南海北部洋陆转换带盆地发育动力学机制

南海北部洋陆转换带是近年来基础科学研究和深水油气勘探热点地区.本文在详细研究南海北部洋陆转换带新采集的二维长电缆深反射地震剖面资料的基础上,采用挠曲悬臂梁模型和挠曲回剥模型算法,分别计算了上地壳、地壳和整个岩石圈拉伸系数,实验结果表明,研究区洋陆转换带盆地岩石圈发生了与深度相关的拉伸变形过程,并且随深度增加,拉伸量逐渐变大,该结果解释了南海北部盆地裂后阶段发生的加速沉降现象.同时,本文结合南海北部洋陆转换带盆地发育过程的特点,将洋陆转换带盆地演化划分为陆内裂陷阶段、裂后热沉降阶段和裂后加速沉降阶段.本研究将有助于认识南海北部深水盆地特征,并对大陆边缘动力学研究和陆缘盆地深水区油气勘探有重要意义.     

南海共轭大陆边缘的构造对比及差异伸展模式

南海陆缘的伸展模式虽被广泛研究,但目前为止仍存在争议.本文基于最新的高质量多道地震数据、水深数据及其他地球物理资料,开展南海共轭陆缘构造不对称性的对比研究,并在此基础上探讨南海陆缘的伸展模式.揭示了南海陆缘在地形地貌、基底构造和陆缘断裂发育等方面具有空间差异性.在南北方向,北部陆缘基底呈现向海方向的阶梯状下降,而南部陆缘主要发育宽阔的掀斜断块基底,深度变化不大.两侧的断裂发育也具有不同的特点,在南部陆缘识别出大型拆离断层体系;在东西方向,南海东部和西南次海盆的陆缘分别发育了不同的构造单元.提出一种差异伸展模式解释南海陆缘空间差异的成因,认为拆离断层在南海新生代演化过程中发挥了重要的作用.以拆离断层为界,古华南陆缘上地壳主要发生单剪变形,而下地壳和上地幔则以塑性纯剪变形为主,上下两部分的形变区域在横向上具有不同的偏移距离,使得位于下板块的南部陆缘发育了不同的构造单元.南海东部较大的偏移距离导致边缘高原(礼乐滩)的发育,而西部较小的偏移距离则形成外部隆起(郑和隆起).现今南海的演化过程可能受到古南海关闭不同时性的影响.     

南海北部白云凹陷深水油气区的重-震数据处理与分析

白云凹陷位于南海北部陆缘深水地带,是我国深水油气资源勘探的重要地区。开展重-震成像研究,是分析该区烃源岩分布特征、大型构造圈闭、成藏层系与储层条件的重要方法。本文通过重力异常、地震Vs波速结构模型及地震勘探剖面分析,获得研究区自由空间重力异常、布格重力异常、水平和垂向梯度、密度反演图像、Vs波速度结构图像以及高分辨率地震勘探剖面图像。重力图像揭示:白云凹陷中心的强负值异常图像与较厚沉积和基底起伏有关;凹陷东侧相对高正值局部重力圈闭与中生代残余地层有关;凹陷北侧条带状正异常则与陆坡向洋盆过渡时基底下凹有关。白云凹陷的主凹陷和南凹陷存在明显的层状负剩余密度或相对低密度区,是有利的含油气层位。地震图像揭示:白云凹陷由北向南存在明显的细颈化带、外缘隆起带、洋陆过渡带等结构。在陆缘地壳强烈伸展薄化期间,白云凹陷形成大型三角洲-湖相烃源岩沉积环境的凹陷结构,沉积物源主体来自北侧。随着地壳强烈减薄的细颈化,凹陷出现明显的台阶式沉陷,导致陆架坡折带由南向北迁移,形成陆架边缘三角洲、深水重力流水道和深水扇等有利的储层。高分辨率地震资料获取的地震勘探剖面图像上,可以识别出许多浅层气运移通道,表明白云凹陷丰富的中、浅层气大多来源于深部地层。      

