東海陸架盆地構(gòu)造演化研究

東海陸架盆地構(gòu)造演化研究

東海盆地是中新世的一個(gè)盆地，發(fā)育于克拉通底部上方。對(duì)東海陸架盆地演化的研究主要集中在新生代盆地,周志武等、Okada等、俞何興等提出了單剪模式;王國純、黃旭燦等提出了弧后盆地模式;鄧述予提出了兩期大陸邊緣張裂模式;孫習(xí)之等提出了伸展構(gòu)造和地幔柱模式。鑒于對(duì)該區(qū)中生代盆地結(jié)構(gòu)及演化的研究較少,現(xiàn)今已有的模式都不能完整概括盆地的構(gòu)造演化特征。本文根據(jù)對(duì)前人成果,以及中國海洋石油總公司近期鉆井和地震資料的綜合研究,闡釋了東海陸架盆地中生代地層序列及構(gòu)造屬性,總結(jié)了東海陸架盆地新生代演化特征,并在此基礎(chǔ)上概括了該盆地中—新生代的構(gòu)造演化模式。1中部隆起帶按照新生代盆地結(jié)構(gòu),東海陸架盆地可劃分為西部坳陷帶、中部隆起帶和東部坳陷帶。西部坳陷帶包括麗水凹陷、椒江凹陷、錢塘凹陷和昆山凹陷;中部隆起帶包括觀音—漁山—海礁—虎皮礁隆起、福州凹陷、閩江凹陷和彭佳嶼坳陷;東部坳陷帶包括釣北凹陷、西湖凹陷和福江凹陷(圖1)。東、西兩坳陷帶主要由新生界組成,而中部隆起帶則具有巨厚的中生界(圖2、3、4)。因此,中部隆起帶中生界研究對(duì)于解決東海陸架盆地中生代的盆地屬性和構(gòu)造演化具有重要意義。1.1中、下侏羅統(tǒng)的劃分鉆井及地震資料顯示,東海陸架盆地中生界可劃分為以2個(gè)不整合面為界的3套構(gòu)造層序(圖2)。下部層序:暗色碎屑巖夾數(shù)層薄煤和碳質(zhì)泥巖,為陸相近?海?河?流、湖?泊?沉?積,砂?巖?為中細(xì)粒的石英砂巖和長(zhǎng)石石英砂巖。含豐富的Cyathidites_klukisporites_Dictyophyllidites孢粉組合,此外還發(fā)現(xiàn)有中侏羅世Lotharingiusvelatus和Cylagelosphaeramargarelii鈣質(zhì)超微化石。因此,根據(jù)孢粉組合和鈣質(zhì)超微化石,可以確定這套地層為中、下侏羅統(tǒng),不排除其中包括上三疊統(tǒng)。上部層序:陸相河湖相沉積。底部為礫巖或含礫砂巖、泥巖,礫石成分為安山質(zhì)玄武巖;中部為砂巖、泥巖互層;上部為安山質(zhì)玄武巖。在該層序中部發(fā)現(xiàn)了豐富的孢粉化石,定名為Classopollisannulatus_Schizaeoisporit_es_Exesipollenitestumulus組合,鑒于其中至少含13個(gè)屬種的被子植物花粉,地層時(shí)代應(yīng)為晚白堊世坎潘期至馬斯特里赫特期。中部層序:河湖相砂泥巖互層,砂巖為長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖,巖屑以富含火山碎屑為特征。未見化石,也沒有測(cè)年數(shù)據(jù),但據(jù)上、下地層判斷,應(yīng)為下白堊統(tǒng)。王可德等將中部層序定為上侏羅統(tǒng),但根據(jù)區(qū)域地層對(duì)比,筆者認(rèn)為將其劃歸下白堊統(tǒng)更為合適。陳丕基指出浙閩西部缺失上侏羅統(tǒng),將原認(rèn)為是J3—K1的地層劃入下白堊統(tǒng),并認(rèn)為J12/K1,K1/K2之間存在2個(gè)區(qū)域不整合面。