南海北部—东海南部中生代盆地演化与油气资源潜力

目前的勘探成果表明,南海北部到东海南部的广阔海域普遍发育中生代地层,但是除了在台西南盆地发现工业油气藏之外,其他地区的中生界尚未有大的勘探突破。本次研究将中生代南海北部—东海南部作为一个整体,开展大地构造背景分析,厘清各构造时期盆地的性质及其形成演化机制,探讨油气资源潜力。结果表明:南海北部—东海南部从晚三叠世到白垩纪整体为一个大型盆地,盆地的演化受其周围板块相互运动所控制;晚三叠世(T₃)主要受特提斯构造域控制,发育被动陆缘边缘海沉积盆地;从早侏罗世(J₁)到早白垩世均受古太平洋板块(伊泽奈崎板块)向欧亚板块俯冲机制的控制,其中早—中侏罗世(J_1-2)发育弧前坳陷盆地,晚侏罗—早白垩世(J₃—K₁)盆地性质为弧后断陷盆地;晚白垩世(K₂)受太平洋板块、欧亚板块和印度板块的联合控制,性质依然为弧后断陷盆地,与前期相比,裂陷强度加大;海水由东南方向侵入,地层垂向上由海相向陆相逐渐过渡,由东南向西北和东北方向,水体逐渐变浅,亦由海相向陆相逐渐演变;中生界在南海北部潮汕坳陷等地区发育深海相和海湾相泥岩,在东海南部基隆坳陷也发育良好的海湾相泥岩,生烃潜力大,具有形成大型油气藏的物质基础和地质条件,勘探潜力巨大。本次研究结果可以为南海北部—东海南部中生界的油气资源勘探提供依据。     

南海东部ZSQD225柱状样的孢粉记录及其古环境意义

对南海东部ZSQD225柱状样的孢粉记录的研究表明,自下而上可建立5个孢粉组合带:Ⅰ带:Polypodiaceae-Pinus-Quercus-Pteris-Cyathea;Ⅱ带:Quercus-Polypodiaceae-Pinus-Lycopodium-Gramineae;Ⅲ带:Polypodiaceae-Microlepia-Castanopsis-Pteris-Pinus;Ⅳ带:Podocarpus-Artemisia-Castanopsis-Polypodiaceae-Pinus;V带:Artemisia-Castanopsis-Polypodiaceae-Pinus-Quercus,并依此划分了4个古气候古环境演化阶段.结果显示研究区经历了温暖潮湿—炎热潮湿—温暖湿润—温暖稍干的气候变化过程.通过与南海东部184站钻孔的对比,大致划分了ZSQD225柱状样的地层时代.     

Numerical studies of gas hydrate evolution time in Shenhu area in the northern South China Sea

Although the Shenhu sea area has been a topic and focus of intense research for the exploration and study of marine gas hydrate in China, the mechanism of gas hydrate accumulation in this region remains controversial. The formation rate and evolution time of gas hydrate are the critical basis for studying the gas hydrate formation of the Shenhu sea area. In this paper, based on the positive anomaly characteristics of chloride concentration that measured in the GMGS3-W19 drilling site is higher than the seawater value, we numerically simulated the gas hydrate formation time of GMGS3-W19 site. The simulation results show that the gas hydrate formation rate positively correlates with the chloride concentration when the hydrate reaches the measured saturation. The formation time of gas hydrate in the GMGS3-W19 site is approximately 30 ka. Moreover, the measured chloride concentration is consistent with the in-situ chloride concentration, indicating that the formation rate of gas hydrate at the GMGS3-W19 site is very fast with a relatively short evolution time.©2019 China Geology Editorial Office.     

