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南海西北次海盆共轭陆缘张--破裂特征与机制

曾程辉

南海西北次海盆共轭陆缘张--破裂特征与机制

曾程辉1
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作者信息

  • 1. 中国科学院大学
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摘要

被动大陆边缘记录了大陆裂解到海底扩张的过程,是板块构造理论的重要组成部分。由于富含油气、天然气等矿产资源,被动大陆边缘的形成与演化过程研究具有重要科学和社会经济意义。大洋钻探(IODP)和深部地球物理探测证实,南海北部陆缘不同于典型的贫岩浆型和富岩浆型陆缘,而是属于中度岩浆型陆缘。因此基于南海北部陆缘研究中度岩浆型陆缘的典型结构并建立伸展-破裂模型,对认识丰富洋陆转换方式和机制具有重要理论意义。 虽然南海北部陆缘被定义为中度岩浆型陆缘,但南海西北部陆缘在岩浆量、断裂样式、地壳厚度变化趋势等方面与中北部、东北部陆缘具有明显差异,针对其伸展变形和薄化破裂的研究仍然存在诸多争议,这限制了人们对南海陆缘和中度岩浆型陆缘结构差异性及其控制因素的全面认知。 我们对横跨西北次海盆共轭陆缘和大陆夭折裂谷的7条多道地震剖面开展了沉积-断层-地壳结构的分析,计算了断层活动速率与地壳拉伸系数,并结合重力反演模型,探讨了西北部陆缘同张裂期岩浆活动、地壳变形与破裂过程,取得以下主要认识:(1)西北部陆缘早期(55-38.6Ma)断层活动速率可达150-500m/Myr,同张裂期沉积呈楔状,陆缘上地壳以脆性变形为主;晚期(38.6-33Ma)断层活动速率下降,同张裂期沉积分布更加广泛且更加均厚,该时期陆缘地壳脆性变形与韧性变形并存,但韧性成分占比增加;(2)垂直陆缘走向,从陆架到上陆坡,脆韧转换带与上下地壳分界面深度相近,表明上地壳呈脆性变形,下地壳呈韧性变形;从下陆坡到洋陆过渡带(COT),断层数量与位移距减少,脆韧转换带快速抬升至地壳浅层(5-10km),推测COT大部分地壳以韧性方式变形;(3)平行陆缘走向,大陆夭折裂谷自西向东~90km范围内,裂谷宽度从~50km增加到~75km,地壳厚度由~12km逐渐减薄至临界破裂,断层水平位移距占比从18%逐渐增加55%,推测从伸展到破裂过程中,地壳脆性、韧性变形并存;(4)根据同张裂期沉积掀斜削截特征,推测西北部陆缘岩浆侵位发生在~38Ma时期,岩浆侵位导致陆缘地温梯度升高,促进陆缘地壳在该时期韧性变形成分占比增加。岩浆自陆架向洋盆呈增多趋势,对应下陆坡到洋陆过渡带区域的地壳呈现出更加韧性的变形特征;(5)在海底扩张开始初期(1-2Myr),洋陆过渡带地壳将发生以韧性为主导的伸展变形,断层面逐渐旋转躺平,水平位移距占比逐渐降低,洋陆过渡带区域不断变宽(从~30km增加至~75km)并形成新的可容空间,沉积物不断充填形成共轭前积反射;(6)西北部陆缘上、下地壳拉伸系数在共轭洋陆过渡带区域具有一致的增加趋势(从2-3增加至4-6),大陆夭折裂谷临界破裂时刻的结构和初始海底扩张的共轭陆缘结构均受控于相向的大型铲式断层,我们认为西北部陆缘以纯剪切方式发生破裂,并且破裂后的洋陆过渡带韧性伸展过程仍然受控于纯剪切作用,因此洋盆两侧洋陆过渡带(单侧30-35km)和沉积层前积反射(单侧~20km)具有一致宽度。该研究为探讨南海北部陆缘横向差异性以及建立中度岩浆型陆缘动力模型提供新依据。

关键词

南海北部陆缘/洋陆过渡带/岩浆活动/地壳变形/破裂特征

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授予学位

硕士

学科专业

海洋地质

导师

孙珍

学位年度

2023

学位授予单位

中国科学院大学

语种

中文

中图分类号

P7
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