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东部地学断面

时间:2020-02-06    点击量:

  中地数媒(北京)科技文化有限责任公司奉行创新高效☆★=□=、以人为本的企业文化▪-◁●□,坚持内容融合技术▷•,创新驱动发展的经营方针▪◁●,以高端培训◆▽-、技术研发和知识服务为发展方向▼…=◇,旨在完成出版转型□○★、媒体融合的重要使命

  南海东部地学断面位于东沙群岛东侧●…★▼,北起广东惠来▽▲□,经过珠江口盆地珠一坳陷东北▪□、东沙隆起■●■、潮汕坳陷笔架南低隆起□○◆▼、笔架南盆地■-▽▪◁,直至中央海盆□■•-◆★,断面总体呈北北东向••◁■=★,全长约600km(图2▼○◁■▪•.1△□◆▼◆,彩图1)□◁-▷△。东部断面的编制主要利用了美国菲力普石油公司调查珠江口盆地时所做的测线▽•=▼◁☆,中美合作调查南海第一□○、二阶段时所做的重力…▷▷-▲○、磁力●☆◇▲•◁、多道反射地震•…▲■●△、双船扩展排列剖面(ESP)=◇◁▷▼、声呐浮标○■=、地热流等测量资料◇=▲▼•。

  东部断面穿越了南海东部的陆架和陆坡-▪▼…,直达深海洋盆▷★。在断面范围内★□▽△▷▲,陆架平坦◁△▷▲■,水深小于200m☆•,宽140km左右▼○•□;而陆坡区地形十分复杂◆□•▷,水深在200~3400m之间▪▲,宽度达270km○◆…▽▷■。断面经过了位于陆坡区的东沙海台◆☆•□……、北坡海山●☆=•○•、笔架海山西南端••▪▷。东沙海台为水深200~300m之间的等深线构成的平坦面▼◁★☆◆,其上分布着北卫滩○★、南卫滩和东沙群岛-▲☆▼△;北坡海山位于下陆坡▼●=▼,呈北东东方向延伸☆○☆●,与海底间相对高差较大○★☆□○●,达1600m◆▼-▽△□;而笔架海山长轴方向为北东向-◁▪★,相对高差较小•◁•◁■▪,仅600m☆◁。这些海山皆由火山岩构成◆★▷,显然它们的形成均与区域构造作用和岩浆活动有关☆◆▪○。断面南端进入中央海盆区■▽…▼…,水深陡然降到3400~3600m◇--○□□,海底发育现代沉积○◁○△◆•。

  断面内异常总体特征表现为呈北东—北东东向展布◁▪,在东沙隆起以北地区◆●-●▽,磁异常呈正负交替变化☆■●☆•,异常值较高○◇◇■,异常梯度陡◁△★•,在剖面上呈波浪状▲…◁…☆□。珠江口盆地以北地区•◆••□,以负磁异常为主★□■▽•,间夹正磁异常条带■☆…,负异常幅值可达150nT●○◁●-。珠一坳陷北侧是一条0~150nT的高值磁异常带◁▼□,坳陷内正负异常相间◁▪■▽◆。位于坳陷南侧的东沙隆起为一条高值强磁异常带-★○,向北东和南西方向分别可与台湾浅滩和神狐-一统暗沙磁异常带相连▽▲=。据磁异常计算▼□▪,隆起基岩内有大块玄武岩存在•●,推测可能是中生代火山弧▽▷,局部可能有新生代基性岩侵入●=-☆●■。

  东沙隆起以南到中央海盆北缘▲=•★●,磁异常变化宽缓●◇…△★△,以块状异常为特征■▷…,异常值在0~±50nT之间△■。在中央海盆区△-□▼•■,磁异常呈条带状正负相间分布□▷□□●=,在剖面上亦呈波浪状▪▼=◁★△,在断面内异常幅值较低=-。

  东断面空间重力异常总体幅值在零值上下波动…▪☆▪…▷,广东大陆地区以负值为主■◆★,正异常值与山地对应•▲■■•■。珠江口盆地以北的陆架区以低幅值正负异常为特征▼••◁,珠一坳陷以负异常为主●▽□,局部分布的重力高反映了坳陷内发育的次级隆起带△•▪★-▽。位于珠一坳陷南侧的东沙隆起区对应了一条十分显著的北东向高值正异常带○○★◁,主体部位异常大于10×10-5m/s2-□。东沙隆起南侧潮汕坳陷表现为两条北东向负异常带夹一条正异常带○●•,最大负异常值达-20×10-5m/s2▪=▽◁▪。潮汕坳陷南缘表现为北正南负的重力异常特征…○,正异常值高达40×10-5m/s2…=○,负异常值在0~-30×10-5m/s2之间●□,这一方面可能反映了该处水深的急剧变化□○●,地形上形成了一个陡坎☆▽★;另一方面可能是洋陆边界处重力边缘效应的反映○▲-。中央深海盆区以正异常值为特征□□,异常幅值在0~10×10-5m/s2内变化••=▲■◁。

