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（OMG）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，获得了南海东北部准三维速度结构模型，探讨了南海东北部地壳速度空间上的展布特征，并结合其它地质地球物理资料，在南海东北部下地壳高速体研究获得新认识。相关研究成果近日发表在国际地学期刊Tectonophysics《构造物理》上。
南海是西太平洋最大的边缘海之一，其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(图1)。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。
图1 南海东北部二维深地震探测剖面位置图
DSR:东沙隆起 CSD:潮汕坳陷 SWTB:台西南盆地 HR:恒春海脊 NLT:北吕宋海槽 COB:洋陆边界
图中测线分别为OBS2001（Wang et al., 2006）、OBS2012（Wan et al., 2017）、OBS2015-2（Liu et al., 2018）、OBS2016-2(Wan et al., 2019) 、NS5、NS7、NS8（Fan et al., 2019）、T1、T2（Eakin et al., 2014）、T3(Lester et al., 2014);T2933、T4A(McIntosh et al., 2013)。
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（图2，图3a），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。计算得到了地壳拉张系数，结合研究区磁异常特征（图3b），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。
图2 准三维速度结构空间展布
图3 南海东北部下地壳高速体厚度 (a)与磁异常特征(b)分布图
本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，本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。本研究得到国家自然科学基金项目（91958212, 41730532, U20A20100, 41606064），中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室开放基金(OMG2020-07), 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（GML2019ZD0204），广东省基础与应用基础研究基金（2019A1515110834）的联合资助。 https://doi.org/10.1016/j.tecto.2021.229086
