南海地区的深部地球物理探测工作在20世纪80年代就已经开始。国家地震局地质研究所在广东大亚湾周围地区完成了3条地震转换波测深工作，结果表明研究区为双层地壳，地壳厚度在27～30km，“C界面”埋深在13～16km。国家地震局1982年和1985年在福州—泉州—汕头地区的人工爆炸地震测深，揭示该地区地壳厚度为30km，南海北部陆区汕头地区地壳结构具有三层结构（图4-16）：上地壳层5km厚，速度为5.53～5.65km/s；中地壳层10km厚左右，速度为6.11～6.35km/s；其下部存在速度低于6km/s的低速层，厚度在2～3km；下地壳层12～13km厚，速度为6.57～7.02km/s。
图4-16 福州—泉州—汕头测线爆炸地震资料解释结果（廖其林等，1988）
雷琼拗陷白延—江洪测线爆炸地震资料的解释揭示那里的地壳结构也是三层结构（图4-17）：上地壳层10km厚，速度为5.85～6.20km/s；中地壳层7～9km厚，速度为6.20～6.30km/s；其下部存在速度低于6.3km/s的低速层，厚度为3～5km；下地壳层6～7km厚，速度为6.3～6.5km/s。
1979年和1985年，当时的地矿部广州海洋地质调查局和美国哥伦比亚大学拉蒙特 多尔蒂地质观测所的科学家进行了两次南海地区地质地球物理调查科学合作工作，在南海北部陆缘进行了包括双船地震、重力、磁力、水深、声呐浮标测量、地热流等地球物理测量。对南海地区的形成演化、构造历史、边缘海与周围地区的关系等一系列研究提供了大量的资料，丰富了地学工作者对这一个地区地质地球物理状况的认识。
图4-17 雷琼拗陷白延—江洪地壳结构剖面（嘉世旭等，2006）
根据中美合作两阶段获得的声呐浮标、双船折射、双船地震扩展排列剖面（ESP）资料（表4-3和表4-4），通过反演解释获得P波速度分层结构（图4-18），揭示南海海盆为洋壳结构，平均地壳结构为3层。层1（沉积层）厚（1.76±0.62）km；层2平均速度为（4.99± 0.27）km/s，厚（1.99±0.40）km；层3平均速度为（6.80±0.23）km/s，厚（3.22±0.70）km。南海北部陆缘东部地壳结构不存在中地壳的低阻层，地壳速度结构可分为4层。同或后期裂谷期的沉积层，上地壳层，下地壳层和下地壳高速层（速度大于7.0km/s）。在不同的地方各层厚度变化很大。南海北部西剖面上的高速层发育有限，厚度小，分布少。西剖面与东剖面的地壳结构明显存在差异（图4-19和图4-20）。
表4-3 东部剖面地壳结构特征（姚佰初等，1994）
（续表）
表4-4 西部剖面地壳结构特征（姚佰初等，1994）
图4-18 南海北部陆缘东部地壳结构（姚佰初等，1994）
图4-19 南海北部陆缘横穿南海西沙海槽地壳结构（丘学林等，2000）
图4-20 南海北部陆缘东部地壳结构（王述功等，1989）
邱学林等对横穿南海西沙海槽的海底地震仪探测资料的解释也揭示了地壳结构不存在中地壳的低阻层。阎贫等对南海北部陆缘的海底地震仪探测资料的解释揭示了东部海区近深海盆处于下地壳下部出现速度为7.2～7.4km/s的高速层。
阮爱国等对南海海盆南北两侧陆缘的海底地震仪探测资料的解释揭示南部陆缘的陆坡部分地段上地壳层（5.5～5.9km/s）缺失，不存在中地壳层（6.0～6.4km/s）下部的低速带，下地壳层（6.7～7.0km/s）下部也不出现速度为7.2～7.4km/s的高速层。在北部陆缘的剖面位于西沙北海槽东缘，只见地壳减薄，莫霍面上抬，未见下地壳层（6.7～7.0km/s）下部的高速层（图4-21）。
图4-21 南海海盆南北两侧陆缘OBS探测资料解释的地壳结构
（图中数字为波速值，单位：km/s）（刘光鼎等，1986）
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