徐子英, 汪俊, 高紅芳, 孫桂華, 孫美靜, 聶鑫, 朱榮偉

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南海海盆中南—禮樂斷裂帶研究進(jìn)展*

徐子英, 汪俊, 高紅芳, 孫桂華, 孫美靜, 聶鑫, 朱榮偉

自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局, 廣東 廣州 510075

文章首先論述了中南—禮樂斷裂帶的研究現(xiàn)狀, 然后基于重力、磁力、地震剖面和地形等地球物理資料, 綜合分析了中南—禮樂斷裂帶在南海海盆中的空間展布和內(nèi)部構(gòu)造形變特征。研究表明: 該斷裂帶在海盆中由北至南具有明顯的分段性。北段(西北次海盆與東部次海盆北部之間)斷裂帶寬15km, 由(18°00'N, 115°30'E)向(17°30'N, 116°00'E)呈NNW向分布。南段(西南次海盆與東部次海盆之間)斷裂帶寬約60~80km, 由中沙海臺(tái)東側(cè)向禮樂地塊西側(cè)呈NNW向展布。中南—禮樂斷裂帶的主控?cái)嗔蜒刂心虾X呈NNW向分布。斷裂帶在南北兩段的過渡區(qū)總體呈NNE向展布。斷裂帶兩側(cè)海盆的沉積厚度和洋殼厚度存在差異, 推斷該斷裂帶對(duì)其東西兩側(cè)海盆的地質(zhì)構(gòu)造具有控制作用。根據(jù)地殼結(jié)構(gòu)變化, 推測該斷裂帶至少是一條地殼級(jí)斷裂。

南海海盆; 中南—禮樂斷裂帶; 空間展布; 構(gòu)造變形

南海經(jīng)歷了新生代大陸邊緣裂谷和隨后的海底擴(kuò)張, 其海盆總體呈菱形, 向西南收斂, 海盆洋殼東寬西窄。據(jù)地質(zhì)與地球物理等方面特征, 南海海盆可劃分為西北次海盆、東部次海盆和西南次海盆(圖1)。

圖1 南海地形圖(楊勝雄等, 2015)及中南—禮樂斷裂在南海海盆中的位置分布圖

黃色實(shí)線是姚伯初(1995)的研究結(jié)果; 紅色虛線是Ruan等(2016)的研究結(jié)果; 橙色虛線是Sibuet等(2016)的研究結(jié)果; 紫色實(shí)線是Frank (Frank, 2013; Frank et al, 2014)和Barckhausen等(2014)的研究結(jié)果。白色和紅色實(shí)線為本文研究結(jié)果: 白色實(shí)線為斷裂帶的寬度范圍; 紅色實(shí)線為斷裂帶的主控?cái)嗔盐恢? 紅色圓點(diǎn)為IODP349航次U1431鉆井站位; L1、L2、L3為地震剖面編號(hào)

Fig. 1 The bathymetric map of the South China Sea and the location of the Zhongnan-Liyue Fault Zone

中南—禮樂斷裂帶位于南海海盆中, 前人雖然通過重力、磁力、地震等資料對(duì)該斷裂帶的存在、走向和性質(zhì)等進(jìn)行過研究(Briais et al, 1993; 姚伯初, 1995; 閻貧等, 2008; Li et al, 2014; Barckhausen et al, 2014; Frank et al, 2014; Ruan et al, 2016; Sibuet et al, 2016), 但研究比較零星和局限, 該斷裂帶的具體位置、走向、延伸長度、寬度等都不清晰, 斷裂性質(zhì)(轉(zhuǎn)換斷裂或走滑斷裂?)也存在分歧。也鮮少有人對(duì)該斷裂帶的內(nèi)部變形特征進(jìn)行詳細(xì)刻畫, 對(duì)其形成機(jī)制研究更少。

本文首先綜述了中南—禮樂斷裂帶的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀, 然后基于重力、磁力、地震剖面和地形等地球物理資料, 系統(tǒng)分析中南—禮樂斷裂帶在海盆中的空間展布特征, 刻畫該斷裂帶內(nèi)部構(gòu)造形變特征, 探討其深部結(jié)構(gòu)特征及其對(duì)東西兩側(cè)次級(jí)海盆的地質(zhì)構(gòu)造的影響。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

