珍貝—黃巖海山鏈熱-重力均衡動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制

于 磊 張 健, 陳 石 董 淼 徐長(zhǎng)儀

1） 中國(guó)北京100049中國(guó)科學(xué)院計(jì)算地球動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2） 中國(guó)北京100049中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 3） 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所

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珍貝—黃巖海山鏈熱-重力均衡動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制

1） 中國(guó)北京100049中國(guó)科學(xué)院計(jì)算地球動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2） 中國(guó)北京100049中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 3） 中國(guó)北京100081中國(guó)地震局地球物理研究所

珍貝—黃巖海山鏈作為我國(guó)南海的殘留擴(kuò)張中心， 對(duì)其研究具有重要的科學(xué)意義． 本文運(yùn)用均衡學(xué)方法， 通過(guò)重力異常數(shù)據(jù)反演了過(guò)珍貝—黃巖海山鏈剖面的地殼界面變化， 同時(shí)計(jì)算了巖石圈熱結(jié)構(gòu)狀態(tài)， 在此基礎(chǔ)上建立了珍貝—黃巖海山鏈的巖石圈地溫結(jié)構(gòu)模型. 通過(guò)均衡分析方法， 對(duì)剖面上測(cè)點(diǎn)的海底地形數(shù)據(jù)進(jìn)行了熱均衡和重力均衡分析， 得到了熱均衡和重力均衡形變量． 結(jié)果表明， 在珍貝—黃巖海山鏈高熱流區(qū)域， 熱均衡作用可以產(chǎn)生最大約0.55 km的形變， 其重力均衡形變范圍為0.77—1.89 km． 熱均衡通過(guò)改變海底地形和地殼物質(zhì)密度不斷作用于重力均衡， 重力又反過(guò)來(lái)作用于熱均衡， 形成了熱均衡-重力均衡動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制．

珍貝—黃巖海山鏈 巖石圈 熱均衡 重力均衡

引言

珍貝—黃巖海山鏈?zhǔn)呛５讛U(kuò)張后期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物， 被認(rèn)為是殘留擴(kuò)張中心， 對(duì)其進(jìn)行均衡動(dòng)態(tài)研究具有重要的科學(xué)意義． 利用重力和地形資料研究地殼均衡在我國(guó)起步較晚， 最早為雷受旻（1984）等利用艾利（Ariy）模式計(jì)算了我國(guó)南海地區(qū)的均衡異常， 此后馮銳等（1987）在我國(guó)東部等海區(qū)作了實(shí)驗(yàn)均衡改正． 均衡改正計(jì)算隨著地殼均衡學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了局部補(bǔ)償、 區(qū)域補(bǔ)償、 實(shí)驗(yàn)均衡模式和動(dòng)態(tài)均衡模式等4個(gè)階段． 張訓(xùn)華（1996）對(duì)采用局部補(bǔ)償模式（艾利模式）計(jì)算的南海均衡異常分析時(shí)發(fā)現(xiàn)， 整個(gè)海區(qū)以正異常為主， 珍貝—黃巖海山鏈出現(xiàn)了低均衡重力異常， 將以正異常為主的南海海域分成南北兩部分， 似乎均衡改正不完全． 對(duì)于這種現(xiàn)象目前尚未能作出合理解釋， 南海的補(bǔ)償機(jī)制仍沒有解決．

