受限于水深大、海盆窄、沉积物厚、磁条带少和船载磁测的局限性等原因,南海各次海盆扩张年代和扩张历史的认识存在诸多不确定性和多解性,导致南海区域演化的运动学和动力学过程一直没有得到统一的认识。这一问题的悬而未决从根本上约束了我们认识东南亚中-新生代构造演化和边缘海扩张以及南海资源开发利用的能力。本项目拟通过在我国南海洋壳区实施以高分辨率近海底深拖磁异常测量为主的综合地球物理探测,开展关键区域的磁条带对比,重新鉴定南海扩张的历史和扩张次序。同时运用多种手段处理分析地球物理数据,更深刻地认识南海洋壳磁性层的结构、磁异常条带的来源、洋壳增生演化和岩浆供应的模式、以及新生代古地磁场的详细变化特征等。本项目将首次在中国海区实施深拖高分辨率磁异常测量,会大大提高对南海扩张历史和扩张机制的认识,检验过去众多不同的科学假设,完善我国综合大洋钻探计划(IODP)建议书的井位调查数据,推进南海海区大洋钻探的进程。
deep-tow magnetic survey;spreading rates;magnetic structure;South China Sea;seafloor spreading
项目完全按照计划进行,获得的主要成果如下: 1. 主持设计完成中国海首次深拖磁异常测量,设计制造了深拖拖体2套; 2. 先后于2012年10月13日-11月5日、2013年3月22日-4月8日利用 “海洋六号”科学考查船完成东部次海盆和西南次海盆的深拖磁力探测数据采集,获得1220km的高分辨率深拖磁异常资料;工作船时超过计划书的28天,但是由于天气、设备故障等原因,实际测线位置与计划书有差异、实际测线里程数低于计划书设计长度; 3. 已全部完成了相关海上数据采集及室内数据处理研究工作; 4. 重点分析了磁异常条带的对比和扩张历史界定工作,部分相关文章已经正式在国际知名学术期刊发表(如Li et al., 2014),其他相关成果也在进一步整理中。 深拖磁异常探测与国际大洋发现计划349航次岩芯的综合分析表明南海东北部的初始海底扩张始于约33 Ma,但是沿北部洋陆边界略有1-2 Ma的变化。23.6 Ma时在东部次海盆发生了一次向南约20 km的洋脊跃迁,这一时间沿洋脊也略有不同,与此时同西南次海盆开始海底扩张,在~23.6-21.5 Ma内向西南延伸了约400 km。东部次海盆与西南次海盆海底扩张的结束时间分别为~15 Ma和~16 Ma。东部次海盆的全扩张速率变化很大,约为 ~20-80 km/Myr,除了~26.0-23.6 Ma(洋脊跃迁)期间内的平均速率高达 ~70 km/Myr外,其它时间内速率逐渐变小。大部分情况下,扩张速率与反映了基底磁化差异的磁异常振幅无法对应 (Li et al., 2014)。我们这一成果修正了过去关于南海年龄的很多不同认识,进一步明确了南海的演化历史,首次在扩张速率的变化方面提出了全新的认识。 船磁异常除了显示较大的垂直磁化强度变化外,还揭示了玄武岩最上部100 m内存在至少一次磁反转现象。这些复杂的磁性特征是在地壳增生主要时期侵位形成的玄武岩层内产生的晚期熔岩流受到不同的磁化方向所致。深拖磁异常正演中采用的混染系数为0.5,同样揭示了基底磁化强度的不均匀性。这一措施部分减少了磁异常块体正演中假设等厚和均一磁化强度所产生的问题。南海磁异常的主要贡献不是来自火成基底最上部100 m内 (Li et al., 2014)。我们这一研究成果是关于南海大洋岩石圈磁性层结构的最早最直接的认识。