代向明, 李志剛*, 王偉濤, 孫 闖, 閆永剛, 惠格格, 梁 浩, 張逸鵬, 李冠華, 李立國(guó), 吳顯燦, 呂良偉

珠江口盆地構(gòu)造變形特征與白云凹陷構(gòu)造?沉積正演模擬研究

代向明1, 2, 李志剛1, 2*, 王偉濤1, 2, 孫 闖1, 2, 閆永剛1, 2, 惠格格1, 2, 梁 浩1, 2, 張逸鵬1, 2, 李冠華3, 李立國(guó)1, 2, 吳顯燦1, 2, 呂良偉1, 2

(1. 中山大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院, 廣東省地球動(dòng)力作用與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東 珠海 519082; 2. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海), 廣東 珠海 519082; 3. 汕頭大學(xué) 理學(xué)院, 廣東 汕頭 515063)

珠江口盆地構(gòu)造演化與南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系一直是眾多研究者關(guān)注的重點(diǎn), 盆地內(nèi)構(gòu)造變形信息對(duì)南海多期次的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)具有十分重要的指示作用。為研究珠江口盆地構(gòu)造變形特征與白云凹陷構(gòu)造演化, 本文對(duì)橫跨珠江口盆地的三條區(qū)域地震反射剖面及過(guò)白云凹陷沉積中心的地震反射剖面進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)造解析, 同時(shí)對(duì)白云凹陷主控正斷層系統(tǒng)開展正演模擬研究。結(jié)果表明, 過(guò)珠江口盆地東部、中部和西部的三條區(qū)域地震反射剖面都反映“三隆夾兩坳”的結(jié)構(gòu)特征; 剖面對(duì)比發(fā)現(xiàn)盆地中部吸收的累計(jì)構(gòu)造變形量最大, 其中白云凹陷最為突出。對(duì)白云凹陷內(nèi)的控凹正斷層系統(tǒng)展開的2D-Move幾何學(xué)正演模擬研究結(jié)果表明, 該凹陷主要受控于三條北傾的鏟形正斷層, 活動(dòng)時(shí)間集中于T80～T70(約38～32 Ma)。結(jié)合白云凹陷反映的強(qiáng)烈活動(dòng)時(shí)間和沉積分布特征, 我們認(rèn)為白云凹陷的形成可能與南海北部早期伸展作用相關(guān), 期間可能疊加了西北次海盆的擴(kuò)張作用; 西北次海盆擴(kuò)張作用結(jié)束后, 整個(gè)珠江口盆地構(gòu)造演化都受到了東部次海盆擴(kuò)張作用的影響。

珠江口盆地; 白云凹陷; 構(gòu)造變形; 西北次海盆; 南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)

0 引 言

南海作為西太平洋最典型的邊緣海, 其擴(kuò)張的時(shí)間、過(guò)程和影響范圍一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外地學(xué)界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。近幾十年, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞南海的成因(Ben-Avraham and Uyeda, 1973; Tapponnier et al., 1982)、擴(kuò)張時(shí)限(Taylor and Hayes, 1983; Li et al., 2014)、動(dòng)力學(xué)機(jī)制(姚伯初等, 2004; 李三忠等, 2012)等開展了大量的研究, 并利用擴(kuò)張中脊、磁異常條帶和鉆井資料推斷南海擴(kuò)張始于32 Ma(Briais et al., 1993; Sibuet et al., 2016), 并在16 Ma(Taylor and Hayes, 1983; Briais et al., 1993; Sun et al., 2019)或20 Ma(Barckhausen et al., 2014)停止擴(kuò)張。根據(jù)不同的動(dòng)力學(xué)機(jī)制, 研究者分別提出了印度?歐亞板塊碰撞擠出逃逸(Tapponnier et al., 1982; Briais et al., 1993)、古南海俯沖拖曳(Taylorand Hayes, 1983)、弧后拉張(Hilde et al., 1977; Sun, 2016; 孫衛(wèi)東等, 2018)、深部地幔柱沖擊(Lei, 2009; Xu et al., 2012)、古南海拖拽和青藏高原擠出綜合作用(Morley, 2002; 欒錫武和張亮, 2009)等多種擴(kuò)張模型。

南海擴(kuò)張作用于北部大陸邊緣的構(gòu)造響應(yīng)長(zhǎng)期以來(lái)深受研究者的關(guān)注。南海北部大陸邊緣形成了一系列裂谷, 其中珠江口盆地是位于大陸架之上由大陸地殼向海洋楔入的裂谷盆地(Xie et al., 2019)。作為南海北部邊緣重要的含油氣盆地, 珠江口盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 造就了現(xiàn)今具不同構(gòu)造特征的單元。開展盆地內(nèi)不同位置的構(gòu)造變形信息對(duì)比研究, 對(duì)獲得整個(gè)盆地內(nèi)構(gòu)造變形特點(diǎn)和區(qū)域構(gòu)造演化歷史的認(rèn)識(shí)具有重要意義。目前研究主要集中在盆地的構(gòu)造沉降分析(趙中賢等, 2011; He et al., 2017)、斷裂的分布特征(程世秀等, 2012)、地球動(dòng)力學(xué)模擬(廖杰等, 2011; Li et al., 2021)、局部構(gòu)造變形特征(毛云華等, 2020)、陸緣演化(Sun et al., 2008; Franke et al., 2014; 丁魏偉, 2021)等, 研究區(qū)域也主要集中在盆地內(nèi)的次級(jí)構(gòu)造單元, 并且主要以中部和西部地區(qū)為主, 很少?gòu)恼麄€(gè)盆地的角度出發(fā)進(jìn)行研究(Ma et al., 2018; 陸蕾蕾等, 2021)。

