南海北部陵水陆坡重力流沉积调查与分析

深水沉积环境复杂、浅层沉积物土质差异明显、重力流沉积多样,对深水海洋工程水下设施的设计、施工和运营安全提出了新的挑战。通过二维/三维数字地震等方式能够识别出数百米的滑坡体,但是对于海洋工程上所关注的浅层海底的重力流沉积体系,其分析能力有限。以南海北部陵水区块为例,通过船载多波束的后向散射成果、自主水下航行器（AUV）搭载的浅地层剖面资料,结合重力活塞取样器（JPC）取样和碳14测年（AMS14C）等资料综合分析,对深水海底浅层重力流沉积的形成和分布模式进行探讨。研究表明,船载多波束后向散射图能够较为准确地识别区域性重力流沉积区域,以及表层沉积物的变化,AUV搭载的浅地层剖面能够精确地识别地层的纵向差异,JPC取样能够获取重力流沉积样品及其物理力学参数,以上资料的综合分析,是准确识别、研究和认识现代重力流沉积体系的重要方法。研究区内最近的2期重力流沉积分别发生于5.5 kaBP左右和45 kaBP前,重力流的发生一般都是由上陆坡区海底峡谷的活动引起的。最近的一期重力流事件中,先后发生了浊流沉积和块状搬运体（MTDs）沉积,MTDs沉积过程中会对下伏地层产生明显的冲蚀现象。在重力流沉积区进行水下结构物设计和施工时,应特别关注重力流沉积引起的地形坡度变化,以及地层中土质成分的差异,可能对水下结构物的安装和维护产生的影响。     

南海深水沉积过程之大洋钻探目标

多个航次的大洋钻探已经在南海成功实施,航次科学目标主要聚焦于古海洋、海盆形成过程以及岩石圈破裂过程等,钻遇了多种类型的深水沉积物,而且近些年来的物理海洋调查也已证实了其复杂的深水沉积动力环境,尤其是南海北部陆缘区海底地形地貌复杂,发育了深水水道、块体流等重力流沉积以及多种类型的等深流沉积。南海独特的构造环境和复杂底流活动所导致的不同深水沉积体系类型和丰富的沉积记录,使南海北部陆缘区成为研究深海沉积过程的最佳场所。通过对2—3个剖面多站位不同地形地貌条件下多类型深水沉积物的钻探对比分析,将有助于深刻理解重力流-底流相互作用特征,揭示块体流、浊流和底流形成和发育演化过程,查明岩石圈破裂和海底扩张的沉积响应等科学问题,丰富深水沉积动力学理论,深化对南海大陆边缘沉积格局演变和深层海流演变的整体性和全面性认识。     

南海北部陆坡深水区沉积物输送模式探讨

南海北部陆坡深水区沉积物输送模式复杂多样,研究发现主要有碎屑流、浊流、砂质碎屑流、碳酸盐岩重力流、块体搬运、河流搬运、深水水道搬运7种类型,它们共同影响着南海北部陆坡沉积物类型和储层分布。其中(砂质)碎屑流沉积、块体搬运沉积、河流供给、深水水道砂是南海北部深水储层的主要成因,而纯粹的浊积岩在该地区发育不广泛。珠江口盆地的深水储层受到河流的供给和后期流体改造的影响,并且存在碳酸盐岩重力流沉积物薄层,证明该地区水动力条件较强;琼东南盆地深水储层分布受到了碎屑流控制和深水水道的影响,相对浅水区来看可能存在分选较好、干净的砂体储层,具有良好的勘探潜力。     

南海北部海域中东部陆架坡折带类型与迁移演化及成因

为了研究南海北部海域中、东部陆架坡折带在不同年代的迁移特征,分析了高精度单道地震剖面与地质浅钻等资料。在南海北部海域珠江口外区、东沙区和台湾浅滩区的陆架及陆坡带附近第四纪地层中,共识别出6个三级层序界面以及相应的沉积层序,同时识别了6个区域下切侵蚀面,并以此为依据认识了本区第四纪河道的演化特征,建立了层序地层格架。在此基础上,将该区第四纪陆架坡折带由西至东划分为建设型、侵蚀型和转换型三种类型,讨论了各段陆架坡折带的演化规律,提出构造地貌成因、水下河道发育与沉积物供给等作用均为控制陆架坡折带发育和迁移的主要因素。     

南海北部白云深水区水道与朵体沉积序列及演化

近年来,深水水道、朵体已成为油气勘探的重要目标,南海北部白云深水区发育大量深水水道-朵体沉积体系。研究现今陆坡深水沉积过程有助于揭示深海沉积分布、沉积演化规律。在回顾深水层序地层研究的基础上,利用近地表高分辨率三维地震资料所揭示的地震反射(下超点和上超点迁移)特征研究深水沉积序列,初步探讨不同时期深水水道-朵体体系沉积动力机制,深水水道-朵体体系具有垂向的前积、加积和退积特征,并提出一种深水水道-朵体体系沉积层序模式,低位体系域早期,发育碎屑流或滑块为主的水道-朵体体系,后期则转化为浊流为主的水道-朵体体系。在深水等时地层格架内研究现代深海沉积过程及其产物,对深水储层预测具有十分重要的意义。     

