,低角度拆离断层系统实现了大陆边缘地壳的薄化[3-6]。此外,科学家们开始重新认识和构建被动陆缘岩石圈的伸展破裂过程,认为贫岩浆型边缘普遍发育低角度拆离断层[7-9]。

近年来,多数学者认为南海北部大陆边缘属于贫岩浆型[10-15],发育完善的近端带至远端带的洋陆转换构造组合,其地壳厚度向海方向逐渐减薄,莫霍面逐渐抬升,尤其是在珠江口盆地白云凹陷最薄处仅7 km[16-19]。此外,珠江口盆地南部处于中生代弧前盆地位置[16,20],地壳具有机械弱化、重力非均衡和高地温梯度等先存特点。因此,南海北部大陆边缘具备拆离断层发育的地质条件,也必然历经了拆离断裂活动以致地壳减薄、破裂的过程。随着连片三维地震、新采集的长电缆深反射剖面、重磁联合反演等资料的不断获取和完善,新资料的应用对于确定南海北部大陆岩石圈伸展、薄化、破裂过程至关重要,揭示了白云-荔湾深水区发育大型拆离断裂系统,但拆离样式明显不同于伊伯利亚-纽芬兰等大西洋型被动陆缘,具有向洋、向陆的双向拆离断裂系统,并且不同地区拆离面发育深浅不一,断裂系统平面分布差异性较大。

白云-荔湾深水区是指位于南海北部陆缘地壳之上的珠江口盆地陆坡深水区的白云凹陷和荔湾凹陷(图1)。从珠江口盆地“南北分段、东西分块”构造格局来看[21],该区处于两条北西向隐伏断裂所夹持的盆地中段,其大地构造位置处于南海北部大陆边缘地壳强烈薄化的细颈化带和远端带。受控于大陆边缘岩石圈强烈伸展薄化作用,该地区多种样式的大型拆离断裂系统表现出明显不同于陆架区的盆形特征,盆形结构复杂且差异性显著。鉴于目前对于南海北部陆缘这种独特的差异拆离现象及其控制因素尚缺乏系统深入的分析和研究,本文以珠江口盆地白云-荔湾深水区为例,从基本构造现象解剖出发,应用最新地质-地球物理及钻井等资料,分析差异拆离作用的控制因素,探讨南海北部陆缘差异拆离演化过程和深水盆地成因机制,以期对于认识被动陆缘岩石圈破裂过程具有新的启示意义。

图1 白云-荔湾深水区构造纲要和地层柱状图Fig.1 Structural outline and stratigraphic column of Baiyun-Liwan deep water area

1 差异拆离作用结构样式与地质特征

白云凹陷所处的细颈化带以向陆的拆离断裂系统控制的宽深断陷为主要特征,而荔湾凹陷所处的远端带则发育向海的拆离断裂系统,并叠加了滑脱作用和底辟作用,其韧性形变特征显著增强,在深部地震反射也可识别出大型流变构造。因此,不同于阿尔卑斯造山带及伊伯利亚陆缘特征[3-6],南海北部陆缘拆离断裂系统表现出向洋、向陆的双向拆离断层体系,并且不同区段拆离面深浅、拆离变形样式具有明显差异性。

