The Temporal-Spatial Distribution and Deep Structure of the Zhongnan- Liyue Fault Zone in the North of the South China Sea Basin
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摘要: 中南-礼乐断裂带是协调南海各次海盆扩张的重要断裂.深入研究中南-礼乐断裂带时空展布和深部结构对于认识南海海盆多期次海底扩张和构造演化具有重要意义.本文主要基于深反射多道地震的精细剖析，结合重力、磁力与地形等地质与地球物理资料，揭示了中南-礼乐断裂带在南海海盆北部的时空展布特征、内部构造形变及其深部结构特征.结果表明：中南-礼乐断裂带在西北次海盆与东部次海盆之间宽约25~35 km，北延于珠江海谷西侧(18.7°N，115.5°E)，南消失于中沙地块东北侧(17.2°N，116.0°E)，主要呈NNW向延伸.该断裂带的主控断裂沿大型海山和侵入岩体分布，主要发育时期是渐新世至早中新世，中中新世至晚中新世为继承性活动，其内部断裂对早中新世及以前的地层具有控制作用，表现为正断层.深部结构上，中南-礼乐断裂带两侧Moho面埋深不一，两侧次海盆的沉积厚度和洋壳厚度存在明显差异，表明该断裂带至少是一条地壳级断裂，甚至可能是岩石圈级断裂.Abstract: The Zhongnan-Liyue fault zone (ZLFZ) is an important fault zone that coordinated the spread of the sub-oceanic basins in the South China Sea (SCS). In-depth study of the temporal-spatial distribution and deep structures of the ZLFZ is of great significance for understanding the multi-phase spread and tectonic evolution of the SCS Basin. Based on the geological and geophysical data including multi-channel seismic, gravity, magnetic and topographic data, this study reveals the temporal-spatial distribution, internal structural deformation and deep structures about the north segment of ZLFZ in SCS basin. The results show that (1) the width of the ZLFZ between the northwest sub-basin and the eastern sub-basin is about 25-35 km. It starts from the west side of the Zhujiang Sea valley (18.7°N, 115.5°E) and disappears at the northeast of Zhongsha bank (17.2°N, 116.0°E), and is mainly distributed in the NNW direction. The main fault of the ZLFZ is distributed along the seamounts ridge and intrusive body. The faults are mainly developed in the early stage, which are normal faults. (2) The ZLFZ was mainly developed in Oligocene to Early-Miocene and Mid-Miocene to Late-Miocene, the development was mainly inherited. (3) In the deep structures, there are not only different burial depths of the Moho on the west and east sides of the ZLFZ, but also different sedimentary thickness and oceanic crust thickness in the northwest sub-basin and eastern sub-basin. It is speculated that the ZLFZ is at least a crustal-level fault, which may even break through the lithosphere.
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0. 引言
中南-礼乐断裂带位于南海海盆，是协调西北次海盆与东部次海盆、西南次海盆与东部次海盆之间磁异常差异及相对运动的大断裂(Li et al., 2012). 它的存在位置、时空展布及形成演化与南海海底多期次扩张、南北陆缘共轭对比、海盆东西两侧次海盆的地质构造差异等都具有密切的关联，尤其在南海海盆多期次海底扩张过程中起了关键性的作用(Briais et al., 1993；姚伯初，1995；李家彪等，2011；Barckhausen et al., 2014；Sibuet et al., 2016).
