南沙中部海域南薇西盆地、南薇东盆地构造演化差异性分析

高红芳

摘要　南薇西盆地、南薇东盆地同处于南沙中部海域南沙地块上，地理位置十分相近，但其构造特征却有明显差异。本文根据两盆地的构造沉降变化规律及构造沉降在盆地总沉降中所起作用的研究，分析两盆地构造演化的差异性以及构造演化阶段的不同对盆地沉积面貌所造成的影响，同时论述构造特征、构造沉降、构造演化、沉积特征之间的内在联系。

关键词　南薇西盆地　南薇东盆地　构造沉降　构造演化

1　前言

南沙中部海域发育众多规模不等、构造复杂的沉积盆地，南薇西盆地、南薇东盆地是其中两个规模较大、有一定油气远景的盆地（图1）。两个盆地分别处于南沙海域南薇滩东西两侧，位置十分相近，盆地之间无大的或重要的断层为界，只有沉积层的减薄。但两者的构造、沉积特征却有很大区别，分析这种地质差异的形成机制，对于研究南沙中部海域整体的构造演化、沉积发育、油气条件预测都有很重要的意义。本文在盆地地质构造特征分析的基础上，通过盆地构造沉降量大小即构造沉降速率分析，比较构造沉降活动对盆地地质构造格局的影响，研究盆地构造演化史的差异。

图1　南薇西、南薇东盆地位置图

Fig.1　The sketch map of Nanweixi and Nanweidong Basin

南沙中部海域盆地受南海区域应力场的影响，构造活动频繁，其中对盆地沉积构造影响较大的运动主要有三个，分别为礼乐运动、西卫运动和万安运动。礼乐运动发生于中生代末期至新生代早期，是一次强烈的构造运动，相当于南海北部的神狐运动。它从西部地区开始，逐渐向东扩展，是一次张裂运动。西卫运动发生于始新世中、晚期之间，区域上与南海第一次扩张有关。在全球海平面大规模下降时期，是一次席卷整个南海的构造运动，在南海西部和北部，以拉张应力为主，而在南海东部和南部，以挤压应力为主。万安运动是盆地内最强烈的一次构造运动。主要发生于中中新世—晚中新世之间。此次运动使地层强烈变形，它是盆地由此前的张裂阶段转为中中新世末期压扭阶段的转型构造运动。

2　地质构造特征

南薇西盆地北北东向展布，水深1800～2000m，地层最厚11000m；南薇东盆地北东东向或近东西向展布，水深1600～2000m，新生代最大沉积厚度约6000m，以下第三系沉积为主。在国家“九五”期间的多次科考工作中，主要识别了六个地震反射界面，代表了区内的六个重要不整合界面（见表1）。

表1　南薇西、南薇东盆地地震层序划分简表　Tab.1　Seismic sequence division of Nanweixi and Nanweidong Basin

2.1　南薇西盆地地质构造特征

南薇西盆地总体呈NNE走向，其东部以2000m等厚线及断层与南薇隆起区为界，由五个二级构造单元及二十个三级构造单元组成。二级构造单元由坳陷和隆起组成，隆起的沉积厚度一般小于3000m，为盆地内沉积隆起地区；坳陷的沉积厚度一般大于3000m，最大达10000m以上，为盆地内沉积的主体地区。盆地内断层、岩体发育，地层变形强烈，构造特征十分复杂（图2）。盆内下－中构造层（古新统－中中新统）地层发育大量呈骨牌状排列的反向正断层，同时断背斜、向斜串珠状发育。在下－中构造层的顶部，为万安运动形成的区域不整合界面（T₃），这个界面在南薇西盆地大部分地区表现为角度较大的剥蚀面，也是一个重要的分界面。以T₃面为界，下－中构造层大量发育断层、褶皱，而T₃面以上的上构造层构造活动十分平静，地层变形微弱。

图2　南薇西盆地剖面地质特征

Fig.2　The geologic characteristics of Nanweixi Basin

2.2　南薇东盆地地质构造特征

位于南薇西盆地的东南部，其四周为南薇隆起区，以断层及2000m等厚线为盆地边界。盆地总体呈NEE走向，沉积厚度500～6500m。该盆地的最大特点是下构造层（古新统—中始新统）的厚度较大，遭受轻微的变形，少量正断层发育，岩体多发育于盆地边部；而中—上构造层（上始新统—第四系）无明显的变形现象（图3）。说明在晚始新世—第四纪盆地处于较平静的沉积区，未经历强烈的构造变化。盆地面积较小，构造特征简单。在南薇西盆地内削截特征十分明显的T₃反射界面在该盆地表现为平行不整合或在地震剖面上无法观察到不整合现象，且地震剖面显示削蚀现象不明显。

