南海北部陆缘盆地反转构造研究:以莺歌海盆地临高隆起和珠江口盆地琼海凹陷为例

为揭示南海北部陆缘盆地反转构造的几何形态、演化及形成时期,文中利用反转构造定量分析方法,以莺歌海盆地临高隆起和珠江口盆地琼海凹陷反转构造为例,对两盆地中的反转构造生长指数、位移-距离曲线和反转率进行了定量分析。结果表明:莺歌海盆地临高隆起构造反转始于早渐新世,主要反转期为晚渐新世—早中新世,反转程度中等,为上盖下正的断层型反转构造;珠江口盆地琼海凹陷构造反转主要发生在晚中新世,反转程度轻微,为上凸下凹的褶皱型反转构造.两反转构造均具有良好的生、储、盖条件和时空配置关系,为有利的油气聚集区。     

南海北部陆缘新生代地壳减薄特征及其动力学意义

为了研究新生代以来南海北部地壳拉张减薄情况以及上下地壳在拉张过程中的贡献, 利用南海北部陆缘现今地壳厚度、新生代基底埋深和地表断层参数等地质和地球物理资料, 计算了地壳在新生代的拉张因子, 并绘制了拉张因子区域分布图; 沿珠江口盆地白云凹陷1530剖面,计算了上地壳和下地壳的拉张因子分布曲线. 结果表明南海北部由陆向洋, 有地壳厚度逐渐减薄和拉张因子逐渐增大的趋势, 且地壳减薄与莫霍面上涌呈镜像关系. 拉张因子值介于1.5~6之间, 其中有2个强烈减薄中心, 分别为莺歌海盆地和珠江口盆地白云凹陷; 通过对白云凹陷1530剖面的研究发现下地壳拉张的贡献大于上地壳. 上地壳和下地壳的拉张因子的计算揭示了位于陆坡区的白云凹陷在变形前应该具有一个热减薄的初始地壳, 推测与白云凹陷变形前的演化历史和新生代的构造位置有关.     

莺歌海盆地构造演化与强烈沉降机制的分析和模拟

莺歌海盆地新生代发生了快速沉降, 盆内充填了最厚达17 km的沉积, 根据模拟实验, 印支地块或之上刚性地块的存在对莺歌海盆地的强烈沉降具有重要的贡献, 可能是造成莺歌海盆地裂陷期强烈沉降的重要原因之一.结合地质分析和物理模拟实验, 莺歌海盆地的演化大致可以分为以下4个主要阶段: 早期(42 Ma以前) 主要受到南海北部陆缘(主要是北部湾盆地) 裂解造成的右旋转换伸展作用的影响, 但影响范围较小, 主要为莺歌海盆地西北部和东部边界.42~21 Ma期间, 主要受控于印支地块左行走滑和顺时针旋转作用的影响, 莺歌海盆地在此期间发育了主体裂陷体系, 东侧受到右旋转换伸展应力场的叠加影响而导致沉降加强; 21~10.4 Ma期间, 受印支地块逐渐减弱直至停止的左行走滑作用的影响, 盆地西北部在21~15.5 Ma期间发生局部反转褶皱, 但盆地整体进入以热沉降为主的时期; 10.4 Ma以后, 盆地受华南地块沿红河断裂右旋走滑作用和5 Ma以后新一期热事件的影响.      

海山的倾斜俯冲对上覆板块变形的影响

伴随洋壳的俯冲,驼伏其上的海山会导致上覆板块的强烈变形.为解释该构造变形特征,本文运用物理模拟实验的方法,着重分析海山的斜向俯冲对上覆板块变形的影响,并将模拟结果与正向俯冲过程进行对比.实验结果显示:海山开始进入俯冲,前缘楔体的增生会被阻止,同时楔体被抬升并出现脱顶构造,未被海山破坏的楔体会出现后冲断层的激活,后冲断层轴平行于海山的俯冲方向.海山进一步俯冲,突起项部发育一系列张扭性质的微断裂和走滑性质的共轭断裂,尾随突起之后的楔体由于重力会产生正断层系统.比起正向俯冲,斜向俯冲过程中所产生的后逆冲体、海山两侧的叠瓦状逆冲推覆构造都出现不对称分布,断裂和微断裂束的走向不规则散开,后冲断层的轴向及海山俯冲过后在楔体上产生的凹槽的轨迹都不断斜向迁移,且凹槽两侧的地势不一致等.最后利用文中的物理模拟结果,很好的解释了马尼拉海沟中段俯冲构造的构造特征,同时对其他俯冲大陆边缘的构造解释具有指导意义.     

