南海区域岩石圈纵向演化

本文根据南海区域地壳层厚度或莫霍面埋信息和上地幔速度结构及构造沉降、热演化分析计算结果，重点讨论岩石圈的纵向演化。     

琉球沟弧盆系及邻近海区的重力场和深部构造特征

依据以琉球沟弧盆体系为中心的重力异常图,本文进行了莫霍面计算、频谱分析、平滑滤波、解析延拓、水平求导、相关分析等多项计算处理,对照反射地震面进行分析讨论,以琉球海沟为界,两侧洋陆壳表现为明显不同的重力场和深部构造特征,由于俯冲的机制,使中国东部大陆边缘岩石圈结构复杂化,与大洋岩石圈为突变关系.     

南海北部地壳结构重震联合模拟

收集了中德合作调查的SO49-18测线北段地震剖面和水深数据,结合区域的声呐浮标、OBS和双船折射等成果信息,利用重力数据,采用LCT综合反演软件,对南海北部的地壳结构进行重震联合模拟,建立了初始2.5维地球物理模型,并由该模型计算出正演理论空间重力异常曲线.同时,采用匹配滤波技术对实测空间重力异常的不同深度异常进行分离,并与计算空间重力异常曲线进行比较,在物性参数合理的范围内逐层进行模型修饰,使计算与实测空间重力异常曲线相吻合,建立了地壳结构初始深度模型.结果显示,南海北部地壳结构总的特点是:从陆架到陆坡,地壳厚度不断减薄,呈连续阶梯状变化,上地壳厚度较小,下地壳厚度较大;北部洋陆过渡带,莫霍面埋深急剧变浅;西北次海盆地壳厚度(莫霍面埋深)较薄;中沙海台,地壳厚度相对较大.     

太平洋卫星测高重力场与地球动力学特征

通过多卫星测高数据的综合处理，获得西太平洋卫星测高重力场，进行不同尺度、深度构造动力信息的分离，探讨诸边缘海盆的地球动力学问题。测高大地水准面反映了研究区板块相互作用的特点，其高频成分可以刻画各海盆的构造特征。测高空间重力异常也可刻画陆架构造及盆地分布，由其推算出的海底地形含有大量的海底构造信息。各边缘海盆的莫霍面埋深具有往南变浅的趋势，与菲律宾海各海盆的莫霍面埋深大致相当，说明岛弧两侧的构造动力强度基本相似。大尺度地幔流应力场总体上反映了欧亚板块向东南蠕散和太平洋板块向北西扩张的特点；日本海北侧和南海巽他陆架的中尺度上地幔对流与地幔柱之间有着密切关系，西菲律宾海的上地幔对流强化了日本-琉球-台湾-菲律宾岛弧的活动强度；小尺度地幔流主要限于软流圈层内部，在各海盆分散，而在冲绳海槽和马里亚纳海槽则会聚，可与均衡重力异常类比。还讨论了大、中、小地幔流体系的特点及相互之间的关系，籍以阐明海盆及海槽演化的地球动力学过程。     

南海海域布格重力异常图及莫霍面等深图

南海是西太平洋最大的边缘海之一,面积约350万平方公里,地质构造复杂,资源丰富,是世界上最有希望的油气远景区之一。 近年来国内外地质工作者先后在南海开展了多次地质和地球物理调查,我们利用重力测量资料编制了南海海域布格重力异常图和莫霍面等深图;它不仅可估算地壳厚度,推断某些地质构造,了解海区重力场对大地测量座标原点的垂线偏差的影响,还可提出如何进行详细的地质和地球物理调查的意见,对岩石圈的研究及油气预测具有重要意义。     

台湾地区重力场特征及莫霍面反演

台湾地区空间重力异常幅值在-240~340mGal之间变化,布格重力异常幅值在-140~380mGal之间变化,重力异常及圈闭走向呈现北东、北北东向。将小波分析方法引入台湾地区的重力异常数据处理,经过分析比对,台湾地区布格重力异常小波分析三阶逼近结果代表莫霍面起伏形态,利用重力数据反演了深部界面莫霍面,研究区莫霍面深度为12~32km,莫霍面展布呈现北东走向,台湾岛区莫霍面深,在24~31km之间变化,由西北往东南为厚-薄-厚分布,台湾东部海区莫霍面深度浅,在12~17km之间变化,台湾岛属于陆壳结构,靠近菲律宾海的台湾岛外海地区,属于海洋性地壳结构。     

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。     

南海东北部深部构造与中新生代沉积盆地

利用OBS资料作约束条件对南海东北部的地球物理资料，主要是重力资料和多道反射地震资料进行反演，获取比较理想的莫霍面深度，地壳厚度，中生代沉积基底面，新生代沉积底界面等地壳结构信息，研究发现该区中生代沉积盆地形成模式与新生代沉积盆地的形成模式不同，中生代沉积基底与莫霍面呈正相关，而新生代沉积基底则与莫霍面呈明显的镜像关系。中生仝层不受边界断层控制，中生代沉积基底与莫霍面呈正相关，而新生代沉积基底则与莫霍面呈明显的镜像关系。中生代地层不受边界断层控制。中生代沉积坳陷边界实质上是残留的中生代地层的边界，中生代沉积盆地具有大型坳陷沉积特征，而新生代盆地为断陷盆地。     

