1、北黄海盆地北缘断裂带及其特征2007 年 4 月第 27 卷第 2 期海洋地质与第四纪地质MARINEGEOLOGYQUATERNARYGEOLOGYVol_27,No.2Apr.,2007北黄海盆地北缘断裂带及其特征田振兴,张训华,肖国林,孟祥君(青岛海洋地质研究所,青岛 266071)摘要:根据最新调查获得的北黄海盆地海洋重力,海洋与航空磁力和多道地震资料 ,结合以往周边地区的资料,编制了 jb 黄海空间重力异常图,布格重力异常图 ,磁力异常图.在重磁基础图件的基础上,通过解析延拓,任意方向导数计算,离散小波变换等处理,结合地震和地质资料,对北黄海北缘断裂带进行了综合分析.确定了北黄海jb
2、 缘断裂带的存在,并对该断裂带的延伸长度,切割深度和性质进行了分析 ,指出北黄海北缘断裂带是辽东隆起与jb 黄海盆地的界线,断裂带两侧具有明显不同的地球物理场特征 ;而且断裂带具有多期活动的特点,对北黄海盆地的形成演化具有重要的控制作用.关键词:北缘断裂带;地球物理场特征;北黄海盆地中图分类号:P548 文献标识码:A 文章编号:0256-1492(2007l02-005905北黄海海域 l1北起鸭绿江口,西邻渤海,东至朝鲜西海岸,南到山东半岛成山角与朝鲜白翎岛的连线以北的海区,界于 37.2O39.5ON,121.00125.IOE 之间的海域 ,属于浅海大陆架,形态上是大体呈 NE 向延长
3、的平行四边形浅洼地,总面积7.110km.该区水温 78 月份最高,表层水温约 16,底层温度 716,南部水温高于北部.北黄海位于辽东半岛,山东半岛和朝鲜半岛之间,为大体呈 NE 向延长的平行四边形浅洼地,平均水深 38m,最大水深达 80m.海底地势总体上呈现为由北向南和由东,西两侧向中心倾斜的态势,平均坡度 44.沿岸分布有大量的岛屿和礁石,西朝鲜湾内分布有大量的海底潮沟与海底沙脊,呈 NNE向延伸的黄海海槽由北黄海经南黄海中东部延至济州岛并分向两侧,较为宽缓.在区域构造背景上,北黄海及周边主要有辽东隆起区,北黄海盆地,胶东隆起区和狼林地块.元古代末,北黄海及周围辽东半岛,山东半岛和朝鲜
4、半岛北部为一个统一的块体;古生代末一中生代,华北地块与华南地块的拼合,郯庐断裂带在燕山运动期强烈的走滑一伸展活动,形成了一系列走向 NENEE 的断裂, 北黄海盆地北缘断裂带在这个时期形成,并在后期伴随着郯庐断裂带的多期走滑运动而活动.前人对该断裂带的认识较少.此前,北黄海盆基金项目:“429 专项“ 课题项目(GZH200200103)作者简介:田振兴(198O 一),男,硕士,主要从事海洋地球物理研究,Email:titan_收稿日期:20060705;改回日期:20060914.文凤英编辑地北缘断裂带曾有学者提出,并根据所掌握的资料对其进行了初步研究.郝天珧等根据早期黄海及周边的重力资料
5、,研究了黄海周边断裂在海区的延伸,认为北黄海盆地北缘断裂带深度较浅,为 5km左右,规模和影响都比较小.对北黄海海域的地球物理调查工作起始于 2O世纪 5O 年代,I978198O 年在该海域进行了 I:50万地球物理调查工作,编制了 1:100 万重力和磁力异常图.“九五 “期间,虽然开展了地质地球物理补充调查工作,但没有在该海域进行新的地球物理调查.2002-2005 年,在已有工作基础上对北黄海海域进行了地球物理和地球化学调查,获得了一批新资料.本文的研究就是基于新资料,并结合已有资料,通过重力场,磁力场及其变换场,与地震资料相综合,着重研究北黄海盆地北缘断裂带的特征及其形成演化和对北黄
6、海盆地的影响.1 地球物理场特征1.1 断裂带在重力场上的特征该断裂带在布格重力图(图 1)上表现为密集的重力异常梯度带,线性特征明显,处在重力场异常不同分区的分界线上.断裂带的西北侧在空间异常上是一个高值区.两侧近海是小型的异常梯级带,从 0mGal 可陡升到30mGal,并形成等值线圈闭.陆地上有两个明显的高值异常等值线圈闭,分别超出 25 和 30mGal.异常等值线及圈闭走向与海岸线的形态一致,呈NE 走向 .布格异常等值线及圈闭走向也与海岸线海洋地质与第四纪地质形态协调,呈 NE 走向.断裂带的东南侧是北黄海异常区,区域上以高值异常为主,空间重力异常最大值低于 50mGal,最小值超
7、过一 5mGal.重力高值圈闭主要分布在该区的南北两侧,在南北两侧正异常之间夹杂着团块状负异常圈闭,反映了盆地内的断陷走向,取值朝NE 向偏低 ,最低可达一 10mGal.布格异常等值线形态与空间异常相似,但没有像空间异常那样表现出大范围的降低,最高值可超过 50mGal.低值出现在很小的圈闭范围内,且不低于一 5mGal.其走向不明显,不规则团状的重力异常略呈正负相间排列,分布有多个高值圈闭和低值圈闭.其中东部有一个规模大的重力低值圈闭,对应了北黄海盆地的东部凹陷,圈闭的走向为 NE 转 Nw 向.在布格重力异常小波变换 4 阶,5 阶及 6 阶细节图上该断裂带都有明显的反映.在重力异常小波
