0 引 言

海洋地学系列图件则是海洋地质调查成果的汇集和表达.自1992年刘光鼎院士主编的第一套中国系列海图《中国海区及邻域地质—地球物理系列图》正式出版以来(刘光鼎， 1992，1993)，海区图件已有20多年没有更新，随着我国海洋战略的推进，海洋区域地质调查事业的发展，编制新的海区地质地球物理系列图显得非常必要.

南海面积为353万km²，是西北太平洋最大的边缘海之一.北与我国华南大陆相接，西为中南半岛和马来半岛，南为印尼大巽他群岛，东为菲律宾群岛；其东、南、西南毗邻太平洋和印度洋.南海海底是长轴为北东-南西方向的菱形盆地，盆地处于西沙-中沙群岛与南沙群岛之间，是一个深度在4000 m以上的深海平原.南海平均深度较大，平均水深1000~1100 m，最大水深为5559 m，位于中央海盆的东侧.南海海底沉积物比较复杂，大陆架沉积以陆源物质为主，大陆架内侧沉积受现代河流泥沙影响较大，而外部的沙质沉积属陆源的残留沉积；大陆坡沉积为有孔虫-粉砂-黏土和含有孔虫-放射虫的粉砂质黏土；深海盆地沉积为深海黏土类沉积物(许东禹等，1997；张训华，2008).

新编中国南部海区及邻域1 100万地质地球物理系列图(图 1)的编图范围：自北向南，从珠江三角洲向南到曾母暗沙南端，自西向东，从中南半岛到菲律宾群岛.

图 1

Fig. 1

图 1 新编中国南部海区及邻域1 100万地质地球物理系图 (a)空间重力异常图；(b)布格重力异常图；(c)磁力异常图；(d)表层沉积物分布图；(e)区域构造图. Fig. 1 The new geological maps sets in Southern Chian Sea and it’s neighborhood (a)Free air gravity anomalies maps;(b)Bouguer gravity anomalies maps;(c)Magnetic anomalies maps；(d)Surface sediment distributing maps;(e)Regional structuring maps.

1 资料来源和编图技术 1.1 资料来源

1958年到1959年由国家科委海洋组统一部署的近海综合调查拉开了我国开展海洋调查的序幕.70年代以来，多个单位在南海及周边地区开展了大量海洋地质地球物理调查工作.截止2008年，开展的主要工作见表 1.

表 1(Table 1)

表 1 近年来南海地质地球物理调查情况统计表 Table 1 Geological and geophysical investigation of South China Sea recently 时间 单位 调查区 调查内容 1970-1989 广州海洋地质调查局 北部湾盆地、珠江口盆地等 测深、多道地震、重力、磁力、单道地震 1984-1987 中科院南海海洋研究所 南海南部海域 综合地质地球物理调查 1985-1990 广州海洋地质调查局 珠江口陆架区 1 20万的地质地球物理调查 1987-1998 广州海洋地质调查局 南沙海域、西沙西南海域 地质地球物理调查 1993-1996 原地矿部航空物探遥感中心 南海南部海域 1 100万航磁概查 1987 国家海洋局二所与德国合作 南海中部 综合海洋科学调查 1995 青岛海洋地质研究所与广州海洋地质调查局合作 南海大陆架及邻近海域基础环境图集 1997-2003 国家海洋局、广州海洋地质调查局、中国科学院等 南海 “我国专属经济区和大陆架勘测”专项地质取样、重磁测量、浅层剖面、多波束测深 1999 深海钻探项目ODP184航次 南海 在水深2000~3300 m的6个站位钻孔17口，孔深最深达海底以下850 m 2000-2008 广州海洋地质调查局 汕头幅、永暑礁幅、海南岛幅 1 100万海洋区域地质调查(邱燕，2006)

表 1 近年来南海地质地球物理调查情况统计表 Table 1 Geological and geophysical investigation of South China Sea recently

另外，重力异常图还采用了美国Sripps/NOAA于2007年发布联合的卫星重力数据和丹麦科技大学国家空间局提供的1′×1′卫星测高重力数据和地形数据(DNSC08)，两种数据均以EGM2008地球重力模型数据补充陆地部分，该重力模型已经达到2190×2159阶次.磁力异常图还收集了CCOP编制的东亚磁力图和台湾海洋磁力组编制的台湾磁力图.

