陳建文,許明,雷寶華,施劍,劉俊
1.青島海洋地質(zhì)研究所,青島 266071
2.海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,青島 266071
南黃海盆地位于揚(yáng)子板塊的東緣,被認(rèn)為是下?lián)P子塊體的主體部分(陳建文等,2018)。由南往北劃分為青島坳陷、嶗山隆起和煙臺(tái)坳陷3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。南黃海盆地作為揚(yáng)子板塊的一部分,經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化過程(圖1)。歐亞大陸東部由多個(gè)塊體拼合而成[1-2],其中華北板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞拼合過程是地質(zhì)演化過程中最重要的構(gòu)造事件之一[3],控制著秦嶺-大別-蘇魯造山帶的形成,也影響著華北與揚(yáng)子板塊周邊盆地的形成、發(fā)育以及演化[4]。
揚(yáng)子板塊位于華北板塊和華夏古陸之間(如圖1),由多個(gè)小型板塊群組成[6-7],發(fā)育太古代—元古代結(jié)晶基底[8-9],上覆7~10 km厚新元古代—中三疊世海相地層,中生代印支運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈變形使海相地層之上被陸相地層不整合覆蓋;揚(yáng)子板塊晚三疊世—中侏羅世地層記錄了大別-蘇魯造山帶形成時(shí)期的前陸盆地沉積,而之后早白堊世—古近紀(jì)局部地區(qū)發(fā)育裂谷盆地沉積。
華北板塊位于揚(yáng)子板塊北側(cè)(圖1),為中國最古老的構(gòu)造單元,保存世界上最古老的巖石[10-12]。華北板塊太古代—早元古代強(qiáng)烈變質(zhì)結(jié)晶基底被中元古代—早二疊世海相地層廣泛覆蓋,其上中—新生代陸相沉積位于華北板塊內(nèi)部多個(gè)盆地之中。在北部,華北板塊與西伯利亞-蒙古板塊在晚二疊世發(fā)生碰撞,形成了中亞造山帶[13-15],而在其西南部以秦嶺-大別-蘇魯造山帶為界[15-16]。
大別-蘇魯造山帶的形成受控于華北-揚(yáng)子板塊碰撞,為世界最大的連續(xù)超高壓變質(zhì)帶[3,17]。大別造山帶呈北西西向分布[18],自南向北包括高壓綠片巖相單元、高壓角閃巖相單元、高壓榴輝巖相單元、超高壓榴輝巖相單元、北大別單元以及北淮陽單元[19]。蘇魯造山帶呈北東向展布,其南界為嘉山-響水?dāng)嗔?,北界為五?煙臺(tái)縫合帶,蘇魯造山帶包含南部的高壓綠片巖相單元和北部的超高壓榴輝巖單元,可以與大別造山帶相關(guān)聯(lián)。
前人針對(duì)華北板塊和揚(yáng)子板塊的碰撞過程做了大量的研究工作,提出了多種碰撞模型(圖2)[5,20-26],針對(duì)華北-揚(yáng)子板塊的俯沖極性和方式、高壓/超高壓巖石變質(zhì)作用和折返過程以及郯廬斷裂形成等關(guān)鍵問題提出多種觀點(diǎn),然而大多數(shù)的研究工作主要集中于陸地,在華北-揚(yáng)子板塊碰撞作用影響的海域開展的工作仍相對(duì)匱乏。
關(guān)于華北板塊與揚(yáng)子板塊的碰撞時(shí)間,不同學(xué)者在不同研究區(qū)域得到了不同的結(jié)論[27-32],其中確定大別-蘇魯超高壓變質(zhì)作用發(fā)生的時(shí)間,是認(rèn)識(shí)大陸碰撞及高壓變質(zhì)巖折返過程的關(guān)鍵。關(guān)于該問題,超高壓變質(zhì)作用的時(shí)間存在新元古代、早古生代和早中生代三種觀點(diǎn),現(xiàn)如今主流觀點(diǎn)認(rèn)為碰撞發(fā)生于晚三疊世,Li et al.(1993)通過 Sm-Nd 同位素確定超高壓變質(zhì)巖年齡為三疊紀(jì)[27],同時(shí)Ames et al.(1993)通過U-Pb定年方法得出變質(zhì)年齡在晚三疊世,認(rèn)為晚三疊世是揚(yáng)子-華北板塊碰撞的上限時(shí)間[31]。作為一個(gè)橫跨中國東部的巨型造山帶,華北-揚(yáng)子板塊在不同時(shí)期的碰撞時(shí)間具有穿時(shí)性,而黃海海域作為造山過程在海域中延伸的位置所在,在不同學(xué)者提出的不同碰撞造山模式中,海域中碰撞活動(dòng)發(fā)生的位置及時(shí)間均有一定的差異。
