陸緣的破裂過程與南海打開方式研究取得新進展
中國科學院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質重點實驗室構造演化與模擬研究團隊張翠梅、孫珍、趙明輝等科研人員，聯(lián)合法國斯特拉斯堡大學教授Gianreto Manatschal和Daniel Sauter，中海石油有限公司龐雄地質總師，中國海洋大學李三忠教授等，利用南海北部最新的IODP（綜合大洋發(fā)現(xiàn)計劃）鉆井數(shù)據(jù)，結合多道反射地震資料的綜合解釋，在研究陸緣的破裂過程和新洋殼的形成上取得重要進展。相關研究發(fā)表于Earth-Science Reviews《地球科學評論》。
板塊構造學說是地球科學領域支柱性的基本理論，但板塊間的更替以及新板塊邊界的形成過程仍是目前最少被探知的領域之一。位于大陸巖石圈最遠端和明確大洋巖石圈之間的洋陸過渡帶（OCT）為我們了解陸緣的破裂過程和新洋殼的形成提供了理想的實驗室。
研究人員以南海中北部OCT為對象（圖1），結合IODP鉆井和深反射地震、重力異常等資料的綜合解釋，揭示了OCT對應于減薄陸殼和巖漿作用形成的混合殼，分布狹窄，約15到28 km，基底頂面和“莫霍面”之間呈現(xiàn)匯聚或平行的幾何關系。OCT在研究區(qū)東部為典型的下板塊構造，中下地殼沿拆離斷層剝露到基底頂面（圖2）；而在西部發(fā)育上板塊構造，即拆離斷層發(fā)育在伸展減薄地殼的底部；從下板塊到上板塊的極性反轉僅發(fā)生在25 km的走向范圍內。
研究表明，南海北部與其共軛陸緣間發(fā)生了非對稱破裂，并且破裂是通過核雜巖構造所實現(xiàn)，該過程中伴隨了復雜的構造和巖漿相互作用，向海方向巖漿作用的逐漸增強最終取代了構造作用，導致板塊分離。南海北部OCT沿走向上的一系列變化（基底建造、巖漿活動強度以及板塊極性等）均指示了一個明顯的轉換斷層帶的存在（圖3），它是導致陸緣發(fā)生區(qū)段性變化的關鍵因素。
OCT基底建造和破裂機制的研究清晰描繪了南海北部大陸巖石圈—大洋巖石圈板塊的更替過程，回答了大陸巖石圈在何地，何時以及以何種方式發(fā)生破裂并被海底擴張取代等關鍵科學問題。南海北部OCT是目前除伊比利亞-紐芬蘭陸緣之外全球唯一一個被鉆探所證實的區(qū)域，且兩個陸緣的破裂機制顯著不同，均具有高度變化性。
該研究指示了復雜的破裂過程需要在三維空間下開展研究；相關認識在理解南海超伸展減薄過程、陸緣結構、熱演化史和油氣富集成藏方面也具有廣泛的應用。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103620
圖1 研究區(qū)位置和數(shù)據(jù)分布
自由空間重力數(shù)據(jù)來自于Sandwell et al. (2014); 磁異常條帶據(jù)Briais et al. (1993)
圖2 沿陸緣走向板塊極性反轉和破裂方式的變化示意圖
破裂過程是構造和巖漿共同作用的結果；巖漿作用向洋方向不斷增強并逐漸取代構造伸展導致了海底擴張；b圖中（i）和（ii）分別顯示了兩種可能的地殼尖滅方式；紅色線段虛線為推斷的拆離斷層和剪切帶
圖3 破裂過程的時空演化模型以及轉換斷層相關的陸緣區(qū)段性
（a）觀察到的上板塊和下板塊建造導致核雜巖構造的解釋；（b）破裂前的核雜巖建造以及巖漿作用的疊加；（c）核雜巖構造形成前的建造和先存轉換斷層帶；（d）基底面性質、板塊極性和巖漿活動沿陸緣走向的高度變化指示了轉換斷層帶的存在，以及相關的陸緣區(qū)段性
