南极西罗斯海新生代岩浆活动时空分布及其与构造和冰川作用的关系

Cenozoic magmatism in the western Ross Sea records directly the tectonic evolution in this area. Consequently, exploring its temporal and spatial distribution will contributes greatly to reveal the relationship between volcanic activities and geological process, e.g. rifting and glaciation. However, the knowledge of interaction between magmatism and tectonics is limited due to the absence of study of magmatic rocks forming period and stages division. Seismic profiles from SDLS (Antarctic Seismic Data Library System) and acquired from geophysical cruises (CHINARE 30-32) will be used to analyze the structural characteristics and interpret the seismic facies. Based on the differences of density and susceptibility between magmatic rocks and surrounding rocks, Cenozoic magmatic rocks will be recognized and delineated to describe their occurrence and seismic facies accurately. In addition, by analyzing contact relation between magmatic rocks and surrounding rocks and other age related information, the formation age of magmatic rocks will be dated. Moreover, combined with the petrological, geochemical and drilling data, we aim to divide the periods of Cenozoic volcanic activities, reveal their temporal and spatial distribution. Finally, we further discuss the relationship of tectonic evolution between Cenozoic magmatism and rifting on account of interpreting the structural elements of rifting. The stages division of late Cenozoic glacial advance and retreat phases will also be used to analyze the correlation of volcanism and glaciation.

南极西罗斯海新生代岩浆活动是本区构造演化过程的直接记录，揭示其时空分布规律对于理解岩浆活动与裂谷作用、冰川作用等地质过程的关系具有重要科学意义。然而，先前的研究没有明确划分新生代岩浆活动期次，造成岩浆活动与构造活动的相互作用关系比较笼统。本研究将利用西罗斯海地区国际共享以及我国极地考察与评价专项采集的地震剖面，进行构造和地震相解释。基于岩浆岩与围岩间密度和磁化率的差异，对新生代岩浆体进行识别和圈定，精细刻画岩浆体的几何形态、地震相等特征。利用地震剖面上岩浆岩与围岩间的接触关系等具有年龄指示的信息，判断岩浆岩形成时代，并结合搜集整理的岩石学数据，揭示新生代岩浆活动的时空分布规律。从而，进一步探讨新生代岩浆活动与裂谷作用的构造演化关系以及与晚新生代冰川作用的关联。

罗斯海的沉积盆地不但保留了幕式张裂活动的痕迹，而且记录着新生代冰川历史，是研究岩浆作用和构造活动，理解全球冰川演化和气候历史的绝佳区域，然而，目前存在一系列问题尚未解决。因此，本项目主要利用国际共享以及我国极地考察采集的多道地震剖面，结合其他地球物理数据，开展南极西罗斯海新生代岩浆活动时空分布研究，通过揭示新生代构造和冰川沉积特征，罗斯海沉积盆地的地壳结构特征，进而探讨岩浆活动动力学机制。对全区整体信噪比与分辨率偏低的公开数据，约5000km，统一进行二维F-K频率与空间滤波处理。地震剖面揭示火成岩体与围岩间的接触关系, 将研究区北部的火成岩形成时代分为早期和晚新生代时期，且推断岩浆活动时间不早于5.5Ma。研究区断层组合样式主要分为同沉积断层，层间断层和负花状断层，将新生代断层活动分为三期，对应特拉裂谷的发育期次，第三期断层活动发生时间不早于上新世，与罗斯岛广泛的岩浆活动有关。进一步利用断层活动将特拉裂谷的影响范围进行了限定。识别包括古峡谷、冰下三角洲、冰舌及滑坡构造在内的四种典型冰川沉积相，将晚新生代层序分为两套至三套，并总结了其层序模式。利用三维重力反演算法探明了罗斯海地区精细的三维密度结构，显示最薄的位置位于维多利亚地盆地，并存在地壳非均一拉张的特征，受新生代岩浆活动的局部地区可能仍然保持热状态。层序上和来自冰碛岩的证据都指示上新世发生了短暂的间冰期，造成海平面上升，上新世以来大规模冰川消退造成的地幔减压熔融作用可能造成了研究区晚期岩浆活动，而特拉裂谷范围的限定显示最后一期裂谷作用影响范围较小，不足以造成晚新生代广泛的岩浆活动。本项目综合研究了南极西罗斯海新生代构造和冰川沉积特征以及沉积盆地的地壳结构特征，探讨了岩浆活动与构造活动和冰川作用的关系，为重建西罗斯海地区岩浆-构造演化历史提供重要的约束，具有重要的科学意义。