國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果：南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué)-從大陸破裂到海底擴(kuò)張

本書是一本探討亞洲大陸邊緣，特別是南海區(qū)域的地質(zhì)動(dòng)力學(xué)的專著，詳細(xì)分析大陸邊緣從張裂到匯聚的地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并以南海為例，展示其獨(dú)特的地質(zhì)演化歷程。亞洲大陸邊緣的動(dòng)力學(xué)過(guò)程復(fù)雜多變，涵蓋了板塊匯聚、碰撞、火山活動(dòng)和海底擴(kuò)張等現(xiàn)象，這些過(guò)程不僅影響了地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，也與地震、火山和海嘯的頻發(fā)密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)南海的深入研究，本書揭示了南海如何從陸緣張裂到海盆擴(kuò)張等關(guān)鍵地質(zhì)事件的發(fā)展，為理解全球邊緣海盆的動(dòng)力學(xué)提供了重要視角。

“十三五”國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果

前 言

大陸邊緣動(dòng)力學(xué)是探索大陸邊緣從張裂到匯聚的地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程的學(xué)科，也是板塊構(gòu)造理論的重要組成部分。經(jīng)典的板塊構(gòu)造理論建立在對(duì)大型洋盆海底構(gòu)造研究的基礎(chǔ)上，（如太平洋、大西洋）。而對(duì)于小型洋盆，由于受到周緣大型板塊的構(gòu)造耦合影響，動(dòng)力學(xué)過(guò)程尤為復(fù)雜。亞洲大陸邊緣是全球獨(dú)特的復(fù)合型大陸邊緣，位于歐亞、太平洋和印度-澳大利亞三大板塊的匯聚、碰撞邊界。其西部的青藏高原經(jīng)歷了強(qiáng)烈隆起，東部的西太平洋邊緣匯集了全球約75%的邊緣海。這些邊緣海的陸緣張裂到海底擴(kuò)張過(guò)程發(fā)生在板塊俯沖匯聚背景下，與經(jīng)典的“威爾遜旋回”超級(jí)大陸裂解過(guò)程相比（如岡瓦納大陸裂解形成大西洋），具有獨(dú)特的張裂模式和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。亞洲大陸邊緣也是全球最為活躍的大陸邊緣，發(fā)育有一系列的火山島弧和弧后盆地，地震、火山和海嘯危害嚴(yán)重。亞洲大陸邊緣正在發(fā)生的島弧、造山運(yùn)動(dòng)和邊緣海盆演化體現(xiàn)了板塊匯聚區(qū)巖石圈的各種性狀，又與我國(guó)青藏高原、臺(tái)灣島、東海和南海的形成演化有著緊密關(guān)系，具有獨(dú)特演化歷史，是地球科學(xué)領(lǐng)域全球極少有的具研究?jī)r(jià)值的地區(qū)，一直以來(lái)倍受地學(xué)界關(guān)注。

南海作為亞洲大陸邊緣一個(gè)獨(dú)特的邊緣海，不僅是印度-澳大利亞板塊、歐亞板塊和太平洋板塊三大板塊的匯聚中心，四周又包含了三大主要類型的大陸邊緣，即南北兩側(cè)的張裂型（被動(dòng)型）邊緣、東側(cè)的俯沖型（主動(dòng)型）邊緣和西側(cè)的剪切（轉(zhuǎn)換型）邊緣。南海在新生代經(jīng)歷了大陸巖石圈拉張破裂、海盆擴(kuò)張到后期的俯沖、碰撞的復(fù)雜演化過(guò)程，其形成歷史不長(zhǎng)、空間尺度不大，不僅是研究邊緣海盆復(fù)雜演化機(jī)制和區(qū)域重要地質(zhì)事件的關(guān)鍵地區(qū)，更是研究大陸邊緣共軛張裂過(guò)程、構(gòu)造演化模式和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的理想場(chǎng)所。

從有文字記載以來(lái)，南海便進(jìn)入了我國(guó)先民的視線。西周時(shí)期記敘召穆公平定淮夷的《大雅·江漢》便有“…于疆于理，至于南海”一句。隨著航海技術(shù)的發(fā)展，前人對(duì)南海的開發(fā)和認(rèn)識(shí)也逐漸深入，并屢屢見諸如《南州異物志》《后漢書》《梁書》等古代文獻(xiàn)。1973年出土于長(zhǎng)沙馬王堆漢墓的文物資料中，南海海域首次出現(xiàn)在中國(guó)的地形圖上。

現(xiàn)今的南海位于中國(guó)南方，是中國(guó)最大的邊緣海（其他兩個(gè)為東海與黃海），自然海域面積達(dá)到350萬(wàn)km2。南海也是中國(guó)邊緣海中水深最大的，平均水深近1200m，最大水深可達(dá)5500m。南海的北部是我國(guó)的華南大陸，東部通過(guò)菲律賓群島與太平洋相隔，南部被包括婆羅洲、巴拉望在內(nèi)的大型島嶼圍限，而西部則是狹長(zhǎng)的中南半島。這里既有寬廣平坦的陸架，也有遍布海山的洋盆；既有深邃的向東俯沖的馬尼拉海溝，也有在海盆中央高聳的海底山脈。那么如此復(fù)雜的南海究竟是什么時(shí)候形成？又是如何形成？這也是地學(xué)界一直關(guān)注的兩個(gè)一階問(wèn)題。

