王霄飛，李三忠，龔躍華，劉 鑫，索艷慧，戴黎明，馬 云，張丙坤

1.海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點實驗室，山東 青島 266100

2.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100

3.廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510760

0 引言

活動構(gòu)造即第四紀晚更新世（10～12萬a）以來一直在活動，現(xiàn)在仍在活動，未來一定時期內(nèi)仍將會發(fā)生活動的各類構(gòu)造［1］。國內(nèi)外研究［2－3］表明，活動構(gòu)造與天然氣水合物的形成和分解密切相關(guān)。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些活動構(gòu)造與天然氣水合物兩者有關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象，如麻坑、氣底辟、泥底辟、活動斷裂、活動褶皺、滑坡、火山噴發(fā)和地震等。我國南海于2007年以來確證存在天然氣水合物，且南海北部以其天然氣水合物資源的儲量豐富，成為目前的研究熱點［4］。天然氣水合物的富集成藏、勘探開采，以及由分解引起的海底滑塌、濁流等災(zāi)害都與本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境有著密切的關(guān)系［5］。開展相關(guān)的構(gòu)造研究，特別是活動構(gòu)造與資源、環(huán)境效應(yīng)的研究，無論是從尋找戰(zhàn)略后備能源的角度，還是從災(zāi)害防治和維護人類生存環(huán)境的宜居性角度，均具有重要的理論意義和實際意義。但是迄今為止，南海北部相關(guān)活動構(gòu)造與天然氣水合物的關(guān)系研究較少，沒有系統(tǒng)開展。以往對于南海的活動構(gòu)造研究大都是以服務(wù)油氣勘探為目的。為了研究南海北部油氣運聚規(guī)律，于20世紀60年代末對南海進行了地球物理調(diào)查；70年代初，由地質(zhì)礦產(chǎn)部第二海洋地質(zhì)調(diào)查大隊主持，南海海洋研究所參加，對北部灣盆地進行了1∶50萬的海底地形、重、磁、地震調(diào)查；70年代中后期對珠江口盆地進行1∶100萬地質(zhì)地球物理調(diào)查；在90年代初期對珠江口盆地進行1∶20萬工程地質(zhì)調(diào)查和災(zāi)害性地質(zhì)專題研究，同時期又對南沙群島曾母盆地以及鄰近海域進行地質(zhì)地球物理調(diào)查；1974—1979年石油工業(yè)部南海西部石油公司在北部灣盆地進行鉆探工作和地震詳查［1］。這些地質(zhì)地球物理調(diào)查研究為南海的活動構(gòu)造研究奠定了扎實基礎(chǔ)。筆者從活動構(gòu)造各種表現(xiàn)形式如斷裂、地震活動、氣底辟以及火山活動等入手，研究南海北部陸緣活動構(gòu)造的特征以及活動構(gòu)造對天然氣水合物形成的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

大陸邊緣的各種地質(zhì)構(gòu)造活動強烈，一直以來是海洋地質(zhì)學(xué)研究的重點。南海地處歐亞板塊、太平洋板塊、印—澳板塊的交接地帶（圖1）。新生代，南海北緣中中新世以后主體表現(xiàn)為被動大陸邊緣，南緣早期為裂解型陸緣，后期發(fā)生逆沖推覆；中部34～16Ma形成新生的中央海盆，16Ma以后洋殼開始俯沖，在東緣形成活動大陸邊緣，沿馬尼拉海溝向東發(fā)生消減俯沖，為強烈的地震－火山活動帶。因此，南海四周的大陸邊緣包含了大陸邊緣的4種類型：北部陸緣的張裂型邊緣、南部陸緣的擠壓型邊緣、西部陸緣的剪切型邊緣以及東側(cè)的俯沖型邊緣。

圖1 南海天然氣水合物相關(guān)盆地分布與活動斷裂Fig.1 Regional distribution of gas－h(huán)ydrate－related basins and active faults in South China Sea

南海海底地形變化與該區(qū)活動斷裂具有密切的關(guān)系，特別是南海北部的西北側(cè)水深較淺，東南側(cè)水深偏大。南海陸架、陸坡地貌景觀總體是大陸地貌特征向海區(qū)的延續(xù)。中部為洋殼組成的菱形盆地，為相對平坦的深海平原，中央存在一些串珠狀海山；其四周為寬窄不一的陸架，南、北陸架較寬，內(nèi)陸架以伸展斷陷為特征，外陸架分布著階梯下降的陸坡；東、西部陸架較窄，以擠壓逆沖或走滑為特點。海底深部結(jié)構(gòu)為隆起與凹陷相間，海槽與海溝發(fā)育，島嶼及珊瑚礁廣布是南海地貌的主要特征。南海海盆新生代發(fā)生了早、晚兩期的海底擴張，早期擴張發(fā)生于33.5～25.0Ma，晚期的海底擴張發(fā)生于23.5～15.5Ma，主流觀點認為早晚兩期擴張均為由東向西傳播的漸進式擴張，構(gòu)造上具有南北分段東西分帶的特點［6］。大陸邊緣作為洋－陸交接轉(zhuǎn)換的過渡地帶，匯聚了全球90%的沉積物，大量沉積物的快速堆積對于油氣和天然氣水合物的形成具有重要意義。