關(guān)于南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng), 目前普遍認(rèn)為主要存在東部次海盆和西南次海盆兩期擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)(Taylor and Hayes, 1983; Briais et al., 1993; Ding et al., 2018), 而西北次海盆被認(rèn)為與東部次海盆同時(shí)開始擴(kuò)張(Sun et al., 2006)。作為珠江口盆地內(nèi)最大的深水凹陷, 白云凹陷緊臨西北次海盆, 特殊的構(gòu)造位置暗示其形成演化過(guò)程受西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的影響, 因此凹陷內(nèi)部的構(gòu)造?沉積中蘊(yùn)含著南海北部早期擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造演化信息。針對(duì)白云凹陷, 前人從凹陷內(nèi)部主控?cái)鄬犹卣?紀(jì)沫等, 2017)、凹陷內(nèi)部巖漿運(yùn)動(dòng)特征(楊率等, 2017)、構(gòu)造沉降分析(Shi et al., 2005)和油氣勘探前景(Kong et al., 2018)等幾個(gè)方面進(jìn)行研究, 很少?gòu)臄鄬訋缀螌W(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)角度進(jìn)行盆地構(gòu)造?沉積特征的系統(tǒng)性分析。同時(shí)珠江口盆地作為裂谷盆地, 在經(jīng)歷復(fù)雜的構(gòu)造拉伸作用后, 盆地內(nèi)部發(fā)育一系列的鏟式正斷層系統(tǒng), 如白云凹陷內(nèi)部發(fā)育的多條主控正斷層。目前關(guān)于正斷層如何控制盆地沉積的研究已經(jīng)非常成熟, 主要集中在單一正斷層幾何學(xué)形態(tài)對(duì)沉積作用的影響(Wernicke and Burchfiel, 1982; Williams and Ian, 1987; Xiao and Suppe, 1992; Deng et al., 2021)。如研究者們分別從斷層運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)的機(jī)理(Gibson et al., 1989)、對(duì)滾動(dòng)背斜的描述(Xiao and Suppe, 1992)以及分析斷層樣式的差異性所引起沉積變化的正演模擬研究(Deng et al., 2021)等多個(gè)方面來(lái)定量和定性描述單條正斷層的動(dòng)力學(xué)和幾何學(xué)特征對(duì)斷層上盤沉積的控制作用。然而, 多條正斷層共同作用下的沉積過(guò)程研究案例較少, 這也阻礙了我們對(duì)自然界中多條正斷層對(duì)沉積控制過(guò)程的認(rèn)識(shí)。

本次研究選擇橫跨珠江口盆地東、中、西部的三條主干地震反射剖面和一條過(guò)白云凹陷中部地震反射剖面, 開展了構(gòu)造解析和珠江口盆地區(qū)域構(gòu)造變形分析, 運(yùn)用2D-Move幾何學(xué)正演模擬方法研究白云凹陷的主控正斷層系統(tǒng)對(duì)上盤沉積過(guò)程的影響。研究結(jié)果為多條正斷層共同作用下的沉積過(guò)程提供案例, 同時(shí)也為南海擴(kuò)張作用提供研究依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

珠江口盆地位于南海北部的大陸邊緣, 受印澳板塊和歐亞大陸板塊碰撞以及菲律賓海板塊北西向俯沖影響, 地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜(鐘建強(qiáng), 1994)。作為南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的北部邊緣盆地, 珠江口盆地記錄了新生代以來(lái)南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。因多期構(gòu)造事件, 造就了珠江口盆地呈現(xiàn)出“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局。珠江口盆地整體走向?yàn)榻睎|向, 由北向南可劃分為5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元, 依次是: 北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶及南部隆起帶。盆地西部包含北部坳陷帶西段、珠三凹陷帶、神狐隆起、珠二凹陷帶及南部隆起帶西段等多個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元, 其中珠三凹陷帶包括文昌凹陷和陽(yáng)江凹陷, 珠二凹陷帶包含開平凹陷和白云凹陷; 而東部則是由北部坳陷帶東段、珠一凹陷帶、東沙隆起、潮汕凹陷和南部隆起帶東段組成, 其中珠一凹陷帶包括恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陸豐凹陷、韓江凹陷五個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元(崔莎莎等, 2009; 圖1)。

珠江口盆地自新生代以來(lái)的沉積地層被T20(萬(wàn)山組頂部)、T30(粵海組頂部)、T32(韓江組頂部)、T40(珠江組頂部)、T60(珠海組頂部)、T70(恩平組頂部)、T80(文昌組頂部)、T90(神狐組頂部)、Tg(前新生代基底頂部)界面分割開來(lái)。以T60(對(duì)應(yīng)為南海北部西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)結(jié)束界面)為分界面, 可將珠江口盆地構(gòu)造演化階段分為同裂谷時(shí)期和裂后沉降期。其中同裂谷時(shí)期盆地經(jīng)歷了三階段的裂谷作用, 各階段裂谷作用開始時(shí)對(duì)應(yīng)的界面分別為Tg(神狐運(yùn)動(dòng))、T90(珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕)和T80(珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕), 其中Tg～T90對(duì)應(yīng)為第一階段裂谷作用, T90～T80對(duì)應(yīng)為第二階段裂谷作用, T80～T70對(duì)應(yīng)為第三階段裂谷作用。裂后沉降期盆地經(jīng)歷了東沙構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 對(duì)應(yīng)界面為T32(圖2)。

文中構(gòu)造背景底圖源自: GEBCO Compilation Group (2021) GEBCO 2021 Grid (doi: 10.5285/c6612cbe-50b3-0cff-e053-6c86abc09f8f)。

2 研究數(shù)據(jù)

本次研究的地震反射剖面分別跨過(guò)珠江口盆地的東部、中部、西部和白云凹陷, 其中東部地震反射剖面(Gao et al., 2019; 圖1中AA′剖面)自北向南依次穿越北部隆起帶東段、陸豐凹陷、東沙隆起和潮汕凹陷, 末端處靠近洋陸轉(zhuǎn)換帶附近; 中部地震反射剖面(He et al., 2017; 圖1中BB′剖面)穿越白云凹陷和珠三凹陷帶中的西江凹陷, 北切濱海斷裂帶; 西部地震反射剖面(Gao et al., 2016; 毛云華等, 2020; 圖1中CC′剖面)跨過(guò)濱海斷裂帶, 最南延伸至西沙海槽附近; 白云凹陷地震反射剖面穿越該區(qū)沉降中心(龐雄等, 2018; 圖1中DD′剖面)?？傮w來(lái)說(shuō), 東部、中部、西部三條地震反射剖面涵蓋了珠江口盆地主要次級(jí)構(gòu)造單元。