多源探测数据揭示的南海东北部三维地壳结构特征

南海东北部洋陆转换带及其邻区复杂的地壳结构一直是南海岩石圈结构研究和深水油气勘探的热点.本研究基于覆盖南海东北部的119条地球物理探测数据(包括二维地震和OBS/OBH/ESP等剖面),采用已有OBS数据拟合的时-深关系进行转换,提取主要沉积地层界面和Moho面深度信息;参考区域深钻资料,利用离散平滑与克里金插值法对研究区的数据稀疏区进行插值,在此基础上建立了南海东北部三维地壳结构模型.结果显示:南海东北部的地壳拉伸减薄具有空间差异性.平面上,可以分为地壳轻微、中等和强烈减薄区(拉伸系数分别小于1.5、1.5～2.5之间和大于2.5);Moho面深度向SW向变浅,洋陆转换带宽度由东部的50km变窄至西部的20km;北部陆架区发育一系列NE走向的断陷,推测主要受到滨海断裂带的控制,南部陆坡深水区部分凹陷发育巨厚沉积层,可能是由于深水区大型正断层活动和南海扩张过程中陆壳向海掀斜的共同作用.垂向上,Moho面深度与沉积层底界表现为镜像关系,上地壳拉伸系数基本都大于下地壳;且东沙隆起及其邻区的下地壳下部发育高速层,其厚度以近东西向为轴向南北方向变薄.研究揭示的南海东北部三维地壳结构,特别是Moho面结构特征,是认识其深部动力过程和构造活动的重要依据,可为探讨南海洋盆的扩张和演化提供参考.     

南海南北大陆边缘盆地构造演化差异性对油气成藏条件控制

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,形成了离散型、走滑-伸展型和伸展-挠曲复合型3类陆缘盆地.这些盆地由于其构造演化差异性,导致了盆地沉积充填存在较大差异,相应地导致这些盆地油气成藏条件及油气资源量的巨大差异.南海北部离散型大陆边缘盆地主要发育湖相泥岩和海相泥岩烃源岩,尽管存在较好的湖相烃源岩,但由于各断陷分隔且面积较...     

南海北部陆缘带构造扩张的深部地球动力学特征

利用地热学和重力学方法, 计算和分析了南海北部陆缘带岩石圈热结构及流变特征. 研究表明, 南海北部陆缘带岩石圈存在分层变形的物理条件, 上地壳温度比下地壳温度低150~300℃, 而粘滞系数比下地壳高2~3个数量级, 说明上地壳脆性程度较高, 下地壳塑性程度较高. 陆缘带岩石圈之下地幔总体由西北向东南方向流动, 带动北部大陆边缘向洋扩张、离散和断裂解体. 在向洋离散过程中, 由于上地壳温度低、粘滞性大, 下地壳温度高、粘滞性小, 形成低粘滞通道, 在新生代构造扩张活动中, 岩石圈内出现分层变形, 扩张的陆缘发生差异性块断运动、形成陆缘地堑系.     

文莱-沙巴盆地深水褶皱冲断带构造变形特征及成因机制

为揭示活动陆缘深水褶皱冲断带的特征及成因,本文利用地震和区域地质资料的综合分析,系统阐述了文莱—沙巴盆地深水褶皱冲断带的构造变形特征,并结合盆地演化动力学特点,探讨其构造变形机制及其对深水区油气成藏的影响.研究结果表明,文莱—沙巴盆地深水褶皱冲断带具有"垂向分期、平面分段"的特点,垂向上,以中中新统底界面为界可划分为下部（始新世-早中新世）和上部（中中新世-现今）两套逆冲褶皱冲断体系,其中下部逆冲褶皱冲断带的形成与古南海的俯冲作用密切相关,上部逆冲褶皱冲断带是中中新世以来三角洲前缘重力滑动与苏禄海扩张造成的区域挤压应力远程效应共同作用的结果,且苏禄海扩张造成的远程挤压效应主控平面上南北段褶皱冲断带变形的差异性,导致北段褶皱变形强度大于南段,具有背斜褶皱数量多、褶皱间距离短、逆冲断层倾角陡的特点,南段反之;且晚上新世以来北段深水区地层缩短量大于陆架区伸展量,两者之差为2~6 km,而南段两者相当,仅受三角洲前缘重力滑动影响.整个褶皱冲断带发育断弯、断展、断滑褶皱等3种断层相关褶皱以及叠瓦扇和冲起构造2种逆冲构造组合,是多期NW向挤压应力作用下形成的大型逆冲推覆构造,以前展式向盆地扩展.此外,由于中中新世以来逆冲断层的持续活动,研究区深水褶皱冲断带发育众多构造圈闭,油气成藏条件优越,且南段优于北段,靠近陆坡的近端优于远端,可作为勘探部署重点.     