圖1 華北-揚(yáng)子板塊碰撞區(qū)域大地構(gòu)造圖(a)及南黃海盆地構(gòu)造單元和本研究中二維地震剖面位置圖(b)(修改自文獻(xiàn)[5])F1.古洛南-欒川縫合帶,F(xiàn)2.商丹縫合帶,F(xiàn)3.勉略縫合帶及其延伸部分,F(xiàn)4.五蓮-煙臺(tái)斷裂帶,F(xiàn)5.江紹斷裂帶,F(xiàn)6.郯廬斷裂帶。Fig.1 Tectonic map of North China and Yangtze collision zone (a),and tectonic unit map of South Yellow Sea and location map of 2D seismic profiles (b)From reference [5].F1.Paleo-Luonan-Luanchuan suture,F2.Shangdan suture,F3.Mianlue suture and its extension,F4.Gulian-Yantai Fault zone,F5.Jiangshao Fault zone,F6.Tanlu Fault zone.
圖2 前人對(duì)于華北-揚(yáng)子板塊碰撞模型總結(jié) (據(jù)文獻(xiàn) [5,20-26]修改)Fig.2 Previous models for North China-Yangtze collision (from references[5,20-26])
在陸域的研究中,從以郯廬斷裂作為轉(zhuǎn)換斷層的雙向俯沖、揚(yáng)子板塊向北楔入到華北板塊之中,到華北板塊向南俯沖于華南板塊之下,多種不同的大陸拼合模式對(duì)于如何整合亞洲大陸東部沉積、深部構(gòu)造、古地磁等資料提出了挑戰(zhàn)(圖2)。
現(xiàn)階段,主要觀點(diǎn)認(rèn)為蘇魯造山帶在海域內(nèi)對(duì)應(yīng)于千里巖隆起帶,而造山帶向朝鮮半島的延伸情況仍然具有一定的爭(zhēng)議;除此之外,陸域連云港斷裂、嘉山響水等主要斷裂與千里巖隆起帶各邊界斷裂的對(duì)應(yīng)關(guān)系仍欠缺,哪一條斷裂作為華北-揚(yáng)子板塊的主要縫合線尚具有爭(zhēng)議[33-36],不同地球物理方法所獲得的邊界特征具有一定的差異,阻礙了對(duì)于海域碰撞縫合帶的認(rèn)識(shí)。
關(guān)于華北-揚(yáng)子板塊碰撞在黃海海域的地殼形態(tài),前人地震層析成像結(jié)果揭示,蘇魯造山帶之下P波速度結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的“鱷魚嘴式”形態(tài),揚(yáng)子板塊上、下地殼拆離,華北板塊速度異常體楔入其中,在蘇魯造山帶東側(cè)過黃海海域地震層析成像剖面中,華北板塊為高速異常體,其上部和下部為揚(yáng)子板塊低速體[36-37],揚(yáng)子板塊上地殼向華北板塊仰沖,而俯沖揚(yáng)子巖石圈部分留存于華北板塊之下(圖3),該碰撞形態(tài)在后續(xù)的研究中也得到了其他部分學(xué)者的支持[38-39]。
由于不同學(xué)者運(yùn)用不同地質(zhì)證據(jù)來提出自身的模型,并且絕大多數(shù)研究主要集中于揚(yáng)子板塊陸域地區(qū),缺乏對(duì)于華北-揚(yáng)子板塊拼合帶在海域內(nèi)的延伸情況研究,拼合造山帶在海域的深部構(gòu)造形態(tài)仍然沒有明確資料進(jìn)行約束。
本文對(duì)華北-揚(yáng)子板塊碰撞在南黃海海域重力、磁性、地震速度等前人資料進(jìn)行分析總結(jié),依據(jù)項(xiàng)目組近年來在南黃海海域所進(jìn)行的調(diào)查研究工作,通過分析二維地震反射剖面中深部構(gòu)造信息,對(duì)華北-揚(yáng)子板塊碰撞位置以及深部構(gòu)造格架提供約束。
圖3 過蘇魯造山帶地震層析成像剖面 (引自文獻(xiàn) [37])SK-C:華北板塊地殼,YZ-UC:揚(yáng)子板塊上地殼,YZ-S:揚(yáng)子板塊下地殼,圖中揚(yáng)子板塊呈“鱷魚嘴”形態(tài),華北板塊楔入其中。Fig.3 Tomography profile across Sulu orogeny(from reference[37])SK-C.North China crust,YZ-UC.Yangtze upper curust,YZ-S.Yangtze lower crust.The North China block wedged into the crocodile-like Yangtze Block.
