魯寶亮，王璞珺，梁建設(shè)，孫曉猛，王萬銀

1.長安大學(xué)重磁方法技術(shù)研究所，西安 710054

2.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061

3.中海石油（中國）有限公司北京研究中心，北京 100027

0 引言

晚古生代以來，南海地區(qū)經(jīng)歷了特提斯構(gòu)造域和太平洋構(gòu)造域，是兩大構(gòu)造域疊合影響的地區(qū)，具有特殊的大地構(gòu)造環(huán)境，地質(zhì)現(xiàn)象復(fù)雜［1］（圖1）。西部和南部的印—澳板塊向北漂移和俯沖，東部則是太平洋板塊和菲律賓海板塊向北西西漂移和俯沖，因此在歐亞板塊、印度板塊、澳大利亞板塊、太平洋板塊和菲律賓海等板塊的相互作用之下，經(jīng)歷了復(fù)雜的地質(zhì)演化過程，形成了裂谷、海盆、擠壓、走滑等多種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，以及陸殼、過渡殼、洋殼等多種不同性質(zhì)的下伏地殼［2－3］。南海地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造形成演化受這些不同性質(zhì)板塊的運(yùn)動制約，以及南海廣泛發(fā)育的中生界均與已消亡的古南海密切相關(guān)［4］。因此，明確古南海的構(gòu)造屬性及演化對理解前新生代南海地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化至關(guān)重要。前人已對古南海做了不少研究，主要有以下4種觀點(diǎn)。

第一種觀點(diǎn)：古南海是古太平洋的一個海灣，存在時限為中三疊世—白堊紀(jì)［2］，認(rèn)為北巴拉望—禮樂灘—路科尼亞等微陸塊均為此大陸邊緣弧前地區(qū)。在晚白堊世—古近紀(jì)，中生代洋殼俯沖于西南婆羅洲之下導(dǎo)致古南海的消亡。

第二種觀點(diǎn)：古南海是中特提斯洋的一部分［5］，認(rèn)為南海在中生代時存在較大范圍的特提斯海，并經(jīng)歷了早期（晚三疊—早侏羅世）與中期（晚侏羅—早白堊世）兩次海水侵入和后期（晚白堊世）的隆起剝蝕幾個階段。印支運(yùn)動后華南與中南半島拼接隆升，海水從拉薩地塊南北側(cè)的“南中特提斯海”與“北中特提斯?！毖刂心习雿u南緣及印尼向東進(jìn)入南海。又由于晚侏羅—早白堊世的動物具有太平洋動物群的特征，而認(rèn)為古南海可能與太平洋溝通。另有學(xué)者認(rèn)為古南海也是南沙中特提斯的一部分［6］，但不同點(diǎn)是，認(rèn)為中特提斯是在古特提斯基礎(chǔ)上發(fā)育起來的，在石炭紀(jì)或略早一點(diǎn)的時候就已經(jīng)沿亞洲大陸東南邊緣出現(xiàn)海盆，并推斷晚二疊世古南海開始出現(xiàn)。

第三種觀點(diǎn)：古南海是古太平洋板塊向北俯沖形成的弧后盆地［7］，主要受太平洋的影響，認(rèn)為古南?？赡苁枪盘窖蟀鍓K持續(xù)向北俯沖而形成的多擴(kuò)張中心弧后盆地中的一個，至少在三疊紀(jì)古南海就已經(jīng)存在。

第四種觀點(diǎn)：古南海是發(fā)育在中特提斯洋和古太平洋過渡部位上的邊緣海，存在于晚侏羅世—早白堊世，受特提斯和太平洋兩大構(gòu)造域的交替復(fù)合影響［8］。

綜上所述，目前對古南海的構(gòu)造屬性爭議較大。筆者擬從古南海消亡遺跡（蛇綠巖和增生帶）入手，結(jié)合海域、陸地地層及古生物特征，探討古南海的構(gòu)造屬性及其與特提斯和太平洋構(gòu)造域的關(guān)系，建立古南海的構(gòu)造演化史。

