利用重力资料研究苏禄海地区断裂构造

摘要：为了研究苏禄海地区断裂构造特征，收集并整理了研究区的自由空间重力异常数据，利用滑动平均滤波的方法对自由空间重力异常数据进行处理，得到局部重力异常.结合前人研究成果，对研究区的自由空间重力异常和局部重力异常特征进行深入分析，探讨了研究区断裂构造分布特征.研究结果显示，研究区的重力异常有明显的分区性，大致以潘丹-锡帕莱-第波罗-拉巴松-仙那港为界，分界线南部与北部重力变化相差较大.基于重力异常特征确定了9组不同规模的断裂带，这些断裂带主要呈北东向或北西向展布，延伸距离较长，规模较大，对苏禄海地区的构造单元的划分及部分复杂地质构造的形成起控制作用.

关键词：断裂；构造特征；重力异常；苏禄海

中图分类号：P54文献标志码：A

Fault Structure of the Sulu Sea Based on Gravity Data

ZHAO Min1，2， ZHANG Chunguan1，2， ZHOU Lei1，2， ZHANG Qiuyi3

（1. School of Earth Sciences and Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China;

2. Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China;

3. School of Geoscience and Technology， Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China）

Abstract： In order to study the tectonic features of the Sulu Sea area， the free-space gravity anomaly data of the study area were collected， collated， and processed to obtain local gravity anomalies by using the sliding average filtering method. Combining the results of previous research， the characteristics of free-space gravity anomalies and local gravity anomalies in the study area are analyzed in depth， and the distribution characteristics of fracture tectonics in the study area are discussed. The study results show that the gravity anomalies in the study area are clearly zoned， roughly bounded by Pandan-Sipalay-Tibolo-LabassonSenna Port， with a large difference in gravity variation between the southern and northern part of the dividing line. Based on the gravity anomaly features， nine groups of fracture zones of different scales were identified， which are mainly spreading in a north-easterly or north-westerly direction， with long extension distance and large scale， and play a controlling role in the delineation of tectonic units and the formation of some complex geological structures in the Sulu Sea area.

Key words： fault; structural features; gravity anomaly; Sulu Sea苏禄海是西太平洋地区最小的边缘海盆之一，地理位置的坐标为北纬6°～10°，东经118°～123°，位于中国南海的东南部，介于菲律宾西南部与马来西亚之间，靠近太平洋、印度洋和菲律宾海板块之间的复杂结合带［1］.周围被菲律宾的苏禄群岛、棉兰老岛、内格罗斯岛、班乃岛、民都洛岛、巴拉望岛以及马来西亚的沙巴地区（加里曼丹岛）围绕，沟通南海和苏拉威西海.由于苏禄海地处太平洋板块与亚欧板块的交界处附近，因此地壳很不稳定，是火山、地震的活动带，研究区结构复杂一直是国内外学者关注的重点［2］.

为深入研究苏禄海重力异常及构造特征，对研究区重力资料进行系统收集和整理，利用异常分离及滑动平均的方法求取自由空间重力局部异常，深入分析局部重力异常特征，综合研究苏禄海地区的断裂构造特征.

1地质背景

苏禄海面积约250 000 km2，深达5 000 m，它是由边缘海、岛弧和深海沟这三部分组成的复杂洋-陆过渡带，西邻中国南海，南接苏拉威西海，东部与北部是菲律宾岛弧.苏禄海区域地质复杂，从区域地质和构造背景来看，它由不同的地质单元组成，分别是芦苇滩、巴拉望楔、西北苏禄盆地、卡加延脊、东南苏禄盆地、苏禄群岛（苏禄脊）和菲律宾岛弧的西部［1］.沿北东走向的卡加延脊将苏禄海进一步分为西北苏禄盆地与东南苏禄盆地，地震勘测显示，西北苏禄海的地壳比东南苏禄海的地壳厚［3］，在苏禄海盆地的东南部是大洋基底.苏禄-内格罗斯海沟和相关的增生杂岩形成了东南苏禄海的南部和东部边缘，它们与苏禄火山弧和菲律宾活动带下面的洋底俯冲有关［4］.

