构造分析方法在伸展盆地中的综合运用

为了更有效地研究伸展盆地,论述了目前伸展盆地研究中几种常用软件的方法和原理,包括用于盆地反演研究的一维Airy均衡模型、二维挠曲回剥模型、平衡剖面技术以及用于盆地正演研究的挠曲悬臂梁模型和二维粘弹塑性热-力学数值模拟模型。综合分析了这些方法的原理、优势与不足,在此基础上进一步探讨了不同方法之间的综合运用。其中平衡剖面技术恢复得到的盆地剖面可以为裂谷期构造沉降展布范围提供约束,并与挠曲悬臂梁模型结合可以得到盆地演化过程中不同时期上地壳的伸展减薄情况。数值模拟方法则在以上盆地模拟方法得到的结果约束下,模拟伸展盆地的形成过程进而得到初始地质参数与演化过程。综合利用盆地分析的方法可以对盆地演化有更准确的认识并指导油气资源的勘探与开发。     

南海北部新生代构造应力反演及其动力学背景探讨*

南海北部为我国重要的含油气区之一, 但目前南海北部盆地的演化史及其与周边构造事件的关系仍不明确。基于钻孔和地震资料, 通过数学模拟, 反演了琼东南盆地和珠江口盆地的构造应力演化特征和初始地壳厚度。结果表明, 南海北部盆地具有较薄的初始地壳厚度和岩石圈厚度。珠江口盆地存在两期应力松弛期, 而琼东南盆地在深水区和浅水区分别存在一期应力松弛期。南海北部第一期应力松弛在空间上具有连续性, 主要分布在深水区, 在时间上东早西晚; 第二期应力松弛空间上存在东西分异性。分析认为, 南海北部深水区应力松弛期由东至西的演化应为西北次海盆由东至西的剪刀式张裂所致。珠江口盆地第二期构造应力松弛与局部岩浆侵入有关, 琼东南盆地浅水区的构造应力松弛期与红河走滑断裂平静期相对应。     

南海北部新生代构造应力反演及其动力学背景探讨

南海北部为我国重要的含油气区之一,但目前南海北部盆地的演化史及其与周边构造事件的关系仍不明确。基于钻孔和地震资料,通过数学模拟,反演了琼东南盆地和珠江口盆地的构造应力演化特征和初始地壳厚度。结果表明,南海北部盆地具有较薄的初始地壳厚度和岩石圈厚度。珠江口盆地存在两期应力松弛期,而琼东南盆地在深水区和浅水区分别存在一期应力松弛期。南海北部第一期应力松弛在空间上具有连续性,主要分布在深水区,在时间上东早西晚;第二期应力松弛空间上存在东西分异性。分析认为,南海北部深水区应力松弛期由东至西的演化应为西北次海盆由东至西的剪刀式张裂所致。珠江口盆地第二期构造应力松弛与局部岩浆侵入有关,琼东南盆地浅水区的构造应力松弛期与红河走滑断裂平静期相对应。     

琼东南盆地张裂期沉降亏损与裂后期快速沉降成因

前人研究发现琼东南盆地裂后期存在大规模快速沉降事件,并提出了多种成因机制。为了考察该事件与整个沉降历史的关系,选取跨越琼东南盆地主要凹陷的5条地震剖面上的39个代表点位,利用回剥技术和应变速率反演方法,计算了这些点位的回剥构造沉降及理论构造沉降。计算结果不仅确认了前人的认识即琼东南盆地在裂后期存在快速的构造沉降现象,而且还发现,如果假定地壳减薄发生在张裂期(45~21 Ma),那么,依据地壳减薄计算的理论构造沉降在张裂期明显大于回剥构造沉降量。结合琼东南盆地裂后期断裂活动特点和深部结构探测结果,认为地壳减薄发生在古近纪张裂期,表明琼东南盆地张裂期存在明显的沉降亏损现象,在张裂期结束时(21 Ma)各代表点处的回剥构造沉降量,比由地壳减薄计算得到的理论构造沉降量小约900~2 000m。进一步分析认为,裂陷期的沉降亏损与裂后期的快速沉降很可能存在内在成因联系,后期快速沉降是早期沉降亏损的补偿,其成因可能和该区深部热异常的演变有关。深部热异常可导致张裂期的沉降不足,随着热异常热源的消退,导致晚期快速沉降现象的发生。     

