珠江口盆地深水区白云-荔湾凹陷在破裂不整合(B.U.)前后发生了重要构造变革B.U.之上断裂体系不是基底断裂的继承性发育,而是新形成一套NWW-NW向断裂系统,与断陷期NEE-近EW向断裂呈60o大角度斜交;区域沉积特征和盆地结构研究表明,B.U.之上新断裂体系明显控制沉积,且与B.U.之下沉积中心分布不一致。本申请拟运用地质-地球物理分析、数值模拟和物理模拟实验,通过对珠江口盆地进行深入细致的分析,特别是资料丰富和工作基础较好的白云-荔湾凹陷,揭示珠江口盆地B.U.前后构造变革特征和沉积、沉降响应;恢复B.U.前后古构造应力场和盆地隆凹格局,通过与典型被动陆缘盆地进行充分对比,建立珠江口盆地B.U.前后结构和构造变革演化模式;设置物理模拟实验,通过变换岩石圈流变结构、应力加载方式等方法,探讨南海周缘板块动力学事件对珠江口盆地演化的影响,揭示珠江口盆地B.U.前后构造变革的动力学机制。
Passive continental margin;Pearl River Mouth Basin;Breakup unconformity;Tectonic transformation;Analogue modeling
破裂不整合面(B.U.)代表了陆缘解体的形成和海底扩张的开始,提供了海底扩张前后被动陆缘构造演化的最直接证据,其研究对于揭示陆缘伸展—解体—被动陆缘形成过程中的构造变形和动力机制方面具有重要意义。本申请拟采用地质-地球物理分析、数值和物理模拟实验相结合的方法探索南海北部陆缘珠江口盆地白云-荔湾凹陷B.U.前后构造变革特征、对沉积和沉降的控制作用,恢复B.U.前后构造应力场的转换和结构构造演化,通过区域构造事件分析和物理模拟实验,揭示盆地B.U.构造变革的控制机制。结果揭示1)白云-荔湾凹陷B.U.之下发育旋转掀斜断块,多数断层在B.U.附近结束活动,沉积中心呈分隔式展布;B.U.界面在珠江口盆地存在有挤压褶皱,褶皱轴向呈近EW向展布,仅在洋陆过渡带附近发育;B.U.之上,伸展断层呈NWW向围绕白云凹陷分布,倾向均指向凹陷中心,在断层下降盘表现为伸展,断面背部出现微幅隆起,沉积中心集中分布于白云和荔湾凹陷;构造沉降也由30Ma前的快速沉降转变为缓慢沉降或隆升。2)同沉积断层走向统计表明,B.U.之下,珠江口盆地同沉积断层主体走向为85°N,推断应力场为NNW-SSE向伸展;B.U.界面附近的挤压褶皱和大规模剥蚀推断由南海扩张初期新生洋脊向两侧产生的推挤作用而形成;B.U.之上,构造活动速率和沉积物供给速率呈现正相关关系,在沉积物供给速率大的时候构造活动也强烈,推断指向白云凹陷中心的断裂受凹陷周缘沉积物的重力滑动所控制;3)根据不同的构造机制设置了物理模拟实验,推断裂陷期构造变形与减薄岩石圈结构和软弱体相关,在有软弱体参与情况下,早期在软弱体上部发育高角度正断层,随着拉伸持续,断层和地层发生掀斜旋转,早期断层倾角变缓,最终软弱体地区吸收了大部分伸展量,形成的裂谷宽度大且不对称。从断层数量、沉积物堆积样式和变形特征来看,有软弱体的变形更符合白云-荔湾凹陷的变形;裂后期的对比模型试验中,通过设置倾斜底板,观察沉积物向凹陷中心滑动的差异性,揭示了重力势是裂后期断层活动的主要驱动力。研究系统揭示了珠江口盆地B.U.的显著变革特征,其结果可丰富全球被动陆缘形成演化的认识,同时,对指导南海北部深水油气勘探也具有重要理论意义。