南海北部壳幔结构特征及其地球动力学过程指示

地壳和上地幔结构及其性质对于理解地球浅部构造演化过程具有非常重要的指示作用.南海地区位于亚洲东南部,其构造演化长期以来受到了特提斯和太平洋构造域的控制.晚中生代以来,南海北部经历了主动大陆边缘向被动大陆边缘的演化,并且发生了多期次拉张构造运动,形成了一系列裂陷和盆地.近几年来,地震学探测方面的丰硕成果为理解此过程提供了有效的约束.(1)地壳结构方面而言:海底地震探测结果表明,南海北部陆缘地壳厚度范围为7～32 km,最厚和最薄处分别对应着东沙隆起和白云凹陷.深地震反射/折射剖面结果显示南海东北部大陆架和洋陆过渡带的下地壳底部发育有明显的高速层,厚度为0～10 km,且向洋盆减薄并尖灭,此特征与张裂运动后岩浆底侵过程一致.东沙隆起的上地壳岩性为长英质,表明该区12 km厚的下地壳高速层可能与中生代太平洋板块俯冲产生的火山弧有关.(2)在岩石圈尺度上:面波成像结果显示,南海北部的岩石圈比周边陆块的要薄一些,大致在60～75 km之间,为中生代俯冲形成的软弱带.(3)上地幔结构方面:体波层析成像结果表明在南海北部地区地幔转换带内存在高速异常,三重震相波形拟合则进一步约束了该高速异常体,即厚度为209～225 km,P波高速异常为1.5％～3.5％,其可能为中生代太平洋俯冲板片或伴随有大陆岩石圈拆沉体,也可能是古南海北部板片的俯冲残留体.滞留板片带来的低温异常导致410 km间断面抬升了 5 km,660 km间断面下沉了 5～15km.与此同时,在地幔转换带之上存在厚度为60～75 km,P波低速异常为2.0％～2.5％的低速层,其可能与地幔转换带内俯冲板片脱水有关.     

南海三维热岩石圈结构及地表构造响应

为系统了解南海海底热流特征和岩石圈热结构与地表构造的关系,本文首先以最新海底热流为约束,采用三维数值模拟方法计算得到整个南海的"热"岩石圈底部边界(底界)的埋深,然后开展详细分析壳、幔热流贡献以及岩石圈热结构与地表不同构造单元之间的对应关系.结果显示南海岩石圈底部边界埋深为30～100 km,最浅埋深集中分布在南海海盆水深大于3000 m的区域(如南海西北次海盆、西南次海盆和东部次海盆西侧),以及南海北部陆缘中部、莺歌海盆地、中建南盆地和南薇西盆地,体现了南海深部结构对地表不同构造单元的控制作用;靠近海盆东侧的马尼拉海沟具有较低的海底热流,对应岩石圈底界埋藏也较深,可能与南海和古南海洋壳俯冲有关;吕宋岛弧(119°E—122°E和13°N—17°N)表现出较高的海底热流,同时具有较浅的热岩石圈底界埋深,可能与南海板块和菲律宾海板块双向俯冲有关.     

华北构造区岩石圈二维P波速度结构特征:来自盐城-包头深地震测深剖面的约束

从长1300余公里的盐城-包头深地震宽角反射/折射剖面21次爆破所得到的地震记录截面中,识别出6组清楚的壳内震相和1组岩石圈界面反射震相,采用射线追踪技术得到了华北克拉通东部、山西断陷带和银川-河套裂陷带岩石圈二维P波速度结构.研究结果表明,太行山东、西两侧岩石圈结构差异明显,太行山不仅是重力梯度带,也是一条岩石圈厚度的突变带和岩石成分分隔带.太行山以东的华北克拉通东部中新生代岩石圈结构遭受强烈改造和破坏,岩石圈厚度减薄至70~80 km;华北盆地有巨厚的新生代沉积盖层,结晶基底最深处约7.0 km,地壳厚度减薄至约31.0 km;鲁西隆起区结晶基底相对较浅,埋深1.0~2.0 km,地壳厚度33.0~35.0 km;苏北盆地有较厚的新生代沉积,结晶基底最大埋深5.0~6.0 km,地壳厚度31.0~32.0 km;郯庐断裂是一条岩石圈级别的深大断裂,其两侧速度结构差异明显,在华北克拉通东部的岩石圈破坏中起着重要作用.太行山以西地壳厚度明显增厚,山西断陷带下方地壳厚度约46 km,且其下方中地壳上部存在速度小于6.1 km s?1的低速结构.结合其他地球物理探测研究成果,环鄂尔多斯块体的陕西-山西断陷带和银川-河套裂陷带岩石圈遭受的破坏是不均匀的,其岩石圈厚度在大同-包头附近约为80~90 km,在定襄-神木附近为75~137 km,在安阳-宜川附近为80~120 km.造成岩石圈不均匀破坏的原因可能是环鄂尔多斯古老的构造带在长期的构造演化过程中,受多期构造事件影响而活化,被多次改造弱化,弱化的程度与鄂尔多斯块体的作用有关,在新生代印度板块与欧亚大陆的陆-陆碰撞和青藏高原块体北东向推挤的作用下,其岩石圈受到进一步改造减薄.     

