鄧 棚，梅廉夫，杜家元，葉 青，許新明，吳 靜，董小云

[1.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無(wú)錫 214126； 2.浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310027；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074；4.中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司研究院，廣東 深圳 518000]

大陸地殼在伸展過(guò)程中的正斷層角度通常以高角度為初始特征[1-2]，例如在世界一些典型的裂谷系統(tǒng)內(nèi)部，如東非裂谷[3]、蘇伊士灣[4]以及北海地區(qū)[5]等。低角度正斷層(LANFs)于20世紀(jì)初就被發(fā)現(xiàn)，但直到20世紀(jì)末才被地質(zhì)學(xué)家普遍接受，現(xiàn)已作為正斷層的主要類型之一[6]。低角度正斷層有別于傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)上的高角度正斷層，其具有較低的傾角(<30°)和較大的水平位移量。低角度正斷層在許多構(gòu)造環(huán)境中均有發(fā)育，大部分是在造山帶地區(qū)，例如美國(guó)的盆嶺省地區(qū)[7]，同時(shí)在緩慢擴(kuò)張的洋中脊等地區(qū)也有發(fā)育[8-9]。近年來(lái)，大陸裂谷盆地中也發(fā)現(xiàn)有大量的低角度正斷層發(fā)育，例如泰國(guó)丹老盆地[10-11]，這些斷裂多作為盆地的邊界斷層，在盆地沉積演化中起重要控制作用。低角度正斷層雖然在自然界中廣泛發(fā)育，但是由于其不符合傳統(tǒng)的安德森理論模式[1]，因而人們對(duì)低角度斷裂形成仍然存在較大爭(zhēng)議。前人提出一些機(jī)制用來(lái)解釋斷裂在低角度情況下滑動(dòng)：1)受巖漿侵入作用[12]或基底牽引作用[13-14]導(dǎo)致主應(yīng)力方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)；2)高孔隙流體壓力、層狀硅酸鹽等因素導(dǎo)致斷裂帶異常薄弱[15-18]；3)斷裂帶附近的應(yīng)力局部旋轉(zhuǎn)[19-21]。在碰撞后伸展背景下發(fā)育的低角度正斷層大部分被解釋為先存低角度逆沖斷裂活化[22-26]，而沿低角度逆斷裂滑動(dòng)通常也與斷裂帶異常流體壓力[27-29]或富含層狀硅酸鹽礦物[30-31]有關(guān)。

近年來(lái)越來(lái)越多學(xué)者關(guān)注珠江口盆地低角度正斷層發(fā)育特征及其對(duì)盆地演化的控制作用，前人對(duì)珠江口盆地南部陸坡深水區(qū)的白云凹陷和荔灣凹陷[32-33]，以及北部陸架區(qū)珠一坳陷恩平凹陷的低角度邊界斷層[34-35]開(kāi)展了相關(guān)研究，在一定程度上提升了人們對(duì)南海北部陸緣低角度正斷層發(fā)育特征的認(rèn)識(shí)。然而目前前人在珠江口盆地揭示的低角度正斷層案例仍然比較少，對(duì)低角度正斷層的成因認(rèn)識(shí)也存在爭(zhēng)議。本文基于珠一坳陷西江主洼地區(qū)高精度三維地震資料，揭示了該洼陷的邊界斷層為典型的低角度生長(zhǎng)正斷層，同時(shí)對(duì)該斷層的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并探討了低角度正斷層的成因演化。研究成果對(duì)揭示南海北部陸緣斷陷盆地低角度邊界正斷層的成因和演化過(guò)程有重要的借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域構(gòu)造演化及地層發(fā)育概況

南海位于歐亞大陸的東南部，是西太平洋地區(qū)的最大邊緣海之一。珠江口盆地是南海北部陸緣最大的中新生代沉積盆地，盆地走向NE-SW向，面積約17.5×104km2。盆地在NE向基底大斷裂和NW向走滑斷裂共同控制下，總體上呈現(xiàn)“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局(圖1a)。珠江口盆地自北向南依次可劃分為北部隆起帶、珠一坳陷帶、珠三坳陷帶、中央隆起帶、珠二坳陷帶和南部隆起帶等構(gòu)造單元(圖1a)。珠一坳陷是珠江口盆地北部坳陷帶的一個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元，走向NE向。珠一坳陷西北部為北部隆起帶，西南部緊鄰珠三坳陷帶，東南部則毗鄰東沙隆起和番禺低隆起。珠一坳陷自西向東依次發(fā)育恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陸豐凹陷和韓江凹陷等5個(gè)凹陷帶，各個(gè)凹陷之間通常被NWW向低凸起分割(圖1a)。