1.1 白云东洼:壳上拆离同改造型前展式箕状断陷

白云东洼发育向陆的拆离断裂系统,拆离面相对较浅(小于4.5 s双程时间深度),未贯穿结晶基底,为上地壳浅拆离作用。从断裂平面展布来看,边界拆离断层呈倒“几”字形,拆离变形区域向南为云荔低隆起区,向北为白云东洼陷区,受控于流花29低凸起的围限,形成了宽度小于10 km,南北延伸20 km的独特几何形状。从整体剖面结构来看(图2),伴随拆离作用的不断加强,流花29低凸起以及底侵隆升对洼陷结构与拆离断层体系样式发育也产生了重要影响,拆离面下部明显表现为具有一定成层性、弧拱形的岩浆底侵隆升反射特征,且拆离面反射特征也呈波形起伏。因此,由于叠加了深部岩浆底侵作用改造,直接导致了拆离区域发生抬升、旋转、剥蚀,并且进一步加剧了拆离断层体系不断向北前展式发展,控制沉积中心也随之迁移,形成向北迁移错位叠置的箕状断陷。在靠近白云东洼南侧云荔低隆起边部,LW4-A井揭示恩平组已剥蚀殆尽,反映本区发生强烈的抬升剥蚀作用。根据地震相特征及钻井结果标定层位,认为白云东洼恩平期沉积中心相对文昌期迁移了约10 km,进一步证明了前展式拆离作用控制下的断陷湖盆不断迁移过程。

1.2 白云主洼:壳幔拆离扩展型多级断阶式宽深断陷

图2 白云东洼3D地震剖面构造解释图(剖面位置见图1)Fig.2 Structural interpretation of 3D seismic profile in eastern Baiyun sag(see Fig.1 for location)

从断裂平面分布来看,白云主洼是由南侧的一组倾向相同、走向相近、呈逐级递进分布的拆离断层系所控制,该断裂体系总体为近东西向展布,分支交错连接发育,逐级递进控制了白云凹陷宽深断陷形态以及沉积、沉降中心发育(图1)。在过白云南洼、白云主洼的地震剖面上可以进一步识别出南部边界密集发育的拆离断裂系统,该大型拆离断层带由多条次级同向铲式断层组成,多数断面在T70界面之上为平行式、斜列式展布,在T70界面之下呈扇形、Y字形向深部逐渐汇聚到9~10 s双程旅行时反射界面附近,且主拆离面深部倾角一般为10~20°,表现为上陡下缓的特征。其中,9~10 s双程旅行时反射界面在地震上表现为强波组、强连续、强振幅的特征,而且重磁联合反演表明该界面属性为莫霍面响应(图3);任建业等[22]也推断该深部反射界面为莫霍面。因此,白云主洼的拆离作用已深达莫霍面附近,属于壳幔深拆离作用,其拆离强度及形成洼陷规模远超白云东洼。

图3 白云主洼3D地震剖面构造解释图(剖面位置见图1)Fig.3 Structural interpretation of 3D seismic profile in middle Baiyun sag(see Fig.1 for location)

1.3 白云西洼:弱拆离过渡型双断复式断陷

白云西洼位于白云凹陷与开平凹陷过渡区,向西通过一统暗沙隐伏断裂与开平凹陷相接。研究表明,一统暗沙隐伏断裂是珠江口盆地重要的基底断裂,不仅控制了盆地“东西分块”的构造格局,而且导致了盆地东西部基底岩性差异。白云凹陷和开平凹陷分别位于一统暗沙断裂东西两侧,虽同为拆离盆地,但拆离方向、拆离样式、形成过程均有明显差异。不同于白云凹陷向北的深拆离作用,开平凹陷整体为向南拆离。因此,处于两套倾向相反的拆离断层体系过渡区,白云西洼断裂体系由东向西也发生了明显的倾向变化,同时发育有南倾和北倾两套断层体系。根据地震剖面特征,白云西洼可识别出多级Y字形似花状断层,并具有明显的单断式或双断式花状结构(图4),反映该区受到明显的应力转换影响。另外,从拆离作用响应特征来看,该区拆离旋转构造变形并不明显,主控断层多发育次级铲式断层系,向下角度虽有所变缓,但并未收敛在同一拆离面,且洼陷裂陷地层沉积厚度和分布范围也远逊色于白云主洼。由此可见,白云主洼向北的壳幔深拆离作用向西逐渐过渡减弱,并受到一统暗沙转换断裂影响,导致白云西洼表现为弱拆离构造转换特征。

