南海共轭被动大陆边缘洋陆转换带构造特征

南海被动大陆边缘洋陆转换带与典型洋陆转换带相比有其特殊性,南海共轭被动陆缘的构造运动、火山活动以及海底地形的差异表明南、北洋陆转换带具有不同的构造特征。本文利用多条多道地震反射剖面和重力异常数据,研究南海共轭被动陆缘洋陆转换带构造特征差异性,探讨南海被动陆缘的类型和伸展模式。南海北部陆缘洋陆转换带可以划分为两种类型:一类以前缘铲状断块为界与洋壳区分,发育有裂陷期断陷、火山带(埋藏海山带)和不十分发育的向海倾的掀斜断块带;另一类则以海山为界,发育裂陷期断陷、宽缓的低凸起和火山或海山。深反射地震特征显示出了下地壳高速层的存在。南部以裂陷期断陷和明显的向海倾的掀斜断块为特征,以前缘铲式断层为界与洋壳区分。自由空间重力异常由陆向海从高异常值过渡为低异常值再到高异常值,预示着地壳由陆壳→过渡壳→洋壳的变化。结果表明,南海共轭被动陆缘更可能属于非火山型被动大陆边缘,其洋陆转换带的构造差异主要受岩石圈差异伸展变形控制。     

被动陆缘洋陆转换带和岩石圈伸展破裂过程分析及其对南海陆缘深水盆地研究的启示

作为伸展陆壳和正常洋壳之间重要的过渡和衔接,洋陆转换带(ocean-continent transition,简写为OCT)蕴含有丰富的地壳岩石圈伸展破裂过程的信息。文中通过系统的资料调研,在总结OCT研究历史、现状和发展趋势的基础上,阐明了OCT的现代概念、类型及其识别标志;详细介绍了以OCT为基础而建立的被动陆缘地壳岩石圈结构构造单元划分方案、表层沉积盆地构造地层格架及重要的构造变革界面特征;分析了大型拆离断层在地壳岩石圈薄化、地幔剥露过程中的控制作用;揭示了陆缘变形集中、迁移和叠合的规律,建立了被动陆缘岩石圈伸展、薄化、剥露和裂解模式。最后,论文对比了国际非岩浆型被动大陆边缘与我国南海OCT的研究,介绍了南海OCT和陆缘深水超深水盆地研究的新发现,提出深入研究南海OCT将为南海陆缘构造演化、洋盆扩张过程和深水超深水盆地的成因机制研究提供新的启示。     

深海钻探与南海

本文从南海北部陆缘，南部陆缘和南海中央海盆的地质构造与地球物理主要特下及尚未解决的重要地质问题来阐述在南海进行深海钻探的意义。南海北部陆缘是离散型大陆边缘，在陆壳与洋壳之间的磁静区是两者的过渡区。对它的研究直接关系到南海的形成演化与沉积盆地的成因，深海钻探需要解决的主要问题是了解磁静区基底下的物质是减薄的过渡壳还是古洋壳。地海南部南缘与北部陆缘不同，是聚敛型大陆边缘，它的构造与地球物理场特征与北部     

北部湾大陆边缘地壳结构特征

文章利用天然地震的ＰＳ转换波研究了北部湾陆缘地区的地壳结构特征。ＰＳ转换波测量表明：本区地壳内部在４个明显的转换界面：ＰＳＣ、ＰＳＧ、ＰＳＭ、ＰＳＭ１,分别代表上地壳、中地壳底界以及Ｍｏｈｏ面（下地壳底界）和上地幔顶的第一转换面。计算结果表明,本区上地壳厚约１２ｋｍ,中地壳厚约９ｋｍ,下地壳厚约１１ｋｍ,Ｍｏｂｏ面深约３２ｋｍ。地壳厚度（或Ｍｏｂｏ面深度）由海向陆变厚（或变深）,由内陆的灵山到海陆     