珠江口盆地于中始新世—早漸新世期間經(jīng)歷了兩幕主要裂陷作用(圖1b)：珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕和珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕。強(qiáng)烈的斷陷作用使得珠江口盆地地殼減薄，尤其是在南部白云凹陷地區(qū)，其地殼厚度局部小于6～8 km[36]。珠江口盆地在經(jīng)歷了強(qiáng)烈斷陷作用之后，于漸新世中期32 Ma左右隨著洋殼打開(kāi)，進(jìn)入南海擴(kuò)張構(gòu)造時(shí)期[37-39](圖1b)。此時(shí)，珠江口盆地形成了區(qū)域性破裂不整合面T7[40]，盆地由斷陷期轉(zhuǎn)為拗陷期，坳陷內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈沉降作用，存在異常沉降[41-43]。該時(shí)期，在珠江口盆地南部深水區(qū)的白云凹陷，于中新世23.8 Ma左右發(fā)生了一次重要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)——白云運(yùn)動(dòng)，使得白云凹陷陸架坡折帶躍遷至北坡，主體處于陸坡斜坡深水沉積環(huán)境[44]。

南海的擴(kuò)張是不等時(shí)的，洋殼最先打開(kāi)位置在南海東北部，并向西南方向傳播[37,45]；南海擴(kuò)張?jiān)诮?jīng)歷了3期構(gòu)造作用之后[46]，在中中新世15.5 Ma左右停止[37,39]，隨后珠江口盆地進(jìn)入東沙運(yùn)動(dòng)構(gòu)造時(shí)期(圖1b)。東沙運(yùn)動(dòng)發(fā)生在中新世晚期，主要是菲律賓板塊持續(xù)向NWW方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的呂宋島弧與歐亞大陸的弧-陸碰撞俯沖擠壓作用的結(jié)果[47]。東沙運(yùn)動(dòng)在盆地內(nèi)主要表現(xiàn)為斷塊的垂直升降，發(fā)育大量張性、張扭性斷裂，同時(shí)有輕微的擠壓褶皺，并伴有強(qiáng)烈的巖漿作用，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)整體具有西強(qiáng)東弱特點(diǎn)[47]。

珠江口盆地地層自下而上，分別發(fā)育文昌組(Tg—T8)和恩平組(T8—T7)2套斷陷期沉積層，以及珠海組(T7—T6)、珠江組(T6—T4)、韓江組、粵海組和上新統(tǒng)(T3—T2)5套南海期和東沙期沉積層(圖1b)。文昌組是裂陷一幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，與基底呈角度不整合接觸，是珠江口盆地最重要的烴源巖[48]；受強(qiáng)烈斷陷作用影響，該時(shí)期湖盆水體整體為中-深湖，湖盆之間分隔，沉積相主要為中-深湖相(圖1b)。恩平組是裂陷二幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，與下伏文昌組呈平行或角度不整合接觸，也是珠江口盆地重要的烴源巖，該時(shí)期湖盆水體變淺，湖盆之間開(kāi)始相互連通，主要為河湖沼澤相(圖1b)。到了珠海組沉積時(shí)期，由于受控于南海擴(kuò)張作用，盆地進(jìn)入拗陷期，此時(shí)主要為海陸過(guò)渡相沉積(圖1b)。到了珠江組沉積期，受海侵作用影響，珠江組下段沉積了大套優(yōu)質(zhì)的砂巖，巖性為三角洲相和濱海相的砂巖，為珠江口盆地主要儲(chǔ)集層段，局部還發(fā)育生物礁和碳酸鹽巖臺(tái)沉積；珠江組上段主要為泥巖夾砂巖。因此三角洲砂巖與開(kāi)闊海相泥巖相匹配形成“黃金儲(chǔ)蓋組合”[49]。到了韓江組沉積時(shí)期，南海已停止擴(kuò)張，主體受東沙運(yùn)動(dòng)影響，韓江組及以上沉積主體為三角洲相、淺海相及半深海相沉積(圖1b)。