图4 白云西洼3D地震剖面构造解释图(剖面位置见图1)Fig.4 Structural interpretation of the 3D seismic profile in western Baiyun sag(see Fig.1 for location)

1.4 荔湾凹陷:壳内拆离强改造型前展式宽断陷

荔湾凹陷处于陆缘远端带且更靠近洋盆,为强烈伸展构造发育区,主要表现为向洋的拆离断裂系统。从地震剖面上看,该区主要发育一系列南倾铲式断层,并向深部收敛于主拆离界面(图5),平面上形成4排“新月形”弧形断裂(图1)。该大型拆离断层在盆地北缘边界处倾角较大,向深层延伸迅速变缓变平,而至南部隆起带发生上翘,尤其是拆离断层中部与地层基本平行,具强振幅反射断面波,形成基底界面(Tg)拆离断层。受控于地壳强烈薄化及岩浆底侵改造,主拆离面呈现波状起伏,总体上随莫霍面逐渐向南抬升,一直延伸至洋盆,收敛于拆离面的多条拆离断层也随之发生上翘,控制上盘地层旋转变形(图5)。

不同于白云东洼的壳上拆离和白云主洼的壳幔拆离,荔湾凹陷拆离性质较为特殊。研究认为,荔湾凹陷属于壳上拆离过渡到壳内拆离的复合拆离类型。首先,该区靠近洼陷区,基底拆离面以下发育明显成层性较好的反射特征,且在深度域剖面可见大型横卧褶皱构造,推测拆离断层下伏地层不是下地壳,而是中生代沉积层。其次,该区靠近外缘隆起区,拆离面位于推测的莫霍面之上,拆离断层汇聚在7 s双程走时反射界面附近,重磁联合反演结果显示该反射面对应于上、下地壳分界面(即康拉德面),说明向洋的拆离作用导致了下地壳剥露。此外,荔湾凹陷地壳强烈薄化,岩浆侵入作用显著增强,并且拆离作用背景下派生的重力滑脱作用也加剧了凹陷的复杂样式。

图5 荔湾凹陷3D地震剖面构造解释图(剖面位置见图1)Fig.5 Structural interpretation of the 3D seismic profile in Liwan seg(see Fig.1 for location)

总之,白云-荔湾深水区不同地区拆离断裂系统发育类型具有明显差异,控制形成的洼陷结构也具有明显不同,即白云东洼为壳上拆离同改造型前展式箕状断陷,白云主洼为壳幔拆离扩展型多级断阶式宽深断陷,白云西洼为弱拆离过渡型双断复式断陷,而荔湾凹陷为壳内拆离强改造型前展式宽断陷。

2 差异拆离作用控制因素

分析认为,白云-荔湾深水区差异拆离作用控制因素包括岩石圈圈层流变性差异、先存中生代沉积构造格局及岩石圈横向结构差异、周缘板块的伸展应力迁移与集中、深部岩浆底侵作用的差异隆升等。

2.1 岩石圈圈层流变性差异

Ranalli等在1987年提出了岩石圈圈层流变分层理论[23],认为岩石圈在垂向流变学剖面上具有分层性,在脆性地壳中常出现韧性域,并随地质情况而变化。不同构造背景下岩石圈流变结构分层具有差异性[24],其中伸展减薄背景下的岩石圈流变结构可分为3层,即上地壳为脆性形变层,下地壳为韧性形变层,而深部地幔韧性形变更强。因此,在陆缘强烈拉伸环境下,上地壳与下地壳、地壳与地幔等岩石圈脆-韧性过渡面可以形成分层差异薄化,而拆离断裂系统是协调岩石圈脆-韧性分层差异薄化的主要方式。

