南海北部白云凹陷及其南侧陆坡早中新世快速沉降主控因素的数值分析

白云凹陷海域～23.8Ma陆架坡折带突然北迁和早中新世快速沉降事件很可能是南海北部陆缘响应重大构造事件的结果，是认识该重大构造事件的一个关键窗口。本课题拟围绕该事件，首先利用海底热流探针获取2条海底热流剖面，作为模型重建的重要约束；计算并对比研究区及其邻近区块综合力学强度组成的差异，并从力学强度、构造环境和盆地演化等方面分析白云凹陷海域与其邻近块体差异沉降的背景因素；建立考虑非均匀拉张，耦合沉积过程、热-张裂盆地运动学过程、实现岩石圈有效弹性厚度随流变性质变化的数值模型；通过数值分析，再现白云凹陷及其南侧陆坡区构造热演化史，分析早中新世快速沉降的主控因素，认识相关重大构造事件的性质及其影响程度。该项研究还可为陆坡区积累一批高质量海底热流数据；构造热演化重建还有助于油气水合物资源评价、寻找油气储层和降低深水区油气勘探风险；新建数值模型具有一定的普适性，可用于其它盆地的构造热演化重建。

南海北部大陆边缘是具有典型张裂型盆地特征的小型被动大陆边缘。与“正常”张裂型盆地不同的是，该区特别是白云凹陷、琼东南盆地深水区裂后阶段存在快速构造沉降现象。前人提出新张裂作用、动力地貌、下地壳流及岩浆侵入等多种模式来解释该特殊现象，但是这些模式仅仅聚焦于解释裂后的异常沉降现象。本项目以具明显裂后异常构造沉降现象的白云凹陷和琼东南盆地深水区做为研究对象，通过详细分析其热流分布与构造沉降特征，并利用张裂型数值模型分析异常构造沉降的成因机制，取得以下主要进展：①珠江口盆地中段从陆架往海盆方向现今热流呈阶梯式抬高，平均热流值从陆架区58mW/m2，增高为白云凹陷70mW/m2，荔湾凹陷及下陆坡区85mW/m2。琼东南盆地可以分为3个热流分区，其中盆地东部-西沙海槽存在一条热流值高于85mW/m2的北东东向高热流带。②白云凹陷和琼东南盆地深水区异常构造沉降表现为张裂期沉降亏损和裂后期快速沉降，并且现今实际总沉降可以由数值模型依据地壳减薄程度进行合理预测。③数值分析表明琼东南盆地张裂期沉降亏损与张裂阶段高温物质涌入以及深部热异常产生的浮力作用有关。当深部热异常消退或者移开后，浮力消退导致裂后阶段快速沉降发生。白云凹陷区张裂阶段沉降亏损与岩石圈减薄破裂过程中高温物质上涌产生的浮力效应有关。观测到的张裂期沉降亏损从陆架往陆坡方向明显增大支持这一机制。浮力随着洋中脊南移逐渐衰减，特别是23Ma的洋中脊南向跃迁，使得白云凹陷及其南部陆坡区早中中新世发生快速沉降。现已发表（含接受）6篇论文，其中4篇为SCI 检索刊物文章。本项目不仅积累了一批热流数据，而且合理解释了南海北部陆缘的异常构造沉降现象，项目成果对认识南海构造演化过程和油气资源评价具有积极意义。