南海构造演化领域取得重要研究进展

近日，南方科技大学海洋科学与工程系（简称“海洋系”）教授杨挺团队在南海构造演化领域取得重要研究进展。利用海底地震仪台阵观测数据，揭示了南海的扩张洋中脊在闭合前洋壳增生和岩浆活动的特征，这一研究成果以“Crustal structure across the extinct mid-ocean ridge in South China Sea from OBS receiver functions: insights into the spreading rate and magma supply prior to the ridge cessation”为题，在地球物理学科的自然指数顶级期刊《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)发表。

图1 用于这一研究的海底地震仪OBS站位（红色）和全球的地震分布（插图）

图2 南海OBS站位的洋壳厚度与其距残留洋脊的距离之间的关系，在距洋脊距离小于60公里时，洋壳厚度显著变薄，表明生成洋壳的岩浆供给降低

海底之所以扩张，是因为每个大洋都存在着一个扩张中脊。地球内部的岩浆从扩张中脊涌出，冷却成岩石，形成新的洋壳。同时，年龄老的洋壳逐渐被推离洋中脊，整个洋盆慢慢扩大生长。世间万物都有生命周期，大洋的扩张中脊也不例外，它也具有生成也和死亡过程。比如，距今约一千五百万年前，南海扩张中脊就从活跃的扩张模式，逐渐变慢直至完全闭合。在这一过程中，洋中脊的构造演化过程与正常的洋中脊有什么不同？岩浆活动的强度是如何变化的？ 这些都是目前海底构造研究前沿科学问题。

杨挺团队通过海底地震仪台阵观测数据及地震学反演技术，确定了南海残留洋脊附近的地壳厚度和结构特性。他们发现，在接近残留洋脊的站位，也就是洋脊扩张的最后阶段，地壳厚度显著减薄，生成新洋壳的岩浆供应量显著下降。在这种扩张速率下，沿着洋中脊，很容易形成裂隙和断层。通过这些断层和裂隙，海水进入地幔顶部并与之反应，形成了一种新的岩石类型，随着断层的演化而显露于海底。这些新岩石具有非常高的纵横波波速比。

这一研究成果不仅提升了对于南海全程演化的认识水平，而且对于理解全球洋中脊的演化过程和岩浆供给模式有着重要指导意义。

图3 OBS站位下洋壳的纵横波波速比，其中，残留洋脊南边有三个站位这个波速比异常的高，表明这一位置的洋壳或上地幔经历了强烈的水化作用。

 南科大访问学生Tran Danh Hung为论文第一作者，杨挺为论文通讯作者，南科大海洋系讲席教授Jason P. Morgan，南科大与哈工大联合培养2018级博士研究生潘谟晗，博士后黎伯孟、王建，同济大学副教授薛梅、于有强，自然资源部第一海洋研究所研究员刘保华和副研究员刘晨光，上海佘山地球物理观测野外站刘芳为论文共同作者。这一研究得到了国家自然科学基金委和深圳市科创委基金支持。(文/南方科技大学）