前人通過構(gòu)造-地層、重磁異常特征、地震剖面、海底地形及海底地震儀(OBS)探測等手段與方法對(duì)中南—禮樂斷裂帶的空間分布及斷裂帶性質(zhì)進(jìn)行了研究與探討。針對(duì)中南—禮樂斷裂帶的空間位置分布的研究, 主要存在兩種觀點(diǎn): 一種是該斷裂帶呈NS向發(fā)育(姚伯初等, 1994; 姚伯初, 1995; Schlüter et al, 1996; Li et al, 2008, 2014; 黎雨晗等, 2017)。其中姚伯初(1995)認(rèn)為中南—禮樂斷裂帶北起珠江海谷, 中經(jīng)西南次海盆與東部次海盆過渡區(qū), 南至加里曼丹的沙巴地區(qū), 是一條規(guī)模巨大的斷裂(圖1)。另一種觀點(diǎn)是該斷裂帶呈NNW向展布(Barckhausenet al, 2004, 2014; 閻貧等, 2008; Frank, 2013; Frank et al, 2014; Ruan et al, 2016; Sibuet et al, 2016)。同時(shí)許多學(xué)者對(duì)中南—禮樂斷裂帶的斷裂性質(zhì)進(jìn)行了探討, 主要存在三種觀點(diǎn), 部分學(xué)者認(rèn)為中南—禮樂斷裂帶為走滑斷裂(姚伯初, 1995; 閻貧等, 2008)。還有少部分學(xué)者認(rèn)為中南—禮樂斷裂帶不是轉(zhuǎn)換斷層就是平移斷層(Briais et al, 1993; 李家彪等, 2011)。大部分學(xué)者認(rèn)為中南—禮樂斷裂帶為轉(zhuǎn)換斷裂, 如Taylor等(1980, 1983)通過對(duì)磁條帶的識(shí)別, 認(rèn)為東部次海盆在早漸新世至早中新世擴(kuò)張, 西南次海盆可能為早中新世擴(kuò)張, 并推測兩海盆之間存在一條轉(zhuǎn)換斷裂。Tongkul (1993, 1994)通過構(gòu)造-地層分析來研究加里曼丹沙巴地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造時(shí), 將中南—禮樂斷裂帶延至沙巴地區(qū), 作為東北沙巴的東西向與西南沙巴的北東向的分界線, 并認(rèn)為是一條轉(zhuǎn)換斷裂。Barckhausen等(2004, 2014)根據(jù)磁異常分析, 認(rèn)為在西南次海盆和東部次海盆之間存在一條轉(zhuǎn)換斷裂從中沙地塊東側(cè)(115°E)向東南延伸到禮樂灘西部(117°E)(圖1)。Sibuet等(2016)通過重磁分析認(rèn)為在南海擴(kuò)張過程中, 在西南次海盆與東部次海盆之間存在一條重要轉(zhuǎn)換斷裂帶——中南斷裂帶, 從中沙地塊的東側(cè)延伸到禮樂灘的東側(cè)(圖1)。Li等(2008, 2012, 2014)通過海盆磁異常走向分析, 認(rèn)為在西北次海盆與東部次海盆北部之間存在一條協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換斷裂, 該轉(zhuǎn)換斷裂可以與南部東部次海盆與西南次海盆之間的轉(zhuǎn)換斷裂相連, 構(gòu)成一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)換斷裂。Ruan等(2016)通過OBS測線研究認(rèn)為在東部次海盆和西南次海盆之間存在40~80km寬的弧形破碎帶, 并認(rèn)為該破碎帶是東部次海盆NS向擴(kuò)張轉(zhuǎn)為西南次海盆NW-SE向擴(kuò)張的轉(zhuǎn)換斷層, 是中沙塊體與禮樂灘破裂分離過程中形成的(圖1)。