南海北部界于北緯16°—23°與東經(jīng)108°—120°，位于華南地塊和南海地塊的銜接帶上，南臨南海地塊的主體部分，西部為印支地塊，東鄰臺灣—菲律賓島弧，長期被認為是被動大陸邊緣體系，地殼穩(wěn)定性較強，大震、強震較少［7］。南海北部主要盆地由東往西有臺西南盆地、珠江口盆地、瓊東南盆地、北部灣盆地、鶯歌海盆地5個盆地。

南海北部陸緣的大陸架構(gòu)造特色較為明顯，具有復(fù)雜的基底構(gòu)造，控盆斷裂主體向北、向陸傾，中中新世以前斷裂較為發(fā)育，但新構(gòu)造期斷裂也有發(fā)育，相對前期較少，主體南傾、海傾，其特殊構(gòu)造及歷史特點與典型的被動大陸邊緣有很大差異［8］。大量調(diào)查表明，南海北部陸坡地形主要受到NE、NEE、NW向斷裂的影響，尤其是NEE向斷裂的控制，地形呈階梯狀向海節(jié)節(jié)下降。地震調(diào)查資料表明，陸架坡折的陡坡地形往往受到一些自地層深處直至海底表面的斷裂的控制，大量滑坡不斷沿這一帶發(fā)生。由地貌可見，大陸坡的陡坡地帶可能為斷裂發(fā)育的位置。陸坡上發(fā)育的海底滑坡、陡坎、海底高原、麻坑、海底扇以及陸坡臺地等構(gòu)造地貌或地質(zhì)體，也為天然氣水合物的形成和分解提供了有利的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境及構(gòu)造部位［2］。

上新世以來，南海北部陸架區(qū)以淺海黏土沉積為主，晚更新世的低海平面時期導(dǎo)致外陸架上分布了一套以砂質(zhì)粉砂質(zhì)為主的粗粒沉積。南海北部陸坡上還分布著濁流沉積的產(chǎn)物——重力流沉積。此外生物沉積也占有重要比例：從陸架區(qū)到陸坡區(qū)浮游有孔蟲體的豐度迅速增加；當(dāng)水深到達2 300～2 800m時，浮游有孔蟲體的豐度又開始急劇下降。通過對ODP184航次的鉆孔研究表明，東沙群島西南陸坡第四紀平均沉積速率1146孔和1147孔皆為4.1cm/ka，1148孔為2.0cm/ka［9］。另外，ODP184航次還發(fā)現(xiàn)：3Ma以來，南海北部陸坡的1145井處，平均沉積速率為4～25cm/ka，19Ma以來，1146井處的沉積速率為2.0～3.6cm/ka；32Ma以來，1148井處的沉積速率為1.0～2.0cm/ka［10］。由上述資料來看，上新世末期南海北部陸坡沉積速率較高，陸坡上如此高的沉積速率為天然氣的形成提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而保證了天然氣水合物的成藏所需要的充足氣源，也決定了天然氣水合物分布主要位于陸坡區(qū)。

前人認為，南海北部大陸邊緣屬被動型大陸邊緣，自南海晚期海底擴張結(jié)束以后構(gòu)造活動停止，因而活動構(gòu)造研究并沒有得到高度重視。雖然15.5 Ma是南海海底擴張停止的時間，然而，海底擴張的結(jié)束并不意味著構(gòu)造活動的停止［11］?，F(xiàn)今調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)依然存在多種類型的活動構(gòu)造，因而是此次的研究重點。

