構(gòu)造地貌的特征與成因

構(gòu)造地貌的特征與成因

“構(gòu)造地形”一詞出現(xiàn)在地形學(xué)形成的早期階段。最初的構(gòu)造地貌僅局限于研究老地質(zhì)構(gòu)造在外動力侵蝕下顯露于地表的、靜態(tài)被動的地貌形態(tài),習(xí)慣上把此類構(gòu)造地貌稱為靜態(tài)構(gòu)造地貌或結(jié)構(gòu)地貌。20世紀(jì)是構(gòu)造地貌學(xué)的迅速發(fā)展時期,40年代后期至60年代中期,隨著新構(gòu)造運動研究的發(fā)展,認為構(gòu)造地貌的研究不只是從構(gòu)造來解釋現(xiàn)代地貌,更應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)當(dāng)前的地貌表現(xiàn)來分析地殼的構(gòu)造運動,在研究靜態(tài)構(gòu)造地貌的同時,又對動態(tài)構(gòu)造地貌或活動構(gòu)造地貌進行研究。60年代后期至80年代初,在對六、七十年代構(gòu)造地貌研究狀況全面總結(jié)的基礎(chǔ)上,初步將構(gòu)造地貌理論確立為地貌在內(nèi)動力作用下形成機制的規(guī)律性概括,認為構(gòu)造應(yīng)力場控制下的各種形式的地殼運動決定著構(gòu)造地貌的格局,構(gòu)造地貌實際上就是內(nèi)動力地貌。80年代以后,構(gòu)造地貌學(xué)進展集中體現(xiàn)在依據(jù)構(gòu)造尺度和板塊構(gòu)造所做的構(gòu)造地貌劃分和構(gòu)造地貌應(yīng)用方面的研究。韓慕康把構(gòu)造地貌研究對象限定在由新構(gòu)造運動直接形成的一種動態(tài)的、積極活躍的地貌(或地形),認為構(gòu)造地貌學(xué)是一門介于地貌學(xué)、地球動力學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)之間的邊緣學(xué)科,這就使構(gòu)造地貌研究進入使用地貌學(xué)、地球動力學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等學(xué)科綜合分析階段。位于16°N以南的南海海域,在區(qū)域構(gòu)造上處于歐亞板塊、太平洋板塊、印度板塊和澳大利亞板塊的交接處,新構(gòu)造運動強烈,形成的構(gòu)造地貌類型眾多、特征復(fù)雜。有關(guān)南海南部海域構(gòu)造地貌,前人并沒有進行專門的研究,只是對其進行了簡要的概述,李家彪等人還利用構(gòu)造地貌分析來探討南海東部次海盆晚期擴張?zhí)卣?。本文根?jù)廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局10多年來在南海南部海域所獲得的地質(zhì)地球物理資料,結(jié)合前人的研究成果,對該區(qū)新構(gòu)造運動及其形成的構(gòu)造地貌進行分析。1沿海地區(qū)地形及地貌南海南部海域其西部、西北部與中南半島相連,西南部與巽他陸架以緩坡相互過渡,北部則直落3800～4300m高差進入西南海盆和中央海盆,南部、東南部以南沙海槽與巴拉望島和加里曼丹島分開,東北部以馬尼拉海溝與呂宋島、民都洛島毗鄰。該海域地形變化復(fù)雜,既有寬廣平坦的大陸架,又有坡度陡、地形復(fù)雜多變的大陸坡,還有部分水深大、地形變化相對平緩的深海盆地。地形輪廓是以水深為1400～2000m的南沙臺階面為基礎(chǔ)的海底高原,其上發(fā)育星羅棋布的珊瑚礁、灘、暗沙和縱橫交錯的槽谷及挺拔陡峭的海山,構(gòu)成了非常壯觀的“礁灰?guī)r林”海底世界,在航海上被視為畏途的崎嶇的“航行危險區(qū)”(圖1)。