中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室（OMG）研究员丘学林团队的黎雨晗博士研究生和黄海波副研究员，联合德国亥姆霍兹海洋研究中心（GEOMAR）教授Ingo Grevemeyer、广州海洋地质调查局高级工程师徐子英等，在运用纵横波速比（Vp/Vs）成像结果研究洋陆过渡带结构和成分方面取得新进展。相关研究成果近日发表在国际顶级地学期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究快报》）上。

洋陆过渡带（COT）是认识被动大陆边缘裂陷、破裂至海底扩张过程中岩浆供应状态和地球动力学机制的关键区域。尤其是在非火山型陆缘，减薄陆壳、剥露地幔和洋壳三者之间在较宽的COT区域内的接触形式较为复杂。然而，除大洋钻探对基底岩石进行直接取样外，目前尚未有较有效的地球物理方法对COT结构进行精确约束。

Vp/Vs值通常被认为是能够有效揭示岩性成分的关键指标，因此有望用于解决COT结构问题。然而，广角地震探测研究中，传统正演方法获取的Vp/Vs值模型在分辨率上特别是垂向分辨率上具有较大的局限性，且操作方法较为主观，这给S波速度结构的模拟和Vp/Vs值方面的研究带来了极大的挑战。

为了精确厘定COT结构，研究人员以中沙地块南侧COT为例，利用主动源海底地震仪（OBS）探测数据，提出了一套S波地壳/上地幔速度结构反演方法，获取了Vp/Vs模型结果。模型结果显示：中沙地块南侧基底浅部Vp/Vs值都小于1.9，指示在大陆张裂最后阶段至破裂事件过程中没有地幔剥露的发生。

研究人员通过与相邻多道地震剖面的验证和对比分析，模型揭示了从北向南可能被岩浆侵入的COT逐渐过渡到薄洋壳下伏蛇纹石化地幔的结构。通过Vp/Vs值对岩性成分的揭示，估计初生洋壳的厚度在~2.6–4.5 km之间，其下地壳几近缺失，下伏地幔蛇纹石化程度较轻微，指示了不充足的岩浆供应状态。崎岖的基底形态刻画了断层广布的洋壳基底，为海水渗透进入地幔提供了通道。

本研究为主动源OBS横波反演成像和Vp/Vs模型的获取提供了范例，并为今后解决COT结构问题提供了新思路。

本研究使用的OBS数据由国家基金委南海地球物理共享航次项目搭载中国科学院南海海洋研究所的“实验2”号科考船采集，并受到中国科学院青促会、国家自然科学基金项目、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项、广东省自然科学基金研究团队项目和国家留学基金委公派研究生项目联合资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2021GL094656