國家自然科學基金資助項目優秀成果：南海大陸邊緣動力學-從大陸破裂到海底擴張

本書是一本探討亞洲大陸邊緣，特別是南海區域的地質動力學的專著，詳細分析大陸邊緣從張裂到匯聚的地球動力學過程，并以南海為例，展示其獨特的地質演化歷程。亞洲大陸邊緣的動力學過程復雜多變，涵蓋了板塊匯聚、碰撞、火山活動和海底擴張等現象，這些過程不僅影響了地區的地質結構，也與地震、火山和海嘯的頻發密切相關。通過對南海的深入研究，本書揭示了南海如何從陸緣張裂到海盆擴張等關鍵地質事件的發展，為理解全球邊緣海盆的動力學提供了重要視角。

“十三五”國家自然科學基金資助項目優秀成果

前 言

大陸邊緣動力學是探索大陸邊緣從張裂到匯聚的地球動力學過程的學科，也是板塊構造理論的重要組成部分。經典的板塊構造理論建立在對大型洋盆海底構造研究的基礎上，（如太平洋、大西洋）。而對于小型洋盆，由于受到周緣大型板塊的構造耦合影響，動力學過程尤為復雜。亞洲大陸邊緣是全球獨特的復合型大陸邊緣，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歷了強烈隆起，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張過程發生在板塊俯沖匯聚背景下，與經典的“威爾遜旋回”超級大陸裂解過程相比（如岡瓦納大陸裂解形成大西洋），具有獨特的張裂模式和動力學機制。亞洲大陸邊緣也是全球最為活躍的大陸邊緣，發育有一系列的火山島弧和弧后盆地，地震、火山和海嘯危害嚴重。亞洲大陸邊緣正在發生的島弧、造山運動和邊緣海盆演化體現了板塊匯聚區巖石圈的各種性狀，又與我國青藏高原、臺灣島、東海和南海的形成演化有著緊密關系，具有獨特演化歷史，是地球科學領域全球極少有的具研究價值的地區，一直以來倍受地學界關注。

南海作為亞洲大陸邊緣一個獨特的邊緣海，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，即南北兩側的張裂型（被動型）邊緣、東側的俯沖型（主動型）邊緣和西側的剪切（轉換型）邊緣。南海在新生代經歷了大陸巖石圈拉張破裂、海盆擴張到后期的俯沖、碰撞的復雜演化過程，其形成歷史不長、空間尺度不大，不僅是研究邊緣海盆復雜演化機制和區域重要地質事件的關鍵地區，更是研究大陸邊緣共軛張裂過程、構造演化模式和動力學機制的理想場所。

從有文字記載以來，南海便進入了我國先民的視線。西周時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。隨著航海技術的發展，前人對南海的開發和認識也逐漸深入，并屢屢見諸如《南州異物志》《后漢書》《梁書》等古代文獻。1973年出土于長沙馬王堆漢墓的文物資料中，南海海域首次出現在中國的地形圖上。

現今的南海位于中國南方，是中國最大的邊緣海（其他兩個為東海與黃海），自然海域面積達到350萬km2。南海也是中國邊緣海中水深最大的，平均水深近1200m，最大水深可達5500m。南海的北部是我國的華南大陸，東部通過菲律賓群島與太平洋相隔，南部被包括婆羅洲、巴拉望在內的大型島嶼圍限，而西部則是狹長的中南半島。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。那么如此復雜的南海究竟是什么時候形成？又是如何形成？這也是地學界一直關注的兩個一階問題。

本書作者及所在團隊自2002年以來基于國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）“中國邊緣海的形成演化及重大資源的關鍵問題”（2000～2005年）和“南海大陸邊緣動力學及油氣潛力（2007～2011年）”項目、國家自然科學基金“南海大陸邊緣動力學（2021～2025年）”項目、國家海洋調查專項、國際合作和國際大洋發現計劃（IODP）獲取的數據資料和樣品分析，結合國際關注的熱點，開展全地殼尺度深部結構、動力過程與構造-沉積響應等多時空尺度、多學科視野、多技術方法的聯合研究，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”“擴張為何停止”等問題。近5年來，團隊在973計劃項目，以及國家自然科學基金杰出青年科學基金項目、重點項目和面上項目的聯合資助下：①建立了南海“大陸破裂非均一”的陸緣破裂模式。該破裂模式表現為三維不均一的構造-巖漿過程，包括拉張過程縱向上拉張因子隨深部變化的分層的不均一，以及最終破裂過程橫向上東、西側陸緣巖漿活動的不均一；②構建了南海“海盆擴張非對稱”的海盆擴張模式。該擴張模式不僅表現為周期性地幔活動控制下多幕次洋中脊南向躍遷主導的非對稱擴張，而且擴張方向也發生多次變化，不連續-非對稱的擴張方式最終導致南海殘留洋中脊兩翼構造與巖漿活動的不對稱性。以上研究建立了以南海為代表的周緣受限型小洋盆獨特的拉張-破裂-擴張模式，深化了對西太平洋俯沖背景下邊緣海“非穩態不連續”擴張過程的新認識，豐富了以往立足于大型洋盆的大陸邊緣動力學理論。

近三十年來南海深反射/折射地震測線分布圖

南海海盆擴張過程重建簡化示意圖

內容介紹

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構與深部動力學過程，并對南北共軛陸緣進行結構對比；

第二章介紹南海從陸架—陸坡—洋陸過渡帶的構造與沉積演化過程，尤其是陸坡及洋陸過渡帶區地殼強烈減薄的差異性伸展機制，以及從大陸破裂向初始海底演變過程中的構造與巖漿響應；

第三章從基于“空盆沉降”的構造沉降史分析的角度，討論南海陸緣盆地多期次沉降的時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深部結構、洋殼內部結構的特征及不對稱性，以及洋殼的增生模式，通過對南海西南次海盆構造-沉積過程的詳細介紹，提出南向躍遷漸進式擴張模式，進而導致海盆南北兩翼巖漿與構造活動的不對稱性；

第五章基于穿越海盆的多條多道地震數據，厘定了新生代南海擴張以來海盆內沉積物的時空展布特征，不同地質時期沉積通量變化，以及對南海沉積充填過程的區域性及局域性控制因素。

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本書主要面向海洋地質學、地球物理學以及相關地球科學領域的研究人員和學者。它不僅適合從事大陸邊緣動力學研究的專業人士，也適合對板塊構造理論、海洋地質以及地質災害有深入研究興趣的學者。

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本文摘自科學出版社2025年9月出版《南海大陸邊緣動力學-從大陸破裂到海底擴張》一書，內容有刪節。標題為編者所加。

（本文編輯：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）

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