2南海新構(gòu)造運動的主要類型中國現(xiàn)代地貌輪廓基本上定型于新構(gòu)造時期。關(guān)于中國新構(gòu)造運動類型的劃分,目前還沒有完整統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或原則。李祥根把中國新構(gòu)造運動劃分為新構(gòu)造升降運動、新構(gòu)造斷裂運動、新構(gòu)造塊體運動、新構(gòu)造褶皺運動、新構(gòu)造水平運動、地震活動、火山活動、泥火山、溫泉和新構(gòu)造變質(zhì)作用等10種類型,這是目前最全最新的劃分方案。南海作為華南陸緣的邊緣海,新構(gòu)造運動與華南陸塊既有相似之處,又有自己的特殊性。劉以宣等把南海及鄰域新構(gòu)造運動劃分為離散型、聚斂型、平移型與旋動型和斷塊型4種動力學(xué)類型;詹文歡等根據(jù)殼體構(gòu)造觀點把南海南部地洼區(qū)新構(gòu)造運動劃分為拉張型、擠壓型和平移與旋動型3種類型。本文根據(jù)地質(zhì)地球物理資料,并結(jié)合李祥根的劃分方案,把南海南部新構(gòu)造運動的主要類型劃分為區(qū)域構(gòu)造沉降、海底擴張、斷裂作用、褶皺作用和火山活動5種。下面對這5種新構(gòu)造運動及其起主導(dǎo)控制作用形成的構(gòu)造地貌進行研究。2.1成巖地層及盆地南海南部海域的新生代構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為“造?！边\動,以裂陷下降為主。吳能友等把南海作為一個整體拉張單元,對其區(qū)域構(gòu)造沉降史進行了模擬分析,模擬結(jié)果顯示:橫向上,南海區(qū)域的構(gòu)造沉降以海盆為主體,從海盆向兩側(cè)陸緣沉降幅度快速降低,并呈現(xiàn)以海盆為中心的沉降趨勢,南海南部陸緣具有北陡南緩的不對稱性;縱向上,南海區(qū)域新生代沉降歷史具有幕式性和非均勻性,尤其是漸新世—中中新世構(gòu)造沉降強烈,且不同區(qū)段沉降差異十分明顯,形成了規(guī)模較大的構(gòu)造臺地、深水階地和陸坡盆地等構(gòu)造地貌單元。區(qū)內(nèi)發(fā)育的構(gòu)造臺地(海臺)為南沙海臺,主要由中建南海臺、廣雅北海臺、廣雅海臺、禮樂海臺、安渡灘海臺和信義海臺等組成,它們是從華南陸塊漂離而來并經(jīng)區(qū)域構(gòu)造沉降作用而形成。這些海臺基本上分布于陸坡區(qū),多由數(shù)個小海臺組成,海臺的邊坡一般較陡,地形變化復(fù)雜,臺面上多發(fā)育有海山、海丘,海山、海丘頂部發(fā)育珊瑚礁,若珊瑚礁的生長速率大于區(qū)域構(gòu)造沉降速度,經(jīng)過一段時間后珊瑚礁出露海面形成島礁。較為典型的深水階地分布在西北部上陸坡區(qū),為單斜面毗鄰的深水平坦面,呈階梯狀平行陸架外緣坡折線走向分布,可以劃分為兩級:一級深水階地水深160～250m,二級深水階地水深500～600m。其中二級深水階地的中心臺階面形成大面積的淺灘。區(qū)內(nèi)陸坡盆地較為發(fā)育,主要有中建南陸坡盆地、萬安北陸坡盆地、南薇西陸坡盆地、北康陸坡盆地和九章南陸坡盆地等。一般陸坡盆地的周邊多為陡峭的陸坡海嶺和斷階(褶)型陸坡斜坡所包圍,盆底為寬緩的盆底平原,平原上發(fā)育有海山、海丘和小型臺地,局部地段出現(xiàn)溝谷和隆丘相間分布的地貌格局。區(qū)內(nèi)構(gòu)造沉降差異最大的當(dāng)屬禮樂灘北與中央海盆的交界處,此處由于洋盆的構(gòu)造熱沉降幅度遠大于陸緣區(qū),使二者之間產(chǎn)生大幅度的差異沉降,形成陡傾的斷層崖,近距離內(nèi)一系列向北斷落的多條正斷層將其落差拉到4km以上(圖2)。