2024年7月22日在国际权威学术期刊《Geological Journal》上在线发表了题为：“Continuous distribution pattern and the origin of the high-velocity layer in the Pearl River Mouth Basin in the northern South China Sea: Constraints by gravity modelling”的最新研究成果。该成果是由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室朱俊江教授团队完成，该成果的第一作者为硕士生朱庆龙，通讯作者为朱俊江教授。

下地壳高速层在全球被动大陆边缘地壳中广泛发育，它的形成和分布规模一直受到许多学者的关注和研究，最为争议的是下地壳高速层的分布模式，主要有连续分布和不连续分布两种模式。常规的海底地震仪探测揭示下地壳高速层的P波速度(Vp)在 7.1-7.7 km/s范围变化，明显高于正常的陆壳的下地壳P波速度，其中纵-横波速比（Vp/Vs）在1.8-1.9之间，反映了一种异常的下地壳结构特征。南海北部大陆边缘开展的海底地震仪探测得到的深部地壳结构中也广泛发育下地壳高速层，对下地壳高速层分布的精细研究对理解南海北部大陆边缘裂解和地壳减薄机制的研究具有重要科学意义（图1）。本研究利用南海北部跨珠江口盆地内的三条地震反射剖面和自由空间重力异常数据，开展了穿越珠江口盆地内凹陷带和隆起带的三条地震反射剖面的地壳结构重力模拟，获取了珠江口盆地在地震剖面上的深部地壳密度结构变化特征。

图1 南海北部二维地震测线地壳速度结构及下地壳高速层分布

依据盆地内三条地震测线的重力模拟结果，展示珠江口盆地下的地壳厚度为12 - 23 km，由陆向海逐渐减薄，反映了减薄型陆壳地壳结构。下地壳高速层向东延伸至东沙隆起，向西则尖灭在白云凹陷，下地壳高速层的平均厚度为4 - 6 km，在东沙隆起处最厚可达8 km左右（图2），下地壳高速层的厚度变化暗示了地幔底侵的连续展布和强烈的岩浆活动。

本文使用重力模拟方法检测了南海北部珠江口盆地下地壳高速层的不连续分布和连续分布两种模式，通过构建不同的地壳结构模型和开展最优地壳结构的重力模拟，发现下地壳高速层的连续分布模式很好的对应珠江口盆地的地壳减薄特征和对地壳结构的重力异常响应, 提出珠江口盆地下地壳高速层是由南海扩张之后高温熔融的地幔长期底侵作用下形成。

本研究受国家自然科学基金项目、崂山实验室科技创新和中央高校基础研究项目等资助。

图2 地震反射剖面P3的最优重力模拟结果和四种不同厚度下地壳高速层重力模拟测试

图3 下地壳高速层不连续分布和连续分布两种模式的重力模拟结果对比

Zhu, Q., Zhu, J., Chen, X., Jiao, Y., Ding, X., Liu, Z., Li, S., Liu, Y., & Qiu, X. (2024). Continuous distribution pattern and the origin of the high-velocity layer in the Pearl River Mouth Basin in the northern South China Sea: Constraints by gravity modelling. Geological Journal, 1-19.

文章链接：https://doi.org/10.1002/gj.5021.