珠江口盆地深水区幕式沉降事件特征及其与板块运动事件的关系

Deepwater area of the Pearl River Mouth Basin in the northern South China Sea is located in the ocean-continent transition zone and adjacent to the South China Sea Basin. Large potentials of petroleum resources have been revealed in this area. And it is an ideal place for study the breakup of the lithosphere and evolution of the northern South China Sea even the formation mechanism of the deepwater sags. Our results based on 3D backstripping revealed that the post-rift subsidence stage in the deepwater sags of the Pearl River Mouth Basin was punctuated by three rapid subsidence events and three uplift events. This study focuses on the nature of these events based on the analysis of seismic section, syndepositional faults and regional stress. In addition, subsidence history of the adjacent rise areas will be studied through 2D forward-backward modeling, and comparison between sags and uplifts would be done. Combined marine magnetic anomaly and paleomagnetism data, we will place a Cenozoic plates reconstruction of the South China Sea and its surrounding area with Gplates software, and then recognize the plates reorganization events. We plan to study the relation between episodic subsidence events in the Pearl River Mouth Basin and the plates reorganization events after the regional stress and the response of the sedimentary basin to plates reorganization. This work could improve understanding of the development and evolution of the northern South China Sea, and has significance for formation mechanism research and petroleum exploration of the deepwater sags.

珠江口盆地深水区位于南海北部洋陆转换带，与南海海盆相连，油气资源丰富，也是研究南海北部陆缘岩石圈伸展破裂及南海形成演化和深水盆地发育机理的理想场所。前期三维回剥分析结果发现珠江口盆地深水区不仅发育三期明显的快速沉降事件，另外还发育三期明显的构造抬升事件。本申请拟在前期工作的基础上，结合地震剖面精细解释，控沉积断裂特征分析和区域应力场特征分析等手段对六期幕式事件的性质和特征进行系统研究；运用沉降过程二维正反演法分析凹陷周围隆起区域的沉降史，考察隆凹之间对六幕事件表现的异同及原因；并利用Gplates软件重建南海周缘新生代板块运动历史，识别板块运动事件，结合区域应力场特征和板块运动可能导致沉积盆地的响应特征，探讨南海周缘板块运动事件与珠江口盆地深水区幕式沉降事件的关系。该研究成果将为深入研究南海北部陆缘演化及南海形成演化过程和深水盆地发育机理等提供理论依据，并将有效服务于我国深水油气勘探。

南海北部陆缘是当今南海唯一保存完好的被动大陆边缘，完整记录了南海岩石圈伸展破裂和海底扩张与演化过程的许多重要信息并且油气资源极其丰富，也是研究华南地块与南海地块之间构造关系的重要区域。本项目选择珠江口盆地深水区为研究对象，基于该地区的高精度三维地震资料和深水钻井资料，通过三维回剥分析和沉降过程二维正反演法以及数值模拟等手段并结合前人的研究成果，来探讨研究区域异常沉降时空变化特征及其与周缘板块运动可能存在的关系，获得了以下新认识：（1）珠江口盆地深水区发生了两期典型的裂后异常快速沉降事件： 23.03-19.8 Ma和14.3-11.9 Ma。这两期快速沉降事件跟南海海盆的扩张过程具有高度的耦合性。（2）23.03-19.8 Ma快速沉降事件发生在23.6 Ma南海海盆洋脊向南跳跃事件之后，该沉降事件的沉降平面特征与现今莫霍面的形态分布基本吻合。洋脊向南跳跃后，东部次海盆扩张速率快速降低将导致南海北部陆缘产生应力松弛，这也符合应力场分析的结果，从而引发白云凹陷深部失去动力支撑，导致快速沉降。（3）14.3-11.9 Ma的快速沉降事件发生在15 Ma东部次海盆停止扩张之后，该沉降事件的沉降平面特征与沉积速率平面特征基本一致。东部次海盆停止扩张之后也将导致南海北部陆缘产生应力松弛，同时该时期快速的沉积物堆积将引发下地壳流向海盆方向流动，从而引发研究区域的快速沉降。（4）数值模拟揭示了南海北部陆缘存在厚度不均匀的低粘度地壳层，并且认为南海北部陆缘地壳超伸展的宽度和地热流的分布受地壳中低粘度层厚度的控制。本项目的研究成果为南海北部深水油气勘探提供了理论指导，也为推进南海形成演化以及被动陆缘形成演化和深水盆地发育机理研究作出了重要贡献。现已发表SCI论文1篇、中文期刊论文2篇，待发表SCI论文1篇、中文核心期刊1篇；还有1篇在撰写之中。通过项目工作培养硕士1名，目前该生正在广东海洋大学攻读博士学位，本科生10名。