前人通过地震剖面、重力、磁力、多波束及OBS等地质与地球物理方法对中南-礼乐断裂带的走向、性质进行了研究与探讨，但研究相对局限，观点不一. 针对中南-礼乐断裂带的空间展布(图 1)，有学者认为是NS向(姚伯初，1995；Schlüter et al., 1996；Li et al., 2014；黎雨晗等，2017)，并起源于珠江海谷出口处(姚伯初等，1995)，有学者认为是NNW向(阎贫等，2008；Franke，2013；Barckhausen et al., 2014；Ruan et al., 2016；Sibuet et al., 2016). 在断裂的性质上，部分学者认为是走滑断裂(姚伯初，1995；阎贫等，2008)，部分学者认为不是转换断层就是平移断层(Briais et al., 1993；李家彪等，2011)，目前主流观点是转换断裂(Taylor and Hayes, 1983；Li et al., 2012, 2014；Ruan et al., 2016；Sibuet et al., 2016；Sun et al., 2019). 而对中南-礼乐断裂带的深部结构研究甚少，Ruan et al.(2016)通过OBS探测，揭示该断裂带在西南次海盆和东部次海盆过渡区深浅部存在低速异常体，莫霍面有隆起现象. 姚伯初(1995)通过地震声呐浮标和双船折射剖面分析，发现西北次海盆的地壳结构厚度比东部次海盆薄2 km.Sun et al. (2019)根据重力异常特征，认为在南海海盆北部发育一条神弧-一统暗沙断裂.
图 1 南海地形图和研究区位置及中南‒礼乐断裂在海盆中的分布南海地形图据杨胜雄等(2015)；红色框为研究区, 黄色实线是姚伯初(1995)的研究结果, 红色虚线是Ruan et al. (2016)的研究结果, 橙色虚线是Sibuet et al. (2016)的研究结果, 紫色实线是Franke (2013)和Barckhausen et al. (2014)的研究结果, 白色和红色实线为徐子英等(2019)研究结果, 白色实线为断裂带的宽度范围, 红色实线为断裂带的主控断裂Fig. 1. The bathymetric map of the SCS, the location of study area and distribution of Zhongnan-Liyue fault zone in the SCS basin由于南海海盆整体的调查程度低，重力、磁力、地震资料质量欠佳且局限、稀疏，导致对中南-礼乐断裂的具体位置、走向、断裂性质等至今仍有分歧，且深浅部结构剖析不甚清楚，尤其该断裂带在海盆北部的系统研究更少.最近的研究成果较系统地厘定了中南-礼乐断裂在东部次海盆和西南次海盆的空间展布特征，并研究了其深部结构(徐子英等，2019)，但有关该断裂带在海盆北部的具体时空展布和内部构造形变特征、深部结构的研究仍然薄弱.
本文在前人研究基础上，利用最新采集的多道地震剖面，结合重力、磁力及地形等地质与地球物理资料，基本厘定了中南-礼乐断裂在南海海盆北部的时空展布特征，剖析了该断裂带的内部构造变形和发育时期；并利用重力和地震联合反演的方法揭示该断裂带的深部结构. 该研究对于认识南海海底扩张方式及其构造演化史将具有重要意义.
1. 区域地质背景
南海地处欧亚、印度-澳大利亚和太平洋这3大超级板块交汇处，其独特的地质背景和地理位置，是研究边缘海海底扩张、扩张脊跃迁、洋陆转换带、深部结构和形成演化的天然实验室(姚伯初，1995；Sun et al., 2006；Li et al., 2014；任建业等，2015；Qiu et al., 2016；Ding et al., 2018).
南海海盆东宽西窄，分为西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆(图 1). 根据IODP349航次(Li et al., 2015a)、IODP367/368航次的钻探和研究结果(Sun et al., 2018)，结合深拖磁异常认识(Li et al., 2015a)和前人对磁条带的分析(Taylor and Hayes, 1983；Briais et al., 1993)，表明南海从渐新世至早中新世经历了多次海底扩张，扩张时间从约32~34 Ma开始，东部次海盆在约15 Ma结束，西南次海盆在约16 Ma结束(Koppers，2014；Li et al., 2015b). 南海海盆扩张首先发育在西北次海盆及东部次海盆，约27 Ma扩张脊第一次向南迁移，扩张脊发生了向南约20 km的跃迁. 洋中脊第二次向南跃迁发生在约23.6 Ma，与此同时西南次海盆开始NW向扩张(Ding et al., 2018；Sun et al., 2019).