圖1 珠江口盆地區(qū)域構(gòu)造位置(a)及地層綜合柱狀圖(b)Fig.1 The location of the Pearl River Mouth Basin (a) and the composite stratigraphic column (b)

1.2 研究區(qū)西江主洼基本地質(zhì)概況

本次研究區(qū)西江主洼位于珠江口盆地珠一坳陷西部，西江凹陷的北部地區(qū)，整體走向近北東向，面積約2 300 km2，主體處于南海北部陸緣陸架淺水區(qū)。西江主洼往西與恩平凹陷相鄰，兩者之間通過(guò)恩西低凸起相隔，南部與番禺04洼對(duì)望，兩者之間夾著西江中低凸起，西江主洼北部和東部則分別為北部隆起和惠州凹陷(圖1a，圖2)。

西江主洼發(fā)育西江33W洼、西江33E洼、西江28洼和西江32洼4個(gè)洼陷，前3個(gè)洼陷由北部邊界斷層Fxj33控制發(fā)育，西江32洼位于西江主洼西南部，受控于次一級(jí)的主控?cái)嗔?圖2)。研究區(qū)三維地震資料基本全覆蓋，滿足本次研究的需求。

圖2 珠江口盆地西江主洼地區(qū)構(gòu)造單元Fig.2 A map showing the structural units of the Xijiang Main Sag,Pearl River Mouth Basin

2 西江主洼低角度邊界正斷層特征

2.1 低角度斷層幾何學(xué)特征

Fxj33斷層位于西江主洼的北部，為西江主洼的主控邊界斷層，整體走向約59°，呈近NEE走向展布發(fā)育；在斷裂的最東段，走向有些偏轉(zhuǎn)，為88°左右，呈近東西向(圖3a)。Fxj33斷層在平面上發(fā)育整體較平直，斷裂長(zhǎng)度約55 km。Fxj33斷層傾角5°～36°，沿走向上傾角起伏變化，整體上斷裂西段和中段均呈低角度，傾角最小處可達(dá)5°，到了斷裂東段，傾角增大(>30°)，為中等角度(圖3b)。

Fxj33邊界斷層傾向南東，斷裂強(qiáng)烈切割基底，使得基底面在西江33W和西江33E洼地區(qū)埋深達(dá)4 400 ms，在西江28洼地區(qū)稍微淺一些，但也可達(dá)4 280 ms(圖3a)。值得注意地是，在西江33E洼和西江28洼之間過(guò)渡的位置，F(xiàn)xj33斷面跡線向隆起一側(cè)外凸，呈三角形(圖3a)，可能是由于基底斷塊向洼陷內(nèi)部滑落導(dǎo)致。同時(shí)，在Fxj33邊界斷層的中段，發(fā)育兩排南傾的近EW向斷裂(圖3a)，從三維立體圖上可以清晰地看到，在與Fxj33斷面相交的位置，F(xiàn)xj33斷面變得陡立，為高角度的EW向斷裂向下切割了Fxj33的斷面所致(圖3a)。從EW向斷裂的活動(dòng)速率可以看出，這兩排斷裂在早期珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)基本不活動(dòng)，到了珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期強(qiáng)烈活動(dòng)，并向下切割了Fxj33主控?cái)嗔训臄嗝?圖3d,e)。

本次研究詳細(xì)地統(tǒng)計(jì)了Fxj33低角度斷層位移與斷裂長(zhǎng)度之間關(guān)系(D-L)的特征，以基底面(Tg)為標(biāo)志層，沿?cái)嗔炎呦蚍较?，系統(tǒng)地統(tǒng)計(jì)了Fxj33斷裂的位移變化特征(圖3c)。從圖中可以看出，F(xiàn)xj33斷裂的水平和垂直位移曲線形態(tài)相似，都具有3個(gè)位移的峰值，自西向東，分別對(duì)應(yīng)著西江33W洼、西江33E洼和西江28洼沉積中心，在洼陷之間的過(guò)渡部位，斷裂位移量變小。Fxj33斷裂水平位移量遠(yuǎn)大于垂直位移量，其水平位移量變化幅度較大，最大水平位移量約為9.5 km，位于西江33E洼處，最小不到2 km；Fxj33斷裂垂直位移量變化幅度則相對(duì)較小，最大垂直位移量約為5.4 km，同樣位于西江33E洼(圖3c)。自然界中正斷層的Dmax/L比值通常在1 ∶10～1 ∶20[11,50-52]?；诒敬谓y(tǒng)計(jì)的水平和垂直位移數(shù)據(jù)，可以求得Fxj33斷裂的最大位移值約為10.1 km，可以得出其Dmax/L比值約為1 ∶5.5(10.1 km/55 km)。該值明顯不處于自然界中正斷層Dmax/L比值正常范圍之內(nèi)，但是其與Morley[11]報(bào)道的泰國(guó)各斷陷盆地中低角度斷層的相似(圖4)，由此可見(jiàn)低角度正斷層通常具有獨(dú)特的Dmax/L比值。

