西太平洋地球动力学问题与未来大洋钻探目标

西太平洋区域是全球地质构造和海陆相互作用最活动的区域,经过50多年的大洋钻探研究,人们对西太平洋弧后海底扩张成因、俯冲工厂的动力学机制、地幔演化过程、发震带、热点岩浆活动、沉积古环境等都有了深入研究和分析,但是西太平洋边缘海盆具有很大的构造多样性和复杂性,仍然有很多的科学目标和科学问题有待进一步开展研究.本文详细分析了边缘海盆的大洋岩石圈演化特殊性,原位上地幔蛇纹岩化的程度,初始俯冲与初始扩张的形成机制,海台、海山、海岭、洋脊、洋隆的属性,洋中脊水热循环活动的强度及其对大洋岩石圈演化的影响,岩石圈共轭张裂与破裂模式与机制,大洋红层与异常沉积这7个方面的科学问题,并建议就流体地球化学剖面、海山岩浆剖面、穆绍海沟与加瓜海脊、Ayu海槽、卡罗琳海岭系统、Eauripik海岭、冲绳海槽、莫霍面这8个关键具体目标开展详细的地球物理刻画并提出具有全球意义的钻探建议,为今后实现中国领导的全球大洋钻探工作提供思路.      

东海中段钓鱼岛隆起的内部结构与演化

由于钓鱼岛隆起的地质与地球物理资料相对缺乏,前人对该区域系统研究较少,关于其构造演化存在许多争议。本文通过重磁资料,结合反射地震剖面解释研究了西湖凹陷东侧的中段钓鱼岛隆起的构造与沉积特征,并进一步完善了其演化模式。研究结果表明,隆起内部存在多个残余凹陷,残留地层具有“北多南少”的分布特征,据此以舟山-国头断裂为界,可以将中段钓鱼岛隆起进一步分为南、北两个亚段。南、北亚段边界处在舟山-国头断裂的延长线上。同时,隆起西部的岩浆岩体分布于平坦剥蚀面T20之下,而东部存在岩浆活动引起的“基底尖峰”,空间重力异常的梯度带恰好与“基底尖峰”的西缘对应,以“基底尖峰”的西缘为界,将中段钓鱼岛隆起大致分成东、西两区,其中西区又可以进一步分为发育岩浆岩体的西Ⅰ区和局部残留凹陷的西Ⅱ区。西区由西湖凹陷经构造反转与岩浆活动改造而成,东区保留了古隆起。综合分析推断,中段钓鱼岛隆起是在古隆起的基础上经历多次构造与岩浆活动演化而成。     

东海深部地层时深转换关系的分段优化拟合

在将钻井垂直地震剖面(VSP)数据的时深拟合公式应用于深部地层的时深转换时,拟合深度与计算的层速度常常不够准确。本文首先利用多项式和幂函数给出了东海陆架盆地中部某凹陷41口钻井VSP数据的时深拟合公式,并用双程旅行时(TWT)最深达8 s的三维地震速度体数据与多道地震剖面对拟合公式在深部地层的适用性进行分析。在TWT为8 s时,速度体数据表明41口钻井位置的平均深度为18 140 m,平均层速度为6 208 m/s,二次多项式的平均拟合深度较之偏高9.2%,计算的层速度偏高36.2%,幂函数则分别偏低28.9%与35.6%,拟合效果都不理想。对此,本文采用通过识别VSP数据的增速拐点并对增速拐点前的VSP数据进行二次多项式拟合,对增速拐点后的VSP数据进行幂函数拟合的分段拟合模型,将TWT为8 s时的平均拟合深度和层速度的误差降到3.3%与4.7%。地震剖面显示研究区莫霍面深度约为TWT=11 s,分段拟合模型在TWT=11 s的平均拟合深度为27 516 m,层速度为7 334 m/s,更接近前人研究成果,表明该模型能显著提高深部地层时深转换的精度。     

东海陆架盆地中生代残留地层特征及其构造启示

东海陆架盆地是位于中国东部华南大陆边缘的一个中、新生代叠合盆地,具有较大油气潜力。目前东海陆架盆地油气的发现均来自于新生界,对中生代残留地层的各方面特征认识不足:在空间上通常集中于特定构造单元,且基本位于盆地西部;在时间上主要涉及白垩纪和侏罗纪,且多是定性或半定量的研究。本文在前人研究的基础上,收集、整理了研究区目前最新、最全的反射地震资料和钻井数据,从钻遇中生界井的标定出发,以地震资料的层序划分和解释为基础,进行残留地层的研究,空间上统一盆地东、西两大坳陷带,时间上统揽白垩纪、侏罗纪以及前侏罗纪三个时期。结果表明,东海陆架盆地中生代残留地层遭受了后期严重的剥蚀改造,总体呈现东厚西薄、南厚北薄的特征,残留地层范围随时间不断东扩。对比各时期残留地层平面展布特征,揭示了东海陆架盆地的演变过程:三叠纪时期盆地原型为被动大陆边缘坳陷型盆地,早、中侏罗世时期为活动大陆边缘弧前盆地,晚侏罗世—晚白垩世时期为大陆边缘弧后伸展盆地;与此相对应,古太平洋板块俯冲肇始于晚三叠世—早、中侏罗世时期,板块后撤始于晚侏罗世。东海陆架盆地在中生代的东侧边界位于钓鱼岛隆褶带的东侧。