南海東北部下地殼高速體成因獲得新認識
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（OMG）丘學林團隊的程錦輝博士研究生、張佳政副研究員、趙明輝研究員等，聯合湖北省地震局工程師杜峰，綜合了南海東北部近20年來已公開發表的二維主動源海底地震儀（OBS）深探測研究成果，利用克里格插值方法，獲得了南海東北部準三維速度結構模型，探討了南海東北部地殼速度空間上的展布特征，并結合其它地質地球物理資料，在南海東北部下地殼高速體研究獲得新認識。相關研究成果近日發表在國際地學期刊Tectonophysics《構造物理》上。
南海是西太平洋最大的邊緣海之一，其構造演化模式一直是地球系統科學的研究熱點。隨著人工源深地震探測方法的不斷成熟，在南海東北部開展了大量的地球物理深探測實驗，獲得了豐富的地球物理數據(圖1)。研究結果發現，南海東北部屬于減薄型陸殼，并在下地殼中有高速體的存在。然而，二維剖面中展示的這些結果，具有一定的局限性，對不同形狀的高速體的認識存在分歧，無法獲得研究區速度結構在三維空間上的展布特征，無法構建研究區速度異常形成機制的整體認識。
研究人員收集了南海東北部12條二維主動源OBS速度結構剖面，開展了數據歸一化處理，統一坐標系，統一分層標準；然后利用克里格插值法，建立了南海東北部的準三維速度結構模型，獲得了沉積層、上/下地殼、下地殼高速層厚度和莫霍面的空間展布特征（圖2，圖3a），與前人的研究結果進行對比分析，驗證了處理方法與研究結果的可靠性。計算得到了地殼拉張系數，結合研究區磁異常特征（圖3b），將南海東北部的下地殼高速體劃分為兩類；一類位于東沙隆起-潮汕坳陷的下地殼底部，呈連片條帶狀分布特征，與高磁異常帶幾乎重疊且位于古太平洋俯沖帶前緣，推斷其為中生代古太平洋的俯沖殘留；另一類離散地分布在大陸坡下方，推測其為陸緣張裂-破裂過程中地幔巖漿對下地殼的底侵改造所致。
本研究收集整合了南海東北部12條深地震測線，構建了準三維速度結構模型，為缺乏三維數據研究的區域提供了新思路。基于該模型，本研究系統分析了南海東北部深部速度結構特征，對其下地殼高速體空間分布和成因機制的進行了探討，為南海的巖漿活動與演化過程提供了重要參考信息。
本研究得到國家自然科學基金項目，中國科學院邊緣海與大洋地質重點實驗室開放基金, 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項，廣東省基礎與應用基礎研究基金的聯合資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229086
圖1 南海東北部二維深地震探測剖面位置圖
DSR:東沙隆起 CSD:潮汕坳陷 SWTB:臺西南盆地 HR:恒春海脊 NLT:北呂宋海槽 COB:洋陸邊界
圖中測線分別為OBS2001（Wang et al., 2006）、OBS2012（Wan et al., 2017）、OBS2015-2（Liu et al., 2018）、OBS2016-2(Wan et al., 2019) 、NS5、NS7、NS8（Fan et al., 2019）、T1、T2（Eakin et al., 2014）、T3(Lester et al., 2014);T2933、T4A(McIntosh et al., 2013)。
圖2 準三維速度結構空間展布
(a)沉積層厚度分布圖；(b)地殼厚度分布圖； (c)上地殼厚度分布圖；(d)下地殼厚度分布圖
圖3 南海東北部下地殼高速體厚度 (a)與磁異常特征(b)分布圖