南海北部白垩纪—渐新世早期沉积环境演变及构造控制*

南海北部珠江口—琼东南盆地白垩系—下渐新统记录了华南大陆边缘从主动陆缘向被动陆缘的转换过程。基于盆地构造-地层、单井相、地震相等特征的综合分析,结合南海中南部的沉积环境和区域构造演化,探讨南海北部白垩纪—渐新世早期的沉积环境演变及构造控制背景。研究发现: (1)南海北部白垩系广泛分布,古新统分布极为有限; 始新世早-中期,琼东南盆地只在部分凹陷深部发育了小规模的滨浅湖相和扇三角洲相沉积,珠江口盆地白云凹陷以大规模发育的湖泊相为特征; 始新世晚期—渐新世早期,琼东南盆地和珠江口盆地白云凹陷都受到海侵作用的影响,以海岸平原相和滨浅海相为主。 (2)构造演变包括5期:包括白垩纪安第斯型大陆边缘的“弧—盆”体系发育期,古新世区域隆升剥蚀山间盆地发育期,始新世早-中期裂陷发育,始新世晚期—渐新世早期陆缘破裂期,渐新世晚期东部海盆稳定扩张期。最后,探讨了南海盆地中生代末/新生代初的动力学转换过程及特征。     

南海成因及其演化模式探讨

尽管南海已进行深入的调查与研究,提出多种成因模型,包括挤出模型、弧后扩张模型、古南海俯冲拖曳模型等,但因其所处构造位置特殊,周边构造环境经历了复杂的改造,所有成因模式均未能得到广泛的认可。本文从三大板块相互作用入手,结合南海实测数据,提出南海形成的弧后扩张—左旋剪切模型。认为南海是古南海往北俯冲的弧后盆地,菲律宾海板块往北漂移形成的大规模左旋走滑是南海扩张的触发因素。印度—欧亚碰撞产生中南半岛挤出主要影响西南海盆扩张方向,使得扩张轴从近东西向转为北东向。南海及邻区晚中生代以来的演化可以分为以下阶段：1）早白垩世开始澳大利亚板块往北漂移,新特提斯洋往北俯冲消亡,导致弧后扩张,形成古南海;2）晚白垩世末—始新世,古南海往北俯冲,导致弧后拉张形成陆缘裂谷;3）早渐新世,受菲律宾海板块西缘大型左旋走滑影响,在原有裂谷的基础上从东往西海底扩张,形成南海;4）渐新世末,受俯冲后撤的影响,扩张中心往南跃迁,同时受西缘断裂左旋活动的影响,扩张轴从近东西西逐步转为北东向;5）早中新世晚期,南沙地块—北巴拉望地块与卡加延脊碰撞,南海扩张停止。     

南海北部中更新世晚期以来古海岸变迁及其地质意义

本文在研究南海北部陆架区ZQ2和ZQ4钻孔资料的基础上，对该区单道地震资料进行地震层序划分、地震-沉积相解释分析。根据钻孔地层、地震反射和海底地貌特征，对中更新世晚期、末次盛冰期以及冰后期这三个时期的古海岸位置进行了分析，并探讨了该区中更新世晚期以来的古海岸变迁，对进一步指导该区的第四纪环境研究具有重大意义。     

南海北部盆地新生代物源对周边主要河流演化的响应

源汇系统（Source- to- sink system）是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题,沉积物碎屑锆石U- Pb定年是源汇系统研究的有效方法之一。南海北部与其周边地区构成了一个完整的源汇系统,通过源汇分析可获得南海北部各盆地沉积物来源及周边主要河流的演化历史。本文通过总结前人在南海北部主要盆地新生代沉积物碎屑锆石U- Pb研究成果,探讨珠江、红河和昆莺琼古河的新生代演化历史。珠江最早的支流北江和东江形成于早渐新世,晚渐新世溯源到西江上游的红水河、左江和右江,中新世溯源到西江中游柳江、桂江和上游的北盘江、南盘江。在晚白垩世—古近纪红河属于青藏高原东缘大型向东南或向南流河流的一部分,之后由于地貌变化形成现今红河。昆莺琼古河在早渐新世开始发育影响到珠江口盆地,在晚渐新世昆莺琼古河雏形已经基本形成,中新世起昆莺琼古河可能向西有一定程度的退缩。     

