南沙海槽前陆盆地热结构

岩石圈热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,从而制约着岩石圈的形成演化。在研究南沙海槽前陆盆地地质构造背景和岩石圈热结构影响参数基础上,文章采用一维稳态热传导方程模拟计算并获得了盆地94N05地震剖面岩石圈热结构。计算表明,盆地区域大地热流平均值约为62mW.m 2;地幔热流值约37—44mW.m 2,对地表热流贡献达60%—70%。南沙海槽前陆盆地处于构造热恢复阶段,地表热流受中中新世挤压构造环境影响相对较低且主要受深部地幔控制,莫霍面温度介于500—600℃,热岩石圈较薄,厚度约60—70km。通过计算岩石圈热结构及居里面深度特征揭示揭示盆地深部岩石圈温度较高以及热活动稳定可能是南沙群岛海域地震发生很少的重要原因。     

南海北部陆缘地热状态及其成因探讨

对收集、整理的462组大地热流和地温梯度数据进行统计分析,结果表明南海北部陆缘具有普遍偏高的大地热流和地温梯度,大地热流总体表现为由陆架向洋盆方向递增的趋势。海底热流资料经稳态温度场计算南海北部随深度变化的热流和温度分布,获取热居里面深度,与地磁资料反演的居里面深度进行对比,发现南海北部中、下陆坡磁居里面深度浅于热居里面深度,处于地热不平衡状态。通过对地壳结构、拉张因子、莫霍面埋深、断裂带及火山活动的综合分析,表明南海北部陆缘地热状态受控于地壳拉张减薄和莫霍面抬升的构造格局,裂后晚期局部岩浆活动对地热状态亦有影响。     

冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析

利用冲绳海槽地区最新的调查资料,系统地总结和分析了冲绳海槽地区地震波场、重力场、磁力场、热流场的特征,通过居里面的反演和莫霍界面的计算,结合编绘的图件对该地区的居里面深度和莫霍面深度的分布特征进行了研究。居里面的深度为4~15km,莫霍面深度在4~28km之间,综合分析以往OBS的调查结果和地震资料解释成果,对该地区的深部地壳结构进行了探讨。     

南海北部海陆联合深地震探测及其地质学意义

南海北部海陆地震联测经历了旧气枪震源的初始试验、大容量气枪的引进与改造、陆上台站和海底地震仪联合接收等3个阶段,填补了海陆过渡带深部结构的研究空白,其结果显示滨海断裂带在速度结构上表现为低速特征,并揭示了南海北部陆缘地震带的深部发震构造与地壳内部低速结构和交叉断裂的耦合作用存在紧密联系。西沙和南沙海陆联测为北部联测的进一步工作,可以构建穿越南海北部陆缘、西沙地块到南沙地块等陆缘的超长地壳结构剖面,对我们揭示南沙地块内部微块体结构、南沙地块及其邻区的深部速度结构以及南沙地块与周边海盆、陆块间过渡带的综合地质地球物理结构,了解南沙地块现今的构造状态与构造变迁历史,解译南沙地块裂离演变过程等具有重要意义。     

用样条函数计算结果研究冲绳海槽热源机制

对冲绳海槽１９８４－１９９０年的实测热流值，利用数字滤波方法计算，得到反映该区深部地壳热状态的区域热流值为８０－１６０ｍＷ／ｍ＾２，用Ｂ样条函数法对其作数值模拟，计算出海槽地温场模式，并以此研究冲绳海槽海底高热流的形成机制，得出冲绳海槽热流值的区域性变化与綦中地质构造格局呈正相关，高热流是该区现代构造活动所致，其明显特征是地壳减薄，地幔上拱等结论。     

