南海停止扩张后的洋壳范围首次被揭示

    马尼拉俯冲带是一条“吞噬”南海物质的边界，是构成完整的南海威尔逊循环的端点，更是解决南海的形成与构造演化的关键。南海东北部地壳属性及洋/陆壳边界（COB）位置一直存在争议，是减薄陆壳还是增厚洋壳，或是受到张裂期后岩浆活动影响的减薄陆壳呢？在国家基金委重大研究计划“南海东部马尼拉海沟俯冲带深部结构探测与研究（91428204）”项目支持下，研究人员对该问题进行了详细研究。
7 L* f2 p/ D0 n9 H' _    研究人员搭乘中国科学院南海海洋研究所“实验2”号科考船，在巴士海峡区域（范围为118°–121.5°E、20°–22°N）开展大规模OBS三维深地震探测实验；首先沿着设计好的测线布局投放48台OBS，站位间距约15 km，使用船载的4条大容量气枪作为人工震源，沿测线放炮，每炮间隔约90 s, 连续放炮长达13天，总放炮量高达10800炮，累计里程2300 km。成功回收OBS 41台，回收率高达85%。最终高效地获得16条地震测线（图1）。通过拾取回收的OBS仪器记录信号信息，采用射线追踪与走时模拟的方法，获取南海东北部地壳的深部地下结构。

   研究结果表明（图2），南海东北部地壳厚度为12–15 km，在下地壳底部存在高速层；通过此次研究认为，磁异常条带（C15–C17）不是由海底扩张形成的，而是由岩浆活动形成的具体高磁特征的火山岩脊，揭示南海东北部地壳本质是属于受到张裂期后岩浆活动影响的减薄陆壳；结合最新磁异常条带数据和IODP钻探数据，推断了南海东北部洋陆边界的位置。利用最新的天然地震层析成像，研究人员将已经俯冲下去的南海板片恢复出来，发现南海板片其沿着马尼拉海沟向东延伸达400–500 km。该项研究首次获得了南海停止扩张后整个南海的洋壳范围，对于揭示南海形成与演化的动力学过程具有重要意义。

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图1 马尼拉俯冲带前缘三维深地震探测OBS位置校正结果图

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图2 南海在停止扩张时（15Ma）的洋壳范围

参考文献

       

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• Zhao, M. H., He, E. Y., Sibuet, J.-C., Sun, L. T., Qiu, X. L., Tan, P. C., Wang, J., 2018. Post seafloor spreading volcanism in the central east South China Sea and its formation through an extremely thin oceanic crust. Geochem. Geophys. Geosyst. 19. https://doi.org/10.1002/2017GC007034.       
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• Sibuet, J.-C., Yeh, Y.-C., Lee, C.-S., 2016. Geodynamics of the South China Sea. Tectonophysics 692, 98–19. www.52ocean.cn.