南海北缘琼南特提斯缝合带断裂构造运动学研究

The Qiongnan Tethyan Suture Zone is an important tectonic boundary fualt zone, which developed in the northern continental margin of the South China Sea and proposed by the applicant of this project in recent years. Its main section just is the Jiusuo-Lingshui fault zone in Hainan Island proposed by predecessors only based on geophysics field features of the Hainan Island. But, up to now, there are still no systematic study on the basic characteristics of the Jiusuo-Lingshui fault zone such as its actual location in field, structural geometry and structural kinematics, concrete location of extending eastwards in offshore, and its exact tectonic significances, and so on. This applied project plan to systematically study on the structural geometry and kinematics of the Jiusuo-Lingshui section of the western Qiongnan Tethyan Suture Zone in multiscale, through geological structure measure in field, oriented tectonite sampling across the Jiusuo-Lingshui fault zone, microstructure, formative condition analysis, and dating for the tectonites, paleomagnetic sampling nearby the two sides of the Jiusuo-Lingshui fault zone and in-house paleomagnetic experiment, combining the equivalent geological bady displacement measure of tectonic methods; Meanwhile, to find out the Jiusuo-Lingshui Fault Zone's way of eastwards entering into the SCS, and its extension feature in the SCS, through analysis on a lot of existing data of seismic, gravity and magnetic prospecting in northern South China Sea, according to the principle of "from land to offshore, combining continent with ocean". This project can provide scientific basis for further research on dynamics of the fault zone and its Tethyan tectonic significance, and analysis on the oil-gas resources effcts of the fault zone.

琼南特提斯缝合带是申请人近年提出来的发育于南海北部陆缘上的一条非常重要的大地构造边界断裂带。其主体段即前人据海南岛上地球物理场特征所提出来的著名的"九所-陵水断裂带"。关于九所-陵水断裂带的野外实际露头位置、构造几何学与运动学特征以及往东在海区的具体延伸位置、确切的大地构造意义，至今仍缺乏系统的研究。本申请项目拟对琼南特提斯缝合带九所-陵水段进行野外地质构造测量和构造岩定向取样及微观变形构造测量分析、构造岩形成条件和年代测试分析、断裂带南北两侧古地磁野外取样和室内测量分析、结合大地构造法中的地质相当体位移测量法、从多尺度对该断裂带进行系统的构造几何学和运动学分析；同时，依据"由陆及海，海陆结合"原则，结合南海北部陆缘现有的大量地震测网剖面资料解释和重-磁资料分析，查明该断裂带往东的入海路径，追踪其在海区的空间延伸特征，为该断裂带的动力学研究及其特提斯构造意义和油气资源效应分析提供。

为了探索南海北缘琼南特提斯缝合带中断裂构造的时空分布特征、活动期次和运动学特征，本项目组成员对琼南特提斯缝合带九所-陵水段进行了野外地质构造测量和构造岩定向取样及室内纳米-微米级变形构造测量分析、构造岩形成条件和年代测试分析，从多尺度对该断裂带进行了系统的构造几何学和运动学分析；结合南海北部陆缘现有的大量地震测网剖面资料解释和重-磁资料分析，追索了该断裂带往东的入海路径及其在海区的空间延伸特征。选取琼南特提斯缝合带野外露头清晰的小妹韧性剪切带进行了多次实地调查，在分析野外岩性、构造特征后，采集带中花岗岩、片岩和片麻岩三类样品，通过扫描电镜(SEM)观测其微-纳米尺度特征，并对变质岩片岩和片麻岩进行了锆石U-Pb定年，通过对琼南缝合带延伸海区的地质-地球物理特征的综合分析探讨了该带在海区的延伸特征，取得了多项重要成果：1. 确定了小妹韧性剪切带的剪切运动方向为NNE向。区内构造透镜体、雁列式节理等表明剪切运动具有左旋性质。2. 获得了小妹韧性剪切带中花岗岩、片岩和片麻岩三类岩石样品的纳米构造基本特征，并探讨了其形成机制。这三类岩石存在多种纳米结构和构造，纳米颗粒的发育程度与其所受剪切作用有关。其形成机制有两种：一是剪切力作用下层状硅酸盐热分解，二是颗粒塑性变形后发生脆性破裂，再经剪切作用研磨而成。3. 通过纳米构造观测，发现研究区曾发生过两期韧性剪切活动。纳米颗粒有两种基本形态——球形的粒状和长条形的柱状。纳米构造发育阶段划分为：粒化阶段-异化阶段-成层堆积阶段。再次活动时，首先是经过活化阶段，形成复体颗粒，然后再重复上述阶段。4. 通过年代学测试分析，确定了韧性剪切活动的地质年代。原岩为沉积岩的石英片岩形成于晚泥盆世；锆石变质壳谐和/近谐和年龄表明琼中地块和琼南地块碰撞事件发生在233±4Ma左右；花岗质片麻岩原岩为同构造侵位的花岗岩，其锆石增生年龄显示的是深熔作用的时间，为206±3Ma。5. 通过对海南岛晚古生代—中生代地层-岩体野外古地磁标本采集和室内古地磁学参数测试，恢复了海南岛晚古生代以来的大地构造位置演化过程和古地理格局。6. 初步确定了九所-陵水断裂带在南海北缘的入海路径。该带向东延伸至西沙海槽北缘，继而通过双峰海山-白云南凹-笔架海山-台西南盆地。以上研究成果可为该断裂带的动力学研究及其特提斯构造意义和油气资源效应分析提供。