3 研究方法

3.1 正斷層幾何學(xué)正演模擬——2D-Move

2D-Move是一種基于斷層幾何學(xué)開發(fā)的模擬工具, 其適用范圍包括斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)和斷層上盤變形的正演模擬(圖3)。目前該方法在模擬與正斷層、逆斷層滑動(dòng)有關(guān)的構(gòu)造樣式中得到廣泛應(yīng)用, 如斷層運(yùn)動(dòng)與變形特征之間關(guān)系的斷層傳播褶皺研究(Allmendinger, 1998)。且該模擬主要集中于單條正斷層, 很少對(duì)多條正斷層進(jìn)行模擬。本次模擬以白云凹陷的三條主控正斷層為研究對(duì)象, 探究多條正斷層對(duì)沉積作用的影響。本次對(duì)白云凹陷主控正斷層系統(tǒng)按照解析結(jié)果進(jìn)行原比例模擬, 模擬過(guò)程中僅考慮斷層幾何學(xué)形態(tài)的影響, 對(duì)沉積壓實(shí)作用、古海平面及古水深的變化未作考慮。

3.2 基底(Tg)斷層定量解析——斷距分析

作為構(gòu)造變形最直觀的量化記錄, 斷層垂直斷距常被用來(lái)描述和反映斷層活動(dòng)強(qiáng)度的變化(Cartwright et al., 1998; 圖4)?；跂|部、中部和西部三條區(qū)域地震反射剖面的解析結(jié)果, 由南到北分別對(duì)各隆起帶和坳陷帶基底上發(fā)育斷層的垂直斷距進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 基底(Tg)界面進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換時(shí)速度為5170 m/s(趙中賢等, 2010)。

圖2 珠江口盆地地層柱狀圖(據(jù)Sun et al., 2008; 程世秀等, 2012; Yu et al., 2016; Ge et al., 2019修改)

圖3 伸展背景下鏟形正斷層簡(jiǎn)單剪切模擬示意圖(據(jù)Xiao and Suppe, 1992; Deng et al., 2021修改)

圖4 生長(zhǎng)正斷層垂向斷距統(tǒng)計(jì)示意圖

4 珠江口盆地構(gòu)造特征

4.1 盆地東部

跨珠江口盆地東部地震反射剖面長(zhǎng)約285 km, 其中北部隆起帶至東沙隆起之間的區(qū)域?yàn)闁|部構(gòu)造變形最強(qiáng)烈的區(qū)域, 斷層表現(xiàn)為一系列的鏟式正斷層, 同時(shí)該區(qū)還保留新生代以來(lái)完整的沉積地層(圖5)。而東沙隆起至潮汕凹陷帶T60～Tg界面之間的地層呈現(xiàn)出平行不整合沉積的特征, 推測(cè)可能由于隆起帶的整體抬升作用導(dǎo)致地層被剝蝕。南部坳陷帶的潮汕凹陷活動(dòng)強(qiáng)度較弱, 表現(xiàn)為一系列的傾向?yàn)槟蠔|向的鏟式正斷層。同時(shí), 東部巖漿活動(dòng)范圍集中在潮汕凹陷東南向邊界區(qū)域和南部隆起帶, 其他區(qū)域巖漿活動(dòng)較少。

盆地東部整體構(gòu)造活動(dòng)主要集中于北部隆起帶, 構(gòu)造活動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)變主要由北部隆起帶中的一系列正斷層所吸收。中央隆起帶至南部坳陷帶間各地層沉積厚度較薄。

4.2 盆地中部

從北部隆起帶到南部隆起帶, 中部地震反射剖面測(cè)線長(zhǎng)約330 km(圖6)。作為整個(gè)珠江口盆地構(gòu)造變形最強(qiáng)烈的部分, 中部地區(qū)發(fā)育一系列的控凹正斷層。番禺低隆起附近正斷層將中部的沉積層分為南、北兩段, T70界面之上的地層整體沉積厚度變化不大。珠一凹陷帶構(gòu)造活動(dòng)較為強(qiáng)烈, 凹陷帶內(nèi)兩側(cè)由正斷層控制形成典型的地塹, 其中靠近陸地的斷裂活動(dòng)強(qiáng)度明顯大于另一端正斷層。盆地中部構(gòu)造變形最強(qiáng)烈部位為白云凹陷, 該區(qū)發(fā)育一系列傾向陸地方向的鏟式正斷層, 凹陷內(nèi)部沉降由兩條主控?cái)鄬庸餐刂? 各次級(jí)斷層密集展布, 且次級(jí)斷層的活動(dòng)強(qiáng)度不大。另外, 南部隆起帶發(fā)育巖漿活動(dòng), 且活動(dòng)較集中。

圖5 跨珠江口盆地東部地震剖面及相關(guān)解析(據(jù)Gao et al., 2019修改)

圖6 跨珠江口盆地中部地震剖面及相關(guān)解析(據(jù)He et al., 2017修改)

總體來(lái)看, 除北部隆起帶構(gòu)造變形較弱外, 盆地中部其他部位都具有較強(qiáng)的變形。其中白云凹陷的次級(jí)斷裂主要發(fā)育在T80界面之下, 而珠一凹陷帶其他變形強(qiáng)烈區(qū)域的次級(jí)斷裂主要發(fā)育在T70界面之下, 二者之間的不同可能反映其發(fā)生構(gòu)造變形時(shí)背后動(dòng)力來(lái)源的差異性。

4.3 盆地西部

位于盆地西部地震反射剖面長(zhǎng)約300 km, 自海南隆起至南部隆起帶(圖7)。T60界面以上的地層沉積厚度較為均一, 文昌凹陷處保留較完整沉積地層反射記錄, 而開平凹陷至南部隆起帶T80界面以下則表現(xiàn)出較弱的反射信息。盆地西部構(gòu)造變形主要集中于文昌凹陷, 次級(jí)斷層活動(dòng)多始于Tg界面, 終止于T60界面附近。其中開平凹陷由多個(gè)小型凹陷帶組成, 其形成可能與深部巖漿不規(guī)則活動(dòng)有關(guān)。巖漿活動(dòng)主要集中在海南隆起帶、南部隆起帶、陽(yáng)江凹陷和珠三凹陷帶。盆地西部斷層活動(dòng)時(shí)間止于T30界面附近, 多發(fā)育鏟式控凹正斷層, T60界面以下各主控?cái)鄬泳憩F(xiàn)較明顯的錯(cuò)動(dòng)。

