夏少紅，郭興偉，黃海波，丘學(xué)林

1中國科學(xué)院邊緣海地質(zhì)重點實驗室，中國科學(xué)院南海海洋研究所，廣州 510301

2國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青島海洋地質(zhì)研究所，青島 266071

1 引言

南海地處歐亞板塊、太平洋板塊和印度—澳大利亞板塊的交匯處，是全球海陸相互作用最為活躍的地區(qū)之一.該海域不僅具有獨特的地質(zhì)環(huán)境、豐富的礦產(chǎn)資源和重要的戰(zhàn)略地位，而且蘊涵了眾多懸而未決的科學(xué)問題，是進(jìn)行海陸地質(zhì)對比研究的理想場所之一.南海經(jīng)歷了多期復(fù)雜的地殼構(gòu)造演化運動，其四周大陸邊緣的類型特征各具特色，東側(cè)表現(xiàn)為活動的俯沖大陸邊緣，西側(cè)受紅河斷裂帶的影響主要表現(xiàn)為剪切轉(zhuǎn)換型邊緣，南部在海底擴(kuò)張運動過程中發(fā)生了陸陸碰撞擠壓作用，北部陸緣屬于典型的張裂減薄型邊緣，其保存了南海張裂演化過程和構(gòu)造特征最為完整的信息.南海海盆新生代發(fā)生了早、晚兩期海底擴(kuò)張，早期擴(kuò)張發(fā)生于33.5～25Ma，主要在東部海盆南北兩側(cè)和西北海盆形成了近E－W向或NEE向磁條帶的老洋殼，經(jīng)過1.5Ma的調(diào)整，晚期擴(kuò)張發(fā)生于23.5～15.5Ma，在東部海盆中央?yún)^(qū)和西南海盆形成了具有NE向磁條帶的新洋殼.早晚兩期擴(kuò)張均為由東向西傳播的漸進(jìn)式擴(kuò)張，構(gòu)造上具有南北分塊、東西分帶的特點（李家彪，2011）.

20世紀(jì)70年代以來，為了研究南海海盆、南海大陸邊緣的張裂演化過程和構(gòu)造特征并認(rèn)識該海域的油氣資源潛力，我國海洋調(diào)查研究機(jī)構(gòu)和油氣工業(yè)界在南海北部、西部大陸邊緣、南沙海域和南海海盆開展了多個國家海洋專項和國際合作項目的大規(guī)模地質(zhì)、地球物理勘查和綜合科學(xué)研究，積累了大量有關(guān)地殼結(jié)構(gòu)、深部作用、構(gòu)造演化、沉積體系和含油氣盆地等地質(zhì)、地球物理基礎(chǔ)資料，形成了一批總結(jié)性成果，如劉光鼎（1993）主編的1∶500萬“中國海區(qū)及鄰域地質(zhì)地球物理系列圖”和《中國海區(qū)及鄰域地質(zhì)地球物理特征》專著就系統(tǒng)地總結(jié)歸納了南海以往地質(zhì)地球物理調(diào)查的資料和研究成果.但由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，這些圖集和總結(jié)性成果所基于的數(shù)據(jù)和資料有限，尤其是深部地殼和巖石層結(jié)構(gòu)方面的資料極其稀少，嚴(yán)重阻礙了海域塊體構(gòu)造的認(rèn)識和海陸地質(zhì)對比分析研究.近年來，隨著國家對海洋的重視以及技術(shù)條件和支撐設(shè)備的較大改善，南海地區(qū)新增了大量第一手地質(zhì)地球物理資料，這些資料不僅彌補了以往認(rèn)識上存在的一些缺陷，而且填補了南海巖石層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造演化等方面的一些研究空白.本文擬通過收集南海地區(qū)先后開展的雙船擴(kuò)展剖面探測（姚伯初等，1994；Nissen et al.，1995）和海底地震儀探測（Qiu et al.，2001；Yan et al.，2001；Wang et al.，2006）所獲得的深部地殼結(jié)構(gòu)，以及利用天然地震層析成像獲得的巖石層結(jié)構(gòu)（朱介壽等，2002；黃忠賢和胥頤，2011；Tang and Zheng，2013），并結(jié)合重、磁資料，將不同領(lǐng)域不同手段所獲得的分散成果進(jìn)行綜合對比，系統(tǒng)揭示南海巖石層結(jié)構(gòu)及其邊界構(gòu)造的綜合地球物理特征，以期為南海塊體構(gòu)造單元的劃分和中國海陸大地構(gòu)造格架圖的編制提供地質(zhì)地球物理資料方面的支撐.

