中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)造演化與模擬研究團(tuán)隊(duì)張翠梅、孫珍、趙明輝等科研人員,聯(lián)合法國(guó)斯特拉斯堡大學(xué)教授Gianreto Manatschal和Daniel Sauter,中海石油有限公司地質(zhì)總師龐雄,中國(guó)海洋大學(xué)李三忠教授等,利用南海北部最新的綜合大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃(IODP)鉆井?dāng)?shù)據(jù),結(jié)合多道反射地震資料的綜合解釋,在研究陸緣的破裂過程和新洋殼的形成上取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究發(fā)表于《地球科學(xué)評(píng)論》。
板塊構(gòu)造學(xué)說作為重要的科學(xué)成果為地球科學(xué)提供了主導(dǎo)基本理論,但板塊間的更替以及新板塊邊界的形成過程仍是目前最少被探知的領(lǐng)域之一。位于大陸巖石圈最遠(yuǎn)端和明確大洋巖石圈之間的洋陸過渡帶(OCT)為我們了解陸緣的破裂過程和新洋殼的形成提供了理想的實(shí)驗(yàn)室。
研究人員以南海中北部OCT為對(duì)象,結(jié)合IODP鉆井和深反射地震、重力異常等資料的綜合解釋,揭示了OCT對(duì)應(yīng)于減薄陸殼和巖漿作用形成的混合殼,分布狹窄,約15到28 km,基底頂面和“莫霍面”之間呈現(xiàn)匯聚或平行的幾何關(guān)系。OCT在研究區(qū)東部為典型的下板塊構(gòu)造,中下地殼沿拆離斷層剝露到基底頂面;而在西部發(fā)育上板塊構(gòu)造,即拆離斷層發(fā)育在伸展減薄地殼的底部;從下板塊到上板塊的極性反轉(zhuǎn)僅發(fā)生在25 km的走向范圍內(nèi)。
研究表明,南海北部與其共軛陸緣間發(fā)生了非對(duì)稱破裂,并且破裂是通過核雜巖構(gòu)造所實(shí)現(xiàn),該過程中伴隨了復(fù)雜的構(gòu)造和巖漿相互作用,向海方向巖漿作用的逐漸增強(qiáng)最終取代了構(gòu)造作用,導(dǎo)致板塊分離。南海北部OCT沿走向上的一系列變化(基底建造、巖漿活動(dòng)強(qiáng)度以及板塊極性等)均指示了一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)換斷層帶的存在,它是導(dǎo)致陸緣發(fā)生區(qū)段性變化的關(guān)鍵因素。
OCT基底建造和破裂機(jī)制的研究清晰描繪了南海北部大陸巖石圈—大洋巖石圈板塊的更替過程,回答了大陸巖石圈在何地,何時(shí)以及以何種方式發(fā)生破裂并被海底擴(kuò)張取代等關(guān)鍵科學(xué)問題。南海北部OCT是目前除伊比利亞—紐芬蘭陸緣之外全球唯一一個(gè)被鉆探所證實(shí)的區(qū)域,且兩個(gè)陸緣的破裂機(jī)制顯著不同,均具有高度變化性。
該研究指示了復(fù)雜的破裂過程需要在三維空間下開展研究;相關(guān)認(rèn)識(shí)在理解南海超伸展減薄過程、陸緣結(jié)構(gòu)、熱演化史和油氣富集成藏方面也具有廣泛的應(yīng)用。