【中国科学报】南海东北部下地壳高速体成因获得新认识

  

   中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室研究员丘学林团队的程锦辉博士研究生、张佳政副研究员、赵明辉研究员等,联合湖北省地震局工程师杜峰,综合了南海东北部近20年来已公开发表的二维主动源海底地震仪(OBS)深探测研究成果,利用克里格插值方法,在南海东北部下地壳高速体研究获得新认识。相关研究近日发表于《构造物理》。

  南海构造演化模式一直是地球系统科学的研究热点。随着人工源深地震探测方法的不断成熟,在南海东北部开展了大量的地球物理深探测实验,获得了丰富的地球物理数据。研究结果发现,南海东北部属于减薄型陆壳,并在下地壳中有高速体的存在。然而,二维剖面中展示的这些结果,具有一定的局限性,对不同形状的高速体的认识存在分歧,无法获得研究区速度结构在三维空间上的展布特征,无法构建研究区速度异常形成机制的整体认识。

  研究人员收集了南海东北部12条二维主动源OBS速度结构剖面,开展了数据归一化处理,统一坐标系,统一分层标准;然后利用克里格插值法,建立了南海东北部的准三维速度结构模型,获得了沉积层、上/下地壳、下地壳高速层厚度和莫霍面的空间展布特征,与前人的研究结果进行对比分析,验证了处理方法与研究结果的可靠性。

  该研究计算得到了地壳拉张系数,结合研究区磁异常特征,将南海东北部的下地壳高速体划分为两类;一类位于东沙隆起-潮汕坳陷的下地壳底部,呈连片条带状分布特征,与高磁异常带几乎重叠且位于古太平洋俯冲带前缘,推断其为中生代古太平洋的俯冲残留;另一类离散地分布在大陆坡下方,推测其为陆缘张裂-破裂过程中地幔岩浆对下地壳的底侵改造所致。

  该研究收集整合了南海东北部12条深地震测线,构建了准三维速度结构模型,为缺乏三维数据研究的区域提供了新思路。基于该模型,该研究系统分析了南海东北部深部速度结构特征,对其下地壳高速体空间分布和成因机制的进行了探讨,为南海的岩浆活动与演化过程提供了重要参考信息。

  该研究工作得到国家自然科学基金项目、中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室开放基金、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、广东省基础与应用基础研究基金等联合资助。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229086