东太平洋水合物海岭BSR以上沉积物粒度变化与气体水合物分布

文中对国际大洋钻探204航次在太平洋水合物海岭8 个站位BSR深度以上气体水合物稳定带的沉积物进行了粒度分析和对比研究。结果表明,该稳定带内沉积物总体粒径变化特征为:粉砂质量分数在60%~75%之间,为气体水合物稳定带内沉积组分的主体组分。粘土质量分数一般小于35%,砂质量分数小于5%。该结果获得的粒径变化范围,与204 航次中沉积学研究所确定的粘土质粉砂、粉砂质粘土夹含砂质粉砂、含砂质粘土岩性特征一致。各站位沉积粒径变化和代表气体水合物存在的岩心红外照相IR异常低温记录之间的初步对比说明,气体水合物主要富集在沉积组分较粗,相当于粉砂或者砂级质量分数较高的粒度层。统计学的相关性研究结果定量地揭示了各个站位沉积物粒径变粗与气体水合物的存在有不同的相关关系。归纳起来发现,不同构造部位沉积物中气体水合物赋存层段的粒径范围不同。坡后盆地由于当地总体沉积物颗粒细,气体水合物赋存在极细粉砂粒级(8~26μm)的沉积物中。水合物海岭南峰顶部附近站位气体水合物主要赋存在粗粉砂和细砂(50~148μm)之间。     

南海北部神狐海域地质环境综合调查及科学意义

在南海北部神狐海域水合物活跃区域开展了一次综合的海洋地质、物理海洋和生态环境调查,10个站位分布在水深1 000~4 000 m范围内的陆坡和深水盆地区域,是南海北部油气活跃的重要区域和天然气水合物试采区域.航次主要对10个海底站位进行了表层沉积物箱式和重力活塞柱状取样.针对天然气水合物试采区域,开展了一台"海燕"水下滑翔机的海洋物理环境连续走航剖面观测.利用海底地震仪在两个站位开展了连续海底地震和微振动观测.进行了站位的分层水体和沉积物样品中微生物学实验研究.初步航次结果展示了沉积物为黏土和软泥.站位和水下滑翔机走航观测提供了水体内海洋物理环境参数变化特征.海底地震仪观测展示了研究区天然地震活动和可能与水合物活动有关的微震动和短持续事件记录.微生物学实验揭示了沉积物中的微生物细菌群落特征.      

马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山无机成因甲烷–氢气水合物形成条件与稳定带发育特征

海洋水合物的成藏不仅需要合适的温度、压力条件,而且需要充足的气源。一般认为大洋区海底沉积物缺乏丰富的有机质,不具备天然气水合物发育的气源条件。然而最近研究表明洋壳广泛的蛇纹岩化作用可以产生大量的无机成因甲烷,并找到了与蛇纹岩化有关的水合物发育证据。蛇纹岩化过程中不仅有甲烷生成,还生成大量的氢气,很可能形成甲烷–氢气水合物。本文根据IODP 366航次钻探资料,应用甲烷–氢气水合物的热力学模型,计算了马里亚纳弧前三个蛇纹岩泥火山钻探实测获得的不同氢气含量条件下的甲烷–氢气水合物稳定带分布特征。结果显示氢气比例越高,计算获得的甲烷–氢气水合物稳定带底界深度越浅。研究的6个马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山站位中, IODP 1491、1492、1496、1498四个站位可能具备甲烷–氢气水合物发育温压和气体成分组成条件; IODP 1493、1497站位几乎不具备甲烷–氢气水合物的温压和气体组成条件。     

“太阳号”科考船完成中德合作项目SO-177航次 获得一批重大发现

2004年7月13日中午,“太阳号”科考船完成了中德合作项目“南海北部陆坡甲烷和天然气水合物分布、形成及其对环境的影响研究”SO-177航次,靠泊上海。该项目由广州海洋地质调查局和德国基尔大学海洋科学研究所联合实施,利用“太阳号”科考船执行,项目起止时间为2004-2005年。     

南海东北部陆坡天然气水合物钻探区生物地层与沉积速率

2013年我国首次在南海东北部东沙陆坡实施天然气水合物钻探,并获取块状等可视天然气水合物样品.为了解钻区地层、天然气水合物产出带(the zone of gas hydrate occurrence)或天然气水合物储层的地层时代和沉积速率特征,对其中5个站位(GMGS05、GMGS07、GMGS08、GMGS09和GMGS16) 的岩心沉积物进行钙质超微化石、有孔虫生物地层学和沉积速率变化的研究.钻孔取心最大深度为213.55 m.共识别出第四纪中更新世以来3个钙质超微化石事件和2个有孔虫事件,确定了钻探区所钻达最老地层为中更新统;天然气水合物产出带的地层时代为中更新世-全新世约0.44 Ma以来.钻区0.12 Ma以来的沉积速率介于36.9~73.3 cm/ka之间,平均值高达54.2 cm/ka,0.44 Ma以来平均沉积速率为47.4 cm/ka,表明东沙海域天然气水合物钻探区位于一高沉积速率堆积体上,高沉积速率更有利于天然气水合物的成藏,该结论与前人研究结果一致.      