2.2海底擴張與中央海盆相結(jié)合區(qū)內(nèi)海底擴張有兩次。第1次海底擴張年代為晚始新世—早漸新世(42～35Ma),第2次海底擴張年代為晚漸新世—早中新世(32～17Ma),這兩次海底擴張形成了眾多的構(gòu)造地貌類型及其地貌組合,且規(guī)模相對較大。第1次海底擴張早于新構(gòu)造運動時期,這次海底擴張形成了西南海盆。西南海盆全部位于研究區(qū)內(nèi),其長軸為NE向(53°),長約525km,東北部最寬(342km),向西南寬度逐漸變窄。海盆以平原地貌為主體,但在海盆中部分布著與海盆長軸平行的舟狀洼地,盆底平原從東北和西南兩側(cè)微微向中部舟狀洼地傾斜,其平均坡度為0.03°～0.2°。海盆中還有數(shù)條NE向線狀或鏈狀海山、海丘分布。由于這些構(gòu)造地貌形成于新構(gòu)造運動之前,被稱為古構(gòu)造地貌,它們受到了后期海底擴張、構(gòu)造運動的破壞或干擾。第2次海底擴張為新構(gòu)造運動的開始時期,有的學(xué)者認為其擴張軸先是西沙海槽東部,后是黃巖鏈狀海山,本次海底擴張形成中央海盆。中央海盆在研究區(qū)中僅出露其南部,由南向北水深逐漸增加,其水深為4000～4400m,海底寬闊平坦,自南向北微微傾斜,其平均坡度為0.08°～0.13°,海盆最大特點是在平坦廣闊的深海平原上分布著一系列形態(tài)各異、呈東西向或南北向展布的鏈狀海山與海丘。與此同時,第2次海底擴張形成的洋殼向呂宋島俯沖,形成馬尼拉海溝。馬尼拉海溝在研究區(qū)中僅出露南段,海溝南段為向西凸的弧形,在15°N以南25.5km處所做的橫斷面顯示,西坡高差為1050m,坡度為1°27′,東坡高差為2400m,坡度為6°06′。本次擴張還推動禮樂—北巴拉望地塊向南俯沖在西南巴拉望陸架之下,使俯沖帶之上的巴拉望島北側(cè)產(chǎn)生一個強烈褶皺變形與變質(zhì)的擠壓帶,形成一個巨大的推覆體。這套來自南邊的變形混雜楔狀體仰沖在俯沖帶之上,其重力荷載產(chǎn)生的均衡補償導(dǎo)致地殼彈性下拗,形成了南沙海槽。南沙海槽屬消亡海溝型海槽,位于南沙臺階與加里曼丹島之間,呈NE-NNE向展布,全長約810km,寬65km左右,水深2800～2900m,低于周圍海底800～1000m,東北段槽底變窄,僅為15～20km,水深也逐漸減小至1600m。南沙海槽的槽底較平坦,局部地段有海山和洼地分布。2.3斷層-構(gòu)造地貌斷裂作用能直接形成地貌,如斷層崖和斷裂谷;也能使原先的海底發(fā)生翹起和斷陷,錯斷各種地貌體,如斷塊山;斷裂作用還能使斷層兩側(cè)斷塊的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化,產(chǎn)生擠壓或拉張,形成隆起高地或斷陷洼地。凡由斷層直接或間接形成的地貌,統(tǒng)稱斷層構(gòu)造地貌。南海南部海域新構(gòu)造運動形成了大量性質(zhì)各異、規(guī)模不一、走向不同的斷裂構(gòu)造,這些斷裂構(gòu)造控制著斷層構(gòu)造地貌的發(fā)育,從而使該區(qū)的斷層構(gòu)造地貌廣泛發(fā)育且類型眾多,主要有斷層崖與斷階、斷裂谷、斷塊山、斷陷盆地等。2.3.1斷層崖類型斷層崖為斷層活動形成的陡崖,是突出于海底的斷層面構(gòu)成的陡壁,它的高度取決于斷層的規(guī)模,最高的可達數(shù)百米至數(shù)千米(圖2),低的只有數(shù)米甚至不到1m,稱為斷層陡坎。區(qū)內(nèi)斷層崖形式多種多樣,既可出現(xiàn)在峰狀單面山的一側(cè),又可構(gòu)成臺地邊緣。