圖3 珠江口盆地西江主洼Fxj33邊界斷裂三維形態(tài)、斷裂位移、傾角及相關(guān)高角度切割斷裂活動(dòng)性Fig.3 The 3D morphology,fault displacement,and dip angle of the boundary fault Fxj33 in the Xijiang Main Sag,and the activity of the associated EW-trending high-angle normal faults cutting into it,Pearl River Mouth Basina.西江主洼Fxj33邊界斷裂三維形態(tài)立體圖；b.Fxj33邊界斷層傾角-長(zhǎng)度關(guān)系；c.Fxj33邊界斷層位移-長(zhǎng)度關(guān)系；d,e.西江主洼第一排、第二排EW向切割斷裂活動(dòng)速率

2.2 低角度斷層多幕裂陷活動(dòng)特征

西江主洼地區(qū)與珠江口盆地大部分地區(qū)一樣，裂陷期經(jīng)歷了兩幕裂陷作用(圖1b)，F(xiàn)xj33邊界斷裂在西江主洼多幕裂陷作用中起到了重要控制作用。珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期，F(xiàn)xj33邊界斷層凈位移值整體較大(該處的位移是指某個(gè)斷陷時(shí)期斷裂的凈位移值，即等于該時(shí)期的累積總位移值減去之后一時(shí)期的累積位移值，以反映該時(shí)期邊界斷裂的活動(dòng)強(qiáng)度)，表明斷裂處于強(qiáng)烈活動(dòng)，其中最大凈位移處于Fxj33斷裂的中段，西段次之，東段凈位移值相對(duì)最小(圖5)。同時(shí)，還可以明顯看到Fxj33斷裂的凈位移曲線在斷裂的西、中和東段均發(fā)育1個(gè)峰值(圖5)，表現(xiàn)出3峰型特征，峰型的位置分別對(duì)應(yīng)西江33W洼，西江33E洼和西江28洼。珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期，F(xiàn)xj33斷層凈位移值相對(duì)裂陷一幕時(shí)期大幅減小(圖5)。表明該時(shí)期洼陷沿走向的活動(dòng)強(qiáng)度減弱；凈位移曲線表現(xiàn)出輕微的峰形起伏形態(tài)，且峰形幅度不如珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期明顯(圖5)，表明洼陷之間演化差異性也減弱。

因此，F(xiàn)xj33邊界斷層從珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕到珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕的主要演化特征如下：在珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期，F(xiàn)xj33斷裂整體呈NE-NEE走向強(qiáng)烈活動(dòng)發(fā)育，并且該時(shí)期Fxj33斷裂呈分段活動(dòng)特征，發(fā)育3個(gè)主要的強(qiáng)烈活動(dòng)中心，分別控制著西江33W洼、西江33E洼和西江28洼發(fā)育，其中位于中部的西江33E洼活動(dòng)最強(qiáng)烈(圖5)。到裂陷珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕，F(xiàn)xj33斷層繼承性活動(dòng)，斷裂平面形態(tài)沒(méi)有差異性變化，但斷裂活動(dòng)性整體較弱(圖5)，表明西江洼陷裂陷Ⅱ幕時(shí)期斷陷強(qiáng)度整體比裂陷I幕時(shí)期弱?？梢?jiàn)，整個(gè)裂陷作用階段，西江主洼Fxj33邊界斷層沿走向表現(xiàn)為分段性差異演化特征，在分段差異演化的作用下使得沿其走向方向發(fā)育多個(gè)裂陷洼陷。

