国家自然科学基金资助项目优秀成果：南海大陆边缘动力学-从大陆破裂到海底扩张

本书是一本探讨亚洲大陆边缘，特别是南海区域的地质动力学的专著，详细分析大陆边缘从张裂到汇聚的地球动力学过程，并以南海为例，展示其独特的地质演化历程。亚洲大陆边缘的动力学过程复杂多变，涵盖了板块汇聚、碰撞、火山活动和海底扩张等现象，这些过程不仅影响了地区的地质结构，也与地震、火山和海啸的频发密切相关。通过对南海的深入研究，本书揭示了南海如何从陆缘张裂到海盆扩张等关键地质事件的发展，为理解全球边缘海盆的动力学提供了重要视角。

“十三五”国家自然科学基金资助项目优秀成果

前 言

大陆边缘动力学是探索大陆边缘从张裂到汇聚的地球动力学过程的学科，也是板块构造理论的重要组成部分。经典的板块构造理论建立在对大型洋盆海底构造研究的基础上，（如太平洋、大西洋）。而对于小型洋盆，由于受到周缘大型板块的构造耦合影响，动力学过程尤为复杂。亚洲大陆边缘是全球独特的复合型大陆边缘，位于欧亚、太平洋和印度-澳大利亚三大板块的汇聚、碰撞边界。其西部的青藏高原经历了强烈隆起，东部的西太平洋边缘汇集了全球约75%的边缘海。这些边缘海的陆缘张裂到海底扩张过程发生在板块俯冲汇聚背景下，与经典的“威尔逊旋回”超级大陆裂解过程相比（如冈瓦纳大陆裂解形成大西洋），具有独特的张裂模式和动力学机制。亚洲大陆边缘也是全球最为活跃的大陆边缘，发育有一系列的火山岛弧和弧后盆地，地震、火山和海啸危害严重。亚洲大陆边缘正在发生的岛弧、造山运动和边缘海盆演化体现了板块汇聚区岩石圈的各种性状，又与我国青藏高原、台湾岛、东海和南海的形成演化有着紧密关系，具有独特演化历史，是地球科学领域全球极少有的具研究价值的地区，一直以来倍受地学界关注。

南海作为亚洲大陆边缘一个独特的边缘海，不仅是印度-澳大利亚板块、欧亚板块和太平洋板块三大板块的汇聚中心，四周又包含了三大主要类型的大陆边缘，即南北两侧的张裂型（被动型）边缘、东侧的俯冲型（主动型）边缘和西侧的剪切（转换型）边缘。南海在新生代经历了大陆岩石圈拉张破裂、海盆扩张到后期的俯冲、碰撞的复杂演化过程，其形成历史不长、空间尺度不大，不仅是研究边缘海盆复杂演化机制和区域重要地质事件的关键地区，更是研究大陆边缘共轭张裂过程、构造演化模式和动力学机制的理想场所。

从有文字记载以来，南海便进入了我国先民的视线。西周时期记叙召穆公平定淮夷的《大雅·江汉》便有“…于疆于理，至于南海”一句。随着航海技术的发展，前人对南海的开发和认识也逐渐深入，并屡屡见诸如《南州异物志》《后汉书》《梁书》等古代文献。1973年出土于长沙马王堆汉墓的文物资料中，南海海域首次出现在中国的地形图上。

现今的南海位于中国南方，是中国最大的边缘海（其他两个为东海与黄海），自然海域面积达到350万km2。南海也是中国边缘海中水深最大的，平均水深近1200m，最大水深可达5500m。南海的北部是我国的华南大陆，东部通过菲律宾群岛与太平洋相隔，南部被包括婆罗洲、巴拉望在内的大型岛屿围限，而西部则是狭长的中南半岛。这里既有宽广平坦的陆架，也有遍布海山的洋盆；既有深邃的向东俯冲的马尼拉海沟，也有在海盆中央高耸的海底山脉。那么如此复杂的南海究竟是什么时候形成？又是如何形成？这也是地学界一直关注的两个一阶问题。

本书作者及所在团队自2002年以来基于国家重点基础研究发展计划（973计划）“中国边缘海的形成演化及重大资源的关键问题”（2000～2005年）和“南海大陆边缘动力学及油气潜力（2007～2011年）”项目、国家自然科学基金“南海大陆边缘动力学（2021～2025年）”项目、国家海洋调查专项、国际合作和国际大洋发现计划（IODP）获取的数据资料和样品分析，结合国际关注的热点，开展全地壳尺度深部结构、动力过程与构造-沉积响应等多时空尺度、多学科视野、多技术方法的联合研究，探索以南海为代表的西太平洋边缘海盆的生命史，也即“南海陆缘如何破裂”“海盆如何形成”“扩张为何停止”等问题。近5年来，团队在973计划项目，以及国家自然科学基金杰出青年科学基金项目、重点项目和面上项目的联合资助下：①建立了南海“大陆破裂非均一”的陆缘破裂模式。该破裂模式表现为三维不均一的构造-岩浆过程，包括拉张过程纵向上拉张因子随深部变化的分层的不均一，以及最终破裂过程横向上东、西侧陆缘岩浆活动的不均一；②构建了南海“海盆扩张非对称”的海盆扩张模式。该扩张模式不仅表现为周期性地幔活动控制下多幕次洋中脊南向跃迁主导的非对称扩张，而且扩张方向也发生多次变化，不连续-非对称的扩张方式最终导致南海残留洋中脊两翼构造与岩浆活动的不对称性。以上研究建立了以南海为代表的周缘受限型小洋盆独特的拉张-破裂-扩张模式，深化了对西太平洋俯冲背景下边缘海“非稳态不连续”扩张过程的新认识，丰富了以往立足于大型洋盆的大陆边缘动力学理论。

近三十年来南海深反射/折射地震测线分布图

南海海盆扩张过程重建简化示意图

内容介绍

全书共分为五章。

第一章介绍南海南部与北部陆缘岩石圈结构与深部动力学过程，并对南北共轭陆缘进行结构对比；

第二章介绍南海从陆架—陆坡—洋陆过渡带的构造与沉积演化过程，尤其是陆坡及洋陆过渡带区地壳强烈减薄的差异性伸展机制，以及从大陆破裂向初始海底演变过程中的构造与岩浆响应；

第三章从基于“空盆沉降”的构造沉降史分析的角度，讨论南海陆缘盆地多期次沉降的时空分布特征及影响沉降方式的控制因素；

第四章介绍南海海盆区深部结构、洋壳内部结构的特征及不对称性，以及洋壳的增生模式，通过对南海西南次海盆构造-沉积过程的详细介绍，提出南向跃迁渐进式扩张模式，进而导致海盆南北两翼岩浆与构造活动的不对称性；

第五章基于穿越海盆的多条多道地震数据，厘定了新生代南海扩张以来海盆内沉积物的时空展布特征，不同地质时期沉积通量变化，以及对南海沉积充填过程的区域性及局域性控制因素。

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本书主要面向海洋地质学、地球物理学以及相关地球科学领域的研究人员和学者。它不仅适合从事大陆边缘动力学研究的专业人士，也适合对板块构造理论、海洋地质以及地质灾害有深入研究兴趣的学者。

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本文摘自科学出版社2025年9月出版《南海大陆边缘动力学-从大陆破裂到海底扩张》一书，内容有删节。标题为编者所加。

（本文编辑：崔妍cuiyan@mail.sciencep.com）

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