南海北部陆坡区海底峡谷地貌、沉积特征及控制因素

南海北部陆坡发育众多海底峡谷,其形成、发育、演化过程都存在较大差异。本文选取南海北部陆坡典型的珠江口外海底峡谷群、东沙海底峡谷、台湾浅滩南海底峡谷和澎湖海底峡谷进行研究,通过高分辨率多道地震数据和多波束测深数据,结合前人研究成果,对4条典型海底峡谷的形态特征、沉积充填特征及结构、形成发育过程及控制因素进行研究。结果表明,南海北部陆缘各个海底峡谷的形成受多个控制因素的影响,其影响程度及方式都有差别。构造活动、海平面变化及沉积物重力流与海底峡谷的演化密切相关,而陆地河流和局部构造因素也以不同方式影响着海底峡谷的发育。对于发育在主动大陆边缘的台湾岛东南侧的澎湖海底峡谷,其板块运动和岩浆活动活跃,其上发育的海底峡谷的控制因素以内营力地质作用为主。而具有被动大陆边缘属性的其他3条峡谷,由于构造运动较少或停止,其上发育的海底峡谷的控制因素以外营力地质作用为主。     

构造活动对海底峡谷地貌形态的影响

海底峡谷是大陆边缘最重要的地貌形态之一,是沉积物和陆源有机质向深海搬运的主要通道,在深海重力流沉积、全球碳循环、生物多样性、油气-水合物资源勘探及海底工程设施安全运营等方面的研究中具有重要意义。大量研究发现,海底峡谷常发育于构造活动较强烈的地区,其形成和演化与构造变形之间存在密切的关联。在文献调研基础上,着重就构造活动对海底峡谷地貌的控制作用进行综述。总结了5种与构造变形有关的海底峡谷平面分布端元模式,分别为限制型、转向型、偏转型、阻挡型及横向切穿型海底峡谷。分析了局部坡度变化对峡谷内部地貌特征的影响:构造变形引起的局部地形坡度增大会导致海底峡谷内部侵蚀作用的加剧与裂点的形成;局部地形坡度减小容易引起天然堤和决口扇的形成;坡度的变化还会引起峡谷弯曲度的动态响应。     

海底峡谷的分类与识别研究进展

为更好地研究海底峡谷的形成、演化并充分开发利用海底峡谷,通过对国内外海底峡谷分类与识别有关研究成果的总结和归纳,综合考虑海底峡谷的多项因素,建立了一套新的分类体系,同时对海底峡谷的识别方法进行了概述分析。新建立的分类体系能够更好地满足海底峡谷的分类要求,海底峡谷识别方法优缺点的总结可为大规模海底峡谷识别提供支持。对海底峡谷分类与识别的研究综述将会为以后的研究以及相关海洋产业的发展提供支撑和帮助。     

我国海底峡谷研究进展

海底峡谷是陆源物质向深海运移的重要通道和深海油气资源储集的重要场所,海底峡谷在我国近海也广泛发育。通过对国外海底峡谷研究成果和方法的介绍和学习,我国海洋学家开始对冲绳海槽西坡、台湾周边海域、南海北部海域及世界上其它海域的海底峡谷进行深入的调查和研究,并取得了丰硕的成果。但与国际相比,我国海底峡谷研究还处在发现和描述的阶段,还需要进行系统的观测和深入的研究,来探讨海底峡谷的形成发育机制和控制因子,及其与我国近海演化和油气成藏的关系。     

亚洲大陆边缘海底峡谷的形态、分布及演化进程

基于SRTM15_Plus水深数据,利用地形表面流水分析与等高线几何分析相结合的方法对亚洲大陆边缘海底峡谷进行识别,分析峡谷的形态、分布及演化进程。共识别出海底峡谷531条,按照平面形态分为直线型、蛇曲型和树枝型三种,数量分别为239条、75条和217条。直线型峡谷主要分布在白令海盆地、千岛盆地、南海等海域;蛇曲型峡谷主要分布在孟加拉湾东部俯冲带海域;树枝型峡谷主要分布在日本海沟、伊豆小笠原海沟和南海海槽交界处,南海以及苏门答腊俯冲带海域。根据峡谷的形态与分布,结合研究区内构造背景,讨论了峡谷“直线型-蛇曲型”的形态演化进程,并依据树枝型峡谷主干谷的形态信息,推测存在“蛇曲型-树枝型”、“直线性-树枝型”的形态演化进程。     