2 中南—禮樂斷裂帶的地球物理特征

近年來, 筆者根據(jù)近年新采集的高精度地震剖面, 重力、磁力及地形等資料研究中南—禮樂斷裂帶時(shí), 發(fā)現(xiàn)中南—禮樂斷裂帶由北至南在寬度、走向和內(nèi)部形變等構(gòu)造特征都存在明顯變化, 具有明顯的分段性。

圖2 中南—禮樂斷裂帶在測線L1地震剖面反射特征

紅色粗線為中南—禮樂斷裂帶主控?cái)嗔? 黑色實(shí)線表示基底; 黑色虛線表示moho面; UCR: 上地殼反射界面。圖b中虛線方框表示圖c位置

Fig. 2 Seismic profile characteristics of the Zhongnan-Liyue Fault Zone along the survey line L1

2.1 中南—禮樂斷裂帶北段地球物理特征

北段分布在西北次海盆及東部次海盆北部之間(16°N以北), 地震剖面上(圖2b), 中南—禮樂斷裂帶位于凹陷區(qū), 寬約15km, 主控?cái)嗔芽刂屏嗽缙诔练e物發(fā)育, 斷裂斷穿基底深達(dá)0.5s (雙程走時(shí), 下同), 根據(jù)地震剖面反射特征和Ding等(2018)對(duì)上下地殼反射界面的分析, 認(rèn)為該主控?cái)嗔褦啻┝松系貧し瓷浣缑?。在該斷裂帶基底以下存在厚約0.25~0.5s的破碎混雜體, 根據(jù)IODP349航次U1431井鉆遇的基底是玄武巖中夾有沉積泥巖(Li et al, 2015), 推測該區(qū)域基底及其以下的混雜體為玄武巖與沉積層的混雜體。內(nèi)部構(gòu)造變形上, 斷裂帶內(nèi)基底起伏相對(duì)平緩, 小斷裂發(fā)育少, 主控?cái)嗔褍A角相對(duì)平緩。moho面反射在斷裂兩側(cè)表現(xiàn)不同, 但總體較清晰, 東部次海盆moho面反射出現(xiàn)在8.6~8.7s, 西北次海盆moho面反射出現(xiàn)在8.3~8.6s區(qū)間。進(jìn)入中南—禮樂斷裂帶, moho面反射向下傾斜至9s左右。斷裂帶兩側(cè)海盆的沉積物厚度發(fā)育也不同, 西北次海盆沉積物總厚度薄, 約1s; 東部次海盆沉積物厚度總體較厚, 約1.6s; 而進(jìn)入中南—禮樂斷裂帶, 沉積物明顯變厚, 約2s。磁力異常平面圖上(圖3), 中南—禮樂斷裂帶兩側(cè)的磁異常強(qiáng)度及走向明顯不同, 東部次海盆北部磁異常強(qiáng)度表現(xiàn)為高值正負(fù)異常相間, 磁異常條帶狹長, 呈明顯的近EW走向。西北次海盆磁強(qiáng)度為低值正負(fù)異常, 磁異常條帶寬緩短小, 該斷裂帶由(18°00'N, 115°30'E)向(17°30'N, 116°00'E)呈NNW向分布。自由空間重力異常圖上(圖4), 該斷裂帶兩側(cè)表現(xiàn)為東部次海盆重力為正值異常, 西北次海盆重力為負(fù)值異常, 斷裂帶由(18°00'N, 115°30'E)向(17°30'N, 116°00'E)呈NNW向分布。海底地形上該斷裂帶反映不明顯。根據(jù)上述地震剖面、重力、磁力和地形等地球物理資料綜合分析, 認(rèn)為北段(西北次海盆與東部次海盆北部之間)存在寬約15km的狹條帶, 即中南—禮樂斷裂帶, 由(18°00'N, 115°30'E)向(17°30'N, 116°00'E)呈NNW向分布。

圖3 中南—禮樂斷裂帶在南海海盆磁異常圖上的分布位置

黑色實(shí)線為斷裂帶的寬度范圍; 紅色實(shí)線為斷裂帶的主控?cái)嗔盐恢? 紅色虛線為推測斷裂帶的位置。南海磁異常圖引自楊勝雄等(2015)

