中國大型湖泊的發(fā)育歷史

（一）構造大湖發(fā)育期中生代末，中國統(tǒng)一的大陸板塊已經(jīng)形成，其輪廓和現(xiàn)今的版圖基本相同。從更大的范圍看，統(tǒng)一的中國板塊處于兩個板塊聚合帶之間，其東西兩側為朱夏稱之為的“構造鋒線”（朱夏，1983，1990）。在中新生代期間，沿東西方向發(fā)生了蹺蹺板式的構造轉動。晚中生代東高西低，東部從華北地塊、下?lián)P子到東南地區(qū)為隆起，西部沿鄂爾多斯盆地、四川盆地、楚雄盆地為陸相沉積，再往西西藏羌塘盆地等為海相沉積。青藏高原隆起以后，地形呈現(xiàn)出西高東低階梯狀下降的特征。而古近紀處在過渡階段，在中國東部形成了大型湖泊群，包括渤海灣和南海北部大陸邊緣湖泊群。大地構造形變帶來了廣大范圍的古地理環(huán)境變遷，包括地形、氣候等各方面的巨變（圖4-1）。研究發(fā)現(xiàn)，中國在始新世以來經(jīng)歷了地形、氣候、構造等各方面的巨變：原來略為西傾的大陸變?yōu)閺娏覗|傾，發(fā)生了地形倒轉（圖4-1B）；原來的行星風系變?yōu)榧撅L風系，使橫貫東西的干旱帶退后西北（圖4-1A）；原來東部的裂谷盆地，變?yōu)檎w沉降（圖4-1C）（汪品先，1998）。隨著季風降雨和東傾地形，出現(xiàn)了大江東流的河系格局。在此之前，古近紀、特別是始新世的自然環(huán)境，與現(xiàn)在形成強烈的對照。始新世和漸新世時，裂谷作用造成了中國東部眾多的深水湖盆，包括今天渤海灣周圍和南海北部陸架在內(nèi)。當時渤海灣的湖群面積可達十余萬平方千米，縱然還小于現(xiàn)代的北美五大湖湖群（合計面積逾20×104km2），但遠大于當時美國西部著名的“綠河頁巖”湖群（其主體Gosuit與Uinta湖最大面積合計不足7×104km2）。圖4-1 新生代我國地形、氣候帶和沉積盆地構造特征的變化示意圖今天我國有面積＞1 km2的現(xiàn)代湖泊2300多個，但整體上處于少湖、小湖時期，比起始新世的大湖期來遠為遜色。現(xiàn)代中國最大的青海湖（面積4600 km2）還趕不上當時渤海灣湖群中濟陽坳陷的一個東營湖（最大可達5700 km2）。正是在地形倒轉前的裂谷作用，決定了大湖的存在。在此區(qū)域性的背景下，中國近海產(chǎn)生了一系列湖泊群，其基本單元是伸展作用而產(chǎn)生斷陷，其主要特征為較深水區(qū)緊靠斷裂（斷層）一側，則為陡坡。每次伸展作用造就了一批大小不一的構造湖泊（在構造研究上稱半地塹，茹克，1990）。這實際上與白堊紀早期岡瓦納古陸解體時在南美和非洲之間形成的一系列裂谷湖泊盆地（后來擴張成南大西洋）以及現(xiàn)在還正在發(fā)育的非洲東、西部兩大裂谷湖泊群的狀況類似。在中國近海盆地的發(fā)育歷史中，從區(qū)域看，與裂陷作用類似，有三期古湖泊的發(fā)育。第一期古湖泊發(fā)育于白堊紀晚期—古新世，主要分布于南黃海地區(qū)和東海盆地臺北坳陷。在近海的其他盆地區(qū)可能也有發(fā)育，但規(guī)模很小，零星分布（圖4-2）。發(fā)育于始新世的第二期古湖泊在中國近海規(guī)模最大，分布最廣，是地質歷史上最宏偉的多湖期（見圖4-3）。