穿越盆地西部剖面解析結(jié)果表明, 構(gòu)造變形主要集中在文昌凹陷帶附近, 盆地西部所分布的多個(gè)小型凹陷形成可能與區(qū)域巖漿活動(dòng)有關(guān)。

珠江口盆地三條區(qū)域地震反射剖面揭示結(jié)果顯示, 珠江口盆地地層整體格架呈現(xiàn)較大差異, 東西地層呈現(xiàn)出向海方向逐漸減薄的特征, 而中部地層表現(xiàn)出較為均衡的沉積(圖5～7)。東部和西部剖面顯示T60界面以下斷層較發(fā)育, 而中部剖面則表現(xiàn)為T70界面以下斷層較發(fā)育, 均形成一系列由邊界正斷層控制的地塹和半地塹, 其中白云凹陷構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈形成復(fù)式地塹(孫珍等, 2005)。盆地內(nèi)構(gòu)造變形強(qiáng)烈區(qū)域集中于北部坳陷帶; 而中部地震反射剖面表明除在北部坳陷帶具有較強(qiáng)的構(gòu)造變形外, 其最為強(qiáng)烈的構(gòu)造變形處于南部坳陷帶。

5 結(jié) 果

5.1 珠江口盆地整體基底界面(Tg)斷距定量分析

基于三條地震反射剖面統(tǒng)計(jì)的累計(jì)斷距結(jié)果(表1), 表明珠江口盆地Tg界面斷距分布具有十分明顯的分帶特征。按照珠江口盆地自北向南分帶劃分標(biāo)準(zhǔn), 盆地中部地震反射剖面在北部坳陷帶與南部坳陷帶構(gòu)造變形特征最為明顯。按照盆地東西分塊的特征, 根據(jù)斷距累計(jì)統(tǒng)計(jì)量可以看出, 跨盆地中部地震反射剖面的斷距累計(jì)量約為東部和西部之和, 東部地震反射剖面揭示Tg界面累計(jì)斷距小于盆地西部地震反射剖面。

按照每個(gè)剖面所屬的分帶區(qū)域來(lái)看, 三條剖面又各自具有不同的特征。盆地東部地震反射剖面的斷距主要集中在北部坳陷帶, 而南部坳陷帶包含部分的累計(jì)斷距量不及北部坳陷帶的一半, 北部隆起帶和南部隆起帶斷距累計(jì)量十分小。盆地西部地震反射剖面揭示的累計(jì)斷距結(jié)果顯示北部、南部坳陷帶Tg界面變形量相當(dāng); 各隆起帶累計(jì)斷距較小, 其中南部隆起帶為三條剖面中最高值。盆地中部地震反射剖面累計(jì)變形量分布特征最為特殊, 剖面中Tg界面的主要變形量集中在北部和南部坳陷帶, 且南部坳陷帶的累計(jì)斷距量明顯大于北部坳陷帶, 其中南部坳陷帶中的白云凹陷為整個(gè)珠江口盆地中累計(jì)斷距最大的區(qū)域; 中部地震反射剖面中的北部隆起帶和中央隆起帶的累計(jì)斷距量均高于東部和西部, 而南部隆起帶則低于盆地西部剖面。

圖7 跨珠江口盆地西部地震反射剖面及相關(guān)解析(據(jù)Gao et al., 2016; 毛云華等, 2020修改)

總的來(lái)看, 珠江口盆地的主體構(gòu)造變形集中在南部坳陷帶和北部坳陷帶, 整體表現(xiàn)出南北分帶, 東西分塊的特征。

5.2 白云凹陷構(gòu)造–沉積正演模擬結(jié)果

基于斷層幾何學(xué)原理設(shè)置的正演模擬從Tg界面開始, 依次模擬地層累加到T40界面(圖8)。研究區(qū)內(nèi)最大的主控?cái)鄬訛镕1, 其次為F2和F3(圖9b)。Tg界面對(duì)應(yīng)南海北部神狐運(yùn)動(dòng)開始, 即珠江口盆地同裂谷時(shí)期開始的界面。Tg～T80界面間為第一、二階段強(qiáng)烈裂谷作用, 此時(shí)基底發(fā)生張裂作用, 斷層錯(cuò)動(dòng)十分明顯, 盆地沉降主要是由初始正斷層控制, 凹陷內(nèi)部形成了三角楔形沉積地層, 構(gòu)成同生長(zhǎng)地層, 主控?cái)鄬痈浇纬沙两抵行?圖8b)。T80界面對(duì)應(yīng)為同裂谷時(shí)期第三階段裂谷作用的開始界面, 盆地內(nèi)地層沉積特征與前兩階段裂谷作用相似, 仍然以正斷層控制為主(圖8c)。西北次海盆擴(kuò)張開始時(shí)對(duì)應(yīng)界面為T70, 此時(shí)整個(gè)珠江口盆地進(jìn)入裂后時(shí)期, 地層和斷層均受南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的影響, 表現(xiàn)為同構(gòu)造沉積地層, 且沉積地層呈現(xiàn)為近平行分布特征(圖8c～e)。T60界面對(duì)應(yīng)為西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的界面, 此時(shí)斷層的活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱, 地層沉積厚度具有明顯的差異(圖8e)。

結(jié)合斷層最新活動(dòng)界面終止在T40界面附近, 本次研究對(duì)T40界面附近分布的次級(jí)斷層進(jìn)行模擬, 對(duì)其加上T40界面同期活動(dòng)速度, 地層依次被錯(cuò)斷, 距離主控?cái)鄬釉竭h(yuǎn), 斷距越大, 越靠近主控?cái)鄬? 斷距越小, 另外斷層附近的沉降中心也有所變化。

表1 橫跨珠江口盆地東、中、西部的三條地震反射剖面Tg界面垂直斷距(km)統(tǒng)計(jì)表

圖8 基于2D-Move正演模擬的白云凹陷主控正斷層系統(tǒng)幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)過(guò)程

