珠江口盆地惠州凹陷北部裂陷期与拗陷期沉降作用时空差异及主控因素
刘明辉 梅廉夫 杨亚娟 田巍 刘海伦 袁勋
摘要：为了揭示珠江口盆地惠州凹陷北部复杂沉降区的沉降历史，运用井控30条骨架剖面和EBM盆地模拟系统，分析惠州凹陷北部新生代沉降史，探讨裂陷期与拗陷期沉降作用时空差异及其主控因素，研究了区域性岩石圈地幔对沉降作用的宏观影响，并探索了局域性复杂构造格架及构造的迁移演化对沉降作用的制约。结果表明：珠江口盆地惠州凹陷北部裂陷期强烈的沉降作用表现为沉降速率大、沉降中心多且分散以及时空差异大；从裂陷期的文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少并发生由东向西和由北向南的双向迁移；断层的分段差异性活动以及低凸起的分割作用控制了沉降中心的发育；构造作用强度、方向的转变以及基底属性差异是控制沉降作用强度变化和沉降中心迁移演化的区域动力学背景；拗陷期沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为特征，各构造单元沉降速率相近，其中HZ14洼是持续发育的沉降中心；拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，发育裂后异常沉降，且16.5～18.5 Ma期间发生了加速沉降；拗陷期以热沉降为基本驱动机制，叠加了动力地形造成的裂后异常沉降和晚期构造运动事件导致的加速沉降。
关键词：沉降作用；裂陷期；拗陷期；断层活动；基底属性；裂后异常沉降；惠州凹陷；珠江口盆地
中图分类号：P542；TE121.2文献标志码：A
Temporalspatial Differences of Subsidence Between Syn and
Postrift Stages in Northern Huizhou Sag of Pearl River
Mouth Basin and Their Main Control FactorsLIU Minghui1， MEI Lianfu1， YANG Yajuan2， TIAN Wei1， LIU Hailun1， YUAN Xun1
（1. Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources of Ministry of Education， China University of
Geosciences， Wuhan 430074， Hubei， China； 2. Institute of Shenzhen Branch， CNOOC，
Guangzhou 510240， Guangdong， China）Abstract： In order to reveal the complex subsidence history in northern Huizhou sag of Pearl River Mouth Basin， Cenozoic subsidence history in northern Huizhou sag was analyzed based on EBM basin modeling system and 30 seismic profiles controlled by well， the temporalspatial differences of subsidence between syn and postrift stages and their main control factors were discussed， macroscopic effects of regional lithosphere mantle on subsidence were studied， and the constraint of local complex tectonic framework， migration and evolution of tectonic on subsidence were explored. The results show that at synrift stage， the subsidence rates are large， there are lots of subsidence centers which isolate from each other， and subsidence characteristics and rates vary temporally and spatially in northern Huizhou sag of Pearl River Mouth Basin； from Wenchang to Enping periods at synrift stage， subsidence becomes stronger and more homogeneous， subsidence centers decrease and migrate westwards and southwards； the activities of different fault segments together with the low uplift control the development of subsidence centers； the changes of tectonic intensity and direction together with the heterogeneity of basement property are the dynamic background which cause the migration and evolution of subsidence centers and the change of subsidence intensity； at postrift stage， the subsidence is regional slow and homogeneous， subsidence rates of all structural units are similar， and HZ14 subsag is a sustained subsidence center； the observed tectonic subsidence is considerably greater than the theoretical value at postrift stage， postrift anomalous subsidence develops， and there is a shortlived rapid subsidence in 16.518.5 Ma； thermal subsidence is basic driving mechanism at postrift stage， and postrift anomalous subsidence caused by dynamic topography and rapid subsidence caused by late tectonic movement event are overlaid.
Key words： subsidence； synrift stage； postrift stage； fault activity； basemental attribute； postrift anomalous subsidence； Huizhou sag； Pearl River Mouth Basin
