东海陆架东缘至冲绳海槽南部地壳结构及拉张减薄机制研究

Okinawa Trough is a nascent back-arc basin located on the eastern margin of the Eurasian continent. It is of the great important to study the crustal structure and properties for the understanding the evolution process of the Okinawa Trough, the exploration and development of seabed mineral resources and the maintenance of the national rights and interests. Due to the higher tensile fracture degree, the crust thickness has been strongly thinning compared with the normal continental crust. However, there are still controversial topics about the continental crust thinning degree compared with the crust of the East China Sea shelf which is located at the west side of Okinawa Trough ,the characteristics of the crust and existence of new oceanic crust. In the project, we will use the wide-angle seismic data from line OBS2015 which is the first line crossing the shelf basin and the southern Okinawa Though in the East China Sea. The forward and inverse simulation using the traveling time and joint inversion of gravity and seismic methods will be carried out to reveal the fine crust structure from the shelf to the trough to compare the characteristics of the crust property on the typical continental crust and the thinning crust and to illustrate the Trough’s crust stretch mechanism. We will use OBS wide-angle seismic data combined with gravity . magnetic data and reflection seismic data to carry out the study of crust structure and structure coupling characteristics. Through the above work, it is expected to provide a scientific basis for the characteristics of the crust failure and the existence of the new oceanic crust in the Okinawa Trough.

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘陆壳基底之上且处于形成演化初期的弧后盆地，研究其地壳结构与属性对于理解冲绳海槽的形成演化过程、海底矿产资源勘探开发、维护国家海洋权益等至关重要。冲绳海槽南部张裂程度较高，地壳厚度相对于正常陆壳已发生了强烈减薄，但对该地区较之西侧东海陆架区陆壳的减薄程度、地壳破坏特征以及是否存在新生洋壳等问题仍存在争议,利用我国首条穿越东海陆架盆地和冲绳海槽南部的OBS2015测线的广角地震数据，通过走时正反演模拟、重震联合反演等方法，揭示陆架至海槽的地壳精细结构，直观地对比典型陆壳区和减薄陆壳区的地壳物性渐变特征，阐明海槽地区地壳的拉长减薄机制；利用OBS广角地震探测结果与重磁资料以及反射地震资料相结合进行综合分析，开展地壳深浅部结构与构造耦合特征的研究。通过以上工作，为明确冲绳海槽的地壳破坏特征及是否存在新生洋壳等提供科学依据。

俯冲背景下形成的沟-弧-盆体系是认识板块相互作用以及地球深部与浅部物质循环和能量传递的重要窗口，东海自晚白垩纪以来发育主动大陆边缘，在太平洋板块、菲律宾海板块向欧亚板块的俯冲作用下，形成了中、新生代东海陆架盆地以及西太平洋最年轻的边缘海盆地—冲绳海槽盆地等一系列弧后拉张盆地。冲绳海槽南部张裂程度较高，地壳厚度相对于正常陆壳已发生了强烈减薄，研究其地壳结构与属性对于理解冲绳海槽的形成演化过程、维护国家海洋权益等至关重要。本项目基于2015年布设的我国首条穿过东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、南冲绳海槽地区和琉球岛弧的主动源海底地震仪OBS广角反射/折射地震剖面，利用走时正演（Rayinvr）和走时反演（Tomo2D）的方法得到了西太平洋弧后地区的2D地壳速度结构模型，开展西太平洋弧后地区深部结构研究。模型显示莫霍面的深度由东海陆架地区的大于30km显著抬升至冲绳海槽轴部的大约15.5km，地壳厚度明显减薄。南冲绳海槽地区发育增厚的下地壳高速体，Vp速度达6.8-7.3，是地幔物质向下地壳上涌增生的显著表现。速度模型证实了下地壳高速体在南冲绳海槽地区非常普遍，南冲绳海槽在弧后拉张过程中地壳结构已被上地幔物质沿轴部完全侵入、贯穿，中央地堑部分地区已完全裂开，进入了海底扩张的初期阶段，出现初始洋壳。弧后地区下地壳一系列不连续的高速体也显著地展现了新生代以来太平洋板块后退式俯冲过程中扩张中心的变迁，证实了洋陆过渡带内深部上涌的软流圈不断向东跃迁，带动岩石圈进行幕式伸展。本项目的研究展现了整个东海陆架地区至南冲绳海槽地区的地壳结构，揭示了弧后洋陆过渡带地区大尺度范围的深部结构信息；阐明了冲绳海槽南部地区地壳属于弧后地幔物质富集供应背景下形成的，处于海底扩张初期的增厚型初始洋壳，有力地服务和支持了我国在海上划界中所坚持的“东海大陆架自然延伸”的原则，是对中日“共大陆架”观点的否定，对维护国家海洋权益具有重要的现实意义。