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）联合中国科学院深海科学与工程研究所，综合利用主动源OBS广角地震数据、多道反射地震（MCS）数据、国际大洋钻探结果等，在南海北部陆缘洋陆转换带研究方面取得新进展，相关研究成果近日发表于《构造物理》（Tectonophysics）。袁野博士为论文第一作者，贺恩远和赵明辉为通讯作者，张翠梅、高金尉、张佳政和孙珍为共同作者。

　　南海北部陆缘洋陆转换带（COT）是张裂陆缘减薄陆壳和新生洋壳之间的过渡区域，其深部结构特征反映了张裂陆缘在破裂演化时期岩浆活动和构造运动的相互作用样式，同时为我国深水-超深水含油气盆地的形成机理提供地质依据。2018年5-7月，研究团队搭载国家基金委南海北部地球物理共享航次（NORC2018-08），在南海北部陆缘IODP367/368/368X钻探区开展了三维海底地震仪（OBS）探测实验。本文以横穿COT区域的L2测线为研究重点（图 1），利用RayInvr正演和Tomo2d反演方法，获得了测线下方的正/反演纵波速度结构及速度展布特征（图 2）。

图1. 南海北部洋陆转换带三维深地震探测实验及研究测线图

　　（a）南海水深图，红色方框为本文研究区；（b）三维深地震探测实验部署图，黄色圆圈为OBS站位，黄色粗线为本次研究的测线L2，五角星和红色实心圆为IODP站位，红色实线为本文确定的COT位置。蓝色双曲线为COT在平面内展布，参考自Zhang et al. (2023)。

　　速度结构显示，南海北部陆缘沿L2地震测线的地壳厚度由远端域的~12 km，在COT快速减薄至~7 km，然后在洋壳区域稳定为~5 km；减薄陆壳和COT的下地壳底部存在一个厚~3 km、速度为7.0-7.5 km/s的高速层；COT以下地壳高速层、基底隆起和海倾正断层为主要特征，宽度为20 km。　

图2沿L2测线（a）多道反射剖面、（b）正演速度结构和（c）反演速度结构

　　研究人员以速度模型(图 2)为基础，以多道数据和IODP钻探结果作为浅部约束，并与L5测线（Wang et al., 2022）及三维层析成像结果（Zhang et al., 2023）对比，提出了南海北部陆缘的张裂-破裂地质演化模型。南海北部陆缘从陆到洋的转换过程十分迅速，形成狭窄的COT；同张裂期的岩浆底侵形成下地壳高速层；陆壳下地壳在张裂晚期由于韧性形变而极度减薄，减压熔融下岩浆迅速出现，最终导致地壳破裂并迅速开始海底扩张。

　　该研究为南海陆缘提供了重要的深地震探测数据；并从二维速度结构的角度，分析南海北部陆缘洋陆转换带的范围及地壳结构特征，提出了南海北部陆缘不同张裂段洋陆转换带的差异，揭示了复杂的张裂-破裂机制，对深入认识陆缘破裂演化过程中构造-岩浆相互作用具有重要意义。

　　本研究受国家自然科学基金项目资助。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229984