The tectonic evolution of the Qiongdongnan Basin in the northern margin of the South China Sea

Qiongdongnan Basin is a Cenozoic rift basin located on the northern passive continental margin of the South China Sea. Due to a lack of geologic observations, its evolution was not clear in the past. However, recently acquired 2-D seismic reflection data provide an opportunity to investigate its tectonic evolution. It shows that the Qiongdongnan Basin comprises a main rift zone which is 50–100 km wide and more than 400 km long. The main rift zone is arcuate in map view and its orientation changes from ENE–WSW in the west to nearly E–W in the east. It can be divided into three major segments. The generally linear fault trace shown by many border faults in map view implies that the eastern and middle segments were controlled by faults reactivated from NE to ENE trending and nearly E–W trending pre-existing fabrics, respectively. The western segment was controlled by a left-lateral strike-slip fault. The fault patterns shown by the central and eastern segments indicate that the extension direction for the opening of the rift basin was dominantly NW–SE. A semi-quantitative analysis of the fault cut-offs identifies three stages of rifting evolution: (1) 40.4–33.9 Ma, sparsely distributed NE-trending faults formed mainly in the western and the central part of the study area; (2) 33.9–28.4 Ma, the main rift zone formed and the area influenced by faulting was extended into the eastern part of the study area and (3) 28.4–20.4 Ma, the subsidence area was further enlarged but mainly extended into the flanking area of the main rift zone. In addition, Estimates of extensional strain along NW–SE-trending seismic profiles, which cross the main rift zone, vary between 15 and 39 km, which are generally comparable to the sinistral displacement on the Red River Fault Zone offshore, implying that this fault zone, in terms of sinistral motion, terminated at a location near the southern end of the Yinggehai Basin. Finally, these observations let us to favour a hybrid model for the opening of the South China Sea and probably the Qiongdongnan Basin.     

南海沉积物中C30-C32烷基二醇的检出及可能的古环境信息

从南海17962钻孔沉积物中检出了C30－C32长链烷基二醇类化合物。C30长链烷基二醇的碳同位素值在－30．17‰－－38．98‰之间,反映出其先质母体为水生生物,认为是海洋微藻－黄绿藻Eustigmatophytes。这类化合含量能够反映以黄绿藻为代表的海洋古生产力的变化：冰期时C30二醇的高沉积通量显示出南海南部末次冰期黄绿藻Eustigmatophytes初级生产力增高。计算C30和C32二醇的相对比值获得二醇参数（diols indices）,发现本柱状样二醇参数的变化指示了南海3万余年来的古海洋及古气候变化：南海经历了从半封闭到开放的演化,其气候经历了三次Heinrich冷事件,在Heinrich事件之间出现了一系列百年到千年尺度的气候事件,即D／O循环;全新世的Younger Dryas事件也有明显反映,说明南海与高纬度地区3万余年来的气候变化存在遥相关。     

南海北部陆坡分类及成因分析

陆坡形态隐含了丰富的地质信息,其差异性是大陆边缘沉积、侵蚀过程长期交互作用的结果。利用横跨南海北部的二维地震测线,采取曲线拟合的研究手段,在南海北部识别出了下凹型、平直型、"S"型等三种类型的陆坡。下凹型陆坡发育在莺歌海-琼东南西部、珠江口中部两个陆坡区,但其成因不同,前者主要受控于快速的沉积物供给,而后者受到陆架边缘三角洲进积和海底峡谷侵蚀的联合作用;平直型陆坡仅见于琼东南东部地区,其主控因素为弱的沉积物供给和较快的构造沉降;"S"型陆坡发育在珠江口地区的两翼,其形成明显受到海流和内波等外作用的改造。不同类型的陆坡具有特定的地层叠置样式、陆架坡折迁移轨迹类型和沉积体系分布特征。对陆坡类型的研究有助于建立沉积过程和产物的预测模式,从而指导古代陆坡的深水油气勘探。     