南沙海槽断裂带活动性初步分析

主要讨论了南沙海槽断裂带的活动性和构造演化过程,并对海槽及附近海域的地质稳定性因素进行了分析。发现南沙海槽有活动断裂、火山岩侵入、海底滑塌和地震等不稳定因素。南沙海槽形成演化过程较为复杂,经历过多期逆冲推覆变形和褶皱隆升等构造活动,其中逆冲和隆升等活动现今可能仍在进行,属于次不稳定区域。另外,海槽西南端有滑塌现象和海底阶梯存在,工程地质条件较差。所以,海槽及邻近海区的工程建设需要特别注意这些不稳定因素,应尽量避开不稳定地区或采取工程加固措施等。     

沉积速率与基底蓄水层流体活动对冲绳海槽海底热流值的影响

冲绳海槽海底热流值高且离散性强、热液活动发育,这一地热特征主要表现在海槽南段与中段,其形成与沉积过程和浅层基底水热活动密切相关。首先依据居里点深度资料计算海底热流背景值,并与实测热流资料进行对比,分析了冲绳海槽的海底热流异常特征。然后选取一条与海槽扩张中心走向一致的模拟剖面,以实测地热资料为约束,利用热模拟的方法,探讨了沉积速率和基底流体活动对海底热流值的影响。最后,探讨了海槽热流特征形成机制。热模拟结果表明,如果南段与中、北段分别在中中新世和晚更新世开始拉张,在冲绳海槽的形成演化过程中,沉积速率可使海槽南段和中段的海底热流值分别降低7%~16%和4%~12%,沉积速率越大对热流值的影响也越大;在基底流体活动的影响下,海槽热流值表现出极大的离散性,下降流体使得海底热流值进一步降低,上升流体作用则相反,海槽中段的上升流体影响远远超过沉积速率影响,使得局部海底热流值提高到背景值的3倍。在局部上升流体与下降流体运移速率相同的前提下,当沉积速率25cm/ka、流体运移速率为60~66cm/a时最符合海槽南段西部的热异常形成条件;当宫古断裂及海槽中段基底蓄水层内的流体运移速率约为南段流体运移速率的4~6倍,或者蓄水层之下热流背景值约为南段背景值的2~3倍时,最符合宫古断裂带附近和海槽中段的热流异常形成条件,这可能预示着在10km深度处存在岩浆房。     

南海西沙海槽岩石圈的密度结构与热-流变结构

在中德合作获得的速度－深度模型基础上，通过重力异常拟合以及地温场和流变性质的估算，获得了西沙槽的密度结构、热结构和流变结构。计算表明，海槽中部上地壳的密度比两侧低：“热”岩石圈底界在海槽中部埋深为54km，向南北两侧逐渐加深，在神弧隆起区为76km，在西沙－中沙地块达到70km；地壳热流贡献量比地幔热流小，海底热流主要来自深部；在海槽中部地幔热流最高，并且具有较高的流变强度；研究区的流变学结构具有纵向分层性及横向变化的特点，向两侧韧性层变厚，脆性层逐渐减薄。地幔顶部的脆性层底界埋深大约为26km左右，相当于650℃等温线。分析表明，海槽中部强度增加主要归因于后期的热松驰，而块体空间移动困难以及西南次海盆的扩张可能是西沙海槽没有进一步破裂的重要原因。     

南海热流分布特征

南海地热异常明显与主要构造断裂带和水热/岩浆活动有关。东部平行于马尼拉海沟的一条SN向低热流异常带起因于南海洋壳对吕宋岛的俯冲。南沙海槽及其南部陆缘的地温场比较复杂。南部的曾母盆地是一个显著的高地热异常区,它起因于年轻的构造拉张,其地幔热流高达中央海盆洋壳的地幔热流值。西南次海盆也是一个高地热异常区,虽然该次海盆形成较早,但与年轻的构造拉张有关。热流资料的分析结果表明,南海中央海盆西缘断裂带、西南次海盆和曾母盆地构成的NE向高热流异常带可能是一个大型的现代构造拉张带。     