南海北部陆坡西部海域“海马”冷泉甲烷渗漏及其海底表征

2015年3月"海马"号遥控无人潜水器(ROV)在南海北部陆坡西部海域首次发现活动冷泉,并命名为"海马"冷泉,此后中国地质调查局广州海洋地质调查局先后组织了3个航次,对"海马"冷泉开展进一步勘查和研究。本次研究在综合分析4个航次调查数据的基础上,初步阐述"海马"冷泉的分布范围、地形地貌、生物群落、自生碳酸盐岩和流体活动等特征。总体而言,"海马"冷泉区地势平缓,气体渗漏现象非常发育,是以CH4为主要气体渗漏形成的活动冷泉区,且气体渗漏活动具有时空迁移性。气体碳同位素组成表明,海马冷泉区的CH4为混合成因气,且以微生物成因为主;"海马"冷泉区发育有多种类型的化能自养冷泉生物群落,冷泉区种类丰富,目前已报道了多个冷泉生物新种。这些发现为研究南海北部陆坡西部海域天然气水合物分解及其环境效应、冷泉生物生命起源与演化和南海与印度洋及太平洋物种迁移贯通等科学问题提供重要依据。     

东沙海域SMI与甲烷通量的关系及对水合物的指示

硫酸根甲烷界面(SMI)是识别海洋沉积物中天然气水合物赋存(甲烷通量)的一个重要生物地球化学标志.通过对南海北部陆坡东沙海域37个站位浅表层沉积物中孔隙水的SO42-和H2S含量变化和沉积物顶空气甲烷含量的变化等地球化学特性进行分析,研究南海北部东沙海域硫酸根甲烷界面(SMI)的分布情况,通过硫酸根变化梯度估算甲烷通量.研究结果显示,东沙海域存在南部深水区"海洋四号"沉积体和北部浅水区九龙甲烷礁两个水合物有利区域,SMI埋深普遍较浅,指示较高的甲烷通量(3.8×10-3~5.9×10-3 mmol/(cm2·a)),与国际上已发现天然气水合物区的地球化学特征相类似.这种高甲烷通量很可能是由下伏的天然气水合物所引起的,暗示着该区海底之下可能有天然气水合物层赋存.     

天然气水合物调查：2006年钻探获取实物样品

2005年10月13日，中国地质调查局在广州组织召开了我国海域天然气水合物资源调查与评价专项技术专家组第二次会议。记者从本次会议获悉，广州海洋地质调查局已经在南海北部陆坡圈定出天然气水合物分布范围，并在此基础上圈定出钻探目标区，将于2006年实施钻探工作，以实现天然气水合物资源调查的实质突破。     

科学大洋钻探与天然气水合物

天然气水合物是由水和甲烷等气体水分子组成的冰状物,主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带,是21世纪理想的替代能源。科学家已对天然气水合物的物理化学性质、产出条件、分布规律、勘查技术、开采工艺、经济评价及开采可能造成的环境影响等进行了广泛而深入的研究。大洋钻探计划（ODP）是获得深部含天然气水合物和游离气沉积物的唯一途径,已成功实施了164和 204两个以天然气水合物为主要目标的航次,分析研究了含天然气水合物沉积物的原位物理化学特性和地球物理性质,探讨了气体-水-沉积物-水合物间的相互作用机理,为气体储量计算提供了依据,对推动水合物研究作出了重大贡献。综合大洋钻探计划（IODP）的启动,将为人们深刻理解地球历史和地球系统过程（ESP）,特别是认识天然气水合物在地质过程中的作用,提供前所未有的机会。     