南海北部区域黏土循环动力特性试验研究

采用南海北部区域油田场址钻孔原状土样,开展黏土循环动力特性试验研究。结合共振柱与应变控制的循环单剪试验,获取动剪切模量和阻尼比随循环剪应变的变化规律,将最大动剪切模量与原位静力触探的计算结果进行对比。开展应力控制的循环单剪试验,采用对称加载方式获取土样动强度阈值,基于该阈值,通过单、双向加载方式获取土样动强度包络线,并将试验结果与Drammen黏土及世界范围内其余区域黏土进行对比。该研究初步获取了南海北部区域性黏土的循环特性及动力学参数,为南海北部区域油气田结构设计和地质风险评估提供基础资料,掌握了循环动力特性试验方法,为岩土工程动力学试验研究及数据分析提供技术参考。     

南海北部古俯冲带的位置及其对南海扩张的控制

为了确定南海北部古俯冲带的具体位置,作者利用美国LCT综合反演软件对收集到的重磁数据进行处理解释,结果显示在南海北部从台湾西南部到一统暗沙隆起,即沿南海海盆北部陆坡为一条布格重力异常水平梯度峰值带,指示了古俯冲带的具体位置;其北部的高磁异常代表了与之对应的古火山弧。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带,钻井资料显示俯冲带存在的时代为晚侏罗世到早白垩世。据此绘制了南海地区晚中生代到现今的构造古地理演化图,指出南海的扩张应与晚中生代俯冲带这个先存的软弱带有关,南海海盆正是从古俯冲带的位置开始扩张。     

南海北部第四系深层等深流沉积特征及类型*

以地震资料为基础, 对南海北部第四系深层等深流沉积进行了研究。南海北部水深约1200～3000m范围内发育大型长条状漂积体、限制型漂积体、陆坡席状漂积体及沉积物波。大型长条状漂积体外形为丘状, 水道在靠陆一侧发育。限制型漂积体主要沉积于地形突起之间的地势相对低洼处, 外形多平坦, 水道较为发育。陆坡席状漂积体外形为席状。沉积物波面积较大, 部分与漂积体伴生。深层等深流在自北东向南西沿南海陆架运动过程中, 在中上陆坡由于地形变化相对较大及科氏力作用影响形成螺旋型等深流, 进而产生次生环流, 形成大型长条状漂积体及限制型漂积体。在中下陆坡因地形相对平坦、开阔, 等深流为层状水流, 多形成陆坡席状漂积体。本研究不仅能提高对南海深层等深流沉积的认识, 还能为油气勘探服务。     

南海北部典型区块岩石圈有效弹性厚度分析

有效弹性厚度(Te)是刻画岩石圈弹性性质的重要参数,通过分析有效弹性厚度值,可以获得与区域构造相关的信息,为后续解释工作提供一些依据。基于均衡响应函数法,选取南海北部区域4个典型区块的数据,计算均衡响应函数值,并根据公式推算得到各区块的Te值,通过分析Te值对研究区地质构造有所了解。     

南海围区中生代构造古地理演化

对南海围区中生代岩相、构造以及古地理进行了系统总结与研究,编制了南海围区6 个时期 ( 包括T3--K2 ) 构造古地理简图,阐述了南海围区主要的缝合带形成时间和中生代活动及其对南海围区中生代的古地理的控制与影响。经研究,南海围区盆地类型、中生界地层以及古地理环境受特提斯的闭合以及环太平洋俯冲带的影响控制。虽然南海的存在使F6 系列断裂有了现在的格局,但是古太平洋构造带一直控制着中生代加里曼丹、巴拉望、潮汕凹陷以及台湾等地的盆地的形成。讨论了南海及其围区中生代构造古地理的演化,南海围区地层从早侏罗世到晚侏罗世沉积相显示是由海相到陆相的转变,晚三叠世到晚白垩世每个时期都呈现北陆南海的古地理格局。     