1.2 编图技术要求

五种专题图件采用统一的地理底图，根据不同专题的技术要求进行编制.具体的技术要求如下：

地理底图： 专题图件的重要组成部分，为专题图提供地理基础和骨架，起着定向和定位作用，对图件的完整性、对比性和表现力均具重要意义(谢良珍，1999).地理底图必须准确显示专业图要素的地理环境位置和地貌特征.

空间重力异常图： 统一采用1985年国际正常重力公式，统一采用国家1985重力基本网系统，统一采用WGS-84坐标和1985年国家高程基准，即“三统一”.

布格重力异常图： 统一采用1985年国际正常重力公式，统一采用国家1985重力基本网系统，统一采用WGS-84坐标，统一采用1985年国家高程基准，统一按照中间层密度2.67×10³ kg/m³进行中间层改正，即“五统一”.

磁力异常(ΔT)图： 统一采用IGRF国际地磁参考场为正常场；统一采用WGS-84坐标和1985年国家高程基准.

沉积物分布图： 运用各种现代沉积学方法，结合具体沉积条件，加强对各种资料的综合对比分析，选用各种最新的资料，全面、准确的反映现有的各项成果.以反映沉积物的结构类型特征为主要目的，综合反映沉积物的沉积特征和沉积环境.

区域构造图： 区域构造图的编图指导思想主要是板块构造理论.根据板块构造理论，以板块、构造域的分布表示主要构造格局，突出沟、弧、盆构造体系，在参考前人对中国海区构造单元各种划分方法的基础上，进行中国海区的构造单元划分.在选用新资料、新成果的基础上，体现中国海区及邻域地质构造特征、各级构造单元的空间分布、各级断裂构造的分布及类型、岩浆活动及地质构造演化等内容.

1.3 编图技术平台

本次编制的五种图件统一使用MAPGIS软件计算机成图.

2 重力异常图及重力异常特征 2.1 数据对比

重力异常图编图数据按照数据性质包括海洋实测重力数据和卫星测高重力数据.通过测线剖面数据对比、网格数据对比以及平面等值线图的对比对卫星测高重力数据和所收集到的海洋重力测量数据进行了大量的对比试验，研究发现卫星测高重力数据完全可以满足1 100万海洋重力编图要求，能够真实客观地反映海洋重力场特征.因此，在本次编图海域范围内，除了使用船测重力数据外，在没有实测资料的南海海盆、菲律宾海、苏禄海、马来西亚和越南等地，采用卫星重力数据作为补充.对所有使用的重力资料做统一计算和改正，即空间重力异常的“三统一”和布格重力异常的“五统一”.

2.2 重力异常特征

在大地构造上，南海位于欧亚板块、印度洋板块与太平洋板块相互作用的构造部位，又是太平洋构造域与特提斯构造域的联结地带，因此，南海的形成演化与其周边板块在中新生代的构造活动密切相关，在重力异常场上具有独有的特征：空间重力异常场的场值在-200～350×10^-5 m/s²之间变化，区域背景值南高北低，东高西低；布格重力异常与水深成明显的镜像关系，总体变化趋势是：由陆架向陆坡至中央海盆逐渐增高；重力异常的区域走向，无论空间异常或布格异常，均为中部以NE-NEE向为主，东西两侧边缘以NS向为主；南海复杂的海底地形和多种类型的地质构造，形成多种类型、多种形态的重力异常.

根据空间重力异常特征，结合南海地区的地形和地质构造以及前人的研究(刘光鼎，1993；何廉声和陈邦彦，1987；张训华，1998；王懋基等，1998；罗佳等，2002；晁定波等，2002；姚运生等，2001；郝天珧等，2008)，将南海海区及邻域的重力异常按照三级划分，其中一级异常区包括：陆缘异常区(I)，台湾、菲律宾岛弧、海沟(槽)异常区(Ⅱ)和海盆异常区(Ⅲ)(图 2).