8、变换 5 阶及 6 阶细节图(图 2)上,断裂东北段及中段处于重力负异常向正异常转化的梯度密集带上;断裂西南段处于重力正异常向负异常转化的梯度密集带上.布格重力异常垂向二阶导数图上,该断裂处在正负不同异常特征的分界线上.在布格重力水平方向导数图上表现为 NE 向特征明显.图 1 北黄海及周边布格重力异常Fig.1BouguergravityanomalymapoftheNorthYellowSeaandadiacentareas1.2 断裂带在磁力场上的特征在北黄海航空磁力丁异常图(图 3)上,异常走向与海岸线大体平行,该断裂带的磁力异常线性特征明显.北黄海断裂带西北侧,磁异常走向为北东向,异
9、常变化复杂,在低正值异常背景上分布有两个正高值圈闭,中间夹负低值圈闭,西侧高值圈闭最大值达-4-350nT;东侧高值区圈闭幅值达-4-300nT,圈闭形态不规则.在辽东半岛南岸分布一条团块状排列的正异常带,幅值变化平缓,圈闭较小.图 2 北黄海及周边布格重力异常 6 阶小波细节图Fig.2SixstepswaveletdetailofBouguergravityanomalymapoftheNorthYellowSeaandadjacentareas图 3 北黄海航空磁力T 异常Fig.3MagneticTanomalyofaviationmapoftheNorthYellowSea第 2 期
10、田振兴,等:北黄海盆地北缘断裂带及其特征断裂带东南侧以低负异常为主,地理位置上与北黄海相对应,T 磁异常为平静的负异常.大部分区域在一 1500nT 之间变化,背景异常的走向为 NE 向,在平缓负异常背景上零星分布着 3 个较大的正异常圈闭和几个小的正异常圈闭,圈闭形态和走向各异,高值圈闭异常最大值超过+250nT.1.3 断裂带在地震剖面上的反映断裂西南段在东西向的地震测线剖面(图 4a)及南北向的地震测线剖面(图 4b)上均有明显反映.在地震解释剖面上,该断裂切割深度深达元古界,中,新生界地层通过该断层与元古界潜山直接接触,断裂产状向东南倾.断裂带反演深度较大,达 3O31km,属地壳断裂
11、(带).图 4 北黄海北缘断裂在东西向(a)及南北向(b)地震剖面上的显示Fig.4VisiononEWSeismogram(a)sectionandS-NSeismogram(b)ofnorthedgefractureoftheNorthYellowSea2 断裂带地质特征该断裂分布于北黄海盆地北缘(图 5),图幅内断裂从 38.2ON,121.19E 起沿辽东半岛南侧海域以 NNE 向转 NEE 向沿海岸线延伸到 4O.O0N,124.2045E,一直延伸到鸭绿江口,长度大于 330km.在地理位置上,该断裂带构成了辽东隆起和北黄海盆地两大构造单元的天然分界线.北黄海盆地北缘断裂带被辽东半
12、岛的金州岩石圈断裂,庄河一恒仁岩石圈断裂等延伸人海后错断,分别为北段(39.28N,122.38E 起 NE 向延伸到4O.OON,124.20E),中段(38.51N,121.59E 起NNE 向延伸到 39.28N,122.38E),西南段(38.20N,121.19E 起 NNE 向延伸到 38.51N,121.59E),各段在北黄海地球物理异常图上都有反映.断裂带走向由 NNE 向转 NEE 向也是受断裂切割的影响.另外,由地球物理场资料推测该断裂与鸭绿江岩石圈断裂相连,受近 SN 向的断裂错断切割,北黄海断裂带由近 NEE 向转为 NE 向,一直延伸到图幅外 .根据时间剖面波组结构特
13、征,北黄海及周边地区中新生代地层可分为 6 个反射层,3 个反射层组.第四系(Q)和新近系 (N)构成第 1 反射层(组);渐新统三垛组(E)构成第 2 反射层 ;渐新统戴南组(Ed)构成第 3 反射层;阜宁群第 4 段一第 2 段(E2_4)构成第 4 反射层;阜宁群第 1 段(E;)构成第 5 反射层;古新统泰州组(E)构成第 6 反射层 .黄海及周边地区还存在中古生代及更老地层组成的第 7 反射层和第8 反射层,第 7 反射层由白垩系,侏罗系和上三叠统组成,第 8 反射层由中下三叠统,古生界,元古界和太古界组成.在辽东半岛,北黄海西部和西北海岸地带,海洋岛群岛等地,广泛出露前寒武纪变质岩
14、和岩浆岩,在鸭绿江断裂带多处出现构造角砾岩,挤压透镜体,断层泥,片理化带,切割沿其分布的白垩系火山一沉积岩.在丹东四道沟等地,上元古界细河群强烈片理化,形成千糜岩,千枚糜棱岩,显示韧性剪切特点.断裂带印支一燕山期活动强烈,为压一压剪性岩石圈深大断裂.在对文献 F4认识的基础上,对北黄海北缘断裂带的规模和延伸都有了新的认识;与文献5鸭绿江岩石圈断裂和青岛一 Ft 照断裂相连的观点不同,认为鸭绿江岩石圈断裂与北黄海盆地北缘断裂带相连,并且是北黄海北缘断裂带的东延部分.3 结论(1)北黄海地球物理场的分析表明,北黄海北缘断裂带的存在导致了辽东隆起和北黄海盆地两大构造单元在地球物理场面貌上的差异;(2
15、)常规处理手段,离散小波分析和地震剖面解释表明,北黄海北缘断裂带规模较大,延伸长度大于330km,并与鸭绿江口断裂相连,地震剖面解释反演深度大,深度大于 31km,可能切割下地壳,推测为地壳型深大断裂带;62 海洋地质与第四纪地质 2007 正图 5 北黄海盆地断裂分布推断图F(I1):北黄海盆地北缘断裂带;F(I2);北黄海西缘断裂带;F(I3); 五莲一青岛一刘公岛断裂带Fig.5ThedistributionmapoffractureoftheNorthYellowSeabasinF(I1):ThenorthedgefractureoftheNorthYellowSeabasin;F(I
