張 潔，李家彪，丁巍偉

（1.國家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012；2.國家海洋局 海底科學重點實驗室，浙江 杭州 310012）

九州－帕勞海脊是位于菲律賓海盆中部的正地形單元，近南北向伸展，貫穿全區(qū)，分隔了西側的西菲律賓海盆及東側的四國－帕里西維拉海盆，北面在南海海槽處向日本列島俯沖［1］。該海脊在地貌上可分為北段的九州海脊和南段的帕勞海脊，全長約2 750km，寬約90km。南北兩段海脊的連續(xù)性好，脊頂水深達3 700～4 000m，中段是斷續(xù)的海山，脊頂水深下達5 000m。海脊東側較陡，坡腳常為凹地，水深可達4 000～5 000m。西側較緩，水深可達5 000m［2－3］。

九州－帕勞海脊的地殼結構及構造演化一直是科學家關注的焦點：1）向北俯沖到日本南海海槽之下的九州－帕勞海脊，在地震學意義上即是地震的發(fā)震體又是地震的防震壩；2）東西菲律賓海盆，在洋殼年齡、構造演化以及地形地貌上存在很大差異，九州－帕勞海脊恰為東西海盆的分界線；3）九州－帕勞海脊是弧后擴張的產(chǎn)物，對研究洋內(nèi)島弧的形成演化具有指示意義；4）尤其是日本政府2009年提出沖之鳥礁海域外大陸架劃界案以來，九州－帕勞海脊特殊的地理位置也成為關注的焦點。九州－帕勞海脊被普遍認為是老伊豆－小笠原島弧的殘留弧。Takahashi等［4］利用1992年Hakuho－maru，Tansei－maru和Kaiko No.5調(diào)查船所得的多道和OBS數(shù)據(jù)，得到了伊豆－小笠原島弧處3層的地殼結構。Nishizawa等［5］的研究得到的伊豆－小笠原島弧P波波速模型是3層的地殼模型。Kodaira等［6］通過廣角地震探測，反駁了伊豆－小笠原－馬里亞納島弧的地殼厚度沿其走向基本無變化這一觀點。九州－帕勞海脊的研究開始較晚，研究程度較低，Ishihara等［7］對南北部地殼結構做出了總結。Nishizawa等［5］利用海底地震數(shù)據(jù)對15°～21°N的九州－帕勞海脊段地殼進行了研究。國內(nèi)而言，李常珍等［3］對九州－帕勞海脊的地形地貌加以了研究描述，許浚遠等［8－10］通過盆地機制的研究，分析菲律賓海板塊的演化，少量的涉及到了九州－帕勞海脊的形成，臺灣李昭興等對于九州帕勞海脊有過較為詳細的研究。盡管前人對九州－帕勞海脊地區(qū)做出了許多研究，但仍存在不足之處，前人的研究主要集中于解決伊豆－小笠原－馬里亞納島弧和九州－帕勞海脊的部分海脊段的地殼結構和演化過程，缺乏一個宏觀的認識，并且對九州－帕勞海脊和西馬里亞納島弧演化過程對比的相關研究也甚少。九州－帕勞海脊地區(qū)地球物理勘探研究力度遠不夠，缺乏大量的地震剖面以及其他的地球物理資料，尤其是海脊的南段。正是由于九州－帕勞海脊復雜的構造背景、數(shù)據(jù)資料不充足、缺乏系統(tǒng)研究等原因，九州－帕勞海脊尚有一些科學疑點有待我們?nèi)ソ鉀Q：1）為什么九州－帕勞海脊能從老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧島弧上完全裂離出，但西馬里亞納島弧只能部分裂離伊豆－小笠原馬里亞納島弧，在23°N左右（圖1，Kpr20，Kpr5和Kpr26剖面來自Nishizawa等［5］，a和b剖面來自 Haraguchi等［12］）就已經(jīng)停止了裂離；2）為什么九州－帕勞海脊的中段的地殼特征會沿著走向發(fā)生巨大的變化，是否與菲律賓海板塊的構造演化（四國和帕里維希拉海盆的漸進式擴張）過程存在的聯(lián)系；3）九州－帕拉海脊的地殼起源、演化過程［11］。本研究重在理清整條九州－帕拉海脊的地殼結構的特征，形成演化及伊豆－小笠原－馬里亞納島弧與九州－帕勞海脊的親緣關系。

