南海西南次海盆中脊3D地震成像及其构造演化

南海西南次海盆的构造演化和动力学机制是南海构造问题中最为模糊和核心的部分。本课题通过在西南次海盆洋中脊实施大容量人工震源三维OBS地震成像探测，构建扩张中脊典型区地壳上地幔三维精细结构，揭示海盆深部残余岩浆房和动力学特征，探讨和恢复海盆扩张的构造动力学过程和后扩张期海盆的岩浆活动；利用覆盖海盆的综合地球物理剖面网络及高分辨率多波束构造地貌数据的处理和对比，揭示海盆复杂海底的三维构造模式，构建海盆由东北向西南渐进式海底扩张的构造特征和演化模型；开展南海西南次海盆与东部次海盆动力学机制差别对比，在系统比较深部结构、岩浆活动、沉积演化、构造特征等方面差异的基础上，重点对比两海盆沿洋中脊所进行的2个三维OBS地震层析成像结果，揭示两海盆深部动力学结构的差异以及扩张后火山岩浆活动差别的原因，从深部动力学结构上为回答两海盆海底扩张是否具有同源性提供重要依据。

本课题于2010 年12月-2011年3月在南海西南次海盆残留扩张脊开展了三维地震探查。在此基础上了开展了人工源海底地震资料的处理和层析成像反演，并用宽频带海底地震仪所记录到的天然地震资料开展了接收函数和各向异性岩石圈反演工作，探讨南海西南次海盆洋中脊典型区的速度结构和海盆演化的地球动力机制。研究表明：.1.通过对主动源海底地震仪数据的建模反演，得到了西南次海盆残留脊处的P波速度结构。残留脊两侧的地壳厚5-6.5km，莫霍面埋深10-11km。地壳内的速度为5.0km/s-7.0km/s，上地幔顶界速度为8.0km/s。残留脊处的轴部海山的地壳厚7-11km，速度由上部的3.0km/s向下增加到7.2km/s。莫霍面埋深10-13km，上地幔顶面速度7.9km/s。.2. 在P波速度模型的基础上，计算了速度扰动异常和梯度异常，在西南次海盆残留脊西侧发现了大型基底拆离断层。拆离断层两侧洋壳的厚度差异大，存在速度突变带，其下莫霍面抬升而洋壳强烈减薄。根据速度模型和扰动异常我们推测，在断层下方洋壳层3内的高速异常（7.2km/s-7.4km/s）极有可能是蛇纹石化地幔的表现。.3.通过分析轴部海山的P波速度结构将其划分为岩浆喷发主导型海山，其喷发/侵入比为~1.92。海山顶部具有非常低的P波波速，推测有火山碎屑岩的存在。.4.利用天然地震数据开展了ScS 波分裂的各向异性反演，结果表明西南次海盆的快S波偏振方向N58°E 平行于残留扩张脊，说明西南次海盆岩石圈存在沿扩张脊的矿物优势定向。开展了OBS作为台站的接收函数岩石圈结构反演，其结果印证了2D层析成像确定的地壳结构和莫霍面埋深情况。.课题同时对海盆渐进式海底扩张的构造特征和演化模式开展了研究，通过物理模拟研究，高分辨率地球物理资料（多波速和多道地震数据）的分析处理，发现南海西南次海盆的拉张是一个由NE向SW渐进式过程。并开展以西南次海盆高密度平面重磁异常数据为基础的磁异常条带的重新识别，对比西南次海盆和东部次海盆的形成年代。结果发现32Ma左右，东部次海盆先开始发生海底扩张。至约25Ma左右，西南次海盆开始拉张，拉张首先开始于礼乐地块和中沙地块之间应力集中处。西南次海盆停止扩张时间在16.6Ma，而开始扩张的年龄从北东到西南由老变新，表现出渐进式扩张的。