南海大陆边缘动力学:科学实验与研究进展

国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB411700)首次在南海南部大陆边缘及西南次海盆开展长排列大震源多道地震、海底地震仪(OBS)折射/反射地震等的综合地球物理探测,结合地质构造、地球化学、动力模拟等的综合研究,形成如下重要认识:南海海盆新生代发生了早、晚两期海底扩张.早期扩张发生于33.5～25 Ma...     

南海北部新生界地层的远偏移距折射波速度特征

南海北部为张裂大陆边缘,在新生代时期经历了复杂的地质演化,具有良好油气勘探前景.本文首次利用南海北部某区域长排列地震数据的远偏移距折射波速度计算方法获得南海北部地层层速度,并进行了分析,此外,还提出了非初至折射波的概念.本方法在共偏移距剖面上识别、拾取折射波层位,得到折射波走时的横向连续变化数据,利用不同共偏移距同一折射波层位的到达时差计算该折射层位的速度结构.该方法在南海北部陆坡某区域地震资料的应用,揭示了新生界地层层速度的整体结构,反映了新生代不同时代地层的速度变化特征,为进一步利用折射层速度资料探讨南海新生代地质演化提供了新的视角.研究表明,与常规初至折射波法相比,远偏移距折射波能够提供更多的地质信息;该方法的初步应用能够对远偏移距折射波的研究提供进一步的视角.     

中国海——西太平洋典型剖面(南幅)揭示的微陆块-窄洋盆构造格局

基于编制最新地学成果图件的需要,我们整合了最新地质、地球物理资料成果,运用最新的技术方法,开展了中国海—西太平洋地区典型剖面的编制工作.典型剖面(南幅)主要集成了南海地区近年来获得的广角地震探测资料,运用重-磁-震联合反演方法,结合拖网、钻井、地热、地质剖面等,以块体构造学说为编图思想编制而成.典型剖面(南幅)从华南以NNW-SSE向直抵苏拉威西海,穿过了多个构造单元,包括3个陆缘-离散地块区(华南块体—南海北部陆缘、中沙地块、礼乐—北巴拉望地块)、4个海盆区(西北次海盆、中央海盆、苏禄海盆、苏拉威西海盆)、2个俯冲-岛弧区(卡加延脊、苏禄脊),这些构造单元一起构成了西太平洋边缘独特的“微陆块-窄洋盆”构造格局.自古特提斯向欧亚大陆之下俯冲以来,该区域经历了复杂的构造演化过程.在形成这种构造格局的过程中,地壳处在不断消亡和生成的动态循环之中,同时构造应力也处在动态变化之中.通过对区域地球动力学的综合分析,认为这种微陆块-窄洋盆构造格局的形成,很大程度上是由于其位于三大板块交接的独特区域,以及受区域内复杂而丰富的俯冲作用的影响和制约.通过典型剖面编制工作,推动了中国海—西太平洋区域内大地构造和地球物理特征研究,为“跳出南海看南海”提供了良好的研究范例,同时启发我们未来加强对邻区研究空白区域的探索.     