图3　南薇东盆地剖面地质特征

Fig.3　The geologic characteristics of Nanweidong Basin

3　盆地构造沉降特征比较

沉积盆地的总沉降量主要与构造作用、沉积物压实、均衡作用、沉积基准面变化或古水深变化等因素有关。本文应用EBM盆地模拟系统（林畅松，1996），定量和动态模拟了南薇西盆地、南薇东盆地的沉降过程。

3.1　盆地构造沉降量大小及构造沉降速率比较

通过对控制盆地主要部位剖面一维和二维沉降史定量模拟分析，对南薇西、南薇东盆地新生代各时期沉降速率的变化和沉降过程有了一定的认识。两盆地不同部位的沉降速率分析结果（图4、图5）表明，主要有两次沉降高峰期，即古新世和晚始新世时期，伴随这两次高峰期之后是早—中始新世盆地沉降量减小和渐新世—中中新世沉降速率逐渐降低时期。晚中新世—第四纪时期盆地沉降速率有所回升。

图4　南薇西盆地深部位构造沉降速率变化图

Fig.4　Reconstructed subsidence rateof deep position in the middle of Nanweixi

图5　南薇东盆地深部位构造沉降速率变化图

Fig.5　Reconstructed subsidence rate of deep position in the middle of Nanweidong Basin

根据模拟结果，南薇西盆地总沉降速率最大为360m/Ma，构造沉降速率最大约为180m/Ma；南薇东盆地总沉降速率最大为530m/Ma，构造沉降速率最大约为175m/Ma。两个盆地相比较，最大总沉降速率发生于南薇东盆地，而最大构造沉降速率发生于南薇西盆地。沉降量的变化同沉降速率的变化一致。而且各盆地沉降过程的变化规律具有相似性。

据沉降速率在新生代时期总的变化，可将沉降速率的变化分为三幕：第一幕为古新世—中始新世末。如前所述，古新世是第一个沉降高峰期，总沉降速率一般为90～320m/Ma，构造沉降速率一般约为70～180m/Ma。到始新世时期，沉降速率明显降低，总沉降速率降至30～50m/Ma，构造沉降速率降至20m/Ma，构造沉降速率的变化控制了总沉降速率的变化。

第二幕为晚始新世—中中新世末。在晚始新世，沉降速率急速回升，由不足50m/Ma升至150～370m/Ma，成为盆地第二个沉降高峰期。因此该时期可容纳空间急剧增大，沉积了厚度较大的烃源岩，是油气形成的主要时期。到渐新世，沉降速率明显减小，总沉降速率降至30～90m/Ma，构造沉降速率降为20～40m/Ma。到中中新世，总沉降速率降至10～40m/Ma，构造沉降速率降至0～15m/Ma。构造沉降速率由大到小的变化控制了总沉降速率的变化。这两幕沉降是盆地发育的最主要时期，为盆地的沉积充填提供了大量的可容纳空间。中中新世末期沉降速率的急剧降低，盆地变形剧烈，上中新统—中中新统地层遭受严重剥蚀、风化，其顶部形成一个区域性角度不整合面。

晚中新世到第四纪形成盆地沉降的第三幕。这段时期沉降速率略有回升，总沉降速率升至40～70m/Ma，构造沉降速率10～40m/Ma。但总体上，晚中新世以来，沉降速率降低，构造沉降速率的变化不再控制总沉降速率的变化趋势。表明在这个时期，构造沉降在可容纳空间中所占比例明显降低，盆地晚期区域沉降幅度较小。

3.2　构造沉降活动对盆地地质构造格架影响的比较

三幕沉降活动在各盆地沉积和构造格架上都有明显反映：

第一幕沉降时盆地受礼乐运动影响，发生张裂，发育为半地堑或地堑。表现为早期沉降速率大，在盆地中边部断裂发育；晚期沉降速率降低，因此盆地抬升，T₅界面表现为风化不整合面。地震反射层为中－低频、变振幅、中－低连续：楔状、杂乱或亚平行反射结构，反映了成盆初期断陷充填特征[2]。

第二幕沉降初期受西卫运动的影响，构造沉降再度活跃，在南薇西盆地主要表现为向盆地边部断块式上超，构造活动剧烈，样式复杂多样。中中新世末期，在南沙运动挤压抬升作用下沉降速率降至最低，在盆地中表现为地层隆起，遭受剥蚀，反向断层发育。在南薇东盆地主要表现为晚始新世到晚渐新世时期，沉积厚度巨大，断裂不发育，构造沉降在总沉降中所占比例不足40%，属坳陷沉降。在中中新世末期，沉降速率降至最低，沉积厚度很小，断裂依然不发育。

第三幕沉降时期，构造沉降逐渐回升，断裂基本不再活动，无固定沉积中心，沉积厚度变化不大。

3.3　构造沉降速率横向上的变化对盆地沉积构造活动的影响

从各时期构造沉降速率在二维剖面上的横向变化（图6）可以看出，古新世和晚始新世至早渐新世的构造沉降在盆地中占主导地位，控制了盆地沉积活动的进行。盆地的沉降中心和沉积中心基本吻合。