南海共轭陆缘构造不对称性研究及其成因的数值模拟

<正>岩石圈在水平拉张力的作用下会发生伸展变形,以致形成裂陷盆地,但是在多因素的影响下,岩石圈的拉张形式会存在很大的差异,因此学者致力于提出不同模型解释不同的裂陷盆地结构。英国学者Mc Kenzie根据大陆纯剪切伸展模式建立了岩石圈伸展量与裂陷盆地的沉降量以及后裂陷阶段热沉降量之间的定量模型[1],在解释被动大陆边缘的地壳减薄、张裂和沉降方面发挥了重要作用[2-3],但它仅适用于完全对称的纯剪拉张模型,很难解释非对称共轭     

东海莫霍面起伏与地壳减薄特征初步分析

收集、整理大量由地震剖面提供的沉积层厚度资料,得到东海沉积层等厚图。对完全布格重力异常进行沉积层重力效应改正后,得到剩余重力异常,利用地震资料揭示的莫霍面深度值来约束界面反演得到东海莫霍面埋深。结果表明,东海陆架盆地莫霍面深度在25～28 km之间平缓变化,地壳厚度为14～26 km,西厚东薄;冲绳海槽盆地莫霍面深度为16～26 km,地壳厚度为12～22 km,北厚南薄。东海陆架盆地东部与冲绳海槽盆地南部地壳减薄明显,拉张因子分别达到2.6和3。初步分析认为冲绳海槽地壳以过渡壳为主,并未形成洋壳。     

下地壳流对南海北缘白云凹陷地壳伸展变形的影响

下地壳流经常被用来解释地壳随深度的差异拉张现象,但下地壳流对地壳伸展变形的定量研究却不多见。以白云凹陷的岩石圈伸展变形为研究对象,根据普拉特-海福特重力均衡模式,假设凹陷区原始地壳厚度为32km,即均衡深度,利用现今的基底厚度、沉积层厚度和水深数据恢复到白云凹陷变形前的原始地壳厚度,发现其值大于32km,在32.599~33.774km之间,并且从白云凹陷陆架区向海洋方向递增。我们认为造成这种情况的原因可能是由于下地壳流失导致地幔物质上涌量增多,而且根据数据递增的变化认为下地壳流失从海洋向白云凹陷陆架区方向。在凹陷区和接近海盆地区,由于下地壳的流失,导致全地壳拉张因子减小。     

琼东南盆地深水区长昌凹陷地壳结构特征

长昌凹陷位于琼东南盆地深水区,向东通过西沙海槽与南海西北次海盆相通,其近东西向的展布形态明显异于深水区其他凹陷的NE-NEE向形态,为了弄清其地壳结构,从而更好地分析凹陷的结构和演化机制,这里根据深反射地震资料、VSP资料和最新重力资料对长昌凹陷的地壳结构进行了综合地球物理模拟.结果显示:长昌凹陷北侧地壳厚度为22～24 km,南侧地壳厚度约20～22 km,从两侧向长昌凹陷中央地壳厚度逐渐减薄,最薄处只有2.8 km;莫霍面深度与沉积基底呈镜像关系,沉积基底最深的地方莫霍面深度最浅,最浅深度距海平面13.8 km;凹陷中央东部存在一层厚约4 km的下地壳高速层,该层在地震剖面和层速度剖面上均可识别.     

莺-琼盆地基底控制断裂样式的模拟探讨

莺歌海盆地与琼东南盆地(即莺一琼盆地)是南海西北部2个重要的含油气盆地。莺歌海盆地走向NW,发育在红河断裂带上;琼东南盆地走向NE,与莺歌海盆地近直角相交。根据物理模拟实验,认为莺歌海盆地的演化受到了NW与近S-N向基底断裂的控制,在印支地块顺时针挤出应力场下发育和演化;而琼东南盆地则受到NE向基底断裂的控制,在SSE向伸展应力场控制下发育,NW与NE向构造带相互影响,造成了琼东南盆地北侧边界断裂走向近E—W,向南呈台阶式下掉,南侧边界断裂走向NE,莺琼过渡区隆凹格局复杂。由于莺歌海盆地NW向构造活动早于琼东南盆地NE向裂陷作用,从而导致NW向构造控制地位的形成,NW向断裂和构造表现为对NE向断裂和构造的阻截。     