本研究区位于西北次海盆和东部次海盆(图 2)，南海北部陆坡区水深范围约1 000~3 000 m，海盆区水深范围在3 000~4 000 m左右. 海盆里海山分布不均，总体上，东部次海盆的海山比西北次海盆发育. 西北次海盆里发育有双峰海山，西北次海盆与东部次海盆边界区发育有玉祯海山，东部次海盆北部的洋陆过渡区发育大量NE向长条状的海山，东部次海盆北部地形平坦，海山不发育，而古扩张脊附近及以南地区发育大量不同规模的海山，海盆里分布的海山大多为海底扩张后期岩浆活动的产物(Xu et al., 2012；林间等，2019).
图 2 研究区地形图和剖面位置及中南‒礼乐断裂空间展布地形图据杨胜雄等(2015)；红色实线为本文研究的中南‒礼乐断裂带的展布方向和宽度, 黄色实线是姚伯初(1995)的研究结果, 橙色虚线为Sun et al. (2019)研究结果, 黑色实线为剖面测线, 紫色虚线为古扩张脊据Li et al.(2014), 绿色实线为重震联合反演剖面Fig. 2. The bathymetric map of the study area, profile location and the distribute of Zhongnan-Liyue fault西北次海盆与东部次海盆具有相类似的速度结构，均为大洋地壳，洋壳层2较薄，洋壳层3较厚，无下地壳高速层(敖威等，2012；Wu et al., 2012；Ouyang et al., 2017). 西北次海盆地壳厚度约6.5~10.0 km，Moho界面埋深约13.5 km(Wang et al., 2020)，其构造走向主要呈NE向，海盆中部发育对称分布的相向正断层，沉积层厚约1~2 km(Ding et al., 2012).西北次海盆和东部次海盆为高热流区(徐行等，2018).
2. 数据来源
本文中深反射多道地震资料来自于2008—2015年广州海洋地质调查局采集的船测数据，接收道数480道，覆盖次数80次，道间距12.5 m，采样率为2 ms，记录长度9~12 s. 地震数据采集船为探宝号. 重力异常数据来源于全球海洋重力场数据集(Andersen et al., 2010)，数据网格分辨率1'×1'. 磁力异常数据来源于全球磁异常数据集EMAG2(Meyer et al., 2017)，数据集网格分辨率2'×2'. 多波束地形数据来自于2008—2015年广州海洋地质调查局采集的数据.
3. 中南-礼乐断裂带的地球物理特征
中南-礼乐断裂带在南海海盆北部主要分布于19°N以南、16°N以北的位置，位于西北次海盆和东部次海盆之间(图 2). 本研究由北至南分别选取4条穿过中南-礼乐断裂的典型剖面，确定断裂的起始位置、刻画断裂内部构造形变，分析断裂的发育时期. 其中，Tg为海盆基底界面，T7为早渐新世中期的界面，T6为晚渐新世的顶界面，T5为早中新世的顶界面，T3为中中新世的顶界面，T2为晚中新世的顶界面，T1为上新世的顶界面. 通过对地震剖面测线L1的精细解译笔者发现(图 3)，在珠江海谷的西侧，在洋陆过渡带上发育一个规模较大的侵入岩体，并沿该侵入岩体发育一条深大基底断裂，地层从T6一直断穿至莫霍面. 断裂两侧Moho面埋深不一，在断裂的西南侧Moho面埋深8.5~9.5 s(双程走时，下同)，而在断裂的东北侧，Moho面埋深陡增至10.0~10.2 s左右；Moho面在该断裂位置处具有明显下降趋势，从~9.0 s下降至~9.7 s，故推测该深大断裂位置为中南-礼乐断裂带位置，是中南-礼乐断裂在南海海盆北延发育的位置. 根据中南-礼乐断裂断穿T6以下地层，可知该断裂至少发育于晚渐新世以前.
图 3 中南‒礼乐断裂带在测线L1地震剖面反射特征Fig. 3. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L1地震剖面上，西北次海盆Moho面埋深整体约在8.5~8.9 s. 至洋陆过渡带，Moho面埋深逐渐变深为9.2~10.2 s，在Moho面拐点处还发育有侵入岩体，侵入岩体一般沿早期断裂发育，笔者推测Moho面拐点处为洋陆边界(continent ocean boundary，简称COB).