图6　南薇西盆地、南薇东盆地新生代构造沉降速率（v）二维变化图

Fig.6　Two demension changing chart tectonic subsidence rate of Nanweixi Basin and Nanweidong Basin during Cenozoic

早期南薇东盆地构造沉降速率远远大于南薇西盆地的构造沉降速率，因此推测各盆地形成初期，主要沉降中心位于南薇东盆地内，至盆地发育的第二幕时期，南薇东盆地经过早—中始新世长期的构造抬升后，晚始新世盆地重新沉降，但在沉降中心区域构造沉降速率仅回升至第一幕沉降高峰期的一半，而在南薇西盆地第二幕晚始新世构造沉降速率大幅度回升，甚至在部分地区，超过第一幕高峰期的构造沉降速率。横向比较，第二幕时期，南薇西盆地的构造沉降速率超过了南薇东盆地，可见在第二幕沉降时期，沉降中心由东向西迁至南薇西盆地内。第三幕时期，区内整体沉降，沉积厚度差别不大。

综上所述，南薇东盆地沉降活动同南薇西盆地有明显差异，早期南薇东盆地构造沉降速率远远大于南薇西盆地的构造沉降速率，因此早期的沉降中心位于南薇东盆地；中期南薇西盆地的构造沉降速率超过了南薇东盆地，因此沉降中心逐渐迁移到南薇西盆地。构造活动与构造沉降速率的关系同样密切，南薇西盆地的构造沉降量在盆地总沉降量中所占比例远远大于南薇东盆地构造沉降量在盆地总沉降量中所占比例，因此在构造活动上表现为南薇东盆地受构造运动影响较小。

4　南薇西盆地、南薇东盆地构造演化史研究

根据两盆地一维、二维沉降模拟结果的分析，结合两盆地的断裂、岩浆活动、沉积特征和区域构造演化史均表明，T₃、T₅界面是两个重要不整合面，在区域上具有可对比性。这两个不整合面将区内盆地构造层分为三部分，对应于三个不同的演化阶段。在南薇西盆地和南薇隆起区的大部分地区，在古新世至中中新世时期，断层、岩浆活动十分强烈，大部分地区遭受扭压、剥蚀夷平。晚中新世至第四纪断裂活动减弱，构造活动相对平静，这两个发展阶段所对应的构造特征和沉积发育特征均有明显的差异。因此，在这些地区，以中中新世末期（T₃）为界，其构造演化分成裂陷阶段和区域沉降阶段。其中裂陷阶段又可分为断陷阶段和断坳阶段。在断坳阶段末期，压扭形迹明显，因此又称断坳、压扭阶段。南薇东盆地的构造和沉积特征与区内其它地区有明显不同，古新世至中始新世末这一段时期，盆地边部断裂、岩体发育；而晚始新世至中中新世时期，断裂基本不再发育，盆地中心沉积了巨厚沉积岩。因此在南薇东盆地，以中始新世末（T₅）为界，古新世—中始新世为裂陷阶段，晚始新世—中中新世为坳陷阶段。在晚中中新世以后，盆地沉积厚度稳定，无固定沉积中心，为区域沉降阶段（表2）。因此，两盆地的构造演化可分为两部分进行叙述，分析如下：

表2　南薇西盆地、南薇东盆地构造演化阶段对比表　Tab.2　The contrast of structure evolvement history of Nanweixi Basin and Nanweidong Basin

4.1　南薇西盆地

断陷阶段

中生代末至新生代早期，受欧亚板块东南部燕山造山带岩石圈拆沉作用的影响，南海地区发生礼乐运动（在南海北部称为“神狐运动”），地壳应力由NW-SE向挤压转为NW-SE向拉张。这次运动在当时地表产生一系列NE向断裂以及彼此分隔的地堑、半地堑。南部大陆边缘的一部分地堑和半地堑构成了南薇西盆地的雏形。早期盆地范围较小，基底起伏大，张性正断层发育，形成了多个小的沉降和沉积中心。至中始新世末期盆地受早期西卫运动的影响，构造沉降速率剧减，盆地发生隆升，出现沉积间断，部分地区遭受剥蚀。

断坳、压扭阶段

晚始新世，在西卫运动中晚期拉张应力的作用下，盆地构造沉降速率明显加大，张性断裂继续发育，盆地边缘断块式上超，面积扩大，并伴随有热沉降，盆地进入断坳发育阶段。同时，由于印度板块与欧亚板块发生碰撞，在南海地区产生了向东南方向流动的上地幔流，从而引起了又一次构造运动——南海运动。此次运动使得南沙地块从中沙—西沙地块分离而向东南方向运动，后期受菲律宾板块向欧亚板块东部俯冲的影响，南沙地块向南流动。这一阶段盆地沉积厚度大，沉降中心稳定，是盆地发育的主要时期。