Fig. 3 Location of the Zhongnan-Liyue Fault Zone according to magnetic anomalies

圖4 中南—禮樂斷裂帶在南海海盆空間重力異常圖上的分布位置

藍(lán)色實(shí)線為斷裂帶的寬度范圍; 紅色實(shí)線為斷裂帶的主控?cái)嗔盐恢? 紅色虛線為推測斷裂帶的位置。南海空間重力異常圖引自楊勝雄等(2015)

Fig. 4 Location of the Zhongnan-Liyue Fault Zone according to the free-air gravity anomalies

2.2 中南—禮樂斷裂帶南段地球物理特征

南段分布在西南次海盆及東部次海盆之間(12°N—16°N)。地震剖面上(圖5、圖6), 中南—禮樂斷裂帶的主控?cái)嗔寻l(fā)育深且陡, 控制了早期沉積的發(fā)育, 海山沿主控?cái)嗔寻l(fā)育, 在斷裂帶的凹部存在窄且深的垂直沉積楔, 推測為早期玄武巖基底斷塊間的沉積充填?？拷鼥|部次海盆側(cè)發(fā)育密集的次級(jí)正斷層, 傾角近于垂直, 斷穿基底, 為早期發(fā)育的正斷層, 基底之下存在厚約0.5s的明顯破碎的混雜體, 地震特性上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅, 連續(xù)性差, 呈雜亂反射結(jié)構(gòu)。根據(jù)U1431井鉆遇的基底巖性認(rèn)識(shí), 推測該區(qū)域基底及其以下的破碎體也是玄武巖與沉積層的混雜體。Jones (2009)認(rèn)為在大型斷裂帶內(nèi)有異常低的地殼速度值, 這恰好與Ruan等(2016)認(rèn)為中南斷裂破碎區(qū)域存在40~80km上地殼低速異常體(圖1)相互佐證, 故認(rèn)為該斷裂破碎區(qū)為中南—禮樂斷裂帶。內(nèi)部構(gòu)造變形上, 該段地質(zhì)現(xiàn)象豐富, 主控?cái)嗔寻l(fā)育深且陡, 控制了早期沉積, 沉積物呈楔狀發(fā)育, 早期陡直的正斷裂非常發(fā)育, 斷穿基底, 基底起伏較大。地震剖面上該斷裂帶寬約60km, 平面上由中沙海臺(tái)東側(cè)(16°00'N, 115°30')向禮樂地塊西側(cè)(12°00'N, 116°30'E)呈NNW向展布。

圖5 中南—禮樂斷裂帶在測線L2上的地震剖面反射特征

紅色粗線為中南—禮樂斷裂帶主控?cái)嗔? 黑色實(shí)線表示基底; 黑色虛線表示moho面; 圖b中虛線方框表示圖c位置

Fig. 5 Seismic profile characteristics of the Zhongnan-Liyue Fault Zone along the survey line L2

斷裂帶兩側(cè)的海盆在沉積物總厚度、海底水深及moho面深度都存在差異。沉積物總厚度上, 西南次海盆沉積物總厚度薄, 約0.4~0.6s, 東部次海盆沉積物總厚度相對(duì)較厚, 約1.0~1.1s, 斷裂帶內(nèi)沉積厚度最大, 達(dá)1.0~1.8s。海底水深上, 靠近海盆南側(cè), 西南次海盆海底水深最深, 其次是中南—禮樂斷裂帶, 東部次海盆的海底水深相對(duì)淺(圖6)。moho面在南段特征表現(xiàn)為斷續(xù)出現(xiàn), 斷裂帶下的moho面也不清晰, 推測與大規(guī)模巖漿活動(dòng)發(fā)育有關(guān), moho面深度上, 中沙地塊東南側(cè)地震剖面顯示(圖5b、5c), 東部次海盆Moho面反射出現(xiàn)在8.2s左右, 西南次海盆moho面反射出現(xiàn)在7.6s左右, 進(jìn)入中南—禮樂斷裂帶, moho面反射向下掉至9.3s左右。禮樂地塊西北側(cè)地震剖面顯示(圖6b、6c), 東部次海盆moho面反射出現(xiàn)在8.4s左右, 西南次海盆moho面反射出現(xiàn)在7.6s左右, 中南—禮樂斷裂帶內(nèi)moho面反射為8.5s左右。