斷層活動還可以使斷層崖上、下盤斷塊遭受侵蝕夷平形成階地,若斷層多次活動,則可以在海底形成多級階地。禮樂盆地南緣發(fā)育的斷階地貌由3級呈階梯狀下降的深水臺階組成,水深分別為1238、1725和1973m,斷層崖高度分別為487和248m,它們是斷層多期活動的地貌標(biāo)志(圖3)1。2.3.2斷裂帶的構(gòu)造特征海底谷是沿斷裂帶發(fā)育的海底斷裂谷。區(qū)內(nèi)海底谷一般源于陸坡的中部或上部,順坡面向下一直延伸,長可達數(shù)十公里至數(shù)百公里。海底谷的剖面形狀與斷裂帶的構(gòu)造特征有關(guān),若斷裂帶較窄,則海底谷兩側(cè)谷坡陡峭,形成峽谷;若斷裂帶較寬,則成寬谷。較為典型的海底谷有盆西海底谷、禮樂西海底谷和禮樂東海底谷等。禮樂西海底谷位于禮樂海臺西側(cè),從地震反射剖面上可見禮樂西海底谷由兩條海底谷組成(圖4),海底谷切割深度約為100m,每一條海底谷的兩側(cè)谷坡均不對稱,控制海底谷發(fā)育的斷層一側(cè)的谷坡相對較陡,局部地段形成陡坎和陡崖,另一側(cè)則相對較緩,且地層不連續(xù)。2.3.3fpse斷塊斷塊山是受正斷層控制的斷塊,呈整體抬升或翹起抬升形成的山地。斷塊山或是地壘式的山地,或是一側(cè)沿斷層翹起,一側(cè)緩緩傾斜的掀斜式山地。區(qū)內(nèi)斷塊山多為地壘式,它是由多條傾向相反的正斷層及其所夾持的斷塊組成,且在其兩側(cè)常伴有地塹構(gòu)造(圖5)。該斷塊山地位于安渡北盆地內(nèi),圖中F1斷層是一條延伸長度和斷距均較大的正斷層。該斷層由兩條分支斷層組成,整體向西傾,最大垂直斷距為3200m,最大水平斷距為4050m;F2斷層是一條傾向東的正斷層,其斷距也較大,最大垂直斷距為1830m,最大水平斷距為4150m。這兩條斷層走向相近,傾向相反,傾角都較陡,且都斷到海底,它們所夾持的斷塊就形成了地壘式斷塊山地地貌類型2。2.3.4盆地構(gòu)造環(huán)境及構(gòu)造特征斷陷盆地是由正斷層圍限的陷落盆地,它是在拉張應(yīng)力作用下由于地塊拉張陷落形成的。斷陷盆地的周邊由不同方向的斷層所圍,或是某一邊以斷層為界。南海南部海域斷陷盆地較發(fā)育,主要有中建南盆地、萬安盆地、禮樂盆地等,最為典型的當(dāng)屬中建南盆地。中建南盆地位于南海西部,跨越了西部陸架和陸坡區(qū),該盆地整體呈近SN向展布,形態(tài)為狹長帶狀,海底地形走向大致為SN向,西陡東緩,水深200～3000m。盆地形成及構(gòu)造演化與南海北部陸緣的拉張作用及南海西緣斷裂的剪切滑移運動有關(guān)。盆地內(nèi)斷層十分發(fā)育,均為正斷層,斷層走向有SN、NE和NW向,且大部分為NE向,在平面上具有雁行式排列的特征。斷層規(guī)模相對較大,延伸長度一般超過100km,最長可達210km,垂直斷距最大達4150m,這些斷層將盆地分割為4個坳陷、2個隆起、1個隆褶帶,表現(xiàn)為隆坳相間的構(gòu)造地貌格局。圖6的地震剖面位于中建南盆地北部,從地震剖面上可看出有2個坳陷和2個隆起,且由西向東具有隆坳相間的構(gòu)造特征。其中北部坳陷受多條走向相反的正斷層所控制,上新世之前(T2界面以下)斷陷作用非常強烈,西側(cè)斷層的垂直斷距超過700m,東側(cè)的也達300～400m,只是上新世—第四紀(jì)發(fā)生區(qū)域性均衡沉降,使之沉積了600～1400m厚的沉積物,海底面起伏程度相對變小,但仍可看出槽狀地塹構(gòu)造斷陷的面貌。2.4中始新世以來的有關(guān)大地構(gòu)造事件及曾母盆地沉積特征南海南部海域的褶皺構(gòu)造分布在南沙南緣與東緣的增生系中,它是南海陸緣擴張、類洋殼向南和向東消減,導(dǎo)致一些陸緣地體碰撞和類洋殼在島弧海溝中消減而形成。