南海西沙海域永乐海底峡谷形成演化过程分析*

远海孤立碳酸盐台地周缘发育了碳酸盐岩峡谷, 对其开展研究有助于深刻理解碳酸盐碎屑沉积物的“源-汇”体系及深水油气成藏等方面。文章利用多波束测深、高分辨率二维多道地震等数据, 精细刻画南海西沙海域永乐海底峡谷的地貌形态及内部充填特征, 揭示该峡谷沉积演化过程, 分析峡谷成因控制因素及稳定性。永乐海底峡谷形成演化可分为萌芽、汇聚和拓展3个阶段, 随着演化过程的发展, 峡谷规模及对沉积物输运作用增加。永乐海底峡谷形成及演化主要受古地貌隆起形成的负地形和沉积物重力流侵蚀作用影响。峡谷在第四纪以后仍有较明显的活动迹象。分析显示永乐海底峡谷是西北次海盆的重要物质输送通道, 其沉积演化过程及稳定性对研究碳酸盐台地沉积物输运等深水沉积过程及岛礁工程建设具有一定参考意义。     

海底峡谷成因新探

海底峡谷,是由于地壳板块运动而形成的一种地质构造。板块不同形式的运动,造成了不同特征的海底峡谷。河流和浊流等因素对地层岩石的冲刷作用,只能改变海底峡谷的外貌,却不是海底峡谷的成因。     

南海北部陆坡海底峡谷形成机制探讨

通过对南海北部地震剖面的解释,并结合地貌以及区域地质特征等,对发育于南海北部陆坡区的珠江口外、台湾浅滩南以及澎湖海底峡谷的地貌和构造特征进行分析和对比,并对其形成机制进行探讨。研究结果显示,各海底峡谷具有相似的走向,并均具有转向的特征,但是其形成机制却各不相同,由此形成的地貌特征也各不同:珠江口外海底峡谷的形成与珠江带来的大量陆上沉积物的搬运相关,形成了喇叭型的水道;台湾浅滩南海底峡谷的形成受到NW向断裂构造的控制,这些断裂构造形成了薄弱带,经过沉积流的侵蚀而形成狭长的水道,当进入下陆坡后由于海山的阻隔作用而转为近EW向;澎湖海底峡谷带的上段主要是由陆坡沉积流的下向侵蚀、崩塌和滑移形成的,而其下段则主要具有沿马尼拉海沟北向延伸段发育的特征。     

南海北部琼东南盆地中央峡谷成因新认识

通过对区域构造断裂体系和逐渐连片的高分辨率三维地震资料的精细解析,认识到琼东南盆地中央峡谷的形成机制除了与晚中新世区域构造变动、大规模海平面下降、充足物源供给以及凹槽型古地形特征等因素相关之外,还存在另外一个非常重要因素:峡谷底部早期隐伏断裂带的存在。研究表明:琼东南盆地中央坳陷带发育平行于陆架坡折的大规模深水峡谷,峡谷底部发育大型走滑断层以及走滑断层派生出一系列次级断层形成的地层破碎带,认识到峡谷的形成、规模以及展布方向均受断裂带影响;相应地峡谷的充填及演化亦是受物源、海平面变化、重力流作用等多种因素共同作用和相互叠加的过程。从而为研究经历了裂陷期和坳陷期盆地演化过程形成的大型峡谷提供了科学依据。     

南海东北部峡谷体系的地貌特征与发育控制因素

海底峡谷在全球陆缘广泛分布，是浅海沉积物向深海运移的主要通道，对于理解深海浊流触发机制、深海沉积物的搬运模式、深海扇的发育历史和深海油气资源勘探等均具有重要意义。本文基于高分辨率高精度的多波束测深数据，首次对南海东北部海底峡谷体系进行了研究，精细刻画了高屏海底峡谷、澎湖海底峡谷、台湾浅滩南海底峡谷和东沙海底峡谷等4条大型海底峡谷的地貌特征并分析其发育控制因素。海底坡度、构造运动、海山与海丘是影响南海东北部峡谷群走向与特征的重要因素，其中，海底坡度对于峡谷上游多分支与“V”字特征有显著的控制作用；构造运动是控制高屏海底峡谷走向的因素，澎湖海底峡谷的走向则与菲律宾海板块与欧亚板块碰撞有关，东沙海底峡谷的走向则与东沙运动相关，台湾浅滩南海底峡谷上段受NW向断裂构造的控制；海山的阻挡作用造成峡谷局部走向和特征改变。海底峡谷群输送大量陆源沉积物到深海盆并形成大面积的沉积物波，海山和沉积物波的发育导致东沙海底峡谷下段“回春”和转向。     