2 南海北部陸緣的活動斷裂

活動斷裂是活動構(gòu)造的表現(xiàn)形式之一。南海北部陸緣活動斷裂主體為正斷層，剖面上深部斷距大而淺部斷距較小?；顒訑嗔迅窬种饕^承了燕山期基底的斷裂構(gòu)造格局，第四紀以來新生的斷層主要發(fā)育在蓋層當(dāng)中。南海的東沙運動是5.3Ma以來菲律賓板塊沿臺灣—呂宋島弧與歐亞大陸碰撞及南海向呂宋島弧下俯沖的東西向擠壓作用下的綜合效應(yīng)，總體導(dǎo)致南海北部大陸邊緣產(chǎn)生了密集的近東西向張性斷裂以及北西向等間距分布的張剪性斷裂。據(jù)統(tǒng)計，僅在珠江口盆地中新世晚期以來的活動斷裂達1 400余條［10］。從斷裂組合的走向上來看，可以將南海北部陸緣的斷裂分為NEE—EW、NE、NW向3組，控制了絕大多數(shù)5級以下地震的分布空間和位置（圖2）。

2.1 NE向斷裂系

NE向斷裂屬于深大斷裂，斷層切割地層年代跨度很大，而且從地形圖上可以看出，NE向斷裂控制了本區(qū)陸坡整體走向和地形地貌的發(fā)育。NE向斷裂系是在太平洋板塊的俯沖碰撞下所形成的一系列斷裂構(gòu)造，主要活動于早白堊世晚期至始新世，沿斷裂帶發(fā)育有大量中生代花崗巖和中酸性火山巖，燕山期為壓剪性，并控制了新生代早期的玄武巖分布。晚漸新世即南海第一次海底擴張結(jié)束以來，NE向斷裂的性質(zhì)轉(zhuǎn)化為張扭性，NE向斷裂大多沿東南沿海分布。其中，NE向主干斷裂從華南陸塊延伸進入南海北部，控制了大量箕狀斷陷的NEE向陸傾斷裂組［7］。上新世—第四紀期間NE向斷裂依然具有活動性，因為N2—Q3的玄武巖明顯受NE向斷裂控制，可見NE向斷裂應(yīng)當(dāng)為深大斷裂，可能切割地殼至巖石圈。后期，NE向斷裂被NW—NWW向斷裂切割而分段，連續(xù)性變差，表現(xiàn)為地震也間斷成帶分布。NE向斷裂活動及其引起的地震（圖2）以及由地震誘發(fā)的一系列次生災(zāi)害所形成的地震－滑坡－氣煙囪等災(zāi)害鏈是不容忽視的。

2.2 NEE—EW向斷裂系

與NE向斷層一樣，NEE—EW向斷層在中生代時期為壓扭性斷裂，NEE—EW向斷裂系在南海發(fā)生第二次海底擴張期間，性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由壓扭性轉(zhuǎn)變?yōu)閺埿詳嗔?，由一系列近似平行的正斷層組成，斷裂兩側(cè)地貌的差異較大［1］；晚漸新世—上新世活動強烈［8］。NEE—EW向斷裂組合在平面上具有馬尾狀特征，常收斂于NE或NNE向主控斷裂，NEE—EW向斷裂在南海北部陸緣分布范圍大、數(shù)量多，但規(guī)模小，與華南海岸線大致平行，與NNE—NE向斷裂共同構(gòu)成南海北部斷裂系統(tǒng)的主體。與南海北部各個盆地和坳陷構(gòu)造單元的走向基本一致，為控盆或者控坳的斷裂。NEE—EW向斷裂控制著一系列的新生代箕狀斷陷，是南海北部的主要構(gòu)造－沉積格架，但不是控盆斷裂。沿南海北部分布的NEE—EW向的斷裂也控制了N2—Q3玄武巖的分布，說明NEE—EW向斷層切割地殼至巖石圈。

圖2 南海北部和鄰區(qū)活動斷裂和地震分布Fig.2 Active faults and earthquakes in northern South China Sea and its neighboring

2.3 NW向斷裂系

NW向斷裂系在新生代早期可能為變換帶，調(diào)節(jié)著NEE—EW軸向半地塹的位移和差異分布，在靠近大陸邊緣處發(fā)育并呈斜列式等間距分布。NW向斷層具有多期活動的特點，中生代燕山期在太平洋板塊的擠壓下，NW向斷裂系以右旋張剪性為主；在新生代早期，NW向斷裂系表現(xiàn)為左旋壓扭的性質(zhì)［1］；在中新世末期（約5Ma），由于受到菲律賓板塊對歐亞板塊NWW向的擠壓影響，NW向斷層轉(zhuǎn)變?yōu)橐詮埮ば詾橹?。在南海北部陸緣地區(qū)，NW向斷裂切截其他方向的斷裂并且與NEE—EW向斷裂呈棋盤狀交錯排列，使得南海北部陸緣形成了“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局。NW向斷裂是一組新生的并且活動性強的斷裂，與NE向斷裂一樣，NW向斷裂控制了本區(qū)地形地貌和地震的發(fā)育。在NW向斷裂系與NE向斷裂相交切的位置震源出現(xiàn)叢集分布，由此可見，NW向斷裂近期的活動性制約了地震的活動。