0引言
盆地沉降史分析是含油气盆地分析中一项重要的基础工作。通过对盆地沉降史的研究，可以查明盆地类型、动力机制和演化发育过程，定量或半定量地划分盆地构造演化阶段，判断主要构造事件发生的时间，了解烃源岩的发育演化及成熟度[12]。纯剪切拉伸模型[3]是提出最早、影响最大的裂谷盆地动力学理论，模型探讨了岩石圈伸展及减薄、软流圈上隆、盆地沉降及其相应的热历史之间的定量关系，并将盆地沉降分为同裂陷期的快速沉降和裂后呈指数衰减的热沉降。之后又有诸如简单剪切[4]、挠曲悬臂梁[5]等多种动力学模型的提出。
典型被动大陆边缘构造沉降曲线表现为两段式，曲线趋势与海底时深曲线相似。根据沉降曲线变化规律将沉降阶段划分为由陆壳伸展减薄产生的断层控制的裂陷期（Synrift）和岩石圈冷却增厚过程中热平衡驱动的裂后期（Postrift）[3，6]。裂陷期沉降作用受构造运动控制，表现出明显的时空差异性，沉降中心常发生有规律的迁移[78]。裂后期热沉降是最主要的驱动机制，沉降作用相对均匀，常用纯剪切模型计算裂后期构造沉降量。裂后期的沉降作用又可分为两类：一类为典型的被动大陆边缘，裂后沉降量与纯剪切模型所预测的较一致[6]；另一类盆地则表现出明显的裂后异常沉降，即实际裂后构造沉降量与理论构造沉降量存在差异[912]，有的盆地发育强烈加速沉降[1214]。
珠江口盆地是非典型的被动大陆边缘盆地。南海在32 Ma左右发生海底扩张，分离了南海南、北大陆，使之具有被动大陆边缘盆地的基本属性。盆地的区域构造范围涵盖了大陆壳和洋陆转换带，并过渡到洋壳。古新世到渐新世早期，珠江口盆地经历了陆内裂陷阶段，海底扩张导致目前珠一坳陷处于近端带（Proximal Domain），珠二坳陷处于减薄带（Necking Domain）。珠江口盆地岩石圈拉张因子随深度发生变化[1517]，盆地呈现出典型的幕式沉降特征[1819]，其沉降阶段可划分为4幕快速沉降期和其后的缓慢沉降期。第一幕为晚白垩世末到始新世最早期，对应神狐运动，仅局部地区发育小型陆相半地堑；第二幕为始新世中—晚期，对应珠琼运动一幕；第三幕为始新世末—早渐新世，对应珠琼运动二幕；第四幕为晚渐新世到中中新世裂后快速沉降阶段，对应南海运动。东沙运动对沉降作用的影响在台西南盆地表现最为强烈，到珠江口盆地已经不明显[20]。由陆架区向陆坡区，地壳拉张因子逐渐增大[2123]，陆坡区沉降量大于陆架区沉降量[11]。在盆地的各构造单元中，以珠二坳陷沉降量最大[18]，其中又以白云凹陷强烈沉降为代表[10]。陆架区和陆坡区裂后期的沉降量实测值均与McKenzie模型计算所得的理论值不一致，存在明显的裂后异常沉降和加速沉降[1014，2427]；陆架区异常沉降300～700 m，而陆坡深水区可达1 200 m[11]。对裂后异常沉降及加速沉降的解释有盆地再次张裂[22，25]、动力地形影响[9，11，28]、下地壳流影响[10，16，24]、后期岩浆侵入[11，13]、断裂活动影响[9，11，29]以及几种因素的综合作用[11，30]等。
以珠江口盆地惠州凹陷为代表的珠一坳陷和以白云凹陷为代表的珠二坳陷在结构上明显不同，在沉降特征和演化上差异明显[3135]。惠州凹陷北部是珠江口盆地陆架区沉降幅度最大、差异演化频繁和迁移活动最强烈的地区，其沉降特征研究能为陆架区、陆坡区乃至全盆地沉降研究的比较分析提供证据。前人对沉降作用的研究大多从盆地级别或坳陷级别出发，从地球自身动力演化的角度来考虑沉降作用，探讨岩石圈伸展减薄、软流圈上隆而后热衰减下沉对基底沉降的控制作用。但在惠州凹陷北部这样一个洼陷级别区域，在其复杂构造格局下，沉降作用强烈，差异性强，沉降中心频繁迁移，其沉降作用除了响应区域性岩石圈地幔的影响，更多地响应研究区复杂构造格架及构造迁移演化的影响。沉降作用所衍生的富烃凹（洼）陷的发育及迁移、盆地热史演化以及烃源岩分布和成熟状况等是油气勘探中所关注的重要问题。因此，对一个凹（洼）陷级别区域的沉降特征及其主控因素的研究，有助于了解区域性岩石圈地幔对沉降作用的宏观影响，更进一步探索局域性复杂构造格架及构造迁移演化对沉降作用的制约，并进而揭示富烃凹（洼）陷的发育和迁移、盆地热历史演化和烃源岩的分布及成熟状况等。
1区域地质概况
珠江口盆地位于南海北部广阔的大陆架和陆坡边缘，是NE—SW向展布的中国近海最大的新生代含油气盆地之一。盆地发育在华南大陆南缘、古生代及中生代复杂褶皱基底上，受太平洋板块、印度洋板块以及欧亚板块交汇作用影响，具有复杂的大陆边缘和大陆动力学背景[3644]。珠江口盆地从北向南包括北部断阶带、北部坳陷带（包括珠一坳陷）、中央隆起带、南部坳陷带（包括珠二坳陷）和南部隆起5个二级构造单元。惠州凹陷是珠一坳陷最大的凹陷，也是最大的富烃凹陷，以南北NE向边界断裂体系为主控，惠北半地堑是惠州凹陷北部边界断层控制的一个NE向结构单元（图1）。图1球江口盆地惠州凹陷北部构造单元
Fig.1Simplified Tectonic Map of Northern Huizhou Sag in Pearl River Mouth Basin惠州凹陷北部地区以边界断裂F10断层与北部隆起带相隔，南以惠中低凸起、缓坡带与惠南半地堑相隔，西以惠中低凸起与惠西半地堑相隔，东以惠陆低凸起与惠东半地堑相隔。文昌期在边界断裂F10断层的控制下沿北部发育了HZ08洼、HZ09次洼、HZ10洼主洼和HZ10洼东次洼，在主干断裂F14断层控制下沿西南部发育了HZ14洼。东部的惠陆低凸起因其结构和构造特征差异又可划分为北翼和南翼。北翼是HZ10洼主洼、东次洼的缓坡带（图1）。
古新世至早渐新世的断陷阶段受珠琼运动控制发育NEE、近EW向断层；晚渐新世—中中新世的拗陷沉降阶段，受南海运动影响，断裂活动微弱，主体以NEE、NWW 向为主；晚中新世至今的构造活化阶段，受东沙运动影响，NWW 向断裂发生右旋张扭活动[45]。断陷阶段可划分裂陷Ⅰ幕（珠琼运动一幕）和裂陷Ⅱ幕（珠琼运动二幕）。惠北地区自下而上发育古近系文昌组（Tg—T80）、恩平组（T80—T70）和珠海组（T70—T60），新近系珠江组（T60—T40）、韩江组（T40—T32）、粤海组（T32—T30）、万山组（T30—T20）及第四系（T20—T0）。文昌组和恩平组分别为裂陷Ⅰ幕和裂陷Ⅱ幕沉积地层，珠海组为断拗转换期沉积地层，珠江组及以上为拗陷期沉积地层（图2）。图2地震剖面aa′和bb′
Fig.2Seismic Profiles aa′ and bb′2沉降史模型的建立
2.1模拟方法及原理
盆地的总沉降即是盆地基底与某一基准参照面（海平面或湖平面）间的距离，也称为基底沉降。它是多种因素综合作用的结果，这些因素可以分为两类：一类为非构造沉降，包括沉积物和水负载、沉积物压实、全球海平面变化和古水深变化；另一类为构造沉降，是在地壳自身动力学演化过程中产生的沉降[13]。一般用沉降量和沉降速率来分析盆地的沉降，沉降量指某地质时期一个地区的累积沉降幅度，沉降速率是盆地某一构造面在单位地质时期内相对于某一基准参照面（海平面或湖平面）下降的幅度。
沉降史定量模拟分析由两部分组成：首先进行地质历史分析，以盆地内现今地层分层数据为基础，利用地层骨架厚度不变原理去压实，并进行古水深和相对海平面变化校正，得出总沉降[46]；再用回剥法（Backstripping）[47]去除沉积物负载造成的沉降，得出构造沉降。除了沉积物压实、古水深或海平面变化以外，明显的不整合也会对沉降量产生影响[1]。本文运用的EBM盆地模拟系统（BS回剥系统软件）是一个二维剖面回剥系统，既可以反映盆地总体沉降特征，又可以对剖面上不同部位沉降作出比较。