图 2

Fig. 2

图 2 南部海区及邻域空间重力异常分区和布格重力异常分区 Fig. 2 Maps of free air gravity anomalies and bouguer gravity anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

陆缘异常区异常特征复杂，二级异常区包括：北部陆缘异常区(I₁)、西部缘异常区(I₂)和南部陆缘异常区(I₃)，根据异常特征不同，各个陆缘异常区又可以细分为多个三级异常区；海盆异常区划分出三个二级分区：西北海盆异常区、西南海盆异常区和中央海盆异常区.详细异常区划分及异常特征见表 2.

表 2(Table 2)

表 2 南海及邻区重力异常划分表 Table 2 Table of gravity anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

表 2 南海及邻区重力异常划分表 Table 2 Table of gravity anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

3 磁力异常图及磁力异常特征 3.1 数据处理

磁力异常图编制以航测数据为主，结合周边地区数据完成.在缺乏实测数据的区域未进行推测，因此图面上有零星空白区域.航磁图制作的关键在于三个环节：数据调平、网格化和网格拼接.这三个步骤利用特定的方法完成：(1)数据调平使用噪声分析方法微调(Microlevelling)(Minty，1991)；(2)网格化使用随机数据最小曲率网格化(Minimum Curvature Gridding)(Briggs，1974)；(3)网格拼接使用混合法(Blending Method)或缝合法(Suture Method)(Ash et al., 2000).

3.2 磁力异常特征

磁场是地表以下各类岩石(居里面以上)的磁性变化和空间赋存状况的综合反映.不同规模、幅度和形态特征的磁异常共同构成了南海海域复杂的磁场面貌(温珍河等，2011).根据新编磁场等值线图(图 3)，从北到南可将南海磁场划分为9个磁力异常区(表 3).其中，南海北部海域剧烈变化磁异常区包括南海北部陆架区和陆坡区，以负磁场为主，其上叠加众多串珠状、线状、不规则状、椭圆状磁异常.负磁场强度一般为-50～-100 nT，但异常梯度变化稍快，尤其是近广东沿海，异常梯度变化更为剧烈，可达50 nT/km以上.东部北东向强磁异常带北侧为北东向的宽缓负磁异常带，再向西南则为北西向的宽缓负磁异常.依据局部磁异常的差异，又可进一步将该磁场区分成四个磁场亚区(表 3).

表 3(Table 3)

表 3 南海及邻区磁力异常划分表 Table 3 Table of magnetic anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

表 3 南海及邻区磁力异常划分表 Table 3 Table of magnetic anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

图 3

Fig. 3

图 3 中国南部海区及邻域磁力异常分区图 Fig. 3 Maps of magnetic anomalies division in Southern China Sea and its’ neighborhood

4 沉积物分布图及其分布规律 4.1 沉积物分类及命名原则

南海具有陆架、陆坡和深海盆三大沉积环境，新编的沉积物分布图采用按沉积环境特点来划分沉积物类型的方案.海岸线和大陆架外缘所限定的范围为陆架沉积环境，大致与水深200 m的线重合；大陆架外缘和陆坡坡脚线之间所限定的范围为陆坡沉积环境，陆坡坡脚线大致与水深3000 m的重合；水深大于坡脚线的范围为深海盆沉积环境.

采用谢帕德三角图解为基础的沉积物分类命名，同时按生物碎屑含量比例在陆缘碎屑名称之前增加生物碎屑命名.由于陆架和陆坡的沉积物的发育特点比较相似，因此陆架沉积环境和陆坡沉积环境均采用谢帕德三角图解的方案分类命名.深海盆以钙质生物、硅质生物、黏土为端元组分的三角图分类法(何宏平等，2004)(图 4).

