珠江口盆地是南海北部陆缘最大的中新生代沉积盆地，其位于南海北部、华南大陆南缘，受印度板块、欧亚板块的接触、碰撞以及太平洋板块对欧亚板块俯冲的影响，形成了独特的构造格局和复杂的发育史^[15]。新生代南海打开之前，珠江口盆地基底经历了中生代多期构造演化过程，主要形成北东—北东东及北西—北西西两组主要的先存断裂体系^[16]，显著影响新生代盆地的裂陷位置、走向、形态、分段性、宽窄、裂陷作用的局部化。新生代珠江口盆地的形成、演化大致可分为3个阶段：早始新世—渐新世时期的裂陷阶段，中新世早—中期的拗陷沉降阶段及晚中新世以后的断块升降阶段。其中，裂陷阶段划分为裂陷初始期，裂陷强烈期，裂陷萎缩期，受太平洋板块俯冲速率及方向的变化，南海北部陆缘经历了伸展方向由北西—南东向至北—南向的裂陷活动^[17]。随着渐新世珠海期规模性海侵，珠江口盆地形成了“先断后拗”的双层结构及“先陆后海”的沉积体系^[18]。盆地总体上呈现“南北分带、东西分块”的构造格局，自北向南依次可划分为北部隆起带、珠一坳陷带、珠三坳陷带、中央隆起带、珠二坳陷带和南部隆起带等构造单元（见图1）。

图1 研究区区域构造位置（a）及地层综合柱状图（b） Fig.1 Regional tectonic location of the study area（a）and the stratigraphic composite column（b）

研究区西江主洼位于珠江口盆地珠一坳陷中部西江凹陷以北，往西与恩西低凸起之上的番禺1洼相邻，南部与番禺4洼、西江36洼相对，之间由西江中低凸起分隔，北部为北部隆起带，东部则为和惠州凹陷。整体近北东走向，探区面积约2300 km²。西江主洼总体为北断南超的箕状半地堑，洼陷面积约1090 km²，最大埋深7600 m，是珠一坳陷古近系最大的单一半地堑洼陷^[8]。根据洼陷结构和断裂展布特征，将西江主洼周缘划分为4个次级构造单元，即洼陷带、南部缓坡带、北部隆起带和西部长轴带（见图1），其中西江主洼的洼陷带受先存体系差异活化及岩浆活动影响构成“洼隆相间”的特征，次级洼陷包含西江28洼、西江33洼和西江32洼，洼间隆起带包括西江28隆起、西江33隆起和西江32隆起。研究区主体已被三维地震资料覆盖，满足本次研究的需求。

中生代主动陆缘背景使南海北部新生代陆缘断陷结构复杂化、多样化，先存构造和岩浆作用破坏了地壳结构强度的一致性，对珠江口盆地各洼陷结构具有强烈的控制和影响，导致了各洼陷进入新生代裂陷期具有明显的特殊性和多样化^[15]。中生代印支期印支板块与华南板块发生碰撞，残留的特提斯洋逐渐消亡，两板块拼接并在华南板块西南缘形成北西向褶皱逆冲构造^[13]，构成了珠江口盆地中生代早期的隐伏大断裂；中生代燕山伊泽奈岐板块在中国东部的俯冲消亡，及太平洋板块的正向俯冲在华南东南部地区形成了大量近北东向褶皱逆冲构造，同时伴随多期岩浆活动；之后受太平洋板块俯冲后撤及挠曲回弹效应^[19]，导致华南地区发生区域性抬升剥蚀作用，同时伴生大量北西向左行走滑断裂^[20]，因此，新生代盆地形成之前，珠江口盆地已经存在了近北东和北西向两组先存断裂，复杂的先存体系和基底岩性奠定了基本构造格局。

图2 西江主洼洼陷结构立体图Fig.2 Three-dimensional structure of Xijiang Main Sag

由图3可知，西江凹陷北部西江主洼地区主要发育北西向和北东向两组先存体系，北东向断裂体系总体上为北西向断裂体系所错断，同时在西江主洼以西发育由北西向断裂为主体的北西向先存断裂带，从三维地震剖面上可以清晰的识别出前新生代地层中多条强振幅、中等连续的反射，这些反射与切割新生代地层的断面反射特征接近，为一系列前新生代先存断裂（图4）。两组断裂体系特征如下：