本文以珍貝—黃巖海山鏈為例， 結(jié)合地?zé)崤c重力數(shù)據(jù)， 提出了熱-重力均衡動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模式． 該模式原理為： 熱地幔物質(zhì)對(duì)上覆低密度地殼加熱， 基于熱脹冷縮原理， 上覆低密度地殼巖石圈產(chǎn)生形變. 由于受到水平方向上巖石圈的擠壓作用， 所產(chǎn)生的水平方向的膨脹作用不明顯， 主要表現(xiàn)在垂直方向上． 受熱膨脹作用的影響， 地殼物質(zhì)向上運(yùn)移， 產(chǎn)生海底地形高程和物質(zhì)密度變化． 熱均衡作用通過(guò)改變地殼物質(zhì)密度和海底地形高程間接作用于重力均衡． 當(dāng)南海中存在地幔對(duì)流或地幔熱柱時(shí)， 熱動(dòng)力充足， 地殼物質(zhì)在垂直方向上運(yùn)移頻率和幅度變大， 重力均衡狀態(tài)被打破， 進(jìn)而產(chǎn)生火山噴發(fā)、 海嘯、 海底地震等現(xiàn)象． 當(dāng)?shù)蒯?duì)流或地幔熱柱位置發(fā)生遷移之后， 地幔熱動(dòng)力不足， 地殼物質(zhì)冷卻產(chǎn)生熱沉降， 此時(shí)重力均衡成為均衡主導(dǎo)作用， 地殼物質(zhì)向下運(yùn)移， 逐漸達(dá)到重力均衡狀態(tài)． 為了探討熱均衡和重力均衡產(chǎn)生的影響， 本文分別計(jì)算熱均衡形變量以及無(wú)熱均衡作用影響下的重力均衡形變量， 并將二者進(jìn)行對(duì)比， 進(jìn)而得到動(dòng)態(tài)熱均衡和重力均衡對(duì)地殼物質(zhì)垂直方向上位移的影響程度．

1 地質(zhì)背景和重力異常場(chǎng)特征

南海是新生代形成的洋盆（姚伯初， 1996）， 位于歐亞、 印度、 太平洋三大板塊交匯處， 大陸與海洋、 地殼與地幔的物質(zhì)交換尤其活躍（張健等， 2001； 閆貧， 劉海齡， 2005）， 是研究被動(dòng)大陸邊緣及邊緣海演化的理想場(chǎng)所（楊金玉等， 2001）． 南海在形成演化過(guò)程中發(fā)生海底擴(kuò)張（周蒂等， 2005）， 擴(kuò)張中心巖漿大規(guī)模產(chǎn)出． 擴(kuò)張期后， 擴(kuò)張中心冷卻， 經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的熱沉降作用， 形成了海山（閆貧， 劉海齡， 2005）． 珍貝—黃巖海山鏈被認(rèn)為是南海中央海盆的殘留擴(kuò)張中心， 是南海擴(kuò)張期后晚中新世火山活動(dòng)的產(chǎn)物（王葉劍等， 2009）． 圖1a給出了南海海底地形及熱流分布. 可以看出南海北部熱流值較低， 大致為60—80 mW/m2， 部分地區(qū)熱流值小于60 mW/m2． 南海海盆為熱盆， 盆內(nèi)熱流值大致為80—120 mW/m2， 部分地區(qū)熱流值大于120 mW/m2（張健， 石耀霖， 2004）． 由于珍貝—黃巖海山鏈處熱流測(cè)點(diǎn)少， 據(jù)周圍地區(qū)觀測(cè)值及熱模擬推算， 該處熱流值大致為120—160 mW/m2， 其中160 mW/m2為海山處沒有完全冷卻時(shí)的值（張健， 汪集旸， 2000）．