南海的形成演化与新特提斯在南海的重新活化

南海位于印度板块、欧亚板块和太平洋板块之间,是世界上最大的边缘海,其构造位置处于太平洋构造域和特提斯构造域,地质构造复杂。关于南海形成演化的动力学机制存在有多种不同观点,其中最重要的一个观点是印度板块与欧亚板块的碰撞致使华南地块和印支地块地幔物质沿东南方向蠕动,从而导致南海的海底扩张。从特提斯的演化规律,以及新特提斯的闭合过程来看,南海并不是特提斯洋的残留海,而是新特提斯在闭合过程中配合印度板块与欧亚板块碰撞导致华南地块和印支地块地幔物质东南方向蠕动的动力学机制下,在南海重新活化的结果。     

南海西部表层沉积物碳酸盐分布特征及其溶解作用

碳酸盐是海洋沉积物的重要组成部分,在南海表层沉积物中含量最高可超过 70%,因此深入研究现代碳酸盐的分布特征具有十分重要的意义.对南海西部底质的大量取样分析表明,该区 CaCO3含量在上陆坡最高,其中在北部和中南部含量较高,中部和东南部含量较低,其分布特征主要受陆源物质供给量的控制,与陆架的宽度和陆坡的坡度密切相关.CaCO3最富集区出现在水深 400～600 m的上陆坡区,其中水深 500～600 m内的平均含量最高,达 44.37%,水深超过 1 300 m时含量开始明显下降,表明溶解作用增强.对 CaCO3含量与水深关系进行多项式拟合,结果表明,本区没有出现碳酸盐溶解作用突然增强的溶跃面;但在水深 3 500 m附近,拟合曲线出现转折点, CaCO3含量由随水深迅速下降变为相对稳定,因此该水深应为碳酸盐临界补偿深度.     

南海大陆边缘盆地构造演化差异性及其与南海扩张耦合关系

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,不仅形成了不同类型的陆缘盆地,如离散型、走滑伸展型和伸展挠曲复合型,而且这些盆地构造演化存在明显的非同步性。这些陆缘破裂过程与南海扩张作用过程呈现明显不一致性。研究表明,南海扩张时期南海南、北大陆边缘均形成了一系列裂陷盆地,然而,南海南部、北部大陆边缘盆地裂陷作用结束时间不同,北部大陆边缘盆地裂陷作用结束于23 Ma或21 Ma,而南部大陆边缘盆地裂陷作用结束于15.5 Ma,显然北部大陆边缘盆地裂陷结束时间明显早于南部大陆边缘盆地。南海扩张停止后,南海南、北部陆缘仍表现出明显差异,北部陆缘仍以伸展作用为主,晚中新世以来出现快速沉降幕,而南海南部陆缘则以挤压作用为主,且其挤压时间及强度呈现南早北晚的特点,即南部曾母盆地明显早于南薇西盆地和北康盆地。南海南、北大陆边缘盆地形成演化的差异性,特别是构造转型差异变化,为新生代南海扩张的迁移性提供了有力的佐证,可以推断南海不同期次海盆扩张可能存在向南的突然跃迁。因此,本次研究梳理出的南海不同陆缘盆地张裂伸展的非同步性可为南海洋盆扩张演化过程解释提供新的证据。     

Formation and evolution of the South China Sea since the Late Mesozoic: A review

The existing genetic models of the South China Sea(SCS) include an extrusion model of the Indochina Peninsula, a back-arc extension model, and a subduction and dragging model of the Proto-South China Sea(PSCS). However, none of these models has been universally accepted because they do not fully match a large number of geological phenomena and facts. By examining the regional tectonics and integrating them with measured data for the SCS, in this study, a back-arc spreading-sinistral shear model ...     

南海南部17962柱状样生物硅沉积记录及其古海洋意义

生物硅沉积记录可以反映海洋表层水体的古生产力。南海南部１７９６２柱状样３万余年来的生物硅堆积速率曲线表明,南沙海区古生产力的升高与一系列变冷事件,如冰期中的Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件、冰消期新仙女木事件、中晚全新世变冷事件等有良好的对应关系。冬季风的强化及由此导致的海洋古生产力的升高可能是上述良好对应关系的内在原因。