南海南北缘的构造特征对比

钟广见　林珍　高红芳　金华峰

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

第一作者简介：钟广见，男，高级工程师，从事海洋地质研究，广州市1180 信箱，电话：02082250272，E-mail:guangjianz@21cn.com。

摘要 南海南北缘具有不同地球物理特征和地质构造特征。南海北缘新生代盆地为断陷型盆地；南海南缘则发育周缘前陆盆地、板缘拉张盆地。北缘盆地的沉降以两幕发展为特征，南缘的盆地的沉降以三幕发展为特征。南海北缘盆地经历了古新世—始新世盆地形成时期、渐新世—中中新世盆地发展期、晚中新世—第四纪盆地成熟期三个阶段；南海南缘盆地经历了古新世—中始新世初始盆地形成、晚始新世—中中新世盆地发展、中中新世末盆地遭受压扭改造、晚中新世—第四纪盆地定型期四个阶段。造成南北缘差异的原因是边缘性质不同：北缘为拉张型边缘；南缘北侧是拉张型边缘，南缘南侧是挤压型边缘。

关键词 南海 构造特征 地球物理 盆地

南海位于欧亚板块、印-澳板块和菲律宾海（太平洋）板块的交接部位（金庆焕，1989年），其大地构造受控于三大板块的相对运动与相互作用（图1）。由于板块间相互作用的方式不同，南海南北缘呈现出不同的构造特征。本文所指的南海南北缘包括南海南北的陆架和陆坡区域（图2）。它们具有不同的边缘性质：北缘为华南陆块的延伸部分，发育一系列阶梯状拆离断层和不同规模的隆、坳构造带，属拉张型边缘；南缘北侧是与南海北缘相似的被动边缘，与今南海的扩张有关，主要表现为拉张构造形态，南缘南侧是碰撞边缘（金庆焕等，2001年），与古南海的消亡有关，发育一系列自南向北逆掩的叠瓦状构造，属挤压型边缘。南北缘的地球物理特征明显不一，发育在南北缘的盆地（图2）也具有不同的类型和演化特征。

1 地球物理特征对比

南海南北缘的地球物理特征差异较大，无论是在平面上还是在剖面上，重力异常和磁力异常各具特色。

1.1 重力异常特征

1.1.1 陆架重力异常特征

北部陆架的空间重力异常具有宽而缓的特点，平面上北部陆架空间异常多呈条带状分布，以负异常为主，走向NEE向或EW向。在陆架与陆坡的过渡带出现北正南负的伴生异常。此类异常在平面上呈NE走向，形态不规则，强度大小不等，大致沿区域构造线展布。布格重力异常值与空间重力异常值接近。

图1 南海及周边大地构造图

Fig.1 Tectonic map of the South China Sea and adjacent rejoin

南部陆架的空间重力异常是以正异常为主，异常强度较北部陆架高。布格重力异常值均为正值，由南至北异常值逐渐递增。在陆架北部边缘存在重力梯阶带。平面上，南部陆架比北部陆架重力异常值普遍增高。空间、布格重力异常均以正异常为主，走向以NE、NW向为主，在南部陆架北部边缘均形成密集梯阶带，布格重力异常梯度带走向东部为NE向，西部为NW向，并且梯度带东部布格重力异常值大于西部布格重力异常值。

1.1.2 陆坡重力异常特征

东沙群岛一带的空间重力异常以正值为主，空间重力异常与海底地形同步起伏变化。布格重力异常均为正异常，由西北向东南布格重力异常值逐渐递增。

珠江口盆地南部、琼东南盆地的空间重力异常以宽缓的负异常值为主。西沙海槽对应空间重力低。珠二坳陷与西沙海槽一带对应宽缓的高幅度布格重力正异常。珠二坳陷与西沙海槽一带对应宽缓的高幅度空间重力负异常，布格重力异常均为正异常，布格重力异常值的变化趋势是由陆坡向海盆逐渐递增，布格重力异常与海底地形呈镜像关系。

南薇西、北康、曾母盆地反映的空间重力异常以低幅值的正负变化异常为主，异常曲线呈波浪状，局部受地形影响呈山峰状，北康盆地东部对应局部重力高。曾母盆地空间重力异常反映较平缓，而南薇西、北康盆地空间重力异常变化则相对较大。布格重力异常值为正异常。

图2 南海主要沉积盆地分布示意图

Fig.2 The sketch map of the sediment basin in South China Sea

南沙海槽的空间重力异常均为负值，受槽底海山影响对应局部空间重力高。布格重力异常均为正值。海槽东北部布格重力异常值较西南部大。平面上，空间重力异常呈NE向展布，在槽的两侧有北缓南陡的异常梯阶带。

礼乐盆地的空间重力异常以高幅度变化正负异常为主，并且正异常强度大于负异常强度。布格重力异常均为正值，礼乐滩周围布格重力异常值较小。平面上，空间重力异常是整个南海区内最高区，重力高周围多围绕重力低负异常。空间重力异常总体走向呈NE向。在礼乐滩北缘是一条非常陡峭的重力梯阶带，滩体北缘重力高正异常与其北侧重力低负异常形成典型的“重力边缘效应”异常。

1.2 磁力异常特征

南海北缘陆架、陆坡以波状起伏异常为特征。该类异常多为水平方向排列多个磁性地质体，或横向磁性不均匀，引起磁场互相干扰叠加的综合反映。特点是波长长，水平梯度小。

东沙群岛、礼乐滩一带以尖峰状及剧烈跳动的异常为特征。该类异常波长短，变化幅度大，存在埋藏浅的强磁性物质。

南海南缘的曾母盆地一带以宽缓磁异常为特征。该类异常以宽缓负异常为主，波长较长，幅度起伏缓，水平梯度小，次级干扰少。ΔT多在50～100 nT之间变化，一般反映磁性体埋藏深、磁性较强的地质体。南沙海槽以两翼近乎对称异常为特征，该类异常以负异常为主，异常两翼近乎对称。

