海南地幔柱与南海形成演化.pdf

2007 年 6 月,第 13 卷,第 2 期,311-322页高校地质学报
June 2007,Vol. 13, , p. 311-322 Geological Journal of China Universities
海南地幔柱与南海形成演化
鄢全树1, 2,石学法1
(,第一海洋研究所, 青岛 266061;
,青岛 266071)
摘要:东南亚上地幔地震层析成像表明,海南岛周围之下存在地幔柱,近垂直的低波速柱体位于海南岛及南海之
下,从浅部向下穿越660 km的不连续面处(上下地幔的分界面)并一直延伸到1 900 km。南海及周边地区包括雷
琼半岛、海南岛、北部湾盆地、广西北海涠洲岛、以及中南半岛等地,分布有一定量的新生代碱性玄武岩,它们
的地球化学数据显示出OIB的特点并具有DUPAL异常,表明其源区较深。此外,由南海新生代碱性玄武岩中的橄
榄石-流体平衡所推导的南海底地幔潜在温度( 1 661℃)位于夏威夷(1 688℃)与冰岛热点(1 637℃)相应值
之间,为海南岛地幔柱的存在提供了岩石学及矿物化学方面的约束。基于以上地球物理学、地球化学及矿物化学
方面的证据,结合数字模拟实验资料,表明在海南岛及邻近区域之下存在地幔柱。建立了一个南海形成演化的初
步模型:(1)50~32 Ma,印度洋板块-欧亚板块碰撞及其所导致的太平洋板块后退的综合效应为南海地区提供了
一个伸展环境,进而为地幔柱物质的上升提供了通道;(2)32~21 Ma,当地幔柱柱头到达软流圈时, 由于侧向物
质流与扩张中心发生相互作用,促进了南海的扩张,并在26~24 Ma期间发生了洋脊重新就位,使扩张中心从原来
的18°N附近(即现今西北海盆的中心)°N附近(即现今的东部亚盆);(3)21~ Ma, 随着地幔柱
效应的逐渐增强,热点-洋脊相互作用越来越强烈,在大约21 Ma发生了洋脊的再次重新就位事件,诱发了西南海
盆的扩张;(4) Ma~现在,由于印澳板块前缘与巽他大陆碰撞, Ma停止扩张,并沿着南
沙海槽及吕宋海沟向菲律宾岛弧及巴拉望地块之下俯冲,而南海热点继续活动,直到第四纪还有碱性玄武岩喷出
地表。
关键词:海南地幔柱;碱性玄武岩;南海形成演化;柱脊相互作用
中图分类号:; 文献标识码:A 文章编号:1006-7493(2007)02-0311-12
Qiu et al, 2001; Clift et al, 2002; Shi et al, 2003; Zhu et
1 引言 al, 2004; 万玲等, 2005; 姚伯初等, 2005; Braitenberg
西太平洋集中发育了全球75%的边缘海盆地, et al, 2006),但有关南海的形成演化的观点众多,
这些盆地形成于始新世、渐新世—中新世和晚中其关键点在于不同学者对南海形成演化的动力源
新世、第四纪3个边缘海扩张幕(任建业和李思认识不一(Karig,1971; Taylor and Hayers,1980,1983;
田, 2000)。研究表明,这些边缘海盆的动力学背景 Tapponnier, 1986; 陈国达,1988; Briais et al, 1993;
既存在共性,也存在个性,因此其形成演化的模李思田等,1998)。近来获得的有关地球物理学
型不能一概而论。南海是西太平洋最大的边缘海(Lebedev et al, 2000; Lebedev and Nolet, 2003;
盆之一,对其深入研究有助于正确揭示南海形成 Montelli et al, 2005,2006; Nolet et al, 2006, 2007)、数
演化以及南海地区周缘油气盆地形成的动力学问值模拟实验(夏斌等, 2005)以及南海及周边地区
题。截止目前,前人对于南海的研究(尤其是地球的岩石学(Tu et al, 1992; Hoang et al, 1996; 张明等,
物理学方面)积累了丰富的资料(Xia et al, 1994; 1992; Zhou and Mukasa, 1997; 贾大成等, 2003; 李昌年
Wei and Chung, 1995; Zhou et al, 1995; Schluter et al, 等, 2005)资料有助于我们重新审视南海形成演化
1996; Ludmann and Wong, 1999; Wang et al, 2000; 张的动力学背景。基于以