南海北部陆坡一统峡谷群地貌特征及控制因素分析

基于最新的高分辨率多波束全覆盖测深数据、单道地震和多道地震剖面数据,对南海北部陆坡一统峡谷群9条峡谷的地形地貌及沉积特征进行了分析:峡谷群自陆坡向深海盆方向呈聚敛型,横断面主要呈"V"型,谷壁对称发育,坡度较陡;研究区海底地层受多条断裂控制,呈典型阶梯状发育,海底断陷、重力滑塌面和小型滑坡体等海底不稳定地质灾害高度发育,说明峡谷群海底环境处于极不稳定状态。在研究区海底峡谷群地貌演化过程中,西沙海槽区域沉降等新生代构造运动控制着峡谷群地貌格局的形成;来自北部陆架的充足沉积碎屑物质的输入往往伴随着高密度浊流、海底滑坡、坍塌等海底灾害的发生,控制着峡谷群的进一步发育;相对海平面变化直接改变了研究区的沉积环境,为陆源碎屑物质的搬运提供了更加直接的通道,这也是诱发陆坡海底失稳、塑造峡谷群地貌特征的重要因素之一。     

冲绳海槽西南部新发现"通道-天然堤"系统的成因

Sibuet等(1998)首次发现了冲绳海槽西南部发育有两条大型的海底“通道一天然堤”沉积系统。这一大型海底冲积扇典型组成单元的发现为冲绳海槽南部以海底峡谷为主要渠道的陆源物质输运作用和浊流沉积作用提供了直接证据。结合地球物理调查资料,同时对比其他典型区域的特征,对其成因和形成时代进行了初步探讨。     

东海陆坡不同类型海底峡谷的分布构造响应

利用1997-2001年在东海海域获得的多波束全覆盖测深数据和收集的部分高分辨率单道地震剖面,对东海陆坡海底峡谷的地形要素,如长度、弯曲度、平均坡度、剖面特征、头部和末端的水深等进行了详细的分析和统计.根据平面形态将海底峡谷划分为3种类型:直线型、蛇曲型和树枝型.海底峡谷主要分布于中段和南段的东海陆坡之上,平面形态特征总体上自北向南趋于复杂(直线型→蛇曲型→树枝型),规模逐渐增大,不同平面类型代表了峡谷不同的演化阶段.峡谷的分布格局和变化趋势主要受控于冲绳海槽扩张背景下的构造活动.     

海底峡谷水动力系统研究

海底峡谷作为海洋中油气勘探的重要指示器和富集场所,研究其复杂的水动力系统变得十分重要。海底峡谷中水动力系统包括了重力流、浊流、潮汐/内潮汐、内波、底层流、上升流和高密度陆架瀑布流(Dense Shelf Water Cascading)等要素,与峡谷外有明显的不同。首次从海底峡谷水动力系统的综合概况出发,研究了水动力作用对峡谷的侵蚀、沉积物的搬运与沉积以及特殊生态系统的塑造,总结分析了峡谷中水动力系统的主要研究手段。结果表明,海底峡谷中的水动力作用由于成因不同,各自的表现特征也不一样;重力流、内潮汐、上升流等水动力作用对峡谷的形态地貌、物质搬运以及生态系统的影响较为显著;对于常用的4种水动力系统的研究方法而言,其研究背景各不相同,且存在一定的局限性。本文为我国海底峡谷水动力系统的研究起到了一定的指导作用。     

琼东南盆地陵水研究区海底地质灾害类型、分布和成因机制

琼东南盆地陵水研究区位于西沙海槽北部的陆架边缘和陆坡区,地质灾害广泛分布。利用三维反射地震数据,在琼东南盆地陵水研究区识别了海底滑坡、麻坑、丘状体、流体管道、天然气水合物(BSRs)、活动断层等海底地质灾害体,并分析了各类地质灾害体的地震反射特征和分布规律。结合区域构造和沉积演化过程,分析了地质灾害体的成因机制。研究表明,灾害体的分布面积总计超过2000km~2,各类灾害体相互叠置。构造断层活动、充足物源供给和海平面变化是导致该地区海底地质灾害广泛分布的重要原因。第四纪晚期高沉积速率导致陆架边缘和陆坡区沉积了较厚地层,有机质丰富,为水合物成藏提供了潜在气源。陆坡区的滑坡主要分布在加积层序较发育的陡坡区。在陆架边缘和滑坡不太发育的陆坡缓坡区,超压流体释放形成流体管道、丘状体和麻坑。高沉积速率、埋藏的古滑坡和区域的构造不稳定性是诱发超压流体释放的重要因素。     