圖6 中南—禮樂斷裂帶在測線L3上的地震剖面反射特征

紅色粗線為中南—禮樂斷裂帶主控?cái)嗔? 黑色實(shí)線表示基底; 黑色虛線表示moho面; 圖b中虛線方框表示圖c位置

Fig. 6 Seismic profile characteristics of the Zhongnan-Liyue Fault Zone along the survey line L3

磁異常平面圖上(圖3), 兩側(cè)海盆的磁異常值和走向明顯不一, 西南次海盆磁異常為正負(fù)交替變化, 表現(xiàn)為密集的高值正異常為主, 磁異常主體走向呈NE向。東部次海盆磁異常表現(xiàn)為密集的高值正負(fù)異常相間, 磁異常主體呈近EW向。在兩次海盆之間存在寬約80km的磁異常過渡區(qū)。該過渡區(qū)磁異常弱且磁條帶不連續(xù), 表現(xiàn)為寬緩的低值正負(fù)異常, 推測為中南—禮樂斷裂帶破碎區(qū)。自由空間重力異常圖上(圖4), 東部次海盆自由空間重力異常為明顯的高值正異常區(qū), 西南次海盆的自由空間重力異?？傮w表現(xiàn)為低值正負(fù)異常區(qū)。進(jìn)入中南—禮樂斷裂帶, 為重力異常過渡區(qū), 重力異?？傮w表現(xiàn)為低值, 中南海嶺為相對(duì)高值區(qū), 重力異常等值線呈明顯的NNW向展布。地形上, 中南海嶺延伸方向?qū)?yīng)著中南—禮樂斷裂帶的主控?cái)嗔哑矫嬲共挤较? 呈NNW向展布, 該斷裂帶切割了東部次海盆和西部次海盆走向不同的擴(kuò)張脊。根據(jù)上述地震剖面、重力、磁力和地形等地球物理資料綜合分析, 認(rèn)為在南段(西南次海盆與東部次海盆之間)存在寬約60~ 80km的斷裂破碎帶, 即中南—禮樂斷裂帶, 由中沙海臺(tái)東側(cè)(16°00'N, 115°30')向禮樂地塊西側(cè)(12°00'N, 116°30'E)呈NNW向展布。

3 討論

3.1 中南—禮樂斷裂帶對(duì)兩側(cè)海盆沉積的影響

中南—禮樂斷裂帶兩側(cè)的各次海盆的沉積厚度存在明顯差異, 北段地震剖面顯示, 中南—禮樂斷裂帶內(nèi)沉積物厚度最厚, 西側(cè)的西北次海盆沉積物總厚度小于東側(cè)的東部次海盆沉積物總厚度(圖2)。進(jìn)入南段, 西南次海盆沉積物總厚度明顯小于東部次海盆沉積物總厚度, 斷裂帶內(nèi)沉積物最厚(圖5、圖6)。由此可見, 斷裂帶內(nèi)的沉積物厚度比兩側(cè)次海盆的沉積物厚, 根據(jù)該斷裂帶兩側(cè)次海盆沉積厚度的明顯差異, 推測該斷裂帶對(duì)其東西兩側(cè)次海盆的沉積厚度具有控制作用。