這一時期，湖泊成群，大大小小湖泊在當時超過上百個，整個湖泊面積約30×104km2，500 km2以上面積的湖泊超過50個，最大湖泊其面積上萬平方千米，在南海北部陸架盆地內(nèi)和渤海灣盆地內(nèi)發(fā)育了一大批面積大于2000 km2湖泊，東海盆地的東部也發(fā)育一批大型古湖。第三期湖泊發(fā)育于漸新世，主要分布于渤海灣盆地和北部灣盆地，以及珠江口盆地北部。要指出的是由于所有分析都限于現(xiàn)有的地球物理和地質資料，因此所構繪的古湖泊的范圍實際上是經(jīng)過剝蝕殘留的古湖部分，顯然，實際的古湖面積要比現(xiàn)在殘留的古湖面積要大。這些古湖的發(fā)育成為中國近海盆地發(fā)育中最為重要的事件。圖4-2 中國近海盆地晚白堊世—古新世斷陷湖盆分布圖（二）裂谷湖盆的構造模式裂谷湖盆由于有共同的形成機理，也具有某種共同的基本構造和幾何形態(tài)。通過東非裂谷、尤其是坦噶尼喀等湖泊的地質地球物理調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂谷湖泊的基本構造單元是平面上呈新月形的半地塹，裂谷湖盆則是由相反方向的半地塹交替聯(lián)結而成（Rosendahl等，1986）。這一發(fā)現(xiàn)，解釋了裂谷盆地的不對稱性和內(nèi)部由隆起分為若干次級盆地的特征（汪品先等，1993），為陸相含油盆地的形態(tài)分析提供了重要依據(jù)。近年來，在陸相油田勘探的層序地層學和現(xiàn)代裂谷盆地沉積體的調(diào)查基礎上，提出了裂谷盆地沉積充填的種種模式。如Lambiase（1990）在歸納四大洲六個盆地資料的基礎上，提出了大陸裂谷盆地五個階段的發(fā)育模型（表4-1）。在裂谷作用初期堆積河流相沉積，接著是深湖相沉積，由于半地塹的不對稱性，沉積充填也不對稱，直到充填到湖泊變淺，各半地塹之間的阻隔消失，水流沿裂谷中軸行進并搬運沉積，使湖泊沉積相轉為河流相（Lambiase，1990）。圖4-3 中國近海盆地始新世斷陷湖盆分布圖表4-1 大陸裂谷盆地湖泊沉積充填五階段我國近海范圍內(nèi)，新生代期間形成了10個沉積盆地，自北向南為：渤海灣盆地（本文僅指海域部分，下同，除非特別指明）、北黃海盆地、南黃海盆地、東海盆地、臺西盆地、臺西南盆地、珠江口盆地、北部灣盆地、瓊東南盆地和鶯歌海盆地（圖4-4）。這些盆地的形成、演化、改造以及相應的沉積環(huán)境，與盆地的基底構造、所處的板塊構造背景、區(qū)域構造背景及深部地質背景密切相關（龔再升等，1997，2004）。這里主要討論中國近海中新生代板塊構造背景及其對盆地形成與改造的控制作用，闡述古近紀裂陷幕及盆地分布特征。圖4-4 中國近海及鄰區(qū)沉積盆地分布及構造背景圖1.前印支期構造格局中國近海盆地區(qū)是中國東部大陸各構造單元向東、向南的自然延伸部分（圖4-4），在印支期之前經(jīng)歷過復雜的構造演化，造成新生代盆地基底在南北方向上具有顯著的分塊性。自北而南依次是中朝板塊（渤海灣盆地及北黃海盆地基底）、揚子板塊（南黃海北部盆地及蘇北南黃海南部盆地基底）、華夏板塊［東海盆地、臺西盆地、臺西南盆地和珠江口盆地（東部）基底］、華南板塊［珠江口盆地（西部）、瓊東南盆地、北部灣盆地、鶯歌海盆地（東北部）基底］、印支板塊［鶯歌海盆地（西南部）基底］（龔再升等，1997；邱中建等，1999）。這些板塊自太古宙經(jīng)元古宙到三疊紀期間，經(jīng)歷過復雜的發(fā)生、發(fā)展、拼合、裂離和再拼合的構造歷史，從古地磁資料看，這些板塊還發(fā)生過大規(guī)模的漂移。