2 南海地殼結(jié)構(gòu)

以南海深部地殼結(jié)構(gòu)為目的的廣角反射／折射地震探測主要有早期的聲納浮標(biāo)與雙船擴(kuò)展剖面和后期的海底地震儀探測（丘學(xué)林等，2003；李家彪，2011）.最早的聲納浮標(biāo)折射地震探測結(jié)果顯示（Ludwig et al.，1979；李振五，1984），南海北部深海平原區(qū)具有洋殼性質(zhì)，莫霍面埋深為8～12km，地殼厚度5～9km.穿越南海北部陸緣東、中、西部的雙船擴(kuò)展剖面（姚伯初等，1994；Nissen et al.，1995）揭示出南海北部陸緣從陸到海地殼主要表現(xiàn)為拉張減薄的特征，地殼主要分為上、下地殼兩層結(jié)構(gòu)，且不同構(gòu)造體底下的上下地殼速度存在一定差異性，另外在東部剖面還探測到了下地殼存在Vp大于7.0km·s－1的高速層.20世紀(jì)90年代起，隨著海底地震儀（OBS）探測技術(shù)的日益成熟，國內(nèi)外相關(guān)單位通過合作相繼在南海北部陸緣開展了以深部地殼結(jié)構(gòu)為主要目的的海底地震儀探測實驗，極大提高了我們對南海地殼結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識和理解.根據(jù)已發(fā)表的地殼結(jié)構(gòu)剖面的位置和速度變化特征，并結(jié)合重磁異常特征，我們綜合分析了南海洋、陸殼結(jié)構(gòu)的變化特征以及陸殼與洋殼速度的差異性，擬定了南海南、北陸緣洋陸殼的轉(zhuǎn)換邊界以及下地殼高速層的主要分布范圍.

南海北部陸緣6條深地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1）顯示其地殼結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性極為強(qiáng)烈，地殼厚度總體表現(xiàn)為從陸到洋的拉張減薄特征，東、西部地殼結(jié)構(gòu)存在明顯差異性.西部的3條地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1a—1c）穿越了西沙海槽、中西沙地塊、西北次海盆、西南次海盆等構(gòu)造體（Qiu et al.，2001；吳振利等，2011；敖威等，2012），地殼結(jié)構(gòu)剖面顯示下地殼底部未發(fā)育高速層.穿越西沙海槽的地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1a）以海槽中軸為對稱軸，兩側(cè)Moho面從約26km抬升至海槽中軸的約16km，具有較為一致的拉張減薄特性，且表現(xiàn)為低重力異常帶（圖2），意味著該海槽可能為一夭折裂谷.圖1c所展示的地殼結(jié)構(gòu)剖面穿越了南海北部陸緣、西北次海盆、中沙島及西南次海盆等構(gòu)造單元，其地殼結(jié)構(gòu)最顯著的特征是正常減薄陸殼分布較為寬廣，而洋陸殼過渡帶極其狹窄，Moho面在約30km范圍內(nèi)從21km左右急劇抬升至12km左右，且西北次海盆兩側(cè)陸殼具有較好的對稱性，說明該區(qū)的南海北部陸緣與中沙島在南海早期陸緣破裂和海底擴(kuò)張中為一對共軛陸緣，西北次海盆的Moho面埋深比西南次海盆要深2～3km左右.而圖1b為NE向的地殼結(jié)構(gòu)剖面，主要通過西沙海槽的南翼到西北次海盆，其地殼結(jié)構(gòu)的最主要特征是具有2個減薄的梯級帶，這可能與西北次海盆和西沙海槽在拉張期間的橫向非均一性有關(guān).