2.3 低角度斷層控洼結(jié)構(gòu)特征

在Fxj33低角度斷裂主控下，西江主洼自西向東分別發(fā)育西江33W洼、西江33E洼和西江28洼3個(gè)主要洼陷(圖2)。珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期，3個(gè)洼陷結(jié)構(gòu)相似，均表現(xiàn)為北斷南超的半地塹結(jié)構(gòu)形態(tài)，靠近北部Fxj33邊界斷層一側(cè)地層厚度最大，向南部超覆減薄，地層呈典型的楔形(圖6a—c)。西江33W洼位于最西部，洼陷走向?yàn)?7°，呈NEE向，該時(shí)期洼陷最大發(fā)育厚度約2 800 m(圖6a)。西江33E洼位于西江主洼的中部，受控于Fxj33低角度斷裂的中段(圖6b)，洼陷走向約72°，與西江33W洼走向一致，呈NEE向，洼陷最大厚度約2 900 m。西江28洼則位于西江主洼地區(qū)最東部，主體受控于北部邊界斷層Fxj33的東段，裂陷一幕時(shí)期，洼陷結(jié)構(gòu)同樣表現(xiàn)為楔形半地塹樣式(圖6c)，與西江33W洼和西江33E洼不同的是，該洼陷走向約86°，呈EW走向展布(圖3a)，洼陷最大發(fā)育厚度約2 400 m。

圖4 珠江口盆地西江主洼Fxj33邊界斷層最大位移與長(zhǎng)度關(guān)系(據(jù)文獻(xiàn)[11]修改)Fig.4 Maximum displacement vs.fault length for the boundary fault Fxj33 in the Xijiang Main Sag,Pearl River Mouth Basin (modified after reference[11])

圖5 珠江口盆地西江主洼Fxj33邊界斷層多幕裂陷位移曲線(a)及演化示意圖(b)Fig.5 Schematic diagrams showing the displacement variations (a) and the evolution (b) of the boundary fault Fxj33 during the multiphase rifting,Pearl River Mouth Basin

圖6 珠江口盆地西江主洼裂陷結(jié)構(gòu)特征剖面(測(cè)線位置見(jiàn)圖2)Fig.6 The cross section of the rift architecture of the Xijiang Main Sag,Pearl River Mouth Basin (see Fig.2 for the seismic lines)a.西江33W洼結(jié)構(gòu)；b.西江33E洼結(jié)構(gòu)；c.西江28洼結(jié)構(gòu)

珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期，西江主洼呈繼承性發(fā)育，仍然主體受控于Fxj33斷裂，但地層整體呈近等厚水平展布發(fā)育，剖面形態(tài)為席狀(圖6a—c)。該時(shí)期由于邊界斷層活動(dòng)性大幅減弱(圖5)，洼陷地層厚度較珠瓊一幕時(shí)期減少許多，最大厚度約1 830 m。此外，珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期，西江33E洼受北部邊界斷層Fxj33控制的同時(shí)，也受一系列同向和反向的EW向斷裂控制，這些EW向斷裂表現(xiàn)為高角度切割西江33E洼的陡坡帶和緩坡帶(圖3a，圖6b)，并控制洼陷地層發(fā)育(圖3d，e)。其中北部?jī)膳臙W向斷裂南傾，切割陡坡帶，并向下切斷了邊界斷層Fxj33的斷面，南部?jī)膳臙W向斷裂表現(xiàn)為北傾，則切割了洼陷緩坡帶，使得緩坡帶被改造成了多級(jí)斷階帶(圖6b)。由于受控于北部邊界斷層Fxj33以及同向和反向EW向高角度斷裂的共同控制，使得西江33E洼在珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期表現(xiàn)為似地塹結(jié)構(gòu)樣式(圖6b)。

3 西江主洼低角度邊界正斷層成因討論

傳統(tǒng)安德森模式[1]認(rèn)為在水平拉伸或鉛直上隆狀態(tài)下，最容易發(fā)生正斷層作用，形成的斷層多以高角度為主，即正斷層塊體通常在高角度斷面上才會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。隨著低角度正斷層的大量發(fā)現(xiàn)，人們認(rèn)識(shí)到低角度正斷層也是自然界中正斷層的主要類型之一，然而對(duì)低角度正斷層的成因一直存在較大爭(zhēng)議，部分學(xué)者認(rèn)為低角度正斷層由高角度的正斷層旋轉(zhuǎn)為低角度而成[53-54]，然而近年來(lái)越來(lái)越多的研究者支持低角度正斷層初始形成時(shí)就為低角度[11,21,55]，并且提出了相關(guān)機(jī)制來(lái)解釋正斷層斷塊在低角度斷面上滑動(dòng)[12-13,15,17-18,21]。本文以珠江口盆地淺水陸架區(qū)西江主洼的低角度邊界正斷層為例，基于該區(qū)高精度三維地震資料，對(duì)低角度正斷層的成因及演化進(jìn)行相關(guān)討論。