在古生代末的總體構造輪廓為：中朝板塊之北為內(nèi)蒙-東北地槽區(qū)，中朝板塊與揚子板塊之間為寬闊的秦嶺-大別山，揚子板塊向東南增生的華南地槽和華夏地槽。中朝板塊重要的構造事件有25億年前太古宙末的地殼生成過程，大致在現(xiàn)今的華北范圍內(nèi)出現(xiàn)過“微板塊”。接著經(jīng)過廣泛改造，于古元古代末中條旋回（距今約17億年）固結成為華北古板塊（馬杏垣等，1979），新元古代在地臺的東北和西南發(fā)生裂陷，古生代—三疊紀為克拉通盆地發(fā)展階段（李德生，1982）。揚子板塊重要的構造事件發(fā)生于元古宙末的晉寧運動（距今約8.5億年）是一次更為廣泛的大陸殼生成時期，結晶基底形成。其后至三疊紀為克拉通蓋層沉積階段。經(jīng)過加里東旋回及華力西-印支旋回縫合，中朝板塊與西伯利亞陸殼拼接形成更為廣大的古陸。晚三疊世的印支運動，又使揚子板塊與中朝板塊碰撞形成更大的古陸。并與印支地塊聯(lián)為一體。印支運動在中國地質歷史上是一個重要的轉折，它標志著中國大陸板塊的基本形成以后中國東部及現(xiàn)今陸架區(qū)，進入了環(huán)太平洋構造域新的構造活動時期（李春昱等，1982；任紀舜，1984）。2.后印支期板塊構造背景自20世紀60年代板塊構造學興起以來，人們把西太平洋邊緣及沿岸中新生代盆地形成與板塊運動相聯(lián)系，提出這些盆地的形成，是亞洲大陸板塊與太平洋板塊、印澳板塊運動相互作用的結果（圖4-5）。在全球板塊構造格局中，中國近海盆地分布區(qū)屬于環(huán)太平洋帶的重要組成部分。中、新生代期間西太平洋邊緣發(fā)育了超巨型俯沖帶，及相伴生的深海溝和島弧，包括日本—琉球島弧等（圖4-4）?；『髷U張則形成了一系列邊緣海，如東海和日本海（圖4-4）。南海的形成除受太平洋板塊俯沖的影響外，還受控于印度洋板塊的向北俯沖。一些學者認為后者對南海形成演化的影響可能更為重要（Tapponnier等，1982，1986）。中國近海的沉積盆地大部分在邊緣海范圍，部分則屬于陸內(nèi)海和海灣，如渤海灣、北部灣和北黃海盆地。其形成與這些板塊的相對運動直接相關。海洋調(diào)查和已獲得的古地磁資料表明，太平洋洋脊形成和擴張，大體始于中侏羅世初（190 Ma），隨著洋脊擴張，大洋板塊不斷向東亞大陸邊緣俯沖潛沒（Murphy，1975；Hilde等，1977，圖4-5）。據(jù)研究東亞大陸邊緣早期為安第斯型俯沖帶，俯沖角度較緩。中國東部出現(xiàn)的寬達600 km左右的巖漿巖帶（中基性火山巖、花崗巖等），其時代多集中于晚侏羅世和早白堊世，可能是安第斯型強烈俯沖的證據(jù)，同時出現(xiàn)的許多侏羅紀和白堊紀斷陷火山-碎屑巖充填的陸相盆地，顯然與俯沖引起的陸內(nèi)張裂活動有關。新生代轉為低應力的西太平洋型俯沖，角度較陡，形成現(xiàn)今的溝弧盆系統(tǒng)（李春昱等，1982；郭令智等，1983；金慶煥，1989；金性春等，1995）。大致從晚白堊世開始，在俯沖帶向大陸板塊一側，形成地幔柱上升，使巖石圈發(fā)生區(qū)域性的伸展和減薄，在中國東部和東南部大陸邊緣部位形成了一系列以沉積新生界為主的大中型裂陷盆地。這些盆地的形成除與西太平洋俯沖引起先存大陸的張裂有關，同時與中國西部構造活動有密切關系。