很多学者对南海北部陆缘岩石圈流变性、拉伸系数进行了研究。例如,孙珍等[25]物理模拟研究认为白云凹陷的发育演化与下地壳的强烈韧性减薄有关,即热岩石圈伸展变形的结果;张云帆等[26]数值模拟计算发现白云、荔湾凹陷下地壳比上地壳拉张程度大(如白云凹陷上地壳拉张因子为1.4~1.9,下地壳拉张因子为3.5~4.0),由此指出白云、荔湾凹陷新生代变形主要受韧性伸展作用控制,对应的初始地壳应为热减薄地壳[19];庞雄等[27]基于重磁震联合反演剖面、岩石圈伸展系数以及盆地沉降曲线等综合分析,认为白云-荔湾地区莫霍面显著抬升,地壳强烈薄化,下地壳较上地壳发育更为强烈的差异变形与深度相关的韧性伸展,圈层差异流变性质控制了拆离断层发育,形成了规模巨大的可容空间。

4.3.2 物镜头污染 解决办法:(1)标本加样不可太多,否则堆积在一起厚度较大,可以摊开平铺,扩大面积,也易于寻找,避免目标重叠;(2)在不违反规则的情况下用低倍镜观察,因为使用低倍镜时,物镜头距离观察目标尚有一段安全距离,可以避免标本接触物镜头;(3)加盖盖玻片,并且保持盖玻片上方面的干燥;(4)油浸镜头使用后应用擦镜纸蘸二甲苯及时擦拭,如果干结,清洁难度较大,应用擦镜纸沾湿清洁液浸润,擦拭时要用力。

综合分析认为,南海北部陆缘岩石圈圈层流变性差异存在3方面证据:首先,长电缆深反射地震资料重-磁-震联合密度反演结果、相关海底地震仪(OBS)探测地壳结构数据等揭示了壳内边界康拉德面及壳幔边界莫霍面的发育位置(图6)[27];其次,物理模拟、数值模拟以及拉伸系数计算结果等明确了下地壳伸展系数远大于上地壳,陆坡深水区伸展系数远大于陆架区;最后,挠曲回剥、去压实以及裂后热沉降反演技术等计算的盆地沉积、沉降曲线等进一步证实了深度相关的韧性薄化作用对深水宽深断陷盆地的控制[27]。因此,岩石圈圈层流变性差异是控制白云-荔湾深水区伸展减薄作用的主要因素,白云主洼壳幔深拆离以及荔湾凹陷壳内深拆离都是在下地壳或地幔岩石圈韧性减薄作用下形成的。

2.2 先差存异中生代沉积构造格局及岩石圈横向结构

珠江口盆地构造演化经历了中生代主动陆缘和新生代被动陆缘两个重要阶段,其岩石圈层岩性、结构和构造明显不同于稳定克拉通岩石圈。周蒂等[16]、陈汉宗等[20]应用布格重力异常水平总梯度峰值和化极磁力异常两种标识,研究了珠江口盆地中生代主要断裂特征、火山弧与弧前盆地位置属性以及它们形成演化的地球动力学背景。随着珠江口盆地勘探进程的不断推进,新增2口探井钻遇了中生界,其中LF9-A井钻遇了疑似中生界碎屑岩,LW6-A井揭示了中生代动力变质岩(云母石英片岩),均指示陆丰-韩江地区发育中生代弧后盆地沉积层;同时,应用斜缆、宽方位、富低频等新采集方法获得了多条深反射大剖面以及三维地震资料,进一步揭示了珠江口盆地(除潮汕坳陷以外)白云东、荔湾、兴宁、靖海、揭阳等地区新生代基底下部均发育有中生界。因此,基于新钻井数据、地震资料及重磁资料重处理等,对南海北部中生代俯冲构造特征进行了恢复,并推测了中生代弧前盆地沉积层发育范围(图7)。

图6 南海北部陆缘岩石圈薄化特征与沉积盆地综合地质剖面(据文献[27]修改,剖面位置见图1)Fig.6 Lithospheric thinning characteristics and sedimentary basin comprehensive geological profile in the northern margin of South China Sea(modified from reference[27],see Fig.1 for location)

