南海北部深水盆地浅水流的地球物理特性及识别

浅水流(Shallow Water Flow,SWF)是深水环境海底浅部地层中超压的砂体流动,是对深水钻井最具破坏力的一种地质灾害,严重制约深水油气开发.为有效预测和防治浅水流,需要对浅水流地球物理特性进行研究,并在研究区内加以识别.本文借鉴国外主要深水盆地对浅水流问题的研究经验,对南海北部深水盆地潜在浅水流区域采取以属性判定、超压分析为主,振幅识别为辅的方法进行预测.精细层序地层学解释发现,南海北部深水盆地存在上新世以来的古珠江深水水道沉积体系和第四纪水道,这些水道砂体疏松未固结、孔隙度大、有效应力低、几乎表现出流体特性.基于遗传算法的混合反演方法发现,研究区存在典型的AVO响应,横波速度极低,低频特征明显,振幅强度弱,连续性较好,存在极性反转,高泊松比和高纵横波速度比.研究结果表明,南海北部陆坡具备浅水流发生的潜在条件,深水水道发育区为潜在的浅水流危险区,浅水流具有独特的地震响应特征,泊松比高达0.49,纵横波速度比约为3.5~9或更高,SWF层位对地震属性的敏感度V_P/V_S>AVO响应>泊松比.     

Accuracy of the staggered-grid finite-difference method of the acoustic wave equation for marine seismic reflection modeling

Seismic wave modeling is a cornerstone of geophysical data acquisition, processing, and interpretation, for which finite-difference methods are often applied. In this paper, we extend the velocity-pressure formulation of the acoustic wave equation to marine seismic modeling using the staggered-grid finite-difference method. The scheme is developed using a fourth-order spatial and a second-order temporal operator. Then, we define a stability coefficient (SC) and calculate its maximum value under the stability condition. Based on the dispersion relationship, we conduct a detailed dispersion analysis for submarine sediments in terms of the phase and group velocity over a range of angles, stability coefficients, and orders. We also compare the numerical solution with the exact solution for a P-wave line source in a homogeneous submarine model. Additionally, the numerical results determined by a Marmousi2 model with a rugged seafloor indicate that this method is sufficient for modeling complex submarine structures.     

Focused fluid flow in the Baiyun Sag, northern South China Sea: implications for the source of gas in hydrate reservoirs

The origin and migration of natural gas and the accumulation of gas hydrates within the Pearl River Mouth Basin of the northern South China Sea are poorly understood. Based on high-resolution 2D/3D seismic data, three environments of focused fluid flow: gas chimneys, mud diapirs and active faults have been identified. Widespread gas chimneys that act as important conduits for fluid flow are located below bottom simulating reflections and above basal uplifts. The occurrence and evolution of gas chimneys can be divided into a violent eruptive stage and a quiet seepage stage. For most gas chimneys, the strong eruptions are deduced to have happened during the Dongsha Movement in the latest Miocene, which are observed below Pliocene strata and few active faults develop above the top of the Miocene. The formation pressures of the Baiyun Sag currently are considered to be normal, based on these terms: 1) Borehole pressure tests with pressure coefficients of 1.043–1.047; 2) The distribution of gas chimneys is limited to strata older than the Pliocene; 3) Disseminated methane hydrates, rather than fractured hydrates, are found in the hydrate samples; 4) The gas hydrate is mainly charged with biogenic gas rather than thermogenic gas based on the chemical tests from gas hydrates cores. However, periods of quiet focused fluid flow also enable the establishment of good conduits for the migration of abundant biogenic gas and lesser volumes of thermogenic gas. A geological model governing fluid flow has been proposed to interpret the release of overpressure, the migration of fluids and the formation of gas hydrates, in an integrated manner. This model suggests that gas chimneys positioned above basal uplifts were caused by the Dongsha Movement at about 5.5 Ma. Biogenic gas occupies the strata above the base of the middle Miocene and migrates slowly into the gas chimney columns. Some of the biogenic gas and small volumes of thermogenic gas eventually contribute to the formation of the gas hydrates.     

马尼拉海沟俯冲带热结构的模拟研究

俯冲带热结构的数值模拟研究是对地表观测研究的重要补充,也是验证地球动力学模型的重要方法.本文沿马尼拉海沟俯冲带东火山链(EVC)和西火山链(WVC)各取一条剖面,依据地质、地球物理条件,进行了有限元热模拟计算.计算过程中,分析了摩擦和剪切热对俯冲带热结构的影响,模拟了EVC和WVC两条测线下俯冲带的热结构,并结合岩石学实验结果预测了俯冲板块发生脱水和部分熔融的位置.模拟结果表明,在100 km深度处,考虑摩擦和剪切热时,俯冲板块表面的温度约为865 ℃;而不考虑摩擦和剪切时,俯冲板块表面的温度仅为770 ℃,二者温差可达95 ℃.在相同深度处,考虑摩擦和剪切热时,在EVC和WVC测线下俯冲板块表面的温度分别为865 ℃和895 ℃,俯冲洋壳底部温度分别为560 ℃和605 ℃.俯冲板块表面少量矿物开始脱水的深度小于50 km,但大量脱水和部分熔融主要发生在深度100 km左右,这与地表观测的火山活动位置一致.     

