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南海成因及其演化模式探讨

西太平洋边缘是现今规模最大,构造最复杂的板块边界,形成一系列边缘海。南海处于NE向与NNW向海盆链的转折部位,同时受到欧亚板块、菲律宾海板块与澳大利亚板块共同作用,形成复杂的构造环境(; )。

近几十年来,南海持续受到多方关注,进行了大量的基础地质调查与研究,包括1:100万海洋区域地质调查和各种资源的前期调查,以及3轮ODP-IODP的钻探。2010年开始,国家自然科学基金委资助“南海深海过程演变”重大研究计划,主要聚焦南海北部和海盆区,以多学科、多视角对南海深海过程及其演变进行研究,取得世界瞩目的成果。

南海是西太平洋最大的边缘海,其北缘以伸展为主,形成北部湾、琼东南和珠江口等张性盆地;南缘北部主要为拉张构造,南部为俯冲碰撞区;西缘为走滑-伸展构造,形成琼东南、莺歌海等走滑拉张盆地;东缘为马尼拉俯冲构造带;中央海盆为海底扩张区,拥有较清晰的磁异常条带。IODP 349航次钻探实施后,各海盆的扩张时间问题已得到解决,东部次海盆最早开始扩张时间~33 Ma,23.6 Ma扩张轴往南跃迁,同时西南次海盆开始扩张,于~15Ma东部次海盆扩张结束,~16 Ma西南次海盆扩张结束(;)。

尽管对南海已进行较深入的研究,认为在西太平洋边缘海中,南海的研究程度最高。但由于南海特殊的构造背景以及多板块的相互作用,同时南海在形成之后,其东缘和南缘构造出现极大的改变,增大了南海成因认识的难度,使得南海的形成与演化至今仍存在很大的争议(; )。

2 已有模型简述

对于南海的形成演化,已提出了许多不同的观点,其中影响较广泛的包括挤出模型(; ; )、弧后扩张模型(;)、大西洋型扩张模型(Ben- ;)、古南海俯冲拖曳模型(; ; )、地幔柱引起的拉张模型()、右行走滑拉分模式(;;)、综合作用下的被动扩张()、古南海拖曳与印支半岛拖曳结合的模型等(; ; )。

南海成因的众多模型中,一些模型因与大量地质现象和事实不吻合,没有得到广泛的支持。影响最广的是印支半岛挤出模型和古南海俯冲拖曳模型。

2.1 印支半岛挤出模型

, )、等根据物理实验,结合地质观测提出,印度与欧亚大陆的碰撞导致印支半岛沿哀牢山—红河左旋断层往南挤出超过700 km,从而使得南海海盆张开。该模型似乎很合理,在国内也得到广泛的引用和支持(, )。通过大量地质调查后,发现该模型存在许多与实测地质不吻合的问题。

(1)南海扩张是华南大陆边缘晚白垩世以来长期裂谷作用的结果。这些裂谷的发育时间比哀牢山—红河断裂开始时间(约40 Ma)(; )要早得多,而南海海盆开始扩张时间32 Ma,却更晚,因此两者在时间上并不吻合()。

(2)印支半岛沿哀牢山—红河断裂挤出,西缘断裂左旋位移,若是南海扩张的主因,那么扩张应从西往东发展,而实际情况正好相反。

(3)南海西缘断裂左旋运动往南延伸终止于绥和断裂,其南部的万安东断裂变为右旋,而绥和断裂仍处于西南海盆的北侧,显然不足以导致海盆扩张。同时南海西缘走滑拉张盆地的沉积厚度以新近系为主,表明古近纪西缘走滑可能规模不大。

(4)哀牢山—红河断裂带走滑位移量比完全挤出构造模型需求量小得多(),本身不足以支撑南海的扩张。

(5)的实验将印支半岛南侧和东侧设为自由边界,这显然与实际情况完全不同。印支半岛以及南海周边有不同板块,且不同板块之间有复杂的构造边界与相互作用,东侧的太平洋、南侧包括已消亡的新特提斯和古南海等。

显然挤出说模型过于简单,难以解释盆地发育的几何形态、时间及其复杂性。西藏—喜马拉雅重力势效应没有往南延伸太远,未及东南亚()。

2.2 古南海俯冲拖曳模型

古南海俯冲拖曳模型,推测现南海南侧存在古南海,往南向婆罗洲的俯冲拖曳导致其后华南陆缘的拉张和裂谷作用,形成南海(;)。

由于古南海已俯冲消亡,必须确定古南海的存在与规模,才是支持该假说的关键。纳土纳岛—婆罗洲北部—中南巴拉望岛一线的蛇绿岩套和拉姜—克罗克碰撞增生带支持古南海的存在和对该假说的支持。认为拉姜群和克罗克组是古南海的深海沉积,沿卢帕尔线往南俯冲形成增生楔。致使古南海的存在可以得到证实,但该模型依然存在以下致命的问题。

(1)婆罗洲西北部沙捞越拉姜群深海沉积结束于中或晚始新世,形成沙捞越造山带()。即南海张开之前,廷贾线以西的古南海已消亡,曾母地块与婆罗洲碰撞隆升。这表明南海扩张与廷贾线以西的古南海无关。

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