对于苏禄海的起源，已经提出了几种解释：（a）苏禄-西里伯斯-班达印度洋盆地始新世洋壳的圈闭［4］;（b）与苏禄火山弧下西里伯斯海在第三纪早期或中新世早期后向北俯冲有关的弧后成因［5-6］;（c）一个弧后起源，卡加延火山弧的向北漂移，伴随着与南海的打开和在渐新世晚期至中新世早期期间巴拉望增生脊下方的“克罗克盆地”向南俯冲有关［7-8］.火山活动停止的年龄与该火山弧与漂移的中国大陆边缘（北巴拉望-礼乐滩区块）的碰撞有关，它对应于中新世早期-中期南海扩张的结束［9］.

苏禄海盆地由新生代大洋玄武岩构成，上面覆以海洋沉积.在西北部可能形成苏禄群岛与卡加延脊之间沉积晚第三纪和第四纪沉积物.苏禄海的陆源碎屑主要是晚第三纪和第四纪安山质火山岩和浅海沉积物，但也可能是基性和酸性火成岩及变质岩［10］.

2重力异常特征

为了研究苏禄海地区的重力异常特征，系统整理分析了美国斯克里普斯海洋研究所于2021年发布的全球重力数据库V29，获得了自由空间重力异常（图1），并对其采用滑动平均滤波方法进行处理得到自由空间重力局部异常（图2）.通过多次实验和不同滤波窗口长度选择对比，最终选择与该研究区吻合度相对较高的44 km滤波窗长作为研究区的自由空间重力局部异常图件的参数［11］.

研究区的自由空间重力异常整体呈北东走向的条带状或块状展布，重力异常值范围在-209.95～299.39×10-5m/s2之间，重力高和重力低异常变化较大且梯度陡.从西北到东南可明显看出有三条重力异常高值带及三条重力异常低值带，三条重力高值带分布在邦吉岛-帕坎纳-库约-布卢桑、卡加延群岛-卡加延苏禄岛及邦奥-拉巴松-第波罗-锡帕莱地区，卡加延群岛-卡加延苏禄岛位于研究区的中部，重力异常呈北东向连续分布，推测该区域可能发育断裂构造且与基底隆起有关；邦吉岛-帕坎纳-库约-布卢桑位于研究区的西北部，重力异常值呈连续的条带状分布，推测可能与地质体连续发育的分布有关.邦奥-拉巴松-第波罗-锡帕莱位于研究区的东南部，发育北东向重力梯级带，推测该区域可能发育多条大规模的断裂.三条重力异常低值带分别分布在研究区的西北部，中部及东南部，其中在中部地区重力异常走向明显，异常最低值集中在中部地区的锡帕莱和第波罗附近，推测这可能与基底的坳陷有关.

苏禄海地区局部重力异常图显示出研究区重力异常分区明显，大致以潘丹-锡帕莱-第波罗-拉巴松-仙那港为界，东南部局部重力异常值变化剧烈，重力异常幅值较高，梯度变化较陡，大多发育呈近北东走向的条状和块状重力高梯级带，东部发育近南北走向的条带状和块状重力高梯级带，幅值大，梯度陡.西北部重力异常变化较为复杂，整体呈现局部重力低异常，库约-公主港-巴拉巴克-邦吉岛附近发育局部重力高，沿主要断裂带分布且呈北东向的条带状，梯度变化陡，幅值变化大；卡加延群岛-卡加延苏禄岛一带，局部重力异常幅值较大，梯度变化陡峭，异常呈北东向展布，该区域与卡加延脊构造带对应，反映了此区域地质体的分布走向.拉巴松-伊莎贝拉-霍洛附近局部重力异常幅值高，梯度变化陡，重力高值带与构造断裂带走向相吻合；西北角重力异常走向不明显，异常变化较小，幅值变化相对平缓.局部重力低异常能够很好地与研究区基底坳陷相对应，在库约-公主港-巴拉巴克-邦吉岛和卡加延群岛-卡加延苏禄岛两个高值带之间，局部重力异常呈现低值，北东向的条带状展布，幅值变化较小，梯度变化平缓，这与基底坳陷有关.拉巴松-伊莎贝拉-霍洛的西北部呈局部重力低异常，幅值变化较大，梯度变化较陡，推测由基底坳陷引起，其东南部宏观上呈局部重力低异常，但异常走向并不明显，有北西向展布的异常高值.卡加延苏禄岛-仙那港局部重力异常整体呈异常低值，明显受断裂构造控制，异常走向呈近南北向和北东向展布，重力异常的复杂变化通常能够反映该区的构造活动及构造展布的复杂性.

