大陆岩石圈伸展减薄、最终裂解形成新生洋盆的过程,是威尔逊旋回的重要组成部分。长久以来,“差异性伸展(extension discrepancy)”被认为是被动大陆边缘伸展减薄过程中的普遍特征,即无论在贫岩浆型或富岩浆型被动陆缘,均存在上地壳的脆性伸展量远小于全地壳、或整个岩石圈伸展量的特征。然而,亦有学者质疑差异性伸展的普遍性,但一直缺乏实际资料的证实。白云裂谷盆地发育于南海北部陆缘的强烈减薄的地壳上,自新生代以来,岩石圈地壳从30km减薄至12km以内。近年来新采集的高精度三维地震资料为研究区内地壳薄化过程提供了可能。
自然资源部海底科学重点实验室丁巍伟团队与中国地质大学(武汉)、香港中文大学合作,基于全盆覆盖的高精度三维地震资料,计算并比较了白云裂谷盆地内上地壳(脆性地壳层)与全地壳的伸展、薄化因子,建立地壳的脆性伸展、韧性变形、以及盆地构造演化之间的空间关系。结果显示,以穿过白云裂谷盆地中部的裂前基底断裂为界,盆地的东、西部均表现出上地壳的伸展因子超过全地壳,即反差异性伸展(inverse discrepancy)。
但是,导致白云裂谷盆地东西部的反差异性伸展的原因是不同的。在盆地西部,韧性剪切带造成了上、下地壳减薄过程的解耦,上地壳较强的断层作用和下地壳较弱的韧性剪切作用导致了上地壳的伸展因子超过全地壳。而在盆地东部,陆壳反差异性伸展可分为两个过程。第一,序列活动的拆离断层引起了上地壳的强烈伸展,因此具有较大的上地壳伸展因子。第二,拆离断层作用致使下地壳在局部剥露,可能造成地幔岩浆的被动上涌。由此,下地壳将在局部地区增厚,从而进一步减小了全地壳伸展因子的计算结果。因此,在盆地东部地区表现为上地壳的伸展因子远远大于全地壳。
总的来说,以拆离断层为特征的超伸展作用、岩石圈深部较强的韧性变形、以及裂前构造活动的继承性作用使得白云裂谷盆地具有不同于典型裂谷盆地的热动力背景,形成了白云裂谷盆地独特的、具有分层流变特征的岩石圈变形模式。