通过沉积、层序、边界断裂性质、火山活动、基底性质等科学问题的系统研究,综合同里奇盆地的对比结果,将三水盆地定性为“一个发育在海西-印支褶皱带基底上的走滑盆地”,走滑作用分为白垩纪的左行走滑挤压盆地和古近纪的右行走滑拉张盆地。那么,它们形成的动力机制如何呢?
大地构造背景是盆地形成机制的决定性因素。三水盆地位于东南沿海,地处欧亚板块与太平洋-库拉板块碰撞的结合部位,同时还受到印度板块对欧亚板块的碰撞效应的影响(图6.11)。
晚白垩世-古近纪,印度板块与欧亚板块强烈碰撞(谯汉生等,1999),形成雅鲁藏布江缝合带;而郭令智等(2001)认为印度板块与欧亚板块的碰撞开始于古新世,约44Ma的时候,开始正面交锋。古新世晚期-始新世,印度板块沿北东-南西方向与欧亚板块碰撞的速率由晚古新世的170mm/a左右减小到始新世末的60mm/a左右。但是,它们都接受一个同样的观点,那就是由于印度板块的向北俯冲,导致羌塘等中国西部地块的挤压日益加强,并使得其间的印支与华南等地块先后向东被挤出(P.Tapponnier,1982;张启明等,1993)。而且,谯汉生等(1999)认为晚白垩世,印支地块被挤出而且向东移动的速度大于华南地块的移动速度,表现为左行走滑的特征。古近纪,印度板块向北俯冲加剧,华南地块被挤出而且向东南移动的速度大于印支地块移动的速度,变为右行走滑。
仅考虑印度板块向北俯冲所导致的印支和华南的向东移出,对于三水盆地的构造背景的认识是不全面的。白垩纪以来,中国东部总体处于主动大陆边缘,其特征是太平洋-库拉板块对欧亚大陆的俯冲形成大陆边缘的沟、弧、盆体系。在早白垩世-晚白垩世之间,东海大陆边缘明显受到了库拉-太平洋板块的挤压碰撞。晚白垩世晚期-早始新世(74~53Ma),太平洋板块以北西方向对东亚大陆边缘正向俯冲,在早-中始新世(54~48Ma),沿近正北方向的斜向减速俯冲(周玉琦等,2004)。而郭令智等(2001)认为太平洋板块自晚白垩世开始向欧亚板块俯冲,两板块的会聚速率由晚白垩世的130mm/a减小到始新世的38mm/a。Northrup等(1995)认为这种会聚速率的减小与水平应力在太平洋板块与欧亚板块之间的传递减小有关,由此导致欧亚大陆东缘自晚白垩世开始伸展,并在始新世开始全面伸展。由此看来,“始新世时,太平洋板块与欧亚板块的碰撞作用减小”的认识是一致的。
处于东南大陆边缘南端的三水盆地,其构造应力场还有别于中国东部大陆边缘的中新生代盆地。因为在中国东南大陆边缘南侧的南海在新生代的构造演化也较大的影响了三水盆地形成时的应力场(图6.12)。
Taylor&Hayes(1983)在南海东部海盆内识别出了东-西向的磁异常带,据此提出了南海在32~17Ma期间发生南北向的海底扩张。而南海北缘盆地的基地裂陷开始于晚白垩世,并具有幕式裂陷的特征(Ru K,Pigott,1986)。由于南海的扩张,南海北部的大陆边缘呈阶梯状由北向南节节下降,地壳也由北向南迅速减薄,地壳断陷伸展由陆地向海洋转移,规模逐渐增大和洋壳化,晚白垩世-始新世,断陷主要在粤桂大陆发育;古新世-早渐新世断陷主要在粤桂大陆近海的珠江口盆地北部断陷带发育;晚渐新世-早中新世断陷主要发育在西沙北海槽-白云凹陷-台西南盆地一带(谯汉生等,1999)。
从上面三个方向的构造背景分析可以看出,白垩纪(充填层序FSQ1发育时期),三水盆地主要受到了印度板块对欧亚大陆板块的碰撞作用而使其所在的华南板块和南侧的印支板块向东挤出所产生的走滑效应的影响,由于印支地块被挤出而且向东移动的速度大于华南地块的移动速度,表现为左行走滑的特征。同时,来自太平洋-库拉板块对欧亚板块的碰撞,使其所处的应力场为挤压性质,故盆地性质为左行走滑挤压盆地(图6.13)。古近纪(充填层序FSQ2发育时期),三水盆地不仅受到了印度板块对欧亚大陆板块的碰撞作用而使其所在的华南板块和南侧的印支板块向东挤出所产生的走滑效应的影响,同时,东边太平洋-库拉板块对欧亚大陆的碰撞作用减弱,而南侧由南海的扩张使三水盆地处于张性的构造环境,更为重要的是,华南地块被挤出而且向东南移动的速度大于印支地块移动的速度,变为右行走滑,故盆地性质为右行走滑拉分盆地(图6.14)。
图6.12 南海构造纲要图(B.Taylor&D.Hayes,1983)
图6.13 白垩纪三水盆地形成机制示意图
图6.14 古近纪三水盆地形成机制示意图