(1.中國地質大學北京100083；2.廣州海洋地質調查局廣州510760)
西沙海槽盆地是發育在南海北部陸坡深水區的新生代沈積盆地，接受了1500 ~ 8000 m厚的沈積物，中間厚，南北薄，呈南北分帶特征。地震剖面顯示出下斷上拗的特征，裂谷期盆地的構造樣式表現為“多米諾半地塹”或“地塹”的特征。盆地的發展經歷了兩個主要的演化階段:古新世-漸新世斷陷和中新世-第四紀坳陷。斷陷階段發育陸相河湖沈積，坳陷階段發育淺海和半深海沈積。
西沙海槽盆地深水區地質構造
西沙海槽由於其特殊的構造意義，長期以來壹直爭論不休，但對西沙海槽盆地的研究卻很少。1987年，原地礦部第二海洋地質調查大隊編制《南海地質地球物理圖集》(1:200萬)時，用重力資料圈定了西沙海槽盆地，認為是大陸邊緣伸展盆地[1]。姚伯初(1994)認為西沙海堤是印支期的古縫合線，海槽中的沈積物多為新生代中晚期的產物，局部發育早新生代沈積物[2]。西沙海域是大陸邊緣地塹系的組成部分(劉，2002) [3]。萬靈等(2009)認為，西沙中部地塊與南海北部大陸邊緣地塊之間發育壹條東西向的西沙海槽斷裂，西沙海槽在磁力上呈條狀高值正磁異常帶，空間重力異常呈低值負異常帶；地殼速度結構反映出海槽內地殼比其兩側薄，下地殼下部存在異常高速層。槽的熱流值相對較高；平均為78 MW/m2。反映出這是壹個新生代構造活動區[4]。邱(2000)認為西沙海槽的地殼結構以新生代伸展裂谷為特征，海槽兩側的地殼結構相似，自北向南對稱分布[5]。袁等(2008)和張功成等(2009)將瓊東南盆地西沙海槽劃分為長昌凹陷[6，7]。西沙海槽盆地是獨立的沈積盆地還是瓊東南盆地的壹部分？它的地質結構特征和演化？根據最新地震資料，本文認為西沙海槽盆地是壹個新生代陸緣裂谷盆地。
本文得到了國家自然科學基金面上項目“南海新生代沈積地層地震折射波研究”(編號:41176056)的資助。
第壹作者簡介:種光建(1965-)，博士，教授級高級工程師，主要從事海洋地質研究，郵箱:guangjianz @ 21cn.com
1區域地質背景
西沙海槽盆地位於南海北部大陸坡西部，西北接瓊東南盆地，東北接珠江口盆地，南接西沙群島，橫跨西沙海槽東部，水深200 ~ 3000m，面積約20,000 km2(圖1)。南海北部大陸邊緣是華南地塊和南海中央盆地的結合部。地殼厚度為14 ~24 km，屬於中新生代地層過渡地殼。由於地質歷史的演化和多期構造運動的轉換，地層發育程度、巖性、巖相差異較大。晚白堊世，西太平洋俯沖帶後退，歐亞大陸東南緣開始裂解並延續到古近紀，形成了壹系列新生代沈積盆地。這場構造運動——神狐運動覆蓋了整個南海，形成了瓊東南、西沙海槽、珠江口、尖峰北、加比、西南臺等壹系列大型陸緣盆地。這些盆地的構造特征是:古近紀屬陸緣裂谷盆地，新近紀發展為大陸架-斜坡坳陷盆地。南海中央盆地的形成和演化對南海北緣新生代沈積盆地的演化起著重要的控制作用。
圖1盆地位置圖
2盆地的地質特征
2.1沈積特征
西沙海域西永1井揭示西沙中部地塊基底為壹套花崗片麻巖、應時雲母片麻巖和片麻巖花崗巖，與宋琨隆起相似。鉆井資料表明，瓊東南盆地前第三系基巖由古生代變質巖、白雲巖、白堊系中酸性花崗巖、閃長巖和火山碎屑巖組成，其巖性可與海南島前新生代地層相比較。從地震剖面揭示的基底反射特征來看，西沙海槽盆地的基底可能與瓊東南盆地壹致。
