《研究提出南海大陆岩石圈破裂及其洋盆打开的三维地质模型》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-04-25
  • 近日,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)赵明辉研究团队联合国内外多位科学家,对南海北部陆缘IODP钻探区的深部结构开展了深入研究,并提出大陆岩石圈破裂和洋盆打开的三维地质模型,相关成果发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth (《地球物理研究杂志-固体地球》)上。张佳政为论文第一作者和通讯作者,赵明辉为共同通讯作者,丁巍伟、César R. Ranero、Valenti Sallares、高金尉、张翠梅和丘学林为共同作者。
    南海是西太平洋最大的边缘海,其陆缘类型、张破裂模式及形成演化过程一直是国内外地学界研究热点。南海国际大洋发现计划(IODP)受到钻井数量及钻探深度的局限性,实施三维深部结构探测与研究,可以最大程度地解读南海如何经过张裂-破裂并演变成洋盆的过程。
    基于三维OBS深地震探测实验结果,结合重力、磁力、多道地震和IODP钻井资料,研究人员精准确定了南海北部陆缘IODP钻探区的陆洋过渡带(COT)范围,阐明了北部陆缘地壳结构在横向上的剧烈变化,划分出两个不同的陆缘段,东段(包含L5主测线)显示受到构造和岩浆的共同作用,西段(包含L2主测线)则以构造伸展为主,研究认为先存的岩石圈局部非均质性造成了陆缘分段破裂及其不同的张破裂样式。
    本研究创新性提出南海大陆岩石圈破裂及其洋盆打开的三维地质模型,实现了从“点(钻孔)”到“面(二维)”、到“体(三维)”的拓展,建立了一个有钻孔约束和多视角呈现的边缘海张裂陆缘研究范例,丰富和完善了张裂陆缘的形成演化模式。本项研究得到国家自然科学基金项目(41730532, 91958212, U20A20100)的联合资助。
    相关论文信息:
    Zhang, J., Zhao, M., Ding, W., Ranero, C. R., Sallares, V., Gao, J., Zhang, C., Qiu X. (2023). New Insights into the Rift-to-Drift Process of the Northern South China Sea Margin Constrained by a Three-dimensional Wide-angle Seismic Velocity Model. Journal of https://doi.org/10.1029/2022JB026171

  • 原文来源:http://www.scsio.cas.cn/news/kydt/202304/t20230418_6740562.html
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    • 编译者:liguiju
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    • 近日,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)副研究员张江阳、研究员赵明辉和孙珍,联合多位科学家,基于长剖面深反射地震探测,提出了南海陆缘演化经历了先岩石圈地幔薄化后地壳破裂“两步走”的新模式。相关成果于近日发表在国际地学期刊Tectonophysics(《构造物理》)上。 在大陆岩石圈伸展减薄到最终破裂形成洋盆的过程中,岩石圈流变性质的差异可能导致地壳和岩石圈地幔减薄-破裂顺序的不同,从而导致构造过程和岩浆作用的差异,并形成不同特征的大陆边缘。南海是亚洲最大的边缘海,其深部构造和沉积特征记录了岩石圈从伸展到破裂的全部过程,是研究大陆向海洋转变过程的理想场所。 研究人员开展了垂直于南海北部陆缘,穿过IODP钻井区的海底广角地震探测(OBS)实验。结果发现从陆坡到洋盆,地壳厚度由~20 km减薄至约6km,此外,在陆缘远端的云荔凸起下方和洋-陆转换带(COT)下方,分别发现了近10 km厚和3-4 km厚的下地壳高速层(HVLC)。由于云荔凸起地层缺失以及荔湾凹陷内强制褶皱主要发生在38个百万年前至32个百万年前,附近凹陷钻井揭示的岩浆喷发发生在43个百万年,研究认为下地壳高速层是由同张裂岩浆底侵造成。