南海东北部居里面特征及其石油地质意义

居里面是岩石中铁磁性矿物因温度升高达到居里点而由铁磁性变为顺磁性时的温度界面, 在这个面以下的岩石由于温度超过居里点而被认为几乎无磁性。1985年中美双船地震扩展排列东剖面(ESPE)和1993年中日合作海底地震仪剖面(OBS93)均穿越南海东北部各主要构造带和盆地, 获得了完整的地震及重、磁资料。通过上述剖面的磁测异常反演出其磁居里面, 同时由热流探测资料计算其地温场并从中获取了热居里面(575℃等温面)数据(热居里面是笔者相对于磁居里面而提出的一个新概念, 即指由海底热流探测资料经地温场模拟而获得的居里面)。研究结果表明, 两种方法得到的居里面深度在很多地区并不一致, 表现出显著的差异。笔者认为造成这种差异的主要原因在于, 在有可能存在未知热事件的地区, 计算稳态地温场的前提条件并不成立, 因而由这种方法计算出来的热居里面在这些地区并不能真正反映居里面的深度, 从而形成了它与磁居里面的显著差异。通过计算研究区磁及热居里面并根据其差异可以快速判定该区下部是否存在10Ma以来的热侵事件以及是否有浅层热源, 这对于研究南海东北部新生代含油气盆地深部结构及沉积充填特征与烃源岩成熟生烃作用以及油气运聚成藏规律和油气资源潜力评价等, 均具有重要的油气地质意义和地球科学意义。     

南海南部海域浮游介形类新种——南沙深海浮萤*

文章描述了发现于南海南沙海槽的一新种——南沙深海浮萤(Bathyconchoecia nanshaensis sp. nov.)。该种个体小,壳长度(CL<1.0mm)和壳高度(~70% CL)与小深海浮萤(Bathyconchoecia paulula)和太平洋深海浮萤(Bathyconchoecia pacifica)非常相似。但是, 根据不对称腺体开口的位置、下颌骨的臀齿边缘的结构, 以及第六肢的位置可以把该种和这两个相似的物种区分开。     

南沙群岛海域构造地层及构造运动

根据对“实验2”号调查船1987—1991年测得的反射地震剖面的解释,论述了南沙群岛海域的构造层划分、时代属性与分布发育特征。提出本区自白垩纪中期以来发生过两次重大的构造运动,形成两个裂谷作用构造旋回。     

南沙群岛海域断裂体系构造特征及其形成机制

南沙地块从中生代晚期开始裂离华南陆缘,在其向南运动的过程中受到欧亚板块、太平洋-菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块等几大板块的联合作用,导致该区断裂构造较为复杂。通过对南沙群岛海域地震资料的综合解释并结合前人的研究成果,认为南沙群岛海域断裂构造可分为伸展断裂系、走滑断裂系和逆冲断裂系3类。伸展断裂遍布全区,主要受SE—近S-N向拉张作用,经历两大期次的构造活动;走滑断裂主要分布于南沙地块的周缘,受周缘地块与南沙地块相对运动控制,经历三期构造活动;逆冲断裂主要分布于南沙地块的南缘,受古南海俯冲和逆时针旋转控制,经历三期构造活动。从不同断裂体系的活动期次可见,南沙群岛海域应力系统主要经历了3个演化阶段:早期主要受拉张作用控制,中期主要受拉张和走滑应力控制,而晚期主要受压剪应力控制。     