根據(jù)水深及海底地貌地形特征， 南海海盆可以劃分為西北海盆、 中央海盆和西南海盆等3個(gè)次海盆（Taylor, Hayes, 1980, 1983）． 其中, 中央海盆南北長(zhǎng)約900 km、 東西寬約450 km， 呈扁菱形狀. 其海底由南向北依次分布著珍貝—黃巖海山鏈、 漲中海山、 憲南海山、 憲北海山、 玳瑁海山． 沿15°N分布的珍貝—黃巖海山鏈由黃巖海山、 珍貝海山等組成, 其東西長(zhǎng)約250 km, 南北寬約40—60 km, 分布在14°49′N—15°42′N、 116°12′E—118°42′E海域（圖1b）, 是該區(qū)規(guī)模最大的長(zhǎng)條狀東西向鏈狀海山（林巍等， 2013）． 如圖1c所示， 珍貝—黃巖海山鏈重力異常呈東西向長(zhǎng)條串珠狀展布． 組成海山鏈的每個(gè)海山表現(xiàn)為孤立的重力高值異常圈閉, 分別對(duì)應(yīng)（90—210）×10-5m/s2的重力高值異常區(qū)． 布格重力異常（圖1d）顯示, 珍貝—黃巖海山鏈對(duì)應(yīng)著孤立的重力低值異常圈閉, 海底平原布格重力異常均在400×10-5m/s2以上, 海山分別對(duì)應(yīng)著（100—300）×10-5m/s2的重力低值異常區(qū)．

圖1 研究區(qū)地質(zhì)與地球物理特征圖

2 均衡計(jì)算方法

2.1 熱均衡形變量

巖石圈熱狀態(tài)和結(jié)構(gòu)存在差異性. 南海擴(kuò)張時(shí)期， 由于巖石圈拉張減薄產(chǎn)生熱物質(zhì)上涌； 擴(kuò)張期后， 基于熱脹冷縮原理， 巖石圈經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的熱沉降作用， 冷卻收縮， 地表下沉（何麗娟， 2002; 陳石等， 2011）， 從而產(chǎn)生熱均衡調(diào)整． 在不考慮巖石圈厚度不準(zhǔn)確、 南海海盆地表熱流測(cè)量誤差（張健， 汪集旸， 2000）以及地殼橫向密度分布不均勻等影響因素（Sandwell, Smith， 1997； Smith, Sandwell， 1997）的情況下， 按照海洋地區(qū)熱均衡研究理論（Hasterok, Chapman， 2007a， b）， 巖石圈分層地?zé)崮Ｐ蜔峋獗硎緸?/p>

（1）

式中,Ai為第i層生熱率，ki為第i層熱導(dǎo)率， Δzi為第i層厚度，qi-1為第i層頂部熱流，Ti-1為第i層頂部的溫度．

本文的計(jì)算模型中設(shè)定地表至上地幔巖石圈的熱過(guò)程中熱傳導(dǎo)占主導(dǎo)機(jī)制， 而在地幔中熱對(duì)流占主導(dǎo)作用， 因此， 巖石圈底部的熱狀態(tài)用等熵關(guān)系式來(lái)表達(dá)：

（2）

式中:z為計(jì)算深度；Ta為巖石圈溫度， 取1573 K； 地幔絕熱梯度約為0.3 K/km （Turcotte, Schubert， 2002）．

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 巖石熱導(dǎo)率隨溫度和壓力變化（Hofmeister， 1999）． 通常在等壓條件下， 巖石熱導(dǎo)率隨溫度升高而減小． 本文按照McKenzie等（2005）的研究結(jié)果給出了溫度、 壓力的變化與巖石圈熱導(dǎo)率k的經(jīng)驗(yàn)公式為

（3）

式中，kh為巖石圈隨溫度變化的熱導(dǎo)率，b=5.3,c=1.5×10-3,d0=1.753×10-2,d1=-1.0365×10-4,d2= 2.2451×10-7,d3=-3.4071×10-4（Hofmeister， 1999）． 溫度變化產(chǎn)生的熱均衡形變量ΔεT的表達(dá)式為

（4）

式中：α為巖石熱膨脹系數(shù)，α=3.0×10-5K-1；T（z）為計(jì)算區(qū)域的地溫結(jié)構(gòu)，Tref（z）為標(biāo)準(zhǔn)化參考地溫結(jié)構(gòu)；zmax為巖石圈厚度． 由于全球巖石圈厚度為60—120 km， 而本文研究區(qū)域位于南海海盆內(nèi)部， 屬于巖石圈最薄弱的地區(qū)， 故zmax取60 km．

