被撕开的渤海和黄海

梁光河

中国科学院矿产资源研究重点实验室，中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院大学

lgh@mail.iggcas.ac.cn

本文为2017首届“一带一路”地球物理国际论坛报告部分内容

1 渤海黄海概况

渤海是我国的一个内海，面积为7.7万平方千米，平均水深18米。黄海位于中国大陆与朝鲜半岛之间，是一个近似南北向的半封闭浅海。它在西北以辽东半岛南端老铁山角与山东半岛北岸蓬莱角连线为界，与渤海相联系；南以中国长江口北岸启东嘴与济州岛西南角连线为界，与东海相连。黄海平均水深44米。黄海的名称来源于它的大片水域水色呈黄色。黄海可分为北黄海和南黄海（图1）。

图1 渤海和黄海海域地图（据百度地图修编）

2 渤海黄海怎样形成的？

   前人对黄海渤海形成的基本认识是陆内裂谷成因，但好好的大陆板块，为什么会无缘无故地出现裂谷？并没有给出让人信服的合理解释。

大量的事实证明，渤海的形成，在地质史上经历了从陆地—湖泊—海洋的沧桑演变（图2）。也就是说在渤海黄海形成之前，那里本是一块陆地（注意陆地中间原来已存在几个小的盆地，称为残留盆地），后来随着郯庐断裂带的走滑运动和朝鲜半岛从华北的裂离，黄海渤海才形成了两个封闭的湖泊，随着朝鲜半岛进一步的裂离，渤海和黄海才和太平洋连通，形成今天我们看到的海洋。

图2 渤海和黄海从陆地—湖泊—海洋的演变过程（据美国NOAA修编）

3 渤海黄海成因可靠吗？

图2中大陆板块的分割依据是否可靠，决定了本文的证据是否充分。这个分割依据是地层、构造、岩浆岩和地形地貌特征，同时也得到了盆地构造演化历史的认可。

大地构造演化历史告诉我们，地球上的大陆板块在地质历史时期上经历了多次分离和聚合。石油勘探开发公司在渤海湾盆地和黄海盆地都进行过大量的地震勘探和钻探，提供了非常翔实的勘探资料。如果这个裂离过程是正确的，那么必然会在这些盆地的构造演化历史上得到验证。图3是渤海湾盆地的一条近南北向的地震勘探剖面，其构造演化史恢复说明，在65Ma盆地已经开始裂解形成了，北部的燕辽隆起逐渐裂离胶东半岛。

图3 渤海湾盆地构造演化历史恢复

以上构造演化历史是否能够得到物理模拟的认可？地质学家也做了很好的沙盘模拟工作，图4显示的是渤海湾部分区域的沙盘模拟结果，该图说明在合理的边界条件基础上，渤海湾在拉分作用下，所形成的断裂系统平面特征与三维地震勘探得到的断裂系统平面特征吻合良好。这说明渤海湾盆地的确是被拉开的，也就是说渤海的形成是一个撕裂过程。渤海盆地的沉降速率从12Ma的170m/Ma，迅速增加到当前第四系的330m/Ma（黄雷，2014）。说明渤海湾盆地的撕裂速度越来越快。地质运动并没有停止，现在仍然在加速撕裂过程中。

图4 渤海湾盆地局部物理模拟实验结果（周建勋，2011）

黄海的形成是否和渤海的形成同步？北黄海盆地一条近东西向的地震勘探剖面的构造演化历史恢复（图5）告诉我们，它们的确是同步的。仔细观察发现，朝鲜半岛花岗岩密布，而华北花岗岩出露并不多，似乎是一个矛盾；其实不然，朝鲜半岛和华北的这种矛盾是由于华北和黄海相对于朝鲜半岛在新生代持续沉降所致。图6的构造演化模型显示，当前朝鲜半岛的花岗岩应该对应于沉降下去的胶东半岛深部的花岗岩。该图说明这些拉分盆地的基底是老变质岩或者花岗岩，它们在拉分过程中随着深度的增加呈软塑状态。也就是说主要是陆壳上部被拉伸同时使得下部塑性陆壳上涌，并没有新生的洋壳。

