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南海的形成是新生代华南大陆边缘最为重要的构造事件之一,“南海深部计划”的实施证实南海于33-15 Ma自东向西、自北向南渐次打开。然而,南海形成的动力学机制仍存在较大争议,包括（1）早新生代华南大陆边缘弧后扩张模式;（2）印度-欧亚大陆碰撞构造挤出模式;（3）古南海南向俯冲的板片拖曳模式;和（4）海南地幔柱模式。另外,地震层析成像揭示南海的原始范围从现今马尼拉海沟向东可延伸400-500 km,但是对南海初始俯冲时间和俯冲机制的限制较少。本博士学位论文选取南海中新世洋壳岩石样品、南海弧-陆碰撞造山带（台湾岛和菲律宾民都洛岛）蛇绿岩和增生楔火成岩砾石为研究对象,开展年代学和岩石地球化学研究,并结合已有的南海及周缘新生代火成岩地球化学数据和结果,综合限定华南大陆边缘张裂、南海扩张及俯冲消亡的岩浆演化过程及动力学机制。IODP349航次获得南海中中新世MORB洋壳,岩石地球化学研究揭示南海西南次海盆MORB较东部次海盆MORB富集不相容元素而亏损同位素,指示南海中新世海底扩张的地幔源区存在显著的成分不均一性。黄岩海山链晚中新世海山玄武岩样品,在不相容元素和同位素组成上明显较海南晚新生代溢流玄武岩（海南地幔柱之产物）亏损,但较南海中中新世MORB样品富集,为地幔柱物质在运移过程中受到MORB地幔稀释的结果。南海不同海盆MORB之间地球化学特征的差异及其地幔成分不均一性可归因于海南地幔柱物质在输送到洋中脊过程中先经历了不同程度的不相容元素萃取,之后又不同比例地与亏损MORB地幔（DMM）混合。台湾利吉蛇绿岩（东台湾蛇绿岩）所代表的海洋岩石圈形成于17 Ma,其基性岩富集Rb-Ba-Pb-Sr等流体活动元素、具明显的Nb-Ti负异常和亏损的Nd同位素组成（εNd=9.9-12.7）,明显区别于南海中中新世MORB洋壳,相反与伊豆-小笠原-马里亚纳（IBM）弧前玄武岩（FAB）相似。东台湾蛇绿岩的辉长岩锆石δ18O显著低于幔源锆石,指示其源区富含低δ18O的似水流体,暗示形成于俯冲带上板块（SSZ）环境。斜长花岗岩具类似于埃达克质岩石的不相容元素特征和类似于亏损地幔的锆石δ18O值,为南海蚀变洋壳在初始俯冲过程中发生部分熔融的产物。东台湾蛇绿岩弧前扩张构造环境指示南海于17 Ma开始俯冲消亡,为西菲律宾海板块北西方向漂移引起的被动俯冲。台湾垦丁混杂岩之基性火成岩砾石年龄为25.5 Ma,具有类似于成熟型弧后盆地玄武岩（BABB）的不相容元素特征和DMM端元的Nd-Hf同位素组成。其大部分样品显著区别于马尼拉海沟之弧前扩张FAB样品和花东海盆MORB样品,指示南海晚渐新世洋壳来源,同时其地球化学特征指示南海晚渐新世海底扩张可能不曾受到海南地幔柱物质的贡献。结合其他构造响应,推测海南地幔柱于中渐新世到达岩石圈底部,地幔柱上涌促进南海海底扩张和洋中脊跃迁。由于南海建立在晚中生代安第斯型大陆边缘的基础之上,推测南海晚渐新世MORB继承了交代岩石圈地幔的性质。菲律宾民都洛Amnay蛇绿岩所代表的海洋岩石圈形成于33-23 Ma。一方面其N-MORB型基性岩显著地富集Rb-Ba-Th等流体活动性元素和强烈地亏损Nb元素,另一方面其锆石δ18O显著地偏离幔源锆石,指示形成于SSZ构造环境,受到低δ18O的含似水流体和高δ18O的沉积物等端元的贡献。由于Amnay蛇绿岩N-MORB型和E-MORB型基性岩的Nd-Hf同位素组成均明显区别于南海晚渐新世MORB样品,故而Amnay蛇绿岩不是南海渐新世岩石圈碎片。相反,Amnay蛇绿岩在成岩时间上和地球化学特征上都与苏禄海和卡加延海脊相匹配,因此Amnay蛇绿岩更可能是古南海渐新世南向俯冲形成的弧前扩张基底。在时间上,南海初始扩张、古南海被动初始俯冲与印支地块侧向挤出相互耦合,而海南地幔柱到达岩石圈的时间则稍晚。因此,印度-欧亚大陆硬碰撞引起了渐新世印支地块挤出、南海东部次海盆扩张和古南海俯冲,海南地幔柱上涌则促进了早中新世南海东部次海盆的洋中脊跃迁和西南次海盆的扩张。然而,古新世-始新世华南大陆边缘张裂可能归因于晚中生代安第斯型华南大陆边缘弧后扩张和印度-欧亚大陆的软碰撞。一方面印度板块俯冲引起软流圈发生东-东南向逃逸,另一方面从晚中生代安第斯型华南大陆边缘撤离的西太平洋、特提斯洋俯冲板块对逃逸的华南大陆软流圈进行阻挡,以致逃逸的软流圈被迫上涌。该过程在形成OIB型火山岩的同时,促进晚中生代已经处于弧后扩张状态的华南大陆边缘进一步裂陷。而且,该过程促进了晚中生代华南交代下大陆岩石圈地幔被富集软流圈置换,其中交代下大陆岩石圈易熔组分形成IAB型火山岩,而被置换的亏损下大陆岩石圈地幔则转换成软流圈地幔,为南海海底扩张提供源区。