南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构与各向异性

利用中国地震台网和ISC台站1980～2004年的地震数据，反演了南海东北部及其邻近地区的Pn波速度结构和各向异性.上地幔顶部的速度变化揭示出区域地质构造的深部特征：华南地区速度较高并且变化平缓，具有构造稳定地区的岩石层地幔特征；华南沿海尤其是滨海断裂带附近出现低速异常，表明该断裂可能穿过壳幔边界深达上地幔顶部.南海北部至台湾海峡较高的速度与华南地区类似，反映出大陆边缘和陆架地区的岩石层地幔性质；西沙海槽附近较高的速度不仅反映了华南大陆向南的延伸，而且与海槽裂谷拉张引起的地幔上拱有关，整个南海北部没有发现大规模地幔热流的活动痕迹.相比之下，南海东部次海盆的上地幔顶部存在明显的低速异常，对应于海底扩张中心的地幔上涌区，表明岩石层地幔强烈减薄甚至缺失；台湾东部－吕宋－菲律宾北部的低速异常与地震、火山活动以及岩浆作用紧密相关，揭示了西太平洋岛弧俯冲带的活动特征；南海东北部的洋－陆边界清晰，南海东部和菲律宾海西部较高的速度代表了海洋岩石层地幔的性质.Pn波各向异性反映出区域性构造应力状态及岩石层地幔的变形痕迹：华南地区的各向异性较小，说明这一构造稳定地区的岩石层地幔变形程度较弱；南海北部的快波方向与地壳浅表层构造的伸展方向一致，主要反映了中、新生代以来的大陆边缘张裂和剪切作用对岩石层地幔结构的影响；琉球－台湾－吕宋岛弧两侧各向异性十分强烈，平行于海沟的快波方向表明菲律宾海板块和欧亚大陆的相互作用导致俯冲板块前缘的岩石层地幔强烈变形；台湾东南海域快波方向的变化可能与欧亚大陆和菲律宾海板块俯冲机制的转换以及岩石层被撕裂有关.     

莺歌海—琼东南盆地构造-地层格架及南海动力变形分区

通过对盆地地震剖面构造-地层的详细解释,在莺歌海盆地和琼东南盆地(简称莺-琼盆地)古近纪同裂陷充填序列中识别出一条区域性的构造变革界面——T70,该界面在地震剖面上表现为显著的下削上超的地震反射结构特征,发育的时代为32～30 Ma,与南海海底扩张起始和红河断裂带左旋走滑的时间一致;T70界面将莺-琼盆地的同裂陷期地层...     

南海西南次海盆北缘海底地震仪测线深部地壳结构研究

基于2009年和2011年采集的海底地震仪数据,辅以多道地震数据,对南海西南次海盆北缘的地壳结构进行了探索.利用二维射线追踪的反演方法建立测线上的模型.利用声学基底面的反射波,下地壳顶界面的反射波和莫霍面的反射波走时的反演勾绘了地层中的不连续界面,利用自声学基底面下的折射波和来自上地幔的首波来反演整条测线的P波速度结构...     

琼东南盆地地壳伸展深度依赖性及其动力学意义

地壳或岩石圈尺度内伸展因子随深度变化特征对于理解岩石圈演化有重要的指示意义.我们利用南海北部大陆边缘琼东南盆地区深反射地震剖面的地壳分层模型,计算了沿剖面上地壳与全地壳的伸展因子.结果表明:琼东南盆地区具有明显的地壳尺度内伸展的深度相关性（上地壳尺度伸展因子变化范围为1.0~2.0,全地壳尺度的伸展因子变化范围为1.2~2.5）;琼东南盆地各构造单元内的上地壳与全地壳伸展具有明显的非均一性(长昌凹陷上地壳尺度伸展最大,乐东—陵水凹陷其次,松南—宝岛凹陷最小;长昌凹陷和松南—宝岛凹陷的地壳尺度伸展因子较乐东—陵水凹陷大) 与各向异性(南东—北西剖面较之北东—南西向剖面地壳伸展因子大).这些结果预示着琼东南盆地区地壳伸展优势方向为北西向,盆地区东西部的伸展过程或伸展机制可能差异较大拟或存在太平洋岩石圈俯冲角空间差异或地幔岩浆产出时空差异.结合研究区相关研究成果,推断地壳伸展因子的深度相关性可能是共轭大陆边缘低角度拆离控制的简单剪切系统内伴随地幔挤出的动力学现象.     

南海油气资源潜力及勘探现状

南海的油气资源极为丰富，享有“第二个波斯湾”的美誉.南海地貌类型多样，地形复杂，其战略位置极为重要，是东亚及相邻各国必经之路.资源之争，使得周边各国使出浑身解数，发展海洋经济与技术，1981年至2002年，越南就从南沙海域的油田中开采了1亿吨石油、15亿多立方米的天然气，获利250亿美元，南海石油已成为越南国民经济的第一大支柱产业.近半世纪中国南海油气勘探工作取得巨大的成就，发现了26个新生代盆地，取得了南海海域的基本石油地质成果，为南海的勘探开发奠定了基础.南海具有巨大的勘探空间及技术发展空间，每一次的技术进步，都会带来南海油气勘探的质的飞跃.