图7 南海北部中生代晚期构造格局(据文献[16,20]修改)Fig.7 Late Mesozoic tectonic framework in the northern South China Sea(modified from references[16,20])

根据中生代火山岛弧及弧前盆地发育范围,白云-荔湾深水区在中生代为弧前区域,新生代基底发育有中生代沉积层。特别是在荔湾凹陷深度域剖面中,在大型拆离断层下部可以明显见到多个大型横卧褶皱发育(倾向向南,倾角20°左右,与大型拆离断层相一致,如图8所示),重磁联合密度反演及速度分析推断为中生代挤压褶皱构造,在成因上推测为中生代俯冲陆缘增生楔(因为从所恢复的俯冲带位置来看,荔湾凹陷恰好位于俯冲带增生楔位置,但其具体成因机制尚需深入研究)。因此,白云东洼和荔湾凹陷在先存中生代沉积构造格局控制以及新生代热岩石圈伸展拆离作用发生时,首先会沿着中—新生代沉积过渡带发生拆离解耦,在上述两个地区表现为上地壳浅拆离作用。

图8 荔湾凹陷中生代基底流变褶皱与新生代重力滑脱构造变形(剖面位置见图1)Fig.8 Mesozoic basement rheological fold and Cenozoic gravity decollement structural deformation in Liwan sag(see Fig.1 for location)

中生代晚期陆缘基底发育的多条北西—南东向走滑断层,控制了珠江口盆地东西分块的基底构造格局,其中一统暗沙断裂和北卫滩断裂(及中南断裂)在新生代发生走滑活化,将整个陆缘分为东、中、西三段,从而导致深部岩石圈横向结构差异,并在伸展薄化过程中表现出不同特征。白云-荔湾深水区位于陆缘中段,夹持在两条隐伏断裂带之间,形成了差异拆离伸展,是地壳伸展薄化作用最强烈地区。同时,这种岩石圈结构横向差异控制并影响了靠近隐伏大断裂的白云西洼弱拆离转换作用以及白云东洼上地壳浅拆离作用。

2.3 周缘板块的伸展应力迁移与集中

南海北部陆缘伸展作用是在周边板块汇聚作用应力场下发育的,同时受控于岩石圈圈层分层流变差异及先存中生代沉积构造格局差异,陆缘不同结构单元伸展应力的分配与演化存在差异性,也从根本上控制了白云-荔湾深水区差异拆离结构样式。

从新生代周边板块演化及盆地断裂体系分析,南海北部陆缘裂陷期(古新世—始新世)拉张应力方向总体由NW—SE向转为近SN向。始新世文昌组沉积早期,在NW—SE应力场伸展作用下,形成的主控断裂以高角度板式或铲式断层为主,控制了文昌组下段典型的箕状半地堑式或复式半地堑断陷盆地沉积充填;始新世文昌组沉积晚期,在持续SE向拉张作用下,陆架区以上地壳脆性破裂伸展为主,陆坡区开始发生中—下地壳韧性减薄,形成拆离盆地。始新世恩平组沉积期,拉张应力场过渡为SN向,白云-荔湾凹陷成为盆地沉积沉降中心,随着深部韧性拆离作用加剧,地壳发生强烈伸展薄化,向南迁移直至岩石圈破裂。此时,近端带构造活动强度逐渐减弱,而细颈化带和远端带构造活动强度逐渐增强,表明岩石圈的伸展应力逐渐由陆向洋迁移。由此看来,在不断南向的统一拉张应力作用下,陆架区伸展断裂仅发育在上地壳,以脆性高角度断裂为主,地壳伸展有限,而陆坡区出现低角度拆离断裂和下地壳强烈伸展,可见伸展应力集中与迁移作用。