2.2反演模型及参数设定
本次研究以钻井和地震资料为基础，建立惠北地区的地层格架；利用研究区的30 条二维地震剖面，选取测线上地层厚度发生明显变化的点，按每条测线横向距离10～30个模拟点进行选取，共选取582个模拟点。在地震剖面上读取各层位的双程反射时间，再利用时深转换公式H=0000 3X2+0740 7X-3894 5（其中，H为界面现今深度，X为双程反射时间），计算出各地层界面的现今深度。由于珠琼运动一幕和珠琼运动二幕期间本区经历了强烈的抬升剥蚀，所以运用趋势线恢复法估算剥蚀厚度，校正各模拟点Tg和T80界面深度。
根据惠州凹陷北部沉积相单元划分及盆地实测钻井资料（表1），采用正常压实情况下单一岩性常用的压实系数和表面孔隙度，按比例加权得出混合岩性[18]。
表1不同岩性的物性参数
Tab.1Physical Parameters of Different Lithologies岩性表面孔隙
度/%压实系数/
km-1沉积颗粒密度/
（kg·m-3）页岩0.630.512 720砂岩0.490.272 650灰岩0.700.712 710泥质砂岩0.560.392 680注：数据来源于文献[47]。
沉积盆地水深较大时，可以通过校正得出正确的构造沉降量。古水深的估计可以通过沉积相分析、古生物组合和曾做过古水深研究的钻井等进行估计[18]。本次模拟中，古水深取值为：滨浅湖水深0～10 m；半深湖—深湖水深10～100 m；滨海水深0～50 m；浅海水深50～200 m；半深海水深200～500 m，深海深于500 m。历史时期陆架坡折带一直位于惠州凹陷以南，因此，研究区最大水深不超过200 m。
3结果分析及讨论
3.1沉降作用平面变化特征
沉降作用在空间域内差异明显。洼陷和隆起的沉降幅度差别大，洼陷中心沉降量极大（图3），现今最深的HZ14洼总沉降量可达8 000 m，HZ10洼和HZ08洼总沉降量可达7 000 m，而惠陆低凸起总沉降量仅为3 500 m。洼陷与低凸起之间的沉降量差异主要是在裂陷期形成的，裂陷期洼陷强烈沉降，低凸起沉降量极小或者为0（图3、4），拗陷期洼陷和低凸起均发生沉降，洼陷的沉降量稍大于低凸起（图3、5）。不同时期洼陷的沉降特征也不同，HZ10洼文昌期强烈沉降，HZ08洼恩平期强烈沉降（图3、4），HZ14洼从恩平期开始是持续发育的沉降中心（图5）。
3.2沉降作用垂向演化特征
沉降特征在时间域内同样具有明显的差异。沉降量曲线陡缓相间，沉降速率呈现快慢交替的幕式沉降特征（图3）。结合研究区的演化历史和被动大陆边缘沉降特征，将研究区演化阶段划分为裂陷期（文昌期至恩平期）和拗陷期（珠海期至现今），其中裂陷期又可细分为裂陷Ⅰ幕（文昌期）和裂陷Ⅱ幕（恩平期）。
3.2.1裂陷期沉降特征及机制
裂陷期沉降作用强烈且快速，具有明显局域性。总沉降量超过研究区总沉降量的2/3，沉降速率大而沉降中心分散，东部沉降范围窄而长，西部沉降范围宽且近似等轴。
文昌期沉降速率为0～350 m·Ma-1（图4），构造沉降量约占总沉降量的64%，沉降作用强烈。研究区沿北部边界断裂F10断层和南部主干断裂F14断层发育5个沉降中心，分别是HZ10洼主洼、HZ09次洼、HZ08洼、HZ14洼东次洼和西次洼，主沉降中心位于HZ10洼主洼。惠陆低凸起北翼发育许多次级沉降中心，控制了次洼的发育，与南翼差别较大。东部沉降速率较西部大，北部沉降速率较南部大。恩平期沉降作用较文昌期有所增强，沉降速率为50～520 m·Ma-1，构造沉降量所占比例减小至49%。研究区发育3个沉降中心，分别为HZ10洼、HZ08洼、HZ14洼，主沉降中心位于HZ14洼。惠陆低凸起北翼次级沉降中心消失，与南翼趋于一致。与文昌期相反，西部沉降速率较东部大，南部沉降速率较北部大。从文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少，构造沉降的主控作用减弱，研究区沉降中心发生了由东向西和由北向南的双向迁移。
拉张作用所产生的断层是控制伸展盆地裂陷期沉降最主要的因素[3，48]。对研究区F10、F14断层活动速率的统计分析发现，北部边界断裂F10断层（图6）文昌期活动速率为40～270 m·Ma-1，平均约为150 m·Ma-1，断层东段活动性强于西段；恩平期断层活动性整体较文昌期强，活动速率为60～280 m·Ma-1，平均约250 m·Ma-1，断层西段活动性强于东段。断层分段差异活动控制了沉降中心的发育及迁移。F14断层活动性也有一定规律可循：F14断层（图7）文昌期活动速率为20～175 m·Ma-1，平均约为70 m·Ma-1；恩平期活动速率为20～230 m·Ma-1，平均约为150 m·Ma-1。恩平期断层活动性增强，一定程度上控制了沉降速率的增加。恩平期HZ14洼沉降量最大（图2、4），且从恩平期至现今，HZ14洼是研究区持续发育的沉降中心（图5）。但与F10断层相比，F14断层的活动速率明显较小，因此，HZ14洼恩平期的强烈沉降还受其他因素影响。
图3各构造单元沉降量及沉降速率对比
Fig.3Comparisons of Settlement and Subsidence Rate of Each Structural Unit 图4裂陷期总沉降速率分布
Fig.4Distributions of Total Subsidence Rate in Synrift Stage图5拗陷期总沉降速率分布
Fig.5Distributions of Total Subsidence Rate in Postrift Stage莺歌海盆地裂陷期高沉降速率表明[4950]，刚性地块不变形导致应变面积减小，从而使一定量的应变全部集中在邻近区域，并将导致垂向沉降变形作用在刚性构造块体附近加剧。HZ10洼南侧以惠陆低凸起为缓坡带，HZ14洼南侧以惠中低凸起和F14断层为陡坡带（图1、4）。这种基底刚性块体使得附近软弱带垂向沉降加剧，因此，2个低凸起分别对HZ10洼和HZ14洼的强烈沉降具有重要贡献。
珠琼运动一幕，珠江口盆地受拉张应力形成NE—NEE向断陷[45]，控制走向为NEE向的F10断层东段强烈活动，同时受惠陆低凸起北翼影响，造成HZ10洼沉降强烈。珠琼运动二幕，盆地再次张裂，形成近EW向断陷[45]，走向近EW向的F10断层西段强烈活动，同时受惠中低凸起的影响，HZ08洼强烈沉降。文昌期到恩平期，构造作用强度的转变导致沉降作用增强，构造作用方向的转变导致断层分段差异性活动，并与基底属性差异共同控制沉降中心由东向西和由北向南迁移。
3.2.2拗陷期沉降特征及机制
南海中央海盆32 Ma开始发生SN向扩张，至此南海北部大陆边缘结束早期裂陷作用，进入拗陷期。拗陷期构造活动减弱，盆内堆积较厚的沉积物，沉积物压实和巨厚沉积物负载导致拗陷期较大的沉降量。与裂陷期的局域性强烈沉降以及差异沉降特征不同，拗陷期沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为主，各构造单元沉降速率相近，沉降作用趋于统一（图5），HZ14洼是持续发育的沉降中心。16.5～18.5 Ma期间沉降速率急剧增大[图5（c）]，最大可达518 m·Ma-1，与恩平期沉降速率相当，2 Ma时间内沉积了巨厚的地层（图2）。构造沉降量曲线与典型被动大陆边缘对比结果（图8）显示，二者裂后阶段沉降特征差别较大。典型被动大陆边缘盆地裂后热沉降呈指数衰减[3，6]，其趋势与海底时深曲线相似。研究区拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，存在强烈的裂后异常沉降。
