王霄飛 , 余 珊 , 龔躍華, 李三忠 , 劉 鑫 ,馬 云 , 趙淑娟

(1.海底科學與探測技術教育部重點實驗室, 山東 青島 266100; 2.中國海洋大學 海洋地球科學學院, 山東青島 266100; 3.廣州海洋地質調查局, 廣東 廣州 510760)

0 引 言

對于華南陸塊及南海北部的構造格架前人做了大量研究, 華南陸塊中新生代以來發(fā)育規(guī)模較大的NE向斷裂系(劉以宣, 1981), 南海北部陸緣也發(fā)育有NE向的斷裂系(閆義等, 2005), 這些斷裂的存在已得到較多研究的證實, 但這兩組走向相同的斷裂系之間是否存在統(tǒng)一性和繼承性關系迄今仍存在爭論, 歸納起來大致有兩種觀點:

一種觀點認為兩者無統(tǒng)一性及繼承關系, 即華南陸塊的 NE向斷裂系延伸至華南陸塊南部沿海終止或收斂并向西偏轉, 沒有延伸至南海北部陸架。例如, 劉以宣和卓家倫(1983)、梁德華(1982)認為NE向的濱海斷裂帶在進入南海北部后, 走向發(fā)生了改變, 呈 NEE-EW 向, 斜貫南海北部陸架, 甚至認為與延伸至海域的華南陸塊的 NE、NNE向斷裂之間為截切關系, 使得華南的NE、NNE向斷裂系在南海北部并沒有得到延伸。因此, 劉以宣(1994)認為晚漸新世以來南海北部與華南陸塊分屬不同的構造單元,華南陸塊NE向斷裂系入海后消失。周蒂等(2005)、丘元禧和夏亮輝(1994)認為南海北部陸緣雖然屬于華南陸塊的一部分, 兩地都存在NE向斷裂系, 但還是有所不同, 其中, 南海北部陸緣東北部可能在晚侏羅世至早白堊世受西太平洋俯沖影響發(fā)育NE向斷裂系, 即南海北部陸緣這些NE向斷裂系盡管走向相同, 但成因上還是不同于華南陸塊的NE向斷裂系。

另一種觀點認為兩組斷裂系之間是在統(tǒng)一背景和機制下發(fā)育的, 即華南陸塊的 NE向斷裂系入海之后, 在南海北部陸緣得以繼續(xù)延伸。例如, Karig(1971)認為華南大陸上分布的吳川-四會等深大斷裂伸入南海北部陸緣。林長松等(2006)認為新生代以來南海北部陸緣及華南陸塊所處的區(qū)域構造應力場是統(tǒng)一的, 總體區(qū)域性沉降背景是張裂環(huán)境, 認為NE向的海南島花崗巖隆起是華南構造-巖漿巖帶向南海的延伸, 西沙隆起、中沙隆起和東沙隆起等也是受 NE向的斷裂系所控制。程世秀等(2012)認為,濱海斷裂帶并沒有發(fā)生走向上的改變, 在海域的延伸為珠江口盆地與臺西南盆地的分界斷裂。

近年來, 國內地質調查與科研單位(如廣州海洋地質調查局等)在南海北部地區(qū)進行了大量海洋地質和天然氣水合物調查, 積累了大量高精度的地質、地球物理資料, 這為確認陸地上的斷裂是否在海域延伸提供了良好的基礎。本文基于對南海北部陸緣的二維地震剖面解釋、華南陸塊野外調查和全區(qū)重磁異常分析, 針對斷裂走向和特征對比, 重新檢驗了海域和陸地上的NE向斷裂系關系, 進而探索南海北部與華南陸塊斷裂格架形成的動力學機制是否一致,探討南海北部陸緣的NE向斷裂系是否為華南陸塊的NE向斷裂系在海域的延伸, 這對于認識該區(qū)區(qū)域構造演化和南海海盆的形成機制具有重要意義。