地震剖面测线L2是北西-南东向从南海北部陆坡斜穿西北次海盆和东部次海盆(图 4). 由地震剖面可见，海底地形由北部陆坡向深海平原变深.北部陆坡Moho面反射强，埋深从9.2 s快速上升至8.1 s侵入岩体左侧位置.在侵入岩体下方，Moho面被岩浆破坏. 而进入西北次海盆，Moho面又出现了，反射振幅强，发育相对平缓，埋深约9.0~9.1 s. 侵入岩体两侧发育有较大控凹断裂，断裂控制了早期沉积物的发育，笔者推测在Moho面突变位置即侵入岩体发育的位置为COB.
图 4 中南‒礼乐断裂带在测线L2地震剖面反射特征红色粗线为中南‒礼乐断裂带主控断裂Fig. 4. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L2玉祯海山两侧的海底高低不一，北西侧的海底比东南侧的海底高. 玉祯海山两侧次海盆的沉积物厚度不同，西北次海盆沉积物厚度薄，约0.9~ 1.2 s，东部次海盆沉积物厚度相对厚，约1.5~ 1.7 s. 两次海盆中间发育一个凹陷，凹陷内沉积物最厚，约1.9~2.1 s. 玉祯海山两侧次海盆的Moho面埋深不一，西北次海盆的Moho面埋深约9.0~9.1 s，地壳厚约2.9~3.0 s. 凹陷带内Moho面反射弱，断续出现，埋深约8.8 s，地壳厚约1.8 s.东部次海盆的Moho面反射也相对强，埋深约8.6 s，地壳厚约2.0 s.基底埋深不一，西北次海盆比东部次海盆浅，西北次海盆约6 s，东部次海盆约6.5 s，断裂带内最深，约7 s左右.根据南海海盆海山的玄武岩样品测年结果，表明南海海山大都发育在扩张后期(阎贫等，2008；王叶剑等，2009；Xu et al., 2012；Jiang et al., 2019；林间等，2019)，海山是在洋壳形成后，再由深部来的玄武岩浆沿深大断裂向上喷发形成，所以海山的走向反映了断裂的走向(姚伯初，1995)，由此笔者推测该玉祯海山的位置即为中南-礼乐断裂的位置. 玉祯海山右侧的凹陷内发育许多陡倾的早期小正断层，在东部次海盆东侧可见岩浆沿控凹大断裂侵入，断裂断穿了T6界面，控制了渐新世至早中新世的沉积物的发育. 玉祯海山两侧还发育了深而窄的沉积楔.东部次海盆的断层非常发育，数量多，从渐新世至上新世一直活动.西北次海盆断层不太发育，数量少，主要发育在渐新世至早中新世，局部活动至上新世.根据玉祯海山右侧凹陷区Moho面埋深、地壳厚度、沉积层厚度、断裂以及两侧次海盆深浅部构造特征不同，推测该凹陷区为中南-礼乐断裂带的范围，断裂带长约50 km.基于玉祯海山形成过程中对T5至T2界面之间地层的牵引作用，而T2界面地层与海山接触比较平直，推测中南-礼乐断裂在T2界面时期基本停止活动. 从凹陷区T5至T2界面的沉积层厚度横向无变化，表明该中南-礼乐断裂在T5至T2界面时期为继承性活动.因此，中南-礼乐断裂的发育时期主要是渐新世至早中新世，中中新世至晚中新世为继承性活动.