1.3 南北缘剖面综合地球物理特征

重力场的变化与一定地区的地质构造和地下物质分布有密切关系，影响重力异常的因素包括海底地形、沉积层厚度与基底起伏、下地壳和上地幔物质的重力作用。在陆架区，水深较浅且变化不大，地形作用较小；在陆架外缘区，地形变化较大，重力异常受地形影响较大；在深水区，地形变化一般不大，地形影响较小。磁力异常主要是磁性基底和岩体的影响，在一定程度上也是构造作用的反映，如沿断裂生成的岩体，磁力异常既反映了岩体，又指明了断裂的存在。

从北缘剖面A的磁力异常特征看（图3），磁力异常在±200 nT间波动。北缘剖面A穿越的珠江口盆地珠一坳陷磁力异常以负异常为主，局部波动；剖面A穿越的台西南盆地潮汕坳陷磁力异常也以负异常为主，局部波动剧烈；而剖面A穿越的东沙隆起的磁力异常以正异常为主，异常梯度不大。磁力异常与构造区划有较好的对应性。东沙隆起的磁力异常梯度变化不大与下部磁性基底较稳定有关。

图3 南海北缘剖面A综合解释图

Fig.3 Integrated section A in north margin of South China Sea

从剖面A的重力异常特征看（图3），重力异常在-10×10-5m/s2～+80×10-5m/s2间波动。布格异常以正异常为特色，从剖面A沿西北向东南异常值逐渐增大，与区域地质背景不一致，这可能与校正参数有关。布格异常仍可对应构造单元划分为三部分，对应珠一坳陷的部位其异常波动较大，与珠江口盆地的基底起伏大和基底断裂有关；对应东沙隆起部位的异常梯度很小，表明隆起部位物质差异性小，断裂活动弱，与地震反映的面貌一致。自由空间重力异常在珠一坳陷以负异常为主，与布格异常一样有一异常波动，也是与珠江口盆地的基底起伏大和基底断裂有关。自由空间重力异常在东沙隆起与潮汕坳陷交界处梯度明显加大，反映两者下部物质的差异。

从剖面A的莫霍面特征看，从陆架向陆坡，莫霍面的深度是逐渐抬升，由约27km过渡到约23km。在东沙隆起上莫霍面比较平坦，而在珠一坳陷和潮汕坳陷上莫霍面均有一定的起伏，这表明由地震资料所做构造解释与莫霍面特征吻合。

图4 南海南缘剖面B综合解释图

Fig.4 Integrated section B in south margin of South China Sea

从剖面B的磁力异常特征看（图4），磁力异常在-200～+50 nT间波动。剖面B穿越的南薇西盆地磁力异常北部以负异常为主，南部出现正异常，局部波动；剖面B穿越的北康盆地磁力异常也以负异常为主，异常梯度较大；剖面B穿越的曾母盆地磁力异常也以负异常为主，异常起伏较小；而剖面B穿越的南薇滩隆起的磁力异常以负异常为主，异常梯度不大。磁力异常与构造区划有较好的对应性。磁力异常在南薇西盆地的局部波动推测与地震反射解释的两个岩体的活动有关。南薇滩隆起的磁力异常梯度变化不大与下部磁性基底比较稳定有关。

从剖面B的重力异常特征看（图4），重力异常在-20×10-5m/s2～+160×10-5m/s2间波动。布格异常以正异常为特色，异常值大，沿剖面B异常值在中部有明显增高，两侧降低，对应莫霍面的隆起；在南薇西盆地异常有波动，与地震解释的断裂活动有关。自由空间重力异常在南薇西盆地以正负异常为主；与布格异常一样也有异常波动，地质作用与布格异常一样。自由空间重力异常在曾母盆地以近0异常为特色。而自由空间重力异常在南薇滩隆起和北康盆地以负异常为主，反映两者下部物质与南薇西盆地和曾母盆地的差异。

从剖面B的莫霍面特征看，由近约18～21km间波动，变化幅度不大，呈两边深中间浅的特征。莫霍面的抬升部位对应地震解释的南薇西盆地的南部坳陷，南薇西盆地的形成与软流圈的隆升有关。

2 地质构造特征对比

2.1 地质构造特征

南海北缘的珠江口盆地、琼东南盆地、台西南盆地自北向南，自西向东，地壳厚度逐渐减薄。西部琼东南盆地地壳厚度达22km，到东部的台西南盆地减薄为16km；珠江口盆地北部地壳厚度24km，南部地壳厚度16～18km。新生界具有明显的双构造层特点，古近系与新近系的构造特征迥然有别。下构造层（古近系）断层发育，地层褶皱变形，形成一系列地堑、半地堑或箕状坳陷；上构造层（新近系）断层稀少，构造平静。自西向东，下构造层逐渐减薄，上构造层逐渐增厚。

南北分带、东西分块是南海北缘的主要构造特征之一（龚再升等，1997年）。无论是整个南海北部区域，还是单个盆地，这种南北分带、东西分块特征均有明显表现。区域上，自北向南，隆起区与盆地相间分布、近EW向延展，分别是粤桂隆起区-万山隆起区、北部湾盆地-珠江口盆地、海南隆起区-神狐暗沙隆起区、琼东南盆地-西沙海槽盆地-双峰盆地-笔架盆地、西沙-中沙隆起区；盆地内部，自北向南，隆、坳相间分布，NEE向带状延伸，如珠江口盆地的珠一坳陷-珠二坳陷、番禺隆起、珠三坳陷，琼东南盆地的北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部断坳。

