西沙地块深部地壳结构及伸展机制研究

Xisha Block is located on the northwestern continental slope of the South China Sea(SCS) and it was departed from the South China continent since Cenozoic under the influences of the northern continental margin rifting in the SCS and ocean floor spreading. Both of the dispersion and deep material activities of Xisha Block were closely related to the multistage extensions of the SCS, recorded important information of the SCS's evolution and are significant breakout for studying the evolution model and history of the northern continental margin in the SCS. This project collects the earthquke data and the OBS probing data in recent years, utilizing raytracing method of artifical sources and receiver function method of natural earthquakes to acquire the crust-upper mantle's seismic velocities, depth of discontinuities and Poisson's ratio of the crustal material in reef island areas, shallow water and surrounding areas. Finally, this project synthesizes the relevant geological and geophysical interpretations of the seismology, gravity, magnetic and geothermal heat flow for revealing the deep material composition and active state, and properly analyzing the dispersion model and the stretch machanism of the Xisha Block.

西沙地块位于南海西北部大陆坡之上，是受新生代以来南海北部陆缘裂解及海底扩张作用而形成的离散微陆块。西沙地块的裂离过程和深部物质活动与南海的多期扩张活动密切相关，记录了南海形成演化的重要信息，是研究南海北部陆缘演化模式和演化历史的重要突破口。本项目通过搜集西沙地块及其周边地区的天然地震数据和近年来实施的海底地震仪探测数据，利用人工地震射线追踪方法和天然地震接收函数方法，模拟获得西沙地块岛礁区、浅水区及周边地区的地壳－上地幔地震波速度、间断面深度以及地壳物质的泊松比分布等信息，综合该地区的地震、重磁和热流等地质地球物理解释，揭示其深部物质成分和活动状态，对西沙地块的裂离模式和伸展机制进行合理探讨。

该项目利用人工地震射线追踪方法和天然地震接收函数方法，模拟获得西沙地块岛礁区、浅水区及周边地区的地壳－上地幔地震波速度、间断面深度以及地壳物质的泊松比分布等信息，研究西沙地块下方的深部物质成分和活动状态，对西沙地块的裂离模式和伸展机制进行合理探讨。本项目通过对华南台网74个台站记录到的共4000多条接收函数波形进行模拟，获得了华南沿海陆缘地壳厚度及泊松比值的有效估计。提出在挤压和伸展两种构造作用下，地壳结构由于存在分层变化，而表现出不同的地壳厚度-泊松比关系。另外，获得了华南沿海上地幔间断面起伏特征，证实“海南地幔柱”来自于下地幔，并自西南向北东方向流动，一方面揭示了该地区浅部构造演化的深部动力环境，为研究南海陆缘演化提供参考。另一方面可与岛礁区接收函数研究进行对比；（2）利用射线追踪方法获得了OBS2011-1,OBS2011-2和OBS2013-3测线下方的地壳结构，提出琼东南盆地具有裂谷特征，两侧地壳结构基本对称、西沙地块与其西侧印支地块之间不存在典型的拉张裂谷特征，进一步证实西沙地块裂离自华南大陆；（3）建立了两条穿过南海海盆、连接南北陆缘的共轭大剖面，初步描述了裂谷和裂离地块不同的地壳减薄特征以及与深度有关的伸展变形，对比了北部陆缘东段和西段地壳减薄特征的差异。所获得结果反映了南海陆缘演化的多期性、多方向性，为南海共轭陆缘的重建提供了重要依据。