地震剖面L3测线从南西至北东向穿越西北次海盆和东部次海盆(图 5). 地震剖面显示在西北次海盆和东部次海盆之间存在一个凹陷带，凹陷带两侧次海盆的沉积厚度不一，西北次海盆沉积厚度明显比东部次海盆薄，西北次海盆沉积物厚约1 s，东部次海盆沉积物厚约1.9 s，而凹陷带沉积物最厚，约2 s. 凹陷带两侧次海盆的Moho面埋深不一，西北次海盆Moho面埋深在8.3~8.5 s，地壳厚约2.2 s；东部次海盆Moho面埋深在8.6~8.7 s，地壳厚约1.8 s，而凹陷带内Moho面埋深在9 s左右，地壳厚约1.6 s. 凹陷带内断裂发育少，发育相向的正断裂，断穿T6界面以下地层，凹陷东侧发育的深大断裂从T5界面一直断穿至基底深达0.5 s，即断穿了上地壳. 根据凹陷带两侧次海盆沉积物厚度、Moho面埋深不一及凹陷内发育的深大断裂，推测该凹陷带为中南礼乐断裂的发育位置. 断裂带宽约25 km，基底和地层都比较平缓，断裂主要控制了晚渐新世(T6)至早中新世(T5)的沉积，中中新世以后对沉积没有控制作用，故认为该断裂带发育于渐新世至早中新世，中中新世后呈继承性发育.
图 5 中南‒礼乐断裂带在测线L3地震剖面反射特征红色粗线为中南‒礼乐断裂带主控断裂; UCR和LCR为上、下地壳反射面, 下同Fig. 5. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L3地震剖面测线L4是东西向横穿中沙地块海岭至东部次海盆(图 6). 海底地形由西向东逐渐缓慢加深，沉积物厚度在中沙海岭过渡带相对厚，东部次海盆沉积物相对薄. Moho面由西向东存在，并由中沙地块海岭洋陆过渡带的9.0 s以下上升至东部次海盆的8.5 s并趋于稳定，中沙地块南部断裂的深部结构也被发现存在相似特征(徐子英等，2020)，Moho面上凸位置发育一条东倾控凹大断裂，笔者推测该位置为COB. 在东部次海盆，沉积层厚约1 s，Moho面之上明显存在上下地壳分层现象，地壳厚约2.3 s. 基底上发育的断裂数量少，断裂断穿基底断距较小，东部次海盆西侧只存在一条稍大断距的西倾断裂，没有发育深大断裂，而且地壳结构厚度整体比较均一，没有明显变化，表明此区域有可能是中南-礼乐断裂带由NNW向SSE延伸消失的位置.
图 6 中南‒礼乐断裂带在测线L4地震剖面反射特征Fig. 6. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L4磁力异常平面图上，两侧次海盆的磁异常强度和走向存在明显差别(图 7). 西北次海盆磁异常强度明显比东部次海盆磁异常强度强，西北次海盆磁异常幅值范围在-20~120 nT，东部次海盆磁异常幅值范围在-80~60 nT.西北次海盆磁异常强度主要表现为高值正异常，高值正异常中间夹有低值负异常，磁异常条带宽缓短小，呈团块状，主体呈NE走向. 东部次海盆磁异常强度主要表现为相对高值负异常与低值正异常相间，磁异常条带狭长，主要呈EW-NEE走向.在两次海盆之间明显存在一个宽缓的低值磁异常区，该磁异常区指示了西北次海盆与东部次海盆之间不同磁性洋壳岩石圈的过渡区，推测该磁异常区为中南-礼乐断裂带的位置，宽约35 km.该断裂带可能在两个次海盆海底扩张形成具有明显磁异常差异的洋壳期间发挥了重要作用.
图 7 中南‒礼乐断裂带在南海海盆磁异常图上的分布位置黑色实线为断裂带的宽度Fig. 7. The location of Zhongnan-Liyue fault zone in the magnetic anomaly of South China Sea basin空间重力异常是海平面至地幔岩石圈密度差异的综合反映，从空间重力异常图上可见，东部次海盆的空间重力主要表现为低值正异常(图 8)，异常值范围在0~20 mGal. 西北次海盆自由空间重力异常表现为正负相间异常，异常值范围在10~-20 mGal，在两次海盆中间明显存在一个空间重力负值异常的过渡区.空间重力负异常和地震剖面综合分析表明，该负异常过渡区可能是基底凹陷的反映，而深大断裂又控制了基底凹陷的发育，所以推测该空间重力负异常过渡区为中南-礼乐断裂带的发育位置，该断裂带宽约30 km.