3.2 中南—禮樂斷裂帶深部結(jié)構(gòu)特征

深部結(jié)構(gòu)上, 中南—禮樂斷裂帶兩側(cè)次海盆的洋殼結(jié)構(gòu)明顯不同。北段地震剖面顯示(圖2b、2c), 東部次海盆洋殼厚約1.7~1.8s, 西北次海盆洋殼厚約1.9~2.2s, 進(jìn)入中南—禮樂斷裂帶, 洋殼厚約1.75s左右, 西北次海盆洋殼厚度大于東部次海盆。中南—禮樂主控?cái)嗔褦啻┗咨钸_(dá)0.5s, 斷穿了上地殼反射界面。姚伯初(1995)通過分析海盆地殼結(jié)構(gòu)特征, 發(fā)現(xiàn)西北次海盆與東部次海盆北部之間地殼結(jié)構(gòu)厚度相差2km, 推測在這兩海盆之間存在一條地殼級(jí)(可能為巖石圈級(jí))的斷裂。

南段位于中沙地塊東南側(cè)地震剖面顯示(圖5b、5c), 西南次海盆洋殼厚約1.6s, 東部次海盆靠近珍貝海山處洋殼厚約1.4s, 在中南—禮樂斷裂帶西北內(nèi)洋殼厚約1.8s?？拷Y樂地塊西北側(cè)地震剖面顯示(圖6b、6c), 西南次海盆洋殼厚約1.0s, 東部次海盆洋殼厚約1.8s, 中南—禮樂斷裂帶內(nèi)洋殼厚約1.7s。東部次海盆在珍貝海山北側(cè)洋殼比較薄, 推測與古擴(kuò)張脊下洋殼減薄有關(guān)。根據(jù)東部次海盆在南北兩側(cè)的洋殼厚約1.8s, 可認(rèn)為總體上東部次海盆洋殼厚度大于西南次海盆。中南—禮樂主控?cái)嗔褦啻┗咨钸_(dá)7.5s, 沿?cái)嗔寻l(fā)育的海山規(guī)模巨大, 這些海山是來自深部的巖漿沿中南—禮樂深大斷裂多期次侵入, 最后噴發(fā)出海底形成的。沿中南—禮樂斷裂帶發(fā)育的海山與同處中央海盆的珍貝—黃巖海山都為擴(kuò)張期后巖漿噴出海底形成, 而珍貝—黃巖海山被認(rèn)為是來自軟流圈地幔的巖漿噴出海底形成的(王葉劍等, 2009)。推測沿中南—禮樂斷裂帶發(fā)育的海山的深部巖漿有可能來自軟流圈地幔, 故推測中南—禮樂斷裂帶至少斷穿地殼, 甚至可能斷穿巖石圈。

磁異常平面圖上, 顯示東部次海盆與西南次的磁異常在幅值、變化頻度方面有明顯差異, 前者磁異常明顯大于后者, 磁異常值正負(fù)變化更為劇烈(圖3)。磁異常的解析信號(hào)模結(jié)果顯示(圖7), 東部次海盆的磁強(qiáng)場源的磁性明顯較西南次海盆更強(qiáng)。根據(jù)海盆洋殼的海底擴(kuò)張成因, 海底擴(kuò)張過程中, 洋殼結(jié)晶時(shí)受地球磁場磁化作用記錄的“剩磁”是洋殼磁異常的主要磁源, 因此可推斷東部次海盆洋殼的剩余磁化強(qiáng)度明顯大于西南次海盆洋殼, 兩者之間存在一條磁性由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱的過渡帶, 推測該過渡帶應(yīng)是西南次海盆與東部次海盆的洋殼分界, 與中南—禮樂斷裂帶在位置上吻合。而且Ruan等(2016)通過OBS探測, 發(fā)現(xiàn)在西南次海盆與東部次海盆之間的上地殼存在低速異常區(qū)。

圖7 南海海盆磁異常解析信號(hào)模

黑色虛線為磁異常解析信號(hào)模過渡區(qū)

Fig. 7 Analytical signal module calculated from magnetic anomalies of the South China Sea Basin

綜上分析認(rèn)為中南—禮樂斷裂帶是西北次海盆和東部次海盆北部, 西南次海盆與東部次海盆的邊界, 推測該斷裂帶至少是一條地殼級(jí)斷裂, 并可能對(duì)其東西兩側(cè)次海盆的洋殼厚度具有影響。