2.2 重力均衡形變量

重力均衡理論認(rèn)為， 由于地形負(fù)載和其橫向密度分布存在差異性， 均衡面以上的地殼物質(zhì)會(huì)在重力作用下產(chǎn)生均衡調(diào)整． 由于研究區(qū)域位于海域， 需要考慮海水壓力影響， 海洋地區(qū)重力均衡形變量Δεw（圖2）根據(jù)重力均衡理論可建立如下關(guān)系：

（5）

圖2 海洋地殼組分均衡調(diào)整模式示意圖（引自McKenzie等， 2005）圖中LOC為補(bǔ)償深度， MSL為平均海平面

上的地幔物質(zhì)密度， 取3.3 g/cm3;hm為均衡面以上的地幔物質(zhì)厚度；ρw為海水密度， 取1.03 g/cm3；ε為海底地形高程． 地幔物質(zhì)厚度hm與重力均衡形變量Δεw之間的關(guān)系為

（6）

結(jié)合式（5）、 （6）化簡(jiǎn)得到重力均衡形變量Δεw為

（7）

式中, 地殼平均密度ρc和地殼平均厚度hc可根據(jù)地震數(shù)據(jù)由地震縱波速度與巖石密度之間的非線性經(jīng)驗(yàn)公式----加德納公式計(jì)算求得， 即

（8）

由于中央海盆位于南海海盆中部， 海底地形低， 上部承載水壓大， 巖石充水飽和性好， 因而用加德納公式計(jì)算的地殼密度誤差相對(duì)較低． 在后面的計(jì)算中， 測(cè)點(diǎn)的地殼平均密度差為0.1 g/cm3時(shí)， 重力均衡差為100 m， 在允許的誤差范圍之內(nèi)．

3 數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果分析

本文海底地形及自由空間重力異常數(shù)據(jù)引自美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所（http:∥topex.ucsd.edu/）， 數(shù)據(jù)精度均為1′×1′． 海底地形模型基于V17.1， 重力模型基于V22.1． 地震數(shù)據(jù)引自2011年5—6月， 在“南海深海過(guò)程演變”項(xiàng)目支持下， 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所、 國(guó)家海洋局第二海洋研究所、 廣東省地震局、 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局等單位合作的三維海底地震儀探測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（丘學(xué)林等， 2012； 王建等， 2014）．

3.1 熱均衡計(jì)算結(jié)果

依據(jù)第2節(jié)的方法原理， 在給定地表熱流值的情況下， 根據(jù)式（1）—（3）計(jì)算了珍貝—黃巖海山鏈的理論巖石圈溫度與熱流曲線， 巖石圈厚度取60 km． 整個(gè)細(xì)化的模型分為4層， 具體參數(shù)見表1． 圖3a給出了地表熱流值為80—160 mW/m2的9條曲線， 計(jì)算間隔為10 mW/m2． 等熵關(guān)系依據(jù)式（2）計(jì)算． 另外， 根據(jù)式（4）計(jì)算了由于溫度變化產(chǎn)生的理論熱均衡形變量ΔεT． 南海海盆屬于熱盆， 熱流值較高， 其內(nèi)部絕大多數(shù)熱流觀測(cè)值均大于80 mW/m2． 海盆周邊存在多期火山活動(dòng)的區(qū)域?qū)崪y(cè)熱流值， 高達(dá)340 mW/m2（Wuetal， 1999）． 研究表明， 中央海盆在15 Ma停止擴(kuò)張， 巖漿物質(zhì)逐漸冷卻， 產(chǎn)生熱沉降， 作為南海殘留擴(kuò)張中心的珍貝—黃巖海山鏈處熱流值隨之降低． 在不確定地表熱流值的情況下， 以深海平原的平均熱流值80 mW/m2為均衡參考量（Wuetal， 1999）， 將地表熱流值為80—160 mW/m2所產(chǎn)生的熱均衡形變量繪制成曲線， 如圖3b所示． 當(dāng)珍貝—黃巖海山鏈處熱流值高達(dá)160 mW/m2時(shí)， 由于熱膨脹效應(yīng)產(chǎn)生的地形形變量為0.55 km． 若以全球平均熱流值60 mW/m2為均衡參考量時(shí)， 由于熱膨脹效應(yīng)產(chǎn)生的地形形變量則會(huì)更大．