依据岩石圈减薄程度和岩浆厚度的经验关系,厚度达10km的下地壳高速层,应为云荔凸起下岩石圈发生强烈减薄甚至破裂引起。据此, 研究人员提出南海岩石圈的两阶段破裂模式:第一阶段是发生于~43个百万年-38个百万年的岩石圈地幔薄化破裂,该时间节点以前岩浆作用不强,地壳伸展以大型拆离断层为特征。~43 个百万年以后地幔强烈薄化促进了岩浆的大规模底侵;第二阶段是发生于~31个百万年至29 个百万年的地壳破裂,破裂点位于现今的洋-陆转换带下方,地壳破裂正式形成南海洋盆。 地球板块的生命周期是国际前沿科学问题,也是未来大洋钻探的八大战略目标之一,而大陆岩石圈的伸展、破裂以及洋盆诞生是板块生命周期的重要阶段,它将物质和能量从地球内部带到地表,推动了地球系统自身和浅部生命的演化。本研究创新性地提出了南海陆缘破裂的两阶段模式,不仅对认识南海构造和岩浆过程具有重要意义,也为理解地球演化的多样性提供了新视角。 本研究得到国家自然科学基金和广东省特支计划U团队项目的资助。 相关论文信息:Zhang, J.Y., Zhao, M.H*., Sun, Z*., Sun, L.T., Xu, M., Yang, H.F., Wang, Q., Pang, X., Zheng, J.Y., and Yao, Y.J. (2023). Large volume of magma involved in South China Sea rifting: Implication for mantle breakup earlier than crust. Tectonophysics. 853: 229801.  https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229801
  • 《中国中东部岩石圈三维结构成像研究取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-10-25
    • 近日,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)研究员夏少红团队联合法国国家科研中心,以及南方科技大学研究团队,利用程函方程面波成像方法,在中国中东部岩石圈三维结构成像研究上取得新进展。相关研究成果发表于Geophysical Journal International(《国际地球物理杂志》)上,博士生周鹏翔(现为南方科技大学博士后)为该论文第一作者,夏少红为通讯作者。  中国中东部作为东亚的核心区域,其岩石圈经历了大陆拼合裂解、克拉通形成演化以及深部物质循环等重要过程,蕴含了东亚大陆形成演化的关键信息。建立精细的岩石圈结构模型可以为认识东亚岩石圈的物理化学状态及动力学过程提供基础支撑。   研究人员采用新发展的基于程函方程的面波成像方法,建立了一套速度模型,该模型利用布设在中国中东部的密集台网记录的远震数据,从瑞利面波相位测量中直接获取了25-150s相速度图像,通过马尔可夫蒙特卡洛方法反演到三维剪切波速度模型(Vsv)。其中,在相位测量阶段,设计了一种基于台阵的频域-空间域解包方法解决了经典的周期跳跃问题;在旅行时间场构筑阶段,为减少局部震荡,引入符合波动方程的平滑样条插值方法。该模型与典型构造域/构造边界相吻合,对于小尺度构造体如窄裂谷系统有很好的分辨率。  该速度模型很好地反映了中国中东部主要构造带的岩石圈结构特征。四川盆地下方存在深度大于200公里的克拉通根,整体表现为高波速异常;扬子克拉通东部和华夏块体岩石圈较薄,下部的软流圈呈现大面积的低速异常;华北克拉通由东到西岩石圈逐步增厚,在鄂尔多斯盆地下方部分区域仍然保留了深达200公里的克拉通根,但在其周围区域显示出岩石圈破坏特征;山西裂谷和渤海裂谷下方呈现出低波速异常,可能代表了正在进行的地幔上涌过程。 该模型将为区域成像、中国东部岩石圈形成演化以及地球动力学建模等研究提供基础地质信息。该成果得到了国家自然科学基金委和国家留学基金委的联合资助。   相关论文信息:Zhou, P., Chevrot, S., Lehujeur, M., Xia, S.*, & Yu, C. (2022). Eikonal surface wave tomography of central and eastern China. Geophysical Journal International, 231(3), 1865-1879.