珠江口盆地东部海域天然气水合物钻探结果及其成藏要素研究

天然气水合物被普遍认为将是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一,同时也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源。广州海洋地质调查局从1999年起,在南海北部陆坡进行了多年的地球物理、地球化学以及地质综合调查,获取了大量与天然气水合物赋存有关的各种地质信息,并分别于2007年在神狐海域和2013年在珠江口盆地东部海域实施钻探,均成功获取了天然气水合物样品,特别是2013年度在珠江口盆地东部海域的钻探航次中,获取了高纯度、多种产状类型的天然气水合物实物样品。以上调查及钻探成果,证实了我国南海存在巨大的天然气水合物(简称水合物)资源前景。本文简要介绍了我国珠江口盆地东部海域2013年的主要钻探结果。本研究在钻前,将2013年钻区的水合物成藏条件与对世界上多个天然气水合物钻探区进行综合对比分析。结果表明,气源条件、稳定条件、气体运移条件和储集条件是该钻区水合物成藏的最重要控制因素(成藏要素)。经过分析该区这些要素的特征,预测本区应发育渗漏型水合物。2013年钻探结果揭示该区同时存在分散型和渗漏型水合物,说明控制该区水合物形成和分布的因素更为复杂。     

SEDIMENTATION IN THE RIFT ZONE OF THE JUAN DE FUCA RIDGE

The sediments of the upper Swartkops River are almost exclusively gravels and boulder beds derived from the Cretaceous Uitenhage Group and the Paleozoic Cape Supergroup rocks. Many of the cobbles and boulders are second-cycle clasts, the great majority of which are quartzitic in composition. Pebble size and shape were examined and fabric analysis was performed on samples from 22 sites in the study area. Pebble imbrication planes dip consistently upstream at angles of 20? to 50? and pebble long axes generally are aligned normal to the flow direction. Clasts in the braid-plain deposits range from a few millimeters to tens of centimeters (large boulders over a meter in diameter are not uncommon). Pebble roundness ranges from 0.2 to 0.9 (averaging 0.43) and sphericity values range from 0.3 to 0.9 (averaging 0.59). The gravel clasts are angular to well-rounded, but are predominantly subrounded. Zingg diagram plots show a majority of discoidal pebbles, but there is a diversity of shapes reflecting the complex source area from which some resedimented clasts originated.

Channel and bar morphology is complex, with gravel bars often merging laterally and longitudinally with main and secondary channels. Both channels and bars are terraced stepwise downstream and across the braid plain. Bar tops are armored by both small and large clasts, whereas channels may be lined with cobbles or boulders, but often exhibit small pebble lags. Algal mats occur as fresh curtains in all standing pools of water and dried crusty deposits on pebbly substrates in inactive channels.

Imbrication studies demonstrate conclusively that pebble imbrication is the most meaningful indicator of flow direction in a gravel deposit and is far more reliable than rare cross-bedding encountered in bar-top sands, where bedforms often migrate laterally rather than downstream. The Swartkops braid-plain gravels resemble the ancient deposits of the Ventersdorp Contact Reef, both deposits being characterized by boulder-rich gravels, poor clast sorting, resedimented pebbles from a proximal fault-bounded source, and algal mats. Although heavy minerals are lacking in the Swartkops, trapping of fines by algal filaments appears to occur during low-flow conditions.     

活动海岭俯冲对岛弧地质过程的影响

本文研究了海岭-岛弧体系的地质演化和海岭俯冲过程,通过有限元法对海岭俯冲的全过程进行了热模拟,分析了海岭俯冲过程中岛弧岩浆活动、变质作用及周围地区地表地形的变化。热模拟的计算结果表明:在海岭俯冲之前和俯冲完成之后,摩擦剪切生热使岛弧下100km深度形成温度反转,俯冲海洋板片内角闪岩相矿物在850-1000℃的相对高温下脱水,释放的水进入其上覆板块内热的地幔楔状体降低地幔岩石的熔点造成部分熔融,形成岛弧火山活动;而当热的活动海岭俯冲期间,近海岭处的年轻海洋地壳在较浅深度达到较高温度而提前脱水,原来的地幔楔状体内部分熔融区因缺水而使熔融停止,岛弧火山活动中断。但此时,活动海岭俯冲产生的热将会使前弧一定区域出现低温变质作用。在整个俯冲过程中,随海岭逼近海沟,温度升高,岛弧将因此逐渐抬升,因热作用而致的抬升高度可达440m左右.      

东经90°海岭的远洋沉积记录与晚新生代重大构造-环境事件

东经 90°海岭的北部远洋型沉积记录是青藏高原隆升的远程监视器。文章应用有孔虫组合分析和壳体微量元素分析 ,结合相关的沉积学、地球化学、古地磁学和微体古生物学工作 ,对以ODP75 8钻孔为代表的 9Ma以来的沉积记录综合研讨 ,识别出对应于高原阶段隆升 (3 7～ 3 2Ma、0 .8～ 0 .6Ma、0 .17～ 0 .16Ma)的重大环境变化信号。文章还提出印度冬季季风强度是反映高原构造活动关键标志的观点。按照这种观点 ,海岭远洋记录提供的晚新生代最大环境转折时段位于 3.7～ 3.2Ma间。     

