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。     

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...     

西沙地块构造—地层特征及其记录的南海洋盆演化过程

西沙地块是南海岩石圈地壳拉伸减薄过程中发育于深水区的陆块,其保存了陆缘演化的重要信息。文章研究以西沙地块作为研究对象,基于研究区地质和地球物理资料,开展了地壳结构、盆地构造—地层分析和断层活动特征等研究。研究发现,西沙地块与其周缘的凹陷地壳结构具有显著的差异,西沙地块地壳厚度较大,发育了高角度断层控制的小型断陷盆地,基底断层活动一直可持续到T60地震界面发育时（~23 Ma）;而西沙地块周缘发育的是规模较大的拆离断层及其控制的强烈减薄陆壳。结合区域动力学事件,研究认为渐新世早期拆离断层在南海西北次海盆的活动导致了西沙地块北部的岩石圈地壳的减薄,而中新世早期拆离断层在南海西南次海盆构造位置的活动使西沙地块与南沙地块分离。文章研究成果不仅深化了西沙地块裂解规律的认识,而且对该区的油气勘探具有启示意义。     

南海西南次海盆深部结构研究进展与展望

西南次海盆位于南海渐进式扩张的西南端,共轭陆缘结构和残留扩张脊保留完整,是研究南海深部结构和动力学机制的关键区域。前期研究发现,西南次海盆洋陆过渡带较窄、同扩张断层发育、地震反射莫霍面不清晰、具有慢速扩张等特征。然而,由于不同探测方法获取的地壳结构具有多解性,使得西南次海盆洋陆转换过程、慢速扩张洋壳结构与增生模式以及龙门海山岩石性质与地幔成因机制等基础科学问题尚存争议。为此我们建议在西南次海盆开展地质取样获取海山岩石样品,确定其年龄与性质,分析扩张后海山形成的深部动力过程;并对关键构造部署高精度的地震反射/折射联合探测,结合岩石物理分析,对西南次海盆进行构造成像和物质组成参数正反演,以实现壳幔尺度的地震学透视,为探索西南次海盆洋陆转换过程和洋壳增生模式提供重要的地球物理证据,以丰富和完善南海的动力学演化模式。     

南海西南次海盆地壳岩石圈伸展破裂过程的构造、沉积和岩浆作用记录

基于跨南海西南次海盆V型尖端区共轭被动大陆边缘的1 000 km长的深反射地震剖面的解释和分析,深入研究南海临界破裂区地壳结构、盆地构造地层格架和岩浆作用特征,阐明地壳岩石圈的伸展破裂过程.结果表明,在南海西南次海盆共轭陆缘可以识别出3条一级界面,即海底、基底（Tg/Tb）和Moho面,根据这些界面可将共轭边缘划分为箱型域、细颈域、楔型域和薄箱型域等多个地壳基底结构构造特征显著不同的构造单元;在西南次海盆V型尖端陆缘盆地充填序列中识别出岩石圈裂解分离的响应界面,即裂后不整合界面T50/Tm,该界面与基底面Tg/Tb限定了陆缘盆地的同裂陷沉积充填序列,其内发育了T70、T60两条重要的幕式构造响应界面,控制了早期高角度正断层控制的断陷盆地系（Tg-T70）、中期拆离断层控制的拆离盆地系（T70-T60）和晚期断坳转换作用控制的坳陷盆地（T60-T50）;西南次海盆V型尖端薄箱型域属于原洋洋壳域,为岩浆型地壳,代表了岩石圈临近裂解分离、但支撑稳定态海底扩张的地幔对流系统还未完全建立起来之前的“临界破裂”状态,发育于23.5~15.5 Ma（T60-Tm）期间.综合考虑地壳初始厚度、断裂活动性和不同时期的盆地原型等,运用平衡剖面技术重建了西南次海盆V型尖端共轭边缘的发育演化过程,建立了南海西南次海盆临界破裂区构造-地层-岩浆相互作用模式,揭示了南海陆缘岩石圈伸展破裂机制.本研究具有重要的理论意义,并对南海的深水油气勘探具有重大的实际应用价值.      

