东沙海区反射/折射联合成像与南海裂谷发生机制研究

The dynamic mechanisms and early stages of rifting are important but poorly understood topics in the evolution of the South China Sea. Neighboring the oceanic basin, Dongsha Waters area features a lower crustal high-velocity zone, a high magnetic anomaly zone, a volcano-festooned continent-ocean transition zone, and newly found pre-rift blind fold structures. High-quality seismic data have been acquired here so it is a very favorable area to study the dynamic mechanisms initiating the opening of the SCS. It is planned to carry out an OBS survey using a large-volume air-gun array along pre-existing, long-streamer, reflection profiles. These data will be used to jointly image the deep structure, incorporating depth migration of multi-channel seismic reflection data and travel-time tomography using OBS data. This work will establish key profiles with interpretation of detailed pre- and post-rift deformed structures, and crust-mantle structures. Seismic, gravity and magnetic profiles will be analyzed to trace the tempo-spatial distribution of the pre-rift folding belt, lower crust high-velocity zone, magmatism and fracturing, and to understand the origin of the lower crust high-velocity zone and the high magnetic anomaly zone. Then, the tectonic relationships among lower crust high-velocity zone, high magnetic anomaly zone, volcano-festooned continent-ocean transition zone, and pre-rift fold structures will be delineated in order to reveal the roles of pre-existing tectonics and magmatism in the rifting process. Incorporation of long-streamer and OBS deep-penetration techniques will improve the imaging of deep-crustal structures, and bring new insights with comprehensive analysis to the opening dynamics and more compelling evidence for the early evolution of the South China Sea.

裂谷发生机制和早期过程是南海构造演化中重要但认识模糊的问题。陆续发现的高磁异常带、下地壳高速体、火山富集的盆坡带及裂前褶皱构造，加之大量深地震探测资料的积累，使东沙海区成为研究南海裂谷-扩张发生机制的有利区域。项目拟跨东沙海区，沿已有长电缆地震剖面进行大容量气枪震源OBS探测，通过共线反射深度偏移及折射波走时反演联合成像，构建骨干剖面，揭示裂谷前后详细的构造形变与地壳-上地幔深度及速度结构；通过东沙及邻近区地球物理资料综合分析处理，追踪褶皱构造带、下地壳高速体、岩浆/火山活动以及断裂系的时空分布，探究下地壳高速体、高磁异常带的成因；通过分析褶皱构造带、下地壳高速体、岩浆/火山活动、断裂等构造间的相互关系，认识先存构造以及岩浆作用对裂谷发生的影响。长电缆与OBS技术的联合将改进深部构造探测及分析效果，可望在南海张开成因方面获得新认识，为其早期演化过程提供有力的依据。

南海是一个在晚中生代主动陆缘基础上发展的被动型边缘海，其裂谷发生机制是广受关注但认识模糊的问题。东沙海区位于南海北部中段的关键区域，区内已发现有下地壳高速层、丰富的深反射、中生代褶皱构造以及众多海山，这些特征被认为是解码南海形成的关键。但目前对这些特征的探测程度和分辨率都较低，根据这些特征作出的南海形成机制的各种推测争议很大，甚至相悖。.针对东沙海区的下地壳高速层和丰富的深反射，本项目搭载航次沿已有2条反射剖面进行了海底地震探测；针对东沙海区众多海山，搭载航次进行了地震、浅剖调查和海底取样调查；针对南海的张裂模式，收集了东沙海区及南海相邻各区的深地震资料，进行了新生代裂谷结构和岩浆活动的空间变化对比。.通过反射/折射联合反演新方法的应用，获得了比以往折射波走时反演方法分辨率更高的东沙海区速度结构，发现之前所谓下地壳高速层应当是横向变化较大的下地壳高速体，这些高速体更像是深部侵入体, 而不是俯冲洋壳板片；通过地震剖面分析，发现以往强调的中生界背斜褶皱只是宽缓弱挤压褶皱，区内缺少明显的中生带俯冲构造；通过地球物理和海底取样，发现该区众多深水海山存在气体喷溢现象，海底伴有大量自生碳酸盐岩矿物及化养生物，可以确定为泥火山；通过深地震剖面对比，发现在台湾西南盆地存在地壳极端减薄至地幔剥露的裂谷带，而在西南海盆中脊区地壳偏薄、其间的龙门海山具有蛇纹石泥火山特征；通过南海北部地区多中心裂谷带的分析，我们提出南海张裂具有窗格式的、从多中心断裂到向南部集中破裂的模式，裂谷拉张过程中岩浆匮乏。.珠江口盆地的主要特点则是经历强烈的裂谷拉张、地壳明显变薄、新生界巨厚。东沙海区的潮汕坳陷等构造单元过去列属珠江口盆地，但东沙海区在新生代发生了隆起和泥火山活动，保持较厚地壳和中生界，为突出其与珠江盆地的不同特点，我们将其命名为东沙盆地, 以推动我国海区中生界油气的勘探。