图 8 中南‒礼乐断裂带在南海海盆空间重力异常图上的分布位置黄色实线为断裂带的宽度Fig. 8. The location of Zhongnan-Liyue fault zone in the free-air gravity anomaly of South China Sea basin海底地形上(图 2)，除了玉祯海山沿中南-礼乐断裂带发育外，其他均为深海平原，地形较为平坦.根据上述地震剖面、重力、磁力和地形等地球物理资料综合分析，笔者认为中南-礼乐断裂带在南海海盆北段(西北次海盆与东部次海盆北部之间)宽约25~35 km，由珠江海谷西侧(18.7°N，115.5°E)向中沙地块东北侧(17.2°N，116°E)呈NNW向分布.
4. 讨论
4.1 中南-礼乐断裂带及其两侧的深部结构特征
本文选取测线L5进行重力和地震联合反演，以揭示中南-礼乐断裂带及其两侧次海盆的深部结构特征.测线自西北向东南由南海北部陆坡进入西北次海盆和东部次海盆，全长约260 km(图 2). 重力和地震剖面联合建模结果见图 9.
图 9 L5测线重力异常与地震联合反演剖面图中数字为密度值, 单位kg/m3Fig. 9. The free-air gravity anomaly and seismic combined inversion profile of line L5南海北部陆坡区，沉积物相对薄，地壳厚，Moho面逐渐抬升，空间重力异常整体上升，岩体侵入区重力异常升高.洋陆过渡带的100 km附近，地形由快速加深趋向稳定，莫霍面急剧抬升后趋向稳定，Moho面埋深由陆坡区的~20 km快速抬升至100 km位置处的~12 km，进入西北次海盆Moho面埋深比较平稳，约13.5 km.陆坡区地壳密度约为2.67×103 kg/m3，西北次海盆地壳密度为2.8×103 kg/m3.对应空间重力异常由正异常(5 mGal)迅速转变为负异常(-30 mGal)(图 9)，这是被动大陆边缘特有的重力异常现象，称为重力边缘效应，这和陆壳的断陷沉降和低密度沉积覆盖有关. 空间重力异常的负异常边缘与洋陆边界相对应.根据Moho面的凸变、断裂特征及重力异常特征，笔者推测100 km附近为洋陆过渡边界(COB).
西北次海盆洋壳区，重力异常上升并保持平缓状态，异常值约-15 mGal，笔者推测其与Moho面的平缓分布及高密度洋壳物质相关.西北次海盆地壳厚约8.5 km，沉积物厚约1.2 km(图 9).在西南次海盆与东部次海盆过渡区，发育一个较大型海底山——玉祯海山，海山对应的重力异常上升，剩磁减小，引起磁异常的因素主要以感应磁化率为主，笔者推测其为沿深大断裂喷出的后期中基性火山岩体，该断裂可能就是西北次海盆和东部次海盆的边界断裂——中南-礼乐断裂.与西北次海盆的重力负异常不同，过渡带内重力异常上升并整体保持低值正异常(图 9)，洋壳的密度为2.88×103 kg/m3，比两侧次海盆高，笔者推测密度高可能与海水沿中南-礼乐断裂下渗至地幔，导致地幔蛇纹石化蚀变，引起上地幔低速层或下地壳高速体有关，Ruan et al.(2016)也认为在西南次海盆与东部次海盆的中南断裂破碎带的上地幔存在低速异常体.过渡区断层发育，主要控制了渐新世至早中新世的沉积，晚期断层不发育，与两侧次海盆晚期断裂较发育明显不同，故推测该过渡区为中南-礼乐断裂带.该区地壳结构厚约6.5 km，沉积物厚约2.5 km，Moho面埋深约13 km.玉祯海山的岩浆从深部向海底喷发，西北次海盆一侧的Moho面反射有明显的向上牵引特征(图 4)，故笔者认为玉祯海山喷发的岩浆物质来源于地幔，根据玉祯海山沿中南-礼乐断裂发育，推测中南-礼乐断裂断穿了Moho面，是一条岩石圈级的深大断裂.东部次海盆洋壳区，地壳结构厚约7.2 km，沉积物厚2 km，Moho面埋深约12 km.空间重力异常继续上升，这与莫霍面向古扩张脊方向缓慢抬升有关(图 9).