南海北缘构造线的展布方向，可划分为3组构造，即NE向、NW向、近EW向。NE向构造最为发育，密度最大，发育较早，是控制南海北部构造格局和地形轮廓的主体断裂，该组断裂继承了中生代的区域构造线方向，至白垩纪末～第三纪初才转化为明显的张性活动；NW向断裂晚于NE向断裂，规模较小，一般只作为二级以下构造单元的边界，多具走滑平移性质，多数切割了NE向断裂，是在地壳拉张过程中配套形成或在后期菲律宾弧与华南大陆斜向碰撞产生的；近EW向发育较少，常交于NE向断裂，并与NE向断裂归并，一般认为该组断裂与晚渐新世至早中新世南海海盆的第二次大规模扩张有关。

南海北缘的地震剖面显示，盖层断裂全为正断层，且大多数断层向坳陷或凹陷的主体部位呈阶梯状断陷，断裂旁侧的沉积厚度受控于这类断裂，说明这类断裂多属于新生代同沉积断裂，尽管其中有些断裂是沿袭前新生代老断裂重新活动的结果，但在新生代的断裂活动表现了以张性为主的特征，与中生代的挤压性断裂特征截然不同，因此，应属于拉张型大陆边缘构造。

南海南缘的南薇西盆地、北康盆地、曾母盆地、南沙海槽盆地、文莱-沙巴盆地和礼乐盆地，总体沿南海南部边缘的南沙陆架、陆坡区海域呈EW向分布，其板块作用方向多变、构造变形复杂。

曾母盆地与南薇西盆地、北康盆地间以廷贾大断裂为界，在地震剖面上有清晰的反映。根据区域资料分析，断裂两侧分属于不同的地块，断裂南侧为曾母地块，来自印支陆块，新生代盆地基底为轻微变质的中生代地层，断裂北侧为南沙地块，来自华南陆块，新生代盆地基底为下古生界甚至元古界，因此，整个南海南缘陆坡区均为减薄了的陆壳。

南海南缘新生代地层构造特征均总体表现为三个构造层的特点。下构造层指古新世—中始新世发育的地层，以过渡相和海相沉积为主，断裂构造非常发育，反向正断层常与正向断层构成伸展斜坡式断陷。中构造层为上始新统—中中新统，为一套浅海、半深海相沉积，断层发育，变形强烈，构造层顶部地层遭受剥蚀，局部构造发育。上构造层为上中新统—第四系，三角洲、浅海、半深海沉积体系发育。

南海南缘的构造线展布方向在南、北部明显不同。南部的曾母盆地主要可见NW向—近EW向构造，并构成盆地的主要格架，控制着二级以下构造单元的划分，断裂规模大小不一；NE向断裂次之，多为倾向断层。北部的南沙地块总体可见三组构造线，即NE向、NW向、近SN向，其中NE向构造最为发育，断裂密度较大，形成时间较早，呈雁行斜列，属于新生代盆地的主体构造；NW向、近SN向断裂形成较晚，相对发育数量少，但规模一般较大，具有左旋平移特征，常切割NE向断层。

南海南缘的断裂力学性质多样，张性、压性、剪性兼而有之。NE向断层多数属于张性的正断层，并对新生代早期沉积具有控制作用；位于南沙海槽南缘的NE向断裂带，断面倾向SE，南侧向北仰冲，北侧向南俯冲，浅部发育多条同倾向逆断层，向深部汇入同一个主滑脱面，剖面上单个断层呈上陡下缓的犁式形状，整体又表现为叠瓦式逆冲组合，属于典型的挤压性逆冲断裂带；NW向、近SN向断裂平错先期的NE向构造，应属于走滑剪切性断裂。

2.2 盆地沉降史分析

从沉降速率及沉降量的变化看（图5），珠江口盆地沉降史的发展分为两幕：第一幕为古新世—中新世，在这段地质时期内，盆地沉降经历了剧烈沉降—稳定沉降—缓慢沉降的全过程，是盆地发育的主要时期。在这一幕早期（古新世—始新世），盆地受神狐运动的影响，沉降速率很大，沉降量剧增，其最大总沉降速率为360m/Ma，构造沉降速率最大为200m/Ma，该时期构造沉降速率在盆地沉降过程中占主导地位；中期（渐新世），盆地沉降速率明显降低，其总沉降速率为100m/Ma，构造沉降速率为35m/Ma，盆地非构造因素形成的沉降明显增多，盆地进入稳定沉降阶段，其沉积可能处于过补偿状态，物源丰富；晚期（中新世），盆地缓慢沉降，沉降速率再度降低，总沉降速率最大为36m/Ma，构造沉降速率为10m/Ma，盆地非构造因素形成的沉降依然占主导地位。第二幕为上新世—第四纪，盆地进入区域热沉降阶段，沉降速率增加，总沉降速率增加到160m/Ma，构造沉降速率增加到65m/Ma，盆地构造沉降速率虽然增加，但仍没有占据主导沉降地位。盆地坳陷带构造沉降速率的这种变化说明盆地早期构造运动剧烈，而中、晚期构造活动趋于平缓。