16、2):ThewesternedgefractureoftheNorthYellowSeabasin;F(I3):theWulian-Qingdao-LiugongIslandfracture(3)该断裂带与扬子地块和中朝地块的碰撞拼合及郯庐断裂带的走滑活动有关,并且具有多期活动的迹象;(4)由于前人对该断裂带的研究较少,对该断裂缺少系统的研究,该断裂在北黄海形成演化过程中的作用有待进一步的研究.123参考文献(References)许东禹,刘锡清,张训华,等.中国近海地质M.北京:地质出版社,1997:8-10.xuDong-yu,LIUXiqing,ZHANGXunhua,eta1.Chin
17、aOffshoreGeologyM.Beijing:GeologicalPublishingHouse,1997:8-10.秦蕴珊,赵一阳,赵丽蓉,等.黄海地质M.北京:海洋出版社,1989:4-5.QINYun-shan,ZHAOYiyang,ZHAOLirung,eta1.GeologyofYellowSeaM.Beijing:ChinaOceanPress,1989:4-5.金翔龙.黄东海地质M.北京:科学出版社,1982:23 29.JIN567Xiang-long.GeologyofEastChinaSeaandYellowSeaM.Beijing:SciencePress,1982
18、:2329.田振兴,张训华,薛荣俊.北黄海盆地区域地质特征J.海洋地质动态,2004,20(2):8-10.TIANZhenxing,ZHANGXunhua,XUERongqun.RegionalgeologyfeaturesofthenorthernYellowSeabasinJ.MarineGeologyLetters,2004,20(2):81o.辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志M,北京:地质出版社,1989:682685.BureauGeologyandMineralResourceExplorationofLiaoningProvince.RegionalGeologyofLiao
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20、究黄海周边断裂带在海区的延伸J.地球物理,2002,45(3):385第 2 期田振兴,等:北黄海盆地北缘断裂带及其特征 63396.HAOTian-yao,SUHaI.AstudyontheextensionMancheol,WANGQian-shen,etoffauhzonesinYellowSeaanditsadjacentareasbasedongravitydataJ.ChineseJournalofGeophysics,2002,45(3):385396.THENORTHEDGEFRACTUREOFTHENORTHYELLOWSEABASINANDITSCHARACTERSTIAN
21、Zhenxing,ZHANGXunhua,XIAOGuolin,MENGXiangjun(QingdaoInstituteofMarineGeology,Qingdao266071,China)Abstract:Accordingtonewdataontheseagravity,marineandaviationmagneticandseismogramsections,andtogetherwitholddata,theauthorshaveworkedoutmapsofthefree-airgravityanomaly,Bouguergravityanomalyandmagneticano
22、maly.Basedonthemaps,thenorthedgefractureoftheNorthYellowSeabasinhasbeensystematicallyanalyzedbycombiningtraditionalprocessingmethodwithmultiscalede-compositionofwavelets.ThebasiccharactersofthenorthedgefractureoftheNorthYellowSeabasinhavebeenconfirmed,andtheextensionlength,thedepthandthecharactersha
23、vebeenanalyzed.TheauthorspointoutthatthefractureistheborderlineoftheLiaodongapophysisandtheNorthYellowSeabasin,bothsidesofithavedifferentgeophysicalfieldsandthefracturehasthecharactersofmultiperiodactivitiesandcontrolstheformationandevolutionoftheNorthYellowSeabasin.Keywords:geophysicalfieldssignature;thenorthedgefracture;theNorthYellowSeabasin