圖9 過(guò)白云凹陷沉積中心的原始地震反射剖面及解析結(jié)果(據(jù)龐雄等, 2018修改)

6 討 論

6.1 多條正斷層共同作用下構(gòu)造沉積分析

對(duì)南海北部白云凹陷內(nèi)的三條主控正斷層進(jìn)行的2D-Move幾何學(xué)正演模擬的結(jié)果表明, 白云凹陷的構(gòu)造沉積由三條主控正斷層共同控制, 三條主控正斷層于基底界面以下交匯于同一斷層面。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn), 分布于主控正斷層外側(cè)的次級(jí)斷層的作用會(huì)使得斷層上盤的應(yīng)變發(fā)生擴(kuò)散, 應(yīng)變能的變化將由分布在其周圍的次級(jí)斷層吸收。相對(duì)于單一斷層控制下的沉積作用, 其沉降中心雖仍分布于主控?cái)鄬痈浇? 但會(huì)沿?cái)鄬臃较虬l(fā)生遷移, 或者以分散沉積中心的形式在周圍次級(jí)斷層表現(xiàn)出來(lái)。

6.2 白云凹陷成因及其構(gòu)造指示意義

作為珠江口盆地最大的深水凹陷, 前人對(duì)白云凹陷深部結(jié)構(gòu)探測(cè)(黃春菊等, 2005)、油氣成藏及運(yùn)輸(龐雄等, 2006; Tian et al., 2019)、控凹斷層樣式(Zhou et al., 2018)、斷層對(duì)構(gòu)造沉積的作用(邵磊等, 2013)以及白云凹陷火山雜巖的成因(Zhao et al., 2016)等做了大量研究, 推動(dòng)了我們對(duì)白云凹陷整體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。然而前人研究主要以白云凹陷這一盆地內(nèi)的次級(jí)構(gòu)造單元為出發(fā)點(diǎn), 缺少?gòu)恼麄€(gè)珠江口盆地的構(gòu)造變形及運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度分析, 阻礙了對(duì)白云凹陷位置特殊性對(duì)南海北部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)指示意義的認(rèn)識(shí)。結(jié)合對(duì)跨珠江口盆地東部、中部、西部三條區(qū)域地震反射剖面綜合分析, 可以看出, 相對(duì)于東、西部來(lái)說(shuō), 中部產(chǎn)生的累計(jì)構(gòu)造變形量明顯較大。中部及過(guò)白云凹陷中心位置地震反射剖面解析結(jié)果表明, 白云凹陷保留較完整地層沉積, 而西部T80界面附近表現(xiàn)出較弱的沉積層信號(hào), 東部則表現(xiàn)出標(biāo)志性地層界面的缺失。種種特征表明白云凹陷的形成與南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)密切相關(guān), 這與前人結(jié)合深部地震反射特征得到的分析相吻合(孫珍等, 2005)。結(jié)合跨盆地中部地震反射剖面的斷裂分布于Tg～T80界面之間的特征, 我們認(rèn)為白云凹陷形成于珠江口盆地的第一期裂谷作用期間, 在此期間奠定了白云凹陷初始的形態(tài)輪廓。另外, 由于白云凹陷靠近南海西北次海盆, 其發(fā)展過(guò)程與西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)相關(guān), 即南海西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)首先影響白云凹陷附近, 并向西發(fā)展, 由于強(qiáng)烈擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生拉張作用, 促進(jìn)了白云凹陷整體形態(tài)的進(jìn)一步改變。當(dāng)西北次海盆擴(kuò)張結(jié)束, 東部次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)中心向南發(fā)生遷移時(shí)(Taylor and Hayes, 1983; Briais et al., 1993), 此時(shí)整個(gè)珠江口盆地發(fā)生構(gòu)造變形的動(dòng)力主要來(lái)源于東部次海盆的擴(kuò)張作用, 其擴(kuò)張作用在跨珠江口盆地的三條區(qū)域地震反射剖面上都有沉積記錄(T60界面之上), 因此我們認(rèn)為當(dāng)西北次海盆擴(kuò)張作用結(jié)束后, 整個(gè)珠江口盆地的構(gòu)造演化受東部次海盆擴(kuò)張的作用影響。

6.3 南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)在珠江口盆地的構(gòu)造響應(yīng)

自20世紀(jì)80年代中美、中法圍繞南海聯(lián)合開展地磁資料調(diào)查以來(lái), 研究者圍繞南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)展開大量的研究, 基于對(duì)磁異常條帶的分析(圖10), 目前被普遍接受的觀點(diǎn)認(rèn)為由南海東部次海盆主導(dǎo)的南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)開始于中漸新世(～32 Ma), 表現(xiàn)為由北東向南西漸進(jìn)式擴(kuò)展(Taylor and Hayes, 1983)。后來(lái)的研究也顯示南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)始于中漸新世(Li et al., 2014; 解習(xí)農(nóng)等, 2015; Ruan et al., 2016)。結(jié)合過(guò)白云凹陷中心的地震反射剖面解析和盆地中心地層沉積特征分析, 我們發(fā)現(xiàn)T70界面以上標(biāo)志層間的厚度沿剖面變化不大, 而在T70界面之下盆地中部、西部地震反射剖面中各凹陷沉積層厚度均變現(xiàn)出明顯的差異, 因此珠江口盆地第三階段的裂谷作用致使T70界面之下呈現(xiàn)出明顯的差異沉降特征,而T70界面之上則是由南海擴(kuò)張作用引起的構(gòu)造沉積響應(yīng)。結(jié)合磁異常條帶位置分布特征, 可以看出C12磁異常條帶揭示的時(shí)間為南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)開始時(shí)間, 該磁異常條帶所處的位置為現(xiàn)今南海海盆北部輪廓的邊界附近, 而在擴(kuò)張初期其影響范圍可能并不止于此, 關(guān)于南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)初始影響范圍應(yīng)聚焦于華南地塊與南海地塊的分界帶附近, 因此我們認(rèn)為研究南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)時(shí)間所關(guān)注的區(qū)域需要進(jìn)一步向大陸方向后移。珠江口盆地最大的白云凹陷、最靠近西北次海盆的荔灣凹陷和最靠近東部次海盆的潮汕凹陷, 它們內(nèi)部精細(xì)化的沉積描述和斷層活動(dòng)強(qiáng)度的定量描述或許是揭開南海擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)在珠江口盆地沉積響應(yīng)的關(guān)鍵所在。

