| 题名 | 马尼拉海沟俯冲带（21°N）速度结构研究 |
| 作者 | 刘思青 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 赵明辉 |
| 关键词 | 马尼拉海沟，洋陆转换边界（COB），张裂期后岩浆侵入，减薄陆壳，台湾传递断裂带（TTZ） |
| 学位名称 | 博士 |
| 其他题名 | The velocity structure in the Manila subduction zone (21°N) |
| 学位专业 | 海洋地质 |
| 英文摘要 | 南海是西太平洋最大的边缘海，虽然演化时间较短，却经历了陆缘张裂、洋脊扩张到洋壳俯冲的完整威尔逊旋回的完整的威尔逊旋回。马尼拉海沟俯冲带地处南海海盆东侧，其深部结构研究是南海生命演化史不可或缺的重要环节。南海东北部地壳属性、洋陆转换边界位置、俯冲板片的俯冲角度和深度都有很大程度的不确定性，所以在该区域开展二维OBS深地震探测非常有必要。本论文选择马尼拉海沟俯冲带（21°N）作为突破口，采用海底地震仪（OBS, ocean bottom seismometer）与多道地震数据相结合的研究方案，重点研究俯冲带及周边的地震速度结构，厘定该区域地壳属性与南海东北部洋陆转换边界（COB）。基于以上科学目的，在研究区域内采集了两条二维OBS深地震测线——OBS2015-2测线位于马尼拉海沟俯冲带前缘，OBS2016-1测线位于海沟以东，横跨恒春海脊——获得了测线下方的速度结构，对南海东北部地壳属性和俯冲板片的性质进行了讨论，得到了以下几点新认识：OBS2015-2深地震测线上共投放9台OBS台站，利用RayInvr正演和Tomo2d反演方法获得了该测线下方速度结构特征，地壳厚度为12–15 km，模型共由7层组成：海水、沉积层1、沉积层2、上地壳、下地壳、下地壳高速层和上地幔，对应速度分别为1.5 km/s，1.8–2.5 km/s，3.0–3.5 km/s，5.0–6.4 km/s，6.4–6.7 km/s，7.1–7.4 km/s，8.0–8.2 km/s。从多道地震剖面上识别出大量沉积断块并伴随有破裂不整合面和区域不整合面的缺失以及岩浆侵入特征的存在，我们确定C15–C17磁异常并非海底扩张成因，而是后期岩浆活动形成。因此，我们将研究区域地壳属性解释为张裂期后岩浆活动影响的减薄陆壳，下地壳高速层解释为岩浆底侵作用形成的。OBS2016-1深地震测线位于OBS2015-2测线以东，恒春海脊上方，同样运用正、反演两种方法获得了测线下方的速度结构。模型由7层组成：海水、沉积层1、沉积层2、增生楔层、上地壳、下地壳和上地幔，对应速度分别为1.5 km/s，2.0–2.5 km/s，3.2–4.3 km/s，5.0–5.6 km/s，5.2–6.4 km/s，6.4–7.0 km/s，7.8–8.2 km/s。由于受到挤压碰撞，速度结构特征表现为沉积层基底起伏相对较大，沉积层厚度自西向东逐渐增厚，在OBS05和OBS06台站下方达到最厚，约8 km，从OBS06台站向东出现明显的挤压特征，表现为沉积层向上隆起。识别出来自俯冲板片的反射震相控制了俯冲板片的俯冲角度和厚度，OBS05–OBS09下方有厚约5–6 km的增生楔，速度大小为5.0–5.6 km/s。在深部速度结构研究的基础上，基于研究区的磁异常条带图、重力异常图以及最新的IODP钻探结果，重新厘定了南海北部洋陆转换边界（COB）的位置。与研究区各条测线速度结构、多道地震数据对比分析，更加确定南海东北部的高磁特征是岩浆侵入造成的，不是海底扩张形成的磁异常条带。OBS2015-2测线横穿以前法国学者定义的吕宋琉球转换边界（LRTPB），但在该测线速度结构中，速度上并没有发现洋/陆壳的地壳属性变化，说明其并不是一条板块构造边界；但在该断裂两侧相邻的两个陆缘张裂段之间确实存在着不同的张裂方向、不同重力异常、不同垂向位移、不同的高速层厚度等差异，我们将这条断裂重新定义为台湾传递断裂带（TTZ），其只在南海陆缘区域发育，并没有延伸到洋壳区域。基于天然地震层析成像方法生成的速度波动图，展示了马尼拉俯冲板片已经向东俯冲到达海沟以下450 km深度。将俯冲下去的马尼拉俯冲板片沿海沟展平到地球表面上，俯冲板片沿海沟向东恢复伸展400–500 km，板片南北两侧dVp负值区域对应着南海陆壳，dVp正值区域通常对应着洋壳，较小的负值区（-0.1% dVp）对应着减薄陆壳；根据dVp正负差异，COB在恢复的俯冲板片上向北延伸至400 km，位于西琉球俯冲带以下，因此推测，在碰撞前欧亚板块与吕宋岛弧平行。上述研究结果很好地为南海地球动力学机制提供了新的约束。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18014]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘思青. 马尼拉海沟俯冲带（21°N）速度结构研究[D]. 南海海洋研究所. 2018. |
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