東部3條地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1d—1f）穿越了東沙隆起帶、發(fā)育巨厚中生代沉積地層的潮汕坳陷、磁靜區(qū)、東部次海盆等構(gòu)造體（Yan et al.，2001；Wang et al.，2006；衛(wèi)小冬等，2011），其與西部3條剖面最大的差異是均發(fā)育有下地殼高速層，高速層的速度在7.0～7.5km·s－1之間，厚度最大達(dá)8km 左右，其中OBS1993和OBS2006－3剖面的下地殼高速層發(fā)育范圍最廣，從陸架到陸坡直到洋殼發(fā)育處為止，而更東部的OBS2001剖面下地殼高速層僅在陸坡處發(fā)育，且厚度要薄很多，最厚處只有3～4km，暗示了下地殼高速層的分布也存在較大的非均質(zhì)性.其中圖1d展示的地殼結(jié)構(gòu)剖面中洋陸殼過渡帶較為寬廣，下地殼高速層向洋殼處逐漸減薄尖滅.而穿越東沙隆起和潮汕坳陷的地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1e）發(fā)育的下地殼高速層最厚處約有10km左右，位于東沙隆起底部，暗示東沙隆起的成因可能與底部巖漿作用具有緊密的聯(lián)系；從Moho面的抬升來看，整條剖面地殼拉張減薄的程度較為一致，但若減去下地殼高速層的效應(yīng)，東沙隆起處原始地殼拉張減薄程度最為劇烈；潮汕坳陷雖然發(fā)育很厚的中生代地層，但其底下的Moho面抬升較為正常，不存在急劇抬升或下沉，意味著該凹陷可能保留了較好的前新生代構(gòu)造的信息.最東部的地殼結(jié)構(gòu)剖面（圖1f）除了存在一明顯的地殼減薄梯級帶，整個地殼的減薄程度不是很劇烈，下地殼高速層的發(fā)育范圍也很小，洋陸殼的分布還存在較大爭議，一個觀點是發(fā)育下地殼高速層的部分為洋陸殼過渡帶，而另一觀點認(rèn)為該處地殼應(yīng)屬于異常增厚的洋殼（Yeh et al.，2010）.

相比北部陸緣密集的深地殼結(jié)構(gòu)剖面，南部陸緣目前研究程度相對較弱，只有2009年獲得了2條海底地震儀探測剖面（丘學(xué)林等，2011；阮愛國等，2011），穿越了南沙塊體、西南次海盆、禮樂灘等構(gòu)造區(qū).從2條深地殼結(jié)構(gòu)剖面上（圖2），我們發(fā)現(xiàn)南沙塊體的Moho面埋深起伏較大，從24km到17km不等，暗示該塊體在張裂演化過程中地殼拉張的差異性較大，塊體內(nèi)部撕裂程度強(qiáng)烈.南沙塊體的上地殼速度從5.5～5.7km·s－1增加到6.3km·s－1，地殼中部存在速度間斷面，為上、下地殼的分界面，速度從6.3km·s－1跳躍到6.4～6.6km·s－1，下地殼底部的速度為6.8～7.0km·s－1.洋殼的速度為 上 地 殼5.9～6.1km·s－1，下 地 殼 為6.6～6.9km·s－1，洋殼的 Moho面埋深為8～12km左右.南部陸緣的2條剖面均未發(fā)現(xiàn)下地殼高速層的存在，與北部陸緣西部的3條剖面較為一致.上述南海南、北陸緣深地殼結(jié)構(gòu)剖面所揭示出的總體信息是整個南海陸緣地殼的構(gòu)造屬性存在較大的差異性，從發(fā)育下地殼高速層的3條地殼結(jié)構(gòu)剖面上我們勾畫了下地殼高速層的發(fā)育范圍（圖3），發(fā)現(xiàn)下地殼高速層發(fā)育范圍涵蓋了磁靜區(qū)、高磁異常帶以及發(fā)育巨厚中生代地層的潮汕坳陷等特殊構(gòu)造體，表現(xiàn)出了復(fù)雜的構(gòu)造屬性特征，與南部陸緣的南沙和禮樂灘地區(qū)在地殼結(jié)構(gòu)、磁條帶的對稱性以及陸緣磁異常特征等方面均無可以共軛對比的地方.與之不同的是，北部陸緣西部的地殼結(jié)構(gòu)與南部陸緣2條地殼結(jié)構(gòu)剖面具有較好的一致性（李家彪，2011；丘學(xué)林等，2011；阮愛國等，2011）.南北陸緣的深地殼結(jié)構(gòu)剖面均從陸緣區(qū)穿越到了洋殼區(qū)，揭示出了清晰的洋陸殼轉(zhuǎn)換邊界的位置（圖3藍(lán)色短線所示），該位置剛好對應(yīng)重力異常梯級帶，據(jù)此我們從重力異常的變化特征上擬定了南海洋、陸殼的轉(zhuǎn)換邊界（圖3），從整個重力異常和洋陸殼邊界的對稱點來看，南海南部陸緣南沙和禮樂灘地區(qū)與北部陸緣的中西沙地區(qū)具有較好的共軛對比性.

