南海北部陆缘张裂的关键时段与构造转折过程的深部约束

项目选择大陆边缘性质发生重大转换的经典地区，在南海北缘开展海陆对比研究，通过对大陆边缘体系的构造-岩浆-沉积作用的综合分析，构建能够反映晚白垩世至始新世重大构造事件的时空格架，了解研究区从挤压型会聚陆缘向张裂型被动陆缘的构造转换过程和关键时段，探讨诱发和控制转换过程的深部动力学机制并尝试建立相关模型。项目的主要研究内容包括：确立研究区挤压与张裂条件下的岩浆活动与盆地结构特征；标定南海北缘张裂的关键时段；探讨南海北缘构造性质发生转换的深部条件。拟解决的关键问题是：挤压边缘与张裂边缘体系存在的时、空特点及相互关联；陆缘构造性质转换期间的深部记录特征及其构造意义。项目突出"陆缘构造性质转换"的研究主题，多种因素结合构建地质事件的综合对比框架，对深部记录的分析结果进行时、空排序，致力提取与转换过程相关的深部信号，建立研究区构造转换模型，体现出创新和特色。

项目通过海陆结合、地质与地球物探方法结合、地质年代厘定和从南到北的“廊带式”区域资料的分析、对比，构建反映白垩纪至新生代早期陆缘构造转换的时、空框架，探讨研究区从俯冲挤压型大陆边缘向张裂伸展型大陆边缘的构造转化过程、深部约束条件和驱动机理，建立相关模式，较完满地实现预定目标和完成研究内容，成果主要表现在构建中生代陆缘弧体系、论证陆缘弧体系归属于特提斯域、提出南海开张的“两阶段”模式、识别晚中生代-新生代重大区域构造转换事件和分析深部过程等5个专题。. 在构造-岩浆-沉积作用的综合分析的基础上，建立南海北部陆缘与特提斯域关联密切的安第斯型晚侏罗世-晚白垩世陆缘弧体系，确认研究区经历代表不同陆缘性质的两期明显的构造伸展-拉张。第一期伸展-拉张起始于早、晚白垩世之交（约100Ma-96Ma），代表弧后挤压型前陆盆地向弧后伸展型裂谷盆地的构造转换；第二期拉张活动起始于晚白垩世-早古新世（约85Ma-62Ma），代表活动陆缘向被动陆缘转化并一直持续到南海海盆扩张（32Ma-16Ma）和快速沉降（13Ma-7Ma）。三水盆地发生于62Ma-41Ma的以粗面岩为主、玄武岩为次的大规模火山喷发代表南海海盆扩张前的陆内裂谷活动，其微量元素与Sr-Nd同位素特征显示与红海形成的Afar阶段可以对比，表明南海的陆缘破裂背景与地幔柱作用具有较密切的关联。但在41Ma以后，南海周边强烈的水平构造运动压制“三水地幔柱”的柱头，使得南海海盆的扩张完全脱离地幔柱活动的轨道，变为以滑动和拉伸作用主导的构造体系所控制。中、晚中新世海盆发生强烈热沉降，由于周边地区的约束条件发生变化，被压制的地幔柱得以复苏，活动中心迁移至雷琼地区。本项目分析的越南昆嵩高原玄武岩（4Ma-2Ma）、雷州半岛玄武岩（5Ma-2Ma）、琼北玄武岩（5.6Ma-当代）均表现出强烈的板内碱性玄武岩特征，且与始新世三水玄武岩高度相似，是地幔柱复苏的有力证据，但与南海的形成、扩张史并无任何关联。它们来源于EM2型地幔源区，受到古南海洋壳俯冲和大陆边缘破裂陆块浸染的影响，属于软流圈上涌的产物。南海玳瑁海山与它们性质相近，但来自岩石圈地幔的部分熔融，与三水、昆嵩等地玄武岩相比具有不同的演化路径。. 本项目所取得的成果是对南海构造演化过程的全新解读，进一步对其验证具有重要的学术意义。