综上可见，中南-礼乐断裂带两侧次海盆的沉积厚度、地壳厚度、基底埋深及Moho面埋深等特征存在明显差异.沉积物厚度上，断裂带内最厚，其次是东部次海盆，而西北次海盆最薄.地壳厚度上，西北次海盆比东部次海盆厚，断裂带内最薄.基底埋深上，西北次海盆比东部次海盆浅，断裂带内最深. Moho面埋深上，西北次海盆埋深最深，断裂带内埋深次之，东部次海盆最浅. 因此，笔者推测该断裂带的存在对两侧次海盆的深部结构具有重要控制作用.
4.2 中南-礼乐断裂带南北特征对比
中南-礼乐断裂带从北至南特征既有共性也有异性，共性是该断裂带的主控断裂发育位置都是岩浆喷发或侵入的位置，表明岩浆可能更易沿深大断裂发育.异性是不同地震剖面上主控断裂倾向不同，表明该断裂带有可能是由多条方向相近的断裂组成.南、北段断裂倾角也有变化，北段主控断裂倾角较平缓(图 3)，上盘地层存在上拱，地层下发育一较大型侵入岩体，表明在洋陆过渡带由于软流圈地幔上涌，可能导致岩浆上侵引起地层抬升(毛云华等，2020)，该断裂的发育也可能与岩石圈向洋不断减薄有关.Sun et al.(2019)认为一统暗沙断裂延伸至南海海盆北部，与本文厘定的中南-礼乐断裂位置基本相近，张远泽等(2019)认为一统暗沙断裂是一个地壳尺度的强变形带，姚伯初等(1995)认为中南-礼乐断裂带起于珠江海谷出口处.据此笔者推测该区的断裂可能是由陆向海延伸的一个过渡，但该断裂带与一统暗沙断裂带是否是同一断裂带还有待进一步研究.
中段该断裂倾角较陡直，断裂带内发育沉积楔和掀斜断块，早期断层数量多(图 4)，笔者推测该区岩浆供应量相对充足，岩浆沿早期深大断裂集中上涌喷发，使得主控断裂发育陡直.岩浆在上涌过程中，提供了部分可容空间，使得早期地层发生下掉或旋转形成楔状沉积和掀斜块体.南段该主控断裂倾角也比较陡直，沿主控断裂有岩体侵入，规模不大，断裂带内两侧断层相向发育，数量少，发育早，断穿了基底，凹陷内基底比较平缓，断层不发育(图 5)，笔者推测该区域岩浆作用弱，主要以构造作用为主.向南延伸至中沙地块东北部与东部次海盆交界区，该断裂在地震剖面上没有明显特征(图 6)，表明该断裂在此区域消失.根据该断裂向南延伸的位置靠近古扩张脊区域，东部次海盆上下地壳具有明显分层特征，且位于中沙海岭东北部，笔者初步推测该断裂消失原因可能与古扩张脊和中沙地块有关.该断裂带在中沙地块东北侧是真正消失了还是隐覆了，或是延伸方向发生了转变等疑问，还有待后续进一步深入研究.
5. 结论
通过对穿越南海海盆北段中南-礼乐断裂带地震剖面的精细解译与剖析，结合重力、磁力与地形等地质、地球物理资料，本文厘清了中南-礼乐断裂带在南海海盆北段的时空展布特征，刻画了该断裂带内部构造形变特征，揭示了该断裂带的深部结构. 取得如下认识：
(1) 中南-礼乐断裂带在南海海盆北段(西北次海盆与东部次海盆北部之间)宽约25~35 km，它北延于珠江海谷西侧(18.7°N，115.5°E)，向南消失于中沙地块东北部(17.2°N，116°E)，主要呈NNW向分布.断裂带内部小断层发育，主要发育在早中新世及以前，为正断层.主控断裂主要沿大型海山和侵入岩体分布，断裂倾向不同，笔者推测该断裂带有可能是由多条方向相近的断裂组成. 中南-礼乐断裂带主要发育时期有2期，为渐新世至早中新世的控凹期和中中新世至晚中新世的继承活动期.