文中構(gòu)造背景底圖源自: GEBCO Compilation Group (2021) GEBCO 2021 Grid (doi: 10.5285/c6612cbe-50b3-0cff-e053-6c86abc09f8f)。

7 結(jié) 論

(1) 整體上, 珠江口盆地反映出“三隆夾兩坳”的構(gòu)造?沉積特征, 其中盆地中部構(gòu)造變形較強(qiáng), 白云凹陷最為突出。

(2) 白云凹陷主要受控于三條北傾的鏟形正斷層, 主要活動(dòng)時(shí)間集中于T80～T70(約38～32 Ma), 磁異常條帶分布特征和地震反射剖面揭示的沉積特征表明, 白云凹陷的形成可能與珠江口盆地早期伸展作用相關(guān)。

(3) 白云凹陷可能疊加了早期西北次海盆擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的影響, 珠江口盆地在西北次海盆擴(kuò)張結(jié)束后整體受東部次海盆擴(kuò)張作用的影響。

致謝:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所郭鋒研究員以及兩位匿名審稿專家在論文評(píng)審中提出十分寶貴和建設(shè)性的意見和建議, 在此致以誠(chéng)摯的謝意。

程世秀, 李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 余珊, 戴黎明, 馬云, 趙淑娟, 王霄飛, 安慧婷. 2012. 南海北部新生代盆地群構(gòu)造特征及其成因. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 79–93.

崔莎莎, 何家雄, 陳勝紅, 鄒和平, 崔潔. 2009. 珠江口盆地發(fā)育演化特征及其油氣成藏地質(zhì)條件. 天然氣地球科學(xué), 20(3): 384–391.

丁魏偉. 2021. 南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué): 從陸緣破裂到海底擴(kuò)張. 地球科學(xué), 46(3): 790–800.

黃春菊, 周蒂, 陳長(zhǎng)民, 孫珍, 郝滬軍. 2005. 深反射地震剖面所揭示的白云凹陷的深部地殼結(jié)構(gòu). 科學(xué)通報(bào), 50(10): 1024–1031.

紀(jì)沫, 楊海長(zhǎng), 曾清波, 趙釗, 王龍穎, 孫鈺皓. 2017. 珠江口盆地白云凹陷伸展拆離斷層系及構(gòu)造演化. 天然氣地球科學(xué), 28(10): 1506–1514.

李三忠, 索艷慧, 劉鑫, 戴黎明, 余珊, 趙淑娟, 馬云, 王霄飛, 程世秀, 安慧婷, 薛友辰, 熊莉娟, 曹現(xiàn)志, 許立青. 2012. 南海的盆地群與盆地動(dòng)力學(xué). 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 32(6): 55–78.

李小林, 張冬麗, 張培震, 李志剛, 胡立天, 鄭文俊. 2020. 多源探測(cè)數(shù)據(jù)揭示的南海東北部三維地殼結(jié)構(gòu)特征. 地球物理學(xué)報(bào), 63(4): 1538–1552.

廖杰, 周蒂, 趙中賢, 張?jiān)品? 徐子英. 2011. 伸展盆地構(gòu)造演化的數(shù)值模擬——以南海北部白云凹陷為例. 地質(zhì)通報(bào), 31(1): 71–81.

陸蕾蕾, 姜素華, 索艷慧, 王鵬程, 汪剛, 姜衍, 劉博, 郭玲莉, 朱俊江, 李三忠. 2021. 南海珠江口盆地走滑構(gòu)造與油氣成藏機(jī)制. 大地構(gòu)造與成礦學(xué), 45(1): 108–122.

欒錫武, 張亮. 2009. 南海構(gòu)造演化模式: 綜合作用下的被動(dòng)擴(kuò)張. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 29(6): 59–74.

毛云華, 趙中賢, 孫珍. 2020. 珠江口盆地西部陸緣伸展?減薄機(jī)制. 地球科學(xué), 45(5): 1622–1635.

龐雄, 陳長(zhǎng)民, 朱明, 何敏, 申俊, 柳保軍. 2006. 南海北部陸坡白云深水區(qū)油氣成藏條件探討. 中國(guó)海上油氣, 18(3): 145–149.

龐雄, 任建業(yè), 鄭金云, 劉軍, 于鵬, 柳保軍. 2018. 陸緣地殼強(qiáng)烈拆離薄化作用下的油氣地質(zhì)特征——以南海北部陸緣深水區(qū)白云凹陷為例. 石油勘探與開發(fā), 45(1): 27–39.

邵磊, 孟曉捷, 張功成, 梁建設(shè). 2013. 白云凹陷斷裂特征對(duì)構(gòu)造與沉積的控制作用. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 41(9): 1435–1441.

宋陶然, 李春峰. 2012. 由高密度磁異常測(cè)量數(shù)據(jù)分析南海海盆的擴(kuò)張年齡與擴(kuò)張模式. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 27(4): 1432–1442.

孫衛(wèi)東, 林秋婷, 張麗鵬, 廖仁強(qiáng), 李聰穎. 2018. 跳出南?？茨虾！绿靥崴寡箝]合與南海的形成演化. 巖石學(xué)報(bào), 34(12): 3467–3478.

孫珍, 龐雄, 鐘志洪, 周蒂, 陳長(zhǎng)民, 郝滬軍, 何敏, 黃春菊, 許鶴華. 2005. 珠江口盆地白云凹陷新生代構(gòu)造演化動(dòng)力學(xué). 地學(xué)前緣, 12(4): 489–498.

解習(xí)農(nóng), 任建業(yè), 王振峰, 李緒深, 雷超. 2015. 南海大陸邊緣盆地構(gòu)造演化差異性及其與南海擴(kuò)張耦合關(guān)系. 地學(xué)前緣, 22(1): 77–87.

楊率, 金振奎, 韓建輝. 2017. 南海北緣白云凹陷新生代巖漿活動(dòng)特征與期次. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 37(6): 34–46.