3 地震分布及震源機制

地震作為活動構(gòu)造的一種表現(xiàn)形式，它既受斷裂控制又可加強斷裂活動［11－12］，對于活動構(gòu)造的研究具有重要意義。地震也可以引起滑坡以及天然氣水合物分解從而進一步導(dǎo)致次生災(zāi)害的發(fā)生，是災(zāi)害鏈形成的主要因素。從變形過程以及發(fā)震應(yīng)力狀態(tài)可以將地震震源劃分為逆斷層型、正斷層型和走滑型［13］。純正斷層型、純逆沖斷層型和純走滑斷層型的地震在自然界中是極少數(shù)的，絕大多數(shù)的地震發(fā)生機制是混合型的，混合機制類型有具正斷或逆沖分量的走滑斷層型、具走滑分量的正斷層型或逆沖斷層型［14］。

對南海1970年至今2級以上的地震的震中統(tǒng)計表明，南海北部地震活動主要集中在東、西兩端，在中部地震活動性較弱（圖2），震源深度淺，多數(shù)小于4km，屬于淺震。地震活動總的特征是東強西弱、北強南弱，地震活動分布很不均勻。震源在南海北部的東北部分布較為密集，呈線性分布，走向為北東向，向西南方向地震活動逐漸減弱，這與菲律賓板塊和歐亞板塊的碰撞對南海北部西南端的影響較小有關(guān)；一直到瓊東南和北部灣盆地地震活動又開始趨于頻繁，可能與印度板塊和歐亞板塊的碰撞相關(guān)，其震源轉(zhuǎn)化為NW向的線性分布。在NE向斷裂與NW向斷裂交切處，是地震應(yīng)力集中的部位，震源呈現(xiàn)出叢集分布的特點，從華南大陸到南海北部，震源密集重疊（圖2）。前人的研究［15］表明，南海北部震源應(yīng)力場的優(yōu)勢方向表現(xiàn)出從東到西依次由近EW向改變?yōu)镹WW向、NW向，并在雷瓊地區(qū)達到近SN向的特征。結(jié)合震源在南海北部大陸邊緣的分布可見：5Ma以來菲律賓板塊對亞歐板塊的俯沖碰撞，可能是導(dǎo)致南海東北部地震活動較為活躍的主要因素；由東向西地震活動性逐漸減弱，可能表明南海北部受到菲律賓板塊俯沖碰撞的影響逐步減小，直至瓊東南以及北部灣盆地處；由于受到紅河剪切帶的右行走滑作用影響，地震活動又開始活躍。

自1600年，南海北部陸緣發(fā)生過2個周期的大量地震活動：第一期為1600—1605年，第二期為1905—1931年。這2期時間為叢集式地震活動期間，南海北部陸緣中段地震稀少，兩側(cè)地震密集分布。對部分地震進行的震源機制解（圖2）研究表明，南海北部的地震活動屬于板內(nèi)地震，受NE向或者NW向斷裂控制，在這兩組斷層交切處，地震活動十分發(fā)育，空間上密集分布。在南海北部陸緣的東北部震源位置明顯呈條帶狀的NE向分布，受NE向的斷裂帶所控制，其地震震源機制為NE向的右行走滑斷層。因此，北東向斷裂在南海東北部為發(fā)震斷裂。由于5Ma以來菲律賓板塊對亞歐板塊的俯沖碰撞，在南海東北部受到擠壓形成一系列逆沖斷層，華南地塊向SE的蠕散致使在南海東北部形成一系列左行彌散性走滑的NW向斷層，因而NW向活動斷裂可能為孕震斷裂。然而，在南海北部陸緣的西南部，因華南地塊向SE的蠕散導(dǎo)致了NW向斷層為右行走滑，因而該區(qū)震源機制受NW向右行走滑斷層控制。從震源機制中可以看出：瓊山北西部以及陽江東南部的震源只有NW向斷裂穿過，其震源機制解為右行走滑斷層；在陽江西南部的震源被NE向斷裂穿過，其震源機制解也為右行走滑斷層。因此，大致以陽江為界：陽江的西南部大都受NW向右行走滑斷裂控制，為主要的發(fā)震斷裂，NE向斷裂為孕震斷裂；而在陽江的東北部，NE向右行走滑斷裂為發(fā)震斷裂，NW向斷裂為孕震斷裂。