1 區(qū)域地質背景

按照板塊構造劃分, 南海北部陸緣與華南陸塊自中生代以來同處于歐亞板塊與太平洋板塊交接處,其受到的區(qū)域構造應力場作用是一致的, 兩大板塊的長期綜合作用使得這一地區(qū)具有十分復雜的斷裂構造組合。大量研究成果表明, 從斷裂的走向分析,南海北部陸緣與華南陸塊主要發(fā)育NW向、NE向和近EW向三組斷裂(圖1), 其中NE向斷裂占據主導。華南 NE向斷裂系分布于東亞陸緣, 穩(wěn)定延伸幾百公里, 個別甚至延伸上千公里, 規(guī)模較大, 可切割地殼至巖石圈。由西向東發(fā)育的主干斷裂分別為: 吳川-四會、邵武-河源-陽江、蓮花山、政和-大浦、長樂-南澳和濱海等斷裂帶。這些斷裂強烈活動于中生代燕山晚期(110~90 Ma) (趙芝等, 2012),主體是在古太平洋俯沖擠壓背景下形成的斷裂系。早白堊世, 受太平洋板塊低角度 NW 向斜向俯沖的影響, NE向斷裂系表現(xiàn)為左旋壓扭運動(范光祿等,1985; 丘元禧等, 1991; 范小林等, 1991; 劉大任,1997; 林錦華, 1999); Zhou and Li (2000)、Maruyama et al. (2009)、索艷慧等(2012)認為晚白堊世以來太平洋板塊俯沖角度開始變陡, 并發(fā)生后退式俯沖, 研究區(qū)區(qū)域應力場轉變?yōu)槔瓘? NE向斷裂系的性質也由壓扭性變?yōu)閺埮ば? 表現(xiàn)為張扭斷裂系, 同時華南進入中–新生代斷陷盆地演化階段(舒良樹等,2000)。挽近時期, 由于南海北部陸緣擴張作用的停止,以及華南大陸向東南方向蠕散、菲律賓板塊向西擠壓,該斷裂系以壓扭性為主(劉以宣, 1981), 一般越靠近沿海, 斷裂規(guī)模越大, 活動強度越高, 是控制東南沿海地震活動的主要活動斷裂系(林紀曾等, 1980)。

南海北部陸緣的NE向斷裂系皆為巖石圈斷裂,被切割地層的年代跨度很大, 是在古太平洋板塊的俯沖作用下所形成的一系列斷裂, 主要活動時期為早白堊世晚期至始新世, 表現(xiàn)為壓扭性(劉以宣,1994), 且沿斷裂系發(fā)育有大量中生代花崗巖和中酸性火山巖, 并控制了新生代早期的玄武巖分布(劉以宣, 1994)。晚漸新世南海第一次海底擴張結束以來,張扭性NE向斷裂系控制了大量箕狀斷陷的NEE向傾向陸地的斷裂系(梁德華, 1982)。上新世-第四紀以來, NE向斷裂依然具有活動性, 表現(xiàn)為控制N2-Q3的玄武巖的空間分布(王霄飛等, 2014)。南海北部陸緣發(fā)育的NE、NW向斷裂控制了絕大多數(shù)5級以下地震的分布(王霄飛等, 2014)。地震帶間斷分布, 是由于NE向斷裂系被NW-NWW向斷裂系切割而分段所致, 其連續(xù)性變差。另外, 地形上可以看出NE向斷裂系導致了研究區(qū)陸坡整體走向的彎折和陸坡坡度等地貌特征的不同。

謝錦龍等(2010)、劉海齡等(2004)、閆義等(2005)認為, 南海北部 NEE-EW 向斷裂主要為正斷層, 屬主要的控盆斷裂, 而李三忠等(2012a)認為南海北部控盆斷裂主要為 NE向的右行走滑斷裂系, 相關盆地為走滑拉分盆地, NEE-EW向斷裂僅為NE向斷裂系的派生斷裂, 為控坳斷裂。李思田和林暢松(1998)認為珠江口與瓊東南的主體構造為NE向, NE向的主干斷裂系統(tǒng)控制了斷陷與斷隆相間分布, 總體上,NE向斷裂約束了EW和NW向斷裂。華南陸塊與南海北部陸緣的 NE向斷裂系在地理位置上相互毗鄰, 并且處于相同的構造背景下, 形成時代相近,因此, 其在成因與演化上必然存在一定的聯(lián)系。

