南沙位于南海海盆的南部，中国对南沙群岛及周缘海区拥有无可争辩的主权。南沙地块即属于现今南海共轭大陆边缘的南部，又属于消失于婆罗洲之下的古南海被动大陆边缘北侧的剩余部分。从区域构造角度来看，南沙地块处于太平洋板块、欧亚板块和印-澳板块三大板块交汇处，其独特的构造演化过程使其成为研究被动大陆边缘的天然实验室。从资源角度来看，南沙海域内的含油气盆地是中国重要的深水含油气盆地，聚集了丰富的油气资源。针对南沙及其周缘壳幔结构的地球动力学研究对了解南海大陆边缘构造演化，探讨南部新生代含油气盆地的形成和演化历史具有重要的科学意义。　　南海南部大陆边缘包含了减薄的地壳以及复杂的碰撞带。多种地球物理数据包括重力，磁力，反射地震等数据用来揭示深部壳幔结构。居里面通过滑动窗的波数域的算法计算磁异常获得，并以此使得可以推测热结构。应用Oldenburg的算法反演重力异常得到3D莫霍面和地壳结构模型。用来反演的重力异常是从观测的自由空气重力异常中减去海底地形，沉积物，岩石圈地幔温压变化等对重力的影响。发现在南沙海槽莫霍面深度(20km)比居里面深度浅(24km)，这可能是因为减薄地壳，低热流和低热导率而导致的。为了调查南海西南部的区域结构，沿着地震剖面建立了重力模型和岩石圈热结构。剖面穿过西南海盆的两侧共轭陆缘且是基于多种地球物理的测量结果（包括热流和热物性参数）。结果显示共轭陆缘的地壳和热岩石圈厚度分别为15km和57km。减薄的陆壳和岩石圈范围超过了200km。岩石圈的热结构显示陆缘仍处于一个相对较热的状态。　　南海是研究共轭大陆边缘张裂和洋壳形成演化的绝佳位置。与研究较多的南海北部陆缘相比，南海西南陆缘的研究并不十分充分。沿地震剖面构造的南海西南部的特征包括超宽的减薄陆壳和岩石圈，高的莫霍面热流。地球物理资料显示张裂期早期被断层控制的盆地，张裂期后期未变形的沉积，和下地壳的高速层。多种证据表明南海西南部的演化可以被地幔岩石圈比地壳先破裂的伸展模型所解释。　　温度是控制岩石圈流变性和动力学过程的重要参数之一。本文利用海底热流和S波地震层析成像速度结果，基于稳态热传导方程和地震波速度与岩石温度的关系，研究了南沙地区地壳及上地幔的温度分布和“热”岩石圈厚度。计算结果表明南沙地块壳幔热流比大于50％，海底热流主要来自地壳放射性元素衰变生热。地壳温度温度不高，moho面温度与居里面点温度(523℃)接近。地幔中，南沙地块50km深度地幔温度为800℃，低于周边地区的地幔温度。随着深度的增加，南沙下凉的地幔逐渐转变为热的地幔。在150km深度处，温度达到1600℃。“热”岩石圈底界深度约为100km，比周缘地区的“热”岩石圈底界深度要深。这与“地震”岩石圈的结果不同，南沙地块“地震”岩石圈与周缘厚度大致都等于80km。南沙地块地壳及岩石圈上地幔较低的温度暗示了南沙地块经历了快速降温的过程。　　南沙海槽前陆盆地是中国南海南缘陆架区重要的含油气盆地，海槽之下陆壳减薄的原因、前陆区逆冲推覆构造的变形机制是南海地球动力学研究的重要科学问题。利用地震、重磁、地热观测资料，依据地震沉积地层分析、重磁反演分析、地幔流应力场分析、热—流变学分析方法，本文计算了南沙海区地壳结构特征、南沙海槽逆冲推覆热—流变学结构。南沙海区对应一个FC/FL小于80％的区域，显示为一个整体陆壳地块，岛礁区大部分地段QC/Q0大于60％，为“热壳冷幔”型热结构，而海槽区情况正相反，QC/Q0小于40％，为“冷壳热幔”型热结构。南沙海槽Moho面温度在300～700℃之间，地壳整体温度较低，地温梯度在垂向上高、低相间成层分布，地壳浅层地温梯度在15～30℃/km之间，深层地温梯度大于45℃/km。南沙海槽南北两侧应力分布特征不同，北侧挤压，南侧伸展。北侧挤压区，地层挤压收缩量由深向浅减小，南侧伸展区，地层伸展量由深向浅增大，类似手风琴风箱结构。北侧粘滞系数高、流变强度大，南侧粘滞系数低、流变强度小。南侧的粘滞系数、流变强度大约比北侧低2～3个数量级，因此南沙海槽南侧比北侧更容易发生构造变形。由计算结果推测，南沙Moho起伏或陆壳减薄与“地壳重力均衡作用”和“地幔热隆升作用”有关，海槽东南缘逆冲推覆体构造变形机制主要是“地壳缩短”作用，其次是“重力滑脱”作用。　　南海南部新生代盆地蕴含了丰富的油气资源。本文总结了主要含油气盆地包括万安盆地、曾母盆地、礼乐盆地的动力学特征。由于南部资料的匮乏，本文针对在北部水合物勘探区最新获取的实测热流数据进行了误差分析和讨论，为南部的研究工作做了前期准备。除分析了因参数选取而引起的误差外，利用有限元数值模拟的方法，计算了3D地形对实测热流的影响。计算结果表明实测热流在研究区内受地形影响较大，会产生-50％～31％的误差。对实测数据进行地形校正后发现实测热流均大于BSR热流。因此考虑存在流体活动的情况，计算了水合物底界深度与流体通量及热流的关系，计算结果表明在水合物底界深度一定的情况下，地温梯度随着向上运移的流体通量的增加而变大。因此，当存在向上流体运移时，海底实测热流会大于地层深处热流的结果。为获取海底矢量地温场的信息，提出了一种新的观测技术和装置。利用该测量装置，可采集海底表层沉积物内原位地温场三维信息，揭示海底温度在空间中的稳态变化信息，为了解海底地温场信息提供科学依据。　　本文通过对南沙及其周缘深部壳幔结构以及热-流变结构的计算，针对南沙地块的构造-热演化，西南海盆的张裂模式，南沙海槽的构造变形模式以及海底热流勘探进行了分析和讨论，为研究南海大陆边缘演化以及南海南部新生代盆地的形成演化提供了地球动力学基础和科学依据。