4 氣底辟特征及其與天然氣水合物成藏關(guān)系

氣底辟在南海北部的陸坡區(qū)極為發(fā)育。氣底辟即氣煙囪是由深部活動熱流體作用沿活動斷裂或裂隙帶上升形成的一種特殊的伴生構(gòu)造。這種呈直立煙囪狀的構(gòu)造對天然氣水合物的形成起到至關(guān)重要的作用，盆內(nèi)流體在壓力的作用下會沿著氣煙囪等一系列的通道運移到天然氣水合物穩(wěn)定帶聚集。其形態(tài)似裂隙、裂縫，而從動態(tài)的角度分析，它又具幕式活動的特征［16］。在南海北部陸緣，氣底辟在地震剖面上主要表現(xiàn)為地震剖面同相軸連續(xù)性變差，由于含流體地層和正常巖層對地震波的反射速度各不相同，在氣底辟處會出現(xiàn)同相軸向下拉伸。另外，在氣底辟里會出現(xiàn)一系列不連續(xù)但是反射強烈的短軸，即所謂的增強反射體，氣底辟形態(tài)多為柱狀或者錐形［17］（圖3）。圖3表示了南海北部瓊東南盆地發(fā)育的氣底辟，圖中黃色線條為發(fā)育的BSR（似海底反射），紅色線條為活動斷層。如圖3所示，海底以下雙程反射時2.25s處存在一個強反射軸，該軸與地層T3斜交并且平行于海底，被解釋為BSR，BSR上方為空白反射（圖3中藍色虛線方框），下方模糊的不連續(xù)反射帶被解釋為氣體的運移通道即氣煙囪。發(fā)育于BSR下方存在的氣煙囪構(gòu)造，作為流體運移通道不斷地將氣源向水合物穩(wěn)定帶滲漏，并在合適的溫壓條件下形成天然氣水合物［18］。

快速沉降盆地內(nèi)異常超壓是一種普遍現(xiàn)象，超壓體系中的剩余孔隙流體需要通過一定通道周期性排除［19］。大斷層可以起到疏導(dǎo)作用［20］，南海北部由東沙運動所產(chǎn)生的一系列NW向走滑斷層使得盆地內(nèi)的壓力得以釋放，從而地層壓力狀態(tài)趨于正常［21］。南海北部陸坡的地震剖面中氣底辟發(fā)育的地方大都有斷層貫穿其中，斷層的花狀構(gòu)造表明其具有走滑的性質(zhì)（圖3a）。在沒有先期通道的條件下，也可以通過廣泛產(chǎn)生流力破裂（圖3b），甚至一些發(fā)展成貫穿封閉層的層內(nèi)密集分布的正斷層系統(tǒng)釋放剩余的孔隙流體［22－23］。當(dāng)流體運移到BSR下方，達到了天然氣水合物形成的溫壓條件，所形成的天然氣水合物成為了“蓋層”，使其下方的氣體很難繼續(xù)向上運移至海底。這是一個動態(tài)的形成過程，當(dāng)溫壓條件改變之后，天然氣水合物分解，“蓋層”消失，氣體會繼續(xù)上移直至滿足天然氣水合物形成的溫壓條件。在氣源的成因上，天然氣分為生物成因和熱解成因兩種。圖3a左側(cè)發(fā)育的底辟下部有強地震反射軸，解釋為氣源巖，在南海北部陸坡，切穿氣源巖層的斷裂與底辟構(gòu)造的發(fā)育，提供了氣體垂向運移的通道；而在淺部，天然氣水合物的形成主要是通過氣體沿不整合面等側(cè)向運移到水合物形成的溫壓帶［24］。

氣底辟是活動斷裂或裂隙帶的反映，也與天然氣水合物的形成及分布密切相關(guān)［25］。另外，中新世末期菲律賓板塊沿臺灣—呂宋島弧與歐亞大陸碰撞，在南海北部陸緣產(chǎn)生了一系列北西向的張扭性斷裂，這也是影響天然氣水合物形成的一個重要因素。兩者都為氣體垂直向上移動到水合物溫壓穩(wěn)定帶上提供了良好的通道。

5 火山巖分布

晚中新世以來，南海北部陸架及鄰區(qū)堿性和拉斑玄武巖漿活動發(fā)育［26］；上新世至晚更新世，南海北部陸緣產(chǎn)生大規(guī)模張性斷裂，沿張性斷裂有大量的火山巖分布，以玄武巖、枕狀玄武巖、橄欖玄武巖、橄欖?；鋷r為主（圖4），它們分布在南海北部陸緣裂谷中。據(jù)斷陷盆地相關(guān)地層的屬性判斷，既有海相噴發(fā)，亦有濱海相和陸相噴發(fā)。