图 4

Fig. 4

A 黏土 B 钙质生物 C 硅质生物 1 黏土 2 含钙质黏土 3 含硅质黏土 4 含硅质和钙质的黏土 5 钙质黏土 6 硅质黏土 7 含硅质的钙质黏土 8 含钙质的硅质黏土 9 钙质软泥 10 含硅质的钙质软泥 11 含黏土的钙质软泥 12 含黏土和硅质的钙质软泥 13 硅质钙质软泥 14 黏土钙质软泥 15 含黏土的硅质钙质软泥 16 含硅质的黏土钙质软泥 17 黏土硅质钙质软泥 18 硅质软泥 19 含钙质的硅质软泥 20 含黏土的硅质软泥 21 含黏土和钙质的硅质软泥 22 钙质硅质软泥 23 黏土硅质软泥 24 含黏土的钙质硅质软泥 25 含钙质的黏土硅质软泥 26 黏土钙质硅质软泥 图 4 深海远洋沉积物的分类三角图 Fig. 4 Abyssal clay ternary diagram

南海表层沉积物分为四大类：陆源碎屑沉积、陆源碎屑-生物源沉积、生物碎屑沉积和深海沉积(许东禹等，1997；李广雪等，2005).

陆源碎屑沉积基本上分布于陆架区及部分陆坡区，其中细砂分布最广，砂-粉砂-黏土次之，粉砂质砂分布面积也较大，砾质砂仅在东北陆架上有较广泛的分布，黏土质粉砂分布较局限，粉砂质黏土在东南陆架、陆坡区分布广泛.南海海盆和东北部陆坡区主要为深海黏土.

陆源碎屑-生物源沉积分布于陆坡及深海盆地区，以钙质生物黏土质粉砂为主，成带状分布于北部陆坡区，含硅钙质生物粉砂质黏土和含钙硅质生物粉砂质黏土在南部陆坡分布广泛，硅质软泥、硅质黏土、含钙质硅质生物黏土主要分布于深海盆和东北部陆坡，钙质软泥仅在东部、东北部陆坡有较广泛的分布，钙质生物粉砂质黏土分布较局限，其他类型的陆源碎屑-生物源沉积均分布局限(张富元等，2004).

生物源沉积主要由钙质生物砂、贝壳珊瑚碎屑砂和有孔虫砂等，主要分布于加里曼丹岛沿岸和南沙岛礁附近海域，有孔虫砂分布于北部陆坡(姚伯初等，1998；邱燕等，1997).

南海沉积物类型众多，表现出一定的规律性：从陆架到陆坡，再到深海盆，沉积物由粗变细，由陆源碎屑沉积渐变为陆源碎屑-生物源沉积和深海沉积，在岛礁附近或生物生产力较高的海域，则为生物碎屑沉积.

4.3 沉积物分布影响因素分析

影响沉积物分布的主要因素有地形、地貌、物源和水动力条件等.由于地形的影响，从陆架至陆坡再到深海盆，除局部海湾区外，沉积物分布呈现粒度组分由粗到细的变化；在物源影响方面，本区具有陆源和生物源双物源因素；陆架区沉积物受水动力变化的影响较大，陆坡和深海盆沉积物的分布受水动力因素的影响较小(邱燕等，2008).

5 区域构造图及构造演化特征 5.1 构造单元划分

根据前人的编图观点和构造单元的划分方法，以及前人对南海地区习惯的构造单元命名方案，对南部海区及邻域的构造单元进行了划分(图 5).

图 5

Fig. 5

图 5 中国南部海区及邻域主要构造单元划分略图 Fig. 5 Maps of regional tectonic units division in Southern China Sea and its’ neighborhood

南海地区的断裂构造主要有NE、SN、NW和近EW等几组，其性质包括有正断层、逆冲断层、走滑断层和转换断层四大类型.大部分正断层或逆断层也兼有一定的平推分量.根据磁异常特征和其它地球物理资料可识别出多条转换断层.西北海盆，北西向的转换断层非常发育；中央海盆，南北向的转换断层非常发育.