琼东南盆地井震地层对比分析及区域地层格架的建立

琼东南盆地历经断陷、断坳、裂后热沉降和裂后加速沉降等一系列的构造变动,沉积环境由始新世的滨海环境发展为现今的深水环境,形成了一套包括滨岸沉积、滨浅海沉积、陆架和陆坡沉积、以及半深海沉积的地层组合,具有良好的油气资源的生储盖条件,已成为当前油气资源勘探开发的重点区域。本文首先对盆地区域内钻井和地震剖面进行了主要地层界面(T20、T30、T40、T50、T60和T70)的识别和提取(点),继而结合连井地震剖面(线)和盆地区域过井地震剖面(面)对主要地层界面做了追踪对比分析,再依据古生物年代,建立了适用于琼东南盆地的区域地层年代格架。在琼东南盆地浅水区主要沉积了新近系地层(T60-T20),断裂基本不发育,地层厚度变化不大,极少有明显的上超和削截,局部地区发育有利于油气储集的三角洲沉积体系,表明琼东南盆地新近纪时期受构造作用影响较小。在深水区,新近系地层(T60-T20)和浅水区特征相似,仅反射特征有所不同;古近系地层(T100-T60)内部层序结构主要为楔状或近平行状,具有明显的上超和削截,地层厚度较大,断裂明显并导致地层错断,表明琼东南盆地深水区在古近纪时期主要受构造作用控制,并伴随着强烈的拉张和快速沉降作用,沉积环境主要为浅海。在近东西向的中央峡谷内存在有三期砂体:第一期砂体(井深3 528~3 336m,厚约192m)形成于距今11.6~5.5Ma(T40-T30),分布范围跨越中央峡谷的陵水-松南-宝岛段,沉积物构成包括浊积水道沉积、浊积席状砂、块体流沉积、深海泥质沉积、天然堤及漫溢沉积等;第二期砂体(井深4 100~3 900m,厚约200m)形成于距今5.5~4.2Ma(T30-T29),分布范围跨越中央峡谷的乐东-陵水段,以重力流沉积为主;第三期砂体(深度3 630~3 400m,厚约230m)发育于距今4.2~3.6Ma(T29-T28),分布于峡谷的乐东-莺东段,以浊积水道沉积为主。三期砂体在琼东南盆地中央坳陷带自东向西、由老到新依次展布,构成了良好的油气储层体。     

琼东南盆地南部坳陷带12号断层性质及成因

利用琼东南盆地的反射地震剖面等资料,重点分析了盆地南部坳陷带内12号断层平面、剖面及断层附近地层沉积特征,指出该断层为玉琢礁凹陷和华光礁凹陷内部控凹断层之间的转换断层。结合盆地构造演化特征,进一步将该断层演化划分出以下几个阶段:从始新世—渐新世,12号转换断层活动强烈,它的产生与发展主要受其两侧凹陷的伸展断层所制约,如华光2号、11号等控凹断层;中新世后,盆地处于裂后沉降期,随着盆地控凹断裂活动停止,12号断层活动亦停止;晚中新世之后,可能受吕宋岛弧向西聚合影响,此转换断层表现为走滑性质;进入第四纪断层完全停止活动。     

应用简单剪切模式研究墨西哥湾盆地被动边缘的发育

墨西哥湾盆地下面不同地壳类型的不对称分布和海湾北部与南部之间沉积记录的明显差异，是利用岩石圈简单剪切模式解释共轭被动边缘盆地发育的主要依据，在这种模式框架中，我们将海湾的南北边缘分别解释为近源和远源边缘。     

