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李家彪院士团队在中国边缘海生命史研究中取得多项进展 东海陆架基底或是外来块体 南海拉张破裂或由岩浆主导

撰写时间:2019-11-19 [来源:中国海洋报 ]

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南海是如何“破裂”的?日前,自然资源部海底科学重点实验室科研人员在参加国际大洋发现计划南海钻探航次中,结合相关钻井资料及深反射地震数据,对南海中北部陆缘洋陆过渡带区的结构以及大陆破裂-海盆扩张的转换过程进行了深入剖析,取得的成果已在线发表于国际地球科学权威期刊《地球与行星科学通报》上。

大陆边缘动力学是探索大陆边缘从张裂到俯冲汇聚的构造与地球动力学过程的学科,也是板块构造理论的重要组成部分。在我国,包括东海、南海在内的中国边缘海是西太平洋边缘海的典型代表,其规模小、年龄新,为研究深部演变过程提供了优越条件。因此,对中国边缘海生命史进行研究,不仅是西太平洋构造演化和海陆相互作用的关键,也能丰富和完善目前基于大型洋盆研究的板块构造理论。

近年来,该实验室李家彪院士带领的“海底演化与动力学过程”团队,基于国家自然科学基金重大计划、国家专项调查、国际合作和国际大洋发现计划(IODP)的数据资料和样品分析,开展了一系列研究,并取得多项创新性成果。

在对东海地质和地球物理资料的研究中,团队发现东海陆架基底很可能是外来块体。研究指出该陆架基底可能并非华南陆缘向海延伸部分,其在中生代是一个漂浮在古太平洋底的微陆块,随着古太平洋的北西西向俯冲,该漂浮块体最终与华南板块发生碰撞,闭合了古太平洋海沟,结束了古太平洋板块的俯冲。此外,团队建立了东海冲绳海槽新近纪多期次拉张的沉降模式,指出冲绳海槽异常快速沉降的区域大致分为两类,一类与控盆断裂相关,一类分布在冲绳海槽的最南端,与加瓜海脊俯冲后产生的侵入岩浆部分熔融相关。

对南海的生命史研究表明,南海的拉张-破裂过程具有构造-岩浆协同作用下“三维不均一”高度变化的特点。具体来说,南海中北部洋陆过渡带区狭窄(不超过20千米),由于该区域快速的陆缘拉张、温度较高的地幔以及和塑性下地壳强烈颈缩共同导致岩石圈强烈减薄,软流圈上部发生减压熔融,岩浆熔融体快速上涌,在大陆拉张末期形成一期较为强烈的岩浆活动。虽然拉张过程中岩浆作用较弱,但南海北部陆缘中-东部的破裂过程并非前人认为的“贫岩浆”型,而是由较强的岩浆活动主导。基于此,团队建立了南海扩张洋脊两期南跃为特征的不对称、高变化扩张模式。南海生命史研究还发现,南海马尼拉海沟区海山俯冲过程会加速俯冲板片的撕裂。团队对南海海盆以黄岩-珍贝海山链为代表的海盆区海山俯冲过程进行了俯冲过程的动力学数值模拟,模拟过程发现,在吕宋岛弧的仰冲模式下,南海俯冲板片更容易发生撕裂,俯冲板片海山的存在会促进板片的撕裂,撕裂的位置集中在海山的前缘或者后缘应力变化最大的地方,同时发生撕裂的时间会比无海山俯冲提前约2个百万年。

据悉,这一系列研究成果建立了以中国边缘海为代表的周缘受限型小洋盆独特的拉张-破裂-扩张模式,深化了对西太平洋俯冲背景下边缘海洋中脊非稳态不连续扩张过程的新认识,丰富了以往立足于大型洋盆的大陆边缘动力学理论。

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