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南黄海位于中国大陆和朝鲜半岛之间,北以成山头-长山串一线为界与北黄海相通,南以启东咀-济州岛一线为界与东海相连,属于浅海大陆架。南黄海地区兼跨中朝、扬子和华南三大构造单元,南黄海盆地位于下扬子地台的东端,是一个自震旦纪以来不断迁移叠合、并经多次改造而使原貌不完整的序列残留盆地,其构造演化极为复杂。南黄海是中国近海唯一未获得工业性流油的海域,其油气前景已成为人们关注的热点。另外,我国在该区与朝鲜、韩国尚存在海域及油气资源的划界争议问题。因此,这一区域地质结构、区域构造和形成演化的研究不仅对了解中朝、扬子和华南三大块体之间的相互作用和中生代以来欧亚板块与太平洋板块之间的相互作用有重要意义;而且对于寻找油气资源,维护我国海洋主权和权益,保护海洋环境,促进国民经济建设均具有重要意义;同时对于探索印支运动以来亚洲东部大陆的构造演化也非常重要。独特的大地构造位置,很好的油气资源前景使其成为国内外地学研究的热点,也是中朝、中韩海洋划界,海洋主权和权益争夺的重要地区。
本文以“我国海域1∶100万地质地球物理系列图编制”项目为依托,收集、整理、统计分析了南黄海及邻域的岩石物性资料,利用南黄海及邻域重力异常数据和磁力异常数据进行地球物理场特征分析,并进行重磁资料数据处理,包括重磁数据常规处理和二维小波多尺度分析;对南黄海及邻域重磁异常进行了分区分析,并结合岩石物性资料和钻井、地震等地质资料对重磁异常场进行综合解释;在此基础上,分析了研究区莫霍面展布特征,磁性基底特征,结晶基底性质以及火成岩分布特征;通过重磁异常推断,结合地震剖面资料研究了断裂特征,重点分析了块体边界断裂,并初步探讨了南黄海盆地的形成与演化。重磁二维小波变换多尺度分析作为一种新型的处理方法,在研究区地球物理场场源的分离、不同场源异常体异常特征的突出、构造的重新认识和圈定等方面都取得了很好的应用效果。利用南黄海及邻域最新的布格重力异常数据资料,将小波分析与向上延拓方法相结合,分析对比向上延拓20km的布格重力异常结果与小波分析4阶逼近布格重力异常结果,求取南黄海及邻域莫霍面的深度,并对重力场及莫霍面深度进行初步研究。其中小波4阶逼近结果代表莫霍面形态,小波4阶细节结果代表南黄海及邻域坳陷和隆起形态。
本文计算的南黄海莫霍面埋深在29~32km之间,变化平缓,说明地壳基本处于均衡状态,其深度变化总体呈现北高南低、东高西低的分布格局。其中,千里岩隆起区和南黄海东部海域为地壳减薄、岩石圈伸展区域。南黄海盆地磁性基底主要为火成岩和变质岩,磁性基底深度起伏变化比较大,深度在5~11km之间变化,存在三个磁性基底深埋区,分别是苏北磁性基底深埋区、勿南沙隆起磁性基底深埋区和北部盆地磁性基底深埋区。磁性基底等深图较好地反映了南黄海磁性基底的展布和基本构造格架。根据重、磁资料,周缘露头和区域地质资料推断,南黄海结晶基底具有双层前南华系基底。其中,一套基底是由深融硬化结晶变质的太古界及下元古界构成,它们构成南黄海中央的稳定结晶基底;第二套基底是由中、上元古界及其相当的浅变质地层构成,这套由浅变质岩组成的基底围绕中央结晶基底分布。南黄海及邻区广泛分布多期火成岩,其中以燕山期火成岩最为发育。根据重磁异常分析本区火成岩分布主要可分为三个带:苏鲁火成岩带、南黄海东部火成岩带和闽浙火成岩带。南黄海及邻域重、磁异常最明显的特征是沿NE或EW向展布,是断裂与构造分带的综合反映。根据南黄海重磁异常图、莫霍面等深图、磁性基底埋深图及火成岩分布图的分析结果认为,南黄海区域构造特征为一级构造单元呈NE向带状分布,盆地内构造走向以EW为主。南黄海一级构造单元NE向带状分布是中朝、扬子和华南三大块体相互作用和郯庐断裂活动在南黄海地区的综合反映;盆地内部构造走向主要受新生代以来欧亚板块与太平洋板块相互作用的影响。根据重磁异常,结合地震剖面资料解释推断,南黄海及邻域主要的大断裂有:四条块体边界断裂带(其中西部边界断裂-郯庐断裂带不在研究区范围内)和十条块体内部断裂。其中,四条块体边界断裂控制了该区的区域构造格局。NE-EW向的断裂构造控制了盆地内坳陷的分布和延伸。
五莲-青岛-荣城断裂带为一切割岩石圈的深大断裂,沿断裂带分布的含柯石英的超高压榴辉岩,本文推测该断裂带是扬子块体的北部边界。而南黄海北部断裂带(嘉山-响水断裂东延入海部分)是晚白垩世末,岩石圈转向了伸展运动所形成的断裂,可称为南黄海中-新生界断陷盆地的边界,但并非下扬子块体与华北块体碰撞拼贴的边界。中朝块体与扬子块体的碰撞拼合、郯庐断裂带的走滑活动以及中生代以来欧亚板块与太平洋板块相互作用是南黄海构造演化的三个控制因素,盆地内断裂的形成和展布与这三个因素密切相关;南黄海盆地是叠置于前震旦纪变质基底之上,经历多期构造活动改造而形成的残留沉积盆地,具有复杂的形成与演化过程。本文根据不同时期发育的盆地类型将南黄海盆地形成和演化划分为四个阶段:古生代海相盆地演化阶段、中生代陆相盆地演化阶段、古近纪断陷盆地演化阶段和新近纪以来坳陷盆地演化阶段。
综上所述,本文应用最新的重力、磁力、地震和区域地质资料,在对岩石物性分析的基础上,利用先进的数据处理技术处理研究区重磁数据,对研究区重磁异常进行了详细分析和综合解释。在此基础上,研究了深部构造特征和主要深大断裂特征,初步讨论了南黄海盆地的形成和演化。在块体边界断裂划分与认识、深部结构认识和盆地演化阶段划分上取得了新的成果,为进一步深入研究提供了基础资料,对油气资源调查与评价将发挥积极作用。