表1 熱均衡模型的材料參數(shù)（引自張健和石耀霖， 2004）Table 1 Material parameters of the thermal equilibrium model （after Zhang and Shi, 2004）

圖3 熱均衡計(jì)算結(jié)果

3.2 重力均衡計(jì)算結(jié)果

為了獲得相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)點(diǎn)平均地殼厚度與地殼密度， 本文首先采用Parker界面反演法， 用布格重力異常反演出南海的莫霍面深度（郝天珧等， 2008）， 并與地震數(shù)據(jù)計(jì)算得到的莫霍面深度進(jìn)行對(duì)比得到測(cè)線上的莫霍面深度（圖4中最下面黑粗線）， 發(fā)現(xiàn)珍貝—黃巖海山鏈處的莫霍面深度為12—14 km， 而其周邊海盆地殼厚度僅為8—10 km．

圖4 過(guò)珍貝—黃巖海山鏈的三維地震速度剖面[根據(jù)丘學(xué)林等（2012）和王建等（2014）修改]

測(cè)點(diǎn)海底地形高程/km地殼厚度/km平均地殼密度/（g·cm-3）2-4．28102．7313-4．0110．52．7544-1．3113．52．7035-2．0010．52．7666-2．55112．7347-3．8811．52．7188-4．0111．52．6979-4．3910．52．72310-3．06112．71011-1．1511．52．676

圖4給出了過(guò)珍貝—黃巖海山鏈的三維地震速度剖面． 圖中共有13個(gè)地震測(cè)點(diǎn)， 由于測(cè)線邊緣地區(qū)接收信息較少， 其結(jié)果精度較低， 因而在計(jì)算時(shí)去掉1， 12， 13號(hào)測(cè)點(diǎn)， 保留2—11號(hào)測(cè)點(diǎn)． 用地震速度與巖石密度的經(jīng)驗(yàn)公式（加德納公式）， 將測(cè)點(diǎn)的地震速度數(shù)據(jù)換算成密度． 表2給出了計(jì)算重力均衡所需要的模型參數(shù)．

對(duì)于海洋重力均衡的計(jì)算， 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的選取對(duì)結(jié)果影響比較大. 為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性， 本文調(diào)研了南海海盆及其周邊區(qū)域大量的地震剖面， 以及由地震剖面反演出的密度剖面． 根據(jù)調(diào)研的地震剖面選取標(biāo)準(zhǔn)參考地殼厚度為30 km， 大于海盆內(nèi)部的地殼厚度， 小于陸殼厚度； 參考平均地殼密度為2.78 g/cm3（Chenetal, 2009）． 基于標(biāo)準(zhǔn)化參量， 利用艾利模型計(jì)算了重力均衡量， 結(jié)果如圖5所示． 圖5a為重力均衡形變量與海底地形對(duì)照?qǐng)D． 可以看出， 海底地形高程與重力均衡形變量具有一定的相關(guān)性， 地形相對(duì)較高的， 其均衡修正值也相對(duì)較大. 珍貝、 黃巖兩座海山處均衡修正量最大， 可達(dá)1.6—1.89 km； 兩座海山之間的位置均衡修正量最小， 僅為0.77 km．