根据断裂规模及控制构造单元的性质分出了一级断裂和二级断裂，其他较小规模的断裂为三级断裂或四级断裂.一级断裂主要是指控制板块、岛弧的俯冲带、对接带或控制构造域或地块之间的深大断裂.二级断裂主要是控制隆褶带、海盆区以及大型沉积盆地的深大断裂.

图 6

Fig. 6

图 6 南海主要断裂分布图 Fig. 6 Distribution map of main faults in Southern China Sea

一级断裂：红河-越东断裂(F1)、万安断裂(F5)、卢帕尔线断裂(F6)、台湾纵谷断裂(F10)、马尼拉海沟断裂(F4)、吕宋海槽断裂(F11)、西巴拉望-克拉维特断裂(F7)；

二级断裂：海南-南澳断裂(F8)、琼东南断裂(F2)、西沙海槽北缘断裂(F3)、巴拉巴克断裂(F14)、中南-礼乐断裂(F9)、廷贾断裂(F12)、南沙海槽东南缘断裂带(F13).

5.3 岩浆活动特征

南海海域自元古代至新生代均有岩浆活动，按岩体侵入的时间可分为前新生代和新生代两个大阶段.

5.3.1 前新生代岩浆岩

区内最古老的岩浆岩是中元古代花岗岩，分布在印支半岛昆嵩地区，为昆嵩陆核的组成部分.

印支期的岩浆岩在印支半岛广泛分布，主要与印支期构造运动有关，以酸性花岗岩类分布最为广泛，此外还有中酸性的火山岩，另外在礼乐滩美济礁一带，拖网采集到晚三叠—早侏罗世的橄榄辉长岩和火山岩.

燕山期的岩浆岩有多种类型，均与活动边缘的构造环境有关.基性岩—超基性岩类主要分布在巴拉望岛、沙巴、古晋和纳土纳岛地区，与深海硅质岩及沉积变质岩一同组成混杂岩堆积(或蛇绿岩套)；酸性岩类分布广泛，除在华南陆区有一系列花岗岩侵入和火山喷发外，在海区也广泛分布，据钻井资料揭示，万安盆地、湄公盆地以及曾母盆地西部都在基底中钻遇了花岗岩类岩石.该岩浆岩带在岩性上，由北向南从酸性花岗岩变为中性的角闪花岗岩和花岗闪长岩.在东北部的礼乐滩，拖网样中也见有花岗岩类岩石.

5.3.2 新生代岩浆岩

南海南部海域新生代的岩浆活动，是在拉张应力场的构造背景下形成的，以中基性火山岩为主.在巴拉望岛和婆罗洲等岛弧区的挤压构造背景下，有中酸性的花岗岩类岩体侵位.南海南部海域新生代岩浆活动大致可分为三期：裂谷期(K₂—E₂²)、扩张期(E₂³—N₁²)、扩张期后(N₁³—Q).

5.4 南海及邻域构造演化

南海是一个在中生代陆缘背景上扩张而成的新生代边缘海，中生代期间的板块构造活动与其形成演化有着密切的联系(王鸿祯等，1990；金翔龙，1989；姚伯初和万玲，2006；高抒和李家彪，2002).南海海盆洋壳的产生是其演化过程中最重要的构造事件.南海及其邻域的构造演化分为三个阶段进行描述，即洋盆形成前阶段(称之为成盆前阶段)、洋盆形成阶段(称之为成盆阶段)和洋盆形成后阶段(称之为成盆后阶段).

5.4.1 成盆前阶段(前晚始新世)

晚古生代及中生代早期，南海及其邻域处在特提斯构造体系作用范围.随着冈瓦纳大陆解体形成的大陆碎块与劳亚大陆碰撞，古特提斯洋闭合，全球在2亿年前形成了Pangaea泛大陆和泛大洋(P. Morel，E. Irving，1981).约在185 Ma(J₂)太平洋在泛大洋的三联点上开始扩张，一条连接太平洋和中特提斯的洋脊开始扩张，使库拉等古太平洋板块和特提斯洋加速向欧亚大陆俯冲，南海及其邻域随之处在古太平洋构造体系域控制之下，沿中国东部乃至东南亚陆缘形成了一条规模宏大的侏罗-白垩纪岩浆岩带、断裂带、褶皱带和变质带等构造系统(郭令智等，1983).晚白垩世-早始新世，随着古太平洋板块由北西西向变为向北运动，以及运动速率的骤然降低，对东亚大陆的挤压缓解，产生应力场松弛，引起东亚大陆边缘发生广泛的地壳裂解作用.