我国南海历史性水域线的地质特征

40a的海洋地质、地球物理实测研究表明,九段线不仅是显示我国南海主权的历史性水域线,而且总体上也是南海与东部、南部和西部陆区及岛区的巨型地质边界线。根据实测数据,本文将从地质成因、来源、演化的角度论述此南海历史性水域线的合理性。主要结论包括:历史性水域线的东段在地形上基本与马尼拉海沟一致,海沟西侧为南海中央海盆洋壳区,东侧为菲律宾群岛。根据国际地质研究的资料,菲律宾群岛始新世以前位于较偏南的纬度,后来于中晚中新世(距今16~10Ma)仰冲于南海中央海盆之上,因此菲律宾群岛是一个外来群岛。而黄岩岛在马尼拉海沟以西,是中央海盆洋壳区的一个岛礁,与菲律宾群岛成因不同。南海历史性水域线的南段在地形上基本与南沙海槽一致,伴随南沙地块由北部陆缘向南裂离,古南海洋壳沿此海槽以南俯冲至加里曼丹岛陆壳之下,因此南沙地块与加里曼丹陆块为两个来历不同的地块。南海历史性水域线西段的分布在地形上与越东巨型走滑断裂带基本一致,可能与西沙地块、中沙地块、南沙地块从南海北部陆缘向南滑移有关。南沙地块北缘陡直的正断层结构,突显中央海盆是拉裂形成,其基底和中新生代地层与北部珠江口盆地的地层结构可以对比,说明南沙岛礁原属我国华南大陆南缘,后因南海的形成裂离至现今的位置。     

南沙暖水形成的动力和热动力过程的初步数值研究

利用一个简化的上混合层垂直积分模式,对南海南部“南沙暖水”形成的动力和热动力过程进行数值研究。结果表明：(1)在春季,南沙暖水的形成主要来自海面净热通量的贡献,而通过热平流、苏禄海或巽它陆架以南的暖水进入的贡献甚小;(2)在冬季,南沙群岛海区流场强度增大,热平流项的贡献大于或等于海面净热通量的贡献,海温的降低幅度也较其他深海区的要大。但由于该海区在此前的季节中初始温度场较高,因而使得该海区的海温仍保持较高的水平;(3)南沙暖水的形成和维持高温的机制是随着季节的变化而变化的。     

Layer-block tectonics of Cenozoic basements and formation of intra-plate basins in Nansha micro-plate, southern South China Sea

Layer-block tectonics(LBT)concept,with the core of pluralistic geodynamic outlook and multilayer-sliding tectonic outlook,is one of new keys to study 3-dimensional solid and its 4-dimensional evolution history of global tectonic system controlled by global geodynamics system.The LBT concept is applied to study the lithospheric tectonics of the southern South China Sea(SCS).Based on the analysis of about 30000 km of geophysical and geological data,some layer-blocks in the Nansha micro-plate can be divided as Nansha ultra-crustal layer-block,Zengmu crustal layer-block,Nanwei(Rifleman bank)–Andu(Ardasier bank)and Liyue(Reed bank)–North Palawan crustal layer-blocks,Andu-Bisheng and Liyue–Banyue basemental layer-blocks.The basic characteristics of the basemental layer-blocks have been dicussed,and three intra-plate basin groups are identified.The intra-plate basins within Nansha micro-plate can bedivided into three basin groups of Nanwei–Andu,Feixin–Nanhua,and Liyue–North Palawan based on the different geodynamics.In the light of pluralistic geodynamic concept,the upheaving force induced by the mid-crust plastic layer is proposed as the main dynamical force which causes the formation of the intra-plate basins within the Nansha micro-plate.Finally,models of a face-to-face dip-slip–detachment of basemental layer-block and a unilateral dip-slip–detachment of basemental layer-block are put forward for the forming mechanisms of the Nanwei–Andu and Liyue-North Palawan intra-plate basin groups,respectively.     

南海南部海域的多涡结构

基于美国海军的空间分辨率为0.5°×0.5°月平均的GDEM三维温盐资料,采用P矢量方法,计算了南沙南部海域的三维环流结构。结果表明,南沙南部海域不仅存在多涡结构,而且此多涡结构还存在明显的季节性变化。冬季,存在南沙海槽反气旋式涡、东南沙反气旋式涡和较弱的南沙气旋式涡;夏季,存在南沙反气旋式涡、巴拉望海槽西侧的气旋式涡和东南沙气旋式涡。