（1）北东向先存断裂。主要分布在西江主洼洼陷区南北两侧，规模较大（长度约20~50 km），倾角较小（5°~30°），平面上为北西向先存断裂所错断，从改造后的北东向先存断裂规模来看，西江主洼东部（长度8~10 km）较西部（3~5 km）更大。以西江主洼北部控洼断裂为例，由图4（剖面11’、22’、44’）可发现，北东向断裂成铲式特征，断层上部倾角明显大于下部，向南形成多条调节断层，北东向断裂为北西向断裂错开多段，断面两侧地震同相轴反射特征明显不同，同时在断面以下的凸起区可见明显的同相轴抬升弯曲变形等特征，推测该断裂在晚期受到多期岩浆底侵作用改造，在洼陷区、隆起区及断阶带等地区均可见局部断面倾角减小甚至发生回倾。北东向先存断裂的后期活化总体控制了西江主洼的洼陷展布方向、洼间隆起分布（西江33隆起、西江28隆起）等基本构造格局。

（2）北西向先存断裂。该断裂体系在西江主洼地区广泛发育，其分布表现出自北东向南西逐渐增多的特征，相较于北东向先存断裂，数量更多，断面倾角更大，但个体规模普遍较小。以西江主洼西侧为界，北西向断裂的分布情况和剖面上的组合关系存在一定差异。在西江主洼以西（图3），北西向断裂密集发育，区域上构成了北西向先存断裂带，由图4（剖面22’、33’）可发现剖面上可见由多条北西向断裂构成的花状构造，呈现出一定的走滑性质，受晚期多幕构造运动影响，“花心”处受改造明显，花状构造以下受晚期岩浆活动影响，地震同相轴多可见明显上拱翘倾等特征；在西江主洼主体至向东一侧的隆起区（图4，剖面33’、44’），北西向断裂的断面倾向基本一直，断层倾角较恩西低凸起北西向先存断裂带更高，断裂向下延伸长度较浅，受晚期岩浆活动改造弱，在西江主洼主体至向东一侧的洼陷区（图4，剖面11’、44’），多组北西向高角度断裂切割凹陷中心，同时错断北东西断层。

图3 西江凹陷北部先存断裂体系分布图Fig.3 Distribution map of pre-existing fault system in northern Xijiang depression

图4 先存断裂发育特征剖面图Fig.4 Profile of development characteristics of pre-existing faults

珠江口盆地经过喜山早期印度板块的碰撞、太平洋板块俯冲方向的变化、古南海的消亡、新南海的产生等一系列构造运动导致了区域伸展方向由北西—南东向顺时针转变为北—南^[17]。先存断裂作为力学上的薄弱面，在新生代统一应力场作用下，西江凹陷北部先存断裂发生差异活化^[21]，因此在裂陷初期强烈北西—南东向伸展作用下，形成了西江主洼北断南超，北东—南西走向的基本构造格局，随着区域应力场逐渐转变，西江主洼次一级的北西向先存断裂也开始活化，同时在特定的区域应力场下派生出具有走滑性质的断裂。珠江口盆地裂陷期主要发育两期构造幕，其中在第一幕裂陷期内存在一个可在珠Ⅰ拗陷全区追踪对比的次以及界面，反映在裂陷一幕时期应力场发生转变，并伴随着构造升降，岩浆活动等剧烈的构造运动，即惠州运动^[22]，基于前人研究认识，结合西江主洼的构造演化特征，本次研究将西江主洼裂陷期演化划分成两幕，并将裂陷Ⅰ幕进一步划分为强裂陷期，裂陷转换期。在裂陷期以后西江主洼地区进入稳定沉降阶段，断裂活动微弱，洼陷区断裂不发育，仅在洼陷南北边缘形成小型雁行式断裂。裂陷期断裂体系及洼陷层序演化特征如下：

图5 西江主洼古近系厚度叠合断裂图Fig.5 Thickness superimposed fault map of Paleogene in Xijiang Main Sag

借助三维地震资料，对西江主洼地区断裂体系精细解释，考虑前新生代先存断裂体系自形成开始，到新生代受应力场顺时针旋转的动态响应，建立西江主洼地区迁移型成盆演化模式（图6）。

3.3.3 裂陷Ⅱ幕

伴随多板块运动及古南海的消亡，使得区域应力场转变近南北向，新生断裂体系呈近东西向，随着北西向先存断裂带的进一步活化，西江主洼及以西的番禺1洼发生区域性构造沉降，沉降作用强度显著弱于裂陷Ⅰ幕，西江凹陷北部构成宽缓半地堑特征（图6）。

图6 西江主洼裂陷期成盆演化模式图Fig.6 Basin-forming evolution model of Xijiang Main Sag during rifting period