① 濱海斷裂; ② 長樂-南澳斷裂; ③ 政和-大埔斷裂; ④ 邵武-河源-陽江斷裂; ⑤ 吳川-四會斷裂; ⑥ 合浦-北流斷裂。

2 華南 NE向斷裂在南海北部的延伸

重磁場是研究海域構造的重要手段, 也是本文研究的基礎資料。重力異常(圖2)表明, 華南陸塊的重力異常呈等軸狀或長軸狀分布, 在西部表現(xiàn)為等軸狀重力高, 東部為長軸狀重力低, 長軸走向主體為NE向, 可能對應NE向主斷裂, 次級異常長軸為NEE-EW向, 可能對應次級NEE向斷裂。在南海北部陸緣, 重力異常呈明顯的狹長帶狀分布, 正負重力異常梯度帶也為NE向, 與NEE向斷裂大角度相交, 這說明南海北部控制坳陷沉降的主要斷層為NE向, 而NEE向斷裂收斂于NE向斷裂系, 進一步說明南海北部陸緣盆地為 NE向斷裂系控制的右行右階走滑拉分盆地。另外, 由西向東, 正負重力異常具有相間分布的特點, 這與南海北部隆起與坳陷相間分布的主要構造特征一致(李三忠等, 2012a)。

華南以及南海北部陸緣磁異常(圖 3)揭示出 NE向、NW向磁異常連續(xù)性好、延伸較遠, 其中NE向和NW向磁異?；虼女惓＝M合可能反映的斷裂規(guī)模較大, 與研究區(qū)NE向、NW向斷裂系構成的總體斷裂格架一致。從這兩組斷裂的交切關系來看, NE向斷裂系發(fā)育的時間要早于NW向斷裂系, NW向斷裂系性質明顯為走滑型。另外, 在華南陸塊與南海北部陸緣還發(fā)育了一系列 NEE-EW 向長軸狀磁異常,多以負磁異常為主, 與該區(qū)域發(fā)育的正斷層吻合較好。在形態(tài)上, 這些磁異常受NE向斷裂制約, 呈雁列式斷續(xù)分布, 最后與 NE向斷裂系一起被后期的NW向斷裂系切割。由此可以看出, 研究區(qū)內NE向斷裂系控制NEE向斷裂的形成與展布。

圖2 華南陸塊以及南海北部陸緣重力異常與斷裂格架圖(斷裂序號與圖1一致)Fig.2 Map showing the gravity anomaly and fault framework in the South China Block and the northern Continental Margin of the South China Sea (numbering of faults are the same as those in Fig.1)

綜上重磁異常解譯, 并結合下文中地震剖面等資料, 經過海陸構造特征對比, 本文確認華南陸緣上有四條NE向主干斷裂(濱海、長樂-南澳、政和-大埔、河源-陽江斷裂帶)延伸至南海北部陸緣。具體證據分別論述如下:

2.1 長樂-南澳斷裂帶在南海北部的延伸

長樂-南澳斷裂帶出露于閩粵沿海地區(qū), 陸域出露長度達400 km, 寬38~58 km, 沿福建長樂至廣東南澳NE向展布, 被多條NW向斷裂切割(張虎男,1987)。

構造地貌特征: 該斷裂帶兩盤的地貌特征和第四紀地層的分布均存在差異, 斷裂西側以丘陵和山地地貌為主, 東側則以侵蝕-剝蝕階地(紅土臺地)和堆積階地為主(林錦華, 1999)。各種地貌類型均以NE走向呈近于平行的條帶狀分布, 由西向東依次為低山丘陵帶、平原帶、濱海低丘島鏈帶和水下岸坡帶。南海北部陸緣該斷裂帶處 50~300 m水深等深線皆發(fā)生了明顯的向陸彎曲, NE向的等深線分布間隔緊密。這都表明可能南海北部陸緣水深等值線受 NE向斷裂控制, 而陸地上受 NE向斷裂控制形成了一系列的堆積階地。海域中斷裂兩側地形地貌特征差異明顯, 西部發(fā)育東沙群島、尖峰海山, 東部為臺西南盆地, 并沿 NE向地形地貌差異界線發(fā)育一系列的巖漿底辟或穿刺, 這些證據表明, 這一線也可能發(fā)育NE向斷裂帶。

圖3 華南陸塊以及南海北部陸緣磁異常與斷裂格架圖(斷裂序號與圖1一致)Fig.3 Map showing the magnetic anomaly and fault framework in the South China Block and the northern Continental Margin of the South China Sea (numbering of faults are the same as those in Fig.1)

重磁異常特征: 在華南陸塊上, 長樂-南澳斷裂帶位于正負重力異常交替部位, 幅度在+20~ -15 mGal(圖 2), 并向西南延伸; 進入南海北部陸緣, 該斷裂帶貫穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷(圖1), 也是正負磁異常的分界線(圖3), 其西部為下盤表現(xiàn)負異常,東部為上盤表現(xiàn)正異常。較大的磁異常梯度表明,斷裂兩盤的垂直斷距可能相對較大, 這與地貌特征也比較吻合。

