南海北部陆缘的磁异常特征及居里面深度-海洋环境与生态研究所.PDF

南海北部陆缘的磁异常特征及居里面深度 吴招才，高金耀，赵俐红，张涛，杨春国 国家海洋局海底科学重点实验室，国家海洋局第二海洋研究所，浙江 杭州 310012 Email:wzccug@ 通过对国家海洋局第二海洋研究所在南海积累的船载测量磁力资料和 CCOP 磁力数据 的整理编辑，得到了南海北部陆缘较为完整、分辨率及精度较高的磁力异常图，在此基础上 进行了欧拉反褶积的处理解释和居里面深度的计算，由此得到了该区地质构造和演化的一些 新认识。 根据南海北部磁异常（图 1）及化极磁异常（图2 ）特征，该区由北向南可分为北部复 杂异常区、高磁异常带、磁静区和海盆磁条带区。磁静区可分为内磁静区1，内磁静区2 和 外磁静区三部分。外磁静区磁性基底深度在 6~7km 之间，和下地壳高速层具有对应性。三 条典型剖面的欧拉反褶积结果和磁异常平面处理结果显示北东向的三条主要断裂控制了该 区拉张变形特征，可能反映了前新生代的构造边界。 穿过外磁静区的深地震剖面显示南海北部陆缘存在下地壳高速层，OBS2001剖面在9~4 号站位处发现下地壳高速层，OBS93剖面显示下地壳高速层在13号站位处尖灭，若不考虑一 维的ESP1985东部剖面下地壳高速层向南延伸到1号站位，则两条OBS剖面的下地壳高速层 海盆侧消失位置的连线与外磁静区的南侧边界相近，因此外磁静区与该区域的下地壳高速层 具有对应性。虽然前人对下地壳高速层是形成于裂前还是裂后存在争议，但其成因普遍认为 是岩浆上涌至地壳下部底侵、增厚形成，且早期中酸性火山活动表明岩浆来源较浅，规模不 大。从磁静区本身来看，该磁静区位于南海北部陆缘，属陆缘磁静区，更多地存在化学成因 的影响，而这种化学成因极可能与高温地幔物质的热流蚀变作用有关。 南海北部陆缘居里面深度（图3 ）变化范围在13km~26km之间。但它的走向明显不同于 该区呈NE走向的磁异常，而是大体呈EW走向，由北向南有三个隆坳相间的特征区。珠Ⅰ凹 陷、台西南盆地中的北部凹陷及北侧的台湾浅滩地区等地居里面下坳；番禺低隆起，潮汕凹 陷、潮南凹陷及台西南盆地中央隆起带处居里面上隆。惠州凹陷和陆丰凹陷南侧及西北海盆 北侧存在小的局部居里面上隆，深度浅于18km；在白云凹陷和潮汕凹陷东南侧的北坡海山 和笔架海山海域存在局部下坳，深度在22km 以上。东沙隆起的居里面深度变化平缓，处于 由北往南变浅的过渡带，深度在20km左右。位于下陆坡处的外磁静区处于上隆区的边缘， 居里面深度在18km左右。 OBS93剖面震相分析和射线追踪模拟得到的地壳厚度从陆架的22km减薄至海盆区的 8km，下地壳底部存在一平均厚度为3~5km的高速层，12-14号站之间对应磁静区，3-7号站 之间对应高磁异常带，消除受斜磁化影响后对应的是2-4号站位。由图4可以看出，居里面和 莫霍面刚好在F3断裂处相交，在北侧居里面高于莫霍面，居里面深度在18km左右，比莫霍 面深度浅4km左右，推测受到地壳拉伸减薄后的深部热作用控制；而在F3断裂南侧居里面深 度逐渐变大，莫霍面逐渐变浅，两者最大相差在10km以上。由此可以推测，南海北部陆缘 从陆架到上陆坡，磁性源体可能主要集中于上地壳和下地壳上部，3号站位下的下地壳界面 上升变浅可能是高磁异常的起因之一；而在下陆坡至洋盆区，岩石圈上地幔则可能有被地球 磁场磁化的迹象。 南海北部陆缘的热-流变结构分析表明，在东部陆架区及上陆坡区，埋深大于20 km 左 右的地壳的流变性质表现为韧性，而在下陆坡及洋壳区地壳与地幔顶部构成统一的脆性层, 底界埋深达30~32km，莫霍面温度在陆架区可达500-700℃，而在海盆、下陆坡区为200-300 ℃，这与居里面深度反映结果也相一致。 在主要断裂处，居里面都有明显的起伏变化特征。NEE 向的三条主要断裂中，F4断裂（也 称中央海盆北缘边界断裂）为陆壳与洋壳的分界，也是居里面的明显变化带，北侧为主要隆 起区，南侧为下坳区，大地热流值在此也表现为高热流带。此断裂为岩石圈断裂，南侧为海 底扩张早期的已冷却的洋壳，北侧为岩浆底侵作用活动区，可能由此导致两侧居里面深度不 同。 F2 断裂为东沙隆起的南侧边界，是南海东北陆缘区的初始裂陷带，北侧为东沙隆起区， 南侧为拉伸的陆壳，莫霍面深度由27km 抬升到 16km 左右。该断裂两侧的居里面深度也是 具有截然不同的特征，这可能说明岩浆的底侵活动仅仅在地壳的拉伸减薄部位发生。