马尼拉海沟北段俯冲带输入板块的不均一性

本文整合了横跨马尼拉海沟北段的21条多道地震层位信息、海底地形以及天然地震数据,分析了研究区内的输入板块性质差异及其对增生楔变形和地震活动性的影响.研究发现,沿马尼拉海沟北段的输入板块在地壳性质、基底起伏和沉积物厚度上存在明显的自北向南的差异:(1)最北段基底埋深大,上覆沉积物厚,地壳厚度较薄,地壳性质可能为初始南海洋壳或者圈闭的菲律宾海洋壳;(2)中段基底埋深浅,上覆沉积物薄,地壳厚度大,地壳属性表现为过渡壳性质,受到岩浆活动的影响,初始的地壳性质可能为华南陆块张裂分离出的微小陆壳块体,或者是南海洋壳;(3)南段基底埋深和沉积物厚度介于中间,存在明显的地磁条带,地壳性质为正常的南海洋壳.这一输入板块性质的不均一性可解释该区的特殊增生楔变形现象,如恒春弱变形带的出现,向海方向内凹的海沟形态以及上陆坡海底的大幅抬升等,同时也影响了研究区内的板片俯冲形态和发震构造的地震活动性.研究结果证实了沿马尼拉海沟北段存在南北向的地球物理性质的差异,但对于地壳属性的最终厘定还需要更多的地质与地球化学证据.     

东营凹陷高青砂岩体物源方向与沉积模式研究

本文基于前人研究认识与钻探实际资料等,从区域沉积特征、地震相特征、砂体分布、岩相特征和微观沉积特征等方面对高青砂岩体沉积特征进行了研究。同时,对西北部青成凸起区沉积特征的研究表明,该凸起下第三系时期为一水下高地,接受了沉积,到下第三系末,因东营运动才出露水面而成为凸起而被剥蚀,在该凸起北缓坡带残留有下第三系的沉积,凹陷南部缓坡带具有前缘端部的沉积,在此综合研究基础上,提出高青砂岩体物源区应为南部的鲁西隆起区,而非西北部的青成凸起区,其为源自南鲁西隆起而发育的由多个前缘砂朵叶体与前三角洲泥岩朵叶体叠加的复合体的新观点,并由此研究总结出了该砂岩体的沉积特征与模式;据此研究成果与勘探实践,提出了该砂岩体边角区是寻找小型岩性及岩性构造油气藏的有利相带,前三角洲泥相带部位是寻找隐蔽浊积岩岩性油气藏的有利区带;同时由于青成凸起下第三系时期为一水下高地,由此该区沙二段沉积的厚砂体——正理庄砂岩体,其物源方向也应来自南鲁西隆起区,其滚动勘探方向与潜力区应进行重新认识与评价。     

南极普里兹湾全新世的冰海沉积

ＮＰ９３－２柱样采自南极普里兹湾陆架区域,具有明显的冰海沉积作用特征,受冰川和海洋共同作用。粒度参数、矿物组成、微体古生物和地球化学等资料揭示了该区１２９３７ａ以来的沉积作用特征和沉积环境与气候变动的信息。大约在１０ｋａ,气候波动突然明显回暖,冰筏源碎屑物质增加,晚期还有一个短暂气候波动。     

西沙海域中新世碳酸盐台地的时空分布及其油气成藏模式

本文基于南海北部西沙海域地震数据及钻井资料,结合碳酸盐台地的边缘特征及其地震反射特征,首次建立了研究区中新世碳酸盐台地边界的三个识别标志:岩性突变界面、断层界面和潮汐水道。在对地震数据系统的解释和钻井资料分析基础之上,厘定了该区生物礁及碳酸盐台地的时空分布,总结其分布规律,西沙海域中新世碳酸盐台地可以分为六期,进一步划分三个演化阶段,分别为中中新世早期的繁盛阶段、中中新世晚期的衰退阶段、晚中新世以来的淹没阶段,各阶段碳酸盐台地的沉积相带发育完整,其中生物礁主要分布台地的西-西南缘。统计结果显示,生物礁及碳酸盐台地全面发育时期的面积达到了80000km~2,后期随着台地的衰退而规模有所减小。西沙海域中新世碳酸盐岩分布广泛、规模巨大,而且在发育过程中经历了多期暴露而遭受淋滤,进一步增大了其孔隙度,具备形成优质储层的前提。结合区域油气地质条件分析与探讨,建立生物礁及碳酸盐台地的成藏模式,提出西沙海域碳酸盐台地具有典型"下生上储上盖"的成藏过程,指出西沙海域邻近华光凹陷和中建南盆地北部的碳酸盐台地是油气勘探的两大有利区带。     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。