对研究区断开T50界面（18.5 Ma）的50条代表性断层活动速率的统计发现，断层平均活动速率与沉降速率变化特征具有一定的吻合度（图9）。珠海期到早珠江期，断层几乎不活动，晚珠江期断层活动速率突然增大，此后缓慢减小。断层活动速率最大的时期对应沉降速率最大时期。晚期断裂的发育以及早期断层活化会对拗陷期加速沉降产生重要影响。红河断裂晚期由左旋走滑运动转变为右旋走滑运动，造成琼东南盆地拗陷期加速沉降[23]，郯庐大断裂晚期活化造成了渤中凹陷的加速沉降[9]，莺歌海盆地拗陷期加速沉降也是由盆缘断裂的右旋走滑作用引起的[11]。本文认为，晚珠江期断层活化是导致研究区加速沉降的重要原因。
图6裂陷期F10断层活动速率
Fig.6Activity Rates of Fault F10 in Synrift Stage图7裂陷期F14断层活动速率
Fig.7Activity Rates of Fault F14 in Synrift Stage实线对应顶部时间坐标，点线对应底部时间坐标。为了方便对
比，将海底沉降量曲线初始海底深度减小了500 m。1为加拿
大南部落基山系的古生代冒地槽；2为摩洛哥盆地；3为卢西塔
尼亚盆地；4为里昂湾；5a为美国科迪勒拉山系冒地槽样点a；
5b为美国科迪勒拉山系冒地槽样点b；6为惠州凹陷北部；
图件引自文献[6]
图8被动大陆边缘构造沉降曲线
Fig.8Tectonic Subsidence Curves for Passive
Continental Margin图9拗陷期沉降速率与断层平均活动速率对比
Fig.9Comparison of Subsidence Rate and Average Fault
Activity Rate of Fault in Postrift Stage珠江口盆地陆架区和陆坡区的裂后异常沉降和裂后加速沉降已被揭示。赵忠贤等模拟得出珠江口盆地陆架区总沉降量实测值比理论值大2.5 km左右，160～18.5 Ma期间沉降速率增大至300 m·Ma-1，认为17.5～18.5 Ma存在的一重大构造事件引起盆地从陆架到陆坡的裂后快速沉降的发生[21]。Zhou等研究白云凹陷沉积特征时发现，13.8～17.5 Ma期间白云主凹沉积速率突然增大[25]。Liao等进一步研究了白云凹陷的沉降特征，发现同期白云主凹加速沉降，且发育裂后异常沉降，提出东亚季风增强导致的沉积物供给量增加以及由此导致的下地壳流动可能是异常沉降的主要原因[10]。Shi 等认为高密度岩浆侵入导致白云凹陷17 Ma左右的快速沉降和沉积事件[13]。Xie等依据地幔对流模型计算出珠江口盆地深水区存在900～1 200 m的裂后异常沉降，并认为是动力地形与南海扩张后岩浆事件综合作用的结果，而陆架区存在的300～700 m裂后异常沉降是单纯由动力地形引起的[11]。动力地形是指为响应地幔流动而产生的地球表面的垂直位移[51]，俯冲的大洋岩石圈板片相对于周围的地幔物质温度低而致密，形成负浮力异常，导致地幔流动，从而在地面产生动力沉降[51]。近年来，众多学者提出动力沉降可能是引起克拉通内盆地或被动大陆边缘盆地裂后异常沉降最为重要的原因[11，28]。Xie等的计算结果也较好地解释了惠州凹陷北部地区拗陷期的裂后异常沉降现象[11]。笔者认为热衰减产生的构造沉降是研究区拗陷期的基本沉降机制，地幔流动产生的动力沉降导致裂后异常沉降。16.5～18.5 Ma期间，珠江口盆地发生的构造运动事件导致晚期断裂发育以及早期断裂活化，控制了陆坡区和陆架区的晚期加速沉降。吴哲等指出这一期构造运动事件与当时陆架坡折带形成以及海平面的快速上升相对应[2021]，但对于构造事件产生的原因还有待进一步研究。
3.3裂陷期与拗陷期沉降特征及主控因素
伸展盆地发育演化过程中，构造运动、热衰减以及沉积物负载3种机制综合作用控制沉降。构造运动、热沉降是构造沉降的基本驱动机制，而沉积物负载促使凹陷沉降持续发展，并在凹陷演化晚期起到非常重要的作用。构造作用产生的断层控制裂陷期快速沉降，热衰减作用控制拗陷期缓慢沉降，但研究区沉降特征及沉降作用主控因素显然有其特殊性（表2）。裂陷期发生了两幕沉降，两幕沉降作用强表2裂陷期与拗陷期沉降特征及主控因素对比
Tab.2Comparison of Subsidence Characteristics and Main Control Factors in Syn and Postrift Stages 构造期裂陷期拗陷期珠琼运动一幕珠琼运动二幕南海期东沙期文昌期恩平期珠海期早珠江期晚珠江期早韩江期晚韩江期粤海期万山期最大总沉降速率/（m·Ma-1）350520103975182501359889沉降特征局域性强烈沉降，差异沉降，沉降中
心有规律迁移区域性缓慢均匀沉降，裂后异常沉降及加速沉降沉降作用主控因素断层分段差异性活动和低凸起分割热沉降、动力地形和断裂活化动力学机制构造作用强度和方向的变化联合
基底属性差异控制沉降热沉降作用是基本驱动机制，动力地形造成裂后异常沉降，
晚期构造运动导致加速沉降度有差异，但两幕沉降作用都以局域性强烈沉降为主，不同单元沉降作用差异性强，沉降中心发生有规律迁移。拗陷期根据构造运动可划分为南海期和东沙期，整个拗陷期以区域性缓慢均匀沉降为主，但也持续发育一个沉降中心。拗陷期发育裂后异常沉降，且在16.5～18.5 Ma期间有一期加速沉降。裂陷期沉降特征是由断层的分段差异性活动和低凸起的共同控制形成的，而这两个主控因素是构造作用强度和方向的变化联合基底属性差异的直接表现。拗陷期的均匀缓慢沉降是热沉降的结果，动力地形导致裂后异常沉降，晚期断裂活化引起加速沉降。因此，热沉降作用是拗陷期沉降的基本驱动机制，在此基础上，动力地形引起裂后异常沉降，而16.5～18.5 Ma期间发生的与陆架坡折带的形成以及海平面快速上升相关的构造运动事件，引起晚期断裂发育以及早期断裂活化，造成16.5～18.5 Ma期间的强烈加速沉降。
4结语
（1）珠江口盆地惠州凹陷北部裂陷期强烈的沉降作用表现出沉降速率大、沉降中心多且分散、时空差异大以及局域性明显等特征。从裂陷期的文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少并发生由东向西和由北向南的双向迁移。断层的分段差异性活动以及低凸起的分割作用控制了沉降中心发育，构造作用的强度转变导致沉降作用强度增强，构造作用的方向转变以及基底属性差异共同控制沉降中心迁移演化。
（2）拗陷期构造活动减弱，沉积物压实和巨厚沉积物负载引起较大的沉降量。沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为特征，各构造单元沉降速率相近，其中HZ14洼是持续发育的沉降中心。特别需要指出的是，拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，发育裂后异常沉降，且16.5～18.5 Ma期间发生了加速沉降。热衰减产生的构造沉降是拗陷期的基本沉降，同时地幔流动产生动力沉降，造成裂后异常沉降；16.5～18.5 Ma期间，研究区发生了与陆架坡折带形成以及海平面快速上升相关的构造运动事件，导致晚期断裂发育以及早期断裂活化，控制了这一时期的加速沉降。然而，对于这一构造事件的成因还有待进一步研究。
（3）研究区裂陷期表现出两幕局域性强烈沉降。差异沉降以及沉降中心发生有规律的迁移，是构造作用强度和方向的变化控制断层分段差异性活动，以及基底属性差异控制低凸起分割共同作用的结果。拗陷期以热沉降为基本驱动机制，叠加了动力地形和晚期构造运动的影响；三者共同作用表现出区域性缓慢均匀沉降、裂后异常沉降和裂后加速沉降的特征。参考文献：