南海北部陸緣第四紀火山巖主要分布在雷州半島南部、海南島北部以及北部灣、珠江口盆地的斷塹區(qū)。上新世直到全新世，南海北部陸緣火山都與NEE向以及NW向斷裂活動的控制有關(guān)。特別是海南島的第四紀火山口沿NW向斷裂呈NW向分布，更清晰地表明了火山的裂隙式噴發(fā)特征。在海域，反射界面T1、T2均被次火山巖體侵入（圖4b），說明該火山巖噴發(fā)的時期在T1之后，次火山巖體的兩邊嚴格受張性活動斷裂的控制（圖4a、b）。在南海北部陸緣分布有N2—Q3噴發(fā)的玄武巖，次火山巖體在平面上的分布由東向西順時針旋轉(zhuǎn)，由NE向變?yōu)镹EE向。由于巖體受張性斷層控制，可以說明在南海北部陸緣，NE向以及NEE向的活動斷裂為切割巖石圈的大斷裂。南海北部陸坡斷階帶的火山活動受斷階和斷塹構(gòu)造控制，其中NW向活動斷裂起著至關(guān)重要的作用，其巖漿來自上地幔，同屬陸緣裂谷型火山巖系列［1］?；鹕絿姲l(fā)可導(dǎo)致天然氣水合物穩(wěn)定的溫度條件遭到破壞而分解，從而產(chǎn)生災(zāi)害?？梢姡顒訑嗔眩鹕絿姲l(fā)－天然氣水合物分解這一系列地質(zhì)災(zāi)害也構(gòu)成一個災(zāi)害鏈。

6 滑坡構(gòu)造

海底滑坡構(gòu)造分布范圍主要在陸架外緣的斜坡區(qū)、古三角洲前緣和上陸坡區(qū)［27］。在滑坡的根部多發(fā)育有犁式斷裂，平緩的滑動面往往形成于某個軟弱地層中，因而是否發(fā)育有犁式斷層也成為地震剖面中識別滑坡的手段之一?；麦w遭受強烈的伸展變形但內(nèi)部的層序依然可以保持不變，沿著滑動面形成了一系列滑坡階地。但海底滑坡的前緣會發(fā)育擠壓變形構(gòu)造，如逆沖斷層以及褶皺。

南海北部陸緣海底滑坡相當(dāng)發(fā)育，呈NE—NEE向延伸，大多數(shù)滑坡分布方向與NE—NEE向活動斷裂近似平行（圖5）。觸發(fā)海底滑坡的機制是多樣的，主要的觸發(fā)機制有地震、活動的火山、天然氣水合物分解、活動斷裂、沉積物重力不穩(wěn)定性、全球氣候的變化以及海平面的下降等［28－29］。臺灣淺灘南部屬于地震多發(fā)區(qū)，因此南海東北部海底滑坡的發(fā)育可能受地震影響較為強烈。珠江口盆地與瓊東南盆地海底滑坡發(fā)育的位置大多位于陸坡與陸架及陸坡與深海盆地的坡折線附近，水深150～250m及500～3 500m。珠江口盆地的海底滑坡在荔灣大氣田附近，該區(qū)同時也是天然氣水合物的采樣區(qū)［30］。另外，在瓊東南盆地海底滑坡位置附近的地震剖面中均同時發(fā)現(xiàn)有氣底辟構(gòu)造的發(fā)育，盡管其可以與天然氣水合物的形成有著密切的關(guān)系，但后期氣底辟也可導(dǎo)致早期天然氣水合物分解，從而進一步導(dǎo)致海底滑坡。由此可見，天然氣水合物的分解可能與珠江口以及瓊東南盆地的海底滑坡有著密切的相互作用關(guān)系。

按照從南到北、由西到東的順序，選取了3條穿過海底滑坡的地震剖面（圖5）做進一步分析，南海北部海底滑坡分布的區(qū)域用黃色充填的區(qū)域標示于圖5中。圖5中a、b滑坡分布在瓊東南盆地，c滑坡位于珠江口盆地的白云凹陷，這3處滑坡的后壁與陸架坡折的走向近似平行。根據(jù)圖6中（剖面位置見圖5）a、b滑坡卷入的地層時代，可推測滑坡自上新世開始發(fā)育，主體在第四紀最為發(fā)育，為多期多次大型海底滑坡。其中圖6b中由下向上的黃色、藍色、紅色虛線分別代表形成時期不同的多期次的滑坡。圖6c也是一個多期次的海底滑坡，早期的滑脫面形成于中中新世，更新世以來活動更加頻繁?；缕露葟谋毕蚰?、由西到東逐漸減小，均具有多期活動的特點。就滑坡開始發(fā)育的時間而言，東部要早于西部，但最為發(fā)育的時間較為一致，均為第四紀。從前人［30］的層序地層學(xué)資料可以看出，2Ma左右，南海北部發(fā)生過大規(guī)模的海平面變化，這對天然氣水合物分解導(dǎo)致沉積物失穩(wěn)起到了重要的作用，推測這3處滑坡觸發(fā)機制最主要的是天然氣水合物的分解。但是滑坡機制是復(fù)雜的，誰觸發(fā)誰有時還難以分辨，因為天然氣水合物分解既可以是滑坡的產(chǎn)物，也可以是滑坡的起因。

