南海南部陆缘深部地壳结构特征及其构造响应

Deep crustal structure of the southern continental margin is important for us to understand the propagating rifting and spreading process of the southwest sub-basin and proto-subduction of the South China Sea (SCS). It is a chance for us to study the crustal structure of southern margin using the two new profiles of ocean bottom seismometers (OBS) data acquired in the southwest continental margin (SWCM) and Nansha Trough in 2015. Based on the OBS data, this application will image the 2D P-wave, S-wave and Vp/Vs ratios structures of SWCM and Nansha Trough. Combined with previous studies in the east part of the southern margin, we will compare the crustal thickness, the depth and form of Moho, the lateral variations of velocity and Vp/Vs ratios to solve the following questions: (1) Spatial variation characteristic of the crustal structure in the southern margin and the tectonic implication of propagating rifting and spreading process of the southwest sub-basin; (2) Deep crustal structure and tectonic attribute of the Nansha Trough, especially the crustal thickness and Moho variation and velocity distribution characteristics around the Nansha Trough, and then discuss the proto-subduction. This study will provide the evidence of crustal structure for us to understand the spreading process of southwest sub-basin and proto-subduction of the SCS, and thus to comprehend the evolution process of the SCS completely.

南海南部陆缘的深部地壳结构对揭示西南次海盆渐进式扩张过程和古南海俯冲至关重要。2015年在南海西南部陆缘和南沙海槽新采集的2条海底地震仪（OBS）人工源广角地震数据，为研究南海南部陆缘的深部地壳结构提供了宝贵机遇。本申请拟利用这2条新采集的OBS数据，通过分析处理51台OBS记录的气枪信号，采用射线追踪正、反演模拟，获得该区域精细的纵、横波速度结构。结合南部陆缘东侧已有的速度结果，对比分析地壳厚度、莫霍面埋深和形态、地震波速度和泊松比的横向变化特征等，重点解决以下两个问题：（1）南海南部陆缘地壳结构的空间变化特征及其对西南次海盆渐进式扩张过程的响应；（2）南沙海槽的深部地壳结构特征及其构造属性，并根据南沙海槽两侧的地壳厚度、莫霍面变化和速度分布特征来探讨海槽下方是否存在古俯冲。本申请将为认识西南次海盆扩张过程和古南海俯冲提供深部地壳结构方面的依据，从而完整地认识南海的形成演化过程。

南海南部陆缘的深部地壳结构对揭示西南次海盆渐进式扩张过程和古南海俯冲至关重要。本项目利用2015年在南海西南部陆缘和南沙海槽新采集的2条海底地震仪（OBS）人工源广角地震数据，通过分析处理51台OBS记录的气枪信号，采用射线追踪正、反演模拟，获得该区域精细的地壳速度结构。分析速度模型中得到的地壳厚度、莫霍面埋深和形态、地震波速度等信息为认识南海西南部陆缘的拉张减薄特征及南沙海槽的构造属性提供了关键信息。速度结构揭示南海西南部陆缘地壳厚度约为12-18 km，莫霍面深度为15-25 km，上地壳速度从4.5-4.8 km/s增大到6.3-6.5 km/s，下地壳速度从6.4-6.5 km/s增大到6.9-7.1 km/s，表明南海西南部陆缘地壳拉张强烈，沉积盆地和岛礁区下方地壳厚度变化明显；基于地壳结构计算得到上、下地壳和全地壳的伸展因子（βuc，βlc和βwc），对比βuc，βlc和βwc，揭示除南沙海槽之外，南海西南部陆缘地壳拉张量是下地壳最大，全地壳次之，上地壳最小，推测南海西南部陆缘地壳发生过与深度相关的拉张；速度结构模型还揭示在岛礁区的下地壳存在高速异常，分析该区域以往的研究，认为高速异常是与古太平洋板块俯冲有关的中生代残留岛弧。结合1D速度和中生代火山弧分布，推测北康暗沙下地壳的高速与中生代古俯冲有关。南沙海槽的1D速度结构显示为减薄的陆壳特征，海槽下方的地壳中存在低速，推测可能是南部陆缘和婆罗洲碰撞的缝合带。