〔收稿日期〕2000-03-21;〔修订日期〕2000-05-17
〔作者简介〕阎全人(1964-)，男，中国科学院地质与地球物理研究所，博士，研究方向：造山带与盆地。＊本文受广西壮族自治区八五重点项目(桂科92171K032)经费资助。
阎全人1
，王诚2
，李增悦3
，王宗启4
，李继亮
1
(1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029;2.兰州市供电局电安公司，甘肃兰州 730050;3.中国地质科学院562综合研究所，河北三河燕郊 065201;4.中国地质科学院地质研究所，
北京 100037)
〔摘 要〕文章利用天然地震的PS 转换波研究了北部湾陆缘地区的地壳结构特征。P S 转换波测量表明：本区地壳内部存在4个明显的转换界面:PSC 、PSG 、PSM 、PSM 1，分别代表上地壳、中地壳底界以及M oho 面(下地壳底界)和上地幔顶部的第一转换面。计算结果表明，本区上地壳厚约12km ，中地壳厚约9km ，下地壳厚约11km ,Mo ho 面深约32km 。地壳厚度(或M oho 面深度)由海向陆变厚(或变深)，由内陆的灵山到海陆交界处的北海、合浦,M oho 面深度(或地壳厚度)由34km 变为30km 左右。PS 转换波测深结果还表明，本区内NE 向钦防—灵山断裂、合浦—博白断裂以及N W 向小董—合浦断裂向深部延至中地壳，属壳断裂性质。北部湾陆缘地壳性质上仍为陆壳，由陆向洋明显减薄，北部湾盆地发育于这一减薄陆壳的前缘，是由地壳进一步伸展减薄所形成的。〔关键词〕北部湾大陆边缘;PS 转换波测量；地壳结构 〔中图分类号〕P 553 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1003-7861(2000)03-0013-05
从80年代起至今，大陆边缘研究一直是地学重大前沿研究领域之一，如ILP 中的重大项目“大洋/大陆岩石圈边界”、三大国际地学组织提出的合作项目“俯冲带的构造细节”、美国实施的“大陆边缘计划”和英国地球科学的优先研究课题“大陆边缘”等，都把“大陆边缘研究”作为国际重大合作和国家级重大基础研究领域。其中,“大陆边缘深部结构与构造作用过程”是其关键问题之一〔1〕
。
图1 北部湾陆缘构造简图及PS 转换波测量台站布设图
1-台站;2-PS 波测深剖面;3-断裂
华南及邻区印支造山运动表现为印支—南海板块与华南板块的碰撞造山，以及古特提斯的最后封闭〔2-8〕
。印支造山运动后该地区的构造演化主要表现造山后的地壳伸展。尤其是白垩纪以来，强烈的陆缘伸展形成了南海北部被动陆缘及其上的伸展盆地〔9-12〕。研究北部湾陆缘地壳结构特征，对探讨其形成过程、分析北部湾盆地形成机制以及含油气建造具有重要意义。
1 北部湾陆缘PS 转换波测量
1.1 台站布设
北部湾陆缘地壳结构PS 转换波测深的地震台站主要布设于钦州—北海一线沿海地区，测线穿越N E 向钦防—灵山断裂带、合浦—博白断裂带。为了控制NW 向小董—合浦断裂带(即平果—合浦断
裂带的东南段)，还选用了广西地震台网靠近本区的灵山台和合浦台的地震资料，共10个PS 转换波测量台站(图1)。
第13卷第3期2000年9月 广 西 地 质Guangxi Geology
Vol .13 No .3
混凝土电通量
Sep . 2000
1.2 观测结果
本次地壳结构PS 转换波测量时间为6个月(1994-08-12～1995-02-20)。在观测期内，共观测到震相清晰的天然地震204个，选用其中5个和广西台网于1993年观测的3个地震作为分析转换波的资料。在这8个地震中,6个地震的震中距、震源深度及方位均为良好的转换波分析资料；另2个地震,1个是深度较好,1个是震中距较好，都可使用。用于分析转换波的地震参数如表1，震中方位见图2。
表1 用于转换波分析的地震参数
No 发震年月日时(h )分(min )秒(s )纬度/(°)经度/(°)震级/M B 深度h /km 震中距/(°)方位角/(°)
1
93.08.2611
3240.105.32S
154.55
6.0
124
68.5123.0