圖3 氣底辟的地震剖面（a）地震特征（b）和局部放大（c）圖Fig.3 Seismic profile（a），typical characteristics of seismic reflection（b）and partial enlarged detail（c）of gas chimney

圖4 南海第四紀巖漿活動分布Fig.4 Distribution of Quartenary magmatic activity in the northern South China Sea

在南海北部大陸邊緣，斷層的活動及其引發(fā)的地震活動誘發(fā)了一系列的會導(dǎo)致災(zāi)害的地質(zhì)構(gòu)造，如海底滑坡、陡坎、氣底辟等，形成了一個由活動斷層觸發(fā)的災(zāi)害鏈，這些災(zāi)害也會反作用于斷層，增加其活動性。在南海北部東側(cè)，斷層、震源、海底滑坡、氣底辟的分布位置基本一致，向西側(cè)，斷層分別與震源分布，與海底滑坡、氣底辟的分布位置大致吻合（圖5）。由此可見：在南海東北部，斷層活動觸發(fā)的地震導(dǎo)致了滑坡，滑坡體快速沉降以及含有豐富的有機質(zhì)，產(chǎn)生了大量的氣體，在壓力以及活動斷層的作用下，底部的流體會向上運聚形成氣煙囪；氣底辟的形成以及斷層的疏導(dǎo)作用致使氣體排出導(dǎo)致海底地層失穩(wěn)，有時也是海底滑坡形成的主要因素。而在西部，滑坡區(qū)域與地形驟然降低的陸架坡折十分吻合［31］，滑坡的根部大都以斷裂或者海底的隆起為邊界，其形成可能受斷層的活動影響較大、受地震的影響較小，與東部相同的是滑坡體附近依舊發(fā)育了大量的氣底辟。總而言之，活動構(gòu)造之間錯綜復(fù)雜的相互影響、相互作用在南海北部形成了一系列的災(zāi)害鏈。

7 活動構(gòu)造與天然氣水合物關(guān)系

南海北部陸緣發(fā)育了一系列有利于天然氣水合物發(fā)育的活動構(gòu)造：活動斷裂、氣底辟、海底滑坡等（圖5）。南海北部的盆地多形成于晚白堊紀—古近紀，發(fā)育了一系列NE—NEE向的地塹、半地塹。新生代晚期南海北部為被動大陸邊緣，始新世時期，伸展裂陷形成了盆地，隨著后期陸緣熱沉降逐步沉沒于水下，盆地接受了富含有機質(zhì)物質(zhì)的湖泊相沉積，從而形成了烴源巖［32－33］?；顒訑鄬泳哂欣^承性，規(guī)模較大的斷層在第四紀以來多次活動，尤其是上新世以來受東沙運動的影響，南海北部發(fā)育了一系列NW向的切穿蓋層的活動斷裂；這些活動斷裂不僅本身就可以作為氣體的垂直運移通道，運移深部流體至水合物形成的溫壓帶，而且為氣底辟的發(fā)育提供了良好的先決條件，為天然氣水合物的垂直上移提供了另外的通道。在不少地震剖面中也可以看出NW向的走滑斷層貫穿氣底辟（圖3a）。