1 古南海遺跡——盧帕爾線蛇綠巖帶及其增生帶時空分布特征

1.1 盧帕爾線蛇綠巖帶特征

蛇綠巖代表古大洋巖石圈的碎塊，也標(biāo)志著過去的洋殼和陸殼之間相互作用帶的位置，即縫合帶。盧帕爾線蛇綠巖及蛇綠混雜巖出露于納土納島—加里曼丹島北部—巴拉望島南部一線（圖2），自納土納群島東北側(cè)沿南東走向進(jìn)入加里曼丹島，沿盧帕爾河變?yōu)楸睎|向，經(jīng)沙巴一直延伸至巴拉望島。該蛇綠巖帶被認(rèn)為是古南海向巽他大陸之下消亡的證據(jù)，具有明顯的俯沖碰撞帶的特征［9］，其時代西部為侏羅紀(jì)，向東變新至晚白堊世、早中新世（表1），說明了至少在侏羅紀(jì)古南海已存在。

圖1 南海構(gòu)造背景圖［1］Fig.1 Tectonic setting of South China Sea

1.2 古南海俯沖增生帶特征

俯沖增生系時代是限定俯沖帶形成時代及增生閉合時代的直接依據(jù)。隨著古南海的消亡，南海南部形成了一列的俯沖增生帶，從南往北依次為錫布帶—米里帶—南沙海槽（圖3）。

盧帕爾線以南的古晉帶出露地層主要為上古生界淺變質(zhì)巖、硅質(zhì)巖、灰?guī)r，中生界復(fù)理石海相沉積巖與火山巖。古晉帶中侵入有晚白堊世堡圖—塞拉班（Pautu－Serbang）花崗巖體（79～77Ma）至中新世拉汶山（Gunung Rawan）巖體（16Ma）［17］。盧帕爾線北側(cè)為由晚白堊世—中新世巨厚濁積巖和蛇綠混雜巖組成的俯沖增生楔（表2），自東向西依次是錫布增生帶拉讓群蛇綠混雜巖、東北婆羅洲—南巴拉望的巴拉巴克群變質(zhì)濁積巖和巴拉望島—巴拉巴克島蛇綠混雜巖［9－16］。錫布帶主要為拉讓群，時代為晚白堊世—始新世，為一套硬砂巖、凝灰?guī)r、泥質(zhì)板巖、雜砂巖、灰?guī)r、放射蟲硅質(zhì)巖和基性、超基性噴發(fā)巖組成的蛇綠混雜巖建造。巴拉巴克群變質(zhì)濁積巖位于婆羅洲東北文萊—沙巴盆地至南巴拉望盆地，主要為一套克拉克群變質(zhì)濁積巖，時代為晚白堊世—漸新世。

在南海南部錫布增生帶中存在大量的蛇綠混雜巖，混雜巖中蛇綠巖測年時代和放射蟲的時代集中在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)（表1），說明該時期為古南海的強(qiáng)烈擴(kuò)張時期。萬安—曾母—禮樂—巴拉望等地區(qū)廣泛分布J3—K砂巖、粉砂巖、頁巖及石灰?guī)r（表3），它們代表了古南海在南沙—巴拉望地塊中的沉積。從表2可以看出，古南海的消亡為自西向東，呈剪刀差閉合方式。南海俯沖增生系自西向東時代逐漸變新（K2→N1），指示了古南?！凹舻恫睢笔降淖晕飨驏|閉合的特征。

2 南沙海槽特征

南沙海槽位于南沙海區(qū)的東部（圖2），走向NE，是一條長約400km、寬100km的深海槽，水深可達(dá)2 800～2 900km。以南沙海槽南緣斷裂為東南邊界，從曾母盆地東北部一直到NE方向延伸至巴拉巴克斷裂。

南沙海槽是古南海最后俯沖的遺跡。但關(guān)于南沙海槽的構(gòu)造屬性卻有不同觀點(diǎn)：第一種觀點(diǎn)認(rèn)為禮樂地塊是從華南大陸裂離漂移到今天的位置，南沙海槽過去是大陸邊緣，在它南面存在一個古南海，南沙海槽是古南海俯沖消亡的殘留洋殼［1，19］；第二種觀點(diǎn)認(rèn)為南沙海槽不是古俯沖帶，而是巴拉望仰沖楔狀體推覆前緣，南沙海槽下伏的是陸殼［24－25］；③第三種觀點(diǎn)認(rèn)為南沙海槽西南段為洋殼，東北段為陸殼［26－27］。

筆者通過對地質(zhì)地球物理資料的解釋和前人資料的綜合分析，認(rèn)為南沙海槽的東北部為陸殼，其西南端為古南海殘留洋殼。主要依據(jù)如下：

第一，南沙海槽的平均熱流值為47mW/m2，是南沙海域中的低值區(qū)。而鄰近的南海西南陸架區(qū)（曾母盆地）熱流平均值為106mW/m2，最高值可達(dá)145mW/m2。南沙海槽的熱流特征與曾母盆地明顯不同。洋殼俯沖消減地區(qū)往往是熱流值比較低的地區(qū)，南沙海槽低熱流值可能與古南海的俯沖有關(guān)［27］。