隨著印澳板塊北行，與歐亞板塊逐步靠近，并于古新世（60 Ma）發(fā)生喜馬拉雅碰撞（圖4-5），新生代中國西部巖石圈經(jīng)受強烈擠壓并不斷上升；與之對應的是中國東部和近海區(qū)發(fā)生離散、斷裂、地殼薄化、巖石圈伸展、盆地沉降。一些學者把中國東部、東南亞新生代盆地形成與西部板塊碰撞擠壓聯(lián)系起來。Tapponnier等（1976）提出逃逸構造模式和滑移線場理論。1999年進行的南海大洋鉆探在南海北部陸坡區(qū)水深3294 m的深海中鉆取了長達859 m、時間跨度達32.8 Ma的連續(xù)深海沉積物柱狀樣（1148井），詳細記錄了漸新世以來南海北部的沉積、構造演化歷史，為南海北部乃至我國東部沿海地區(qū)油氣勘探研究提供了難得的研究素材。漸新世是南海海盆形成演化的一個重要時期。早漸新世，在加里曼丹島弧逆時針旋轉及華南微板塊繼續(xù)南移的聯(lián)合作用下，致使兩者之間的SN向擠壓應力場的加強，古南海洋殼向南俯沖于加里曼丹島北緣之下，而華南微板塊東南前緣隆起區(qū)的EW向斷裂，在太平洋板塊NWW向的擠壓及菲律賓島弧逆時針旋轉的聯(lián)合作用下，繼續(xù)不斷拉張并向深處切割，在30 Ma造成南海新洋殼的出現(xiàn)，形成磁條帶11期。可以認為，1148井底部的快速堆積夾濁流沉積，屬于南海海底擴張開始之前強烈構造活動期的產(chǎn)物；接近擴張開始的30 Ma（井深600 m）時沉積速率下降（圖4-6），此后沉積環(huán)境明顯變化。南海漸新世已經(jīng)是次深海相沉積，其中還含有始新世再沉積海相化石，說明古近紀早期的裂谷作用在南海已經(jīng)產(chǎn)生了海相盆地，海底擴張開始之前已處于深海環(huán)境（Wang等，2003）。同時化石群反映的水深而近岸的特點，正說明擴張初期的南海，還只是一個夾在兩岸陡坡間的東西向狹長海灣（Zhao，2005）。圖4-5 太平洋板塊與特提斯-亞洲板塊演化示意圖漸新世期間，華南微板塊的運動方向由向南轉為北，而太平洋板塊繼續(xù)沿NWW方向擠壓，造成南?？焖贁U張。在擴張活動中地幔物質沿擴張軸上涌，形成新洋殼。其間在28.5 Ma，26.5 Ma以及23.8 Ma有幾次較大規(guī)模的構造運動，造成深海沉積物的粒度大小及地球化學成分發(fā)生了跳躍及突變（圖4-6）。其中28.5 Ma是南海西北海盆停止擴張，而南海擴張軸僅在中央海盆發(fā)生張裂，到26.5 Ma 南海擴張軸發(fā)生跳躍，由原來EW向轉為NEE-SWW，形成磁條帶7期，使南海西南海盆打開。至23.8 Ma南海出現(xiàn)一次大規(guī)模的構造運動，不但造成沉積物成分發(fā)生改變，更有較大規(guī)模的滑塌層出現(xiàn)。正是全井構造活動影響最強的井段。幾乎所有的錄井曲線在此發(fā)生轉折，四次沉積間斷失去了3 Ma左右的紀錄（Li等，2006），特別是沉積地球化學分析的結果，發(fā)現(xiàn)許多元素的含量和比值在此發(fā)生突變（圖4-6，圖4-7）。尤其是釹同位素ε（Nd）值，從早漸新世的-9到-11 降至中新世的-12到-13（圖4-7），說明當時南海的沉積源區(qū)發(fā)生了較大的改變（Li等，2003；邵磊等，2004）。