渤海湾西岸贝壳堤堆积与海陆相互作用*

渤海湾西岸淤泥质海岸已见两类砂体,滨外坝先形成于水下,而后随着海岸进积和在海洋动力作用下,逐渐出露于潮间带和陆地上; 另一种普遍出现的是具沿岸堤意义的贝壳堤,而且是在海岸进入弱侵蚀期即形成。研究发现,在海岸进积和海-陆相对稳定条件下,海岸线附近中潮坪-高潮坪受向岸风和波浪作用也可形成雏形贝壳堤砂体。目前研究区海岸上的贝壳堆积有3类,即:风暴潮堆积的沿岸堤型贝壳堤,主要堆积在中潮坪-高潮坪-滨海低平原上; 潮沟~潮汐河道型"贝壳堤",为潮汐河口湾顶或潮道外侧风暴贝壳堆积(自潮汐通道水下堆积延续到低地); 以及沿海低平原在大潮或风暴潮天气背景下出现的无序贝壳堆积。贝壳堤堆积既有风暴潮大浪瞬时、高能幕式堆积,又有大浪、向岸风综合作用下堆积的可能,贝壳测年及贝壳堤层序表明其形成是复杂的再堆积过程,不宜解释为海平面变化。在三角洲不均衡推进过程中,有可能形成不规则的海岸线,向岸风浪对不同地貌岸段的作用,可导致形成并非与现代海岸线平行的贝壳堤。贝壳堤术语的随意使用,已经造成海岸线变迁研究的简单化。严格使用沿岸堤的贝壳堤概念,可进一步划分三角洲叶瓣变迁,但是事件堆积必须剔除。将贝壳堤的研究与三角洲顶面泥炭测年相结合,可能更精确重塑海岸形成过程。     

甘孜—理塘蛇绿混杂岩带存在N型洋脊玄武岩

甘孜－理塘蛇绿混杂岩带历经30余年的研究与争论，无论持何种观点者，均未能在带中找到N型洋脊玄武岩。近年我队在该带内的研究中发现现三处。最具典型意义的是产于甘孜电站的笨得古蛇绿混杂岩中的玄武岩，不仅具有“N”型洋脊玄武岩特有的亏损型稀土模式，同时具有蛇绿岩的典型层序，为该带古洋壳的砉产添新证据。     

南海曾母暗沙点礁的形成和发育

根据珊瑚礁类型,南海曾母暗沙实际上是一水深21m的点礁。点礁作NNW—SSE展布,长2385m,宽1380m,其围区(邻近)陆架为碳酸盐陆架。曾母暗沙地处南挤北张的聚敛型的南海南部陆缘。全新世礁的成长率(造礁率)为4.5—8m/yr,造礁珊瑚有34种。笔者认为南海古点礁具有很好的含油气远景。      

华北平原西南部石垄地貌的成因机理与古环境意义

华北平原西南部的石垄地貌位于河北省邯郸市西北10km的黄土台地区,由沿北东方向延伸的1条大石垄和9条小石垄组成.野外调查、测量资料和室内分析数据表明,垄岗状地貌由钙质胶结的古洺河入宁晋泊的河口三角洲分流河道沉积沙体组成,形成于晚更新世晚期的玉木Ⅱ与玉木Ⅲ之间的间冰阶,距今约2.86万年.垄岗上的“V”型裂口是在玉木盛冰期期间,三角洲上的分流河道沙体暴露于气下,在脱水干缩过程中形成的横切裂隙,与泥裂的成因类似.沿分流河道沙体下泄的富含碳酸钙的地下水在此渗出或溢出,形成了裂隙两侧脊状突起和大石垄左侧的分支状钙板堆积体.伴随邯郸断裂在晚更新世末期以来的强烈活动,紫山断块快速隆升,由此阻断了南洺河向东的自然流路,使其在清化附近被迫改为向北流,在大油村汇入洺河干流.邯郸断裂的正向滑动所引起的地层旋转,使得局部地层倾向逆转,由此造成了垄状沙脊整体向北东方向以5°的仰角翘起.     

AUTHIGENIC CEMENTATION OF SCORIACEOUS DEEP-SEA SEDIMENTS WEST OF THE SOCIETY RIDGE,SOUTH PACIFIC1

Harmotome-rich scorias and indurated tuffaceous mudstones occur in sediments west of the Society Ridge, South Pacific. Diagenetic alteration of mafic palagonite produces the following authigenic minerals: harmotome, phillipsite, goethite, limonite and montmorillonite. A major mode of induration of pyroclastic-rich marine sediments is the devitrification of mafic palagonite producing the following diagenetic cementing minerals: phillipsite, harmotome, limonite, and to some extent, manganese and ferromanganese oxides.