南海北部磁静区重磁特征及成因

南海磁静区位于南海北部的洋陆结合带上,在磁异常图上位于陆架高值正磁异常带以南,海盆磁异常条带区以北。收集了南海北部的地质和地球物理相关资料,总结了南海北部磁静区的研究现状,对ΔT磁异常数据进行了低纬度化极处理,参考磁静区周围的自由空间重力异常分布,结合区域地质背景划分了南海磁静区的分布;采用小波多尺度分解方法讨论了南海北部磁静区及周围区域的重磁场特征,对主要界面的反演发现磁静区内存在磁性基底深度增加、居里等温面隆升、磁性层厚度减薄和莫霍面抬升的现象,认为南海磁静区形成的直接原因是区域内磁性层厚度的减薄,包括中生代末期地壳的拉张沉降使区域老地层断陷,磁性基底深度增加,磁异常减弱;拉张减薄促使深部地幔热物质向上运移,莫霍面抬升,磁性层发生热退磁,居里等温面抬升,磁性层厚度减薄,磁异常减弱;南海扩张期和张裂以后磁静区的热活动剧烈,深部高温物质底侵,形成高速层,进一步减弱了区域磁异常。     

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。     

南黄海海域地壳深部构造特征与地震发震关系

根据南黄海重力异常反演出该区莫霍面构造轮廓，结合地质构造和地震分布进行分析，提出南黄海海域地震直接或间接地与地壳深部构造有关。并指出地震发震环境有两种类型。     

小波分析与解析延拓方法相结合研究东海深部构造

东海是环太平洋活动构造带的重要组成部分,是探讨西太平洋边缘及边缘海形成演化的重要窗口。向上延拓主要用来削弱局部异常,突出深部异常,小波分析是重磁场位场分解的有效工具,不仅能提取深部异常,还能更好地将区域异常和局部异常分离。本文利用东海及邻域最新的布格重力异常数据资料,将小波分析与解析延拓方法相结合,分析对比向上延拓20 km的布格重力异常结果与小波分析4阶逼近布格重力异常结果,结合东海及邻域莫霍面的深度,对重力场及莫霍面深度进行初步研究。其中小波4阶逼近结果代表莫霍面形态,小波4阶细节结果代表东海及邻域凹陷凸起形态。     

西太平洋卫星测高重力场与地球动力学特征

通过多卫星测高数据的综合处理，获得西太平洋卫星测高重力场，进行不同尺度、深度构造动力信息的分离，探讨诸边缘海盆的地球动力学问题。测高大地水准面反映了研究区板块相互作用的特点，其高频成分可以刻画各海盆的构造特征。测高空间重力异常也可刻画陆架构造及盆地分布，由其推算出的海底地形含有大量的海底构造信息。各边缘海盆的莫霍面埋深具有往南变浅的趋势，与菲律宾海各海盆的莫同埋深大致相当，说明岛弧两侧的构造力强度基本相似。大尺度地幔流应力场总体上反映了欧亚板块向东南蠕散和太平洋板块向北西扩张的特点；日本海北侧和南海巽他陆架的中尺度上地幔对流与地幔柱之间有着密切关系，西北菲律宾海的上地幔对流强化了日本－琉球－台湾－菲律宾岛弧的活动强度；上尺度地幔流主要限于软流圈层内部，在各海盆分散，而在冲绳 海槽和马里亚纳海槽则会聚，可与均衡重力异常比。还讨论了大、中、小地幔流体系的特点及相互之间的关系，籍以阐明海盆及槽演化的地球动力学过程。     

东海重磁场特征及构造格架

本文依据东海重磁调查资料,结合深部背景(莫霍面及地幔流应力场特征)的研究,对东海重磁场特征、构造格架和构造分区等问题进行了初步的讨论。图9,参考文献6。     

南海区域岩石圈的壳-幔耦合关系和纵向演化

南海区域岩石圈由地壳层和上地幔固结层两部分组成。具典型大洋型地壳结构的南海海盆区莫霍面深度为９～１３ｋｍ,并向四周经陆坡、陆架至陆区逐渐加深;陆缘区莫霍面一般为１５～２８ｋｍ,局部区段深达３０～３２ｋｍ,总体呈与水深变化反相关的梯度带;东南沿海莫霍面深约２８～３０ｋｍ,往西北方向逐渐增厚,最大逾３６ｋｍ。南海区域上地幔天然地震面波速度结构明显存在横向分块和纵向分层特征。岩石圈底界深度变化与地幔速度变化正相关;地幔岩石圈厚度与地壳厚度呈互补性变化,莫霍面和岩石圈底界呈立交桥式结构,具有陆区厚壳薄幔—洋区薄壳厚幔的岩石圈壳－幔耦合模式。南海区域白垩纪末以来的岩石圈演化主要表现为陆缘裂离—海底扩张—区域沉降的过程,现存的壳－幔耦合模式显然为岩石圈纵向演化产物,其过程大致可分为白垩纪末至中始新世的陆缘裂离、中始新世晚期至中新世早期的海底扩张和中新世晚期以来的区域沉降等三个阶段。     