下?lián)P子區(qū)域構(gòu)造十分復(fù)雜,主要發(fā)育近東西—北東、北北東、北西走向構(gòu)造組成的弧形斷裂-褶皺構(gòu)造系統(tǒng)。西部靠近郯廬斷裂帶和大別-蘇魯造山帶主要以北東走向的褶皺-斷裂系統(tǒng)為主,向東構(gòu)造線逐漸轉(zhuǎn)為北東東—近東西走向[40]。
南黃海海域作為揚(yáng)子板塊和華北板塊碰撞帶的主要延伸場(chǎng)所具有重要的研究意義。南黃海盆地位于下?lián)P子地塊,占據(jù)了下?lián)P子地塊的主體。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征、重力及磁力異常資料,南黃海盆地在前南華紀(jì)結(jié)晶基底之上發(fā)育,經(jīng)歷了中元古代末四堡運(yùn)動(dòng)和新元古代晉寧運(yùn)動(dòng)的固結(jié)回返后,形成變質(zhì)巖結(jié)晶的基底結(jié)構(gòu)。顯生宙以來,南黃海盆地作為揚(yáng)子地臺(tái)的一部分,經(jīng)歷了加里東、海西、印支—燕山、喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。南黃海盆地根據(jù)地層沉積展布特征、構(gòu)造變形樣式、地層保存狀況,陸相中—新生代盆地二級(jí)構(gòu)造區(qū)可劃分為“兩坳夾一隆”。由北向南依次為:煙臺(tái)坳陷、嶗山隆起和青島坳陷(圖1)。
南黃海盆地是由中—古生代海相殘留盆地和中—新生代陸相盆地組成的疊合盆地(表1)。震旦紀(jì)—志留紀(jì)時(shí)期南黃海盆地位于揚(yáng)子板塊被動(dòng)大陸邊緣之下,開闊臺(tái)地相和海陸交互相沉積地層構(gòu)成了盆地初期發(fā)育的基礎(chǔ);自志留紀(jì)晚期開始,中國南方發(fā)生強(qiáng)烈造山運(yùn)動(dòng),終止了揚(yáng)子板塊自震旦紀(jì)以來的海侵旋回歷史,揚(yáng)子板塊與華夏古陸碰撞導(dǎo)致江南造山帶的形成,區(qū)域普遍發(fā)生隆升并缺失上志留統(tǒng)和大部分中—下泥盆統(tǒng),加里東構(gòu)造期盆地初步形成“兩坳夾一隆”的格局;下?lián)P子晚泥盆世開始發(fā)生明顯海侵,在早二疊世達(dá)到頂峰,隨后在早二疊世末期轉(zhuǎn)換為擠壓匯聚背景,發(fā)生大規(guī)模區(qū)域隆升和海退,南黃海地區(qū)由淺海臺(tái)地變?yōu)闉I海沼澤環(huán)境,沼澤相地層和煤系地層為下?lián)P子地區(qū)典型沉積;中三疊世末期發(fā)生印支運(yùn)動(dòng),揚(yáng)子板塊-華北板塊碰撞拼合形成了大別-蘇魯造山帶,強(qiáng)烈的褶皺造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致區(qū)域的隆升,形成大量的逆沖推覆構(gòu)造,南黃海盆地進(jìn)入前陸盆地演化階段;從中生代開始,西太平洋構(gòu)造域逐漸影響盆地演化,至晚侏羅世—早白堊世,下?lián)P子區(qū)域廣泛發(fā)育伸展作用,大范圍的陸相斷陷盆地沉積疊合于中—古生代海相地層和前陸盆地沉積之上;直至漸新世,南黃海盆地開始坳陷盆地沉積,沉積分布廣泛,構(gòu)造作用減弱,地層平緩且缺乏變形[41]。以華北-揚(yáng)子板塊碰撞為代表的印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作為南黃海區(qū)域最關(guān)鍵的構(gòu)造活動(dòng)對(duì)海相中—古生界產(chǎn)生了最為強(qiáng)烈的改造,強(qiáng)烈的擠壓變形作用影響著區(qū)域內(nèi)地層。