澳大利亚水下峡谷的演化

在所有的大陆中,澳大利亚是最平坦的,但其海底地形被极度切割,在 5 000 m深处分布着被海水掩盖的高高的山峰。从澳大利亚最大的墨累河口开始的水下峡谷体系,在深度上超过了深达 1 5 km的美国亚利桑那州著名的科罗拉多河大峡谷。这个水下体系的地质和地貌尚未得到很好的研究。2003年 2—3 月,在这里进行了国际考察AUSCAN(澳大利亚峡谷考察),其主要目的是收集有关水下峡谷和大陆边缘演化的信息,以及找到本区在晚第四纪遭到气候变化的证据。租得的法国研究船“玛丽恩·达弗林斯”号,装备了最新技术设施。来自澳大利亚、美国、法国、德国…     

基于水文分析法的海底峡谷特征要素自动提取方法研究及应用

海底峡谷是陆源沉积物向深海运移的主要通道,也是陆架/陆坡区重要的地貌单元。随着多波束测深技术的发展,如何快速而准确地从海量数据中识别并提取海底峡谷的特征要素,是一个亟待解决的重要热点问题。文中根据海底峡谷谷底下切、谷壁高而陡等地形特征,基于水文分析法和坡度分析等原理,通过ArcGIS中的数据建模工具建立了一种从数字高程模型(DEM)数据快速识别和提取海底峡谷特征要素的方法。以南海北部陆坡神狐峡谷区为例进行算例分析,结果表明,该方法在快速了解海底峡谷的发育位置和特征要素等方面是可行的,并可以获得峡谷头尾部水深、轴线长度、峡谷范围等特征信息。为获得该方法适用于研究区的最优参数组,文中讨论分析了峡谷形态、重分类阈值及数据分辨率等影响峡谷识别的因素。结果分析表明,峡谷形态会在一定程度上影响识别结果的准确性,但不影响对峡谷的总体了解;零值汇流累积量重分类阈值和DEM数据的空间分辨率是影响峡谷识别结果准确度的两个重要因素,在神狐峡谷群区,空间分辨率200 m且重分类阈值0.4时,海底峡谷识别和特征要素提取效果最佳。     

深水盆地大陆坡含油气性的地球动力学

发现了与世界海洋被动边缘陆坡盆地有关的、新的具油气前景的目标。在与这些深水盆地有关的巨大烃类资源中,石油聚集起着重要作用。这些盆地具有相同的形成机制。它们在大陆裂谷系统的组分中开始了自、身的演化,并在超级大陆分裂和海底张开之后转变为被动边缘。盆地演化的差别表现为分裂和扩张的时间不同,     

南海双峰盆地的形成演化及其对构造样式的约束

南海北部深水区已逐渐成为我国南海北部油气资源调查的热点区域,开展南海北部双峰盆地构造样式及成因分析研究对进一步认识南海北部沉积盆地的形成演化和评价油气资源潜力具有重要的借鉴意义。利用广州海洋地质调查局已有的二维地震资料,在对双峰盆地地震层序和构造精细解释的基础上,厘定了双峰盆地主要的构造样式;采用平衡剖面技术,重建了双峰盆地的构造演化史;结合南海北部区域构造背景,分析了双峰盆地的性质和成因。研究认为,双峰盆地为与洋壳热沉降有关的坳陷沉积盆地。从神狐运动开始,双峰盆地经历了大陆破裂-大陆裂解-海底扩张完整的构造演化旋回,在持续伸展构造应力场的作用下,形成了双峰盆地,主要发育伸展构造样式、转换-伸展构造样式、重力滑动构造样式和火成构造样式4类,其中伸展构造和火成构造较为发育。     

南海礼乐盆地海底麻坑地貌及成因分析

本文基于高分辨率多波束测深和浅地层剖面数据，首次对南海礼乐盆地南部坳陷海底麻坑进行了系统的识别研究。共识别出各类麻坑81个，其中麻坑直径最大约2.4 km，坑深最大约157 m。麻坑种类多样:按平面形态主要分为圆形、椭圆形、拉长形和新月形麻坑；按组合方式分为孤立麻坑、链状麻坑和复合麻坑；按直径分为正常麻坑和大型麻坑。区域内发育多条大型海底峡谷，峡谷侵蚀引起两侧地层稳定性降低，气体储层遭受破坏，泄露的气体沿断层或气烟囱等喷发出海底形成麻坑。而因麻坑生成时剥蚀的沉积物质与周围水体混合并逐渐发展成浊流，在一定程度上促进海底峡谷向下延伸。研究区内单个麻坑的平面形态最初为圆形或椭圆形，之后由于重力流和峡谷侵蚀的影响，逐渐发展成拉长形或新月形，麻坑之间也会发生组合形成复合麻坑。链状麻坑与冲沟的形成联系密切，沿垂直于等深线方向展布的链状麻坑在重力流的冲刷下，发育成底部平坦的麻坑冲沟。对比分析全球其他海域麻坑，发现海底麻坑尺寸与水深关系密切，在深水区域更容易发育大型麻坑。