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作为西太平洋最大、最独特的边缘海，南海以其独特的地理位置、复杂的构造环境和丰富的地质现象对海底扩张、板块运动和边缘海的形成演化等热点问题提供了绝佳的研究场所。西北次海盆是南海深海盆重要的组成部分，构造上毗连西沙海槽、西沙地块及南海北部陆缘，因而西北次海盆深部地壳结构的研究，对于深入了解北部陆缘的拉张、海盆的扩张和各构造单元之间的关系有着极其重要的科学意义。 本文以国家海洋局第二海洋研究所和中国科学院南海海洋研究所合作于2006年布设并实施的唯一一条平行于西北次海盆残余扩张脊方向的广角反射/折射地震测线(OBS2006-2)为基础，对2台异常数据台站（OBS03和OBS06）通过数据格式检查、邻近台站对比分析和重采样等方法成功地对这二台OBS数据进行了解编处理，得到了这二个台站的综合地震记录剖面;利用二维射线追踪与走时反演方法(Rayinvr)，共拟合了10000多个震相走时信息，分别获得了测线下方的深部地壳速度结构模型，综合西北次海盆及其邻区的地质构造背景，分析了南海西北部沿残余扩张脊的地壳结构特点以及海盆的扩张演化过程。并在以下几个方面展开了重点研究并取得了重要进展: (1)通过对异常数据的分析处理，为原始数据的解编提供了思路，提高了解编程序的普适通用性;将上述方法应用于OBS2009-3测线，成功挽救了1台OBS数据，同时验证了该方法的合理性与通用性。 (2)获得了OBS2006-2测线2台OBS的宝贵数据，得到了该2个台站的综合地震记录剖面图，并且在射线追踪和走时模拟过程中，OBS03拾取Pg、PmP及Pn走时震相837个，OBS06总共拾取走时震相677个，改善了速度剖面的射线交叉覆盖程度，提高了深部结构的可靠性。 (3)在西沙地块范围内（模型0-100km）:沉积层速度1.7-4.0km/s，厚度1.2-3.0km;上地壳顶部速度4.8-5.6km/s，下地壳底部速度6.9-7.0km/s;上地幔顶部速度8.0-8.2km/s。在西北次海盆范围内（模型220-380km）:沉积层速度2.0-4.5km/s，厚度1.6-3.0km;上地壳顶部速度5.0-5.8km/s，下地壳底部速度6.9-7.0km/s;上地幔顶部速度8.0-8.2km/s。在过渡地区（模型100-220km），沉积层速度1.7-4.0km/s，厚度2.0-3.0km;上地壳顶部速度5.0-6.0km/s，下地壳底部速度6.9-7.0km/s;上地幔顶部速度7.9-8.1km/s。 (4)OBS2006-2测线的Moho界面埋深从西沙地块的24.5km沿NEE向逐步抬升到模型200km处（OBS01下方）的16km;在过渡区，Moho面埋深剧烈抬升至10km（OBS09下方）后又下降到12km，并稳定过渡到西北次海盆的13km。地壳厚度由西沙地块陆壳的21.5km减薄至西北次海盆洋壳的6-9km。 (5)由西北次海盆地壳速度特征推断，为典型的洋壳结构，其地壳厚度稍厚;模型100-220km范围内，结晶基底有多处明显的上凸，结合MCS973-3测线资料，可能与后期较强的火山活动有关;而且地壳速度结构中并未发现下地壳高速层及向海倾斜的反射层SDR的存在，因此，西北次海盆两侧陆缘属于非火山型大陆边缘。模型280-300km之间基底隆起，Moho面下凹，反映岩浆通道特征，推测该双峰海山可能与中央次海盆大规模岩浆活动所形成的珍贝-黄岩海山有相类似的成因。