南海边缘海减薄陆壳成因剖析

南海中央海盆南、北两侧陆缘分布着面积较广的减薄陆壳,正确认识海盆减薄陆壳的成因是研究南海构造演化的重要一环.通过分析基于地壳伸展因子公式计算的南海地壳拉张伸展特征和解释中生代以来的陆壳隆升特征等,证实晚中生代以来至渐新世末,该区不仅发生了地壳拉张伸展作用,还发生了较长期的地壳隆升挤压作用,致使酸性侵入岩出露地表,减薄陆壳区的上地壳厚薄分布不均.始新世南海南部发育海陆过渡相和海相沉积、北部仅为陆相沉积,暗示始新世南海古地理格局是南、北陆缘具有不同沉积环境的盆地群,二者之间应该被隆起所隔.这些地质现象说明该区地壳隆升剥蚀与地壳拉张伸展活动时间有较长的重叠.南海中央海盆两侧减薄陆壳的成因不仅仅是地壳拉张伸展所致,而是拉张伸展与隆升剥蚀共同作用的结果,因此可以认为在曾经发生了地壳隆升挤压而遭受长期剥蚀的区域,如果用全地壳伸展因子的公式来估算地壳拉张伸展程度,将得出错误的结论.      

被动大陆边缘张-破裂过程与岩浆活动:南海的归属

岩浆在被动大陆边缘的张-破裂过程中起到决定性作用.南海东北部陆缘发育厚度达10 km的下地壳高速体,其成因机制长期存在争议,影响了对南海东北部陆缘构造归属的界定.为了分析南海共轭陆缘的张破裂机制,本文调研了国内外最新研究进展,系统分析了南海南北陆缘的地壳结构和岩浆活动特点,提出:南海陆缘和海盆中发育有大量岩浆活动,但东西陆缘存在较大差异,底侵高速体东厚西薄,推测为同张裂成因.根据地壳结构与底侵岩浆的量,将被动陆缘划分为5个子类,南海陆缘东侧为多岩浆型,向西变为少岩浆型.东西差异除与伸展速率有关,可能还与东侧陆缘发生了板缘破裂,而西侧陆缘发生了板内破裂有关.      

南海南部地壳结构的重力模拟及伸展模式探讨

对南海南部地壳结构研究有助于揭示南海完整的演化历史。本研究对南海南部获取的两条多道地震剖面进行了地震 解释,并对重力数据进行了壳幔密度反演。其中 NH973-1 测线始于南海西南次海盆,覆盖了南沙中部的北段;NH973-2 测 线始于南海东部次海盆,穿越礼乐滩东侧。反演结果显示,莫霍面埋深在海盆区 10~11 km,陆缘区 15~21 km 左右,洋壳向 陆壳莫霍面深度迅速增加。海盆区厚度在 6~7 km,为典型的洋壳;陆缘区地壳厚度在 15~19 km,为减薄型地壳。进一步研 究表明(1)在西南次海盆残余扩张脊之下,莫霍面比两侧略深;(2)在礼乐滩外侧海盆区有高值重力异常体,推测为洋壳与深 部岩浆混合的块体;(3)南沙区域上地壳存在高密度带,且横向上岩性可能变化。南海南部陆缘未发现有下地壳高速层,有 比较一致的构造属性和拉张样式,为非火山型陆缘。我们对两条测线陆缘的伸展因子进行了计算,发现上地壳脆性拉伸因 子与全地壳拉伸因子存在差异,其陆缘的拉张模式在纵向上是不均匀一的。     