琼东南盆地深水区东区凹陷带结构构造及其演化特征

琼东南盆地深水区东区凹陷带,即松南—宝岛—长昌凹陷,位于琼东南盆地中央坳陷东端。在大量地震资料解释的基础上,对38条主要断层进行了详细分析。获得以下认识:(1)琼东南盆地深水区东区凹陷带平面上表现为近EW向展布的平行四边形,剖面结构表现为自西向东由半地堑—不对称的地堑—半地堑有规律变化。(2)琼东南盆地深水区东区凹陷带断裂系统可划分控制凹陷边界断层、控制洼陷沉积中心断层和调节性断层3类。(3)琼东南盆地深水区东区凹陷带古近纪时期受到太平洋板块俯冲和南海海盆扩张的双重影响,构造应力场发生NW—SE→SN转变。构造演化可划分为3个阶段:～32Ma,应力场以区域性NW—SE向伸展为主,断裂系统以NE—SW向为主,控制凹陷边界;32～26Ma,以南海海盆近SN向拉张应力场为主,断裂系统以NWW—SEE向为主,断层活动控制凹陷沉积中心;26～Ma,区域性伸展与南海海盆扩张应力均逐渐减弱,NE—SW向和NWW—SEE向断裂继承性发育。(4)琼东南盆地深水区东区凹陷带内部主要断层在渐新统崖城组和陵水组沉积时期活动速率快,地形高差大、沉积水体深、沉积厚度大,控制了崖城组和陵水组的大规模沉积,有利于烃源岩的发育。圈闭以受断层控制的断鼻和断块为主,长昌主洼凹中隆起带发育2个最为理想的构造圈闭。     

青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

本文基于琼东南盆地15口钻井和西沙石岛岛礁“西科一井”的钻井资料,结合过井地震剖面,系统分析了琼东南盆地沉降（沉积充填）和西沙岛礁生长速率及其变化特征,探讨了青藏高原隆升与琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系,三者在发育时间和发育过程上表现出高度的一致性,且南海古海水中Sr同位素组成变化也表现出对青藏高原隆升速率变化很好的响应。相对于深水区,浅水区的沉积物堆积速率及其变化能够更好地反映盆地的沉降速率及其变化。琼东南盆地的沉降（沉积物堆积）和西沙岛礁的发育过程均可以分为3个阶段,分别对应于青藏高原的3个隆升期,时间自老到新分别为:23~16 Ma BP、16~5.5 Ma BP、5.5 Ma BP至今。相比而言,岛礁的发育过程与青藏高原的隆升之间的耦合关系更为密切。在青藏高原的快速隆升期,相应发生盆地沉降（沉积充填或沉积物堆积）和岛礁生长速率的加快,同时对应发生了南海海水87Sr/86Sr比值的增大,说明青藏高原隆升可能是影响琼东南盆地乃至整个南海沉降（沉积充填）、岛礁发育和古海水Sr同位素组成变化的主要因素。     

琼东南盆地新生代构造研究现状及展望

琼东南盆地属于南海北部陆缘拉张盆地,但是由于其不同的发育历史及红河断裂的影响,具有与东部陆缘盆地不同的构造特征。琼东南盆地和珠江口盆地在地壳结构、基底特征等方面存在差异,但是这种差异的原因还不清楚。新生代沉降速率发生多期变化,并存在裂后异常沉降、沉降延迟等现象,其形成机制尚需要进一步研究;平面上,构造具有迁移性,但是对不同地质时期的构造迁移方向仍存在不同的看法。盆地沉降中心和沉积中心经历了由裂陷期和裂后早期的较好重合到裂后晚期的逐步分离,直至完全分离的过程。盆地形成与地幔流的关系,以及红河断裂对盆地裂后沉降迁移的影响,也都是需要进一步确定的工作。鉴于以上各方面存在的问题,对琼东南盆地与南沙的共轭关系、盆地异常沉降、红河断裂及内部构造转换带对构造迁移的影响、以及琼东南盆地与珠江口盆地的比较等方面的研究是下一步工作的重点。     

