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海域地质调查研究是建设海洋强国的基础工作,不仅对海洋地质的发展有重要的科学意义,而且对于维护我国海洋权益、发展海洋产业经济也至关重要。近年来我国取得了大量的海域调查资料,但是西太平地区的基础地质调查研究仍处于起步阶段。而众所周知中国大陆与海区的构造特征与西太平洋板块动力学过程息息相关,本文在最新覆盖全球的重力和地形数据的基础上,以183条深地震测深、多道地震测深剖面的2982个控制点作为约束,反演得到中国海-西太平洋莫霍面深度分布,研究该区的动力学分布特征,也为海洋调查提供了基础资料。 针对重力反演过程中基准面深度和密度差难以选取的难题,本文发展了一种带控制点的三维界面反演方法。根据控制点在逐步迭代过程中计算出最合适的密度基准面深度和界面密度差,使反演结果和控制点拟合最好,理论模型和南海地区的莫霍反演结果表明此方法可以取得比较理想的反演结果。 在中国海-西太平洋地区莫霍面分布特征研究基础上,结合该区地热、岩石圈厚度、地震活动等数据资料,分析认为研究区内各海域莫霍深度与地壳性质的变化是不同构造演化阶段的表现。以马里亚纳沟-弧-盆区重力反演拟合的2.5维剖面为例开展分析,认为热物质上涌导致了马里亚纳海槽处地幔密度减小,马里亚纳海槽以及帕里西维拉海盆到西马里亚纳海岭的下地壳高密度异常是由初始扩张时产生的岩浆残留下引起的。 针对南海地区岩石圈资料较少并且分辨率低的现状,本文选取一条南海西南次海盆的剖面,在重力、水深、热流、大地水准面和地震数据基础上,反演其岩石圈结构模型。这个模型有三种基本假设:岩石圈地幔的密度与温度相关,西南次海盆处于热稳态状态和均衡状态。岩石圈结果显示岩石圈底界从珠江口盆地的105km迅速抬升到西沙海槽的58km。在西沙海槽、西沙-中沙群岛、西南次海盆和礼乐滩处的岩石圈深度较为平缓,为53~60km,最浅处为古扩张中心的50km。根据冷却模型,由水深和热流得到的西南次海盆年龄比实际大许多,说明冷却模型不适用于西南次海盆,这可能是由于实际演化过程中一开始热散失较快而后期达到热稳定状态造成的。结合地质背景、多道地震数据、本次岩石圈模型和热流变结构的综合分析认为在南海西南次海盆形成过程中岩石圈地幔先于地壳破裂,属于被动大陆边缘中的typeⅡ型非火山型大陆边缘,并给出了两阶段破裂过程。