在前新生代基底上，盆地發育古新世以來的沈積，厚度為1500 ~8000 m，總的趨勢是中間厚，南北薄，沈積中心位於盆地的中南部。從盆地的地震反射剖面上可以清晰地劃分出兩個構造層序(表1): TG-T6，裂谷構造層序，其主要特征是斷層非常發育，控制地層沈積；T6以後為裂陷熱沈降沈積序列，其中斷裂發育較少，沈積主要由熱沈降引起。
表1結構序列表
古新世-始新世僅沈積於盆地中部，發育陸相湖盆河湖沈積體系特征。漸新世初，海水全面侵入，普遍接受濱海相和淺海相沈積。早中新世至中中新世，盆地轉為大陸坡深水沈積環境，發育壹定規模的斜坡扇、深水扇和濁積扇。晚中新世以來，進入穩定的區域沈降階段，主要沈積了壹套半深海相沈積(圖2、圖3)。
2.2結構特征
成熟的裂谷盆地壹般會經歷兩個階段:伸展和後斷裂(Ruke，1990) [8]。西沙海槽盆地分為上、下兩套構造層序，總體特征為下斷上坳(圖2、3)。下構造層代表早期伸展形成的半地塹充填的產物，充填了裂谷構造序列；上部構造層是坳陷的產物，充填了裂陷後的熱沈降沈積地層。
盆地整體呈北東走向，受斷裂系統控制，可進壹步劃分為北部斷階帶、中央坳陷、南部斷階帶、東部斜坡帶和南部坳陷五個二級構造單元(圖4)。次級構造單元具有明顯的南北分帶特征，與南海北部的瓊東南盆地和珠江口盆地相似。
裂谷盆地的構造樣式取決於主要斷層及其組合的幾何和運動學特征。盆地或凹陷邊界正斷層的幾何形態和運動學特征的差異導致了伸展盆地不同的構造樣式。伸展斷陷盆地的剖面構造樣式可分為地塹和地壘四種類型；受非旋轉平面正斷層控制；多米諾半地塹系統)；受旋轉正斷層控制；“半地塹”或“滾動半地塹”)受鏟正斷層控制；受坡平正斷層控制的半地塹和斜坡凹陷(陸克政，2006) [9]。根據地震剖面特征，西沙海槽盆地在裂陷期的構造樣式表現為“多米諾式半地塹”或“地塹”(圖2、圖3)，其構造變形的主要機制為簡單剪切變形。半地塹內差異沈降明顯，充填地層反射結構呈楔形結構，向邊界斷層發散，向斜坡帶收斂。沈降主要受壹組邊界斷層控制。
控制半地塹或地塹發育的主要斷層有F1、F2、F3、F4和F5。
圖2西沙海槽盆地A-A '剖面構造圖
圖3西沙海槽盆地B-B '剖面構造圖
圖4西沙海槽盆地構造圖
F1:為盆地北部邊界斷層，走向NEE，傾向S，延伸長度近60 km，斷層垂向和水平斷距分別為142 ~ 3113 m和375~2400 m，新生界上升板塊厚度約448 m，下降板塊厚度約3467 m..該斷層為上緩下陡的正斷層(圖3)。斷層隆起盤為古隆起區，缺失T6-Tg地層，斷層不發育。切入斷層下的基底對T6-Tg地層的沈積起著極其明顯的控制作用。該斷裂形成於漸新世早期，具有同生性質，主要活動期為漸新世早期至中新世中期。
F2:為盆地北部邊界斷裂，走向北東，傾向東南，延伸長度120 km，垂直和水平斷距分別為568~2694 m和925~4850 m。上升壁的新生界厚度約為694米，下降壁的厚度為4366米..該斷層為正斷層，頂部陡，底部緩，中部微凸(圖2)。上升板塊缺失T6-Tg地層；下降板塊明顯控制了T4-Tg地層的沈積。該斷裂形成於漸新世早期，主要活動期為漸新世早期至中新世早期，活動結束於中新世晚期。
F3:總體走向為NE，傾向NW。區內延伸長度約150 km，垂直和水平斷層距離分別為559m～2235m和475m～2850m。它在地震剖面上表現為壹個陡峭的正斷層(圖2和圖3)。西段為南部斷階帶與中央坳陷的邊界斷裂，中段為巖漿活動，將中央坳陷與南部坳陷隔開，東段為NWW，為盆地東南部的邊界斷裂。斷層切入基底，切穿海底，下降板塊有巖漿侵入，火成巖體切穿T8，使T7-Tg地層隆起彎曲。該斷裂形成於古新世，主要活動期為古新世-晚漸新世。