盆地南部邊界隆起上的YCC1井揭示了上覆于變質(zhì)巖的海陸交互相白堊系,前人據(jù)其所含鈣質(zhì)超微化石,認(rèn)為歸屬下白堊統(tǒng)阿普第—阿爾比階。臺(tái)灣島及臺(tái)西南盆地的鉆井也揭示了中生界,據(jù)其豐富的孢粉及海相化石分析,認(rèn)為上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)下部缺失,下白堊統(tǒng)的阿普第—阿爾比階直接不整合上覆于中、下侏羅統(tǒng)。因此,東海陸架盆地中生界內(nèi)部的2個(gè)不整合面,應(yīng)與臺(tái)灣島及其鄰近海域鉆遇的不整合面一致,并對(duì)應(yīng)于浙閩西部中生界的2個(gè)不整合面,故中部層序應(yīng)屬下白堊統(tǒng)。此外,該層序中砂巖的巖屑含量很高,且富含火山碎屑,與浙西的壽昌組特征類似,這從另一側(cè)面說明其應(yīng)為下白堊統(tǒng)。綜上所述,東海的中生界可以劃分為中、下侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)和上白堊統(tǒng)等3個(gè)呈不整合接觸的構(gòu)造層序。1.2盆地構(gòu)造背景及盆地發(fā)育階段中國東部晚中生代—早新生代盆地系與北美西部晚新生代盆嶺省在構(gòu)造格局、地貌和演化歷史等方面相似或相近。巖漿巖研究顯示,晚中生代浙閩沿海西部構(gòu)造屬性類似于美國西部的盆嶺省。張之孟認(rèn)為,臺(tái)灣大南澳帶—琉球內(nèi)帶—日本中央構(gòu)造線構(gòu)成了東亞大陸邊緣晚中生代的俯沖混雜巖帶。因此,推測(cè)東海陸架盆地在晚中生代位于巖漿弧與俯沖帶雜巖之間,為安第斯型陸緣弧前盆地。浙閩西部的中生代盆地為受走滑斷層控制的斷陷盆地,而東海中生代盆地明顯不同,其中生界構(gòu)造寬緩且沉積不受斷層控制,顯示為坳陷型沉積,在地震剖面中很難見到發(fā)育于中生代的斷層(圖2、3),盆地結(jié)構(gòu)與克拉通邊緣坳陷盆地或弧前盆地相近。按照Dickinson等的方法,將臺(tái)北坳陷5口井中生界不同層系的砂巖組分投影到物源區(qū)大地構(gòu)造屬性判別圖上,發(fā)現(xiàn)中、下侏羅統(tǒng)物源區(qū)為陸塊和陸塊過渡區(qū);下白堊統(tǒng)物源區(qū)為巖漿弧區(qū);上白堊統(tǒng)物源區(qū)多為陸塊及混合區(qū)?？梢?東海陸架盆地中生界物源,因構(gòu)造背景發(fā)生變化,而具有在早、中侏羅世為克拉通物源,在早白堊世為巖漿弧物源,而在晚白堊世則變?yōu)榛旌衔镌吹奶卣鳌＞C上所述,可以認(rèn)為東海陸架中生代盆地可劃分為2個(gè)不同的發(fā)育階段:早、中侏羅世為克拉通邊緣坳陷盆地;白堊紀(jì)為弧前盆地。2裂陷盆地沉積相東海陸架盆地在新生代為裂陷盆地。晚白堊世晚期—早古新世,西部坳陷帶發(fā)生裂陷,此時(shí),中部隆起帶和東部坳陷帶遭受剝蝕,致使中部隆起帶東部的上白堊統(tǒng)剝蝕殆盡(圖3)。晚古新世,隨著盆地裂陷由西向東逐漸遷移,中部隆起帶開始接受沉積。始新世,東部坳陷帶開始裂陷,而西部坳陷帶和中部隆起帶轉(zhuǎn)為坳陷(圖4)。始新世末—中新世初,西部坳陷帶和中部隆起帶抬升并遭受剝蝕,而東部坳陷帶除短暫抬升外,一直保持沉降。中新世,裂陷盆地東遷至沖繩海槽盆地,陸架盆地轉(zhuǎn)為整體沉降。