  热流值与地壳结构和构造活动性具有明显的相关性▷…◇◇…,东断面热流由北向南呈起伏变化态势▷●▲★▼-。珠一坳陷以北热流值在30mW/m2左右▽▼-=,在坳陷北缘断阶处○▪▲◁◁☆,其值开始上升-◁●,坳陷内最大值达到约40mW/m2◆○●。东沙隆起北侧到隆起-•,热流值呈逐渐降低趋势◁◇。在潮汕坳陷热流值达到断面中的最低值=■■○,如此低的热流值-▽△◁,可能反映了10Ma以来该处无大的构造活动☆▪△,较为稳定之故★◁。在潮汕坳陷南缘又开始上升●▪△,直到中央海盆北缘◆○•,热流值略微降低◇▼○,在海盆内又逐渐上升至40mW/m2○●▽。

  据地震资料反映●○,东沙隆起以东存在三个清楚的反射界面◆=◁,可划分出上==☆…▼▽、下两套构造层•-•。下构造层表现为充填式沉积★◆,厚度变化较大•…•,多发育于断陷内▷■,往隆起方向减薄甚至缺失▽▼。钻井揭示这是一套陆相碎屑沉积●=,时代为古新世—始新世□▪▼★…。上构造层呈披覆式覆盖在下构造层之上▲●…□■,沉积厚度较为均匀…•◇-,反映处于相对稳定的沉积构造环境★○,发育一套海陆过渡相—海相沉积△◇☆◆▲○。在珠一坳陷东部•□,本断面所经过处下构造层厚度最大达3200m■▼=-▲=,上构造层厚2600m•▲★。在东沙隆起区沉积厚度很薄▼▼•■◁,低于1000m▪○•■,主要为晚中新世及其以后的沉积△•…◆□。东沙隆起东南的潮汕坳陷□▼-▪•,地震反射特征表现为-◆◇●☆“三层楼★△◇☆◇▲”式结构(图2■◇▼.2)…★,可划分出三套构造层◇□,在前述上▽▪▽、下构造层之下还发育了一套特征显著的基底构造层-▼。上构造层沉积厚度较大■★==☆-,最大厚度大于5000m◁◇□•。下构造层发育在一系列大小不等的半地堑内◁△•★,呈楔状充填==▽▼,厚度一般为2000m左右☆△▽▼。基底构造层反射特征与其上覆构造层截然不同=▼◁◁,在地震剖面上=★▪▲…=,这套地层往往发生了强烈的褶皱变形○△,表现为一大套倾角较大…○、褶皱较强★□▲•▷▷、连续性较好的反射层系□•▷▼。其沉积厚度分布不均…◆,层速度达5◇▼○•▼▼.1km/s•●,其厚度可达6500~7300m(姚伯初等▽▲•▽★•,1993)☆★…□△○。这套地层以潮汕坳陷最为发育◁△●◇▽◆,目前尚无钻井资料揭示其地质属性▪○▽,推测在东沙隆起周缘和珠一坳陷中均有不同程度发育•◆●=。在邻近的闽粤东南陆区○■■,大片出露下侏罗统—上三叠统地层▽★,这套厚达数公里的海相和海陆交互相沉积已经历不同程度的变形■○、变质作用△○◁,断层发育◁▽,局部因岩浆作用而复杂化…-•。在台湾盆地中部隆起区▼▷,大量钻井均钻遇白垩系○○▲,在台北坳陷钻遇侏罗系—白垩系◁◁▪,二者均属滨浅海相沉积▷■△…◆▼。据此推测基底构造层可能系中生代地层◇○□○■▽,受中生代末期构造运动影响发生褶皱变形◇▷。