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摘要：为了揭示珠江口盆地惠州凹陷北部复杂沉降区的沉降历史，运用井控30条骨架剖面和EBM盆地模拟系统，分析惠州凹陷北部新生代沉降史，探讨裂陷期与拗陷期沉降作用时空差异及其主控因素，研究了区域性岩石圈地幔对沉降作用的宏观影响，并探索了局域性复杂构造格架及构造的迁移演化对沉降作用的制约。结果表明：珠江口盆地惠州凹陷北部裂陷期强烈的沉降作用表现为沉降速率大、沉降中心多且分散以及时空差异大；从裂陷期的文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少并发生由东向西和由北向南的双向迁移；断层的分段差异性活动以及低凸起的分割作用控制了沉降中心的发育；构造作用强度、方向的转变以及基底属性差异是控制沉降作用强度变化和沉降中心迁移演化的区域动力学背景；拗陷期沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为特征，各构造单元沉降速率相近，其中HZ14洼是持续发育的沉降中心；拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，发育裂后异常沉降，且16.5～18.5 Ma期间发生了加速沉降；拗陷期以热沉降为基本驱动机制，叠加了动力地形造成的裂后异常沉降和晚期构造运动事件导致的加速沉降。
关键词：沉降作用；裂陷期；拗陷期；断层活动；基底属性；裂后异常沉降；惠州凹陷；珠江口盆地
中图分类号：P542；TE121.2文献标志码：A
Temporalspatial Differences of Subsidence Between Syn and
Postrift Stages in Northern Huizhou Sag of Pearl River
Mouth Basin and Their Main Control FactorsLIU Minghui1， MEI Lianfu1， YANG Yajuan2， TIAN Wei1， LIU Hailun1， YUAN Xun1
（1. Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources of Ministry of Education， China University of
Geosciences， Wuhan 430074， Hubei， China； 2. Institute of Shenzhen Branch， CNOOC，
Guangzhou 510240， Guangdong， China）Abstract： In order to reveal the complex subsidence history in northern Huizhou sag of Pearl River Mouth Basin， Cenozoic subsidence history in northern Huizhou sag was analyzed based on EBM basin modeling system and 30 seismic profiles controlled by well， the temporalspatial differences of subsidence between syn and postrift stages and their main control factors were discussed， macroscopic effects of regional lithosphere mantle on subsidence were studied， and the constraint of local complex tectonic framework， migration and evolution of tectonic on subsidence were explored. The results show that at synrift stage， the subsidence rates are large， there are lots of subsidence centers which isolate from each other， and subsidence characteristics and rates vary temporally and spatially in northern Huizhou sag of Pearl River Mouth Basin； from Wenchang to Enping periods at synrift stage， subsidence becomes stronger and more homogeneous， subsidence centers decrease and migrate westwards and southwards； the activities of different fault segments together with the low uplift control the development of subsidence centers； the changes of tectonic intensity and direction together with the heterogeneity of basement property are the dynamic background which cause the migration and evolution of subsidence centers and the change of subsidence intensity； at postrift stage， the subsidence is regional slow and homogeneous， subsidence rates of all structural units are similar， and HZ14 subsag is a sustained subsidence center； the observed tectonic subsidence is considerably greater than the theoretical value at postrift stage， postrift anomalous subsidence develops， and there is a shortlived rapid subsidence in 16.518.5 Ma； thermal subsidence is basic driving mechanism at postrift stage， and postrift anomalous subsidence caused by dynamic topography and rapid subsidence caused by late tectonic movement event are overlaid.
Key words： subsidence； synrift stage； postrift stage； fault activity； basemental attribute； postrift anomalous subsidence； Huizhou sag； Pearl River Mouth Basin