姚伯初, 萬(wàn)玲, 吳能友. 2004. 大南海地區(qū)新生代板塊構(gòu)造活動(dòng). 中國(guó)地質(zhì), 31(2): 113–122.

趙中賢, 孫珍, 謝輝, 顏承志, 李元平. 2011. 白云深水區(qū)新生代沉降及巖石圈伸展變形. 地球物理學(xué)報(bào), 54(12): 3336–3343.

趙中賢, 周蒂, 廖杰, 何敏, 郭翔燕, 張?jiān)品? 徐子英. 2010. 珠江口盆地陸架區(qū)巖石圈伸展模擬及裂后沉降分析. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 84(8): 1135–1145.

鐘建強(qiáng). 1994. 珠江口盆地的構(gòu)造特征與盆地演化. 海洋湖沼通報(bào), (1): 1–8.

朱偉林, 鐘鍇, 李友川, 徐強(qiáng), 房殿勇. 2012. 南海北部深水區(qū)油氣成藏與勘探. 科學(xué)通報(bào), 57(20): 1833–1841.

Allmendinger R W. 1998. Inverse and forward numerical modeling of trishear fault propagation folds., 17(4): 640–656.

Barckhausen U, Engels M, Franke D, Ladage S, Pubellier M. 2014. Evolution of the South China Sea: Revised ages for breakup and seafloor spreading., 58: 599–611.

Ben-Avraham Z, Uyeda S. 1973. The evolution of the China Basin and the Mesozoic paleogeography of Borneo., 18(2): 365–376.

Briais A, Patriat P, Tapponnier P. 1993. Updated interpretation of magnetic anomalies and seafloor spreading stages in the South China Sea: Implications for the Tertiary tectonicsof Southeast Asia.:, 98(B4): 6299–6328.

Cartwright J, Bouroullec R, James D, Johnson H. 1998. Polycyclic motion history of some Gulf Coast growth faults from high-resolution displacement analysis., 26(9): 819–822.

Deng C, Zhu R X, Han J H, Hou K F, Shu Y, Liu C Y, Wu Y X, Long W. 2021. Influence of fault geometry, kinematics and growth rate on syn-tectonic stratigraphic pattern: Insights from the 2D move-on-fault technique in MOVE software., 149(3–4), 104377.

Ding W W, Sun Z, Dadd K, Fang Y X, Li J B. 2018. Structures within the oceanic crust of the central South China Sea basin and their implications for oceanic accretionary processes., 488: 115–125.

Franke D, Savva D, Pubellier M, Steuer S, Mouly B, AuxietreJ L, Meresse F, Rooke N C. 2014. The final rifting evolution in the South China Sea., 58: 704–720.

Gao J W, Peng X C, Wu S G, Lüdmann T, McIntosh K, Ma B J, Xu Z Y. 2019. Different expressions of the crustal structure across the Dongsha Rise along the northeastern margin of the South China Sea., 171: 187–200.

Gao J W, Wu S G, McIntosh K, Mi L J, Liu Z, Spence G. 2016. Crustal structure and extension mode in the northwestern margin of the South China Sea.,,, 17(6): 2143–2167.

Ge J W, Zhu X M, Yu F S, Jones B G, Tao W F. 2019. Controls of faulting on syn-rift infill patterns in the Eocene PY4 Sag, Pearl River Mouth Basin, South China Sea., 66(1): 111–132.

Gibson J R, Walsh J, Watterson J. 1989. Modelling of bed contours and cross-sections adjacent to planar normal faults., 11(3): 317–328.

He M, Zhong G F, Liu X F, Liu L H, Shen X P, Wu Z, Huang K. 2017. Rapid post-rift tectonic subsidence events in the Pearl River mouth basin, northern South China Sea margin., 147(B4): 271– 283.

Hilde T, Uyeda S, Kroenke L. 1977. Evolution of the westernPacific and its margin., 38(1–2): 145–165.

Kong L T, Chen H H, Ping H W, Zhai P Q, Liu Y H, Zhu J Z. 2018. Formation pressure modeling in the Baiyun Sag, northern South China Sea: Implications for petroleum exploration in deep-water areas., 97: 154–168.

Lei J S, Zhao D P, Steinberger B, Wu B, Shen F L, Li Z X. 2009. New seismic constraints on the upper mantle structure of the Hainan plume., 173(1–2): 33–50.

Li C F, Xu X, Lin J, Sun Z, Zhu J, Yao Y J, Zhao X X, Liu Q S, Kulhanek D K, Wang J, Song T R, Zhao J F, Qiu N, Guan Y X, Zhou Z Y, Williams T, Bao R, Briais A, Brown E A, Chen Y F, Clift P D, Colwell F S, Dadd K A, Ding W W, Almeida I H, Huang X L, Hyun S M, Jiang T, Koppers A A P, Li Q Y, Liu C L, Liu Z F, Nagai R H, Peleo A A, Su X, Tejada M L G, Trinh H S, Yeh Y C, Zhang C L, Zhang F, Zhang G L. 2014. Ages and magnetic structures of the South China Sea constrained by deep tow magnetic surveys and IODP Expedition 349.,,, 15(12): 4958–4983.

Li F C, Sun Z, Ding W W, Yang H F, Xie H, Pang X, Li H B, Zheng J Y. 2021. Compression induced anomalous subsi-dence in the extensional sedimentary basin: A numerical study from the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea margin., 48, e2021GL094750.

Ma M, Liu C Y, Qi J F, Zhang D D, Zhang S H, Wang J Q, Miao Q Y. 2018. Cenozoic subsidence history of the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea., 55(1): 750–770.

Morley C K. 2002. A tectonic model for the Tertiary evolution of strike-slip faults and rift basins in SE Asia., 347(4): 189–215.

Ruan A G, Wei X D, Niu X W, Zhang J, Dong C Z, Wu Z L, Wang X Y. 2016. Crustal structure and fracture zone in the Central Basin of the South China Sea from wide angle seismic experiments using OBS., 688: 1–10.

Shi X B, Burov E, Leroy S, Qiu X L, Xia B. 2005. Intrusion and its implication for subsidence: A case from the Baiyun Sag, on the northern margin of the South China Sea., 407(1): 117–134.

Sibuet J C, Yeh Y C, Lee C S. 2016. Geodynamics of the South China Sea., 692: 98–119.