3断裂构造特征

地下岩层的连续性会因为断裂活动而被破坏，使得不同致密层间的接触，进而造成两侧重力场的异常变化.因岩层密度不同而发生重力异常，可以作为推测地层破裂的物理依据.断裂构造能够控制区域构造格架，也与岩浆活动、成矿作用及地区的形成和演化有关.结合现有的地质资料和前人的研究成果，对自由空间重力异常和局部重力异常进行深入分析，根据重力异常等值线的疏密变化、异常错断或突变、狭长的串珠状异常，等值线大规模扭曲等标志［12-13］，确定研究区的断裂构造分布，识别出F1～F9主要断裂带和若干次级断裂，如图1和图2所示.

根据断裂的分布特征显示，苏禄海地区构造十分复杂、断裂非常发育，研究区主要发育北东向、北西向、近南北向 9组主要断裂带和若干次级断裂带.北东向断裂主要位于库约-公主港-巴拉巴克-邦吉岛和拉巴松-伊莎贝拉-霍洛地区；北西向断裂主要位于巴拉巴克-卡加延苏禄岛、仙那港等区域；近南北向断裂主要位于潘丹、锡帕莱和第波罗地区.研究区发育的9组主要断裂依次为：F1～F9.主要断裂规模较大，影响范围广，对地形起控制作用.其中，F1断裂位于研究区的北东部，断裂近南北走向，沿潘丹、锡帕莱和第波罗方向，断裂的规模较大，断裂所在的位置位于重力高值和重力低值过渡带；F2断裂位于巴拉望半岛东部，沿库约-公主港-巴拉巴克-邦吉岛方向，断裂有北东向延伸趋势，断裂重力场特征明显，存在多个异常梯度带，公主港附近的F2断裂被北北西向的断裂错断

表现为条带状重力异常沿北北西向的明显错断；F3断裂呈北西走向，位于研究区的西南部，沿邦吉岛-邦奥方向，自由空间重力异常和局部重力异常表现为重力高和重力低的过渡带；F4断裂位于研究区的东南方向，沿拉巴松-伊莎贝拉-霍洛一带，主要呈北东走向，有明显的重力场特征，存在多个异常梯度；F5断裂位于研究区的西南部，沿巴拉巴克及卡加延苏禄岛方向，自由空间重力异常和局部重力异常表现为重力高值与低值的过渡带；F6断裂位于F5断裂的东南部，呈北西走向，等值线的宽窄有明显变化；F7断裂位于F6断裂的东南部，呈北西走向，异常特征在自由空间重力异常上显示不明显；F8断裂位于苏禄群岛西北部，断裂规模较大呈北东向展布，推测这与苏禄海沟形成有关；F9断裂北东向展布，位于卡加延脊的西部，该断裂上发育多个次级断裂，控制地形的起伏.

4结论

（1）苏禄海地区自由空间重力异常及局部重力异常显示出明显的分区性，大致以潘丹-锡帕莱-第波罗-拉巴松-仙那港为界，分界线以南重力异常幅值变化剧烈，梯度变化陡峭；分界线以北重力异常幅值变化相对较小，梯度变化较为平缓.

（2）苏禄海地区构造十分复杂、断裂非常发育，研究区主要发育北东向、北西向、近南北向等9组不同规模的断裂带.其中F1、F2、F3以及F8四条断裂带为区域性断裂带，这些断裂延伸距离长，规模大，控制了苏禄海地区复杂地质构造的形成.

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［责任编辑仲圆］