圖5 重力均衡計(jì)算結(jié)果

由于珍貝—黃巖海山鏈?zhǔn)悄虾埩魯U(kuò)張中心， 擴(kuò)張期巖漿熱液活動(dòng)比較頻繁， 對(duì)于沒有熱流測(cè)點(diǎn)的情況， 按照3.1節(jié)所述， 本文賦予整條測(cè)線地表熱流值為160 mW/m2， 該值對(duì)應(yīng)的熱均衡量為0.55 km． 利用熱均衡與重力均衡的比值作為衡量熱均衡與重力均衡對(duì)于物質(zhì)垂向變形的影響結(jié)果， 如圖5b所示. 可以看出， 測(cè)線上各測(cè)點(diǎn)的比值均小于1， 熱均衡量相對(duì)于重力均衡的作用要小一些． 而在珍貝、 黃巖兩座海山處， 地殼厚度最厚， 熱均衡與重力均衡的比值達(dá)到最小， 僅為0.3； 海山之間的部分， 地殼厚度相對(duì)較薄， 熱均衡與重力均衡的比值大于0.7， 基本上達(dá)到對(duì)等的水平． 除黃巖海山處的測(cè)點(diǎn)之外， 從曲線總體趨勢(shì)上看， 熱均衡形變量與重力均衡形變量之比與地殼厚度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系， 說(shuō)明熱均衡對(duì)地殼薄的地區(qū)影響更大． 但黃巖海山處沒有表現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系， 究其原因， 可能與地震測(cè)點(diǎn)的疏密程度及莫霍面的反演精度有關(guān)．

通過(guò)熱均衡與重力均衡對(duì)比分析， 發(fā)現(xiàn)熱均衡作為主動(dòng)均衡因素， 重力均衡作為被動(dòng)均衡因素， 雖然熱均衡量對(duì)于重力均衡量相對(duì)小一些， 但作為同一個(gè)數(shù)量級(jí)的均衡調(diào)節(jié)因素， 熱均衡作用不容忽視．

4 討論與結(jié)論

由于在南海的形成演化過(guò)程中發(fā)生海底擴(kuò)張， 其擴(kuò)張中心巖漿大規(guī)模產(chǎn)出， 周圍巖石圈受熱膨脹； 擴(kuò)張期后， 擴(kuò)張中心冷卻， 經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的熱沉降作用， 巖石圈收縮， 地表下降． 基于熱脹冷縮原理， 巖石圈受熱產(chǎn)生的地形形變， 與由于受自身重力作用產(chǎn)生的地形形變作為持續(xù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)系， 促使地表向更均衡的方向發(fā)展． 本文通過(guò)熱均衡與重力均衡的計(jì)算發(fā)現(xiàn)：

1） 珍貝—黃巖海山鏈由于熱均衡作用最大可產(chǎn)生約0.55 km的形變， 并且在地殼越薄弱、 構(gòu)造活動(dòng)越活躍、 地表熱流值越高的地區(qū)， 熱均衡產(chǎn)生的效果越明顯． 與熱均衡形變量相比， 重力均衡量值相對(duì)較大， 最大可產(chǎn)生1.89 km的形變. 珍貝、 黃巖兩座海山之間的重力均衡修正量只有0.77 km， 與海底地形存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系．

2） 由于海盆中地殼厚度薄、 密度大、 熱流值高， 其重力均衡改正量相對(duì)較小， 熱均衡改正量相對(duì)較大． 而陸殼內(nèi)地殼厚度厚， 密度相對(duì)更小， 重力均衡改正量大， 熱均衡改正量相對(duì)較小， 因而產(chǎn)生了陸地均衡改正相對(duì)完全而海洋均衡改正相對(duì)不完全的現(xiàn)象， 熱均衡對(duì)海洋重力均衡的影響比對(duì)陸地大．

3） 采用重力學(xué)與地?zé)釋W(xué)交叉融合的方法， 克服了單一方法在地球物理學(xué)應(yīng)用中的多解性和局限性． 在前人提出的問(wèn)題上進(jìn)一步研究， 找出了南海重力均衡改正不完全的原因， 推動(dòng)了地殼均衡模式中動(dòng)態(tài)均衡補(bǔ)償模式的發(fā)展．