图5 珠江口盆地珠二坳陷沉降史图

Fig.5 Map of the subsiding history of Zhuer depression Zhujiangkou basin

曾母盆地从沉降速率及沉降量的变化看（图6），其构造沉降曲线具有明显的前陆盆地特征，其沉降速率的变化可分为三幕。第一幕为为古新世—中始新世末期，该幕主要特征为构造作用在盆地沉降中占主导地位，构造沉降速率在总沉降速率中所占比例超过50%，其总沉降速率约为160m/Ma，构造沉降速率为95m/Ma。第二幕为晚始新世—中中新世末期，盆地经历中始新世末期的缓慢沉降之后，沉降开始逐渐加大，其主要特征是构造沉降在总沉降中的所占比例逐渐减少，非构造因素引起的沉降不断加强，总沉降速率最大可达到330m/Ma，构造沉降速率增长不大，约为62～100m/Ma。该时期非构造因素引起的沉降成为盆地沉降作用的主体，盆地沉降速率大，沉积速度快。第三幕为晚中新世—第四纪，该时期为盆地区域盖层的发育阶段，总沉降速率再度有所上升，最大约为420m/Ma，构造沉降速率最大为120m/Ma，沉积物巨厚。

图6 曾母盆地康西坳陷沉降史图

Fig.6 Map of the subsiding history of Kangxi depression Zengmu basin

2.3 盆地发育演化特征

2.3.1 南海北缘盆地演化特征

南海北缘的陆架地堑盆地：台西南盆地、珠江口盆地、莺—琼盆地区，其演化特征具有一定的关联性。

古近纪盆地形成时期（古新世—始新世）

由于受到太平洋运动——即神狐运动的影响，地壳应力由NW-SE向挤压转为NW-SE向拉张，因此南海北部在中生代沉积盆地的基础上，产生了一系列NE向或NEE向断裂和彼此相间的地堑和半地堑，形成了南海北部新生代盆地的雏形。其中珠江口盆地、莺—琼盆地区远离古南海，盆地内部充填了大量河湖相沉积，而台西南盆地和礼乐盆地当时为古南海边缘盆地，从中生代晚期即被海侵，因此沉积了滨海和浅海相碎屑沉积物。

盆地发展期（渐新世—中中新世）

受南海中央海盆扩张的影响，本区普遍下沉，海平面上升，使得早期盆地一些分割的小断陷连成了一体，而礼乐盆地因为海盆扩张的缘故，从华南陆块上裂离出来，向南漂移。各盆地沉积类型也随之发生变化，陆相逐步过渡到海陆过渡相和海相。多次海侵形成了多套不同的沉积组合，发育类型各异的生储盖组合，有利于油气生成、运移和保存。中中新世末期，受东沙运动（或万安运动）的影响，发生区域性海退，盆地相对隆升，部分地区遭受剥蚀，沉降、沉积速率明显降低。

盆地成熟期（晚中新世—第四纪）

中中新世末期的区域性挤压应力场到晚中新世逐步进入应力松弛状态，海平面下降转变为海平面上升，由区域性抬升进入了区域沉降阶段，盆地及其周围大部分以稳定的浅海—半深海相沉积为主，无固定沉积中心。

2.3.2 南海南缘盆地演化特征

南海南缘的南薇西盆地、北康盆地和曾母盆地，这些盆地共同的特色是盆地边缘大型走滑断裂发育，盆地的演化受到走滑断裂的控制和改造。

初始盆地形成（古新世—中始新世）

在神狐运动（或称礼乐运动）的作用下（姚伯初，1998、1999年），南海西部和西南部也产生了一系列NE向地堑、半地堑，形成了中建南盆地、万安盆地、南薇西盆地和北康盆地的雏形。而且随着西婆罗洲地块的逆时针旋转，使古南海洋壳俯冲消减于西婆罗洲地块之下，曾母地块随古南海洋壳的俯冲而最终与西婆罗洲地块拼贴，曾母盆地开始形成。盆地形成初期，物源丰富，盆地内沉积了陆相粗碎屑沉积物。

盆地发展（晚始新世—中中新世）

晚始新世时期，受西卫运动的影响，西南海盆扩张，南沙地块（包括南薇西盆地和北康盆地等）从华南陆块中分离出来，向南漂移，同时盆地发生大规模沉降，沉降速率很大，形成了巨大的可容纳空间，沉积了厚度较大的沉积物，是盆地烃源岩的最主要发育时期。形成了盆地的断坳发育阶段（曾母盆地为前陆坳陷阶段）。

盆地遭受压扭改造（中中新世末）

盆地边缘的南海西缘断裂、廷贾断裂在中中新世末期发生右旋走滑运动（即万安运动），在南海陆缘形成了扭压应力场，其内的各盆地都遭受了不同程度的压扭改造，形成了区域不整合面，古新统—中中新统地层褶皱隆起，形成了反向正断层，并遭受剥蚀。下中新统—中中新统部分地层发生顺层滑脱，形成规模较大的揉皱，剥蚀破坏现象非常明显。在曾母盆地还形成局部构造反转和泥底辟刺穿等改造现象。

盆地定型期（晚中新世—第四纪）

即区域沉降阶段，也是区域构造状态再次发生重大转折的时期。南海发生区域性大沉降，盆地沉积主要以填平补齐、席状形式披盖全区，褶皱变形基本消失，断裂活动明显减弱，大部分断层停止活动，岩浆活动局部活跃。

3 结论

中生代末期—新生代早期，太平洋板块对华南陆缘的俯冲停止，结束了华夏陆缘的演化，持续长期的NW-SE向区域挤压应力场发生松弛，转化为NW-SE向拉张（即神狐运动或礼乐运动），拉开了陆缘拉张的序幕。地壳上部承袭华夏陆缘断裂体系，由压性或压-剪性断裂转变为张性、张-剪性断裂，基底断陷从大陆一直延伸到现代南海的北部陆架、陆坡地区，形成了台西南盆地、珠江口盆地、琼东南盆地区、南薇西盆地和北康盆地等初始盆地，部分盆地（台西南盆地、珠江口盆地等）继承早白垩世断陷发展。同时由于曾母地块与华南陆块之间发生左旋扭动，曾母地块向南推移，而西婆罗洲地块的逆时针旋转，使得古南海洋壳俯冲消减于西婆罗洲地块之下，曾母盆地由此开始形成。西卫运动导致西南海盆扩张，南沙地块（包括南薇西盆地和北康盆地等）从华南陆块中分离出来并与曾母地块拼接。南海南北缘间的这种大地构造差异导致了南海南北缘具有不同地球物理特征和地质构造特征。

