从华南到珠江口盆地：大陆边缘源汇系统的构造动力和地表过程

近日，中国石油大学（北京）地球科学学院、油气资源与工程全国重点实验室龚承林教授团队和中海石油（中国）有限公司深圳分公司、德国弗莱贝格工业大学 H. Tim Breitfeld 博士、法国巴黎萨克雷大学 Jocelyn Barbarand 教授和 Christophe Colin 教授以及美国德克萨斯大学奥斯汀分校 Ron J. Steel 教授合作，在“华南 - 珠江口盆地”源汇系统研究方向取得进展。研究成果以《 Provenance history of the eastern Pearl River Mouth Basin: Implications for the evolution of the South China margin 》和《 Detrital zircon signals of the late Eocene provenance change of the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea 》为题，分别发表于地学领域著名期刊《 GSA Bulletin 》和《 Sedimentary Geology 》上。

题目： Provenance history of the eastern Pearl River Mouth Basin: Implications for the evolution of the South China margin

作者： Li, Y., Gong, C.*, Qiu, X., Breitfeld, H.T., Barbarand, J., Colin, C.

期刊 ： GSA Bulletin

https://doi.org/10.1130/B37568.1

题目： Detrital zircon signals of the late Eocene provenance change of the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea

作者： Li, Y., Gong, C.*, Peng, G., Qiu, X., Steel, R.J., Xiao, Z., He, Y., Qi, K., Yu, Y.

期刊： Sedimentary Geology

https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2023.106409

1 从珠江口盆地东部沉积物源变化解译华南陆缘构造动力过程

作为西太平洋俯冲体系的重要组成部分，华南 - 珠江口盆地源汇系统所处的华南陆缘自中生代以来发生了基底再活化、华南沿岸山脉隆升、古南海消亡以及南海扩张等重要地质事件。华南陆缘整体经历了由安第斯型主动陆缘向被动陆缘的转换过程，对华南陆缘沉积盆地的构造 - 沉积演化产生了重要影响。近年来对于珠江口盆地东部陆丰凹陷前新生界沉积岩的地质发现，填补了华南陆缘前新生代沉积记录的缺失。珠江口盆地东部连续的沉积记录是重建中生代以来华南陆缘长期物源历史、解译华南陆缘构造动力过程的天然实验室。

研究团队利用锆石 U-Pb 年龄和重矿物特征指数揭示了珠江口盆地东部长时期物源历史。研究结果表明，上白垩统和中始新统与西华夏地块具有相似的“燕山期 + 加里东期双峰”年龄特征；从中始新统到下渐新统，沉积物中的中生代锆石丰度逐渐增加而古生代锆石丰度逐渐减少；上渐新统和下中新统则与东华夏地块具有相似的“燕山期单峰”年龄特征（ 图 1 ）。另一方面，中始新统重矿物 ZTR 指数高，上始新统 ZTR 指数逐渐减小，而下渐新统 ZTR 指数又逐渐增大。研究认为，珠江口盆地东部晚白垩世主要受华夏地块燕山期岩浆弧及其加里东期基岩供源；中始新世主要受上白垩统沉积再循环供源；晚始新世主要受盆内岩浆岩基底供源；早渐新世发生了由盆内近源供源向盆外远源供源的变化，早渐新世 - 早中新世主要受盆外东华夏地块供源。

图 1 珠江口盆地东部陆丰凹陷上白垩统 - 下中新统及其潜在盆外物源区（灰色阴影标注）锆石 U-Pb 年龄谱图

综合华南陆缘地壳增厚和岩浆活动以及珠江口盆地东部独特的“由繁到简”锆石 U-Pb 年龄变化规律，建立了珠江口盆地东部关键物源变化与华南陆缘演化的成因关联，揭示了华南陆缘从古太平洋期、古南海期到南海期的 3 阶段构造动力过程。白垩纪华南陆缘东部处于古太平洋构造期，古太平洋板块俯冲形成安第斯型大陆边缘，弧前盆地沉积物主要来自于华夏地块加里东期基底和燕山期岩浆弧；古新世 - 始新世华南陆缘东部处于古南海构造期，古南海俯冲致使华南陆缘形成拉张环境，裂陷盆地沉积物来自于盆内基底；渐新世至中新世华南陆缘东部处于南海构造期，南海扩张促使华南陆缘进入拗陷环境，拗陷盆地沉积物主要来自于盆外远源（ 图 2 ）。研究成果对深化认识华南陆缘由主动陆缘向被动陆缘的转换过程与动力机制具有启示意义。

图 2 白垩纪至中新世华南陆缘构造动力演化过程示意图

2 从珠江口盆地北部沉积物源变化揭秘华南古珠江早期历史

构造与气候驱动的沉积物源变化是以地表隆升和流域变迁为代表的地表过程的重要记录。作为南海北部最大的新生代沉积盆地，珠江口盆地沉积了大量由珠江等流域搬运而来的华南板块碎屑物质。珠江口盆地沉积记录一直被认为是解译区域古地理格局、古水系演变等科学问题的重要突破口。

研究团队利用锆石 U-Pb 年龄，厘定了珠江口盆地北部惠州凹陷晚始新世“盆内 - 盆外”物源变化。研究结果表明，惠州凹陷中始新统具有与盆内基底相似的“燕山期单峰”年龄特征；上始新统除了具有明显的燕山期年龄组分，还可见一定的年龄更老、与珠江东北部支流沉积物相似的印支期和加里东期年龄组分；而后燕山期年龄组分逐渐减少而印支期和加里东期年龄组分逐渐增加（ 图 3 ）。研究认为，中始新世珠江口盆地北部受盆内基底供源；晚始新世发生“盆内 - 盆外”物源变化，盆地开始受到局限发育于华夏地块的古珠江供源影响。