圖1 南海北部陸緣深地殼結(jié)構(gòu)剖面圖，其中灰色陰影為探測到的下地殼高速層，速度模型據(jù)文獻(xiàn)（Qiu et al.，2001；Yan et al.，2001；Wang et al.，2006；吳振利等，2011；衛(wèi)小冬等，2011；敖威等，2012）修改，剖面位置見圖3Fig.1 Crustal structure in the northern margin of the South China Sea.Grey shaded areas are high－velocity layers probed.Velocity model is modified from the literature（Qiu.Et al.，2001；Yan et al.，2001；Wang et al.，2006；Wu et al.，2011，Wei et al.，2011；Ao et al.，2012）.Profile locations are shown in Fig.3

圖2 南海南部陸緣深地殼結(jié)構(gòu)剖面圖，模型結(jié)構(gòu)據(jù)文獻(xiàn)（丘學(xué)林等，2011；阮愛國等，2011）修改，剖面位置見圖3Fig.2 Crustal structure in the southern margin of the South China Sea.Model structure is after Qiu et al.（2011）and Ruan et al.（2011）.Profile locations are displayed in Fig.3

3 南海巖石層結(jié)構(gòu)

南海地區(qū)缺乏固定地震臺網(wǎng)，對于其地殼結(jié)構(gòu)的研究主要依賴主動源廣角折射／反射地震方法，但由于主動源能量有限，對Moho面以下更深部的巖石層結(jié)構(gòu)的研究一直非常薄弱，主要的探測手段是利用周邊陸區(qū)的地震臺網(wǎng)資料，通過面波層析成像手段來獲取南海巖石層的S波速度結(jié)構(gòu)，并根據(jù)S波速度的變化特征來確定巖石層的厚度.縱觀南海地區(qū)已有的巖石層三維層析成像研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)彼此之間所獲得的巖石層結(jié)構(gòu)、厚度等總體變化較為一致，但具體的速度值、厚度值等方面差異性較大，這可能主要是由于所使用的臺站數(shù)量、臺站分布范圍、數(shù)據(jù)質(zhì)量等差異性所導(dǎo)致，而且南海周邊陸區(qū)的地震臺網(wǎng)也是近年來才得到了快速發(fā)展，臺網(wǎng)密度逐漸變大，積累的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量也有了較大進(jìn)步.因此，為了認(rèn)識南海巖石層結(jié)構(gòu)的變化特征，我們依據(jù)2011年和2013年最新發(fā)表的南海及其鄰區(qū)面波層析成像結(jié)果（黃忠賢和胥頤，2011；Tang and Zheng，2013），對南海地區(qū)的巖石層速度結(jié)構(gòu)和巖石層厚度變化特征等進(jìn)行了分析.

南海巖石層的S波速度具有較為明顯的遞變特征，其中地殼的S波速度在3.2～3.6km·s－1之間變化，而Moho面以下巖石層的S波速度在4.2～4.6km·s－1之間變化，且主要的梯度帶出現(xiàn)在Moho面和巖石層底界面附近，Moho面附近的梯度帶為隨深度遞增帶，S波速度從Moho面上部的約3.6km·s－1快速遞增到 Moho面下部的4.2km·s－1左右；而巖石層底界面的梯度帶為隨深度遞減帶，S波速度從約4.3km·s－1快速遞減為3.8km·s－1左右，也正是由于存在這樣一個速度急劇遞減帶，巖石層底界面才據(jù)此得以確定.圖4為2013年最新獲得的南海巖石層厚度分布圖（Tang and Zheng，2013），其最顯著的特征是在南海南、北洋陸殼邊界均存在顯著的巖石層最薄帶，該最薄帶的巖石層厚度只有60～65km左右，比海盆殘留洋脊區(qū)的巖石層還薄，其中南海北部巖石層最薄帶寬約200～300km，與南海北部高熱流帶（Shi et al.，2003）在位置上具有較好的一致性.南海南部陸緣也存在兩處巖石層厚度最薄帶，這兩處最薄帶與北部陸緣的最薄帶在巖石層厚度方面較為一致，且對比南海熱流分布情況，發(fā)現(xiàn)南部陸緣的最薄帶對應(yīng)的熱流值也較高，表明南海地表高熱流背景與軟流圈熱物質(zhì)上涌產(chǎn)生的高熱流異常有關(guān).