根據(jù)重、磁資料,華北-揚(yáng)子板塊碰撞在下?lián)P子海域具有明顯延伸。在區(qū)域布格重力異常圖中,重力異常具有明顯的分帶性,南黃海盆地以低異常值為背景,在盆地中部和東部疊加高異常;在盆地北側(cè)千里巖隆起區(qū),主要由一系列高異常連接組成,異常幅值為10~50 mGal,異常帶呈北東向展布,其異常特征可以向西追索于蘇魯造山帶所在的位置[42](圖4)。在重力異常剖面中,千里巖隆起與南北兩側(cè)盆地重力異常具有強(qiáng)烈差異,反映了千里巖隆起帶位于揚(yáng)子-華北板塊碰撞結(jié)合帶位置。
同時(shí),對(duì)區(qū)域重力異常進(jìn)行深部的延拓,分別得到向上延拓20 km和50 km的重力異常圖,能夠反映更大區(qū)域尺度上的重力異常特征。在20 km重力異常延拓圖中,千里巖隆起區(qū)和南黃海盆地東部仍表現(xiàn)為較高重力異常特征;在50 km重力異常延拓圖中,千里巖隆起異常區(qū)明顯減弱,而南黃海盆地東部仍展現(xiàn)為明顯的重力高異常帶(圖5)。
在區(qū)域磁異?!鱐圖中,千里巖隆起區(qū)為負(fù)磁性異常背景下分布著一系列串珠狀正異常,異常值為100~250 nT,該異常帶將華北與揚(yáng)子板塊分隔開來,此外千里巖隆起帶內(nèi)正異常向西與陸域蘇魯造山帶斷續(xù)連接,推測(cè)為蘇魯造山帶在海域上的延伸(圖6)。
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據(jù)地表露頭資料顯示,千里巖隆起帶高異常值是由變質(zhì)巖系、火山巖所引起,其中榴輝巖原巖為拉斑玄武巖系列,與大別-蘇魯造山帶中榴輝巖相似[43]。嶗山隆起東部在重力、磁力異常圖上發(fā)育有相對(duì)高異常值,與千里巖隆起及蘇魯造山帶具有一定的相似性。
為了解華北-揚(yáng)子板塊碰撞在海域內(nèi)部變形特征,本文選取了南黃海盆地?zé)熍_(tái)坳陷北緣自西向東三條地震剖面(剖面 A-A',B-B',C-C',位置如圖1b所示),三條剖面跨過煙臺(tái)坳陷北部邊緣與千里巖隆起的接合部位,能夠從地層及構(gòu)造特征中提取華北-揚(yáng)子板塊碰撞的信息。為反映深部構(gòu)造特征,本次地震剖面提取了12 s深度的反射信息,能夠反映一定深部下地殼和莫霍面的特征。
在二維反射剖面A-A'中(圖7),南黃海盆地基底之上解釋出6組反射層,通過區(qū)域?qū)Ρ冉忉專瓷鋵幼韵露戏謩e為:南黃海盆地基底頂部反射Tg,Tg反射局部能量較強(qiáng),大部分能量弱,連續(xù)性差,Tg反射層之上為中—古生界海相地層;海相地層之上為印支構(gòu)造面反射T8,是南黃海盆地內(nèi)廣泛識(shí)別的角度不整合界面,代表了下三疊統(tǒng)的頂面,反射多為強(qiáng)振幅、低頻,在地震剖面中大部分區(qū)域內(nèi)連續(xù)性較好;T8反射層之上為T72反射層,區(qū)域?qū)Ρ冉忉尀橄掳讏捉y(tǒng)頂界反射,該套地層主要分布于煙臺(tái)坳陷的北部,反射呈中強(qiáng)振幅、中低頻率、連續(xù)性較好,為一套互為平行、能量強(qiáng)