從西江主洼三維地震剖面上可以清晰地看到，西江主洼基底中發(fā)育許多強(qiáng)振幅、中等連續(xù)性的反射(圖7a—e)，這些地震反射與切割裂陷層的斷面反射特征相似，為一系列基底內(nèi)部發(fā)育的斷裂或破裂面反射。很顯然，這些斷面大部分向上未斷開(kāi)基底面(Tg)，表明這些斷面是在裂陷作用之前就存在了，即為一系列先存斷面。這些先存斷裂有些未活化，有些發(fā)生活化，但整體活化程度較低(圖7)；測(cè)得的這些先存斷面傾角總體較低，大部分為低角度斷裂(圖7a,c)。通過(guò)分析本文認(rèn)為低角度的邊界斷層Fxj33與基底的先存低角度斷面性質(zhì)一致，即Fxj33斷層的前身同樣為先存體系，主要有以下關(guān)鍵證據(jù)：1)Fxj33斷層未切割基底內(nèi)部的先存斷面，從圖7a地震剖面中可以看到，F(xiàn)xj33邊界斷層上下盤均發(fā)育一系列先存斷裂，如果Fxj33斷層為裂陷期新生斷層，在活動(dòng)中切割了基底內(nèi)部的先存斷裂，那么Fxj33邊界切割的各個(gè)先存斷裂之間斷距大體相等，而實(shí)際統(tǒng)計(jì)可知，F(xiàn)xj33邊界斷層上盤的Ⅰ—Ⅳ號(hào)先存斷裂(錯(cuò)斷之前分別對(duì)應(yīng)下盤的①—④號(hào)斷裂)的斷距分別為8.34,9.32,7.81和7.59 km，各斷裂之間的斷距并不相等，可見(jiàn)Fxj33斷裂并未切割基底內(nèi)部的先存體系，而是之前已經(jīng)存在的先存斷面，到斷陷期重新活動(dòng)；2)基底的部分先存斷面本身即為Fxj33邊界斷層的一部分，兩者共同組成向上發(fā)散的帚狀樣式(圖7c,d)；3)與研究區(qū)緊緊相鄰的恩平凹陷(圖1a)，其邊界斷層性質(zhì)也證實(shí)為先存體系[34]。此外，我們也注意到基底的先存斷面也未切割Fxj33邊界斷層的斷面(圖7a,b)，表明兩者應(yīng)為同時(shí)期發(fā)育的同一套先存斷裂體系。

那么這些先存斷裂性質(zhì)如何，是先存正斷裂還是先存逆斷裂？從三維地震資料中可以看到，邊界斷層與上盤的同傾斷裂共同組成典型的逆沖疊瓦狀組合樣式(圖7a)，同時(shí)在洼陷的南部隆起帶上還發(fā)育一些反沖斷裂，這些反沖斷裂上盤同時(shí)還控制發(fā)育擠壓形成的殘留山(圖7c)。此外，在與西江主洼西側(cè)相鄰不遠(yuǎn)的恩平凹陷(圖1a)，基底內(nèi)部同樣發(fā)育許多疊瓦狀構(gòu)造和背沖構(gòu)造，且其邊界斷裂已經(jīng)證實(shí)為先存低角度逆沖斷裂反轉(zhuǎn)[34]。因此，本文認(rèn)為這些先存斷裂體系為一系列的先存逆沖斷裂體系，而西江主洼低角度邊界斷層Fxj33則由先存低角度逆斷裂在裂陷期構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)形成。

圖7 珠江口盆地西江主洼基底先存構(gòu)造發(fā)育特征(測(cè)線位置見(jiàn)圖2)Fig.7 Seismic profiles showing the characteristics of the pre-existing structures in the basement of the Xijiang Main Sag,Pearl River Mouth Basin (see Fig.2 for the seismic lines)a.過(guò)地震測(cè)線S4的基底先存構(gòu)造；b.S4測(cè)線反射特征局部放大；c.過(guò)地震測(cè)線S5的基底先存構(gòu)造；d,e.S5測(cè)線反射特征局部放大