  东断面所在处区域断裂总体呈北东▽▪▷、北东东向展布★▼,其次为北西向•…☆●☆◇,具张性断裂特征○▲☆◁-■。珠一坳陷北缘发育一系列呈雁行状排列的北东东向断裂☆…,构成了坳陷的北界◆◆▷=-★,并控制了沉积发育•▷▼。东沙隆起被北东向和北东东向两组断裂切割••▲,分别向南北两侧断落=◇■。在潮汕坳陷南缘▼•▽▲△,一条大型犁式断裂以高角度切穿基底后□•☆■★□,继续向下以缓倾角度切过上地壳◁◆=,进入下地壳▲••,并到达壳幔边界附近(图2■▼☆◆□◆.3)•★-■,推测该断裂可能是一条古缝合带★▲□,新生代期间=△•◁…▽,在张性应力场作用下发生拆离变形(姚伯初等△-■◆●▪,1994★•◇■•●;曾维军○■▼,2000)△◆□。潮汕坳陷与中央海盆之间★□△-▼▷,断裂多表现为南断北掀•○▪◇,形成众多半地堑=▪■○。潮汕坳陷及其以南○◁,发育了一组北西向断裂▲•,切割了北东向断裂组△-▼•◇,沿该组断裂往往发育了由玄武岩喷溢形成的海山或海丘▷□▼。中央深海盆内断裂较少▼▼•,海盆北缘有少量北东东向断裂分布•◆▲☆■▽,控制了北缘的沉积发育▪▷◇☆。

  对于海区而言○□,地壳结构通常指采用地震方法获得的速度结构和速度变化特征所反映的地壳分层结构•△▽☆,通过地学断面的综合编制-□▽…,集中反映了断面经过处各地质构造单元地壳的性质及其横向与纵向变化特征◇☆。

  图2■••-△◆.4 闽粤东南沿海汕头-长乐爆破地震速度(km·s-1)结构剖面(位置见图2==▼▼◁.1)(据廖其林等◇◇◁◁,1988)

  如断面所示(彩图1)☆■☆,东断面穿过了华南圈块★□•△、台琼块体▷•、中生代残留洋盆▽○▪★、新生代中央海盆等多个构造单元▼•○◇▪,自北而南地壳结构存在显著差异▼★▷•▼▷。位于断面北端的闽粤沿海地区▽…■▷△☆,人工爆破地震获得的结果显示(图2○◇★■.4)华南圈块地壳由上•▪、下地壳和上地壳底部的低速层构成●•★○◆◁。根据速度变化特征▼=▼◆,可将上地壳层细分为上下两层-□。上层地壳速度为5=▼▷-★•.46~5☆•□▲▲.65km/s◁△▼,横向上变化较为剧烈■□☆☆,层厚度为1▼▪=☆.5~4•◆•••.0km▪…▽☆●,多为断裂所切割•■◁,沿断裂出露燕山期岩浆岩◁▼★,也可见老的沉积岩(廖其林等★○▪▼▼,1988)=•;下层层速度为6○▪▲.1~6▼★■--.35km/s▼▪○▽▲◇,厚度比较稳定▲…◁▷•,为10km左右□●▲△★。在上地壳层底部存在一层厚约3~4km★▲、层速度为5★◆■▼◆=.5~5▷…▷▽.9km/s的低速层▪◇,在华南大陆内部◁▪◁,鲜见低速层发育●◁•■□,此处低速层的出现可能蕴含特殊的地质意义●★△▷○。下地壳层也可分出上下两层◇▼●◁▪,上层速度在6▽•▪.48~6◇•▪.71km/s之内变化△=▷=•,厚度比较稳定•▷○,厚约7km○◁■★▪;下层无论层速度还是厚度均存在强烈的纵★…□、横向变化◆△▷,层速度为6=☆△▼☆-.89~7★□.21km/s-■☆◆,厚度则在6~10km之间◇□•-●□。值得指出的是•…▷•,在下地壳底部速度大于7○☆…△▼▪.0km/s的高速层发育处■…▽☆-●,如泉州○◁◁▪、蒲田等地◆▽…○▲•,下地壳层厚度也相应较大●▲■▼。对邻近剖面的普宁地区晚新生代玄武质岩石中所携带的深源捕虏体研究表明▼▽◇●◇△,捕虏体主要为麻粒岩相橄榄岩▷•,具有低的87Sr/86Sr比值和较高的143Nd/144Nd比值▲□★,指示其来源于上地幔•○☆■=,可能代表了上地幔部分熔融产生的基性岩浆底侵于地壳的底部▲■▼,在后期的上地幔岩浆上升过程中被捕获□○▼◁▷。因此◁△,这层厚数公里的高速致密物质的形成可能反映了壳幔混合作用的结果◇◁•,同位素资料表明其结晶成岩发生在112Ma前(徐夕生等…▼=,1999)=☆◇◁•○。

  在地震剖面上所反映的莫霍面速度为7◇▼.9km/s◇▲▪△,总的地壳厚度约为30km◁◆▪▷,且莫霍面多处出现被断裂错断的现象◁•■,断距最大可达3km▽■,表明闽粤沿海地带地壳断裂十分发育●……•,前述的壳幔高速层可能是上地幔物质沿这些穿过地壳的断裂上升侵位于下地壳底部所致□△□•□。