南海北缘为拉张型边缘，新生代以断陷作用为主，发育了一系列断陷盆地，盆地的沉降以两幕发展为特征，经历了古新世—始新世盆地形成时期、渐新世—中中新世盆地发展期、晚中新世—第四纪盆地成熟期三个阶段。

南海南缘是挤压型边缘，新生代以走滑作用为主，发育了周缘前陆盆地、板缘拉张盆地，盆地的沉降以三幕发展为特征，经历了古新世—中始新世初始盆地形成、晚始新世—中中新世盆地发展、中中新世末盆地遭受压扭改造、晚中新世—第四纪盆地定型期四个阶段。

参考文献

龚再升，李思田等.1997.南海北部大陆边缘盆地分析与油气聚集

金庆焕，吴进民，谢秋元.2001.南沙西部海域沉积盆地分析与油气资源.武汉：中国地质大学出版社

金庆焕.1989.南海地质与油气资源.北京：地质出版社

姚伯初，邱燕，吴能友等.1999.南海西部海域地质构造特征和新生代沉积.北京：地质出版社

姚伯初.1998.南海新生代的构造演化与沉积盆地.南海地质研究，（10）

Comparison of the tectonic characteristic between north margin and south margin of the South China Sea

Zhong Guangjian　Lin Zhen Gao　Hongfang　Jin Huafeng

（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：The tectonic and geophysical characteristic is different in the north margin and south margin of the South China Sea.The Neozoic basins developed in the north margin of the South China Sea are fault basins；Foreland basin and pull-apart basin were developed in the south margin of the South China Sea.The basin’s subsidence of the north margin of the South China Sea was characterized with two screens，however the basin’s subsidence of the south margin of the South China Sea was characterized with three screens.The basins of the north margin of the South China Sea had undergone forming stage during Paleocene to Eocene、developing stage during Oligocene to middle Miocene、growing up stage during late Miocene to Quaternary；The basins of the south margin of the South China Sea had undergone forming stage during Paleocene to middle Eocene、developing stage during late Eocene to middle Miocene、growing up stage during late Miocene to Quaternary；rebuilding stage by pressing and twisting during end of middle Miocene、rowing up stage during late Miocene to Quaternary.The reason of difference between the two margins is that they have different kinds of continental margin：the north margin is a rifting margin；the north part of the south margin is a rifting margin，but the south part of the south margin is a pressing margin.

Key Words：South China Sea Structure characteristic Geophysics Basin

印-藏碰撞所引起的构造变形分布于碰撞带以北2000～3000km的广大地区，强烈的构造作用明显改造了中亚的大部分地区，使原有构造格局更加复杂化。其中天山向两侧盆地的冲断抬升导致巨厚的中生界-新近系沉积剖面剥露至地表。天山北缘由南向北发育了三排冲断褶皱带，第四纪以来的地层和沉积物也卷入褶皱并受到断层的错断。

多数研究成果认为盆地南缘第一排构造形成于中生代末期（张培震等，1999；杨晓平等，1998；邓起东等，1999）。晚白垩世时期，冈底斯地块与拉萨地块发生碰撞，这次运动的影响范围和强度可能很小，准噶尔盆地在此时期处于一个较为稳定的时期，上白垩统东沟组与古近系紫泥泉子组整合接触。但是，天山南缘的库车再生前陆盆地的冲断构造形成始于25Ma左右（卢华复等，1999），塔里木盆地沿西昆仑和天山山前的沉积碎屑磷灰石裂变径迹年龄为25～13Ma（Hendix，et al.，1994；Sobel and Dumitru，1997），反映天山南侧的新生代构造主要形成于中新世以后。裂变径迹数据系统分析表明，准噶尔盆地南缘主要存在晚渐新世-中新世和上新世以来冷却年龄。地层沉积特征和时间-温度曲线模拟表明天山北缘的快速剥蚀隆升主要发生于晚中新世以来（主要是10Ma以来）（方世虎等，2004）。

有研究成果认为第二排构造形成于上新世和早更新世之间（邓起东等，1999），天山地区第四纪底部年龄为2.92Ma（陈华慧等，1994），天山北缘西域砾岩底部的磁性地层学年龄为2.58Ma（Sun et al.，2004）或者3.1Ma（Julien et al.，2005）。笔者根据地震剖面上西域砾岩上部显示为明显的生长地层，独山子背斜第三系样品的裂变径迹t?T模拟曲线上主要显示2Ma的更新世年龄，表明其形成时间可能与西域砾岩的沉积时期相近，主要形成于2Ma以来。

一、利用（生长地层/生长三角）判断（构造运动时间/速率）

生长断层相关褶皱作用理论是断层相关褶皱理论讨论同沉积变形现象的自然延伸。同构造沉积物（生长地层）是构造活动的直接记录。根据它的几何学与运动学特点就可以反演褶皱形成过程及褶皱生长时代、速率等参数。

Suppe等（1992）提出的生长地层、生长三角的概念，为构造形成定时提供了一个有利工具。生长地层的时代就是构造形成的时代。利用断层相关褶皱的“生长地层”可以准确地判断构造形成的时间，并可为估算下伏台阶状逆断层的滑动量提供依据。如果在生长三角中至少有两个地层单元的年龄已知，那么生长三角的生长速率就可以计算出来。

