先存断裂在沉积盆地的形成及其后续演化过程中起着重要的控制作用。走滑断层的斜向伸展可导致沉降,从而形成拉分盆地,这一基本机制已通过地震反射资料的断层解释、实验室实验以及数值模拟得到验证。尽管该机制在同生断层中已被广泛观察到,但先存逆冲断层如何影响上覆裂谷盆地的形成仍不明确。本研究揭示了中国东部渤海湾盆地基底的印支期逆冲断层及其再活化效应,为理解先存断层对上覆盆地的影响提供了新认识。成果发表在GSA Bulletin,我室为第三完成单位。

构造分析表明,盆地基底发育了一系列NWW走向的先存断裂。这些断裂大多终止于基底顶部,但部分断裂被显著再活化,穿越不整合面向上延伸进入新生代地层,从而影响了新生代渤海湾盆地的形态与构造演化。这些NWW走向的断裂形成于华南板块与华北板块碰撞过程。锆石和磷灰石裂变径迹数据进一步揭示了受断裂控制的基底经历了三个阶段的抬升冷却过程,分别发生于晚三叠世-早侏罗世、晚白垩世和渐新世;相应地经历了三个沉降加热阶段,分别发生于早白垩世、古近纪和新近纪。早白垩世和古近纪期间盆地的构造再活化作用诱发了NWW走向的半地堑。NNE走向的郯庐断裂带的走滑活动则在渤海湾盆地东部形成了一系列NNE走向的拉分凹陷,并对部分NWW走向的先存逆冲断层进行了反向再活化。这两组相互正交的伸展作用共同驱动了渤海湾拉分盆地的形成。系列证据表明,先存断裂可部分被后期正交的走滑断层所再活化,二者协同作用形成以多凹陷为特征的菱形拉分盆地,这对富有机质页岩和油气成藏具有重要影响。

先存断裂的多期复活与渤海湾盆地形成新模型