圖1 菲律賓海構造單元圖及穿過九州－帕勞海脊和伊豆－小笠原－馬里亞納島弧的地震剖面的位置（紅色線條）［5，12］Fig.1 Tectonic map of the Philippine Sea Plate and seismic profiles across the KPR and the IBM （red lines）［5，12］

1 構造地質(zhì)背景

九州－帕勞海脊的構造演化與菲律賓海板塊的演化密切相關。菲律賓海板塊位于太平洋板塊與歐亞板塊之間（圖1），其周緣均為俯沖板塊邊界，包括東側與東北側的伊豆－小笠原及馬里亞納海溝，西側和西南側的琉球海溝和菲律賓海溝，南側的雅浦與帛琉海溝。板塊之上發(fā)育了西菲律賓海盆，四國盆地，帕里維西拉海盆，九州－帕勞海脊，伊豆－小笠原－馬里亞納島弧，奄美海臺，大東洋脊以及伊豆－小笠原海溝等地形地貌。整體而言菲律賓海海底地形復雜，各種地形形態(tài)俱全［3］。近來根據(jù)海洋鉆探，古地磁證據(jù)的研究，普遍認為菲律賓海板塊的形成演化概括為旋轉－后退－弧后擴張模式［13－15］。

圖2 菲律賓海板塊演化及火山活動（虛線點代表起止時間不確定）［15，17－18］Fig.2 The evolution of the Philippine Sea Plate and the volcanic activity in the Plate（Dotted lines represent uncertain time of the beginning and the ending）［15，17－18］

菲律賓海板塊晚中生代以來構造演化的主要地球動力來源于太平洋板塊的運動。如圖2所示，65～45 Ma期間菲律賓板塊以中央斷裂帶為擴張中心，西菲律賓海盆發(fā)生近南北向海底擴張。大量古地磁條帶提供了古東西向擴張中心存在的證據(jù)，而中央海盆斷裂帶、沖大東海嶺、大東海嶺及奄美海臺等一系列NWWSEE至近SE向構造帶則是此擴張帶存在的構造地貌證據(jù)。在距今43Ma左右，太平洋板塊運動方向發(fā)生變化，由NNW向（相對于熱點運動方向）變?yōu)镹WW向，由于俯沖板塊方向的改變，使得太平洋板塊西緣的走滑帶被轉變成了俯沖帶，并伴隨著強烈的弧后巖漿活動，形成了老的伊豆－小笠原島?。?－4］。在29Ma左右菲律賓海板塊開始向西北運動（3.5cm／a），并發(fā)生順時針旋轉。伊豆－小笠原－瑪里亞納海溝向東后退，四國和帕里西維拉海盆開始近東西向的弧后擴張，九州－帕勞海脊與老伊豆－小笠原－馬里亞納島弧裂離，成為殘留?。?，5，16］。15Ma左右菲律賓海板塊基本不再轉動，四國盆地和帕里西維拉海盆弧后擴張停止。菲律賓海板塊開始西向運動，并俯沖于呂宋－菲律賓島弧與琉球島弧之下，形成了琉球海溝和菲律賓海溝。菲律賓板塊與歐亞板塊的相對運動方向在10～5Ma左右改變?yōu)镹WW［14］。在6Ma左右，馬里亞納海槽由于板塊NWW方向的運動開始擴張，并逐步形成弧后盆地［3，15］；在約5Ma時，沿南海海槽的部分俯沖停止［1－2］。整個菲律賓板塊自65Ma以來以幕式方式順時針轉動了近90°［14］。在菲律賓海板塊的演化過程中形成了九州－帕勞海脊處特殊的地殼結構和復雜的演化過程。

2 九州-帕勞海脊的地殼結構

2.1 九州-帕勞海脊分段的地殼結構特征

2.1.1 九州－帕勞海脊的北段

九州－帕勞海脊北段（表1，3）下存在著P波波速為6.1～6.3km／s的中地殼，厚度近5km；下地殼P波波速為7.1～7.3km／s，厚度為5～6km；上地殼P波波速為4.5～5.5km／s，厚度近2km?？偟牡貧ず穸冉?3km，地殼之上還覆蓋了近1km的沉積物。Ishihara等［7］也證實了北部海脊下存在著P波波速為6.0 km／s中地殼，說明北部海脊屬于成熟的島弧地殼（許多研究表明島弧地殼的特征就是具有P波波速為6.0 km／s中地殼［16］）。