3.3 中南—禮樂斷裂帶的南北段連接

前期工作中, 姚伯初(1995)和Li等(2012, 2014)討論了中南—禮樂斷裂帶的南北連接問題。姚伯初(1995)根據(jù)地殼厚度不同, 認(rèn)為在西北次海盆和東部次海盆北部交界處存在一條大斷裂; 在西南次海盆與東部次海盆交界處, 根據(jù)中南海山鏈反映斷裂的走向, 認(rèn)為該處存在一條南北向斷裂; 在南沙群島的禮樂海槽上, 根據(jù)地震剖面發(fā)現(xiàn)存在一條深大走滑斷裂, 故其認(rèn)為該斷裂北起珠江海谷, 中經(jīng)西南次海盆與東部次海盆交界, 南至南沙海槽, 是一條NS向的規(guī)模巨大的右旋走滑斷裂(圖1)。Li等(2012, 2014)根據(jù)海盆重磁異常特征, 認(rèn)為在西北次海盆與東部次海盆北部、西南次海盆與東部次海盆之間存在一條NS向的協(xié)調(diào)大斷裂。大部分學(xué)者(Barckhausen et al, 2004, 2014; 閻貧等, 2008; Frank, 2013; Frank et al, 2014; Ruan et al, 2016; Sibuet et al, 2016)只討論了該斷裂帶在西南次海盆和東部次海盆的分布特征。

本文根據(jù)最新地震剖面資料, 并結(jié)合重力、磁力、地形等地球物理資料, 分別討論了該斷裂在西北次海盆和東部次海盆北部及西南次海盆和東部次海盆的展布特征。對(duì)于該斷裂帶南北兩段過渡區(qū)如何連接, 由于資料的有限, 目前只根據(jù)磁力和重力異常資料對(duì)斷裂展布特征進(jìn)行分析。磁異常平面圖上(圖3), 東側(cè)磁異常呈近EW向, 表現(xiàn)為高值正負(fù)異常相間, 磁異常條帶狹長, 西側(cè)磁異常為低值正異常, 磁異常條帶寬緩, 推測在東西兩側(cè)磁異常變換處存在一條斷裂呈NNE向的展布。空間重力異常圖上, 東側(cè)表現(xiàn)為低值正異常, 西側(cè)為低值負(fù)異常(圖4), 推測在東西兩側(cè)重力異常變換處存在一條斷裂呈NNE向的展布。結(jié)合重磁異常分析結(jié)果, 推測該斷裂帶在過渡區(qū)總體呈NNE向的展布特征。該斷裂帶在過渡區(qū)的內(nèi)部形變特征及深部結(jié)構(gòu)特征如何, 還有待更多翔實(shí)的資料以進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

通過對(duì)穿越南海海盆中南—禮樂斷裂帶的最新地震剖面的剖析, 并結(jié)合重力、磁力與地形等地球物理資料, 厘定了南海海盆的內(nèi)部邊界(即中南—禮樂斷裂帶)的空間展布特征, 刻畫了該斷裂帶內(nèi)部構(gòu)造形變特征, 并對(duì)該斷裂帶的深部結(jié)構(gòu), 斷裂帶對(duì)東西兩側(cè)海盆地質(zhì)構(gòu)造的影響及南北兩段連接進(jìn)行了探討, 取得以下認(rèn)識(shí):

1) 中南—禮樂斷裂帶在南海海盆中由北至南無論在寬度、走向和內(nèi)部變形特征上都差異明顯。北段(西北次海盆與東部次海盆北部之間)斷裂帶寬約15km, 為一窄條帶, 由(18°00'N, 115°30'E)向(17°30'N, 116°00'E)呈NNW向分布, 內(nèi)部構(gòu)造變形相對(duì)簡單, 基底起伏平緩, 早期正斷裂發(fā)育少。南段(西南次海盆與東部次海盆之間)斷裂帶寬約60~80km, 由中沙海臺(tái)東側(cè)(16°00'N, 115°30')向禮樂地塊西側(cè)(12°00'N, 116°30'E)呈NNW向展布, 內(nèi)部構(gòu)造變形豐富, 基底起伏較大, 早期小斷裂非常發(fā)育。中南—禮樂斷裂帶南段的主控?cái)嗔阎饕刂心虾X呈NNW向分布。該斷裂帶在南北兩段的過渡區(qū)總體呈NNE向展布。