南海北部大陆边缘深水盆地成因机制与油气资源效应

南海北部陆缘深水油气及天然气水合物等多种资源分布及资源潜力与其深部地壳岩石圈结构构造特征,尤其是地壳浅表层沉积盆地类型及成盆机制等存在时空耦合配置关系及成因联系,亦是目前油气及水合物地质勘探研究调查部门和学术界重点关注领域。基于海洋地质调查地质地球物理资料和油气勘探开发成果,综合分析了南海北部陆缘深部岩石圈地壳结构构造特征,借鉴陆缘伸展地壳拆离薄化新模式的理念,阐明深部地壳结构构造特征与深水盆地的时空耦合配置关系,进而揭示了深水盆地成因及其与深水油气及水合物成藏等的成因联系及资源效应;预测陆坡-洋陆过渡带深水及超深水盆地油气资源潜力与勘探前景优于陆架浅水盆地,且水合物资源潜力巨大,是我国海洋油气勘探可持续发展与油气储量接替的重要战略选区。     

重力水平梯度矢量法在琼东南盆地基底断裂划分上的应用

基底断裂与盆地是一对相互影响的伴生构造,断裂活动控制盆地内沉积填充和构造样式以及后期资源的分布。本文利用琼东南盆地2′×2′的自由空间重力异常,在进行地形校正、布格异常校正得到布格重力异常的基础上求得重力水平梯度矢量。尝试利用重力水平梯度矢量对基底断裂进行划分并取得良好效果:在盆地基底划分出48条断裂,并将其分为3个等级,其中一级断裂5条,二级断裂8条,三级断裂35条;将确定的断裂与其他地质、地球物理方法(地震剖面)确定的断裂进行比较,发现在主要格架上具有一致性;重力水平梯度矢量法与其他解释方法比较具有成本低廉、方法简单、结果直观的优点。     

琼东南盆地深水区上新世以来天然气水合物稳定域时空迁移及其分布特征

琼东南盆地深水区天然气水合物富集条件优越,具有巨大的勘探开发前景。基于近年来新获取的海洋地质地球物理关键参数,反演了琼东南盆地深水区上新世(约5 Ma)以来的天然气水合物稳定域迁移过程。研究表明:琼东南盆地现今天然气水合物稳定域主要存在于水深600 m的海底,约在水深1 800~2 400 m处水合物稳定域厚度达到最大值,约190 m;冰期海平面下降导致水合物稳定域向深海平原迁移,而陆坡-深海平原转换带的水合物稳定域厚度则相对于现今减薄约80 m;岩浆热事件导致深海平原水合物稳定域厚度减薄约50 m,天然气水合物随之分解后释放大量气体导致多边形断层形成。     

琼东南盆地北礁凹陷伸展构造的几何学分析

北礁凹陷作为琼东南盆地南部深水区的一个典型半地堑凹陷,层序地层具有明显的膝折变形特征,几何学分析显示出伸展断层转折褶皱模型特点。经过对凹陷内部构造变形的测量和推算,本文确定了北礁凹陷断层转折褶皱的构造几何学特征及其运动学过程,揭示了凹陷主要裂谷阶段的水平伸展量,其总的伸展量可达到12 km,平均伸展速率约为0.44 km/Ma。通过构造几何学方法推测始新世末期该区域海平面上升了约200 m。并运用伸展断层转折褶皱理论,按照平衡剖面原理,正演了北礁凹陷及北礁低隆起的伸展构造发育过程。     

基于深水区宽频地震的天然气水合物识别方法

仅利用地震似海底反射(BSR)识别琼东南盆地深水区天然气水合物存在一定的局限性,从而影响天然气水合物的勘探成效。笔者利用天然气水合物已钻井数据,分析该盆地深水区天然气水合物岩石弹性参数特征,用以查明天然气水合物的岩石物理规律;同时,利用地震正演模拟,明确了研究区发育的孔隙型、烟囱型水合物的地震反射特征。在此基础上,利用AVO正演判识真假BSR:天然气水合物底界面反射具有Ⅲ类AVO且存在AVO异常,此为真BSR反射;而块体流(MTD)底界面虽类似BSR反射,但其AVO为Ⅳ类且AVO无异常特征。利用宽频地震数据和三维地震速度体进行速度模型下的宽频确定性反演,并通过高速异常、高阻抗异常描述天然气水合物发育情况。总之,利用地震反射特征、AVO特征、无井宽频地震反演等手段,实现了琼东南盆地深水区多种类型天然气水合物的地震识别,判识圈定了水合物矿藏。