九州－帕勞海脊北段（21°N以北）（圖3，來源于三維空間模型，減去了基底到莫霍面的深度，等值線間隔為1km，地殼厚處以暖色調(diào)表示［7］）的地殼厚度并不是沿著走向穩(wěn)定不變的，30°N以北區(qū)和25°N以南區(qū)的地殼厚度普遍在10～15km，25°～30°N的地殼厚度普遍＞15km。與沖大東海嶺相連處海脊的地殼厚度較其他區(qū)域厚。北段九州－帕勞海脊處的地殼厚度大于兩側海盆的地殼厚度。海脊的寬度沿著走向也有較大的變化，26.5°N左右的九州－帕勞海脊格外的窄，而且在布格重力異常上也有反映（圖4，海水、沉積物及地殼密度被假設為1 030，2 300和2 800kg／m3）。

從海脊脊頂水深情況而言，30°N以北區(qū)脊頂水深深3 000～4 000m（圖1），25°N以南區(qū)的脊頂水深深4 000～5 000m，25°～30°N的脊頂水深較淺，在2 000～3 000m。

從布格重力異常圖（圖4）較明顯的看出北段九州帕勞海脊整體走向。大東洋脊和九州－帕勞海脊在重力異常圖上呈相連狀態(tài)。在海脊27.5°N和26.5°N處海脊的異常特征上表現(xiàn)為整體上相連，細節(jié)上分離。

2.1.2 九州－帕勞海脊中段

九州－帕勞海脊的中段主要指15°～21°N處。海脊中部的地殼結構變化較大（圖5，表1，表3）。Nishizawa等［5］通過研究4條近垂直于九州－帕勞海脊的地震剖面（15°～21°N）得到：1）九州－帕勞海脊處的地殼可以概括為P波波速＜6.8km／s，速度梯度較小的上地殼和P波波速為6.8～7.0km／s的下地殼，且上地殼的速度梯度大于下地殼；2）九州－帕勞海脊沿著走向地殼厚度由20km突變至8km；3）與北部的地殼相比，屬于不成熟的島弧地殼，未識別到中地殼的存在；4）九州－帕勞海脊的地殼厚度總是比兩側海盆的地殼厚度要厚一些。

Kpr19剖面（圖1）穿過了研究區(qū)九州－帕勞海脊最淺最寬的部位。如圖5所示，沖之鳥礁出現(xiàn)在剖面離西側50km處，地殼厚度為20km。沿Kpr20剖面的水深最深。地殼厚度最薄，九州－帕勞海脊之下的地殼厚度最多8km，但仍然比兩側海盆下的地殼略微厚一些。九州－帕勞海脊位于Kpr5剖面的西端，地殼厚度為15km。在Kpr26剖面上，九州－帕勞海脊位于剖面的東側，其他的測深高地位于剖面的西側。九州－帕勞海脊與西側測深高地的地殼厚度均要達到15km。

九州－帕勞海脊中段的（圖1）脊頂水深在3 000～4 500m。從布格重力異常圖上可看出海脊中段的連續(xù)性較差，19°N處等值線整體上也不再相連。

2.1.3 九州－帕勞海脊南段

Ishihara等［7］通過調(diào)查研究認為南部普遍大于10km。Haraguchi等［18］認為九州－帕勞海脊南段與北段一樣存在著著P波波速為6.1～6.3km／s的中地殼。P波波速為7.1～7.3km／s的下地殼和P波波速為4.5～5.5km／s的上地殼。九州－帕勞海脊南段的脊頂水深變化較大，最南端的海脊頂部水深＜1 000m。

2.2 九州-帕勞海脊與伊豆-小笠原-馬里亞納島弧地殼結構的比較

根據(jù)17°00′N，30°30′N和32°15′N處伊豆－小笠原島弧地震剖面的研究結果［4－5］，地殼具3層結構，為上地殼、中地殼和下地殼，地殼的總厚度達20km，地殼厚度沿著島弧走向變化不大（圖5和表3，4）。但KODAIRA［6］等在30°N伊豆－小笠原島弧處的廣角地震剖面的初步研究表明沿島弧的地殼在厚度和平均波速上存在著很大的不同。九州－帕勞海脊處的地殼厚度（表3，表4）在南北兩端均超過10km，厚度變化的程度不大。但在洋脊中段處的地殼厚度由20km突變?yōu)?km。在這與伊豆－小笠原－馬里亞納島弧處地殼沿著走向的變化趨勢具有相似性。地殼結構而言在九州－帕勞海脊的南北兩段均擁有3層的地殼結構，只是在中段就未發(fā)現(xiàn)層速為6.0km／s中地殼的存在。