本書作者及所在團(tuán)隊(duì)自2002年以來(lái)基于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）“中國(guó)邊緣海的形成演化及重大資源的關(guān)鍵問(wèn)題”（2000～2005年）和“南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué)及油氣潛力（2007～2011年）”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金“南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué)（2021～2025年）”項(xiàng)目、國(guó)家海洋調(diào)查專項(xiàng)、國(guó)際合作和國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP）獲取的數(shù)據(jù)資料和樣品分析，結(jié)合國(guó)際關(guān)注的熱點(diǎn)，開展全地殼尺度深部結(jié)構(gòu)、動(dòng)力過(guò)程與構(gòu)造-沉積響應(yīng)等多時(shí)空尺度、多學(xué)科視野、多技術(shù)方法的聯(lián)合研究，探索以南海為代表的西太平洋邊緣海盆的生命史，也即“南海陸緣如何破裂”“海盆如何形成”“擴(kuò)張為何停止”等問(wèn)題。近5年來(lái)，團(tuán)隊(duì)在973計(jì)劃項(xiàng)目，以及國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的聯(lián)合資助下：①建立了南海“大陸破裂非均一”的陸緣破裂模式。該破裂模式表現(xiàn)為三維不均一的構(gòu)造-巖漿過(guò)程，包括拉張過(guò)程縱向上拉張因子隨深部變化的分層的不均一，以及最終破裂過(guò)程橫向上東、西側(cè)陸緣巖漿活動(dòng)的不均一；②構(gòu)建了南海“海盆擴(kuò)張非對(duì)稱”的海盆擴(kuò)張模式。該擴(kuò)張模式不僅表現(xiàn)為周期性地幔活動(dòng)控制下多幕次洋中脊南向躍遷主導(dǎo)的非對(duì)稱擴(kuò)張，而且擴(kuò)張方向也發(fā)生多次變化，不連續(xù)-非對(duì)稱的擴(kuò)張方式最終導(dǎo)致南海殘留洋中脊兩翼構(gòu)造與巖漿活動(dòng)的不對(duì)稱性。以上研究建立了以南海為代表的周緣受限型小洋盆獨(dú)特的拉張-破裂-擴(kuò)張模式，深化了對(duì)西太平洋俯沖背景下邊緣海“非穩(wěn)態(tài)不連續(xù)”擴(kuò)張過(guò)程的新認(rèn)識(shí)，豐富了以往立足于大型洋盆的大陸邊緣動(dòng)力學(xué)理論。

近三十年來(lái)南海深反射/折射地震測(cè)線分布圖

南海海盆擴(kuò)張過(guò)程重建簡(jiǎn)化示意圖

內(nèi)容介紹

全書共分為五章。

第一章介紹南海南部與北部陸緣巖石圈結(jié)構(gòu)與深部動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并對(duì)南北共軛陸緣進(jìn)行結(jié)構(gòu)對(duì)比；

第二章介紹南海從陸架—陸坡—洋陸過(guò)渡帶的構(gòu)造與沉積演化過(guò)程，尤其是陸坡及洋陸過(guò)渡帶區(qū)地殼強(qiáng)烈減薄的差異性伸展機(jī)制，以及從大陸破裂向初始海底演變過(guò)程中的構(gòu)造與巖漿響應(yīng)；

第三章從基于“空盆沉降”的構(gòu)造沉降史分析的角度，討論南海陸緣盆地多期次沉降的時(shí)空分布特征及影響沉降方式的控制因素；

第四章介紹南海海盆區(qū)深部結(jié)構(gòu)、洋殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特征及不對(duì)稱性，以及洋殼的增生模式，通過(guò)對(duì)南海西南次海盆構(gòu)造-沉積過(guò)程的詳細(xì)介紹，提出南向躍遷漸進(jìn)式擴(kuò)張模式，進(jìn)而導(dǎo)致海盆南北兩翼巖漿與構(gòu)造活動(dòng)的不對(duì)稱性；

第五章基于穿越海盆的多條多道地震數(shù)據(jù)，厘定了新生代南海擴(kuò)張以來(lái)海盆內(nèi)沉積物的時(shí)空展布特征，不同地質(zhì)時(shí)期沉積通量變化，以及對(duì)南海沉積充填過(guò)程的區(qū)域性及局域性控制因素。

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本書主要面向海洋地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)以及相關(guān)地球科學(xué)領(lǐng)域的研究人員和學(xué)者。它不僅適合從事大陸邊緣動(dòng)力學(xué)研究的專業(yè)人士，也適合對(duì)板塊構(gòu)造理論、海洋地質(zhì)以及地質(zhì)災(zāi)害有深入研究興趣的學(xué)者。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年9月出版《南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué)-從大陸破裂到海底擴(kuò)張》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）

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