此外,白云-荔湾深水区伸展拆离结构样式差异也反映了伸展应力迁移与集中。白云主洼伸展拆离断层体系由众多密集发育的犁式断层汇聚形成,且壳幔深拆离作用是深部地幔岩石圈强韧性伸展的结果,所形成的盆地规模和体量也远超白云东洼和白云西洼,表明了裂陷期伸展应力集中。相比而言,白云东洼浅拆离作用和白云西洼弱拆离作用在整个伸展应力场的分配中占据次席,伸展作用虽然在白云主洼达到莫霍面,拉张因子也显示地壳临近破裂,但由于白云主洼两侧岩石圈并未薄化,所以伸展应力难以克服白云凹陷区整体的岩石圈破裂能力。因此,在陆缘南向单一拉张应力作用下,伸展作用继续向南迁移,集中在荔湾凹陷南部发生岩石圈破裂,最终形成南海扩张。

2.4 深部岩浆底侵作用的差异隆升

深部岩浆底侵改造是控制差异拆离样式的另一个重要因素,白云东洼及荔湾凹陷拆离结构均受到了岩浆底侵作用的改造。如前所述,白云东洼的岩浆底侵作用主要表现为流花29低凸起的底侵隆升机制与拆离作用前展式发育,伴随着拆离上盘空间的不断扩大,拆离下盘的物质也不断被“抽拉”上返填补重力缺失,其根本为地壳的均衡作用,因此可理解为被动型同拆离期改造作用。而荔湾凹陷的岩浆底侵作用较为特殊,并伴生有Mini盆地和滑脱构造,导致洼陷结构更为复杂。通过解剖与岩浆底侵作用相关的Mini盆地同期生长地层,可以明确岩浆底侵作用的发育演化过程。如图9所示,夹持在南北两个底侵隆起区之间的Mini盆地记录了岩浆底侵作用的演化阶段:Tg—T70为底侵作用开始前阶段;T70—T61为快速底侵阶段,Mini盆地内发育一套连续稳定且双向上超的沉积地层,两侧隆起区发生强烈剥蚀作用;T61—T60为缓慢底辟阶段,Mini盆地突然变得开阔宽缓,两侧隆起区遭受剥蚀,直到T60界面覆盖了底侵隆起,岩浆底侵作用停止。不同于白云东洼,荔湾凹陷的岩浆底侵作用在恩平组沉积末期(T70界面,即32 Ma)开始强烈,对应于南海西北次海盆打开时间,也就是说在岩石圈发生破裂时期发生了大规模的周缘岩浆底侵作用,且发生在荔湾凹陷的拆离作用之后。因此,荔湾凹陷的岩浆底侵作用属于主动型拆离后期的改造作用。

图9 荔湾凹陷岩浆底侵作用地震-地质综合解释剖面(剖面位置见图1)Fig.9 Comprehensive seismic geological interpretation section of magmatic underplating in Liwan sag(see Fig.1 for location)

3 差异拆离作用演化模式

白云-荔湾深水区拆离断裂系统特征与阿尔卑斯造山带及伊伯利亚陆缘不同[3-6],发育向洋和向陆的两套拆离断裂系统。根据以上有关差异拆离作用地质特征与控盆样式及控制因素分析,从整个南海北部陆缘出发,尝试分析陆缘岩石圈伸展、薄化、破裂过程,探讨陆缘浅水盆地和深水盆地成因机制,将南海北部陆缘裂陷期演化划分为3个阶段(图10)。

1)初始裂陷幕(66~42 Ma):相当于神狐组—文昌组下段沉积时期。华南大陆的岩石圈伸展开始于白垩纪末期—古新世,形成弥散式分布的断陷盆地系(盆岭省);断陷盆地以高角度断层为界,也可见到铲式断层,但只是切入上地壳。该阶段中下地壳的伸展量很小,为非耦合不连续变形状态,整体变形模式为纯剪切变形。