斷裂活動特征: 目前關于該斷裂帶變形變質時間、期次以及運動特征方面還存在較大分歧(肖詩興,1988; 黃輝等, 1993; 王志洪等, 1995; 高俊等,1993)。郭福祥和袁奎榮(1996)認為, 長樂-南澳斷裂帶形成于晚侏羅世至早白堊世, 古太平洋板塊 NW向的斜向俯沖, 使得該斷裂帶重新活動, 發(fā)生強烈左旋活動, 并觸發(fā)深部上地幔巖漿上涌, 發(fā)生殼-幔邊界反應, 形成有陸殼混入的酸性火山巖-侵入巖活動。通過野外地質調查發(fā)現(xiàn), 該斷裂帶具有多期次活動的特點。例如, 在泉州市洛江區(qū)中聯(lián)重料廠房后的野外露頭(圖4)主體為粗?；◢弾r, 其上發(fā)育有三組節(jié)理, NW向的輝綠巖脈侵入之后, 又被細粒花崗巖侵入, 隨后被三組節(jié)理所切割, 最后NNE向的右行走滑斷裂切割了全部的構造。這些表明巖體形成之后NW向斷裂多次發(fā)生張裂, 使得巖脈侵入,后期發(fā)育的節(jié)理指示該區(qū)域擠壓應力場方向為近EW 向, 在該應力場作用下, NE向斷裂發(fā)生了后期的右行走滑。舒良樹等(2000)在廈門南側片麻狀花崗巖中, 也觀察到一組右旋走滑剪切面理切割了早期左旋組構, 證實了晚白堊世中國東南部斷裂系動力學特征發(fā)生了改變, 產生右旋走滑。周新民和李武顯(2000)認為這是由于晚白堊世俯沖帶傾角開始變陡, 火山活動萎縮, 俯沖帶向海洋方向后退, 導致區(qū)域應力場轉為拉張。

圖 4 泉州市左行壓扭性斷裂的野外露頭素描剖面素描(GPS: N24°57.355′, E118°43.506′)Fig.4 Sketch field profile of the sinistral transpressional faults near Quanzhou City (GPS:N24°57.355′, E118°43.506′)

新生代以來, 長樂-南澳斷裂帶在華南陸塊新構造運動時期的活動方式與南海北部陸緣極其一致,主要表現(xiàn)為NW向和NE向兩組斷裂構造控制下的斷塊差異運動, 其運動方式既有垂直活動又兼具走滑性質, 并且活動性具有差異分段性的特點。

沿該斷裂帶, 大量的陸地野外觀測和多條地質剖面揭示其特征如下: 圖5a發(fā)育的NE向右行走滑斷層切割了第四系紅土, 表明在第四紀之后該方向斷層仍具有活動性; 圖5b為NWW向的疊瓦式逆沖推覆被后期的左行NW斷裂切割。在橫跨該斷裂帶的相應海域地震剖面上發(fā)現(xiàn)有 NE走向的負花狀構造發(fā)育, 指示沿斷裂帶發(fā)生過張扭性活動。從該斷裂影響的地層層位顯示, 南海北部陸緣發(fā)育的 NE向走滑斷裂切割到了基底(中生界), 向上一直切割到第四系(T1界面以上), 這些與陸上該斷裂帶的活動特點相一致, 表明兩者具有成因上的聯(lián)系。

地震活動特征: 沿長樂-南澳斷裂帶南段天然地震活動性較強, 震源總趨勢沿NE向分布, 且向南沿斷裂帶繼續(xù)延展。震源機制解揭示, 長樂-南澳斷裂帶南段以及延伸進入南海北部陸緣的 NE向斷裂均為右行走滑斷裂, 其發(fā)震斷裂的產狀也基本一致(圖5)。區(qū)內地震震中分布與斷裂活動方式、活動強度密切相關(王耀東等, 1988), 主要震源局部集中分布在NE向與NW向斷裂交匯處, 叢集性分布, 總趨勢呈現(xiàn)NE向分布。沿該斷裂帶地震活動活躍, 地震頻度較高, 強度較大, 是東南沿海地震活動最強烈的一條斷裂帶, 現(xiàn)階段半數(shù)以上的弱震發(fā)生在海岸帶, 表明晚更新世以來, 斷裂活動強度有自西向東逐漸增強的趨勢(林錦華, 1999)。