4） 提出了熱-重力均衡動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模式. 基于熱脹冷縮原理， 巖石圈受熱膨脹產(chǎn)生向上的地形形變， 重力作用則基于萬(wàn)有引力， 產(chǎn)生向下的形變調(diào)整， 熱均衡通過(guò)改變海底地形和物質(zhì)密度不斷作用于重力均衡， 重力均衡又反過(guò)來(lái)作用于熱均衡， 從而形成了熱-重力均衡動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制．

由于南海深海盆地區(qū)地球物理資料較少， 珍貝—黃巖海山鏈處沒有實(shí)測(cè)熱流值， 文中所用的熱流值根據(jù)南海整體熱流值分布和南海構(gòu)造活動(dòng)推算而得， 因而對(duì)于本文數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性只能等將來(lái)獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)后進(jìn)行驗(yàn)證； 另外， 由于受儀器設(shè)備和測(cè)量成本的限制， 該地區(qū)地震測(cè)線的長(zhǎng)度較短， 測(cè)點(diǎn)的密集程度相對(duì)較低， 獲得比較精細(xì)的地層速度-密度結(jié)構(gòu)十分必要． 在未來(lái)的工作中， 作者將對(duì)考慮熱因素的重力均衡進(jìn)行計(jì)算， 以獲取更為精確的重力均衡補(bǔ)償結(jié)果來(lái)充實(shí)南海地區(qū)的地球物理資料． 此外， 還希望能獲得更多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證， 不斷修正計(jì)算結(jié)果， 以完善均衡理論．

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Thermal-gravity equilibrium adjustment mechanism of Zhenbei-Huangyan seamount chain

1）LaboratoryofComputationalGeodynamics,ChineseAcademyofScience,Beijing100049,China

2）UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

3）InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China

During the processing of isostatic gravity anomaly analysis, it was pointed that the isostatic correction of the South China Sea was not completely, especially in Zhenbei-Huangyan seamount chain. No reasonable explanation for this phenomenon has been proposed until now, and seamounts compensation mechanism remains unresolved. It is feasible and necessary to conduct the dynamic equilibrium research in this region. We combine the thermal and gravimetric method to evaluate crustal density structure so as to establish the litho-spheric thermal structure of Zhenbei-Huangyan seamount chain based on the observed free-air gravity anomaly data. And then we analyze the thermal equilibrium and the gravity equilibrium effects based on the submarine topography data by adopting the standardized equilibrium technology. The results show that in the high heat flow region of Zhenbei-Huangyan seamount chain, the deformation induced by the thermal equilibrium is up to 0.55 km and the deformation due to the gravity is from 0.77 to 1.89 km. As a long-term adjustment factor, the thermal equilibrium constantly affects the gravity equilibrium by changing submarine topography and crustal material density， and gravity acts on geothermal equilibrium in turn at the same time， so the dynamic adjustment mechanism generates.

Zhenbei-Huangyan seamount chain; lithosphere； thermal equilibrium； gravity equilibrium

10.11939/jass.2015.04.004.

國(guó)家自然科學(xué)

基金項(xiàng)目（41174085）、 國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（41430319）、 中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（KZZD-EW-TZ-19）以及中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA1103010102）共同資助.收稿日期 2014-11-20收到初稿， 2015-01-26決定采用修改稿.

e-mail: zhangjian@ucas.ac.cn

5.04.004

P314.2, P312.3

A

于磊, 張健, 陳石, 董淼, 徐長(zhǎng)儀. 2015. 珍貝—黃巖海山鏈熱-重力均衡動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制. 地震學(xué)報(bào), 37（4）: 565--574.

Yu L, Zhang J, Chen S, Dong M, Xu C Y. 2015. Thermal-gravity equilibrium adjustment mechanism of Zhenbei-Huangyan seamount chain.ActaSeismologicaSinica, 37（4）: 565--574.

doi:10.11939/jass.2015.04.004.