圖3 南海洋、陸殼轉(zhuǎn)換邊界位置及下地殼高速層分布范圍.藍(lán)色短實線為深地殼結(jié)構(gòu)剖面探測到的洋陸殼邊界位置，黃色虛線為依據(jù)深地殼結(jié)構(gòu)剖面與空間重力異常（1°精度）的相關(guān)性擬定的南海洋陸殼邊界，陰影為依據(jù)深地殼結(jié)構(gòu)剖面擬定的下地殼高速層發(fā)育范圍Fig.3 Distribution of continent－ocean crustal boundary and high－velocity layers in the lower crust in the South China Sea.Blue short lines are ocean－continental boundaries from deep seismic sounding.Yellow dash lines are ocean－continental boundary from correlation between deep crust structure profile and free－air gravity anomalies.Shaded areas delineate high－velocity layers in lower crust

利用玄武巖固相線計算的熱巖石層厚度顯示，南海北部陸架區(qū)熱巖石層厚度約為90km，往陸坡方向減薄，在下陸坡、洋殼及西沙海槽區(qū)減薄為60～65km左右，與面波層析成像所獲得的巖石層厚度在變化趨勢上較為一致.巖石層流變結(jié)構(gòu)具有明顯的分區(qū)性，在陸架區(qū)和上陸坡區(qū)主要具有脆－韌－脆－韌組合結(jié)構(gòu)，而在下陸坡及洋殼區(qū)則表現(xiàn)為脆－韌兩層結(jié)構(gòu)（施小斌等，2000）.

4 南海邊界構(gòu)造的地球物理特征

圖4 南海及其鄰區(qū)巖石層厚度分布.巖石層厚度據(jù)文獻(xiàn)（Tang and Zheng，2013）的面波層析成像S波速度隨深度急劇遞減的梯級帶所確定，圖中黃色粗線為Shi等（2000）識別的南海北部高熱流帶Fig.4 Thickness of lithosphere in the South China Sea and its adjacent region（after Tang et al.，2013）.Yellow thick line is a high heat flow zone in the northern SCS（Shi et al.，2000）

上述南海地殼及巖石層結(jié)構(gòu)的變化特征已指示出南海巖石層結(jié)構(gòu)在空間上具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，存在明顯的邊界構(gòu)造.為了進(jìn)一步弄清這些邊界構(gòu)造的發(fā)育特征及其所表現(xiàn)的地球物理特征方面的一致性，我們依據(jù)重磁異常、深地殼結(jié)構(gòu)變化特征圈定了主要的邊界構(gòu)造發(fā)育情況.圖5展示了南海北部陸緣2條從陸到海地殼結(jié)構(gòu)剖面及其對應(yīng)的重、磁異常曲線，其結(jié)果顯示在海陸過渡地區(qū)存在一個上下連續(xù)的低速破碎帶，對應(yīng)著負(fù)磁梯級帶和重力高梯級帶，走向為NEE，推斷為濱海斷裂帶，以此斷裂帶為基準(zhǔn)，向海方向沉積層和下地殼高速層逐漸發(fā)育，且高速層在靠近洋盆處也逐漸尖滅，對應(yīng)的重力異常和磁力異常起伏較為強(qiáng)烈.而往陸方向的華南沿海地區(qū)普遍發(fā)育有中地殼低速層，該低速層在濱海斷裂帶處逐漸尖滅，暗示了華南沿海陸區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)與海區(qū)陸緣的地殼結(jié)構(gòu)存在較大差異，而濱海斷裂帶則為這兩種差異性地殼構(gòu)造的分界斷裂.濱海斷裂帶向海，存在一個顯著的重磁異常陡變帶，該陡變帶對應(yīng)的磁異常在兩條剖面上均表現(xiàn)為最高幅值異常，且與地殼結(jié)構(gòu)中Moho面急劇抬升的開始處在位置上較為一致，據(jù)此劃定了減薄陸殼和洋陸殼轉(zhuǎn)換帶的邊界（圖5）.從洋陸殼轉(zhuǎn)換帶到洋殼區(qū)的邊界主要依據(jù)地殼速度的變化趨勢、Moho面的平緩趨勢以及下地殼高速層的尖滅予以確定，同時重磁異常也存在一個梯級帶，尤其是磁異常具有一個高異常的峰值帶.通過以上地殼結(jié)構(gòu)和重磁異常的綜合變化特征，我們以濱海斷裂帶為界，劃定了華南正常陸殼和海域減薄陸殼，然后海區(qū)根據(jù)重磁陡變帶與地殼拉張減薄的程度劃定了減薄陸殼和洋陸殼轉(zhuǎn)換帶，最終依據(jù)下地殼高速層的尖滅特征和重磁變化趨勢擬定了洋陸殼轉(zhuǎn)換帶與洋殼的邊界.