南海岩石圈破裂方式与扩张过程的三维物理模拟

南海的形成演化一直是国内外关注的热点之一.为了揭示南海的构造演化过程, 分析对比了3组物理模拟实验.实验结果表明, 断裂样式和裂谷带的走向与岩石圈的初始热流变结构密切相关.对比模拟结果与陆缘的断层样式, 推测在张裂初期, 陆坡区比陆架区具有相对热减薄的岩石圈, 从而导致不同构造位置上发育不同的裂陷特征.受下地壳和软流圈韧性流动的影响, 断层越是靠近扩张区, 倾角变得越平缓.实验揭示, 破裂首先以点状出现, 这些点不断扩大并互相连接形成连续的扩张区.共轭边缘常具有对称的形状, 向海盆方向对凹或者对凸.当离散边界附近有刚性块体时, 扩张区域的边界会明显受到地块边缘形态的影响.通过模拟实验, 推测破裂过程可能以较粘性的方式进行.西北次海盆的发育可能是沿着中-西沙地块北缘深裂陷槽破裂的结果.      

南海北部琼东南盆地地层结构与地壳伸展特征

琼东南盆地发育于前新生代基底之上,作为南海被动大陆边缘一部分,记录了南海北部裂陷盆地结构及其演化.利用最新钻井、反射地震、重力等资料,分析新生代盖层和前新生代基底地壳结构,建立盆地地层结构模型,然后计算全盆地地壳伸展变化特征.结果表明:新生代地层序列的盆地充填由西向东逐渐减薄,古近纪、新近纪以及第四纪期间(45 Ma~现今)最后沉积中心呈现逐渐向西或西南迁移趋势.下地壳局部表现为地震速度偏高(厚度2~4 km,v_P>7.0 km·s^-1,水平延伸范围约为40~70 km).重震联合模拟显示这里存在密度偏高特征,推测存在可能与张裂晚期和扩张早期岩浆物质底侵或混合到伸展程度较低的大陆地壳有关.计算获得的前新生代基底地壳厚度由在弱展区域陆架区约25 km,在减薄最大区域中央坳陷为3 km.伸展系数(β)最高值大于6.0出现在中央坳陷,低值小于2.0在坳陷南北两侧,说明地壳在盆地中央拉伸比较剧烈.     

莺歌海盆地泥-流体底辟构造成因机制与天然气运聚

莺歌海盆地的泥 -流体底辟构造发育演化是区域构造应力场变化和超压体系形成演化的结果。与盆地构造类型密切相关的不均衡压实和热作用引起盆地超压体系的发育 ,而区域构造应力场变化则导致盆地中中新世以泥底辟作用为主 ,晚中新世—第四纪以流体底辟作用为主 ,其中 ,早期泥底辟阶段形成的构造形态对晚期流体底辟作用有显著的控制作用。在莺歌海组浅层底辟圈闭中 ,圈闭形成期与中新统气源岩生烃过程的匹配是造成含不同天然气组分的流体发生幕式充注的主要原因     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析*

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

《广东省二氧化碳捕集与封存可行性研究》中英合作项目正式启动

2010年3月18日, 由中国科学院南海海洋研究所(南海所)牵头的中英合作项目<广东省二氧化碳捕集与封存可行性研究>正式启动, 并与中国科学院广州能源研究所(能源所)联合在广州花园酒店召开了盛大的研讨会.     

琼东南盆地西南部反转构造发育机制物理模拟

为了揭示琼东南盆地西南部反转构造的发育机制,利用物理模拟方法设计了一组实验,基于模拟结果讨论了在软弱地质体与构造应力共同控制下琼东南盆地反转构造的发育特征。实验结果表明,软弱地质体的存在对琼东南盆地西南部的反转构造的发育起着重要控制作用,有软弱体的区域首先发育裂陷和褶皱隆起。由于NW向红河断裂的不断走滑,导致该盆地西北部受压,使得反转褶皱自NW向SE发育。模拟结果与实际构造对比表明,琼东南盆地西南部反转构造发育主要受软弱地质体及NW向红河断裂走滑导致盆地西北受挤压有关,推测该挤压应力来源与印支地块的旋转挤出作用有关。