2) 中南—禮樂斷裂帶內(nèi)的沉積物厚度比兩側(cè)次海盆的沉積物厚, 根據(jù)該斷裂帶兩側(cè)次海盆沉積厚度和洋殼厚度的明顯差異, 推測中南—禮樂斷裂帶對(duì)其東西兩側(cè)的次級(jí)海盆的沉積厚度和洋殼都具有控制作用。

3) 深部結(jié)構(gòu)上, 該斷裂帶在北段地震剖面上斷穿沉積基底至上地殼反射面, 結(jié)合南段西南次海盆與東部次海盆磁異常的解析信號(hào)模結(jié)果和沿主控?cái)嗔寻l(fā)育的海山的巖漿來源分析, 推測中南—禮樂斷裂帶至少是一條地殼級(jí)斷裂, 甚至可能斷穿巖石圈。

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Research progress on the Zhongnan-Liyue Fault Zone in the South China Sea Basin*

XU Ziying, WANG Jun, GAO Hongfang, SUN Guihua, SUN Meijing, NIE Xin, ZHU Rongwei

Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Ministry of Natural Resources, Guangzhou Marine Geological Survey, Guangzhou 510075, China

In this paper, we review latest research on the Zhongnan-Liyue Fault Zone (ZLFZ), and then analyze the spatial distribution and tectonic deformation feature of the ZLFZ based on the geophysical data including topographic, seismic, gravity, and magnetic data. The results show that the ZLFZ in the South China Sea Basin has obvious north-south segmentation characteristics. The north section, which is between northwest sub-basin and east sub-basin, is a NNW trend narrow zone with a width of ~16 km from (18°00'N, 115°30'E) to (17°30'N, 116°30'E). The south section, which is between southwest sub-basin and east sub-basin, is a NNW trend wide zone with a width of 60~80 km from the east of the Zhongsha Bank to the west of the Liyue Bank. The main fault of the ZLFZ is NNW trend along the seamounts’ ridge of Zhongnan. The ZLFZ of transition region is NNE trend from the north section to the south section. On the eastern and western sides of the ZLFZ, the sub-basin’s sedimentary thickness and oceanic crust thickness are obviously different. We speculate that the ZLFZ plays an important role in the geological structure of sub-basin. According to the change of crustal structure, we suspect that the ZLFZ is at least a crustal fracture zone.

South China Sea Basin; Zhongnan-Liyue Fault Zone; spatial distribution; tectonic deformation

2018-04-27;

2018-11-27. Editor: YIN Bo

National Natural Science Foundation of China (41606080, 41576068); Natural Science Foundation of Guangdong Province, China (2017A030312002); China Geological Survey Program (GZH201400202, 1212011220117, DD20160138, GZH201400203, 121201002000150002, DD20160140, and DD20189642); Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Ministry of Land and Resources (KLMMR-2013-A-10)

P736.12; P738.4

A

1009-5470(2019)02-0086-09

10.11978/2018048

2018-04-27;

2018-11-27。殷波編輯

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41606080、41576068); 廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2017A030312002); 中國地質(zhì)調(diào)查局國家海洋專項(xiàng)項(xiàng)目(GZH201400202、1212011220117、DD20160138、GZH201400203、121201002000150002、DD20160140、DD20189642); 國土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(KLMMR-2013-A-10)

徐子英(1981—), 女, 江西省上饒市人, 博士, 高級(jí)工程師, 主要從事地質(zhì)構(gòu)造分析及物理模擬研究。E-mail: ziyingx06@scsio.ac.cn

*非常感謝姚伯初教授、姚永堅(jiān)教授、孫珍研究員和楊小秋博士的有益討論和幫助, 三位審稿專家的建設(shè)性修改意見及編輯部老師耐心指導(dǎo)修改。

XU Ziying. E-mail: ziyingx06@scsio.ac.cn