西部坳陷帶以古新世斷陷、始新世拗陷和中新世—第四紀(jì)區(qū)域沉降為特征,缺失漸新統(tǒng)(圖4)。長(zhǎng)江坳陷鉆井揭示,斷陷期地層為古新統(tǒng)美人峰組陸相沉積,古新世末甌江運(yùn)動(dòng)結(jié)束斷陷期,并使古新統(tǒng)褶皺變形,始新統(tǒng)長(zhǎng)江組作為拗陷期沉積覆蓋其上。麗水凹陷和椒江凹陷具典型的東斷西超半地塹結(jié)構(gòu),沉積和演化特征相似,上白堊統(tǒng)石門潭組紅色碎屑巖位于裂陷盆地底部,其上為主裂陷期的下古新統(tǒng)湖相沉積,向上變?yōu)樯瞎判陆y(tǒng)海相沉積。甌江運(yùn)動(dòng)結(jié)束了西部坳陷帶的斷陷期,使其向坳陷盆地轉(zhuǎn)變,并接受始新統(tǒng)海相沉積。中部隆起帶的閩江凹陷和福州凹陷是在中生界殘留盆地的基礎(chǔ)上發(fā)育的新生代斷陷。鉆井及地震解釋顯示,該區(qū)缺失下古新統(tǒng),上古新統(tǒng)分布廣,西薄東厚,呈現(xiàn)斷陷盆地特征;始新統(tǒng)厚度基本一致,顯然為拗陷期沉積;中新統(tǒng)—第四系代表區(qū)域沉降階段(圖4)。東部坳陷帶西湖凹陷以巨厚的中、上始新統(tǒng)和中新統(tǒng)為特征。鉆井證實(shí)始新統(tǒng)為斷陷期沉積。始新世末,玉泉運(yùn)動(dòng)結(jié)束了西湖凹陷的斷陷期,凹陷抬升遭受剝蝕。漸新世,西湖凹陷轉(zhuǎn)變?yōu)檑晗菖璧?以陸相沉積為主,沉積中心向北西遷移。中新世末,龍井運(yùn)動(dòng)使該區(qū)因擠壓而形成背斜構(gòu)造和逆斷層,并遭受剝蝕,剝蝕量北部大于南部。釣北凹陷為東斷西超的箕狀斷陷,始新統(tǒng)為斷陷期沉積,漸新統(tǒng)為斷坳型沉積;漸新世末,凹陷北部抬升并遭剝蝕;中新統(tǒng)、上新統(tǒng)為斷控式坳陷沉積,向北漸變?yōu)檑晗菔匠练e。3早、晚新生代中的巖弧運(yùn)動(dòng)LF1井揭示東海陸架盆地的基底為中、上元古界的黑云母斜長(zhǎng)片麻巖,表明它是發(fā)育于克拉通基底之上的疊合盆地。晚三疊世(?)—中侏羅世,盆地中生界表現(xiàn)為克拉通邊緣坳陷盆地,并未遭受強(qiáng)烈擠壓變形。根據(jù)鉆井及地震地層研究,認(rèn)為此期沉積主要是濱海沼澤(上三疊統(tǒng)?)和河湖?相(下、中?侏?羅?統(tǒng))。相?反,這?一?時(shí)?期?浙閩西部卻經(jīng)歷了逆沖推覆,并發(fā)育了從深海、半深海復(fù)理石相到山前磨拉石相的沉積,并因此而被認(rèn)為是前陸盆地。由于資料缺乏,二者之間的關(guān)系還有待深入研究。中、晚中生代,中國東部的火山巖發(fā)育期由陸向海漸次變新,東海陸架盆地的火山活動(dòng)比浙閩沿海地區(qū)晚,顯示板塊俯沖角度逐漸加大。李武顯等根據(jù)巖漿弧的位置變化計(jì)算了180~85Ma時(shí)間段內(nèi)古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖角度的變化,認(rèn)為俯沖角度由10°左右增加至80°。因此,可以認(rèn)為,至少從早白堊世開始,陸架盆地的演化受太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的控制,隨著俯沖角度逐漸變陡,呈現(xiàn)出由西向東跳躍式遷移