南海东北部陆缘台湾浅滩海域的深部结构与构造演化

The northeastern continental margin of the South China Sea (SCS) is a window for studying the formation and evolution of the SCS. The Taiwan Shoal is sited in the extreme northearstern SCS, surrounded by the convergent zone of the Philippine sea plate, South China block and SCS oceanic crust area. It is a unique tectonic region, of which the gravity-magnetic anomalies are prominent and seismicity is active. Studies on these features would be significant to better the understanding on continental margin rifting and tectonic evolution of the northern SCS. However, investigation, especially deep structure survey of this area, is inadequate up to quite recently, and leads to the poor understanding on deep structure, formation mechanisms of grave-magnetic anomalies, and continental margin evolution of this area. Fortunately, a deep seismic profile passing through this area was carried out in 2012. With data of this survey, we intend to perform forward-modeling and inversion to construct a crustal structure model, examine its uncertainty, resolution and error range with Monte Carlo and Checkerboard methods, respectively, and eventually establish a fine 2D velocity model. With this model as a constraint, joint inversions of gravity and magnetic will be performed, aiming to unveil the formation mechanisms of their high-value anomalies. Based on these results, the seismogenic and triggering structure will be revealed, existance of lower crust high velocity layer will be confirmed, and the north boundary of the continent-ocean transition zone and its relevant MOHO undulation will be revealed. Eventurally, the attribute and tectonic evolution of the continental margin will be discussed.

南海东北部陆缘是研究南海形成演化的一个重要窗口。该区的台湾浅滩海域地处菲律宾海板块、华南地块与南海洋壳区之间，构造位置独特，重磁异常特征突出，地震活动活跃，其研究对于了解南海陆缘的张裂模式与构造演化具有重要意义。然而由于此前缺少深地震调查，导致该区的深部结构、重磁异常成因和构造演化等方面一直缺乏详细的工作，并影响到了该区下地壳高速体、洋陆转换壳和陆缘构造属性的研究。本项目利用2012年6-7月在该区完成的深地震探测剖面，通过正、反演计算获取该区的地壳模型，结合Monte Carlo不确定性分析、Checkboard分辨率和误差测试建立台湾浅滩海域的精细二维速度结构模型，并以此为约束进行重、磁联合反演，揭示该区各重磁异常高值带的成因。在此基础上，分析该区中强震的孕震、发震构造，检查下地壳高速体的存在，确定洋陆转换壳北界的位置及相应的莫霍面形态，对比讨论南海东北部陆缘的构造属性与构造演化过程。

南海东北部地区自中生代末期以来经历了由主动大陆边缘向被动大陆边缘的转化，不仅保留了晚中生代古太平洋向欧亚大陆俯冲产生的强烈构造变形和岩浆活动信息，而且记录了新生代陆缘张裂到海底扩张的整个演化过程，是研究南海构造演化的一个重要窗口。本论文以OBS2012测线数据为基础，获得了穿越珠一凹陷、东沙隆起和台西南盆地的正、反演纵波速度结构模型和重力反演模型。结果显示，南海东北部陆缘地壳厚度在大陆架珠一凹陷和东沙隆起范围内从27km逐渐减薄到21km，但是在东沙隆起下方出现轻微增厚，继续向海方向地壳厚度急剧减薄至洋陆转换带的10km。此外，在东沙隆起至洋陆转换带的下方存在下地壳高速体，总体速度为7.0-7.6 km/s，其厚度由4-7 km向洋盆方向减薄至2-3 km。结合此前的深地震和多道地震研究结果，我们发现尽管在大陆架和洋陆转换带下方都分布有下地壳高速体，但火山活动只发生在洋陆转换带，而在陆架区缺失；东沙隆起表现为高的磁力异常区，而洋陆转换带表现为磁静区，并且两者在地球化学特征方面存在明显差异。据此，我们推断洋陆转换带下地壳高速体与地壳减薄作用下岩浆底侵作用相关，而东沙隆起下地壳高速体与中生代古太平洋俯冲作用下形成的火山弧相关。.以深部地壳结构为基础，利用1991年至2015年国家地震台网和广东省地震台网记录的天然地震数据对台湾浅滩海域震群的发震控震机制进行了研究。结果发现：（1）上地壳相对高速异常体是应力易聚集区，导致地震在该区频繁发生形成震群；（2）震群的活动受区域内交叉断裂的影响；（3）板块俯冲在增生楔阻挡的作用下在外缘不断产生应力累积，后续仍会继续发生强震。.在本项目OBS数据中存在丰富的二次反射Pg震相，并具有连续、清晰、可追踪偏移距较远（约60 km以上）等特点，我们通过理论模型模拟以及对实测地震剖面的走时计算，确定了二次反射Pg震相主要来自沉积层反射，进而利用二次反射Pg震相极大提高了对沉积层界面的约束，并提高了沉积层和上地壳结构的成像分辨率。