293.09.04193839.536.53N 070.835.719746.5296.0393.09.22203707.806.35S 155.096.16670.5126.5494.08.17020507.604.37S 125.775.845436.5157.0594.08.31170725.543.75N 145.976.68449.052.0695.01.07063736.440.21N 142.126.95446.064.0795.02.13230426.201.17S 127.616.82540.0145.08
95.02.19
08
17
48.7
05.28N
126.22
6.0
105
31.0
131.0石蜡乳液
图2 地震震中方位图
图中数字代表表1中地震序号
1.3 资料分析
小镇论坛
1.3.1 速度资料的选取
PS 转换波测量不能直接给出各介质层的速度，为了计算PS 转换界面的深度，须选取由其它地球物理方法给出的速度资料，且计算结果的精确度与选取的速度参数直接相关。本区未进行过人工地震测量，故地壳深部各介质层的速度用邻区人工地震资料约束(表2)。
由表2分析,1985年1月琼北人工地震测量和广西地震台网选用的“华南地壳结构与速度”二者的速度值很接近。另外，广西台网地震目录定位结果所提供的V ψ(转换波速度)也与上述两份资料相接近，尤其是M oho 面以上更是如此。因而，本文选用近似值(中值)V ψ=8.15km /s 计算。同时，选用以下速度值详细计算测区的构造层面:
PSC 界面:V ψ=6.0km /s ,K =1.70;PSG 界面:V ψ=7.0km /s ,K =1.78;PSM 界面:V ψ=8.0km /s ,K =1.75。
表2 邻区人工地震获得的地壳介质层速度
爆破
地点时间地震测线上地壳速度V ψ/km ·s -1上地壳厚度h /km 中地壳速度V ψ/km ·s -1中地壳厚度h /km 下地壳速度V ψ/km ·s -1
下地壳厚度h /km M OHO 面深度
h /km 上地幔
速度V ψ/km ·s -1
永平1978.12永平—宁德5.447.606.1713.816.8411.1132.78.03柳州1981.10柳州—阳江5.737.42
6.28
安泰卓越
12.55
6.86
11.24
31.21
8.14
泉州泉州—汕头
5.5510.0
6.27
7.846.8713.1531.07
8.04琼北1985.01
5.6011.0
6.159.00
7.00
8.028.08.10＊6.0111.06.8810.47.9811.032.48.13＊＊
2.50
1.76
4.99
1.99
6.80
3.22
6.97
8.18
注:＊-据广西地震台网选用的“华南地壳结构与速度资料〔13-14〕
;＊＊-据南海北部边缘地壳结构速度资料
〔15〕
1.3.2 PS 转换波震相及波组
本次转换波测量选用1995年1月7日06时04分(北京时间)作为“标准震”。该震的几个主要参数：震
级、深度、震中距和方位角等都符合转换波的要求，而且震相俱全。另外，该震被全部台站接受到，故视其为“标准震”。
与“标准震”对比、分析和计算结果表明，各台站出现的PS 波组及其反映的层界面大多是相同或相似
14 广 西 地 质 2000年第13卷
的，而且本区可分出4个主要的波组:PSC 、PSG 、PSM (即M 面)、PSM1。
第1个波组：即PSC 波组，其到时差t PSC =1.5s 。该震相在大多数测点出现，分布稳定。PSC 的水平分量和垂直分量振幅比为0.3。第2个波组：即PSG 波组，其到时差t PSG =2.5s 。该震相在全部台站出现，且分布稳定、清晰，能量很强，说明该界面的存在是稳定可靠的。PSG 的水平分量和垂直分量振幅比>0.5。
第3个波组：即PSM ，其到时差为t PSM =4s 。该震相全部台站出现，分布稳定清晰，但能量比PSG 略弱，比PSC 略强，其存在是稳定可靠的。PSM 的水平分量与垂直分量振幅比为0.4。第4个波组：即PSM 1波组，其到时差t PSM1=5.5s ，此震相不是每个台站都可观测到，其清晰度不如前3个，而且该界面的连续性较差。该界面的振幅比为0.3。
1.3.3 PS 转换波震相分析测量结果与转换点深度本测区PS 转换波震相分析测量结果(平均值)见表3。转换点深度(H )计算根据公式:
H =t ps ×Vp /〔K 2-(C ×Vp )2〕0.5-〔1-(C ×Vp )2〕0.