F4:走向NWW，傾向北北東向，區內延伸長度約50公裏，為盆地南部邊界斷層。斷層垂直和水平斷距分別為2900 ~ 4710米和3775~5225米。上升壁的新生界厚約400米，下降壁厚4669米。該斷層為上緩下陡中間凸起的正斷層(圖2)。斷層隆起板塊是壹個古隆起區，缺少T6-Tg地層。斷層切入基底，壹直切至T0，明顯控制了T4-Tg地層的沈積。該斷裂形成於古新世，至今仍有活動，主要活動期為古新世-中新世中期。
F5:為盆地西南部的邊界斷層，走向北西-NWW，傾向東北。區內延伸長度為100 km，垂直和水平斷層距離分別為677 ~ 1222 m和725~2600 m，新生界上升板塊厚度為669 m，下降板塊厚度為1790 m..該斷層形成於古新世，至今仍有活動，具有同生性質。其主要活動期為古新世-中新世中期，晚中新世以來活動較少(圖5)。
圖5西沙海槽盆地C-C '剖面構造圖
2.3構造演化
根據地層和構造特征，西沙海槽盆地可劃分為兩個主要演化階段:古新世-漸新世斷陷和中新世-第四紀坳陷。
2.3.1斷陷演化階段
古新世-始新世初始斷陷期:該時期對應神狐運動和朱瓊運動的第壹幕。在太平洋-歐亞板塊相互作用產生的北西向拉應力場和印度-歐亞板塊相互作用產生的近SN-向拉應力場的共同作用下，西沙海槽盆地發生拉張開裂，同時盆地內壹些新近紀ne向和NW向斷裂復活，如盆地南邊界斷裂F3和F4開始活動，淺水湖泊、半深湖和三角洲沈積發育。該時期沈積地層分布有限，主要位於現今的中央坳陷和南部坳陷；盆地兩側的神狐隆起和南部隆起基本出露於水，為物源供給區。在此斷陷期，盆地中部沈降約900 m，沈降速率為30 m/Ma(圖6)，反映整體構造活動性不強，沈降幅度西強東弱。盆地總體表現為壹個東斷西超的半地塹。
漸新世快速沈降期:第二幕朱瓊運動發生在漸新世早期，西沙海槽盆地沈降迅速加速，海水湧入盆地，擴大了沈積範圍，充填了壹套海岸和淺海沈積。盆地西部漸新統()沈積厚度為1 500 m，沈積速率接近250 m/Ma，為盆地各期之最。東部的沈降強度仍然比西部弱得多。漸新統的沈積厚度和沈積速率約為680 m/Ma和110 m/Ma，僅為西部的壹半(圖6)。盆地北邊界斷層F1和F2在漸新世早期開始活動，奠定了盆地的整體構造格架，使整個盆地轉化為壹個雙斷層地塹(圖7)。
漸新世晚期，受南海運動的影響，海水溢出神狐隆起和南部隆起，盆地的沈積範圍進壹步擴大，該時期的沈積地層在整個調查區均有發育。盆地西部沈積速率較前期略有下降，但仍較高，約為160 m/Ma，沈積厚度近1000m。東部沈積速率與前期基本壹致，約為110 m/Ma，沈積厚度近700 m，晚漸新世地層沈積環境與前期壹致，為濱海-淺海相沈積。
圖6西沙海槽盆地構造沈降曲線(上)和沈降速率(下)
晚第三紀末，調查區發生擠壓引起的地殼擡升，形成西沙海槽盆地T6斷裂不整合面。受此構造運動影響，T6至TG之間的地層發生褶皺彎曲，尤其是盆地東部，盆地西部地層變形相對較弱(圖7)。
2.3.2抑郁癥的演變階段
