南海东北部陆缘是一个独特的大陆边缘，具有张裂早期岩浆作用较弱，裂后期岩浆作用强烈的特征，同时该区域地壳伸展和岩浆活动之间也存在复杂的关系。了解南海东北部岩浆活动的发育规模、物质属性及构造模式等对于研究区域构造演化具有重要意义。从海底地震数据中获得的波速比值（Vp/Vs）可用于揭示岩石物性，而横波（S波）和波速比（Vp/Vs）综合研究可以有效了解到该区地壳物质组成，因此，可以综合研究深部地壳结构和相关岩石物性来探讨区域构造和岩浆作用。

图1  Tomo2D反演模型；（a）P波速度结构模型；（b）S波速度结构模型；（c）Vp/Vs模型

研究人员收集了东沙海域采集的OBS数据（NS5测线），运用反演方法获取了P 波、S 波和Vp/Vs数据的结构模型。结果显示，下地壳高速体的Vp 为 7.0–7.5 km/s ± 0.05–0.25 km/s，Vp/Vs为 1.70–1.82 ± 0.05，表明其成分以基性为主，为后期岩浆侵入形成的富镁辉长岩。

图2  Vp与Vp/Vs投点图判断岩性（校正到600 MPa和室温）

研究认为南海东北部洋-陆过渡带地壳拉张减薄程度剧烈，形成了大量伸展性断层，后期岩浆易沿断裂向浅部迁移，使得深部镁铁质岩浆侵入程度向海增大（Vp/Vs有向海增大的趋势），这导致下地壳高速体厚度在洋测更薄。该研究为深入认识南海北部陆缘岩浆活动及地壳伸展提供了重要信息。

图3  （a）Vp/Vs模型，暗红色区域表示Vp/Vs > 1.80 (b)基于深-时转换的Vp/Vs模型及单道地震剖面的地质解释

本文来源：中国科学院南海海洋研究所