、連續(xù)性較好反射軸;之上T71反射層代表中白堊統(tǒng)赤山組和蒲口組頂界,該波組主要分布于煙臺(tái)坳陷的東部和中部,為一套平行、能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好、中低頻率的反射;T7反射層被解釋為上白堊統(tǒng)或泰州組頂,表現(xiàn)為反射能量中等、連續(xù)性較好,在整個(gè)煙臺(tái)坳陷可以追蹤對(duì)比;解釋剖面最上部,T2反射反映了古近系地層的頂面,為整個(gè)區(qū)域上最大的不整合面,該不整合面為古近系與新近系的分界面,T2反射波組一般由兩個(gè)相位組成,具有頻率高、連續(xù)性好、振幅強(qiáng)、波形穩(wěn)定、相位平行的特征。
圖4 南黃海海域布格重力異常圖及重力異常剖面 (引自文獻(xiàn) [42])Fig.4 Bouguer gravity anomaly map with gravity anomaly section of the South Yellow Sea (from reference [42])
圖5 南黃海海域布格重力異常上延 20 km、50 km 延拓圖Fig.5 Bouguer 20 km and 50 km prolongation map of South Yellow Sea
而在盆地東側(cè)的兩條剖面B-B'(圖8)及C-C'(圖9)中,相比煙臺(tái)坳陷西側(cè)地震剖面,可以識(shí)別出另一套明顯的侏羅系頂界反射層T73,位于T8和T72之間,該反射波主要分布于煙臺(tái)坳陷的東北凹,分布范圍很小,表現(xiàn)為中-強(qiáng)振幅、中-低頻率、連續(xù)性較好。
圖6 南黃海海域磁性異常圖及磁性異常剖面 (引自文獻(xiàn) [42])Fig.6 Magnetic anomalies map with section of South Yellow Sea (from reference[42])
圖7 二維地震剖面 A-A'解釋圖Fig.7 Interpreted section of A-A'
在西側(cè)地震剖面A-A'中,千里巖隆起與南黃海盆地之間界線明顯,地震剖面中接觸界線由一系列斷續(xù)南傾反射組成,推測(cè)為斷層面的反映,斷層向下延伸,并在深度 20 km(~6 s)附近斷層傾角變緩,向南黃海盆地基底內(nèi)部延伸,展現(xiàn)出拆離帶特征;在千里巖隆起內(nèi)部,缺乏明顯的反射特征,在剖面北側(cè),千里巖隆起內(nèi)斷續(xù)反射發(fā)生北傾,呈現(xiàn)一定的背斜形態(tài),自近地表向南延伸進(jìn)入到盆地中的煙臺(tái)坳陷基底之中。在剖面A-A'深部,缺乏明顯的下地殼反射,在千里巖隆起之下9~10 s深度范圍內(nèi)存在一系列斷續(xù)反射,為莫霍面反射,莫霍面深度約為30 km;南黃海盆地之下并未識(shí)別出莫霍面反射,千里巖隆起之下莫霍面反射并未延伸進(jìn)入到盆地之下。
圖8 二維地震剖面 B-B’解釋圖Fig.8 Interpreted section of B-B’