珠江口盆地新生代斷陷主要是在與俯沖作用相關(guān)的晚中生代花崗巖基底上發(fā)育形成的，這些侵入巖同位數(shù)年齡數(shù)據(jù)在130～70.5 Ma[56]，表明它們形成于中生代末期的白堊紀(jì)。珠江口盆地也存在中生代殘留盆地基底，主要分布于東南部潮汕凹陷，鉆井MZ-1-1揭示其為中侏羅統(tǒng)—白堊系[56]，此外在恩平凹陷、陸豐凹陷和惠州凹陷局部也有發(fā)育[34]。地震剖面和重磁解釋識(shí)別出珠江口盆地中生代基底中廣泛分布NE向壓剪性和NW向左行剪性共軛的壓扭斷裂體系[57-58]。上述中生代花崗巖侵入體、沉積盆地以及斷裂體系與華南沿海陸域具有相似的時(shí)空分布、地質(zhì)特征及構(gòu)造屬性，它們屬于同一巖漿-沉積-構(gòu)造體系[58]，它們的形成通常被認(rèn)為是古太平洋板塊向南海北部-華夏地塊俯沖增生而導(dǎo)致的。并且，地球物理資料表明，沿臺(tái)西南盆地至南海北緣一帶存在一條NE向隱伏俯沖帶[59-60]。可見(jiàn)，中生代末期珠江口盆地由于受古太平洋板塊向歐亞板塊的持續(xù)俯沖，處于典型的活動(dòng)大陸邊緣，而這為西江主洼NEE向基底先存逆沖斷裂體系的形成提供合適動(dòng)力學(xué)環(huán)境。

到白堊紀(jì)末，印度板塊以100～110 mm/a的平均速率，沿著NNE方向向歐亞板塊運(yùn)動(dòng)并初始碰撞，導(dǎo)致中國(guó)東部處于SE-NW向的右旋張扭應(yīng)力場(chǎng)作用下[61]，并開(kāi)始大規(guī)模伸展裂陷。同時(shí)，太平洋板塊以120～140 mm/a的平均速率向歐亞板塊俯沖，俯沖方向?yàn)镹NW向，板塊俯沖角度發(fā)生由10°變成80°[62]。而高角度的俯沖潛沒(méi)，使得地幔楔內(nèi)對(duì)流變?yōu)橐源瓜蛏嫌繛樘卣?，也使得中?guó)東南部陸緣地殼拉伸、減薄，發(fā)生裂陷作用[63-64]。該時(shí)期，西江主洼的先存逆斷裂體系發(fā)生構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)，開(kāi)始強(qiáng)烈活動(dòng)并控制西江主洼的形成演化。因此，結(jié)合區(qū)域動(dòng)力學(xué)背景，西江主洼低角度邊界斷層的形成及控洼陷演化過(guò)程如下：1)中生代末期，在太平洋板塊俯沖背景下，珠江口盆地整體處于擠壓構(gòu)造環(huán)境，在西江主洼花崗巖基底中發(fā)育一系列NEE向逆沖斷裂體系，這些逆沖斷裂體系組合形成疊瓦狀構(gòu)造樣式或帚狀樣式(圖8a)；2)白堊紀(jì)末或古新世初，由于受西部印度-歐亞板塊碰撞的特提斯構(gòu)造域和東部的太平洋-歐亞板塊俯沖的太平洋構(gòu)造域共同作用下，珠江口盆地中由生代的壓紐構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮?gòu)造應(yīng)力[61,63-64]，盆地發(fā)生裂陷作用，在西江主洼地區(qū)，先存的逆沖斷裂體系發(fā)生構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)作用，斷塊沿低角度的先存薄弱面滑動(dòng)，形成低角度邊界正斷層，并控制西江主洼文昌組沉積演化,同時(shí)許多上盤的斷裂部分活化，控制小部分的斷陷沉積，此外，也有先存斷裂未活化(圖8b)；3)到了晚始新世，西江主洼進(jìn)入珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕演化期，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力由NWW向伸展轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N向區(qū)域伸展方向[65]，此時(shí)，低角度邊界斷裂活動(dòng)性迅速減弱(圖5)，而EW向高角度斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，并且向下切割了Fxj33邊界斷層的斷面，與NEE向Fxj33斷裂共同控制西江主洼恩平組沉積演化(圖8c)。前人研究表明巖石圈裂解的完整演化過(guò)程是從純剪切伸展形成均勻分布的斷陷盆地群開(kāi)始的，隨后是沿著大型的拆離斷層，并以簡(jiǎn)單剪切變形為特征的應(yīng)變集中和拆離盆地的發(fā)育為特征，同時(shí)變形從彌散式到集中式，并向巖石圈最后裂解、形成洋殼的方向遷移[66]。從上述演化分析可知西江主洼在珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期受控于低角度的邊界斷裂控制，而該低角度斷裂(Fxj33)是一條連鎖的大型中上地殼層次發(fā)育的“向洋傾斜的低角度拆離斷層”的北端部分[67]，在NWW向引張作用下發(fā)生“拆離型”伸展變形，洼陷結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不對(duì)稱式半地塹(圖6a—c)。到了珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕，西江主洼發(fā)育EW向高角度正斷層，向深層切割早期的拆離斷層，表現(xiàn)為在近SN向引張作用下的“非拆離型”伸展變形[67]，該時(shí)期拆離伸展變形向洋遷移，而西江主洼早期拆離邊界斷層則被遺棄，洼陷結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為似地塹樣式(圖6a—c)。

