南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射特征对比

对“探宝号”调查船2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行了地震反射波数据分析、解释和研究,并对南海北部陆坡、陆隆及其东侧俯冲带等区域天然气水合物矿藏的成藏规律及分布特征作了初步的分析与探讨,结果表明:(1)南海东北部陆坡和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了天然气水合物的成因及过程不同。(2)南海东北部陆坡区域的天然气水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔及其所对应的海底流体疏导体系有关。(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域。     

南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。     

晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17Ma前南海海盆的残留扩张中心.对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究.两个样品的SiO₂含量分别为60.3%和63.6%,Al₂O₃含量分别为17.56%和17.55%,TiO₂含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62.根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩.对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点.样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.68668,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.67962,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.00261,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成.经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)~10.0±1.80Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物.对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动.     

南海东北部陆缘区新近纪早期反转构造特征及其动力学意义

通过深入分析"九七三"项目所获取的高分辨率多道地震剖面,结合区域钻井资料,探讨了新生代以来南海东北部陆缘所历经的新生代早期张裂、中新世晚期阶段性挤压及上新世以来的稳定热沉降等复杂构造运动;张裂背景下的南海东北部陆缘在中新统中部、下部出现的背斜、逆断层等典型压性反转构造,凸现了南海东北部陆缘在晚中新世发生的阶段性挤压构造运动;分析表明,此构造活动是东沙运动在台西南海域的表现,其动力来源同菲律宾海板块的北西向运动有关。     

东海陆架两期沙脊的时空对比

基于高分辨率的单道地震和多波束测深数据,识别并对比了东海陆架中部同一海区相距20余万年的层U₁₄和层U₂两期沙脊群,其中层U₁₄期沙脊属于埋藏沙脊,位于东海海底以下90m深处,推测属于距今320~200ka的海侵体系域(TST),沙脊顶界面是该期海侵的最大洪泛面(MFS);层U₂期沙脊位于东海陆架,属于衰退沙脊,系末次盛冰期(LGM)以来的TST,顶界面是LGM以来的MFS。尽管两期沙脊形成年代相距20余万年,地层层位相距近90m,但是沙脊群总体走向一致,表明距今2×105/a以来东海陆架潮波基本格局稳定。从层U₂期可识别出4个亚期沙脊,通过多波束海底地形图可识别出4组走向的沙脊,多亚期、多走向沙脊是LGM以来海平面阶梯状波动在海底地形演变过程中的响应证据。     

麦哲伦海山链漂移史及可能的来源

麦哲伦海山链主要由十多座相对独立的平顶海山组成,呈北西向展布于太平洋海山密集区。结合前人对麦哲伦海山链形成和漂移的认识,从板块运动和几何学角度出发采用backtracking和hot-spotting海山追踪方法对该区海山的起源与形成进行了研究,结果表明,麦哲伦海山链是多热点成因的板内火山和板块构造运动共同作用的产物,最初于白垩纪期间由法属玻利尼西亚热点群西侧呈北北西向排列的热点活动产生,继而受到板块运动与区内近南北向和北北东向两组断裂及其热活化等的改造作用,最后形成了现今看到的平顶海山。