洋-陆转换带类型与成因机制

洋-陆转换带是被动陆缘的特殊构造,是伸展背景下大陆岩石圈与大洋岩石圈相互作用的关键区域,对于理解和认识大洋和大陆的地球动力过程、机制尤为关键。基于不同的被动陆缘类型,本文总结了不同类型被动陆缘的洋-陆转换带分类及特征,同时探讨其成因机制。根据大陆边缘类型,洋-陆转换带可以划分为四类,火山型被动陆缘中以海倾反射层和下地壳高速体为特征的洋-陆转换带、非火山型被动陆缘蛇纹石化地幔橄榄岩出露的洋-陆转换带、异常减薄洋壳组成的洋-陆转换带、强烈减薄陆壳为主的洋-陆转换带。洋-陆转换带成因模式取决于不同类型被动陆缘的伸展破裂过程,火山型被动陆缘起源于主动的火山裂谷,通过热作用来减薄岩石圈的底部进而发生地幔熔融,产生溢流玄武岩,浅表形成海倾反射体,下地壳表现为高P波速度异常且巨厚的高速体。非火山型陆缘的岩石圈横向伸展与深度相关,岩石圈变形既有均一纯剪切变形(均匀伸展)也有不对称的简单剪切变形(拆离断层)。     

论南沙海槽的地壳性质

根据海上地球物理测量,对四条剖面的重力和地震剖面资料进行联合正反演推算,结合已发表的国内外地质、地球物理资料对南沙海槽的地壳厚度及性质进行了分析。结果表明,南沙海槽的地壳为一个减薄的陆壳,从南沙微陆块向婆罗洲方向厚度减薄,具有类似大陆边缘从陆壳向洋壳过渡部位的地壳构造特征。顺着海槽的走向,地壳厚度变化趋势是从东北向西南变薄。从构造演化的角度分析,南沙海槽是古南海洋陆交界的边缘,由于古南海的闭合及晚白垩世以后婆罗洲逆时针方向旋转,海槽的大部分是陆壳,其西南端可能有残留的洋壳。     

中沙地块南部断裂发育特征及其成因机制

利用最新多道地震剖面资料,结合重力、磁力、地形等地球物理资料,揭示了中沙地块南部断裂空间展布特征、断裂发育时期、断裂内部构造形变特征及深部地壳结构,并基于认识探讨了断裂的发育机制。研究结果认为,中沙地块南部陆缘构造属性为非火山型被动大陆边缘：地壳性质从西北向东南由减薄陆壳向洋陆过渡壳再向正常洋壳发育变化;Moho面埋深从中沙地块下方的26 km快速抬升到海盆的10~12 km;从中沙地块陡坡至其前缘海域的重力异常明显负异常区为洋陆过渡带,在重力由高值负异常上升到海盆的低值正、负异常的边界为洋陆边界。中沙地块南部发育有4组阶梯状向海倾的深大正断裂,主要发育时期为晚渐新世到中中新世。断裂早期发育与南海东部次海盆近NS向扩张有关,后期遭受挤压变形、与菲律宾海板块向南海的NWW向仰冲有关。该研究有助于更好认识南海海盆的扩张历史和南海被动大陆边缘的类型。     

东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制

近年来,我国地球科学家提出“陆缘构造扩张”观点,较好的解释了亚洲东部大陆边缘于新生代发生扩张离散运动的原因。本文基于“陆缘构造扩张”观点,探讨东亚陆缘带构造扩张的深部热力学机制。东亚陆缘带是具有强烈岩浆活动和构造变形的扩张带,此构造带的主要地球物理特征是频繁的地震活动和明显的地热异常。东亚陆缘扩张带地震层析成像显示,太平洋板块低角度俯冲到欧亚板块之下并平卧于670km相变界面之上。这种图像可能是俯冲后撤导致陆缘扩张的结果。热模拟及地球动力学计算表明:俯冲后撤时间距今约76Ma,海沟带后撤为陆缘壳体的生长留下空间,并形成东亚陆缘壳体增生扩展的前沿带,陆缘扩张量约700km。     

Crustal Structure across the Northwestern Margin of South China Sea: Evidence for Magma‐poor Rifting from a Wide‐angle Seismic Profile