圖8 珠江口盆地西江主洼Fxj33邊界正斷層演化模式特征Fig.8 Schematic diagrams showing the development pattern of the boundary fault Fxj33 in the Xijiang Main Sag,Pearl River Mouth Basina.中生代末期斷陷作用前西江主洼；b.中始新世裂陷一幕結(jié)束時(shí)期西江主洼；c.早漸新世裂陷二幕結(jié)束時(shí)期西江主洼

4 結(jié)論

1) 西江主洼邊界斷層Fxj33為低角度生長(zhǎng)正斷層，傾角5°～36°，斷裂呈NEE走向，約59°，發(fā)育長(zhǎng)度約55 km。Fxj33斷層平面形態(tài)較平直，在西江33E洼和西江28洼之間過(guò)渡位置，由于基底斷塊向洼陷內(nèi)部滑落導(dǎo)致Fxj33斷層平面跡線向隆起一側(cè)外凸，呈三角形，同時(shí)Fxj33斷層中段受兩排EW向高角度斷裂切割。由于受控于低角度控制，F(xiàn)xj33斷層水平位移量遠(yuǎn)大于垂直位移量，水平位移量最大可達(dá)9.5 km左右，其垂直位移量相對(duì)小些，最大垂直位移量約為5.4 km。

2) 珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕時(shí)期，F(xiàn)xj33邊界斷層強(qiáng)烈活動(dòng)，沿走向上表現(xiàn)為分段差異活動(dòng)特征，在分段差異演化作用下自西向東分別控制西江33W洼、西江33E洼和西江28洼的發(fā)育，各洼陷表現(xiàn)為地塹結(jié)構(gòu)。珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕時(shí)期，F(xiàn)xj33斷裂活動(dòng)性減弱，與兩排EW向高角度斷裂共同控制著西江主洼各洼陷的發(fā)育演化，各洼陷結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗频貕q結(jié)構(gòu)樣式。

3) Fxj33低角度正斷層為中生代先存逆沖構(gòu)造體系在新生代構(gòu)造負(fù)反轉(zhuǎn)形成，主要演化過(guò)程如下：①珠江口盆地中生代整體處于擠壓構(gòu)造環(huán)境，在西江主洼地區(qū)形成了Fxj33斷層的低角度先存逆沖斷裂體系；②白堊紀(jì)末或古新世初，珠江口盆地中構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮?gòu)造應(yīng)力，盆地發(fā)生裂陷作用，西江主洼Fxj33斷層的先存的逆沖斷裂體系重新活化反轉(zhuǎn)，F(xiàn)xj33低角度邊界正斷層形成，并控制西江主洼沉積演化；③到了晚始新世，西江主洼進(jìn)入珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕演化時(shí)期，由于區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N向，兩排EW向高角度斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，并且向下切割了Fxj33邊界斷層的斷面，與Fxj33邊界正斷層共同控制西江主洼沉積。