通過重磁異常、二維地震剖面結構以及天然地震活動等特征對比發(fā)現(xiàn), 長樂-南澳斷裂帶從華南沿海一直延伸至南海北部陸坡, 貫穿珠江口盆地的珠一、珠二凹陷。

2.2 政和-大埔斷裂帶在南海北部的延伸

政和-大埔斷裂帶陸上部分斜貫廣東省東部,北起梅縣, 經惠東、海豐、深圳、香港延伸入海, 總體走向為NE30°左右(杜繼宇, 2012)。政和-大埔斷裂帶習慣上分為三段, 南平以北至政和稱北段; 南平以南至大田稱中段; 大田以南稱南段。本文研究的重點為南段, 即漳平-龍巖-大埔一帶。

構造地貌特征: 沿政和-大埔斷裂帶的斷塊抬升高度以及速度都有自東向西逐漸變緩的趨勢(陳定國和姚梅尹, 1984)。古夷平面高程等值線分布與主干政和-大埔斷裂走向一致, 總體為 NE向, 也有少量呈NW或近EW向, 分別平行于幾條NW向斷裂或 EW 向斷裂, 古夷平面高程等值線形態(tài)與不同方向斷裂所夾持的斷塊具有良好的耦合關系, 但各斷塊之間的最高一級古夷平面的高程則不同(黃玉昆和張珂, 1990)。山脈、水系走向也受斷裂控制呈NE向展布, 沿該斷裂帶斷續(xù)發(fā)育有溫泉、地震、滑坡等。在政和-大埔斷裂帶延伸至南海北部陸緣的地段, NE向水深等值線向東延伸發(fā)生了明顯向北的偏轉(圖1), 并且水深等值線密集程度由西部的寬疏向東部變?yōu)榫o密, 這表明海域該地段斷塊的差異性升降與水深變化之間具有良好耦合性, 從而導致該斷裂帶東、西兩側地形地貌發(fā)生了明顯的變化, 也證明了該區(qū)域NE向斷裂的存在。這表明該地段NE向斷裂為陸地上政和-大埔斷裂帶在海域的延續(xù)。

圖5 長樂-南澳斷裂的海-陸對比Fig.5 Comparison of the land and sea segments of the Changle-Nan’ao Fault

重磁異常特征: 政和-大埔斷裂帶的南段主干斷裂也稱為蓮花山斷裂, 重力異常顯示(圖 2)蓮花山斷裂兩側重力異常特征明顯不同, 重力異常等值線在斷裂處密集分布, 兩側的重力異常變化幅度在+5~–15 mGal。該重力異常向南一直延伸到南海北部陸坡, 表現(xiàn)為明顯的正異常與負異常的過渡帶。磁異常揭示(圖3), 政和-大埔斷裂帶在華南陸塊中為正、負磁異常的分界線, 該異常的分界線一直向南延伸到南海北部陸緣。因此, 重磁異常表明, 政和-大埔斷裂帶從華南一直延伸至南海北部陸坡。

斷裂活動特征: 政和-大埔斷裂帶經歷了多期復雜的構造變形變質作用: 印支晚期受SE-NW向的擠壓應力作用, 形成了 NNE向展布的隆起-拗陷構造, 并伴隨韌-脆性走滑剪切活動(聶童春和朱根靈,2004)。燕山早期持續(xù)以SE-NW向逆沖-推覆作用為主, 而燕山晚期則以 NE-SW 走向的走滑-拉分作用為主, 主要表現(xiàn)為斷陷活動, 形成了一系列晚白堊世的拉分盆地。野外調查結果也證明了這一點, 圖6發(fā)育一組 NE向韌性剪切帶, 從斜長石殘斑的形態(tài)判斷為左行, 該韌性剪切帶后期又被左行脆性斷層所切割。該脆性斷層可能發(fā)育于燕山晚期。

