南海深部构造热演化及其对南海形成演化的控制作用

The thermal structure of the lithosphere could be used to reveal the tectonic evolution and dynamic process of South China Sea since it contains important evolution information in this region. We intend to carry out investigation of heat flow and joint use plenty of heat flow data accumulated over decades to obtain the comprehensive and fine heat flux distribution in South China Sea. And then construct 3D thermal and rheological structures of lithosphere with combination use of the latest data set and research achievements from multiple disciplines. Furthermore, with constraints of constructed structure model, we apply numerical simulation method to study the evolution process of thermal structure of lithosphere and its control effect on the evolution of South China Sea. We focus on some critical scientific issues associated with the evolution of South China Sea and try to give answers: ① the kinetic mechanism of lithosphere’s rupture during the spreading process of the South China Sea. ② whether there exists a ridge transition in the central subbasin, and its effect on the spreading of South China Sea, volcanic activity and the expansion type of southwest subbasin. Based on the theory and method of geothermic and combination of the multidisciplinary information and achievements, we present our study on the thermal structure of lithosphere in South China Sea by performing a strategy from point to surface, from shallow to deep, from ancient to present. This study will demonstrate its significance of innovation on comprehensive analysis from multiple data and combination use of investigation of heat flow and numerical simulation. It also will provide essential supplementary to the project of “the major research plan in the deep South China Sea”.

岩石圈的热结构包含着南海形成演化过程的重要信息，是揭示南海构造演化和动力学过程的基础。本研究拟开展对南海海域的热流调查，并结合申请单位目前拥有覆盖南海的大量热流数据，获得南海全面和精细的热流分布。在此基础上结合多学科的最新资料和研究成果，建立岩石圈三维热结构和流变结构，并以此为约束利用数值模拟方法研究南海扩张过程中岩石圈热结构的演化，探讨岩石圈热结构对南海演化的控制作用。拟回答南海演化中的一些关键问题：南海裂谷过程中岩石圈破裂的动力学机制；中央次海盆是否存在洋脊跃迁、洋脊跃迁对南海扩张和火山影响作用和西南次海盆扩张模式等。本项目以地热学理论与方法为主线，综合多学科资料及研究成果，对南海岩石圈深部热结构研究采用由"点"到"面",由“浅”到“深”，由“今”到“古”研究方法，海底热流调查、多种资料综合分析和数值模拟计算相结合，项目研究具有创新性和开拓性，可为《南海深部重大研究计划》集成提供补充。

认识南海构造现今热状态、热结构和南海拉张-破裂-扩张构造演化过程及其动力学机制，与“南海深海过程演变”重大研究计划提出的核心科学问题密切相关。本项目的主要研究内容是：通过收集和整理南海的地热参数资料，编制南海地热流分布图，计算分析三维热结构和研究典型综合地球物理剖面地的岩石圈热-流结构，进而建立构造热演化模型，模拟南海拉张—破裂—扩张过程，进而探讨岩石圈热结构对南海海盆扩张的控制作用。.其主要结果如下所述：.利用广州海洋地质调查局“海洋四号”船，先后三次在南海西南次海盆和西北次海盆实施海底地热流补充工作，共采集了53个测站数据。利用IODP349航次钻探样品，测量获得30个海盆中的岩石热物性数据，弥补了南海海盆重要构造研究区数据稀少的缺陷，补充了海盆内无岩石热物性资料的空白。重新编制了拥有1500余个数据的南海海域热流分布图，全面地揭示了南海构造现今的热状态。.利用重震联合反演技术，获得高质量的壳幔结构信息，并结合最新的地热流信息，计算分析了南海“热岩石圈”厚度和南海东、西部典型剖面的精细热-流变结构，首次系统地揭示南海不同构造背景下的热-流变特征分布规律。.通过建立构造热演化模型，模拟南海拉张—破裂—海底扩张过程，认识南海东、西部海盆不同构造单元张裂过程和岩浆活动差异及原因。南海东、西部海盆是在同一构造背景的应力作用下发生扩张作用，东部岩浆侵入，先期发生破裂，随后传递到西部。南海海盆的扩张并非“剪刀式”的过程，是自东向西 “渐进式”演变，这为深入研究南海的演化提供了有益的探索。.重点分析了南海西北次海盆的最新的地热流探测资料与IODP钻探成果，结合地形地貌、重、磁、地震，重新认识了南海西北次海盆现今热状态，识别了海底磁条带，圈定了海盆范围，明确了扩张轴位置和方向，计算推测西北次海盆的扩张时代应在渐新世末期，重新认识西北次海盆构造特征及其形成时代。