5.4.2 成盆阶段(晚始新世—早中新世)

南海洋盆内磁条带对比获得的扩张年龄表明，南海洋盆至少经历过两期扩张.第一期扩张发生在西南海盆，时代为中晚始新世-早渐新世(E₂³-E₃¹)，磁条带序列为18-13(姚伯初，1998)；第二期扩张发生在晚渐新世-早中新世(E₃³-N₁¹)，磁条带序列为11-5d(Taylor and Hays， 1983).

西南海盆的扩张与南海周缘几个重要构造事件的发生时间相当，即44 Ma时，印度板块与欧亚大陆发生正面碰撞，造成青藏高原的全面隆升.随着西南海盆的扩张，永署-太平块体和曾母地块(曾母盆地)从中西沙地块分离出来，并向东南方向移动，从而加速了古南海洋壳向西北婆罗洲的俯冲消减，在卢帕尔杂岩带和锡布增生褶皱带北侧形成了武吉米辛俯冲带以及米里带.

西南海盆的扩张于早渐新世末停止，其原因可能与古南海洋壳在西北婆罗洲俯冲殆尽，曾母块体最终与西北婆罗洲拼贴在一起，不能继续向东南方向移动有关.

晚渐新世，南海东部的中央海盆开始扩张，其扩张方向呈南北向扩展.初始张裂发生在东沙与礼乐-北巴拉望地块之间，以近南北向的中南-礼乐断裂为转换边界，与西南海盆分隔开来.扩张作用推动着礼乐-北巴拉望地块向南运动，在南海南部地区普遍发育了晚渐新世-早中新世碳酸盐岩，并向南俯冲在西南巴拉望陆架之下，一套变形混杂楔状体仰冲其上，其重力荷载产生的均衡补偿导致地壳弹性下拗，形成了南沙海槽(Hinz，1985).早中新世末，中央海盆扩张的停止，随着吕宋岛弧向北移动过程中伴随的逆时针旋转，将南海洋盆最终圈留，形成了一个发育有洋壳结构的成熟的边缘海.

5.4.3 成盆后阶段(中中新世—现代)

发生在中中新世末期的构造运动，在南海众多沉积盆地内留下了深刻的烙印，中中新世及其以前地层普遍发生褶皱变形和断裂作用，在中晚中新世之间则形成了一个全区性的不整合面.此后，南海及其周缘发生广泛的热沉降，各沉积盆地中发育一套披覆型的沉积盖层，其沉降量达数千米.

6 结 论

新编的中国南部海区及邻域五种专题图件，是目前为止比例尺最大和范围最广的海区地质地球物理系列图件，是对我国近年50年来在南海海域及周边的地质、地球物理工作的最新汇总和总结.

通过新图件的编制，加深了对南海海域及邻区的地质、地球物理特征的认识：

(1)空间重力异常的区域背景值南高北低，东高西低；布格重力异常总体变化趋势由陆架向陆坡至中央海盆逐渐增高.

(2)由于资料匮乏，早期出版的磁力异常图主要是平面剖面图，而本次编图利用实测资料将出版平面图.研究发现南海及邻区磁场强度具有从北部陆坡向南部深海盆，从西部向东部增强的总趋势.

(3)南海海域表层沉积物具有陆源、生源、混源和少量火山碎屑等特征，包含陆架、陆坡、浅海、深海等沉积物类型.

(4)南海海域及周边的构造单元包括东亚大陆、大陆边缘、西太平洋等三大构造域，次一级可分：华南地块、印支地块、西沙-中沙地块、南沙地块、南海海盆地块、菲律宾岛弧、加里曼丹地块等构造单元.