海底地震仪深地震探测揭示南海西北次海盆深部速度结构

南海西北次海盆作为三大海盆之一，是南海形成演化不可缺少的一部分。本论文利用沿西北次海盆残余扩张脊方向的OBS2006-2测线的11台OBS深地震探测数据(图1)，使用最新数据解编程序及正/反演速度结构模拟方法(RayInvr和Tomo2d)，获得了平行于西北次海盆残余扩张脊的深部地壳速度结构特征，以及海盆内双峰海山形成机制的认识。 该研究以“基于重处理数据的南海西北次海盆地壳速度结构”为题，发表于《中国科学: 地球科学》，由中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室赵明辉研究团队完成，第一作者为王强博士。

南海是我国的母亲海。作为西太平洋最大的边缘海之一，她是我国走向深海大洋战略的突破口（汪品先, 2009; 2012）；基于地形地貌及磁异常特征，南海可分为西北次海盆、西南次海盆和东部次海盆（姚伯初, 1996; Sun et al., 2019）。由于西北次海盆扩张期较短，~7 Ma（Briais et al., 1993;丁巍伟等, 2009; Ding et al., 2011），海盆范围有限，磁异常识别存在多解性；其洋壳之上覆盖有较厚的沉积层，掩盖了海底扩张时期的洋底构造；而且，海盆停止扩张期后强烈的岩浆活动改造了先存的洋底构造；以上因素为认识西北次海盆地壳结构特征及洋陆转换带（continent-ocean transition，COT）的划分带来巨大挑战。

海底地震仪深地震探测是获取深部速度结构最有效、最成熟的手段之一，该项研究采用先进的OBS数据处理技术，利用在西北次海盆沿OBS2006-2测线获得的11台OBS深地震探测数据(图1)，使用最新数据解编程序及正/反演速度结构模拟方法（RayInvr和Tomo2d），精细刻画了平行于西北次海盆残余扩张脊的深部地壳结构特征。

沿OBS2006-2测线(图2)的速度结构特征表现为：沉积基底变化较大，Moho面埋深变化剧烈（23.5–11.8 km），地壳厚度（20.5–6.5 km）表现了由陆壳（西沙地块）到洋壳（西北次海盆）的变化；结合区域重磁数据，确定了西北次海盆洋陆转换带的位置及地球物理特征(图2)，其宽度为~20 km，Moho面埋深由15.0 km剧烈抬升变浅到11.0 km，地壳底部发育有~2 km厚的高速层（7.2–7.4 km/s），地壳厚度（6–10 km）在COT区间减薄~4 km，表现为陆壳与洋壳的迅速转变；在COT地壳底部的高速层是一个非常重要的构造现象。磁异常推演结果认为，可能与地幔顶部的蛇纹岩化有关，造成原位地幔顶部磁化（Li et al., 2010; Li and Song , 2012）；也可能是COT处岩浆量突然增多，底侵到地壳底部，造成陆壳破裂，海底扩张开始（Huismans and Beaumont, 2011）。结合双峰海山的岩石样品定年数据（~23 Ma），说明双峰海山是海盆停止扩张后2 Ma岩浆活动的产物，最新速度结构表明其具有9 km厚的洋壳，下方存在上地幔低速异常。在西北次海盆停止扩张~2 Myr后，残余岩浆由于软流圈上涌浮力减压熔融，底侵到地壳底部，导致区域执流值升高，进而侵入到地壳内部，然后沿着先存构造薄弱带（残余扩张脊/转换断层）喷出，形成双峰海山，表现为构造与岩浆的双重作用。

该研究深化了对岩浆活动成因和深部动力学机制的认识。

这一研究结果丰富了南海西北次海盆的深部结构研究。它不仅为海底地震仪深地震探测实验与数据处理积累了重要的实践经验，而且对于揭示南海西北次海盆洋陆转换带特征具有重要的科学意义。

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该项研究得到了国家自然科学基金项目（No.41730532;91958212; 41376063; 41606064），南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项（GML2019ZD0204），广东省基金团队项目（2017A030312002）联合资助。

更多详情请阅原文： 中文引用格式: 王强, 赵明辉, 张浩宇, 张佳政, 贺恩远, 袁野, 丘学林. 2020. 基于重处理数据的南海西北次海盆地壳速度结构. 中国科学: 地球科学 英文引用格式: Wang Q, Zhao M, Zhang H, Zhang J, He E, Yuan Y, Qiu X. 2020. Crustal velocity structure of the Northwest Sub-basin of the South China Sea based on seismic data reprocessing. Science China Earth Sciences, https://doi.org/10.1007/s11430-020-9654-4

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