图5 北黄海盆地构造演化历史恢复

图6 胶东朝鲜构造演化模型

南黄海盆地的残留盆地被撕裂的特征在地质构造平面图上也能得到清晰显示（图7）。残留盆地在剖面上是什么特征呢？图8给出了南黄海盆地的一个短地震勘探剖面，从该图可以清楚地看出，残留盆地被走滑断层切割，表现为一类似大型透镜体状的地块，被拉伸分布于南黄海盆地的新生代沉积地层中。

图7 南黄海盆地中残留盆地被撕裂特征（据任纪舜欧亚洲地质图修编）

图8 残留盆地卷入状态剖面特征,其中F1断裂是大型走滑断裂

4 渤海黄海为什么会裂开？

这些盆地产生的动力机制可以从新的大陆漂移模型进行合理解释，欧亚大陆自白垩纪开始从泛大陆裂解后向东漂移，新生代开始又受到印度板块向北漂移与欧亚大陆碰撞并产生向东南挤出的逃逸构造影响，加上北美板块向北西漂移对欧亚板块产生的软碰撞力，在这些力的综合作用下，在欧亚板块东部和中国东部都表现为伸展-拉涨环境（图9）。海南岛、日本和朝鲜半岛原拼贴于中国东部大陆边缘，在这些运动过程中发生了裂解漂移，诸多证据说明这个裂解漂移过程主要发生在新生代。这说明大西洋裂解、印度板块、北美板块综合作用于欧亚板块造成了中国东部的裂解，同步生成了这些含油气盆地。

图9欧亚东缘新生代处于拉伸伸展环境模式图

沿着郯庐断裂我们进行了地块复原（图10），这种恢复需要将郯庐断裂带东侧地块向西南移动约600公里并左旋11度。地块复原后胶东的中生代花岗岩和大别山中生代花岗岩完全吻合，更重要的是山东蒙阴的金刚石矿和辽宁复县的金刚石矿吻合良好。这也说明中国原本只有一个巨型金成矿带，那就是秦岭、大别山和胶东金矿带，它们最初是一条中生代形成（120-130Ma）的金矿成矿带，后期由于受到郯庐断裂的大规模走滑分离，使得胶东向北大规模走滑漂移，形成了如今的金矿分布区。

地块复原过程中的左旋11度，说明渤海在裂解过程中不但存在南北方向的拉伸力，也存在东西方向的拉伸，也就是一个右旋过程。该右旋拉伸过程在当前的渤海盆地地震勘探剖面上表现为大量的负花状断裂系统，这些断裂大都切割到第四系地层，说明当前地质构造仍在强烈活动。

图10 郯庐断裂复原后金刚石矿、花岗岩分布一致，中生代巨型金矿带连为一体

5 渤海湾-中国最大产油盆地

渤海地质构造上属于渤海湾盆地，它包含了渤海油田、胜利油田、辽河油田、华北油田、中原油田、冀东油田和大港油田（图11），该盆地巨大，是中国石油储量最大、产油量最高的含油盆地。盆地沉积地质演化研究表明，渤海湾盆地的裂解是从最西南部开始，逐渐向东北方向开裂，盆地沉积中心也是从西南到东北迁移（索艳慧，李三忠，2011）。石油的生储盖组合也是从南往北迁移，南部的凹陷成油早，北部的凹陷成油晚（图12）。也就是说，这个撕裂过程也是一个石油天然气形成过程，它们是同步的。

图11渤海湾盆地和黄海含油气盆地分布图

图12 淮北凹陷至渤中凹陷含油气系统地质要素事件演变图(牛嘉玉，2003)

6 结论

黄海和渤海是欧亚板块东缘在拉伸力作用下，被撕裂出来的两个海洋。这个撕裂过程延续时间很长，6500万年就开始，主体形成于4000万年以后，当前渤海和黄海仍在快速裂解扩大中。