南海北部陆缘地壳结构特征及其构造过程

根据“北部湾大陆缘地壳结构ＰＳ转换波测深”等地球物理测量结果,本文研究了南海北部陆缘的地壳结构特征,讨论了其白垩纪以来的构造过程。地球物理测量表明,由陆向海,南海北部陆缘地壳由陆壳、过渡壳变为洋壳,厚度由３４ｋｍ减薄至８ｋｍ左右。垂向上地壳为３层结构模式。陆壳、过渡壳和洋壳的下地壳Ｐ波速度普遍较高。地壳伸展系数的计算表明南海北部陆缘伸展主要发育于陆坡地区。结合区域地质研究,本文认为：南海北部陆缘及     

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。     

南海西南次海盆构造特征及其沉积响应

本文对穿过南海西南次海盆的逾1000 km的多道地震测线CFT剖面进行了地震界面特征的识别和地震层序的划分,分段分析了拆离断层对其减薄陆壳的拆离作用。结合前人研究成果,对南海西南次海盆地壳结构特征开展了分析,并总结了其构造特征。西南次海盆在发生陆缘张裂—海盆扩张、洋壳出现—扩张后稳定沉积这一系列过程中,可划分为4个阶段的沉积响应：A阶段(古新世之前)——前裂谷阶段,表现为地壳在拉张应力下产生小的断层;B阶段（始新世—早渐新世）——陆缘的裂谷阶段,地壳在拉张应力下拉张减薄,A阶段产生的断层出现了旋转,出现了大型掀斜的拆离断层,沉积物为同裂谷沉积,该阶段以产生了破裂不整合结束;C阶段（晚渐新世—早中新世）——海盆扩张阶段,海盆开始扩张,张应力从陆缘转移到了洋盆;D阶段（中中新世以来）——海盆扩张结束以后,以一套稳定沉积为特征。     

南海后扩张期大陆边缘闭合过程及成因机制

南海是西太平洋海域最大的边缘海,然而南海扩张终结后动力学过程研究仍较为薄弱.通过构造变革界面识别、褶皱冲断带沉积记录等方面的系统研究,揭示南海南部和东部陆缘在南海后扩张期的演化历程.研究表明南海南部和东部边缘经历了多个微板块从俯冲到碰撞的演变历程,形成了陆-陆碰撞、弧-陆碰撞、洋-弧俯冲等多个特征迥异的板块边界.南海南部陆缘属于古南海俯冲拖曳构造区,婆罗洲西北沙捞越-曾母地块率先碰撞,随后经历了婆罗洲东北沙巴-南沙地块碰撞、西南巴拉望-卡加延岛弧碰撞.南部多个微板块碰撞导致古南海呈剪刀式从西向东逐渐关闭和消亡,总体形成了以微地块碰撞、深海槽发育和造山带前缘巨厚沉积充填为特色的碰撞陆缘.东部陆缘属于菲律宾海俯冲-碰撞构造区,南海东部洋壳自中新世开始向菲律宾海板块俯冲,弧-陆碰撞仅局限于东部陆缘南北两端.澳洲-印度板块、菲律宾海板块与欧亚板块相互作用控制了南海边缘海闭合过程,南海正在进行的关闭过程主要集中在东缘和南缘,东缘呈现了以南海洋壳消亡为特征的闭合过程,而南缘则呈现以微陆块碰撞为特征的古南海闭合过程.显然,南部后扩张期陆缘演变可为边缘海闭合过程研究提供极佳的范例,同时对我国海洋权益保护和南海大陆边缘动力学研究具有重要意义.      

南海南部深地震探测及南北共轭陆缘对比

南海南部最新深地震探测对于南海南北共轭陆缘的对比研究及南海形成演化理论的研究至关重要.以南海深地震探测发展历程和南海南部区域地质地球物理特征为基础,借鉴世界上典型共轭陆缘对比研究的方法,结合2009年新获得的两条海底地震仪测线.指出了南海南部及深海盆深部结构研究的迫切性与重要性,并提出西南次海盆的深部结构、洋盆中海山的...     

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。     

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

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...     

Expansion of the South China Sea basin: Constraints from magnetic anomaly stripes,sea floor topography,satellite gravity and submarine geothermics