晚白堊世-古近紀早期經歷了一段構造平靜期之后, 政和-大埔斷裂帶的斷裂活動再次以繼承性斷塊的差異性升降為主(黃玉昆和張珂, 1990)。從漸新世到上新世晚期, 華南陸塊和南海北部陸緣的主壓應力為NE-SW向, 該時期與南海NE-SW向海盆擴張的時間相吻合, 陸架上 NE-SW 向局部擠壓方向極有可能與海盆 NE-SW 向擴張有關。此時, 陸架上的NW向斷層為壓性, 而NE向斷層為張性。上新世末以來, 陸架上主壓應力方向轉為NWW-SEE, NE向斷裂為壓性, 而 NW 向斷裂為張性; 這種區(qū)域到局部應力場轉變的主要機制可能有三個方面: (1) 與印度板塊與歐亞板塊之間碰撞相關的華南向南東的擠出構造; (2) 與太平洋板塊俯沖后撤有關的華南陸塊向南東蠕散(Maruyama et al., 2009); (3) 也可能受到呂宋島弧與臺灣弧-陸碰撞的影響, 導致NWW-SEE向擠壓, 伴隨臺灣中央山脈強烈的隆升(Yu and Chow, 1997)。同時, 在該區(qū)域應力場的作用下, NW向斷裂表現(xiàn)為左旋張扭性, 而NE向斷裂主要表現(xiàn)為右行走滑(黃玉昆和張珂, 1990)。野外調查表明, 無變形的花崗巖脈被一些 NE向右行張扭性斷層切割(圖 7)。斷層帶內有 NWW 向花崗巖脈侵入, 由此, 可以判斷伸展方向為垂直于巖脈方向的NNE向。

通過對南海北部陸緣的多條二維地震測線解釋,剖面上發(fā)育負花狀構造, 進行斷裂組合后走向為NE向, 這與重磁資料解釋的政和-大埔斷裂帶在南海北部的延伸段相吻合, 該段位于珠一、珠二坳陷的西界, 是珠江口盆地的控盆斷裂。政和-大埔斷裂帶以西, 發(fā)育了晚白堊世以及新生代的盆地, 這些盆地在形態(tài)上沿NE向呈串珠狀分布。由此可知,政和-大埔斷裂帶等 NE向斷裂對華南陸塊以及南海北部陸緣的盆地發(fā)育以及展布都起了決定性的作用。斷裂切割的層位跨度較大(圖8), 政和-大埔斷裂帶延伸到南海北部的NE向走滑斷裂切割基底(中生界), 向上一直切割到第四系(圖8中T1), 這些都與陸地上該斷裂帶的活動特點相一致, 表明兩者具有成因聯(lián)系。

地震活動特征: 沿政和-大埔斷裂帶地震活動性較強, 震中NE向分布, 該斷裂帶與NW向斷裂交匯處, 地震叢集性分布。已知地震的震源機制解(圖 8)表明, NE向的政和-大埔斷裂帶為華南沿海發(fā)震斷裂, 很少發(fā)育 NW 向的發(fā)震斷裂, 這可能與該區(qū)主壓應力的方向為NWW-SEE向有關。

圖6 三明市沙縣NE向韌性剪切帶與NW向脆性斷層野外 地 質 關 系 素 描 圖 (平 面 圖 )(GPS: N26°27.566′,E117°56.837′)Fig.6 Outcrop sketch showing the relationship between the earlier NE-trending ductile shear zone and the late NW-trending brittle fault near Shaxian Town of Sanming City (plan view) (GPS: N26°27.566′,E117°56.837′)

圖7 三明市沙縣NE向走滑斷層與花崗巖脈地質關系野外素描圖(平面圖)(GPS: N26°26.442′, E117°54.839′)Fig.7 Outcrop sketch showing the relationship between the NE-trending strike-slip fault and granitic veins near Shaxian of Sanming City (GPS:N26°26.442′, E117°54.839′)

通過重磁異常、二維地震剖面結構以及地震活動等特征的海-陸對比發(fā)現(xiàn), 政和-大埔斷裂帶延伸至南海北部并且系珠江口盆地珠一、珠二坳陷的西界以及瓊東南盆地北礁凹陷的東界。

左側主圖中紅色線條為政和－大埔斷裂, 黑色線條為其他斷裂; 藍色圓圈為震源機制解; 圖①、②、③、④為左側主圖相應位置的地震剖面。

2.3 邵武-河源-陽江斷裂帶在南海北部的延伸

該斷裂帶自廣東河源往北東經龍川、平遠進入江西武平、會昌, 再延至福建寧化、邵武及浙江省內, 向西南延伸入南海海域。

構造地貌特征: 該斷裂帶是不同地貌單元的分界線, 北西側相對上升, 為侵蝕剝蝕山地, 南東側相對下降, 形成一系列中、新生代盆地, 其中較明顯的是石人背、河源盆地。沿斷裂帶發(fā)育有斷層崖、斷層山、斷層三角面、滑坡、峽谷及沖積-洪積扇等微地貌。河流主體走向與斷裂帶走向一致。另外, 該斷裂帶還是控制中生代火山巖分布的界線, 其東部早侏羅世和晚白堊世火山巖建造發(fā)育, 其西部火山巖建造消失。該斷裂帶延伸至南海北部陸緣, 為神狐隆起的西界。水深等值線在該神弧隆起西界的左右兩側也發(fā)生了明顯的變化, 其西部等值線分布密集, 其東部寬緩并且向北凸出。這些異常指示了明顯的NE向構造特征(李三忠等, 2012a)。

