东海陆架盆地丽水凹陷构造演化特征

刘 欢，许长海, 2 ，申雯龙，王丹萍，邓玉玲

(1.同济大学 海洋与地球科学学院，上海 200092；2.同济大学 海洋地质国家重点实验室，上海 200092；3.中海石油(中国)有限公司 上海分公司，上海 200335；4.中国石化 上海海洋油气分公司 勘探开发研究院，上海 200120)

东海陆架盆地丽水凹陷是在晚中生代残留盆地基础上发育起来的[1]，在新生代经历了断陷、拗陷、反转及稳定沉降等多期构造运动，区域构造应力对凹陷形成、演化的控制作用明显，不同期次构造幕式活动相互叠加，具有独特的构造演化特征。东海陆架盆地的构造演化及其动力学背景一直是学界研究的热点[2-12]，也关乎对丽水凹陷的油气勘探。多年来的勘探研究已经对丽水凹陷的构造特征及演化有了一定的认识，但多局限于对其构造样式及构造演化的定性分析[1,13-14]，而对于其构造演化过程的定量分析较少[15]，尤其是对于丽水凹陷与东海陆架盆地演化之间的关系认识还不够清晰。本文以丽水凹陷为研究对象，通过对研究区典型剖面的平衡剖面恢复、主干断裂活动性分析、区域性的地震剖面解释等工作，对丽水凹陷的构造演化特征进行定量刻画，进而探讨了其与东海陆架盆地构造演化之间的关系和动力学背景，以期为该区下一步的油气勘探提供参考。

1 区域地质概况

东海陆架盆地位于欧亚板块的东南边缘，成NE—SW向展布，是印—澳板块与欧亚板块以及太平洋板块相互汇聚的地带。按传统的划分方案，东海陆架盆地由西部坳陷带(包括丽水、椒江、钱塘、昆山等凹陷)、中部隆起带(包括虎皮礁、海礁隆起和渔山低隆起)和东部坳陷带(包括钓北、西湖和福江凹陷)组成[4]，总体呈现出“南北分块、东西分带”的特征。丽水凹陷位于东海陆架盆地西部坳陷带的西南侧，北部与椒江凹陷相邻,东部以雁荡凸起与福州凹陷相隔，西部和南部与浙闽隆起区相接(图1a)，面积约为12 500 km2，可划分为丽水西次凹、东次凹、南次凹、灵峰凸起等次级构造单元[13](图1b)；从下至上发育了石门潭组(K2s)、月桂峰组(E1y)、灵峰组下段(E1l1)、灵峰组上段(E1l2)、明月峰组下段(E1m1)、明月峰组上段(E1m2)、瓯江组(E2o)、温州组(E2w)、新近系和第四系(N+Q)(表1)。

2 平衡剖面恢复及伸缩率特征

由于丽水凹陷各个区域的伸缩性不尽相同，为了综合反映丽水凹陷的构造演化特征，需要对丽水凹陷不同部位的伸缩率进行研究。为此，从南至北选取了8条骨干地震剖面对其进行平衡剖面恢复，剖面选取垂直于区域构造线的方向；然后借助2Dmove软件，通过平衡剖面技术对现今的剖面进行岩石变形及地层伸缩变形恢复，从而得到盆地的水平伸缩量以及伸缩率[16]。

2.1 伸缩率计算方法

为了更好地表征盆地的伸缩量、伸缩率、伸缩速率等伸缩参数的特征，假设变形前的原始剖面长度为L0，变形后的剖面长度为L1[17]，则伸缩量、伸缩率以及伸缩速率的计算公式为：

表1 东海陆架盆地构造演化简表

ΔL=L1-L0

(1)

r= (L1-L0)/L0

(2)

v= ΔL/Δt

(3)

式中：ΔL为伸缩量，m；r为伸缩率；v为伸缩速率，m/Ma；Δt为L0至L1长度变形所经历的时间。若ΔL、r、v为正值，则表示伸展，若其为负值，则表示收缩；正值越大，表示伸展作用越强烈，负值越小，表示挤压作用越强烈。

2.2 平衡剖面恢复及伸缩率计算结果

表2 东海陆架盆地丽水凹陷8条骨干剖面各变形时期伸缩参数

图2 东海陆架盆地丽水凹陷各时期伸缩参数特征曲线

图3 东海陆架盆地丽水凹陷过S4测线构造演化剖面

2.3 丽水凹陷伸缩性阶段特征

图4 东海陆架盆地丽水凹陷各阶段伸缩特征

2.4 丽水凹陷伸缩性空间特征

3 断裂活动特征

断裂活动特征包括断裂的活动期次以及断裂的活动速率，这些特征可以反映盆地的演化特点。生长断层的活动往往是跨时期的，这就造成了断层上下盘岩层厚度的差异(古落差)[20]。运用古落差法测定断层活动速率正是基于这种沉积厚度差异，断层活动速率用厘米/千年(cm/ka)表示。

丽水凹陷存在8条主要的生长断层，这些生长断层多为丽水凹陷的边界断裂，其活动性大多跨越了丽水凹陷的各个演化阶段，能够很好地反映丽水凹陷的演化特征，运用断层活动速率法测定了这8条主干生长断裂的断层活动速率(图6)。

4 构造演化背景

从区域位置上看，丽水凹陷位于东海陆架盆地的西南部，是东海陆架盆地最早裂陷的盆地之一，因此丽水凹陷的构造演化历史必然与东海陆架盆地的构造演化史密切相关。而从大的构造背景来看，东海陆架盆地又位于西太平洋三角带区域[21]，是印—澳板块、太平洋板块和欧亚板块巨型汇聚的地带，其东西两侧分别与西太平洋和特提斯构造域演化相关[22]，因此丽水凹陷的形成演化必然也受这2大构造域演化的影响[23-25]。

图5 东海陆架盆地丽水凹陷伸缩性随空间的变化特征

图6 东海陆架盆地丽水凹陷8条主干生长断裂活动速率曲线

图7 过东海陆架盆地南部地震剖面

图8 东海陆架盆地丽水凹陷断陷期与拗陷期受控于太平洋板块的后撤式俯冲示意

综上所述，丽水凹陷的构造演化反映了东海陆架盆地晚中生代以来从早到晚自西向东发生构造与沉积迁移的规律，受控于(古)太平洋板块向欧亚板块后撤式俯冲的动力学背景，其与东海陆架盆地周围各大汇聚板块的相互作用息息相关。

5 结论

(1)骨干剖面伸缩速率及主干边界断层活动速率研究表明，灵峰组下段沉积期主干边界断层的活动速率及骨干剖面的伸缩速率达到峰值，是丽水凹陷断陷作用以及伸展作用最强烈的时期。

(2)丽水凹陷整体经历了断陷初期、断陷早期、断陷晚期、拗陷期、反转期和稳定沉降期6个演化阶段，具有“幕式”渐进伸展的特点。丽水凹陷的伸缩性在空间上存在差异，在断陷期和拗陷期，丽水凹陷的北部伸展作用最强，中部次之，南部最弱。而在反转期，丽水凹陷的中部受到的挤压作用最强，由中部向南部和北部逐渐减小。在稳定沉降期，丽水凹陷的伸缩性空间上差异不大。

(3)丽水凹陷的形成与演化，反映了东海陆架盆地晚中生代以来从早到晚自西向东发生构造与沉积迁移的规律，受控于(古)太平洋板块向欧亚板块后撤式俯冲的动力学背景，其与东海陆架盆地周围各大汇聚板块的相互作用息息相关。