孙启良教授团队在国际地学著名期刊《GSA Bulletin》发表论文

近日，我校（武汉）吕氏贵宾会0022孙启良教授团队在国际著名科学期刊《Geological Society of America Bulletin》上发表论文，报道了南海西沙地块受拆离断层控制的裂后岩浆活动。这项研究强调了微板块内拆离断层对火山系统的关键作用，即在非均质地壳背景下，拆离断层为相对刚性的微板块提供了岩浆运移通道，并影响了火山的分布。

题目：Post-rift magmatism controlled by detachment faults in a microplate, northwestern South China Sea

作者：望畅，孙启良，Christopher K. Morley，黄海波

主要内容：

大陆边缘裂后岩浆活动通常集中在高度拉伸的盆地或超伸展裂谷内，而在这些构造薄弱带周围，岩石圈相对较厚的微板块并不具备理想的裂后岩浆活动条件。然而，南海西北部西沙隆起之上却发育了强烈的裂后岩浆活动，但岩浆运移机制目前尚不清楚。

西沙隆起是南海西北陆缘的微板块之一，地壳厚度约20km，本研究利用二维多道地震数据，在西沙地块东南部识别出20个5.5 Ma以来的火山及其下部的岩浆运移通道。这些通道均发育自半地堑底部，而这些半地嵌由一系列ENE-WSW向或E-W向的拆离断层控制，这些拆离断层可能与岩浆通道存在密切联系。此外，海底地震仪(OBS)数据显示，这些拆离断层延伸至中地壳；同时研究区内存在下地壳高速异常(HVL)和中地壳低剪切波速层(LVL)，这表明西沙隆起之下存在岩浆底侵和部分熔融，岩浆来源可能来自海南地幔柱。

图1 西沙隆起火山、下部运移通道剖面及其解释

图2 OBS2011-1剖面速度模型及深部地壳结构

本研究揭示了西沙隆起裂后岩浆活动的运移机制。延伸至中地壳的拆离断层捕获了部分熔融产生的岩浆，并为其在地壳内的垂向运移提供了通道。进入沉积层后，拆离断层仍然是岩浆的主要运移通道；在沉积层间的刚性差异和区域应力场的影响下，岩浆在半地堑的侧翼和沉积中心开辟了次级运移通道。因此，较大规模的火山出现在基底高地上方，而小规模火山位于半地堑内部。这项研究强调了拆离断层对火山系统的关键作用，即在非均质地壳的背景下，拆离断层为相对刚性的微板块提供了岩浆运移通道，并影响了火山的分布。同时，该研究促进了对裂后岩浆活动和大陆边缘动力学演化的认识，并可应用于其他地质背景相似的区域。此外，本研究为不同成因的海底丘状体（Mound structure）提供了识别标准，适用于研究区以外的地区。

图3 岩浆运移模式

该研究成果近期发表在Geological Society of America Bulletin上，由我校（武汉）吕氏贵宾会0022博士生望畅（第一作者）和孙启良教授（通讯作者）、泰国PTT 勘探与开发公司Christopher K. Morley教授以及中国科学院南海海洋研究所黄海波副研究员共同完成。感谢国家自然科学基金重点项目（42130408）、优秀青年项目（42222607）和面上项目（42176085）对本研究的联合资助。

论文引用：

Wang, C., Sun, Q., Morley, C. K., and Huang, H., 2023, Post-rift magmatism controlled by detachment faults in a microplate, northwestern South China Sea: Geological Society of America Bulletin, https://doi.org/10.1130/B36981.1