5
求出(式中,C =1/V ＊,V ＊-P 波视速度)。计算结果见表4。
2 北部湾陆缘地壳结构PS 转换波测量结果
表3 PS 转换波到各层界南时差(tps )测量值 (t /s )No 测 量 时 间到各层界面时差 (t /s )
年月日时 分 秒(h )(min )(s )■t
PSC
■t PSG ■t PSM ■t PSM111993.08.26113240.11.52.54.05.621993.09.04193839.5-2.5
4.0
5.5
31993.09.22203707.81.72.54.05.641994.08.17020507.6-2.54.15.851994.08.31170725.51.52.54.05.561995.01.07063736.41.5
2.54.15.771995.02.13230446.2-2.64.05.58
1995.02.19
081748.7
1.5
2.5
4.0公案小说
5.5
为了控制研究区内的NE 向和NW 向断裂构造，本次转换波测量选用了3条测线作为构造测深剖面(见
图1)。各剖面的深部地壳结构特征如下。
(1)黄屋屯—合浦构造测深剖面(A -A ')：该剖面方向为N 60°W ，长约110km 。穿越了NE 向钦防—灵山断裂带和合浦—博白断裂带，有黄屋屯台、龙门台、大番坡台、灵山台、冠头岭台和合浦台等6个PS 转换波台
站投影到该剖面上。该剖面可明显地划分出4个层界面，图3(A )。
表4 转换界面各时段深度计算结果 (h /km )No 1
2
3
4
5
6
7
8
Hpsc 12.5-13.0-12.513.0-13.0Hpsg
21.021.021.022.021.022.022.022.0
Hpsm 34.034.034.035.034.035.034.034.0
Hpsm147.547.047.049.047.049.048.048.0
注:1～8所表示的时间与表3同。PSC 界面，即上地壳底界。这一界面平均深度为12km ,。中部灵山台的投影点下
凹，表明NW 向小董—合浦断裂向深部已切穿该界面。同时东西两侧投影点间的起伏表
明:NE 向钦防—灵山断裂和合浦—博白断裂也已延伸至该界面。根据广西地震台网资料，该界面以上层介质(即上地壳)的P 波速度为6.01km /s 。
PSG 界面，即中地壳底界。该界面的连续性较PSC 界面好，其平均深度为21km 。剖面中部的灵山台站投影点显示下凹，表明NW 向小董—合浦断裂深入至此界面。在这一深度上,NE 向钦防—灵山断裂、合浦—博白断裂仍有所反映。此界面以上的层介质(即中地壳)的P 波速度为6.88km /s ,S 波速度为3.93km /s 。
PSM 界面，即M oho 面。这一界面的分布最稳定，其平均深度为32km 。从灵山投影点看，向大陆内深入,Moho 面深度变深或地壳厚度变大，至灵山M oho 面深度加深至34～35km 。Moho 面以上的层介质(即下地壳)的P 波速度为7.98km /s ,S 波速度为4.58km /s 。一个明显的特点是下地壳P 波速度异常高。
PSM 1界面，即壳下或上地幔顶部第一转换界面，其平均深度为47km ，但该界面的转换波震相不很稳定，伸缩性较大。
15
第3期 阎全人等：北部湾大陆边缘地壳特征
图3 PS 转换波构造测深剖面
-测线外台站在测线上的投影; -测线上的台站;○-测线上
台站的PS 波转换点;★-测线外台站的PS 波转换点(2)合浦—灵山构造测深剖面(B -B ')：该剖面方向为S 3.5°E ，穿越NE 向博白—合浦断裂和NW 向小董—合浦断裂，有灵山台、黄屋屯台、大番坡台、龙门台和合浦台等5个PS 转换波台站投影到该剖面上。该剖面也可划分出4个明显的界面，图3(B )。各界面的深度分别为:10km 、21km 、31km 、48km 。该剖面与A -A '剖面的区别是随着从海向陆，即从合浦向灵山方向的延伸，各界面均倾斜加深，在灵山台站,M oho 面的深度已达35km 。地壳厚度由洋向陆增厚。(3)黄屋屯—灵山构造测深剖面(C —C ')：该剖面方向为N 55°E ，穿越NW 向小董—合浦断裂和NE 向钦防—灵山断裂。有龙门台、黄屋屯台、大番坡台、冠头岭台、合浦台和灵山台6个PS 转换波台站投影到该剖面上。该剖面可划分出4个层界面，图3(C )。各层界面的平均深度是:10km 、21km 、31km 、46km 。沿该剖面从龙门向灵山方向，即由海向陆方向，各层界面的深度增加，在灵山Moho 面的深度达34～35km 。同时，各投影点的起伏表明，剖面所经的断裂延深至20km 左右，即达到中地壳深度。
3 结 语
综上所述，北部湾大陆边缘地壳结构具如下特征:(1)北部湾陆缘地壳结构垂向上可分为3层，由
上向下依次为：上地壳、中地壳、下地壳。上地壳厚度
约为12km ，中地壳厚度约为9km ，下地壳厚度约为11km 。
(2)地壳各层次由海向陆倾斜加厚。近北部湾海陆边缘处,Moho 面深度小于30km ，而向内陆延伸至灵山地区，深度增为34～35km 。(3)区域性NE 向钦防—灵山断裂、合浦—博白断裂和NW 向小董—合浦断裂向深部延深至中地壳，属壳断裂性质。
区域地质研究表明，华南及邻区印支造山运动的最终结果是形成了由华南板块、印支—南海板块构成的华南—印支联合板块，造山后发生地壳伸展作用〔7,9,12,13,15,17～23〕