在煙臺(tái)坳陷東北緣,剖面B-B'及C-C'中可識(shí)別出侏羅系,位于邊界斷裂南側(cè),侏羅系在橫向上厚度變化巨大,在盆地邊緣受斷裂活動(dòng)及擠壓抬升作用影響,地層厚度明顯減薄,而向盆地內(nèi)部地層厚度顯著增大,顯示出T8反射層之上的地層為受斷層活動(dòng)影響的生長(zhǎng)地層,表明千里巖隆起南緣斷裂主要在侏羅紀(jì)早期發(fā)生一期活動(dòng),該時(shí)期可以大致約束華北-揚(yáng)子板塊的碰撞時(shí)限,碰撞主要發(fā)育于不整合界面T8和T73之間。盆地中斷裂體系經(jīng)歷了多期活動(dòng),主要受新生代伸展活動(dòng)所影響,在晚三疊世—侏羅紀(jì)的華北-揚(yáng)子板塊碰撞時(shí)期為擠壓逆沖斷裂體系,在中生代末期開始發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn),斷層受伸展活動(dòng)影響反轉(zhuǎn)形成正斷層。在剖面B-B'和C-C'深部,千里巖隆起和南黃海盆地的邊界在深部作為一個(gè)拆離帶延伸至南黃海盆地之下7~8 s深度范圍內(nèi)。在剖面B-B'中,千里巖隆起之下深度~10 s處具有明顯的莫霍面反射,呈斷續(xù)分布,并且在南黃海盆地之下反射消失,而在剖面C-C'中未識(shí)別出莫霍面反射。
在區(qū)域重、磁異常圖中(圖4,6),最明顯的特征在于存在兩個(gè)重磁異常高分布區(qū),第一個(gè)區(qū)域位于南黃海盆地北側(cè)的千里巖隆起帶,重力異常呈北東向條帶狀斷續(xù)分布,重力異常值為20~40 mGal,該重力異常的分布形態(tài)與華北-揚(yáng)子板塊碰撞造山帶的分布具有明顯的一致性;在重力異常向上延拓20 km及50 km圖中(圖5),千里巖隆起帶所對(duì)應(yīng)的高異常特征仍然存在,表明該異常為相對(duì)大尺度區(qū)域特征所引起;此外,在重力異常剖面圖中,重力異常向深部具有明顯的延伸,同樣表明該重力異常的形成并不是局部異常所引起。
在區(qū)域磁性異常圖中,千里巖隆起地區(qū)最明顯的特征表現(xiàn)為相對(duì)高的磁性異常以串珠狀延伸,高異常值為150~200 nT,千里巖隆起與南黃海盆地界線清晰;相比于南黃海區(qū)域重力異常特征,千里巖隆起帶與陸域地區(qū)的連接性更好,具有更明顯的從蘇魯造山帶延伸至海域地區(qū)的特征。
圖9 二維地震剖面 C-C’解釋圖Fig.9 Interpreted section of C-C’
在南黃海盆地中,嶗山隆起區(qū)具有明顯的高異常,與區(qū)域地震剖面對(duì)比,可以證實(shí)中部嶗山隆起具有明顯的基底抬升,值得注意的是,嶗山隆起重、磁異常值大小與千里巖隆起帶異常值大小近似,可能表明千里巖隆起帶內(nèi)物質(zhì)與揚(yáng)子板塊具有一定相關(guān)性。
南黃海盆地北緣自西向東3條二維地震剖面中,南黃海盆地北部煙臺(tái)坳陷與千里巖隆起反射特征差異明顯,南黃海盆地內(nèi)淺部地層反射清晰,具有明顯沉積盆地特征,與之相比,北側(cè)千里巖隆起帶內(nèi)缺乏清晰反射,但在邊界斷裂處顯示有一系列斷續(xù)反射,推測(cè)為揚(yáng)子板塊深部變質(zhì)物質(zhì)折返過程中的痕跡,認(rèn)為千里巖隆起帶內(nèi)雜亂反射由深部變質(zhì)巖所引起,而部分空白反射區(qū)域則可能由于深部巖漿巖所導(dǎo)致。