利用计算机模型技术恢复二维构造剖面，可以由新到老逐期逐层地剥离不同地质时期的构造变形层，分构造期次，最终恢复冲断褶皱带的构造变形史。这一方法建立在对褶皱生长三角的认识基础上，图1-3-22 a表示断层滑移引起的褶皱生长三角。在简单断坡例子中，生长三角的平均生长速率（υ）等于已知年龄的两个地层单元之间褶皱翼部宽度的改变（ΔL）除以形成这两个地层单元的年龄差（Δt），用公式表示为（Suppe，1991）：

中国西部中亚型造山带中新生代陆内造山过程与砂岩型铀矿成矿作用

图1-3-22 生长断层转折褶皱位移速度矢量关系

（Suppe，1991）

（a）下盘断坡断层或生长三角示意图；（b）完整的生长断层转折褶皱示意图

必须注意，用上述公式算出的数据只能代表下伏断坡上断层段的滑动速率。对一个完整的生长断层转折褶皱来说，可以有两个生长三角提供计算（图1-3-22b）：一个是下盘断坡上的生长三角，还有一个是上盘断坡上的生长三角。理论上这两个生长三角的生长速率是不相等的，它们分别与下伏上、下盘断坡上的断层滑动速率有关。从图1-3-22b中可以看出，如果逆冲断层的运动速率为a，在到达前断坪继续向前运动时，速率只有c，而c与a有如下的关系（Suppe，1991）：

c=bcosθ=acosθcosθ=acos2θ （1-3-2）

式中θ为断坡坡角。

此公式中b可以直接通过公式（1-3-1）计算出来b相当于公式（1-3-1）中的υ，断坡坡角θ对于特定的剖面是一定值（已知的）。而c也可以通过公式（1-3-2）计算，只是必须注意对于上盘断坡生长三角AA′M来说其生长速率υx与c之间还要考虑上盘断坡坡角a的影响。其关系为（Suppe，1991）：

中国西部中亚型造山带中新生代陆内造山过程与砂岩型铀矿成矿作用

式中a为上盘断坡坡角。

因此对于任意的生长断层转折褶皱通过计算生长三角的生长速率就可能将下伏冲断面总体运动速率a计算出来，只是必须注意确认生长三角是前翼的还是后翼。天山北缘褶皱冲断带广泛发育生长褶皱，不但在地震剖面上可以识别出生长三角带，而且在野外露头也已观察到，可以用来确定天山北缘前陆逆冲带的形成时间和运动速率。

二、天山北缘前陆冲断带变形时间的确定

（一）第一排构造的形成时间

近年来，生长地层用于确定构造形成时间及变形速率在天山以南的库车再生前陆盆地得到了很好的应用（卢华复等，1999；汪新等，2002）。本书通过系统分析天山北缘第一排构造带喀拉扎背斜周缘地区（图1-3-23方框所示）新近系生长地层的沉积学特征和接触关系，结合裂变径迹年龄分析结果，确定天山北缘第一排构造的形成时间主要是晚中新世以来。

图1-3-23 天山北缘前陆冲断带构造简图

1—石炭系及更老地层；2—二叠系；3—三叠系；4—侏罗系；5—白垩系；6—第三系；7—第四系；8—断层；9—水系

1.地层特征

野外剖面分析，卷入乌鲁木齐西侧头屯河地区第一排构造的地层有侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系，其中侏罗系-古近系-新近系变形强烈并遭受剥蚀，形成了现今复杂的地貌地形和地层分布（图1-3-24、1-3-25）。

图1-3-24 喀拉扎背斜及其周缘地区地质图

（位置见图1-3-23方框）

1—第四系（Q）；2—独山子组上段（N1-2dC）；3—独山子组中下段（N1-2dA+B）；4—塔西河组（N1t）；5—上白垩统与古近系（K2d+E）；6—下白垩统吐谷鲁群（K1tg）；7—侏罗系（J）；8—三叠系（T）；9—二叠系（P）；10—剖面位置；11—正断层；12—逆断层；13—不明断层；14—不整合；15—海拔高度点；16—岩层产状

图1-3-25 喀拉扎背斜南北向剖面图

（剖面位置见图1-3-24；方框中为图1-3-25范围）

新近系独山子组（N1-2d）和塔西河组（N1t）在山前及喀拉扎背斜以南（图1-3-24、1-3-25中B处）均有出露。其中独山子组（N1-2d）岩性可以分为上中下三段：上部（N1-2dC）以灰色、黄灰色砾岩为主；中部（N1-2dB）为黄灰色砂质砾岩与砂泥岩互层，向上含细粒硬砂岩；下部（N1-2dA）以土**块状砂质泥岩和砂质砾岩互层为主，局部可与细粒硬砂岩互层，在喀拉扎背斜以南地区岩性较粗，以砂质砾岩为主。塔西河组（N1t）岩性以浅土红色块状砂质砾岩夹泥质硬砂岩为主，局部呈互层。

古近系-上白垩统在本区分为沙湾组（E3m）和东沟群（K2-E1+2），在山前及喀拉扎背斜以南（图1-3-24、1-3-25中的B处）均有出露。沙湾组（E3m）在本区表现为土红色与薄层灰色泥岩不均匀互层，中下部为含砾岩及钙质硬砂岩。K2-E1+2包括上白垩统东沟组（K2d）和古近系的部分地层［紫泥泉子组（E1-2z）和安集海河组（E2-3a）］，上部为浅红色含砾砂质泥岩夹薄层灰色泥岩、砂质泥岩，中部为土红色块状砾岩，夹2～3层钙质砂砾岩，下部为黄灰色、紫红色薄层泥岩夹泥质砂岩及灰绿色砾岩，K2-E1+2地层在喀拉扎背斜以南以土红色块状砾岩为主，夹泥质条带。

