近日，中国地质大学（武汉）海洋学院任建业教授大陆边缘动力学研究团队在构造地质学领域国际顶级期刊《Tectonics》上发表论文，报道了南海北部陆缘变质核杂岩构造的组合类型、分布规律与形成演化机制。变质核杂岩构造的发现是近年来南海大陆边缘地质构造研究的重要进展，其记录了地壳岩石圈强烈伸展背景下临界破裂过程的丰富信息，中海石油（中国）有限公司已在这类构造中发现了亿吨级大油田，因而在学术界和产业界均引起极大的关注。本文主要的研究成果是阐明了地壳热状态和基底先存构造对于岩石圈伸展破裂过程的重要影响，提出裂陷期岩浆作用和先存构造体系的不均衡分布造成了南海北部不同类型变质核杂岩构造的规律分布和发育。论文的评审专家认为“这篇论文呈现了一系列非常重要的数据，记录了地壳和岩石圈伸展变形的多样性，将在科学界引起很大影响。”
图1.开平-白云凹陷变质核杂岩构造类型划分及时空分布规律图
开平-白云凹陷位于南海北部陆缘珠江口盆地西南部，沿走向方向该区域地壳厚度与结构具有显著差异。本研究运用覆盖整个开平-白云凹陷的高分辨率3D地震资料，发现在新生代拉张作用下，下地壳流变学行为存在显著差异，在白云凹陷东部和开平凹陷韧性下地壳被拆离断层剥露上拱，形成典型的地壳核杂岩构造，而在白云凹陷中部则是地幔物质被拆离断层剥露上拱，形成地幔核杂岩构造。OBS地震资料揭示地壳核杂岩发育区域底部存在岩浆底侵现象，此外两条先存深大断裂体系均位于地壳核杂岩发育区域，或表明岩浆作用与先存断裂是造成不同类型核杂岩构造发育的关键因素。
图2.岩浆作用不均衡分布导致沿走向方向构造变形差异示意图
本研究识别、追踪了开平-白云凹陷不同类型的变质核杂岩构造，对其进行了类型划分，揭示了其时空分布规律。通过沉降史模拟，发现地壳核杂岩的发育往往会限制盆地的垂向沉降，造成区域上的差异沉降现象。此外，岩浆底侵和先存断裂的分布规律表明，裂陷期底侵岩浆或可能沿先存断裂侵入地壳内部，使得下地壳温度升高，黏度降低，导致地壳热状态的不均衡分布，从而造成在同样构造应力下存发育不同伸展构造样式。南海北部陆缘变质核杂岩构造的发育也表明该区域具有高温陆缘背景特征，或可能与经历了强烈的中生代造山运动后，岩石圈尚未达到热力学平衡状态有关。
论文第一作者为中国地质大学（武汉）海洋学院博士生许延成，通讯作者为中国地质大学（武汉）海洋学院任建业教授，并与自然资源部第二海洋研究所和中海（石油）中国有限深圳分公司学者共同完成，获得国家自然科学基金重点项目（41830537）、面上项目（42272126）和（42276082）的联合资助。
论文引用和下载链接：Xu, Y., Ren, J., Zhao, Y., Zheng, J., Lei, C., & Zhu, D. (2024). Consequences of continental core complexes on rifting patterns: Insights from multichannel seismic data from the northern margin of the South China Sea. Tectonics, 43, e2023TC007870. https://doi.org/10.1029/2023TC007870