早-中中新世快速沈降期:中新世早期，隨著南海中央盆地擴張的停止，擴張的異常地幔隨著快速熱擴散而逐漸收縮，地幔巖石圈隨著地幔由淺至深的冷卻而逐漸增厚，導致區域均衡沈降。西沙海槽盆地從早中新世開始進入典型的裂後坳陷期。這壹時期，盆地沈降速度逐漸加快，海水上升，沈積環境演變為開闊的淺海-陸坡半深海。盆地東部和西部早-中中新世地層的沈積速率分別約為40 m/Ma和60 m/Ma，沈積厚度分別約為550 m和820 m(圖6)。在這壹時期，盆地東西部的斷裂活動略有不同:東部基本沒有新的斷裂，早期主斷裂活動減弱甚至停止(圖7)；另壹方面，在盆地西部，除了早期繼承性的斷層復活外，在凹陷邊緣新形成了壹系列傾向凹陷中心的NE向正斷層(圖7)。
西沙海槽盆地A-A '線構造發育演化剖面圖。
晚中新世-第四紀穩定區域沈降期:晚中新世至第四紀，勘察區進入穩定區域沈降階段，主要沈積壹套半深海相沈積。東部和西部地層的沈積速率分別為56 m/Ma和60 m/Ma，沈積厚度分別約為580 m和630 m。南邊界斷層F3持續活動至今，但由於盆地遠離物源，斷層上下壁沈積地層厚度相近，斷層活動對沈積作用控制較弱，僅控制海底地形(圖7)。
3結論
西沙海槽盆地與瓊東南盆地南部的斷陷和珠江口盆地的白雲凹陷壹樣，是發育在南海北坡深水區的新生代沈積盆地，具有下部斷裂和上部凹陷兩套構造層序。控制盆地發育的主要斷裂有F1、F2、F3、F4和F5。在空間上，盆地以南北分帶為特征，表現為“多米諾半地塹”或“地塹”。盆地的發展經歷了兩個主要的演化階段:古新世-漸新世斷陷和中新世-第四紀坳陷。斷陷階段發育陸相河湖沈積，坳陷階段發育淺海和半深海沈積。根據盆地的地質構造特征，西沙海槽盆地是油氣勘探的有利地區。
參考
[1]地礦部第二海洋地質調查大隊編輯。南海地質和地球物理圖集(1:200萬)。廣東地圖出版社. 1987。
姚伯初、曾、陳、。南海西沙海槽中的壹條古縫合線[J].海洋地質與第四紀地質，1994，3。P: 1 ~ 10。
劉，，等。地質[M]。北京:科學出版社，2002年，P: 1 ~ 502。
萬靈，曾，吳能友，姚伯初，朱本多，。南海北緣西沙海槽-半島地質剖面[J].中國地質，2009，6。P: 564 ~ 572。
秋，周迪，夏壹元，蘇大全，。海底地震儀對南海西沙海槽地殼結構的探測與研究[J].熱帶海洋，2000，4。P: 9 ~ 18。
袁，楊樹春，胡生彪，何。瓊東南盆地構造沈降史及其主要控制因素[J].地球物理學雜誌，2008年，第3卷:377 ~ 383頁。
張功成，劉震，米麗君，沈懷雷，郭蕊。珠江口盆地-瓊東南盆地深水區古近系沈積演化[J].沈積學報，2009，8.p: 631 ~ 641。
Ruke。斷陷盆地的半地塹分析[J].中國海洋油氣(地質)，1990，4。P: 1 ~ 10。
盧克正。含油氣盆地分析[M].山東:中國尤氏大學出版社，2006。P: 67。
西沙海槽盆地的構造特征
鐘廣建1，2，馮昌茂2，張寶金2，魏振權2
(1.中國地質大學，北京，100083；2.廣州海事調查，廣州，510760)
文摘:西沙海槽盆地位於南海北部陸坡，是壹個深水新生代盆地。盆地沈積厚度為1500 ~ 8000米，沈積中心位於盆地中部，沈積厚度由北向南變薄。該盆地具有北sout分帶特征。地震剖面呈現雙層特征，上部為沈降層，下部為裂谷層。裂陷期的構造樣式為“多米諾式半地塹”，其特征為受主要斷層(F1、F2、F3、F4、F5)控制的半地塹。盆地演化經歷了兩個階段:第壹階段經歷了古新世-漸新世的沈降，接受了湖相沈積；第二階段經歷了中新世-第四紀的沈降，接受了淺海或半深海沈積。
關鍵詞:西沙海槽盆地深水地質結構