  断面经过的南海北部陆缘块体东部地区◆…,中美二阶段合作得到的EPS剖面揭示(图2■□●□△.5)◁•…☆▷,除去中新生代沉积层后上★▲△▽、下地壳速度和厚度如表2◇○▷○☆★.1所示◁…■=▽○。珠一坳陷所在的陆架区上地壳层速度为4▪★○□.7~5▪-•▲●.8km/s(ESP9)▽◇◆,厚5~7km◁▼▼--;东沙隆起上地壳层速度降到4~5▽●.1km/s(ESP8)•▷▲,上地壳厚度仅4km◁◁▷■◇;东沙隆起南侧的上陆坡区速度分别为4▲▼○.25~5◁○•▷▷.8km/s(ESP7A)▲-◁、4○•▷▽=☆.4~6•…▪△★-.1km/s(ESP7)••◆□==、4▽•▪◁.8~6△□•…○.0km/s(ESP6)=◆○…、4••□-.9~6◁■▷△▲•.0km/s(ESP5)■▼,相应厚度分别为5~14km▪•◇◁△•、9km★◆▷•△■、6km☆◇、5~7km▲◇…▪•;位于下陆坡区的ESP4上地壳层速度6■★●■●.2~6■◆.3km/s◁▪◆,厚4km•◇☆○▪▷。下地壳层表现为强烈的侧向不均一性▷-●,在速度结构方面▼△•■,ESP9—ESP7A之间速度在6•▲◇▽=•.4~6□▪.9km/s之间□▪★=★,厚度在18~26km之内变化■◇▪△▼◇,而ESP7—ESP4之间下地壳明显可分为上下两部分★◁●▷,下地壳上部速度与ESP9—7A相似▲△☆,在6◆•▽△★.5~6◆◇○.9km/s之间△▼◇★■,但厚度仅数千米◁◇=△○,其下部速度为7●▼.0~7▲☆▲…….2km/s的异常高速层◆◁●●=-,该层厚度变化较大▲△◁○,最薄处仅4km(ESP4)▲▲-••,最厚处可达12~17km(ESP5)●••。显然◁☆=,南海北缘块体的地壳结构特征完全不同于邻近的华南陆区•◁▲•-,二者之间可能存在一条重要的分界线(Nissen et al◇☆◁▷◇△.■○…=●,1995•△•▲;曾维军-▷☆•,2000)△☆◆。

  关于南海北部陆缘下地壳底部发育的高速层目前存在多种解释-•■▼…▪,该层主要分布于地壳急剧变薄的拉张边缘★□,Hayes(1995)认为是南海北部陆缘前张裂期地壳结构变化所引起的☆△…●△,曾维军(2000)则认为该高速层是其南侧中生代古洋壳俯冲增生的结果◁▽。

  南海北部陆缘上地幔顶部速度在7=▽=•△★.6~8•■□=●.33km/s之间○★☆▼★,莫霍面自北而南向上抬升变浅…●,包括高速层在内的地壳总厚度呈北厚南薄之势▲◆○▼,反映了中生代末—新生代期间强烈拉张作用的结果▲•▷=•。例外的是东沙隆起处地壳厚度最大=•,达到30~32km●◁▲…。

  中生代残留洋盆和新生代洋盆的速度结构表现为一般洋壳结构特征▷•◁△○。ESP3剖面反映其层1速度为1◁○-★.5~4=▪•★•….65km/s●◁■▪★☆,层2速度为5=•.7~6○▽▽▲.25km/s=★□•★▲,层3速度为7◆…●☆…◆.0~7▽▪□■.65km/s▼▲★。ESP2位于中央海盆与残留洋盆相交接部位的海丘上■▽△◇□•,该海丘相当于中央海盆的边缘的脊=☆-。位于深海平原区的ESP1揭示了中央海盆北缘的洋壳结构特征◇■★★…,层1速度在1▪□.6~3◇▷.3km/s之间▼▽=,沉积层厚约2000m▲▼●;层2速度为3=◇•.5~6△◇▼▽◆▽.3km/s▷○,由枕状熔岩及少量辉长岩组成★…-▪□☆,厚约1200m■■☆;层3速度为6-●.8~7□▪★•.4km/s▼•★,由辉长岩为主的超基性岩构成•▽•,约5300m的较大厚度可能是该处洋壳较老的缘故■▽。上地幔顶部速度7□▷▪.9km/s◁▪,与南海北部陆缘区上地幔地震波速度相似◆▷▼。

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