同時，漸新世的構造運動還帶來了成巖作用程度的不同：滑塌層段以下的有孔蟲殼已經(jīng)充填、重結晶，其氧同位素值強烈偏負，硅質化石向以方石英為主的蛋白石-CT轉化，魚牙化石經(jīng)過熱變作用呈褐紅色，與上覆地層殊異（房殿勇等，2002）。475～600 m井段即早漸新世的晚期，出現(xiàn)硅藻和放射蟲的高值段（王汝建等，2001）。可見在1148井紀錄的南海發(fā)育過程中，這是一次重大的構造運動。這次構造運動不僅在南海，而且在西太平洋地區(qū)均具有廣泛的影響，由于這次構造運動奠定了我國現(xiàn)代西高東低的地貌格局，造成了我國東部陸相盆地由斷陷轉為坳陷，也標志著我國東部陸相盆地最佳生油期的結束。眾多盆地由此開始，由斷陷型盆地轉為坳陷型盆地，沉積了巨厚的以湖沼、河沼相以及海陸過渡相碎屑巖。經(jīng)過這一構造活動劇烈形變以后，早中新世的南海盆地變得相對平靜，擴張和堆積速率均行下降（圖4-6），南海海盆進入相對較穩(wěn)定的發(fā)展階段，至16 Ma磁條帶5期南海擴張結束時，以致從沉積學角度不容易看出海底擴張結束的征象，倒是在底棲有孔蟲群落的變化中，可以發(fā)現(xiàn)16 Ma左右冷水組合確立，而且深海碳酸鹽溶解作用強化，說明擴張的結束伴隨著水深的加大。圖4-6 1148站微量元素等變化曲線圖圖4-7 1148站沉積物堆積速率及元素含量變化示意圖ODP1148站記錄的南海構造演變實際代表了我國東部漸新世以來的構造變革，對我國東部沿海地區(qū)陸相盆地的發(fā)育演化、沉積充填類型以及油氣儲層發(fā)育起著極為重要的控制作用。特別是漸新世/中新世的構造作用，使眾多盆地由斷陷型轉為坳陷型，直接改變了盆地的沉積充填樣式，古湖泊的沉積環(huán)境由烴源巖最佳形成期轉為儲層大量形成期，為東部油氣田的形成起到關鍵作用。同時，中國近海盆地斷裂非常發(fā)育，主要斷裂為三組，即NE-NNE、NEE或EW和NW-NNW。其中，南黃海盆地內(nèi)的主要斷裂走向接近NEE；東海盆地、臺西盆地、臺西南盆地和渤海灣盆地為NE-NNE；珠江口盆地、瓊東南盆地和北部灣盆地大部分主要斷裂走向NEE-EW；鶯歌海盆地的走向為NW-NNW。從主要斷裂的發(fā)育時代上來說，南黃海盆地和陸上的蘇北一樣為白堊系時期發(fā)育，這與當時太平洋板塊的向北漂移和俯沖作用有關，這也是由于太平洋板塊的作用在歐亞板塊內(nèi)產(chǎn)生的最早的斷裂；65 Ma太平洋板塊繼續(xù)向歐亞大陸板塊俯沖，沿中國近海發(fā)育了一系列NNE和NE的控制早期斷陷湖泊的斷層，主要發(fā)育在東海盆地、臺西盆地、臺西南盆地和渤海灣盆地。大約在45Ma的始新世時期，太平洋板塊的運動方向從NNW轉向NWW，在南海北部陸架上發(fā)育了一系列的NEE向的斷裂，主要存在于珠江口盆地、瓊東南盆地和北部灣盆地內(nèi)；同時在近海北部的渤海灣盆地和中部的東海盆地東部也廣泛發(fā)育這期構造運動所產(chǎn)生的斷裂。與整個中國近海盆地的走向十分不一致的鶯歌海盆地是一個十分年輕的盆地，初步分析最老的地層為晚始新世，這與印度板塊與歐亞板塊的第一次碰撞的時間一致，同時盆地的走向與由于印度板塊的強烈碰撞產(chǎn)生的逃逸構造的方向相吻。由此可見中國近海盆地的形成與三大板塊的運動息息相關。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。