(2) 西北次海盆沉积物厚度约1.2 km，洋壳厚约8.5 km，Moho面埋深约13.5 km. 东部次海盆沉积物厚约2 km，洋壳厚约7.2 km，Moho面埋深约12 km. 中南-礼乐断裂带沉积物厚约2.5 km，洋壳厚约6.5 km，Moho面埋深约13 km.根据中南-礼乐断裂带及两侧次海盆沉积物厚度、洋壳厚度、Moho面埋深及重磁特征的明显差异，笔者推测该断裂带对其东西两侧的次级海盆的沉积厚度和洋壳具有控制作用.
(3) 中南-礼乐断裂带在地震剖面上断穿沉积基底至上地壳反射面，断裂带两侧次海盆Moho面埋深不同，笔者推测中南-礼乐断裂带至少是一条地壳级断裂，甚至可能断穿了岩石圈.
致谢: 感谢两位审稿专家的建设性修改建议，对提高文章质量有很大帮助.感谢孙珍研究员、阎贫研究员、杨小秋研究员和王利杰博士的有益讨论及编辑部老师耐心指导修改；中南-礼乐断裂为姚伯初先生最初提出，此文献给先生，感谢他对我的指导，致敬他在南海深部结构和构造演化等方面做出的卓越贡献！ -
图 1 南海地形图和研究区位置及中南‒礼乐断裂在海盆中的分布
南海地形图据杨胜雄等(2015)；红色框为研究区, 黄色实线是姚伯初(1995)的研究结果, 红色虚线是Ruan et al. (2016)的研究结果, 橙色虚线是Sibuet et al. (2016)的研究结果, 紫色实线是Franke (2013)和Barckhausen et al. (2014)的研究结果, 白色和红色实线为徐子英等(2019)研究结果, 白色实线为断裂带的宽度范围, 红色实线为断裂带的主控断裂
Fig. 1. The bathymetric map of the SCS, the location of study area and distribution of Zhongnan-Liyue fault zone in the SCS basin
图 2 研究区地形图和剖面位置及中南‒礼乐断裂空间展布
地形图据杨胜雄等(2015)；红色实线为本文研究的中南‒礼乐断裂带的展布方向和宽度, 黄色实线是姚伯初(1995)的研究结果, 橙色虚线为Sun et al. (2019)研究结果, 黑色实线为剖面测线, 紫色虚线为古扩张脊据Li et al.(2014), 绿色实线为重震联合反演剖面
Fig. 2. The bathymetric map of the study area, profile location and the distribute of Zhongnan-Liyue fault
图 3 中南‒礼乐断裂带在测线L1地震剖面反射特征
Fig. 3. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L1
图 4 中南‒礼乐断裂带在测线L2地震剖面反射特征
红色粗线为中南‒礼乐断裂带主控断裂
Fig. 4. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L2
图 5 中南‒礼乐断裂带在测线L3地震剖面反射特征
红色粗线为中南‒礼乐断裂带主控断裂; UCR和LCR为上、下地壳反射面, 下同
Fig. 5. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L3
图 6 中南‒礼乐断裂带在测线L4地震剖面反射特征
Fig. 6. The seismic profile characteristics of Zhongnan-Liyue fault zone in the survey line L4
图 7 中南‒礼乐断裂带在南海海盆磁异常图上的分布位置
黑色实线为断裂带的宽度
Fig. 7. The location of Zhongnan-Liyue fault zone in the magnetic anomaly of South China Sea basin
图 8 中南‒礼乐断裂带在南海海盆空间重力异常图上的分布位置
黄色实线为断裂带的宽度
Fig. 8. The location of Zhongnan-Liyue fault zone in the free-air gravity anomaly of South China Sea basin
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