南黄海布格重力异常的小波多尺度分析

采用二维小波变换与多尺度分解技术，对南黄海布格重力异常进行了分解，得到了自地表至莫霍面深度范围的不同尺度的密度体所产生的重力异常，从而获取不同切割深度的断裂构造、沉积基底及莫霍面所产生的重力异常。结果表明：该区断裂相互交错、切割深度不一，有明显的多期活动的迹象；小波变换的四阶异常细节主要由沉积基底面起伏所引起的，而小波变换四阶异常逼近主要反映了该区莫霍面起伏特征。     

伊豆−博宁−马里亚纳岛弧地壳厚度分布及其对岩浆活动的指示

数值模拟研究认为洋底高原/洋脊俯冲和弧后扩张能够有效影响俯冲带岩浆活动和岛弧地壳增生。本文以伊豆?博宁?马里亚纳(IBM)俯冲带为实例,论证该结论的有效性。以卫星测高反演重力异常为基础,通过构建地球不同圈层密度模型,反演得到IBM俯冲带莫霍面埋深。本文的莫霍面埋深反演结果与地震解释结果具有一致的分布趋势。结合开源水深和沉积层厚度数据,给出了IBM俯冲带地壳厚度分布。IBM岛弧地壳体积沿走向的分布特征表明:①小笠原洋底高原和相对较小规模达顿洋脊的俯冲,都能够使得相应位置的岛弧变窄、地壳变厚、体积增大;②马里亚纳海槽扩张显著降低了岛弧地壳体积的增生量。     

台湾的现代构造地貌及其深部重力机制问题

经过三维重力正演计算，我们从台湾的布格重力异常中求得了深部重力异常，其深度相当于地壳下层。分析对比之后发现，深部重力异常等植线的形态，较好地反映了台湾的现代构造地貌特征。如东部等值线的同步弯曲，犹如错断水系，反映现代板块运动的方向；中部大面积零值和负值线圈闭，反映中央山脉的整体上升；在一些等值线聚合成梯度的地带，又往往是某些深断裂的反映。是否可以这样认为，深部重力异常是地壳深处介质密度沿某一方向的     

白云凹陷地球物理场及深部结构特征

珠江口盆地白云凹陷是南海最具代表性的第三系深水陆坡沉积区。以穿过白云凹陷中部的一条深反射地震剖面(14s)为研究基础，采用综合地球物理研究方法分析了该区地球物理场特征，根据重力异常平面等值线勾画了白云凹陷的形态，并提取该测线相对应的重磁剖面数据，利用重磁资料和地震剖面进行了综合反演。以深剖面地震资料建立了地质模型，利用所得的重力数据进行了研究深部结构的正演拟合，实测与计算值拟合较好，支持中生代俯冲洋壳存在的观点；同时结合地震资料对深部结构进行了分析，该区莫霍面由陆向海抬升，呈阶梯状变化，地壳厚度逐渐减薄，具有大陆边缘陆壳向洋壳过渡的特征。根据地质模型还进行了变密度综合反演拟合来分析基底岩性特征，该区基底主要为中酸性岩浆岩，部分为变质岩和基性火山岩，岩石密度由陆向洋逐渐减小，磁性体分布不均。     

南海北部陆缘盆地群新生代构造过程与油气运聚规律

南海北部陆缘盆地群包括莺歌海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地和台西南盆地,均处于复杂的构造环境下,盆地的形成及演化与周围的构造过程息息相关。本文对新生代55Ma以来的典型时期海陆格局进行了重建,在此基础之上对南海北部陆缘各盆地的油气运聚规律进行探讨,提出:(1)太平洋板块与欧亚板块、印度-澳大利亚板块与欧亚板块相互作用可以从多方面影响油气的运移。(2)自西向东,由琼东南盆地到珠江口盆地烃源岩时代相对变老埋深变大,地幔埋深也逐渐变大,生烃能力逐渐提高;自北向南,北部湾盆地、珠江口盆地和琼东南盆地的地幔平均埋深也有逐渐变深的趋势。(3)莺歌海盆地、琼东南盆地和珠江口盆地南部成为天然气富集区的原因是由于这些区域构造活动相对较微弱,坳陷幅度小,长期处于沉降速率小的条件下,而且地壳非常薄(Moho面埋深均低于24km),地温梯度及大地热流值偏高,有利于形成烃源岩有机质热演化多处在成熟-高熟凝析油及湿气阶段。(4)琼东南盆地和珠江口盆地具有更好的油气前景。具体来说琼东南盆地和珠江口盆地南部可成为该区极具潜力的天然气产区,而珠江口盆地北部则具有极大的石油开发潜力。