表1 九州-帕勞海脊地殼速度（km·s－1）［5－7，12］Table 1 The velocities in the crust beneath the KPR（km·s－1）［5－7，12］

表2 伊豆 小笠原島弧的地殼速度（km·s－1）［5－7，12］Table 2 The velocities in the crust beneath the IBM（km·s－1）［5－7，12］

表3 九州 帕勞海脊的地殼厚度（km）［5－7，12］Table 3 The crust thickness of the KPR（km）［5－7，12］

表4 伊豆-小笠原島弧地殼厚度（km）［5－7，12］Table 4 The crust thickness of the IBM（km）［5－7，12］

圖3 九州－帕勞海脊的地殼厚度Fig.3 The crust thickness in the studied area

據(jù)伊豆－小笠原島弧和九州－帕勞海脊的地殼結構模型（如圖5）和地殼速度和厚度表（表1，2，3，4）可看出，兩者在北段的層速相當接近，而且地殼厚度也據(jù)一定的規(guī)律。以北部為例，伊豆－小笠原島弧處的地殼總厚度在20km左右，P波波速為6km／s左右的中地殼厚8km。下地殼的厚度也近8～9km，P波波速為7.1～7.3km／s，上地殼P波波速為4.5～5.5km／s［12］。九州－帕勞海脊處的地殼速度一致，地殼厚度有所差別。九州－帕勞海脊下存在5km左右的下地殼和中地殼，上地殼的厚度在2km左右。九州－帕勞海脊中地殼厚度是伊豆－小笠原島弧地殼厚度的2／3倍，總厚度也接近2／3倍。整條海脊處的地殼厚度基本上都符合這個規(guī)律。這可能是由于伊豆－小笠原島弧厚的中地殼是弧后盆地擴張形成后（15Ma）新的巖漿輸入的結果。而九州－帕勞海脊處的地殼在其形成后基本上不再有新的巖漿的輸入。

綜上所述伊豆－小笠原－馬里亞納島弧與九州－帕勞海脊具有一定的親緣性。所以在地震測線較少的九州－帕勞海脊處，研究其地殼特征時可以結合伊豆－小笠原島弧的地殼結構統(tǒng)籌考慮。

圖4 九州－帕勞海脊布格重力異常［7］Fig.4 Bouguer anomalies in the studied area

圖5 地殼結構模型［5，12，19］Fig.5 The crustal structure models［5，12，19］

3 九州-帕勞海脊殘留弧的形成機制及構造演化

根據(jù)帕里西維拉海盆兩側斷層分布情況［16］，老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧東西向的裂離是一個不對稱開裂。但為什么會沿著狹窄的老的伊豆－小笠原島弧發(fā)生開裂，形成兩條更窄的洋脊？林長松等［20］對馬里亞納海槽形成（西馬里亞納殘留弧的形成）的研究中提出了馬里亞納島弧系的垂向旋轉運動，是導致在沿著島弧開裂最重要的原因之一。九州－帕勞海脊與西馬里亞納島弧有很好的相似性，都是弧后擴張的產(chǎn)物，所以弧系的垂向旋轉運動同樣也可用來解釋九州－帕勞海脊的裂離。

3.1 旋轉模式

在伊豆－小笠原－馬里亞納溝－弧系中，由于大洋板塊在海溝處俯沖消減，對島弧系產(chǎn)生了向下的拖曳作用（圖6）。而俯沖板塊在俯沖過程中，由于受摩擦產(chǎn)生的熱力和地幔深處的熱力作用以及密度間的差異等，在到達一定的深度時，又會產(chǎn)生向上的升力。這兩種不同方向的應力在其上的溝一弧系統(tǒng)內(nèi)形成了旋轉應力場，稱為垂向旋轉應力場。太平洋板塊向伊豆－小笠原－馬里亞納溝俯沖時，老島弧受垂向旋轉應力場作用，而發(fā)生了向海溝軸方向的旋轉，張裂和掀斜運動。同時，大洋板塊對上覆板塊的水平擠壓分應力依然存在。此時在水平擠壓應力場和垂向旋轉應力場的作用之下島弧地殼就會開裂。