The widely distributed E–W-trending magnetic anomaly stripes in the central basin and the N–E-trending magnetic anomaly stripes in the southwest sub-basin provide the most important evidence for Neogene expansion of the South China Sea. The expansion mechanism remains, however, controversial because of the lack of direct drilling data, non-systematic marine magnetic survey data, and irregular magnetic anomaly stripes with two obvious directions. For example, researchers have inferred different ages and episodes of expansion for the central basin and southwest sub-basin. Major controversy centers on the order of basinal expansion and the mechanism of expansion for the entire South China Sea basin. This study attempts to constrain these problems from a comprehensive analysis of the seafloor topography, magnetic anomaly stripes, regional aeromagnetic data, satellite gravity, and submarine geothermics. The mapped seafloor terrain shows that the central basin is a north-south rectangle that is relatively shallow with many seamounts, whereas the southwest sub-basin is wide in northeast, gradually narrows to the southwest, and is relatively deeper with fewer seamounts. Many magnetic anomaly stripes are present in the central basin with variable dimensions and directions that are dominantly EW-trending, followed by the NE-, NW- and NS-trending. Conversely such stripes are few in the southwest sub-basin and mainly NE-trending. Regional magnetic data suggest that the NW-trending Ailaoshan-Red River fault extends into the South China Sea, links with the central fault zone in the South China Sea, which extends further southward to Reed Tablemount. Satellite gravity data show that both the central basin and southwest sub-basin are composed of oceanic crust. The Changlong seamount is particularly visible in the southwest sub-basin and extends eastward to the Zhenbei seamount. Also a low gravity anomaly zone coincides with the central fault zone in the sub-basin. The submarine geothermic distribution demonstrates that the southwest sub-basin has a higher geothermal value than the central basin, and that the central fault zone is defined by a low thermal anomaly. This study suggests that NW–SE expansion of the southwest subbasin is later than the N–S expansion of the central basin with the sub-basin extending into the central basin and with both expansions ending at the same time. The expansion of southwestern sub-basin, similar to the Japanese Sea, is likely caused by left-lateral strike slip on the central fault zone in the South China Sea, which may have significance for finding oil and gas in this region.     

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。     

南海围区中生代构造古地理演化

对南海围区中生代岩相、构造以及古地理进行了系统总结与研究,编制了南海围区6 个时期 ( 包括T3--K2 ) 构造古地理简图,阐述了南海围区主要的缝合带形成时间和中生代活动及其对南海围区中生代的古地理的控制与影响。经研究,南海围区盆地类型、中生界地层以及古地理环境受特提斯的闭合以及环太平洋俯冲带的影响控制。虽然南海的存在使F6 系列断裂有了现在的格局,但是古太平洋构造带一直控制着中生代加里曼丹、巴拉望、潮汕凹陷以及台湾等地的盆地的形成。讨论了南海及其围区中生代构造古地理的演化,南海围区地层从早侏罗世到晚侏罗世沉积相显示是由海相到陆相的转变,晚三叠世到晚白垩世每个时期都呈现北陆南海的古地理格局。     

中国东部及近海磁异常特征及大地构造意义

根据全球磁异常数据和中国近海高精度、高分辨率的海洋船磁资料,通过频率域的迭代下延方法,将两种不同分辨率的数据进行融合,得到了覆盖我国东部及近海的大面积地磁异常数据。对磁异常进行大范围变倾角化极,并进行了小波分解和频谱分析,计算、分析磁源重力异常、磁异常解析信号及倾斜角等转换场。结果显示中国东部及近海主要地质构造单元的磁异常特征,揭示了华北地块古陆块分布和扬子地块的南北边界走向,并指出浙闽火山岩带向西南可能和东沙隆起相连,都是中生代古俯冲的火山弧,南海北部NW向断裂可能是古特提斯构造域向太平洋构造域转换边界断裂,对中生代古俯冲及由主动陆缘向被动陆缘转化过程都有控制作用。     

华南晚中生代陆弧迁移与海域盆地演化

陆弧和弧前盆地是俯冲体系中具有密切联系的构造单元。中生代以来,华南受多期板块俯冲的控制,发育大规模岩浆岩带及海域广泛分布的弧前盆地。但陆域弧岩浆岩较少,海域又缺乏足够钻井,各时期陆弧的位置存在较大争议,同时,南海北部至东海一带弧前盆地也缺乏系统认识,因此,亟须新的研究思路深化对华南晚中生代俯冲体系和俯冲过程的认识。本文以前人研究为基础,对海域钻遇中生界的典型钻井进行了详细分析,系统开展了海域盆地区域构造和沉积对比,将弧前盆地发育与岛弧变迁相结合综合分析。结果表明早侏罗世—早白垩世陆弧位于南海北部—东海靠近陆域一侧,经历了早侏罗世局限陆弧、中晚侏罗世沿海陆弧带、早白垩世向海沟方向的迁移。在此过程中,华南海域弧前盆地群于中侏罗世正式形成,早白垩世发育盆缘角度不整合,粗碎屑相带向海沟方向迁移,晚白垩南海北部与东海各自进入新的构造体制,结束弧前盆地的发育。华南沿海海域中生代盆地的发育可为陆弧的展布提供重要约束,弧岩浆岩带的迁移控制了弧前盆地的演化。