南海西北部琼东南盆地深部地壳结构及其构造响应

Detailed crustal structure is an important foundation for understanding the extending model and dynamic process of Qiongdongnan Basin. This project will image the crustal velocity structure of Qiongdongnan Basin and its adjacent onshore-offshore transitional zones, based on a new onshore-offshore wide angle seismic experiment by using 20 ocean bottom seismometers (OBS)、 8 portable seismic station、seismic network of Hainan Province and large volume air gun sources at sea in 2011. The results will reveal the velocity anomalies of crust in different tectonic units such as three depressions and two uplifts, and answer whether there are strong magmatic underplating and crust-mantle interaction in the Qiongdongnan Basin, and discuss whether or not the Hainan plume has played an important role in the formation of Qiongdongnan Basin. In order to clarify significant tectonic response to lithospheric extension and seafloor spreading and discuss the mechanics of subsidence, we also will present the crustal section across Hainan Island, Qiongdongnan Basin and Xisha Islands, and calculate the stretching factor along this section. In addition, we will compare the differences of crustal structure along the western, middle and eastern parts of northern South China Sea by collecting the previous results of crustal strucutre from OBS seismic data in the middle and east parts of northern South China Sea, which will improve our knowledge for the process and mechanics of seafloor spreading of South China Sea.

深部精细地壳结构是揭示盆地演化模式和动力学过程的重要基础，但琼东南盆地的地壳结构目前主要依赖于重磁反演，而缺乏对深部结构的直接探测。本项目拟利用2011年琼东南盆地及其两侧海陆地震联测数据，通过分析处理20台海底地震仪（OBS）、陆上8台流动地震仪、海南省固定地震台网以及多道电缆记录的海上气枪信号，利用广角反射/折射地震层析成像方法获得琼东南盆地及其两侧海陆过渡带的深部地壳结构，弄清琼东南盆地不同构造单元深部地壳结构的变化特征，揭示盆地岩浆底侵和壳幔作用等构造活动的强烈程度，判断是否存在海南地幔柱的影响和改造；建立海南岛-琼东南盆地-西沙地块连续的地壳结构，分析三者之间地壳结构的耦合关系，探讨琼东南盆地深部地壳结构对岩石圈伸展过程和海底扩张的响应特征；结合南海北部张裂边缘东、中部OBS探测成果，对比该张裂陆缘东、中、西部地壳结构的相似性和差异性，从而更深入地认识南海张裂演化过程。

琼东南盆地作为南海西北部最为典型的裂陷型盆地，是进行岩石圈伸展减薄、岩浆作用和盆地演化等地球动力学过程研究的天然实验室。开展琼东南盆地深部地壳结构的研究对于我们理解盆地内部张裂构造特征、深部壳幔作用的强烈程度以及区域构造的差异性等均具有重要的作用。我们紧密围绕项目申请时提出的具体研究内容和总体目标开展详细工作，以2011年穿越琼东南盆地的主动源海底地震仪探测数据以及2017年搭载国家基金委共享航次获取的新数据为研究基础、以琼东南盆地深部地壳结构、琼东南盆地和南海北部张裂陆缘的结构-构造演变特征以及岩浆活动特性为研究目标，从地壳结构成像和横向差异性特征、海底岩浆活动与通道系统、海南地幔柱与浅部岩浆活动以及地震震源构造之间的耦合关联等方面开展了详细研究。项目执行过程中，共处理OBS台站数据35台、陆上地震台站数据8台，获得单台地震剖面172幅，拾取Pg、PmP等震相数据21327个，通过地壳结构正/反演模拟建立了穿越琼东南盆地从海南到西沙群岛的二维精细地壳结构模型，获得了琼东南盆地北部边界断裂处两个5级以上地震震源区的三维地壳结构，确定了琼东南盆地北部边界断裂以及不同凹陷和隆起区的速度变化特征，揭示了海南-琼东南盆地-西沙地块的地壳结构变化特征，提出了海南地幔柱热流体作用对琼东南盆地北部地震发震构造的控制和影响，阐述了南海北部东西段地壳结构的差异性并揭示了继承性断裂构造的发育特征及其对张裂构造的影响，探讨了琼东南张裂盆地的构造演变特征。项目研究期间共发表学术论文10篇，其中SCI论文7篇，培养研究生8名，其中博士研究生4名（毕业2名），硕士研究生4名（毕业2名）；项目负责人作为PI组建了海底岩浆活动与地幔动力学学科团队，项目参与人员2人晋升为副研究员（黄海波、万奎元）；参加国际学术会议6人次、国内学术会议12人次。综上所述，我们很好地完成了项目计划书提出的各项任务和目标，圆满地实现了各项成果指标。