3.2 九州-帕勞海脊與西馬里亞納島弧的比較

九州－帕勞海脊與伊豆－小笠原－馬里亞納島弧有著十分密切的聯(lián)系，是老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧的殘留弧，是弧后盆地開裂擴張的產(chǎn)物。西馬里亞納島弧是從現(xiàn)今的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧上裂離出的一部分，尚未完全分離。西馬里亞納島弧和東馬里亞納島弧之間也存在著一個尚未演化完成的馬里亞納海槽。九州－帕勞海脊和西馬里亞納島弧裂離的時候都受到了東側太平洋板塊俯沖的影響，演化的動力機制很相似。從幾何形態(tài)上而言，都為狹長的窄條，開裂都不是等時進行的，而是一端或是兩頭先開裂，在向一個方向逐漸推進的。

圖6 九州－帕勞海脊裂離演化示意圖［20］Fig.6 The spreading model of KPR［20］

3.3 九州-帕勞海脊的形成與其構造演化

九州－帕勞海脊的形成演化貫穿在菲律賓海板塊的演化過程中。古近紀以來，太平洋板塊不斷西向俯沖及強烈的火山活動在現(xiàn)存的更老的島弧巖石圈上形成了老的伊豆－小笠原島?。?7，21］。COSCA等［22］根據(jù)ODP和DSDP在伊豆小笠原－馬里亞納島弧和九州－帕勞海脊處鉆探所得巖石沉積物的40Ar／39A測年，認為老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧形成于47～45Ma。

35～31Ma期間老的伊豆－小笠原島弧就已完全形成［12］。29Ma左右，在太平洋板塊西向俯沖速度的減低，伊豆－小笠原－馬里亞納海溝開始向東后撤，老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧開始發(fā)生裂解，島弧處活躍火山活動也相繼停止。

29Ma左右，帕里西維拉海盆的南緣先裂開（圖7）。26Ma左右擴張逐步向北推進。四國盆地的擴張略晚于帕里西維拉海盆（27Ma），也即九州－帕勞海脊從南段先開始與老的伊豆－小笠原島弧開裂，整體上南部早于北部。四國盆地由北向南逐步擴張，在23Ma時，擴張中心延至帕里西維拉海盆的北界（24°N），并與帕里西維拉海盆的擴張共同作用。22Ma九州－帕勞海脊完全與老的伊豆小笠原－馬里亞納島弧分離。19Ma帕里西維拉海盆和四國盆地聯(lián)合擴張作用結束，帕里西維拉海盆的擴張軸順時針轉動，九州－帕勞海脊的裂離方向由原來的東西向轉變?yōu)槟衔鳎睎|向。在這個過程中據(jù)老的伊豆小笠原－馬里亞納島弧在垂向旋轉應力和水平擠壓力的作用之下開始裂離，有一條長而窄的老島弧，裂離成為兩條更為窄的九州－帕勞海脊和伊豆－小笠原－馬里亞納島弧。九州－帕勞海脊東側陡，西側緩的現(xiàn)象恰能輔證這種旋轉的裂離模式［3］。這與Yamashita等［16］指出老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧是一個不對稱開裂也一致。

15Ma左右，四國盆地和帕里西維拉海盆擴張停止，現(xiàn)今九州－帕勞海脊殘留弧基本形成。伊豆－小笠原－馬里亞納島弧處的火山活動重新活躍，但九州－帕勞海脊處卻較為穩(wěn)定［15，18－19，23］。至今，九州－帕勞海脊還隨著菲律賓海板塊一起移動（GPS測量），但既不伴隨弧后擴張也無板內(nèi)變形。海脊各段的移動速度和方向不同，海脊中部以8.0cm／a向著 N72°W 移動；帕勞海脊段以9.5cm／a向著 N74°W 方向移動［2］。

圖7 29Ma以來九州－帕勞海脊的形成及現(xiàn)今的運動趨勢［2，12，15，19］Fig.7 The evolution of the KPR during the past 29Ma and its present motion tendency［2，12，15，19］