圖5 南海北部從陸到海綜合地球物理剖面.圖a和c中短虛線、長虛線和實線分別為沿二維剖面的水深、重力、磁力變化曲線，圖b和d為地殼結(jié)構(gòu)剖面.依據(jù)地殼結(jié)構(gòu)和重磁異常的變化特征劃定了正常陸殼、減薄陸殼、洋陸殼轉(zhuǎn)換帶和洋殼等類型.剖面位置 A、B、C、D、E、F參見圖3Fig.5 Geophysical sections in the northern margin of the South China Sea.In（a）and （c）short dashed lines，long dashed lines，and solid lines denote water depth，gravity，and magnetic variations.（b）and（d）are crustal structure profiles which show normal and thinned continental crust，ocean－continental transition，and oceanic crust.Locations of profiles A to F are shown in Fig.3

對于南海南、北陸緣的整體變化特征，我們依據(jù)海底地震儀深地殼結(jié)構(gòu)剖面以及重磁異常變化曲線構(gòu)建了穿越北部陸緣、西北次海盆、中沙島、西南次海盆到禮樂灘的綜合地球物理剖面（圖6）.從Moho面的變化趨勢可以看出整個南海地殼拉張減薄的程度存在較大差異性，依據(jù)這種拉張減薄程度的變化及其對應(yīng)重磁異常特征，我們將整個剖面的地殼結(jié)構(gòu)劃定成了減薄陸殼、洋陸殼轉(zhuǎn)換帶、洋殼等基本類型.其中西北次海盆Moho面埋深只有10km左右，其兩側(cè)的洋陸殼過渡帶Moho面較為陡峭，具有較好的對稱性，說明西北次海盆拉張減薄程度強(qiáng)烈，在很窄的距離范圍內(nèi)Moho面就從減薄陸殼處的約19km抬升至洋殼處的10km左右；而西南次海盆北側(cè)洋陸殼過渡帶Moho面則較為平緩，南側(cè)Moho面從西南次海盆的10km下沉至禮樂灘底下的22km左右，拉張減薄程度較為強(qiáng)烈.從整個剖面的重磁異常曲線上，洋陸過渡殼均對應(yīng)重磁變化的陡變帶，且該陡變帶的峰值在整個剖面上均非常突出，尤其是西南次海盆洋殼到禮樂灘之間的洋陸殼過渡帶對應(yīng)的重力異常陡變帶峰值最為顯著，而中沙島到西南次海盆之間的洋陸殼過渡帶對應(yīng)的磁異常陡變帶峰值最大.

圖6 穿越南海南、北部陸緣的綜合地球物理剖面.圖a和c中短虛線、長虛線和實線分別為沿二維剖面的水深、重力、磁力變化曲線，圖b和d為地殼結(jié)構(gòu)剖面.依據(jù)地殼結(jié)構(gòu)和重磁異常的變化特征劃定了減薄陸殼、洋陸殼轉(zhuǎn)換帶和洋殼等類型.剖面位置K、L、M、N參見圖3Fig.6 Geophysical sections across the northern and southern margin of South China Sea.The short dashed lines，long dashed lines and solid lines denote the water depth，gravity and magnetic values along profiles respectively in a and c.We show the extensional crust，ocean－continent crust and ocean crust according to geophysical features.The location of profiles is shown in Fig.3

南海西部受紅河斷裂帶和越東斷裂帶的影響，重力異常表現(xiàn)為一條明顯的陡變帶（圖3），且?guī)r石層厚度也存在急劇減薄的特征（圖4），因此將越東斷裂帶作為紅河斷裂帶向海的延伸部分，以兩條斷裂帶構(gòu)成的整體作為南海西部的邊界構(gòu)造（圖7）.南海東北部所處的東亞陸緣在中生代期間最顯著特征是火山巖漿活動極為強(qiáng)烈，以中國東南沿海中生代火山巖為代表（Li and Li，2007），向北延至日本，向西南可到越南東南部以至加里曼丹島西南部，綿延4000多公里.這條巨大的火山巖帶被認(rèn)為是與東亞陸緣中生代俯沖增生帶相伴的火山?。═aylor and Hayes，1980；Holloway，1982）.依據(jù)巖石學(xué)和年代學(xué)的資料，東亞陸緣晚中生代俯沖增生帶從西南日本經(jīng)琉球群島到中國臺灣（Mizutani and Yao，1991；Kizaki，1990；Yan，1963；Biq，1971）、一直可追蹤到北巴拉望卡拉棉群島并向南與沙巴的Audio帶、加里曼丹島東南的Meratus帶以及蘇門答臘的 Woyla帶相對比（Barber，2000；Wakita，2000）.這一區(qū)域地質(zhì)信息暗示了中國臺灣與北巴拉望之間的中生代俯沖增生帶極有可能穿越南海東北部.但對于該中生代俯沖帶的具體位置還存在較大的不確定性.姚伯初等（1994）根據(jù)東沙隆起之下地殼的增厚和高磁異常，以及下陸坡北傾斷裂帶的存在，認(rèn)為該俯沖增生帶沿下陸坡呈NEE－SWW向延伸，并通到西沙海槽.周蒂等（2006）根據(jù)臺西南—中沙東布格重力異?？偺荻确逯祹c馬尼拉海溝俯沖增生帶引起的總梯度峰值帶在強(qiáng)度和規(guī)模上的相似性，以及海底地震儀和長電纜反射地震剖面（黃春菊等，2005）所顯示的雙莫霍面疊置信息，推測在南海北部從臺西南盆地到深海盆北緣存在一條大致NE45°走向的中生代俯沖增生帶（圖7）.

