南海地壳伸展系数的热校正重力反演及其构造涵义

The basic process of the formation of the South China Sea is that of the lithospheric extension and thinning led to fracture in the continental margin of South China, therefore the characteristics of extension-thinning in continental margin of South China Sea is the foundation to research the formation and evolution of South China Sea. Gravity anomaly as a natural geophysical field plays an important role in the analysis of the crust and lithospheric structure with a wide range and multi-scale. However, the lithosphere thermal perturbation, which may cause the changes in the crustal density and distort the result of gravity inversion, should be corrected. This project will be based on satellite free-air gravity anomaly data covering the whole South China Sea, which include the sea basin and the continental margin, and constraint form seafloor topography, sediment thickness, magnetic anomalies, ocean age, time lines, seismic reflection and refraction data, multi-parameter iterative inverse crustal stretching factor, which introduce the correction strategy of lithospheric thermal gravity anomaly. On this basis, the total extension is calculated from integral in different sections of the continental margin, and analysis in conjunction with the corresponding amount of sea-floor spreading, reveals the spatial variation of the continental margin extension in the South China Sea. The project will discuss the difference between the northern and the southern continental margin according to the interpretation combined the characteristics of total extension with geological structure, and provides the evidence for understanding the spread and fracture process of South China Sea.

南海形成的基本过程是华南陆缘岩石圈伸展减薄导致破裂的过程，所以陆缘伸展减薄特征研究是南海形成演化研究的基础。重力异常作为一种天然地球物理场，在研究大范围、多尺度地壳及岩石圈结构分析中起到重要作用。然而，岩石圈热扰动会造成地壳密度的变化，对重力反演带来歪曲效应，应该进行校正。本项目将基于覆盖全南海（包括海盆和陆缘）卫星自由空间重力异常资料，在海底地形、沉积厚度、磁异常、海洋年龄等时线、地震反射和折射等资料约束下，引入岩石圈热重力异常校正策略，进行多参数约束迭代反演地壳伸展系数，在此基础上，积分计算大陆边缘不同地段的总伸展量，并与对应的海底扩张量结合进行分析，揭示南海大陆边缘伸展量的空间变化特征，并将伸展量特征与地质结构联系起来分析，探讨南海北部和南部陆缘差异，为认识南海的伸展和破裂过程和揭示其动力学机制提供依据。

南海形成的基本过程是华南陆缘岩石圈伸展减薄导致破裂的过程，所以陆缘伸展减薄特征研究是南海形成演化研究的基础。重力异常作为一种天然地球物理场，在研究大范围、多尺度地壳及岩石圈结构分析中起到重要作用。然而，岩石圈热扰动会造成地壳密度的变化，对重力反演带来歪曲效应，应该进行校正。主要研究内容为：基于覆盖全南海（包括海盆和陆缘）卫星自由空间重力异常资料，在海底地形、沉积厚度、磁异常、海洋年龄等时线、地震反射和折射等资料约束下，引入岩石圈热重力异常校正策略，进行多参数约束迭代反演地壳伸展系数，揭示南海大陆边缘伸展量的空间变化特征，为认识南海的伸展和破裂过程和揭示其动力学机制提供依据。重要研究成果：(1)利用最新的地质和地球物理资料，使用考虑岩石圈热重力异常校正的多参数约束重力反演迭代方法，在南海北部进行试验计算地壳厚度、伸展系数或减薄系数，长地学剖面重磁地震联合反演解释，分析南海洋陆过渡带的地壳减薄特征及其空间变化，为探讨其对南海破裂机制研究提供帮助。例如：对于前人在南海北部陆缘琼东南盆地的研究中存在一些疑问进行补充研究，回答是否存在高速体，推测高速体成因等。(2)本研究根据前人研究基础，提出一种改进的“深度变密度的地壳伸展系数热校正重力异常反演方法” ，具体突出的实质性特点，本计算方法的可以大限度使用更多约束条件，提高对反演参数的地质合理性，从而对由于岩石圈热扰动会造成地壳密度的变化，对重力解释带来歪曲效应进行校正，为认识地壳伸展和破裂过程提供依据，获得了有益效果，具有显著的进步。例如，计算南海北部琼东南盆地的结晶大陆地壳从陆坡附近的微弱拉伸（厚度约25 km）到中央凹陷的强烈减薄（厚度小于2.8 km），反映了盆地的大陆边缘裂陷作用。地壳结构模型显示，地壳结晶最薄（约为< 3 km）地区位于盆地东部长昌凹陷附近，其次薄的地区在盆地西部乐东县陵水凹陷。估算的地壳伸展因子β的分布图显示，中央凹陷的因子> 7.0，而在南北侧翼因子< 3.0。