Sun W D. 2016. Initiation and evolution of the South China Sea: An overview., 35(3): 215–225.

Sun Z, Ding W W, Zhao X X, Qiu N, Lin J, Li C F. 2019. The latest spreading periods of the South China Sea: New constraints from macrostructure analysis of IODP expedition 349 cores and geophysical data.:, 124(10): 9980–9998.

Sun Z, Zhong Z H, Zhou D, Pang X, Huang C J, Chen C M, He M, Xu H H. 2008. Dynamics analysis of the Baiyun Sag in the Pearl River mouth basin, north of the South China Sea., 82(1): 73–83.

Sun Z, Zhou D, Zhong Z H, Xia B, Qiu X L, Zeng Z X, Jiang J Q. 2006. Research on the dynamics of the South China Sea opening: Evidence from analogue modeling., 49(10): 1053–1069.

Tapponnier P, Peltzer G, Le Dain A Y, Armijo R, Cobbold P. 1982. Propagating extrusion tectonics in Asia: New insightsfrom simple experiments with plasticine., 10(12): 611–616.

Taylor B, Hayes D E. 1983. Origin and history of the South China Sea Basin., 27: 23–56.

Tian D M, Jiang T, Liu B J, Liu J, Zhang Z T, Xu H, Cheng C. 2019. Early Miocene sedimentary processes and their hydrocarbon implications in the Baiyun sag of Pearl River mouth basin, northern South China Sea., 101: 132–147.

Wernicke B, Burchfiel B C. 1982. Modes of extensional tectonics., 4(2): 105–115.

Williams G, Ian V. 1987. The geometry of listric normal faults and deformation in their hanging walls., 9(7): 789–795.

Xiao H B, Suppe J. 1992. Origin of rollover., 76(4): 509–529.

Xie X N, Ren J Y, Pang X, Lei C, Chen H. 2019. Strati-graphic architectures and associated unconformities of Pearl River Mouth basin during rifting and lithospheric breakup of the South China Sea., 40(2): 129–144.

Xu Y G, Wei J X, Qiu H N, Zhang H H, Huang X L. 2012. Opening and evolution of the South China Sea constrained by studies on volcanic rocks: Preliminary results and a research design., 57(24): 3150– 3164

Yu F S, Koyi H, Zhang X T. 2016. Intersection patterns of normal faults in the Lufeng Sag of Pearl River Mouth Basin, China: Insights from 4D physical simulations., 93: 67–90.

Zhao F, Alves T M, Wu S G, Li W, Huuse M, Mi L J, Sun Q L, Ma B J. 2016. Prolonged post-rift magmatism on highly extended crust of divergent continental margins (Baiyun Sag, South China Sea)., 445: 79–91.

Zhou Z C, Mei L F, Liu J, Zheng J Y, Chen L, Hao S H. 2018. Continentward-dipping detachment fault system and asymmetric rift structure of the Baiyun Sag, northern South China Sea., 726: 121–136.

The Tectonic Deformation Characteristics of the Pearl River Mouth Basin and Tectonic-sedimentary Forward Modeling of the Baiyun Sag

DAI Xiangming1, 2, LI Zhigang1, 2*, WANG Weitao1, 2, SUN Chuang1, 2, YAN Yonggang1, 2, HUI Gege1, 2, LIANG Hao1, 2, ZHANG Yipeng1, 2, LI Guanhua3, LI Liguo1, 2, WU Xiancan1, 2, LV Liangwei1, 2

(1. Guangdong Provincial Key Lab of Geodynamics and Geohazards, School of Earth Sciences and Engineering, Sun Yat-sen University, Zhuhai 519082, Guangdong, China; 2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory, Zhuhai 519082, Guangdong, China; 3. School of Science, Shantou University, Shantou 515063, Guangdong, China)

The relationship between the tectonic evolution of the Pearl River Mouth Basin and the spreading movement of the South China Sea has always been an hot issue, the deformation information of the basin is very important for understanding the multiple spreading movements of the South China Sea. In order to study the overall structural deformation characteristics of the Pearl River Mouth Basin and the tectonic evolution of the Baiyun Sag, we reinterpret three regional seismic profiles across the Pearl River Mouth Basin and one across the center of the Baiyun Sag. We also carry out forward modeling on the main normal fault system of the Baiyun Sag. The three seismic sections all reflect the structural characteristics of ‘three uplifts and two depressions’. It is also found that the cumulative amount of tectonic deformation is the largest in the central part of the basin, of which the Baiyun Sag is the most prominent. Based on the tectonic-sedimentary deformation characteristics reflected by the seismic section across the Baiyun Sag, we use a 2-D Move forward modeling to study the depression-controlled normal fault system based on fault geometry. The results reveal that the Baiyun Sag is controlled by three main faults, and the active time of the main faults is between the T80 and T70 reflector interfaces (38–32 Ma). The intense activity time and the sedimentary distribution characteristics in the Baiyun Sag indicate that its formation may be related to the initial rifting of the northern South China Sea and superimposed by the spreading of the northwest sub-basin. After the spreading of the northwest sub-basin, the whole Pearl River Mouth Basin was mainly affected by the spreading of the eastern sub-basin.

Pearl River Mouth Basin; Baiyun Sag; tectonic deformation; Northwest sub-basin; spreading of the South China Sea

10.16539/j.ddgzyckx.2022.03.008

2021-12-10;

2022-03-02

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(U1701641、41772209、41906049、41774049、42172233)、廣東省引進(jìn)人才創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2016ZT06N331)、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海)“南?？茖W(xué)考察計(jì)劃”珠江口外海域地質(zhì)地球物理綜合科考航次(SML2020SI1002)、中山大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2021qntd23)和廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(202102080112)聯(lián)合資助。

代向明(1997–), 男, 碩士研究生, 資源與環(huán)境專業(yè)。E-mail: daixm3@mail2.sysu.edu.cn

李志剛(1986–), 男, 博士, 副教授, 主要從事青藏高原周緣構(gòu)造變形和南海北部活動(dòng)斷層及鏈生災(zāi)害研究。E-mail: lizhigang@mail.sysu.edu.cn

P542; P628+.3

A

1001-1552(2022)03-0517-013