南海中南礼乐断裂的海底地震仪探查与研究

The vaious questions of the forming and evolution of the South China Sea depend with each other. The questions of the so called “Zhongnana-Liyue Fault” (ZLF)such as its existence,space distribution and orientions are all related with the forming sequence of the eastern sub-basin and the southwestern sub-basin, and their difference in magnetic anomaly direction and age, magma activity and so on. Futhermore, they are related with the conjugate relationship between the northern margin and the southern margin, and the seafloor spreading mechanism of SCS.. Based on our previous researches(several OBS profiles in northern and southern margins), this new proposed project intends to carry out wide-angle OBS seismic experiment of three transecs in the key parts of ZLF by using 30 OBS.The main scientific targets are as follows: (1) The strike direction and its variation of ZLF and its cutting in the deep crust in particular;(2) the characteristics of ZLF in the southwestern sub-basin,especilly the relationship between its strike with spreading ridge, its nature(transformed fault ? or not) and its controlling on the two sub-basins mentioned above;(3) Base on the new results of the experiment in ZLF, then various scientific questions of the evolution of SCS will be discussed. The research methods includs seismic ray-tracing calculation and inversion(P wave and S wave), quantitative analysis and comprehensive research by using previous data and new data.

南海形成演化的诸多问题是相互纠缠的，牵一发而动全身。“中南—礼乐断裂”的存在性、空间延续性和走向，涉及对东部次海盆与西南次海盆的形成次序和磁异常条带分布及年龄、岩浆活动等方面差异的认识，还涉及南北陆缘的共轭关系及海底扩张机制。因此有必要对其进行探查。本课题拟在前期工作基础上（已在南部和北部陆缘及海盆获取了多条OBS广角地震剖面），用30台左右的海底地震仪（OBS）在“中南-礼乐断裂”的关键部位上横切三条剖面，开展人工震源广角地震探查。重点是：（1）“中南-礼乐断裂”从北到南的走向及变化，特别是其深地壳的连续性；（2）该断裂在西南次海盆的特征，特别是其走向与扩张脊的关系，从而判断断裂的性质（是否是转换断层？）及其对西南次海盆与东部次海盆控制作用；（3）根据该断裂探查结果，研究有关南海形成演化的诸多科学问题。研究方法是射线追踪反演（包括纵波和横波），并结合前期成果进行综合、定量的分析

用海底地震仪（OBS）在“中南-礼乐断裂”的关键部位上横切剖面，开展人工震源广角地震探查。研究重点是：“中南-礼乐断裂”从北到南的走向及变化，特别是其深地壳的连续性；该断裂在西南次海盆的特征，特别是其走向与扩张脊的关系，从而判断断裂的性质（是否是转换断层？）其及对西南次海盆与东部次海盆控制作用；根据该断裂探查结果，研究有关南海形成演化的诸多科学问题。. 2013年4-5月，在南海中部完成了一条长200km的OBS广角地震测线（15.1°E）。2014年6-7月，在南海中部完成了一条长210km的OBS广角地震测线（14.5°N）。该测线相对于2013年完成的测线向南平移了66km 。2015年4-5月，配合国家专项，在南沙地块和西南次海盆完成了两条OBS广角地震测线，共长1450km。. 主要研究成果：（1） 中南礼乐断裂的研究：速度模型表明，南海中央海盆为洋壳结构，沉积层较厚，约1-2km，速度2-3.5km/s。地壳整体厚度为5-8km，洋壳层2厚约1.8~3km，速度垂向梯度大（4.3km/s~6.4km/s）；洋壳层3厚约为3-5km，速度垂向梯度小（6.4km/s~7.0km/s）；莫霍面埋深~10km，两剖面的莫霍面均有局部隆起现象。由速度模型提取的扰动异常表明，莫霍面隆起处地幔速度小于8.0km/s的低速区，其上方洋壳层2亦为低速区。根据海山分布联接两条剖面的低速区，构成了一个宽40-50km的弧形破碎带。认为它是原礼乐块体与中沙块体的分离轨迹，其形成与海盆扇形打开有关，其作用是中沙和礼乐附近海盆近NS拉张转为SE向拉张的转换断层。（2）在长龙残留扩张脊、南沙块体及海盆、中沙-礼乐滩、西北次海盆的横波速度结构及共轭对比等方面开展了研究，取得了多个新认识。（3）用研发了OBS接收函数方法，成功用于南海和西南印度洋，取得了新的认识，特别是确定了扩张脊下面的莫霍面的成层性质。