2)拆离裂陷幕(42~38 Ma):相当于文昌组上段沉积时期。该阶段构造活动开始迁移集中在地壳的细颈化带中,云荔凸起形成,发育向洋、向陆的两套拆离断裂系统,是南海北部陆缘深水区伸展最强烈和凹陷裂陷作用的高峰期。近端带主要表现为早期主控断裂的继承性活动,部分主控断层由板式或铲式开始转变为犁式,造成早期地层存在不同程度的旋转,但下地壳的伸展薄化程度并不大。细颈化带主要表现为向陆低角度拆离作用控制的伸展变形,其中白云东洼因岩浆底侵作用表现为上地壳浅拆离,白云主洼表现为切穿地壳的壳幔深拆离,白云西洼表现为断至中上地壳的弱拆离。总体上,白云凹陷在拆离裂陷幕拆离断裂活动强烈,垂直断距与水平位移量均较大,远端带主要表现为向洋的低角度拆离作用控制的强烈伸展变形;同时,岩浆侵入作用显著增强,远端带向洋的低角度拆离作用和岩浆侵入抬升导致拆离面上返,外缘隆起结构单元的地貌特征逐渐构建。

图10 南海北部差异拆离作用演化模式(剖面位置见图1)Fig.10 Evolution model of differential detachment in the northern South China Sea(see Fig.1 for location)

3)断拗裂陷幕(38~33.9 Ma):相当于恩平组沉积时期。该阶段最显著特征是断陷作用明显减弱,以下地壳韧性薄化为主,地表表现出柔皱变形的局部抬升和下沉地貌,并且抬升区甚至出现剥蚀,下沉区成为双向上超充填盆地。近端带主控断裂活动性进一步减弱,次级洼陷间连通性增强,洼陷面积增大,但深度变小,湖盆逐渐萎缩。细颈化带的白云凹陷表现出“又断又拗、早断晚拗、西断东拗”的特征,恩平组向周缘隆起超覆尖灭,并在晚期与南部荔湾凹陷连通。远端带的荔湾凹陷表现出岩浆侵入活动增强,形成隆起区地层被剥蚀和隆起间Mini盆地式沉积充填,同时外缘隆起带的地貌特征逐步形成。

4 结论

1)白云-荔湾深水区处于南海北部陆缘强烈伸展区,表现出向陆和向洋的两套拆离断裂系统,具有4种类型的拆离结构样式,即白云东洼为壳上拆离同改造型前展式箕状断陷,白云主洼为壳幔拆离扩展型多级断阶式宽深断陷,白云西洼为弱拆离过渡型双断复式断陷,荔湾凹陷为壳内拆离强改造型前展式宽断陷。

2)白云-荔湾深水区差异拆离作用控制因素主要包括岩石圈圈层流变性差异、先存中生代沉积构造格局及岩石圈横向结构差异、周缘板块的伸展应力迁移与集中、深部岩浆底侵作用的差异隆升等,并且差异拆离作用控制因素在各地区的体现不同。

3)南海北部陆缘地壳伸展和盆地发育过程主要经历了三幕裂陷作用,即第一幕裂陷作用形成于岩石圈整体伸展、均匀纯剪切变形过程,形成了弥散式分布的断陷盆地系;第二幕裂陷作用形成于岩石圈显著薄化的背景,应变集中与简单剪切变形导致了细颈化带和远端带内双向拆离盆地的发育;第三幕裂陷作用表现为近端带内的弱断陷,但主要集中发生在远端向洋边缘,导致了地幔剥露及地壳破裂。

4)综合分析认为,在南海北部陆缘岩石圈差异伸展过程中,周缘板块构造应力所导致的岩石圈伸展薄化是内生动力,岩石圈分层流变学薄化方式是构造变形样式的主控因素,中生代构造运动所导致的岩石圈结构横向差异是控制新生代构造变形差异的重要原因,深部主动或被动底侵作用与拆离作用的不同时期叠加是影响部分地区(白云东洼、荔湾凹陷)拆离变形样式的关键因素。

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