We present results from a 484 km wide-angle seismic profile acquired in the northwest part of the South China Sea (SCS) during OBS2006 cruise. The line that runs along a previously acquired multi-channel seismic line (SO49-18) crosses the continental slope of the northern margin, the Northwest Subbasin (NWSB) of the South China Sea, the Zhongsha Massif and partly the oceanic basin of the South China Sea. Seismic sections recorded on 13 ocean-bottom seismometers were used to identify refracted phases from the crustal layer and also reflected phases from the crust-mantle boundary (Moho). Inversion of the traveltimes using a simple start model reveals crustal images in the study area. The velocity model shows that crustal thickness below the continental slope is between 14 and 23 km. The continental part of the line is characterized by gentle landward mantle uplift and an abrupt oceanward one. The velocities in the lower crust do not exceed 6.9 km/s. With the new data we can exclude a high-velocity lower crustal body (velocities above 7.0 km/s) at the location of the line. We conclude that this part of the South China Sea margin developed by a magma-poor rifting. Both, the NWSB and the Southwest Sub-basin (SWSB) reveal velocities typical for oceanic crust with crustal thickness between 5 and 7 km. The Zhongsha Massif in between is extremely stretched with only 6–10 km continental crust left. Crustal velocity is below 6.5 km/s; possibly indicating the absence of the lower crust. Multi-channel seismic profile shows that the Yitongansha Uplift in the slope area and the Zhongsha Massif are only mildly deformed. We considered them as rigid continent blocks which acted as rift shoulders of the main rift subsequently resulting in the formation of the Northwest Sub-basin. The extension was mainly accommodated by a ductile lower crustal flows, which might have been extremely attenuated and flow into the oceanic basin during the spreading stage. We compared the crustal structures along the northern margin and found an east-west thicken trend of the crust below the continent slope. This might be contributed by the east-west sea-floor spreading along the continental margin.     

试论南中国海盆地新生代板块构造及盆地动力学

南海地处欧亚、印度—澳大利亚和菲律宾海板块的交互带,是西太平洋地区面积最大的边缘海之一,其成因机制和演化过程对探讨特提斯构造域和太平洋构造域相互作用及油气勘探等问题具有重要意义,虽备受关注但仍存争议.综合目前该区及外围已有的大地构造等方面的资料,本文从探讨南海外围的构造格架及中-新生代演化过程入手,分析了南海及外围板块...     

南海北部陆缘盆地形成的构造动力学背景

摘要：南海北部陆缘盆地处于印度板块与太平洋及菲律宾海板块之间,但三大板块对南海北部陆缘盆地的影响是不同的。通过对三大板块及古南海演化的研究,可知南海北部陆缘地区应力环境于晚白垩世发生改变。早白垩世处于挤压环境,晚白垩世以来转变为伸展环境并且不同时期的成因不同。晚白垩世-始新世,华南陆缘早期造山带的应力松弛、古南海向南俯冲及太平洋俯冲板块的滚动后退导致其处于张应力环境。始新世时南海北部陆缘裂陷盆地开始产生,伸展环境没有变,但因其是由太平洋板块向西俯冲速率的持续降低及古南海向南俯冲引起的,南海北部陆缘盆地继续裂陷。渐新世-早中新世,地幔物质向南运动及古南海向南俯冲导致南海北部陆缘地区处于持续的张应力环境;渐新世早期南海海底扩张;中中新世开始,三大板块开始共同影响着南海北部陆缘盆地的发展演化。     

南海南、北陆缘中生代构造层序及其沉积环境

新生代海底扩张,使南海陆缘分为南、北两部分。南部礼乐地块与南海北缘在扩张之前构成了统一的活动陆缘。通过对南、北陆缘的钻井研究和井旁地震剖面解释,发现二者的中生界均具有4 个地震层序及3 个构造层。南北陆缘构造层序及物源分析表明,早白垩世礼乐地块与南海北缘曾发生碰撞拼贴。早白垩世的南海北缘地区沉积环境由海陆过渡相向陆相演化,相应的礼乐地区是由浅海相向滨海相演化,二者反映出相同的向上变浅旋回,说明在南、北陆缘拼贴之后,两者具有了统一的构造沉积背景。到晚白垩世末,两区均隆升为陆,且遭受剥蚀; 南海北缘地区上白垩统部分被剥蚀,而距俯冲边界更近的礼乐地区上白垩统则被剥蚀殆尽。     