下白垩统吐谷鲁群（K1tg）上部为紫红色薄层钙质泥岩、灰绿色薄层泥岩，向下夹细粒硬砂岩及泥灰岩，下部以紫红色泥岩夹灰绿色薄层泥岩，向下见灰绿色薄层泥岩夹细粒硬砂岩及泥灰岩，底部见硬砂岩和砾岩。

侏罗系上统的喀拉扎组（J3k）和齐古组（J3q）为一套以砂岩、砂砾岩为主的组合，J3k在喀拉扎背斜以南岩性稍有变粗，层厚变薄。中统头屯河组（J2t）岩性为紫褐色、灰色泥岩与薄层砂岩、褐灰色砾状砂岩互层，下部砂砾岩增多；中统西山窑组（J2x）中上部为厚-巨厚层灰色泥岩中下部为厚-巨厚层灰色砂岩夹中厚层煤。下统三工河组（J1s）中上部为厚-巨厚层灰色泥岩为主，底部为巨厚层砂岩、砾状砂岩、砂砾岩；下统八道湾组（J1b）为灰绿色泥岩、黑灰色页岩与灰绿色中粒长石砂岩，夹薄煤层或煤线。

2.地层接触关系

通过野外勘查结合1：20万地质图（新疆地质局，1965）绘制了图1-3-24中所示A—B—C剖面。侏罗系-新生界均被卷入这一排构造中，喀拉扎背斜南部B处的地层叠置关系中存在一个明显的角度不整合，侏罗系（J）-新近系塔西河组（N1t）遭受褶皱变形，不整合之上的新近系独山子组中下部（N1-2dA+B）砂质泥岩和砂质砾岩互层系则近于水平（倾向NNE，倾角≤6°）（图1-3-25、1-3-26、1-3-27）。

图1-3-26 喀拉扎背斜南翼剖面图

图1-3-24中的D点处（编者注：已出图界）昌吉河群与下伏地层具有相似的接触关系，只是此处的塔西河组、沙湾组和东沟群全部剥蚀，独山子组（N1-2d）直接与下伏白垩系吐谷鲁群（K1tg）接触，吐谷鲁群遭受褶皱变形，上覆独山子组则近于水平。

而在喀拉扎背斜以北地层倾角和叠置关系是渐变的，独山子组与下伏地层塔西河组表现为整合接触关系。独山子组内部自下而上地层产状变化较大，其底部地层倾角接近40°，至独山子组上段地层倾角为20°左右，表现为生长地层的特征（图1-3-25）。

结合喀拉扎背斜地区地层分布及剖面上地层接触关系分析，在喀拉扎背斜南侧（图1-3-28）的塔西河组（N1t）及其以前的地层经受明显的变形和剥蚀作用，而其后沉积的独山子组中下段（N1-2dA+B）含砾层系则近乎水平，喀拉扎背斜以北的独山子组（N1-2d）及第四系沉积呈现明显的生长地层特征（图1-3-25），表明独山子组含砾层系沉积时期与喀拉扎背斜的形成是同期的，是受同构造作用控制的沉积序列。

图1-3-27 喀拉扎背斜南翼照片

（位置见图1-3-25点B）

图1-3-28 喀拉扎背斜南部照片

3.讨论

Suppe等（1992）和Shaw等（1994）提出的生长断层转折褶皱（Growth Fault Bend Fold）和生长地层、生长三角的概念为构造形成定时提供了一个有力工具。生长地层是指在褶皱发育过程中，位于剥蚀面或局部剥蚀面以下接受同构造沉积物形成的沉积序列（Suppe et al.，1992；Shaw et al.，1994）。由于生长地层可能记录褶皱生长的全过程，因此，分析同构造沉积物的结构、识别生长地层可以认识褶皱生长的过程，为分析构造形成时间提供证据。一般认为生长地层的时代就是构造形成的时代（Suppe et al.，1992；Shaw et al.，1994）。

由于印-藏碰撞的远程效应，新生代以来天山再次活跃，构造活动增强，形成陆内造山带，天山两侧开始发育与陆内造山带相关的再生前陆盆地（Lu et al.，1994；贾承造等，2003）。印-藏碰撞作用引起的陆内俯冲及地壳缩短作用是再生前陆盆地和前陆冲断带形成的主要机制，在前陆冲断带形成过程中，形成与逆冲断层相关的同期构造和生长地层。

独山子组（N1-2d）砾岩层系沉积时期，喀拉扎地区构造活动已经开始，此时沉积速率（Vs）小于或接近隆升速率（Vu），即（Vs≤Vu），先期形成的塔西河组（N1t）遭受一定的剥蚀作用，喀拉扎背斜以南的塔西河组厚度明显小于其北部山前地带的塔西河组厚度（图1-3-29 a、图1-3-25），残留的塔西河组下部岩性以土红色块状砂质砾岩夹砂泥岩为主，喀拉扎背斜南北可对比性良好。随着构造活动的进行，沉积速率大于构造隆升速率（Vs＞Vu），此时在遭受剥蚀和变形的塔西河组之上接受部分独山子组下段和独山子组中段，但是构造顶部的沉积厚度明显小于两侧的厚度，在塔西河组与独山子组之间形成不整合面（图1-3-29b），独山子组下段岩性在喀拉扎背斜南北可以直接对比，均以土**砂泥岩和砂砾岩互层为主，但喀拉扎山以南的岩性较粗；独山子组中段则以黄灰色砂质砾岩与砂泥岩互层，向上含细砾硬砂岩，喀拉扎背斜南北的岩性差异较小。独山子组沉积晚期和第四系沉积时期，强烈的构造隆升使得沉积速率小于隆升速率（Vs＜Vu），构造顶部缺失灰色黄灰色砾岩的独山子组上段和第四系沉积，前期形成的独山子组中段遭受剥蚀，形成现今的复杂地形地貌（图1-3-24、1-3-25中B处），与此同时，在喀拉扎背斜北侧形成独山子组上段（N1-2dC）及第四系巨厚沉积，以填充式沉积为主。因此，在喀拉扎背斜以北，独山子组与下伏塔西河组表现为整合接触关系，但在独山子组内部自下而上地层产状变化较大，由底部地层倾角接近40°变化到上部地层倾角为20°左右，表现为生长地层的特征；在喀拉扎背斜以南地区塔西河组地层遭受剥蚀和变形，与上覆独山子组形成角度不整合，独山子组中、下段沉积厚度明显小于喀拉扎背斜以北地区，缺失独山子组上段和第四系沉积。