0引言
盆地沉降史分析是含油气盆地分析中一项重要的基础工作。通过对盆地沉降史的研究，可以查明盆地类型、动力机制和演化发育过程，定量或半定量地划分盆地构造演化阶段，判断主要构造事件发生的时间，了解烃源岩的发育演化及成熟度[12]。纯剪切拉伸模型[3]是提出最早、影响最大的裂谷盆地动力学理论，模型探讨了岩石圈伸展及减薄、软流圈上隆、盆地沉降及其相应的热历史之间的定量关系，并将盆地沉降分为同裂陷期的快速沉降和裂后呈指数衰减的热沉降。之后又有诸如简单剪切[4]、挠曲悬臂梁[5]等多种动力学模型的提出。
典型被动大陆边缘构造沉降曲线表现为两段式，曲线趋势与海底时深曲线相似。根据沉降曲线变化规律将沉降阶段划分为由陆壳伸展减薄产生的断层控制的裂陷期（Synrift）和岩石圈冷却增厚过程中热平衡驱动的裂后期（Postrift）[3，6]。裂陷期沉降作用受构造运动控制，表现出明显的时空差异性，沉降中心常发生有规律的迁移[78]。裂后期热沉降是最主要的驱动机制，沉降作用相对均匀，常用纯剪切模型计算裂后期构造沉降量。裂后期的沉降作用又可分为两类：一类为典型的被动大陆边缘，裂后沉降量与纯剪切模型所预测的较一致[6]；另一类盆地则表现出明显的裂后异常沉降，即实际裂后构造沉降量与理论构造沉降量存在差异[912]，有的盆地发育强烈加速沉降[1214]。
珠江口盆地是非典型的被动大陆边缘盆地。南海在32 Ma左右发生海底扩张，分离了南海南、北大陆，使之具有被动大陆边缘盆地的基本属性。盆地的区域构造范围涵盖了大陆壳和洋陆转换带，并过渡到洋壳。古新世到渐新世早期，珠江口盆地经历了陆内裂陷阶段，海底扩张导致目前珠一坳陷处于近端带（Proximal Domain），珠二坳陷处于减薄带（Necking Domain）。珠江口盆地岩石圈拉张因子随深度发生变化[1517]，盆地呈现出典型的幕式沉降特征[1819]，其沉降阶段可划分为4幕快速沉降期和其后的缓慢沉降期。第一幕为晚白垩世末到始新世最早期，对应神狐运动，仅局部地区发育小型陆相半地堑；第二幕为始新世中—晚期，对应珠琼运动一幕；第三幕为始新世末—早渐新世，对应珠琼运动二幕；第四幕为晚渐新世到中中新世裂后快速沉降阶段，对应南海运动。东沙运动对沉降作用的影响在台西南盆地表现最为强烈，到珠江口盆地已经不明显[20]。由陆架区向陆坡区，地壳拉张因子逐渐增大[2123]，陆坡区沉降量大于陆架区沉降量[11]。在盆地的各构造单元中，以珠二坳陷沉降量最大[18]，其中又以白云凹陷强烈沉降为代表[10]。陆架区和陆坡区裂后期的沉降量实测值均与McKenzie模型计算所得的理论值不一致，存在明显的裂后异常沉降和加速沉降[1014，2427]；陆架区异常沉降300～700 m，而陆坡深水区可达1 200 m[11]。对裂后异常沉降及加速沉降的解释有盆地再次张裂[22，25]、动力地形影响[9，11，28]、下地壳流影响[10，16，24]、后期岩浆侵入[11，13]、断裂活动影响[9，11，29]以及几种因素的综合作用[11，30]等。
以珠江口盆地惠州凹陷为代表的珠一坳陷和以白云凹陷为代表的珠二坳陷在结构上明显不同，在沉降特征和演化上差异明显[3135]。惠州凹陷北部是珠江口盆地陆架区沉降幅度最大、差异演化频繁和迁移活动最强烈的地区，其沉降特征研究能为陆架区、陆坡区乃至全盆地沉降研究的比较分析提供证据。前人对沉降作用的研究大多从盆地级别或坳陷级别出发，从地球自身动力演化的角度来考虑沉降作用，探讨岩石圈伸展减薄、软流圈上隆而后热衰减下沉对基底沉降的控制作用。但在惠州凹陷北部这样一个洼陷级别区域，在其复杂构造格局下，沉降作用强烈，差异性强，沉降中心频繁迁移，其沉降作用除了响应区域性岩石圈地幔的影响，更多地响应研究区复杂构造格架及构造迁移演化的影响。沉降作用所衍生的富烃凹（洼）陷的发育及迁移、盆地热史演化以及烃源岩分布和成熟状况等是油气勘探中所关注的重要问题。因此，对一个凹（洼）陷级别区域的沉降特征及其主控因素的研究，有助于了解区域性岩石圈地幔对沉降作用的宏观影响，更进一步探索局域性复杂构造格架及构造迁移演化对沉降作用的制约，并进而揭示富烃凹（洼）陷的发育和迁移、盆地热历史演化和烃源岩的分布及成熟状况等。
1区域地质概况
珠江口盆地位于南海北部广阔的大陆架和陆坡边缘，是NE—SW向展布的中国近海最大的新生代含油气盆地之一。盆地发育在华南大陆南缘、古生代及中生代复杂褶皱基底上，受太平洋板块、印度洋板块以及欧亚板块交汇作用影响，具有复杂的大陆边缘和大陆动力学背景[3644]。珠江口盆地从北向南包括北部断阶带、北部坳陷带（包括珠一坳陷）、中央隆起带、南部坳陷带（包括珠二坳陷）和南部隆起5个二级构造单元。惠州凹陷是珠一坳陷最大的凹陷，也是最大的富烃凹陷，以南北NE向边界断裂体系为主控，惠北半地堑是惠州凹陷北部边界断层控制的一个NE向结构单元（图1）。图1球江口盆地惠州凹陷北部构造单元
Fig.1Simplified Tectonic Map of Northern Huizhou Sag in Pearl River Mouth Basin惠州凹陷北部地区以边界断裂F10断层与北部隆起带相隔，南以惠中低凸起、缓坡带与惠南半地堑相隔，西以惠中低凸起与惠西半地堑相隔，东以惠陆低凸起与惠东半地堑相隔。文昌期在边界断裂F10断层的控制下沿北部发育了HZ08洼、HZ09次洼、HZ10洼主洼和HZ10洼东次洼，在主干断裂F14断层控制下沿西南部发育了HZ14洼。东部的惠陆低凸起因其结构和构造特征差异又可划分为北翼和南翼。北翼是HZ10洼主洼、东次洼的缓坡带（图1）。
古新世至早渐新世的断陷阶段受珠琼运动控制发育NEE、近EW向断层；晚渐新世—中中新世的拗陷沉降阶段，受南海运动影响，断裂活动微弱，主体以NEE、NWW 向为主；晚中新世至今的构造活化阶段，受东沙运动影响，NWW 向断裂发生右旋张扭活动[45]。断陷阶段可划分裂陷Ⅰ幕（珠琼运动一幕）和裂陷Ⅱ幕（珠琼运动二幕）。惠北地区自下而上发育古近系文昌组（Tg—T80）、恩平组（T80—T70）和珠海组（T70—T60），新近系珠江组（T60—T40）、韩江组（T40—T32）、粤海组（T32—T30）、万山组（T30—T20）及第四系（T20—T0）。文昌组和恩平组分别为裂陷Ⅰ幕和裂陷Ⅱ幕沉积地层，珠海组为断拗转换期沉积地层，珠江组及以上为拗陷期沉积地层（图2）。图2地震剖面aa′和bb′
Fig.2Seismic Profiles aa′ and bb′2沉降史模型的建立
2.1模拟方法及原理
盆地的总沉降即是盆地基底与某一基准参照面（海平面或湖平面）间的距离，也称为基底沉降。它是多种因素综合作用的结果，这些因素可以分为两类：一类为非构造沉降，包括沉积物和水负载、沉积物压实、全球海平面变化和古水深变化；另一类为构造沉降，是在地壳自身动力学演化过程中产生的沉降[13]。一般用沉降量和沉降速率来分析盆地的沉降，沉降量指某地质时期一个地区的累积沉降幅度，沉降速率是盆地某一构造面在单位地质时期内相对于某一基准参照面（海平面或湖平面）下降的幅度。
沉降史定量模拟分析由两部分组成：首先进行地质历史分析，以盆地内现今地层分层数据为基础，利用地层骨架厚度不变原理去压实，并进行古水深和相对海平面变化校正，得出总沉降[46]；再用回剥法（Backstripping）[47]去除沉积物负载造成的沉降，得出构造沉降。除了沉积物压实、古水深或海平面变化以外，明显的不整合也会对沉降量产生影响[1]。本文运用的EBM盆地模拟系统（BS回剥系统软件）是一个二维剖面回剥系统，既可以反映盆地总体沉降特征，又可以对剖面上不同部位沉降作出比较。