氣底辟在南海北部陸坡普遍發(fā)育。迄今為止，南海北部天然氣水合物存在的區(qū)域均伴隨有氣底辟的發(fā)育，氣底辟的發(fā)育與天然氣水合物的形成緊密地聯(lián)系在一起?；掠绕涫堑谒募o以來強烈活動的滑坡把大量的沉積物迅速地搬運下來，其中富含大量的有機質(zhì)，是烴類聚集的有利場所，在滑坡體內(nèi)充足的氣源供給有利于形成天然氣水合物。另外一方面，由于氣候的改變或者海平面的變化等因素的影響，天然氣水合物的分解導(dǎo)致了海底滑坡的發(fā)育。氣底辟作為與天然氣水合物關(guān)系最為密切的一種活動構(gòu)造，其在南海北部的分布情況可能直接決定了天然氣水合物的分布。南海陸緣東北部的大部分地區(qū)，氣底辟呈明顯的線性分布，走向NW—SE；另外除了在東沙海底高原處發(fā)育的氣底辟與海底滑坡的分布一致、呈環(huán)狀分布外，其他位置的氣底辟分布情況與滑坡的關(guān)系并不一致，而是與NW向活動斷層走向一致。由此可見：在南海北部的東側(cè)，NW向活動斷層切穿蓋層為氣底辟的發(fā)育提供了良好的條件；另外，南海東北部受東沙運動碰撞擠壓的影響，形成了一系列褶皺，NW向斷裂作為氣體的疏導(dǎo)系統(tǒng)，將烴源氣輸送到淺表，而這些褶皺成為天然氣保存的有利的圈閉。在南海北部陸緣的西部瓊東南盆地內(nèi)，氣底辟的分布呈現(xiàn)NE—NEE向，與滑坡分布的位置基本吻合（圖6）。由于南海北部的不同位置受到不同的動力機制影響，可能導(dǎo)致天然氣水合物成藏構(gòu)造要素也是完全不同的：在南海北部陸緣的東北部，5Ma以來在菲律賓板塊沿臺灣—呂宋島弧與歐亞大陸碰撞及南海向呂宋島弧下俯沖的影響下，產(chǎn)生一系列的NW向走滑斷層，為氣底辟的形成起到了重要作用，使得氣源可以垂直運移到水合物形成的溫壓帶。在南海北部陸緣的西部（鶯歌海盆地除外），隨著距離臺灣—呂宋島弧的位置逐漸變遠，受到NW向活動斷層的影響也變?。恢榻谂璧氐陌自瓢枷菀约碍倴|南盆地，氣底辟的發(fā)育與海底滑坡密切相關(guān)：可能出現(xiàn)天然氣水合物分解導(dǎo)致的海底滑坡，海底滑坡的快速沉積也有可能為天然氣水合物的形成提供條件。

圖5 南海北部活動斷裂與氣底辟、滑坡、地震關(guān)系Fig.5 Relationship among active faults，gas chiney，submarine landslides and earthquakes in northern South China Sea

圖6 滑坡縱向剖面特征Fig.6 Vertical profiles of submarine landslides

8 結(jié)論

1）南海北部活動斷裂從走向上有NE向、NEE—EW向以及NW向。NW向的左行走滑斷裂切割其他兩組斷裂；NEE向斷裂分布范圍最為廣泛并且與南海北部各個盆地和坳陷構(gòu)造單元的走向基本一致，為控坳斷裂?；顒訑嗔岩岳^承性為主，第四紀以來新生的斷層主要發(fā)育在蓋層之中。其中，NE向以及NEE向斷裂均為切割巖石圈的深大斷裂，NW向斷裂在南海北部呈等間距排列。

2）南海北部地震基本為深度較淺的淺源地震，在平面上呈線性分布，主要分布在東北部以及瓊東南的北部灣盆地附近。在東北部，震源呈北東向展布，集中出現(xiàn)在NE向活動斷層與NW向斷層交切處，切割巖石圈的NE向斷裂為發(fā)震斷裂，NW向斷裂為孕震斷裂；而在西南部，震源分布主要呈北西向走向，震源主要集中在NW向的走滑斷層位置處，NW向斷裂是主要的發(fā)震斷裂，NE向斷裂為孕震斷裂。在東部受東沙運動影響較為強烈，向西東沙運動影響逐漸減弱而紅河走滑斷層的影響逐漸加強。

3）氣底辟與斷層一樣，對于釋放超壓體系中流體的垂直上移起到了重要作用，東沙運動在南海北部形成的一系列左行的走滑斷層更有助于氣體的釋放以及氣底辟的發(fā)育。氣底辟作為流體垂直上移的通道，在天然氣水合物的形成過程中起到了極為重要的作用。

4）在南海北部陸緣分布有N2—Q3噴發(fā)的玄武巖，巖體在平面上由東向西順時針分布，由北東向變?yōu)楸睎|東向，明顯受張性斷層的控制。

5）南海北部陸緣天然氣水合物的分布在南海北部陸緣的東側(cè)受NW向走滑斷層的影響較大，與滑坡分布的位置大為不同，然而在南海北部陸緣的西側(cè)水合物的分布與海底滑坡分布位置基本吻合。

廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局給作者提供了研究機會以及資料，謹致謝意。

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