圖7 南海及其鄰區(qū)的主要邊界構(gòu)造.黑色實線帶三角為活動俯沖帶，虛線帶白色三角為古俯沖位置，黑色粗線帶箭頭為走滑斷裂帶，白色線為南海洋陸殼邊界，細(xì)黑線為海陸過渡帶斷裂Fig.7 Tectonic boundaries in the South China Sea and its adjacent region.Lines with black triangles denote the location of subduction.Dashed lines with white triangles denote the location of paleo－subduction.Black thick lines with arrow denote the location of strike－slip faults.White lines show the boundary of ocean and continent crust

5 討論與結(jié)論

南海東北部是一個構(gòu)造特征比較復(fù)雜的區(qū)域，發(fā)育有多個NE向相互平行的構(gòu)造帶，如高磁異常帶、潮汕坳陷、北傾斷裂帶及磁靜區(qū).這些特殊構(gòu)造體很早就引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，對它們的成因開展了大量的研究和探討，其中關(guān)于高磁異常帶的地質(zhì)成因既有學(xué)者認(rèn)為是侏羅—白堊紀(jì)亞洲東部火山弧的反映（姚伯初等，1995），與浙閩沿?；鹕綆r帶是同一條巖漿構(gòu)造帶（戴勤奮，1997；吳招才等，2011）；也有學(xué)者認(rèn)為該異常帶不是華南大陸的一部分，也不是火山弧，而是新生代張裂和前新生代擠壓聯(lián)合作用形成的復(fù)合構(gòu)造帶；還有學(xué)者將該異常帶與中生代俯沖增生相伴的火山弧相聯(lián)系，提出了南海東北部具有中生代俯沖帶的構(gòu)造特征（周蒂等，2006）.對于磁靜區(qū)的成因也提出了中生代古洋殼內(nèi)部的平靜磁異常（吳招才等，2011）、較厚中生代地層的弱磁化率（李春峰和宋陶然，2012）、高溫地幔物質(zhì)熱流蝕變導(dǎo)致消磁作用（高金耀等，2009）和玄武巖相反磁化方向等多種成因說法（Hayes et al.，1995）.而與磁靜區(qū)毗鄰的潮汕坳陷是一新生代地層較薄、中生代地層很厚的殘留盆地，兩者之間發(fā)育有一條穿透整個地殼并切斷Moho界面的北傾斷裂帶，該斷裂帶具有前新生代的構(gòu)造屬性（Hayes et al.，1995）.據(jù) MZ－1－1鉆井資料顯示（邵磊等，2007），潮汕坳陷在晚侏羅世為深海環(huán)境，接受了放射蟲硅質(zhì)巖、紋層狀泥巖夾基性噴出巖沉積，早白堊世時期火山活動頻繁，發(fā)育有一套基性火山巖為主、夾中酸性火山巖和陸源碎屑巖的沉積建造，并過渡到陸相環(huán)境，這一沉積環(huán)境的突然變化暗示了潮汕坳陷的發(fā)育與中生代的俯沖碰撞具有緊密聯(lián)系.