2.2反演模型及参数设定
本次研究以钻井和地震资料为基础，建立惠北地区的地层格架；利用研究区的30 条二维地震剖面，选取测线上地层厚度发生明显变化的点，按每条测线横向距离10～30个模拟点进行选取，共选取582个模拟点。在地震剖面上读取各层位的双程反射时间，再利用时深转换公式H=0000 3X2+0740 7X-3894 5（其中，H为界面现今深度，X为双程反射时间），计算出各地层界面的现今深度。由于珠琼运动一幕和珠琼运动二幕期间本区经历了强烈的抬升剥蚀，所以运用趋势线恢复法估算剥蚀厚度，校正各模拟点Tg和T80界面深度。
根据惠州凹陷北部沉积相单元划分及盆地实测钻井资料（表1），采用正常压实情况下单一岩性常用的压实系数和表面孔隙度，按比例加权得出混合岩性[18]。
表1不同岩性的物性参数
Tab.1Physical Parameters of Different Lithologies岩性表面孔隙
度/%压实系数/
km-1沉积颗粒密度/
（kg·m-3）页岩0.630.512 720砂岩0.490.272 650灰岩0.700.712 710泥质砂岩0.560.392 680注：数据来源于文献[47]。
沉积盆地水深较大时，可以通过校正得出正确的构造沉降量。古水深的估计可以通过沉积相分析、古生物组合和曾做过古水深研究的钻井等进行估计[18]。本次模拟中，古水深取值为：滨浅湖水深0～10 m；半深湖—深湖水深10～100 m；滨海水深0～50 m；浅海水深50～200 m；半深海水深200～500 m，深海深于500 m。历史时期陆架坡折带一直位于惠州凹陷以南，因此，研究区最大水深不超过200 m。
3结果分析及讨论
3.1沉降作用平面变化特征
沉降作用在空间域内差异明显。洼陷和隆起的沉降幅度差别大，洼陷中心沉降量极大（图3），现今最深的HZ14洼总沉降量可达8 000 m，HZ10洼和HZ08洼总沉降量可达7 000 m，而惠陆低凸起总沉降量仅为3 500 m。洼陷与低凸起之间的沉降量差异主要是在裂陷期形成的，裂陷期洼陷强烈沉降，低凸起沉降量极小或者为0（图3、4），拗陷期洼陷和低凸起均发生沉降，洼陷的沉降量稍大于低凸起（图3、5）。不同时期洼陷的沉降特征也不同，HZ10洼文昌期强烈沉降，HZ08洼恩平期强烈沉降（图3、4），HZ14洼从恩平期开始是持续发育的沉降中心（图5）。
3.2沉降作用垂向演化特征
沉降特征在时间域内同样具有明显的差异。沉降量曲线陡缓相间，沉降速率呈现快慢交替的幕式沉降特征（图3）。结合研究区的演化历史和被动大陆边缘沉降特征，将研究区演化阶段划分为裂陷期（文昌期至恩平期）和拗陷期（珠海期至现今），其中裂陷期又可细分为裂陷Ⅰ幕（文昌期）和裂陷Ⅱ幕（恩平期）。
3.2.1裂陷期沉降特征及机制
裂陷期沉降作用强烈且快速，具有明显局域性。总沉降量超过研究区总沉降量的2/3，沉降速率大而沉降中心分散，东部沉降范围窄而长，西部沉降范围宽且近似等轴。
文昌期沉降速率为0～350 m·Ma-1（图4），构造沉降量约占总沉降量的64%，沉降作用强烈。研究区沿北部边界断裂F10断层和南部主干断裂F14断层发育5个沉降中心，分别是HZ10洼主洼、HZ09次洼、HZ08洼、HZ14洼东次洼和西次洼，主沉降中心位于HZ10洼主洼。惠陆低凸起北翼发育许多次级沉降中心，控制了次洼的发育，与南翼差别较大。东部沉降速率较西部大，北部沉降速率较南部大。恩平期沉降作用较文昌期有所增强，沉降速率为50～520 m·Ma-1，构造沉降量所占比例减小至49%。研究区发育3个沉降中心，分别为HZ10洼、HZ08洼、HZ14洼，主沉降中心位于HZ14洼。惠陆低凸起北翼次级沉降中心消失，与南翼趋于一致。与文昌期相反，西部沉降速率较东部大，南部沉降速率较北部大。从文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少，构造沉降的主控作用减弱，研究区沉降中心发生了由东向西和由北向南的双向迁移。
拉张作用所产生的断层是控制伸展盆地裂陷期沉降最主要的因素[3，48]。对研究区F10、F14断层活动速率的统计分析发现，北部边界断裂F10断层（图6）文昌期活动速率为40～270 m·Ma-1，平均约为150 m·Ma-1，断层东段活动性强于西段；恩平期断层活动性整体较文昌期强，活动速率为60～280 m·Ma-1，平均约250 m·Ma-1，断层西段活动性强于东段。断层分段差异活动控制了沉降中心的发育及迁移。F14断层活动性也有一定规律可循：F14断层（图7）文昌期活动速率为20～175 m·Ma-1，平均约为70 m·Ma-1；恩平期活动速率为20～230 m·Ma-1，平均约为150 m·Ma-1。恩平期断层活动性增强，一定程度上控制了沉降速率的增加。恩平期HZ14洼沉降量最大（图2、4），且从恩平期至现今，HZ14洼是研究区持续发育的沉降中心（图5）。但与F10断层相比，F14断层的活动速率明显较小，因此，HZ14洼恩平期的强烈沉降还受其他因素影响。
图3各构造单元沉降量及沉降速率对比
Fig.3Comparisons of Settlement and Subsidence Rate of Each Structural Unit 图4裂陷期总沉降速率分布
Fig.4Distributions of Total Subsidence Rate in Synrift Stage图5拗陷期总沉降速率分布
Fig.5Distributions of Total Subsidence Rate in Postrift Stage莺歌海盆地裂陷期高沉降速率表明[4950]，刚性地块不变形导致应变面积减小，从而使一定量的应变全部集中在邻近区域，并将导致垂向沉降变形作用在刚性构造块体附近加剧。HZ10洼南侧以惠陆低凸起为缓坡带，HZ14洼南侧以惠中低凸起和F14断层为陡坡带（图1、4）。这种基底刚性块体使得附近软弱带垂向沉降加剧，因此，2个低凸起分别对HZ10洼和HZ14洼的强烈沉降具有重要贡献。
珠琼运动一幕，珠江口盆地受拉张应力形成NE—NEE向断陷[45]，控制走向为NEE向的F10断层东段强烈活动，同时受惠陆低凸起北翼影响，造成HZ10洼沉降强烈。珠琼运动二幕，盆地再次张裂，形成近EW向断陷[45]，走向近EW向的F10断层西段强烈活动，同时受惠中低凸起的影响，HZ08洼强烈沉降。文昌期到恩平期，构造作用强度的转变导致沉降作用增强，构造作用方向的转变导致断层分段差异性活动，并与基底属性差异共同控制沉降中心由东向西和由北向南迁移。
3.2.2拗陷期沉降特征及机制
南海中央海盆32 Ma开始发生SN向扩张，至此南海北部大陆边缘结束早期裂陷作用，进入拗陷期。拗陷期构造活动减弱，盆内堆积较厚的沉积物，沉积物压实和巨厚沉积物负载导致拗陷期较大的沉降量。与裂陷期的局域性强烈沉降以及差异沉降特征不同，拗陷期沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为主，各构造单元沉降速率相近，沉降作用趋于统一（图5），HZ14洼是持续发育的沉降中心。16.5～18.5 Ma期间沉降速率急剧增大[图5（c）]，最大可达518 m·Ma-1，与恩平期沉降速率相当，2 Ma时间内沉积了巨厚的地层（图2）。构造沉降量曲线与典型被动大陆边缘对比结果（图8）显示，二者裂后阶段沉降特征差别较大。典型被动大陆边缘盆地裂后热沉降呈指数衰减[3，6]，其趋势与海底时深曲线相似。研究区拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，存在强烈的裂后异常沉降。