南海西北次海盆及其邻区地壳结构和构造意义

西北次海盆的深部地壳结构蕴含着南海北部陆缘拉张过程的重要信息.广角反射/折射测线(OBS2006-2)长386 km,是目前唯一的一条沿NEE向穿过西沙地块、并平行于西北次海盆扩张脊的深地震测线.通过射线追踪与走时模拟方法(RAYINVR),获得了OBS2006-2测线下方的速度结构.结果表明:西沙地块的沉积层厚度约为1~2 km,而西北次海盆的沉积层厚度大约为2~3 km;Moho界面从西沙地块的27 km逐步抬升到西北次海盆的12 km,Moho界面下方的速度为7.8~8.0 km/s;未发现壳内高速层和低速层.在西沙地块和西北次海盆的过渡区,有着较大量的岩浆活动信息,推测与西北次海盆的初始扩张有关.OBS2006-2测线中114.5°E以西的地区为减薄的陆壳,而114.5°E以东的地区为洋壳,莫霍面在陆壳与洋壳的结合处剧烈抬升,地壳厚度明显减薄.西北次海盆的扩张脊下方可能有残余岩浆的存在.      

俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆

在岛弧背景,埃达克质岩浆形成于俯冲洋壳板片的部分熔融已得到共识,但在大陆碰撞背景,埃达克质岩浆是否形成于俯冲陆壳的部分熔融尚未有研究报导。对祁连山东南部关山花岗岩（229 Ma）的地球化学和岩石成因研究提供了俯冲陆壳部分熔融形成埃达克质岩浆的一个实例。关山花岗岩以高K（K2O=4.12%~5.16%,K2O/Na2O=0.97~1.64）、高Sr/Y比值（13.6~84.1）、低Y （6.8×10-6 ~15.7×10-6 ）和低HREE（eg. Yb=0.62×10-6~1.31×10-6）为特征,并具有强分异的稀土元素组成模式[（La/Yb）N=17.5~41.6]和演化的Sr-Nd同位素组成[初始87Sr/86Sr=0.70587~0.70714, εNd（t）=-10.9~-5.16, tDM=1.10~1.49 Ga]。这些地球化学特征表明关山花岗岩属于大陆型（C型）埃达克质岩石,而明显不同于俯冲洋壳板片或底侵玄武质下地壳部分熔融形成的埃达克岩。关山花岗岩Pb-Sr-Nd同位素组成与商丹断裂北侧的祁连山前寒武纪基底岩石、早古生代火山岩和花岗岩类存在显著差异,但类似于商丹断裂南侧秦岭早中生代花岗岩类的Pb-Sr-Nd同位素组成,由此认为具有埃达克质的关山花岗岩的岩浆来自于南部俯冲陆壳物质的部分熔融,并提出了大陆碰撞背景中埃达克质岩浆产生的一个新的地质模型。     

南海西南海盆花岗岩的发现及其构造意义

在水深约2800m～4000m、地壳厚度大致为8-10km的南海西南海盆,广州海洋地质调查局1:100万海洋区域地质调查在3个测站拖网获得花岗岩和沉积－变质岩样品。经显微构造分析与鉴定,这3个测站的样品分别为细粒黑云母花岗岩、石英变沉积岩和花岗闪长岩。全岩Ar-Ar 和K-Ar同位素年龄测定1yDG测站细粒黑云母花岗岩年龄为109.7 Ma和114.2Ma,离子探针测出其锆石年龄为120Ma,证实该花岗岩石形成于早白垩世晚期,因而极有可能属于华南东部中生代花岗岩带的元素。以往有诸多学者认为南海西南海盆的形成是海底扩张所引起的,地壳性质属于洋壳。花岗岩的发现使西南海盆地壳属洋壳的认识受到严重挑战。