4 討 論

綜合分析九州－帕勞海脊的演化過程及其地殼結構特征，提出了以下3點討論：

1）通過文獻資料的總結與分析，位于西南太平洋內(nèi)Lau海脊與我們的九州－帕勞海脊有很好的相似性。Lau海盆與四國盆地和帕里維希拉海盆都是漸進式擴張的海盆［19，24］。Lau海盆兩側為活躍的火山島弧和構造活動不活躍的殘留?。↙au海脊），這與四國盆地與帕里西維拉海盆兩側為構造活躍的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧相對應［25］。Lau海脊為Lau海盆弧后擴張的產(chǎn)物，這從另一個方面證明了九州帕勞海脊弧后裂離模式的可靠性?，F(xiàn)今正在經(jīng)歷弧后裂離的西馬里亞納島弧則是另一個很好的證據(jù)。

2）對于弧后擴張模式而言，首先為什么九州－帕勞海脊能從老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧島弧上完全裂離出，但西馬里亞納島弧只能部分裂離伊豆－小笠原馬里亞納島弧，在23°N左右（圖1）就已經(jīng)停止了裂離。其次為什么在24°N，（四國盆地和帕里維西拉海盆的分界線處）南北海脊的走向會有轉折，而且弧后盆地的擴張軸也有突變。是否在24°N附近存在著特殊的構造控制著九州－帕勞海脊和西馬里亞納島弧的構造演化。如果存在該構造的話，相對于九州－帕勞海脊而言，該構造應該形成的年代較早，地殼厚度較大，巖石較為堅硬。而在西菲律賓海盆內(nèi)的確存在著大量近東西走向的構造，他們形成時代較早（如奄美海臺都形成于白堊紀），地殼厚度大，而且在23°～24°N內(nèi)更有大東海嶺和沖大東海嶺的存在。為了解決這一疑惑建議可以在過大東或沖大東海嶺，九州－帕勞海脊以及西馬里亞納島弧最北端來一條OBS地震測線。

3）為什么在九州－帕勞海脊中段未識別出中地殼的存在，Nishizawa等［5］認為可能從老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧上分離出的時候中地殼的不厚。本研究根據(jù)九州－帕勞海脊的演化角度有另個猜想，根據(jù)海脊由兩頭先開裂，慢慢延伸到中段的演化過程，即以漸進式裂離方式與老的伊豆－小笠原－馬里亞納島弧分開，中間段相對于南北兩段而言，演化不夠充分，所以是不成熟的島弧地殼。

希望可以有新的地球物理數(shù)據(jù)的支持，對整條九州－帕勞海脊的地殼結構合演化過程有所新的認知，解決上述的疑問和猜想。并尋找出洋脊中段沿走向，地殼結構、厚度等發(fā)生變化的原因，整天海脊段地殼特征的不一致。以及菲律賓海板塊的演化過程對KPR脊地殼形成的影響，弧后漸進式張裂擴張的四國盆地和帕里西維拉海盆擴張過程中對九州－帕勞海脊的影響，九州－帕勞海脊地殼結構及其特征是否還保留有漸進式裂離的證據(jù)。

5 結 語

九州－帕勞海脊的演化與菲律賓海板塊、太平洋板塊的演化緊密相連，形成于四國盆地和帕里西維拉海盆的形成過程中，為弧后擴張裂離模式。九州－帕勞海脊東側陡，西側緩的現(xiàn)象輔證老伊豆－小笠原島弧受垂向旋轉應力場作用，發(fā)生了向海溝軸方向的旋轉，張裂和掀斜運動，使得狹窄的老島弧裂離為兩條更窄的長條狀島弧。海脊南北部具有3層的地殼結構，P波波速為7.1～7.3km／s的下地殼，P波波速為6.1～6.3 km／s的中地殼和P波波速為4.5～5.5km／s的上地殼。海脊北部地殼厚于南部，九州－帕勞海脊北段（21°N以北）地殼厚度沿著海脊走向略有變換，30°N以北區(qū)和25°N以南區(qū)的地殼厚度普遍在10～15km，25°～30°N的地殼厚度普遍大于15km。九州－帕勞海脊的中段的地殼結構變化較大，而且未識別出中地殼的存在，為不成熟的島弧地殼。海脊南段與北段相似，具有3層的地殼結構，但地殼厚度小于北側，基本上＞10km。

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