对研究区断开T50界面（18.5 Ma）的50条代表性断层活动速率的统计发现，断层平均活动速率与沉降速率变化特征具有一定的吻合度（图9）。珠海期到早珠江期，断层几乎不活动，晚珠江期断层活动速率突然增大，此后缓慢减小。断层活动速率最大的时期对应沉降速率最大时期。晚期断裂的发育以及早期断层活化会对拗陷期加速沉降产生重要影响。红河断裂晚期由左旋走滑运动转变为右旋走滑运动，造成琼东南盆地拗陷期加速沉降[23]，郯庐大断裂晚期活化造成了渤中凹陷的加速沉降[9]，莺歌海盆地拗陷期加速沉降也是由盆缘断裂的右旋走滑作用引起的[11]。本文认为，晚珠江期断层活化是导致研究区加速沉降的重要原因。
图6裂陷期F10断层活动速率
Fig.6Activity Rates of Fault F10 in Synrift Stage图7裂陷期F14断层活动速率
Fig.7Activity Rates of Fault F14 in Synrift Stage实线对应顶部时间坐标，点线对应底部时间坐标。为了方便对
比，将海底沉降量曲线初始海底深度减小了500 m。1为加拿
大南部落基山系的古生代冒地槽；2为摩洛哥盆地；3为卢西塔
尼亚盆地；4为里昂湾；5a为美国科迪勒拉山系冒地槽样点a；
5b为美国科迪勒拉山系冒地槽样点b；6为惠州凹陷北部；
图件引自文献[6]
图8被动大陆边缘构造沉降曲线
Fig.8Tectonic Subsidence Curves for Passive
Continental Margin图9拗陷期沉降速率与断层平均活动速率对比
Fig.9Comparison of Subsidence Rate and Average Fault
Activity Rate of Fault in Postrift Stage珠江口盆地陆架区和陆坡区的裂后异常沉降和裂后加速沉降已被揭示。赵忠贤等模拟得出珠江口盆地陆架区总沉降量实测值比理论值大2.5 km左右，160～18.5 Ma期间沉降速率增大至300 m·Ma-1，认为17.5～18.5 Ma存在的一重大构造事件引起盆地从陆架到陆坡的裂后快速沉降的发生[21]。Zhou等研究白云凹陷沉积特征时发现，13.8～17.5 Ma期间白云主凹沉积速率突然增大[25]。Liao等进一步研究了白云凹陷的沉降特征，发现同期白云主凹加速沉降，且发育裂后异常沉降，提出东亚季风增强导致的沉积物供给量增加以及由此导致的下地壳流动可能是异常沉降的主要原因[10]。Shi 等认为高密度岩浆侵入导致白云凹陷17 Ma左右的快速沉降和沉积事件[13]。Xie等依据地幔对流模型计算出珠江口盆地深水区存在900～1 200 m的裂后异常沉降，并认为是动力地形与南海扩张后岩浆事件综合作用的结果，而陆架区存在的300～700 m裂后异常沉降是单纯由动力地形引起的[11]。动力地形是指为响应地幔流动而产生的地球表面的垂直位移[51]，俯冲的大洋岩石圈板片相对于周围的地幔物质温度低而致密，形成负浮力异常，导致地幔流动，从而在地面产生动力沉降[51]。近年来，众多学者提出动力沉降可能是引起克拉通内盆地或被动大陆边缘盆地裂后异常沉降最为重要的原因[11，28]。Xie等的计算结果也较好地解释了惠州凹陷北部地区拗陷期的裂后异常沉降现象[11]。笔者认为热衰减产生的构造沉降是研究区拗陷期的基本沉降机制，地幔流动产生的动力沉降导致裂后异常沉降。16.5～18.5 Ma期间，珠江口盆地发生的构造运动事件导致晚期断裂发育以及早期断裂活化，控制了陆坡区和陆架区的晚期加速沉降。吴哲等指出这一期构造运动事件与当时陆架坡折带形成以及海平面的快速上升相对应[2021]，但对于构造事件产生的原因还有待进一步研究。
3.3裂陷期与拗陷期沉降特征及主控因素
伸展盆地发育演化过程中，构造运动、热衰减以及沉积物负载3种机制综合作用控制沉降。构造运动、热沉降是构造沉降的基本驱动机制，而沉积物负载促使凹陷沉降持续发展，并在凹陷演化晚期起到非常重要的作用。构造作用产生的断层控制裂陷期快速沉降，热衰减作用控制拗陷期缓慢沉降，但研究区沉降特征及沉降作用主控因素显然有其特殊性（表2）。裂陷期发生了两幕沉降，两幕沉降作用强表2裂陷期与拗陷期沉降特征及主控因素对比
Tab.2Comparison of Subsidence Characteristics and Main Control Factors in Syn and Postrift Stages 构造期裂陷期拗陷期珠琼运动一幕珠琼运动二幕南海期东沙期文昌期恩平期珠海期早珠江期晚珠江期早韩江期晚韩江期粤海期万山期最大总沉降速率/（m·Ma-1）350520103975182501359889沉降特征局域性强烈沉降，差异沉降，沉降中
心有规律迁移区域性缓慢均匀沉降，裂后异常沉降及加速沉降沉降作用主控因素断层分段差异性活动和低凸起分割热沉降、动力地形和断裂活化动力学机制构造作用强度和方向的变化联合
基底属性差异控制沉降热沉降作用是基本驱动机制，动力地形造成裂后异常沉降，
晚期构造运动导致加速沉降度有差异，但两幕沉降作用都以局域性强烈沉降为主，不同单元沉降作用差异性强，沉降中心发生有规律迁移。拗陷期根据构造运动可划分为南海期和东沙期，整个拗陷期以区域性缓慢均匀沉降为主，但也持续发育一个沉降中心。拗陷期发育裂后异常沉降，且在16.5～18.5 Ma期间有一期加速沉降。裂陷期沉降特征是由断层的分段差异性活动和低凸起的共同控制形成的，而这两个主控因素是构造作用强度和方向的变化联合基底属性差异的直接表现。拗陷期的均匀缓慢沉降是热沉降的结果，动力地形导致裂后异常沉降，晚期断裂活化引起加速沉降。因此，热沉降作用是拗陷期沉降的基本驱动机制，在此基础上，动力地形引起裂后异常沉降，而16.5～18.5 Ma期间发生的与陆架坡折带的形成以及海平面快速上升相关的构造运动事件，引起晚期断裂发育以及早期断裂活化，造成16.5～18.5 Ma期间的强烈加速沉降。
4结语
（1）珠江口盆地惠州凹陷北部裂陷期强烈的沉降作用表现出沉降速率大、沉降中心多且分散、时空差异大以及局域性明显等特征。从裂陷期的文昌期到恩平期，沉降作用增强且趋于统一，沉降中心减少并发生由东向西和由北向南的双向迁移。断层的分段差异性活动以及低凸起的分割作用控制了沉降中心发育，构造作用的强度转变导致沉降作用强度增强，构造作用的方向转变以及基底属性差异共同控制沉降中心迁移演化。
（2）拗陷期构造活动减弱，沉积物压实和巨厚沉积物负载引起较大的沉降量。沉降作用以区域性缓慢均匀沉降为特征，各构造单元沉降速率相近，其中HZ14洼是持续发育的沉降中心。特别需要指出的是，拗陷期构造沉降量观测值远大于理论值，发育裂后异常沉降，且16.5～18.5 Ma期间发生了加速沉降。热衰减产生的构造沉降是拗陷期的基本沉降，同时地幔流动产生动力沉降，造成裂后异常沉降；16.5～18.5 Ma期间，研究区发生了与陆架坡折带形成以及海平面快速上升相关的构造运动事件，导致晚期断裂发育以及早期断裂活化，控制了这一时期的加速沉降。然而，对于这一构造事件的成因还有待进一步研究。
（3）研究区裂陷期表现出两幕局域性强烈沉降。差异沉降以及沉降中心发生有规律的迁移，是构造作用强度和方向的变化控制断层分段差异性活动，以及基底属性差异控制低凸起分割共同作用的结果。拗陷期以热沉降为基本驱动机制，叠加了动力地形和晚期构造运动的影响；三者共同作用表现出区域性缓慢均匀沉降、裂后异常沉降和裂后加速沉降的特征。参考文献：
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