南緣的西北婆羅洲增生系,也有的人稱之為“西北婆羅洲地槽”,實際上是經(jīng)過3次退復(fù)式俯沖而形成:第1次以盧帕爾線為代表的俯沖活動發(fā)生于晚白堊世—中始新世,此次俯沖活動是西南婆羅洲陸塊反時針旋轉(zhuǎn)時其東側(cè)洋殼伴隨發(fā)生被動消減;第2次以武吉米辛線為代表的俯沖活動很可能發(fā)生在中始新世之后,這次事件使區(qū)內(nèi)前晚始新世地層發(fā)生了強烈的褶皺和倒轉(zhuǎn),并發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用,構(gòu)成了早喜山地槽褶皺帶(錫布帶);第3次以沙巴北線為代表的俯沖或仰沖發(fā)生在中新世中期,稱之為米里運動,此次運動使東北加里曼丹的地層強烈褶皺,在錫布帶靠近南沙海槽的一側(cè)形成米里地槽褶皺帶。上新世末至更新世初的臺灣運動使米里褶皺帶的新近系發(fā)生平緩褶皺并有花崗巖侵入,這次運動還波及了整個曾母盆地,使曾母盆地的上新統(tǒng)及以下地層發(fā)生輕微變形,與上覆的第四系呈角度不整合接觸。東緣的呂宋—棉蘭老增生系的強烈褶皺運動則發(fā)生在漸新世末,此次運動使始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)地槽系復(fù)理石及火山巖地層一起褶皺變質(zhì),形成菲律賓島弧的褶皺帶。這些褶皺作用使地形發(fā)生高低起伏,地表褶皺隆起形成山地,南沙海槽東南側(cè)及呂宋海槽東側(cè)可見由褶皺作用形成的山地,只是高差相對較低,且在山地上普遍沉積新近系—第四系。曾母盆地也可看到由于褶皺作用形成的山地,但地形更為平緩。地表褶皺拗陷則形成盆地,稱之為擠壓構(gòu)造盆地。研究區(qū)的擠壓構(gòu)造盆地位于東側(cè)和東南側(cè)的洋—陸碰撞帶和陸—陸碰撞帶內(nèi),主要有呂宋海槽盆地、巴拉望盆地、文萊—沙巴盆地、南沙海槽盆地和曾母盆地等。這些盆地多呈長條狀,盆地的長軸方向與壓應(yīng)力方向垂直,盆地的兩側(cè)多發(fā)育逆斷層或逆掩斷層,盆地內(nèi)發(fā)育有滾動背斜、擠壓背斜及與之相伴生的同生長斷層,局部地段有海山、海丘分布。盆地在縱向上則經(jīng)歷拗陷、壓陷、沉降等演化階段。2.5火山活動區(qū)域區(qū)內(nèi)火山活動強烈且頻繁,主要發(fā)生于海底擴張階段(E2—N1111)及擴張期后(N2112—Q),更新世達到高潮?；鹕交顒有纬傻牟煌?guī)模的巖體約有200多個,這些巖體大多與斷裂帶相伴生,且在兩組斷裂交叉處有所加強。這是因為在早期以擠壓褶皺斷裂、后期拉張斷裂為主的應(yīng)力作用下,地幔物質(zhì)上蝕地殼使之減薄,沿著斷裂活動帶巖漿活動非常頻繁,并沿著張性斷裂巖漿大量上涌和噴發(fā)。有的巖漿侵入使得地層褶皺上拱形成海丘,而大部分巖漿噴發(fā)形成形狀和大小各異的海山與海丘,眾多的海山、海丘有規(guī)律地排列,形成線狀或鏈狀海山、海丘。區(qū)內(nèi)火山活動形成的海山、海丘主要分布于海盆區(qū)和南沙海域中北部島礁區(qū)。中央海盆區(qū)的擴張中心基本上為玄武巖形成的海山鏈所占據(jù)(圖7)2。該鏈長約260km,寬20～60km,總體呈近EW向展布,在118°E以東逐漸轉(zhuǎn)為NEE向。西南海盆區(qū)巖體主要集中分布在擴張中心兩側(cè)的海山—海丘帶,其規(guī)模較中央海盆小。兩個海盆交界處發(fā)育的中南海山規(guī)模巨大,其面積達4640km2。島礁區(qū)的巖體主要沿NNE—NE向斷裂帶分布,其次是沿N