中中新世末期，受万安运动影响，区域应力由NW-SE向拉张转为NWW-SEE向压剪，盆地构造沉降速率急剧减小，盆地整体抬升，遭受长时期剥蚀，伴随盆地隆升、岩层变形，岩浆活动频繁，在盆地中部地区地层受到剪切、压扭改造出现变形褶皱，反向正断层、雁列断裂十分发育。至此盆地发育演化基本完成。

区域沉降阶段

晚中新世，盆地裂陷活动完全停止，进入后期热冷却沉降阶段。这一时期盆地张裂作用逐渐停止，断层基本不再活动，构造对沉积活动的控制作用明显减弱，盆地整体沉降，无固定沉降中心。

4.2　南薇东盆地

南薇东盆地和南薇西盆地同处于南沙地块上，区域构造演化有一致性。但盆地内部发育演化有所不同。

裂陷阶段（断陷阶段）

古新世至中始新世受南海地区礼乐运动的影响，南薇东盆地发生强烈张裂活动。在盆地西南方向，主断裂发育，控制了盆地沉积和沉降中心，而在东北方向发育舒缓的斜坡，在斜坡顶部，少量小型反向正断层发育。因此盆地早期沉降中心稳定，沉积中心集中，沉降中心和沉积中心基本吻合。中始新世晚期盆地岩体上拱，发生隆升，致使南薇东盆地被分隔成多个凹陷。

坳陷阶段

晚始新世，南薇东地区快速稳定沉降，构造沉降在总沉降中所占比例下降。同时海水大量涌进，在构造沉降和海平面上升两种作用下，可容纳空间急剧加大，沉积物在盆地低洼处快速沉积。断裂、岩体基本不再发育。地层变形小，构造稳定。早期（晚始新世至早渐新世）沉降速率大，沉积厚度超过了3000m。后期在南沙运动作用下，盆地整体缓慢上升，构造沉降速率明显降低，沉积厚度减薄至500m左右。至此盆地演化基本完成。

区域沉降阶段

晚中新世以后，进入沉降阶段，区域应力场进入平静松弛状态。沉积物均匀地覆盖于老构造层之上，无断裂、岩体发育。

5　结论

A.南薇西盆地和南薇东盆地地质面貌的差异主要存在于古新统至中中新统地层中。

B.构造沉降模拟的结果表明，最大的总沉降速率发生于南薇东盆地，而最大的构造沉降速率则发生于南薇西盆地。南薇西盆地的构造沉降量在总沉降量中所占比例远远大于南薇东盆地。

C.根据各时期构造沉降量分析，早期盆地的沉降中心位于南薇东盆地内，但西卫运动后沉降中心逐渐向南薇西盆地转移。

D.南薇东盆地所受地质营力以伸展应力为主，而南薇西盆地则除伸展力外，还受到剪切应力的影响。

E.构造运动引起的不同的构造沉降速率及不同的地质营力是南薇西盆地和南薇东盆地构造演化差异的主要原因。

总之，南薇西盆地和南薇东盆地的新生代构造演化经历了古新世—中始新世、晚始新世—中中新世、晚中新世—第四纪三个构造演化阶段，形成了较完整的裂陷－坳陷旋回。然而，虽然两盆地都经过了裂陷－坳陷的演化，但裂陷和坳陷在两盆地所经历的时间和构造营力有很大差异。正是这种力的差异，造成了两盆地截然不同的地质面貌。

参考文献及资料

[1]林畅松.1998.盆地的形成和充填过程模拟.地学前缘，Vol.6增刊

[2]白志琳等.2000.南沙中部海域南薇西盆地、南薇东诸盆地综合地球物理普查报告（内部资料）

[3]高红芳，白志琳.2000.南海中建南盆地构造沉降分析及沉积充填序列.南海地质研究，第十二期.北京：地质出版社

COM_PARISON STUDY OF TECTONIC EVOLUTION BETWEEN NANWEIXI BASIN AND NANWEIDONG BASIN,SOUTH CHINA SEA

Gao Hongfang

Abstract:Both Nanweixi Basin and Nanweidong Basin are situated in the Nansha area，South China Sea.Geographical location of the two basins is very close，but their structure features have apparent differences.By the variation rule of their tectonic subsidence and the action of tectonic subsidence on the basin subsidence difference of tectonic evolution of Nanweixi Basin and Nanweidong Basin of South China sea,and the effect to basin sedimentary face are studied and the relations of the structure features，tectonic evolution，sedimentary features are discussed.

Key words:Nanweixi Basin,Nanweidong Basin，tectonic evolution，tectonic subsidence