广州海洋地质调查局研究人员基于地球物理数据揭示南海构造特征 - 海洋地球物理研究

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期数 | 1375期

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壳幔深部结构、构造和岩浆活动记录了南海地质历史的重要信息，是解读南海时空演化和深部动力学等科学问题的关键。近期，广州海洋地质调查局深部地球物理团队系统分析了大量在南海获取的深反射/折射联合采集数据和历史数据，在南海地壳结构、深海盆莫霍面特征及分布、同扩张过程相关构造、裂后岩浆活动、综合地球物理数据的处理解释反演等研究方面取得了系列成果。

团队通过攻关深反射地震处理、主动源OBS反演等技术对新采集和历史数据进行精细重处理和挖掘，精细刻画了西南次海盆从减薄陆缘到残留扩张脊的地壳结构。研究认为，西南次海盆陆缘洋陆转换模式以快速地幔先行破裂为主（图1）。同时，研究发现南北洋陆过渡带区域壳幔速度异常体和断裂构造特征的存在差异，指示西南次海盆陆缘张-破裂过程具有不对称性（图2）。通过分析覆盖南海海盆区的大量多道反射地震数据，团队获得了南海莫霍面地震反射特征，发现海盆莫霍面具有“南北分带，早强晚弱”的规律，并主要受南海扩张过程中岩浆供应量减少影响（图3）。团队还利用高精度多波束地形及多道反射地震数据，详细圈画了中南断裂带分布特征（图4）。研究发现，中南断裂带的形成由海盆NW-SE向扩张引起，扩张停止后中南断裂带可能从转换断裂转变为左行走滑断裂并持续到中新世末期。另外，团队人员刻画了扩张后火山分布及浅层岩浆系统，发现西沙地块存在大量由地壳深部岩墙直接供给的大规模盾状火山复合体，认为被动陆缘陆隆区火山活动岩浆供给模式受控于较厚的地壳（20-25km）、断裂和较薄的沉积层（图5）。

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图1 西南次海盆北部（Penxi Bank）减薄地壳结构特征

图2 西南次海盆洋陆转换结构的地震剖面（a、b）和反演纵波速度模型示意图（c、d）图3 南海深海盆区莫霍面反射类型（a）、相对振幅（b）、深度（c）以及结晶洋壳厚度（d）分布图图4 中南断裂带高精度多波束地形和断裂分布图图5 南海西北陆缘不同模式裂后岩浆活动示意图

上述成果发表于美国地球物理学会(SEG)主办的SCI期刊《Interpretation》专辑《South China Sea deep structures and tectonics》（2024年12卷第2期）。该专辑由广州海洋地质调查局深部地球物理团队联合同济大学钟广法老师等国内外团队组织，得到中国地质调查局项目（DD20201118, DD20240090）、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2019ZD0207, GML2019ZD0208）等联合资助。

相关论文信息：

Yuping Liu, Lijie Wang*, Heng Zhang*, Yunqian Lu, Fuyuan Li, and Wenbin Jiang, (2024), "Deep reflection seismic data for improved imaging of crust structure: 2D case study of the southwest subbasin in the South China Sea," Interpretation 12: SA51-SA69. https://doi.org/10.1190/INT-2023-0076.1

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Wenbin Jiang, Lijie Wang*, Fuyuan Li*, Bin Liu, and Jiabin Zhao, (2024), "The crustal structure of the southwestern South China Sea from seismic reflection and refraction data: Implications to continental breakup, slow-spreading ridges, and subsequent mantle activity," Interpretation 12: SA1-SA15. https://doi.org/10.1190/INT-2023-0044.1

Minghui Geng, Xi Chen, Baojin Zhang*, Bin Zhao, Ruwei Zhang*, Donghui Bian, Yunqian Lu, and Lijie Wang, (2024), "The characteristics and distribution of the Moho reflections in the South China Sea Oceanic Basin," Interpretation 12: SA17-SA27. https://doi.org/10.1190/INT-2023-0077.1

Song Zou, Guangfa Zhong*, Baojin Zhang, Minghui Geng, Lijie Wang, and Ruwei Zhang, (2024), "Characteristics and genesis of the Zhongnan Fault Zone in the South China Sea oceanic basin: Insights from an integrated analysis of multibeam bathymetric and 2D multichannel seismic data," Interpretation 12: SA71-SA82. https://doi.org/10.1190/INT-2023-0079.1

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Lijie Wang*, Ruwei Zhang*, Fucheng Li, Shengxuan Liu, Fuyuan Li, Yongjian Yao, Yuan Gu, and Haiteng Zhuo, (2024), "Postrift buried volcanoes and igneous plumbing systems along a continental ribbon: Insights from the Xisha massif, northwestern margin of the South China Sea," Interpretation 12: SA29-SA49. https://doi.org/10.1190/INT-2023-0039.1

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