第二，南沙海槽的西南段基底反射波多為圓弧狀反射，圓弧下面發(fā)射特征散亂（圖4）。推測在這段海槽中，基底可能是由玄武巖構(gòu)成，可能為洋殼［26］。在化極磁力異常上也表現(xiàn)為明顯的NE向高磁異常帶，與海槽形態(tài)非常吻合，并且西南段和東北段具有明顯不同的磁異常特征，西南端較東北段具有明顯的高磁異常特征（圖5）。

圖2 南沙地區(qū)構(gòu)造及蛇綠巖分布特征Fig.2 Distribution characteristics of structure and ophiolite in Nansha area

表1 古南海蛇綠巖、蛇綠混雜巖時空分布特征對比表Table 1 Age and spatial distribution correlation table of ophiolite，ophiolitic melange of Paleo－South China Sea

圖3 古南海俯沖消亡示意圖［17］Fig.3 Paleo－South China Sea subduction diagram

表2 古南海俯沖增生帶分布、時代及主要特征Table 2 Location，age and main features of subduction－accretion of Paleo－South China Sea

表3 南沙地區(qū)晚侏羅世—白堊紀(jì)地層及古生物特征Table 3 Late Jurassic－Cretaceous stratigraphic and paleontological features in Nansha area

第三，SO27－007多道地震剖面顯示，一套早中新世碳酸鹽臺地自西北穿過南沙海槽北段一直延伸至巴拉望陸坡之下［24－26］（圖6），表明南沙海槽東北段下伏地殼性質(zhì)為陸殼，而非洋殼。因此，古南海的俯沖帶殘留洋殼僅存在于南沙海槽的西南段。

3 古南海構(gòu)造演化

通過與古南海消亡有關(guān)的蛇綠巖、蛇綠混雜巖、增生帶、殘留洋殼以及圍區(qū)地層、古生物的研究，筆者將古南海劃分為以下4個演化階段。

3.1 古特提斯殘留海階段（T1—T2）

圖4 南沙海槽西南段地震剖面（NS93－06）解釋結(jié)果［26］（位置見圖2）Fig.4 Interpretation of NS93－06line of Nansha Trough（See Fig.2for location）

圖5 南沙地區(qū)化極磁異常圖Fig.5 RTP magnetic anomalies of Nansha area in South China Sea

早—中三疊世，雖然在滇、緬、馬、蘇地區(qū)古特提斯洋已經(jīng)關(guān)閉，但由于南沙—巴拉望地塊位于向東開口的喇叭狀古特提斯的東端，向東鄰接太平洋，該區(qū)古特提斯并沒有關(guān)閉。建立在C—P洋殼基礎(chǔ)之上的理明南康層含豐富的晚二疊—晚侏羅世幾乎所有層位的放射蟲化石（表3），是一種深海連續(xù)沉積，沒有缺失晚三疊世沉積，而且該地塊其他地區(qū)還有較多的中晚三疊世深?！肷詈Ｏ喑练e［21－23］，說明古南海是在三疊紀(jì)古特提斯殘余海的基礎(chǔ)上拉張形成的，在早—中三疊世屬于古特提斯殘留海階段。

3.2 古太平洋邊緣海階段（T3）

圖6 南沙海槽SO－27－007地震剖面解釋結(jié)果［24，28］（位置見圖2）Fig.6 Interpretaion of SO－27－007line of Nansha trough（see Fig.2for location）

晚三疊世，印支運(yùn)動達(dá)到高峰，印支地塊與華南地塊之間沿黑水河斷裂帶一線縫合。在南海東部的民都洛島、南沙地區(qū)以及加里曼丹島的西北部發(fā)育晚三疊世—早侏羅世的海相沉積，上三疊統(tǒng)為淺海相，下侏羅統(tǒng)則出現(xiàn)了深海相的濁積巖［9，29］。南沙地區(qū)美濟(jì)礁東側(cè)拖網(wǎng)SO23－23獲得了富含晚三疊—早侏羅世蕨類Clathropteris（格脈蕨）和Podozamites（蘇鐵杉）的三角洲相粉砂巖和砂巖，同處還獲得了晚三疊世海相暗灰色黏土巖，含雙殼類Halobia和Daonella［20］。另外，加里曼丹島西北部Sadong組中含有的晚三疊世Carnian晚期純粹的西南太平洋成羽植物群都顯示環(huán)太平洋區(qū)系特征［9］，而且南沙—北巴拉望地塊分布有晚三疊世的硅質(zhì)巖、硅質(zhì)頁巖，從放射蟲的親源性來看，主要屬西太平洋邊緣型，為深海大洋型［21－22］。因此，在晚三疊世，古南海主要受古太平洋的影響。