南黃海盆地與千里巖隆起之間的邊界斷裂在各條地震剖面均為明顯的南傾斷裂,顯示出南黃海盆地在中生代碰撞期間自南向北逆沖的特征,后期在千里巖隆起帶內(nèi)變質(zhì)物質(zhì)折返過程中沿前期斷裂發(fā)生反轉(zhuǎn)。因此,根據(jù)前人研究推測(cè),具有3種可能:①揚(yáng)子板塊上地殼與下地殼發(fā)生拆離,沿著千里巖隆起仰沖于華北板塊(蘇魯造山帶)之上,下部巖石圈向下俯沖于華北板塊之下,超高壓變質(zhì)巖沿上地殼縫合位置發(fā)生折返;②揚(yáng)子板塊整體俯沖于華北板塊之下,南傾邊界僅僅反映了高壓變質(zhì)巖類似于變質(zhì)核雜巖的拆離折返過程;③華北板塊向南俯沖于揚(yáng)子板塊之下,根據(jù) Li et al.的研究結(jié)果,其中蘇魯造山帶及其延伸千里巖隆起帶具有向南北兩側(cè)逆沖折返特征[5]。
在本次解釋的地震剖面中,千里巖隆起與南黃海盆地以南傾斷層接觸,在近地表附近為向北仰沖的特征。在地震剖面中千里巖隆起之下具有明顯的莫霍面反射,在南黃海盆地之下莫霍面反射消失,而根據(jù)陸域地區(qū)深反射地震剖面的結(jié)果,北側(cè)華北板塊的莫霍面反射強(qiáng)度同樣比揚(yáng)子板塊內(nèi)莫霍面反射更強(qiáng)。因此,推測(cè)千里巖隆起帶深部莫霍面與揚(yáng)子板塊無關(guān),可能為華北板塊物質(zhì);在千里巖隆起南緣存在一系列南傾反射,并延伸入盆地基底之中,表明千里巖隆起帶具有揚(yáng)子板塊親緣。在以上可能中,本文更傾向于認(rèn)為至少在碰撞造山帶南界處,華北板塊向南楔入到南側(cè)揚(yáng)子板塊之中,該“鱷魚嘴形態(tài)”與前人陸域深反射地震剖面、地震層析成像所顯示的結(jié)果一致[38-39,44](圖10),其中在千里巖隆起之下莫霍面形態(tài)平整,并且深度穩(wěn)定在30 km左右,延伸至南黃海盆地北部莫霍面反射消失,認(rèn)為南黃海盆地北部莫霍面受到華北-揚(yáng)子板塊碰撞的影響。由于缺乏跨過整個(gè)造山帶的地震剖面,暫時(shí)無法完整約束華北-揚(yáng)子板塊碰撞的完整形態(tài)。
圖10 南黃海海域華北-揚(yáng)子板塊碰撞形態(tài)Fig.10 North China-Yangtze collision in the South Yellow Sea
(1)千里巖隆起帶與蘇魯造山帶具有相似的重、磁異常特征,華北-揚(yáng)子板塊的碰撞結(jié)合位置在黃海海域延伸至千里巖隆起帶。
(2)二維地震剖面中南黃海盆地與千里巖隆起的反射特征具有明顯差異,千里巖隆起南界斷層作為整個(gè)造山帶的南界。千里巖隆起帶內(nèi)反射雜亂,南黃海盆地中發(fā)育完整中—古生代海相地層以及中—新生代陸相地層,二者之間明顯的不整合界線T8代表了強(qiáng)烈的地層缺失,反映了印支運(yùn)動(dòng)期間華北與揚(yáng)子板塊的碰撞事件。
(3)千里巖隆起帶南部與南黃海盆地接觸界線呈現(xiàn)南傾特征,顯示在近地表位置揚(yáng)子板塊呈現(xiàn)向北仰沖的特征,南黃海盆地邊界南傾反射在基底深度顯示出傾角變緩的趨勢(shì),千里巖隆起與南黃海盆地基底巖石具有一定親緣性。
(4)千里巖隆起中,約30 km深度附近具有較清晰、平整的莫霍面反射,與前人陸域深反射地震剖面對(duì)比,推測(cè)千里巖下地殼可能具有華北地殼特征,揚(yáng)子板塊上、下地殼發(fā)生拆離,形成“鱷魚嘴式”結(jié)構(gòu),華北板塊向南楔入到揚(yáng)子板塊之中。
本研究過程中對(duì)于南黃海地區(qū)的深部資料有所欠缺,缺乏更為精確的深部資料用以約束揚(yáng)子板塊深部形態(tài)。此外,本研究?jī)H涉及南黃海盆地北部邊緣二維地震資料,缺乏延伸揚(yáng)子-蘇魯-華北整個(gè)構(gòu)造域的地震剖面。