。依据南海磁异常条带的对比研究，华南大陆边缘经历了两期地壳伸展作用：一期是早白垩世(126～120M a ,Barremian 期)，此时值印度洋各部分和南部各大洋张开(W .B .Harland ,1986)；另一期地壳伸展作用发生于晚渐新世-早中新世(32～17M a ,Chattian -Burdigalian 期)，此时值红海张开的高峰〔9～12,16〕
。
地球物理测量表明，华南大陆边缘属被动陆缘，由海向陆，地壳厚度由30km 减薄为8km ，组成上由陆壳渐变为过渡壳、洋壳。并且，下地壳速度普遍较高，或呈强反射性〔10～15〕。这种反射性下地壳表明壳幔作用强烈，下地壳正在增生，其内部的反射面完全可以充当地壳伸展的析离面。另外，地壳伸展的伸展系数在不同地方是有差异的。南流江盆地的伸展系数为1.05，北部湾盆地的为1.67，莺歌海盆地的为2.22，琼东南盆地的为2.31，珠江口盆地的为1.76，台西南盆地的为2.22，台西北盆地的为1.35，而陆坡区的地壳伸展系数为2.35～2.54。这表明地壳伸展作用主要发生于陆架至陆坡区。根据本次地壳结构PS 转换波测量结果，从厚度和结构上看，北部湾陆缘的地壳仍为大陆地壳。但是，由内陆向海方向，本区地壳明显的减薄。结合海上石油勘探资料，北部湾盆地发育于这一逐渐减薄的陆壳前缘，是地壳进一步伸展减薄形成的。
16 广 西 地 质 2000年第13卷
〔参 考 文 献〕
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C RUSTAL S TRUCTURE OF THE MARGIN OF THE BEIBU GULF
YAN Quan -ren 1, W ANG C heng 2, LI Zeng -yue 3, WANG Zong -qi 4, LI Ji -liang 1
(1.Institute of Geol ogy and Geophysics ,CAS ,Beijing ,100029,China ;2.Lanzhou E lectr ic a nd power B ureau ,Lanzhou ,730050,China ;3.Institute 562o f Geology ,CAGS ,Sa nhe ,065201,China ;4.Institute of Ge ology ,CAGS ,Beijing ,100037,China )
A bstract :By the data of PS -w aves of the earthquakes ,The crustal structure of the margin of the Beibu Gulf is studied in this paper .The research show s that there are four remarkable transforming interfaces in the crust in this area ,w hich are PSC 、PSG 、PSM and PSM 1.These interfaces stand for the bo ttoms of upper ,middle ,lower crusts and the first transforming interface in the upper mantle respectively .The thickness of upper crust is about 12km ,of middle crust is 9km ,of low er crust is 11km .The depth of MOHO is about 32km .The thickness of the crust becomes about 34km from 30km from the sea (near Beihai and Hepu )to the continent (near Ling -shan ).The results of PS -
w ave probe also indicate the faults in this area such as Qing fang -Ling shan fault ,Hepu -Bobai fault and Xiaodong -Hepu fault all reach the bottoms of the middle crust .In co nclusio n ,the crust of the margin of the Beibu g ulf is the continental crust .It becomes remarkably thin from the inland tow ard the sea .The Beibu gulf basin locates in the front of this thinning continental crust ,it originated from the ex tension of the crust .
Key Words :the margin of the Beibu gulf ;PS -w ave ;crustal structure
17
第3期 阎全人等：北部湾大陆边缘地壳特征
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