3.3 中特提斯與古太平洋疊加影響階段（J－K1）

南海南部加里曼丹島西北地區(qū)的早侏羅世Toarcian期菊石與特提斯動物群相似［30］。在民都洛、卡拉綿及馬來半島，下侏羅統(tǒng)廣泛存在具明顯特提斯動物群特征的雙殼類與腹足類化石［29，31］，這說明早侏羅世的中特提斯已經(jīng)進(jìn)入研究區(qū)及其鄰區(qū)。而放射蟲的親源性主要屬西太平洋邊緣型［21－23，32］，為深海大洋型，這就說明了南海南部地區(qū)也受中特提斯海侵和古太平洋的疊加影響。在錫布增生帶中蛇綠巖和放射蟲的時代集中在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)（表1），代表該時期為古南海的強(qiáng)烈擴(kuò)張期，南沙地塊向華南大陸漂移。早白堊世末，南沙地塊對南海北緣地塊完成了俯沖拼貼，形成了南海北部俯沖增生帶，南海北緣與南沙地塊具有統(tǒng)一的構(gòu)造－沉積環(huán)境［33］。此時，古南海規(guī)模達(dá)到最大。

3.4 俯沖消亡階段（K2末期—E）

根據(jù)前文對古南海俯沖增生帶的研究，古南海呈現(xiàn)出“剪刀差”式的自西向東的閉合特征，在南海南部形成了一系列的俯沖增生帶、縫合線及海槽。古南海于晚白堊世末期開始向南俯沖，導(dǎo)致南沙地塊首先與巽他地塊西部碰撞。

始新世，新南海開始擴(kuò)張［34－35］，古南海加速向南俯沖，南沙地塊與加里曼丹地塊在沙巴等地碰撞。早漸新世，新南海繼續(xù)擴(kuò)張［34－36］，古南海進(jìn)一步向南俯沖，使早古近紀(jì)的拉讓群濁積巖向北推覆到南沙地塊之上，形成南沙海槽前陸盆地。晚漸新世，加里曼丹島發(fā)生逆時針旋轉(zhuǎn)［8，37］，南沙海槽東北段俯沖先結(jié)束，從而導(dǎo)致西南巴拉望島仰沖至原俯沖帶之上，為陸殼性質(zhì)；而西南段則為古南海殘留洋殼（圖3—6）。同時，這也反映了古南海殘余洋東部較西部俯沖作用更加強(qiáng)烈。

4 結(jié)論

通過對古南海遺跡（蛇綠巖、蛇綠混雜巖以及俯沖增生帶）的研究，結(jié)合周圍陸區(qū)地質(zhì)及古生物資料，將古南海的構(gòu)造演化劃分為4個階段：①古特提斯殘留海階段（T1—T2）；②古太平洋邊緣海階段（T3）；③中特提斯與古太平洋疊加影響階段（J—K1）；④俯沖消亡階段（K2末期—E）。古南海是在早—中三疊世的古特提斯殘余?；A(chǔ)上發(fā)展而來，并與古特提斯殘余海是一個連續(xù)的演化過程。晚三疊世，印支運(yùn)動達(dá)到高峰，導(dǎo)致古特提斯洋全面關(guān)閉，古南海主要受古太平洋的影響。早侏羅世，古南海開始擴(kuò)張，并受中特提斯和古太平洋疊加影響。晚侏羅世，南沙地塊向華南大陸開始漂移，古南海進(jìn)一步強(qiáng)烈擴(kuò)張。早白堊世末，南沙地塊完成了對華南大陸的俯沖拼貼，形成南海北部中生代俯沖增生帶。晚白堊世，南沙地塊開始裂離華南大陸，古南海開始向南俯沖。至始新世，伴隨著新南海的擴(kuò)張，古南海加速消亡于巽他地塊之下，并在南海南部地區(qū)形成盧帕爾線蛇綠巖帶以及一系列的俯沖增生帶。

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