重磁異常特征: 邵武-河源-陽江斷裂帶為華南陸塊重、磁正負異常的分界線(圖2), 其東部重力以正異常為主, 而其西部則以負異常占主導, 且沿該斷裂帶發(fā)育串珠狀重力異常。在南海北部陸緣該斷裂帶為重力高與低異常的分界線。磁異常(圖3)表明,沿該斷裂帶為一個明顯的異常帶, 又是不同區(qū)域背景場的分界線。磁異常以負異常為特征, 沿該斷裂帶以串珠狀磁異常為特征。從重磁異常可以看出,邵武-河源-陽江斷裂帶從華南陸塊一直延伸到南海北部陸緣, 并且為瓊東南盆地的西界(圖1)。

斷裂活動特征: 該斷裂帶在陸地上的分布形態(tài)并非首尾銜接, 而是呈左列式斷續(xù)排列(劉大任, 2000)(圖1)。最北段邵武-石城段控制了震旦系沉積, 之后經歷了加里東期、海西期、印支期和燕山期 4個時期, 分別控制了加里東期變質巖帶、混合巖帶和中生代紅色泥盆的形成、發(fā)育以及巖漿活動。

圖9 邵武市野外地質剖面素描圖Fig.9 Sketched field profiles near Shaowu City

至喜山早期, 該斷裂帶經歷了新的一期構造活動, 使得寒武系變質砂巖逆沖到上白堊統(tǒng)紫紅色砂頁巖之上。該斷裂帶中段(圖1之外)稱為瑞金-尋烏斷裂帶, 形成于燕山晚期, 控制了一系列紅色盆地的展布, 這些盆地主要呈NNE向長條形帶狀分布。此外, 該斷裂帶還控制了晚侏羅世火山巖的分布,后期又被燕山晚期花崗巖侵入。晚白堊世晚期以來,該斷裂帶再度復活, 控制了河湖相碎屑巖沉積, 形成了一些小型中新生代盆地(劉大任, 1997)。

對該斷裂帶南段進行的大量野外地質調查發(fā)現(xiàn),NE向次級走滑斷裂極其發(fā)育。圖9左側展示了沿該斷裂帶發(fā)育的一套青灰色板巖中一系列平行于S1的壓扁的透鏡體帶, 并發(fā)育石英脈, 最后NE向右行走滑斷層切割所有這些早期構造形跡。圖9右側展示了晚白堊世的紫紅色砂巖和第三紀的紅土中發(fā)育有一條 NE向正斷層, 說明晚白堊世和古近紀期間該斷裂帶都有活動; 但全新世的腐殖質紅土沒有被切割, 因而第四紀該斷裂帶并不活動?？梢? 早期該斷裂帶為NE向疊瓦式逆沖特征, 晚期該NE向斷裂帶具有走滑拉分特征, 控制了晚白堊世和古近紀地層(劉大任, 2000)。從邵武-河源-陽江斷裂帶控制的盆地中沉積地層由北向南依次變新, 說明其斷裂帶也向南拓展并逐漸變晚。

橫跨該斷裂帶海域延伸段的地震剖面上, 可見NE向展布的負花狀構造發(fā)育, 這指示斷裂性質為張扭性(圖10)。該斷裂帶影響層位顯示, 南海北部陸緣發(fā)育的 NE向走滑斷裂帶切割到了基底(中生界),向上一直切割到第四系(T1界面以上), 這表明該NE向斷裂帶在中生代時期就已經活動, 與陸地上該斷裂帶的活動時間具有一致性, 兩者在成因上可能具有聯(lián)系。

地震活動特征: 1987 年尋烏縣三標鄉(xiāng)發(fā)生了地震,1989 年10 月26 日河源也發(fā)生了地震, 1989~1990年初瑞金、會昌、周田出現(xiàn)了地裂縫。這些地區(qū)都位于邵武-河源-陽江斷裂帶。綜合地面形變測量資料,邵武-河源-陽江斷裂帶至今一直很活躍(劉大任,2000)。通過震源機制解可知(圖 10), 該斷裂帶陸地段與海域段的性質均為右行走滑斷裂, 發(fā)震斷裂以NE向為主。