结合地层学和构造演化分析，笔者以为，独山子组及第四系是本区发育的一套与喀拉扎背斜同构造变形的沉积序列（生长地层），在沉积速率与隆升速率的控制下，经过剥蚀沉积-剥蚀的复杂构造过程，形成现今的复杂地形地貌（图1-3-25）。

前人的观点多倾向于第一排构造形成于中生代末期（张培震等，1999；杨晓平等，1998；邓起东等，1999）。通过对喀拉扎背斜周缘地层分布及剖面上地层接触关系分析，在喀拉扎背斜南侧的塔西河组（N1t）及其以前的地层发生显著变形，而其后沉积的独山子组中下段（N1-2dA+B）则近乎水平。因此笔者以为，喀拉扎背斜应该是独山子组（N1-2d）的同沉积构造，地震剖面上的新近系也表现为明显的生长地层（图1-3-23、1-3-24）。裂变径迹年龄分析及t-T曲线模拟结果表明，准噶尔盆地南缘主要存在中新世以来（特别是10Ma以来）的快速隆升，此外，喀拉扎背斜北部第三系样品的裂变径迹t-T模拟曲线上也显示5Ma左右的上新世冷却年龄，这些证据表明，包括喀拉扎背斜在内的天山北缘第一排构造可能形成于独山子组（N1-2d）沉积时期，距今最多10Ma左右。

图1-3-29 喀拉扎背斜独山子组生长地层发育演化示意图

（据Suppe修改，1992）

J—侏罗系；K1tg—下白垩统；K2+E—上白垩统+古近系；N1t—塔西河组；N1-2d—独山子组

（a）独山子组沉积早期Vs≤Vu；（b）独山子组沉积中后期Vs＞Vu

图1-3-30 准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜地震剖面解释

（发育生长三角，地震剖面来自新疆油田公司）

（二）其他构造带的形成时间

一般认为，盆地南缘西部山前构造带的几排构造带是前陆冲断带向盆地不断传播的过程中形成的，因此第一排构造带的变形最强烈，形成时间最早（卢华复等，1999）。对喀拉扎背斜及其周缘地区的地层岩石学分析结果表明，喀拉扎背斜可能并不是形成于前人所说的中生代末期，而是形成于独山子组（N1-2d）沉积时期的晚中新世-上新世，距今最多10Ma左右，包括喀拉扎背斜在内的天山北缘第一排构造带也基本形成于这一时期。10Ma以来，天山北缘前陆冲断带持续扩展，形成现今地表可见的三排冲断褶皱带（第一排、第二排、第三排）。

图1-3-31 准噶尔盆地南缘吐谷鲁背斜地震剖面

（白色虚线为生长地层底界，地震剖面来自新疆油田公司）

图1-3-32 准噶尔盆地南缘吐谷鲁背斜北翼

（西域组上部发育的生长地层表明该背斜发育于西域砾岩上部沉积时）

第二排构造带（图1-3-23）中各背斜主要由两部分构成，上部突破地表的推覆断层部分切割了断层下盘的背斜构造，表明上部构造形成较晚。以霍-玛-吐构造带为典型构造的第二排构造变形较强烈，一般有2～3条断层突破至地表，地震剖面上显示，独山子组上部及西域砾岩见生长三角，表明其形成时间较晚，主要是上新世以来形成的背斜带（图1-3-30、图1-3-31）。野外勘查发现，吐谷鲁背斜北翼、南安集海背斜北翼的第四系西域砾岩中发育生长地层（图1-3-32、图1-3-33），天山北缘独山子背斜的西域砾岩底部的磁性地层学年龄为2.58Ma左右（Sun et al.，2004），表明天山北缘第二排构造的形成时间可能在西域砾岩开始沉积后，应该不早于3Ma。

图1-3-33 准噶尔盆地南缘南安集海背斜北翼

（西域组内部发育的生长地层）

图1-3-34 准噶尔盆地南缘独山子背斜构造解析

（地震剖面来自新疆油田公司）

第三排构造带（图1-3-23）中的独山子背斜地震剖面上西域砾岩显示为明显的生长地层（图1-3-34、图1-3-35），安集海背斜未见西域组地层出露，乌苏群（Q2）砾石层直接以角度不整合覆盖在独山子组（N1-2d）之上，倾角5°～20°，与覆盖其的乌苏群砾岩层呈角度不整合接触关系，据此可以推测，第三排构造形成于更新世以来，暂取中更新世大约0.73Ma以来。

图1-3-35 准噶尔盆地南缘安集海背斜北翼

（乌苏群内发育的生长地层）

三、小结

运用生长地层的方法，结合古地磁以及裂变径迹年龄数据，确定了天山北缘三排冲断褶皱带的构造隆升时间：第一排山麓冲断褶皱带形成于距今10Ma以来；第二排霍-玛-吐冲断褶皱带形成于距今7～2.58Ma以来；第三排独-安冲断褶皱带形成于距今0.73Ma以来。

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（郭召杰，张志诚，张锐，方世虎）