南海位于太平洋域和特提斯域这两大全球构造体系的交汇处,地质作用强烈,构造变形复杂。南海北部大陆边缘经历了晚中生代主动大陆边缘变成新生代被动大陆边缘的过程,是揭示大陆边缘构造反转的重要区域。研究南海北部地壳结构特征,是解决诸如新生代岩石圈张裂、南海北部陆缘构造反转以及地壳高速层成因等系列重大科学问题的重要前提。本文系统整理了前人关于南海北部区域的33条地震剖面数据,共计9540km,将其数字化得到3万余个地层结构数据点,插值构建出南海北部地区的三维地壳结构模型。南海北部地壳可划分为海底面、沉积层底界、上地壳底界和莫霍面等四个界面。其中,南海北部海底面深度(水深)范围处于0-4.5 km内,靠近华南大陆一侧较浅,在中央海盆处深度达到4 km以上,总体呈现出西北浅、东南深的趋势。沉积层底界深度处于1-12 km内,也呈现出西北浅、东南深的趋势,但在西侧的白云陆坡处沉积层底界深度较周围更深。上地壳底界深度为4-18km,最深处为台湾岛东部海域和琼东南盆地,最浅处为台西南盆地,大部分海域的上地壳深度处于8-10 km,总体趋势为东北处和西南处上地壳深度较深,中间区域较浅,但在白云陆坡北部处有部分区域上地壳深度较深。南海北部区域莫霍面深度为8-35 km,在北部陆架区域最深,在东部海盆区最浅,总体呈现出西北深、东南浅的趋势。四个界面将地壳划分为沉积层、上地壳和下地壳三个地壳层,南海北部沉积层厚度范围为0-12 km,大部分区域内沉积层厚度小于2 km,台湾岛东侧海域最厚且达12 km,白云陆坡处沉积层厚度达到4-8 km,推测可能是华南大陆的沉积物通过珠江口运移至白云陆坡沉积所致。上地壳厚度范围为0-15 km,整体上为西北和西部地区厚度较大,多为8-15 km,向中央海盆区域逐渐减薄至4 km以下。下地壳厚度的整体趋势为西北地区大,一般在14-25 km,向东南方向中央海盆区域逐渐减薄至10 km以下,最薄处小于5 km。南海北部地壳厚度为4-35km,从西北方向(>20 km)往东南方向逐渐减薄,至在中央海盆区域小于10km。厚度大于典型洋壳(5-7 km)而小于陆壳(>35 km),体现了边缘海的地壳结构特征。南海北部下地壳高速层可能存在的区域为台西南盆地南侧、珠江口盆地东侧、珠江口盆地西南侧、西北次海盆西南侧和西北次海盆南侧。珠江口盆地和台西南盆地高速层所在区域地壳厚度较厚,不利于上地幔橄榄岩蛇纹石化形成高速层,推测此两处高速层为南海扩张之后的岩浆活动导致的底侵而成。