南海位于歐亞大陸東南緣，鄰近特提斯構(gòu)造域和濱太平洋構(gòu)造域的交匯處.沿特提斯構(gòu)造域發(fā)生的岡瓦那大陸邊緣的漸次裂解、漂移，和向歐亞大陸的碰撞拼貼，以及沿濱太平洋構(gòu)造域發(fā)生的俯沖，都對南海南、北陸緣的形成演化具有重要的影響和控制作用，從而導(dǎo)致南海南、北共軛陸緣從東到西、從南到北的差異性地殼結(jié)構(gòu)，并使多種類型的陸殼結(jié)構(gòu)發(fā)育.另外，古南海沿南沙海槽的俯沖消失和緊接其后南巴拉望的逆沖推覆（圖7），以及現(xiàn)代馬尼拉俯沖帶，均會導(dǎo)致南、北陸緣地殼結(jié)構(gòu)的劇烈改變，暗示了南海共軛陸緣地殼結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性.南海及其周邊陸區(qū)發(fā)現(xiàn)較大范圍的海相中生代地層和古動物群，說明南海在中生代存在較大范圍的特提斯海，并經(jīng)歷了晚三疊—早侏羅世和晚侏羅—早白堊世兩次海侵以及后期的隆起剝蝕.深地震探測揭示了東沙—澎湖—北港隆起帶為地殼增厚和高磁異常帶，其上地殼減薄，但下地殼增厚（Nissen et al.，1995），推測中生代古洋殼的存在，該隆起帶可能為中生代縫合帶.夏戡原等（2004）從地震資料上發(fā)現(xiàn)，在南沙地塊與南海深海盆洋殼接觸處，在上第三系水平層狀地層之下存在一套變形地層.從變形地層的地震相特征來看，似乎為下第三系或更老的地層.這說明，在現(xiàn)代洋殼以南與南沙地塊之間，可能存在較老的基底，且由于地殼很薄（9～10km），推測其可能為古洋殼.以上資料揭示了南海南、北陸緣地殼結(jié)構(gòu)中混有古洋殼的物質(zhì)，從而在認(rèn)識南海共軛陸緣地殼結(jié)構(gòu)的變化特征上增添了更為復(fù)雜的因素，也提醒研究人員在研究探討南海陸緣地殼結(jié)構(gòu)的差異性和類型特征時應(yīng)該將古洋殼的可能影響因素考慮進(jìn)去.

地球物理和鉆井資料揭示，南海及周緣陸區(qū)在中新生代時的巖漿活動極為普遍（南沙海區(qū)構(gòu)造演化及其動力學(xué)研究報告，2000）.越南南部由閃長巖、花崗閃長巖和花崗巖組成的巖基呈北東走向，侵入下侏羅統(tǒng)紅層并使其變質(zhì)；在沿海地區(qū)則出露晚白堊世至早第三紀(jì)的淡色亞堿性花崗巖巖基；在湄公河三角洲至納土納島的陸架區(qū)的新生代沉積盆地的基底內(nèi)，發(fā)現(xiàn)有許多燕山期花崗巖類，時代為晚侏羅世至早白堊世（Areshev et al.，1992）；萬安盆地的基底是以花崗閃長巖為主；在南海西南部鉆遇燕山期花崗巖，且在晚白堊世至早第三紀(jì)早期遭受風(fēng)化（Areshev et al.，1992）；在南沙海區(qū)的仁愛礁西測發(fā)現(xiàn)了流紋質(zhì)凝灰?guī)r、蝕變閃長巖及蝕變橄欖輝長巖，以及晚三疊世至早侏羅世淺變質(zhì)的三角洲相砂巖、粉砂巖；有地震資料表明，南沙海區(qū)前新生代基底由變質(zhì)或未變質(zhì)的沉積巖組成，因而被侵入巖和噴出巖復(fù)雜化.基性—超基性巖漿巖也廣泛分布于加里曼丹島北部、巴拉望島以及民都洛島，常與燧石巖和深海沉積共生而構(gòu)成蛇綠巖套，有時在混雜巖中呈巖塊出現(xiàn)，代表因構(gòu)造變動逆沖上來的古洋殼碎片，指示了古匯聚帶的存在；另外，新生代時期在越南、東南沿海及南沙南部陸區(qū)發(fā)育了較大規(guī)模的玄武巖.這些巖漿活動對南海南、北陸緣的地殼結(jié)構(gòu)起到過一系列的改造作用，導(dǎo)致了局部地區(qū)重力異常和磁異常特征上的差異性和特殊性，使其具有發(fā)育下地殼高速層和局部莫霍面的抬升等特征，也從側(cè)面反映了南海共軛陸緣地殼結(jié)構(gòu)特征及類型的獨特性.致謝 感謝青島海洋地質(zhì)研究所的張訓(xùn)華研究員、溫珍河研究員、王忠蕾博士多年給予的幫助和指導(dǎo).感謝南海海洋研究所夏勘原研究員給予的資料支持.

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