通過重磁異常、二維地震剖面結構以及地震活動等特征的海-陸對比發(fā)現(xiàn), 邵武-河源-陽江斷裂帶從華南陸塊陸地部分向南一直延伸至南海北部陸坡, 且為瓊東南盆地的西界。

圖10 邵武-河源-陽江斷裂帶的海-陸對比Fig.10 Comparison of the land and sea segments of the Shaowu-Heyuan-Yangjiang Fault Belt

3 討論與結論

華南陸塊陸地部分以及南海北部陸緣的斷裂構造格局十分相似, 皆有NE向、NW向、NEE-EW向三組斷裂系, 可以延伸對比, 特別是NE向和NW向兩組斷裂系構成了本區(qū)的主要構造格架, 控制著研究區(qū)構造演化、盆地的形成發(fā)育以及地震分布。

華南陸塊陸地部分的 NE向斷裂系在南海北部陸緣的延伸, 對南海北部陸緣新生代沉積盆地的形成起了決定性的作用。該組斷裂系區(qū)域上自中生代至新生代乃至挽近時期始終活動, NE向斷裂系在中生代時期為壓扭性; 進入新生代以來, NE向斷裂系主要表現(xiàn)為張性兼右旋, 且南海北部陸緣的 NE向斷裂系呈右行右階排列。重磁異常揭示(圖2, 3), NE向斷裂系控制了NEE-EW向正斷層的空間展布, 限定了一系列具有斷陷構造特征的走滑拉分盆地。由于 NE向斷裂系具有長期活動性, 并對盆地起到控制作用。由此可見, 延伸至南海北部陸緣的NE向右行斷裂系對盆地的形態(tài)以及展布起決定性作用, 為控盆斷裂。NE向斷裂系還分割了南海北部陸緣的主要盆地或坳陷, 派生了現(xiàn)今南海北部陸緣數(shù)量眾多的 NEE向斷裂, 因而, 是南海北部陸緣最為重要的斷裂系統(tǒng)。NEE向斷裂系控制盆地內部坳陷的充填樣式, 為控坳斷裂(程世秀等, 2012)。所有這些過程與隨后南海海盆的打開密切相關(李三忠等, 2012a,b; 安慧婷等, 2012; 熊莉娟等, 2012; 薛友辰等,2012)。

通過對南海北部陸緣和華南陸塊陸地上 NE向斷裂系的幾何學、運動學和動力學等特征的系統(tǒng)對比研究, 并結合地震、相關地貌特征和重磁異常以及二維地震剖面的解譯、分析, 得出以下結論:

(1) 華南陸塊的濱海斷裂帶、長樂-南澳斷裂帶、政和-大埔斷裂帶以及邵武-河源-陽江斷裂帶四條NE向主干斷裂帶自然延伸到了南海北部陸緣。

(2) 華南陸塊陸地上的 NE向斷裂系控制了晚白堊世以來的 NE向串珠狀分布的拉分盆地。延伸至南海北部陸緣的四條主干斷裂系也控制南海北部陸緣相應的拉分盆地發(fā)育, 其中, 濱海斷裂帶為珠二坳陷的東界, 長樂-南澳斷裂帶橫穿珠江口盆地的珠一和珠二坳陷, 政和-大埔斷裂帶位于珠一、珠二坳陷的西界以及北礁凹陷的東界, 邵武-河源-陽江斷裂帶為瓊東南盆地的西界。因此, 南海北部陸緣的盆地群與華南陸塊陸地上的盆地群在成因上具有一致性。

(3) 南海北部陸緣分布的 NE向右行斷裂系對盆地的發(fā)育以及展布起決定性作用, 為控盆斷裂。NEE向斷裂為 NE向斷裂系的次級派生斷裂, 控制盆地內部坳陷的充填樣式, 為控坳斷裂。

總之, 這些NE向斷裂系可能在整個東亞陸緣具有普遍性, 且規(guī)模巨大的NE向斷裂系在區(qū)域構造演化中起主導作用, 值得持續(xù)關注和深入研究。

致謝: 作者真誠感謝審稿人對稿件所做的認真評審以及提出的質疑、建設性修改意見和詳細的批注。

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