基于FVCOM的南海北部海域潮汐潮流数值模拟

基于非结构三角形网格的FVCOM(finite-volume coastal ocean model )数值模型, 对南海北部海域的潮汐、潮流进行了精细化数值模拟研究, 并根据模拟结果详细分析了M2, S2, K1, O1 分潮的潮汐和潮流特征。研究结果表明: 神泉港到甲子港海域表现为正规全日潮性质, 珠江口附近海区潮汐以不正规半日潮为主, 其他海域主要表现为不规则全日潮; 陆架海域和深水海域主要表现为往复流, 陆架坡折区存在较强的旋转流, 陆架坡折区为不规则半日潮流和不规则全日潮流的分界线; 东沙群岛附近海域以不规则全日潮流为主, 旋转方向为顺时针; 整个海域的最大流速分布与等深线基本平行, 东沙群岛附近速度明显变大, 最大值出现在台湾浅滩附近, 最大值超过70 cm/s; 南海潮波系统以巴士海峡传入的大洋潮波为主, 分为三支潮流, 以不同的形式进出南海北部海域; 余流在台湾浅滩附近达到最大, 超过6 cm/s, 自南向北进入台湾海峡, 近岸余流自东向西沿岸流动。本研究在东沙群岛周边的模拟结果与前人基于实测资料的分析吻合较好, 并且由于采用了高精度的三角网格, 本文对东沙群岛周边海域的潮汐潮流结构和性质的刻画和分析是迄今为止较为精细的, 同时本研究还提高了对沿岸验潮站调和常数的模拟精度。     

南海北部深水区渐新-中新世沉积地球化学特征及物源演变

Geochemical and detrital zircon U-Pb dating data for drilled sediments from the Baiyun deepwater area of the northern South China Sea demonstrate a change of sedimentary sources from the Oligocene to the Miocene.Zircon ages of the pre-rift Eocene sequences are dominated by Yanshanian ages with various peak values(110–115 Ma for U1435 and L21; 150 Ma for H1), indicating local sediment supply from the pre-existing Mesozoic magmatic belt. For the Oligocene sediments in the northern part of the basin, the rare earth elements show different distribution characteristics, indicating sediment supply from the paleo-Zhujiang River(Pearl River), as also confirmed by the multimodal zircon age spectra of the Lower Oligocene strata in Well X28. By contrast, a positive Eu anomaly characterizes sediments from the western and southern parts of the basin, indicating potential provenances from intermediate to basic volcanic rock materials. The Baiyun Movement at the end of the Oligocene contributed to a large-scale subsidence in the deepwater area and also a northward retreat of continental shelf break, leading to deepening depositional environment in the basin. As a result, all the detrital zircon ages of the Upper Oligocene strata from Wells X28, L13, and L21 share a similar distribution, implying the possible control of a common source like the Zhujiang River. During the Miocene, whereas sediments in the northern area were mainly sourced from the Zhujiang River Delta, and those in the southern deepwater area continued to be affected by basic volcanic activities, the Dongsha Uplift could have contributed as the main source to the eastern area.     

琼东南盆地海底地形地貌特征及其对深水沉积的控制

琼东南盆地位于南海北部大陆边缘西部,其深水区是重要的油气勘探新领域。利用琼东南盆地高密度的多道地震资料,阐明了琼东南盆地海底地形地貌特征,分析了盆地内深水沉积体的类型、特征、形成机制和空间展布,探讨了地形地貌对深水沉积的控制作用,对深入理解深水沉积过程,尤其是该区深水油气储层的预测具有重要意义。研究结果表明,琼东南盆地海底地形总体可以划分为陆架、陆坡和深海平原。在该地形地貌控制下,研究区内主要发育6种深水沉积体:浊流沉积、陆坡峡谷充填、滑塌沉积、滑移沉积、沉积物波和碎屑流沉积。进一步的研究表明,这些沉积体的空间发育部位和规模与陆坡的坡度有关。地形坡度通过控制重力流流体的流态产生各类型重力流沉积,进而控制了陆坡体系的调整过程。研究结果还表明,由于地形坡度的变化,重力流流态会发生相应变化,并进而导致各种类型重力流沉积在其形成过程中发生相互转化,其一般转化顺序通常为滑塌-碎屑流-浊流。     

南海北部西沙海槽北侧陆坡块体搬运沉积体系的发育特征及演化

Triple mass-transport deposits(MTDs) with areas of 625, 494 and 902 km2, respectively, have been identified on the north slope of the Xisha Trough, northern South China Sea margin. Based on high-resolution seismic reflection data and multi-beam bathymetric data, the Quaternary MTDs are characterized by typical geometric shapes and internal structures. Results of slope analysis showed that they are developed in a steep slope ranging from 5° to 35°. The head wall scarps of the MTDs arrived to 50 km in length(from headwall to termination). Their inner structures include well developed basal shear surface, growth faults, stepping lateral scarps, erosion grooves, and frontal thrust deformation. From seismic images, the central deepwater channel system of the Xisha Trough has been filled by interbedded channel-levee deposits and thick MTDs. Therefore, we inferred that the MTDs in the deepwater channel system could be dominated by far-travelled slope failure deposits even though there are local collapses of the trough walls. And then, we drew the two-dimensional process model and threedimensional structure model diagram of the MTDs. Combined with the regional geological setting and previous studies, we discussed the trigger mechanisms of the triple MTDs.     

南海北部深水区东西构造差异性及其动力学机制

南海北部深水区位于南海洋陆转换带,构造运动活跃,构造特征复杂。同时,南海北部深水区石油、天然气、天然气水合物等矿产资源丰富。因此,加强南海北部深水盆地构造特征分析,揭示南海北部陆缘构造属性与南海形成演化机制,对于南海深部过程演变研究、油气资源评价与地质灾害防治等具有重要的意义。本论文通过对南海北部深水区陆架-陆坡结构、盆地构造特征与演化规律的分析,指出研究区东西存在明显的构造差异性,并分析了其动力学机制。南海北部深水区东部陆架-陆坡结构为宽洼窄隆型,而西部为窄洼宽隆型。东部珠江口盆地深水凹陷均为半地堑结构,剖面上呈不对称的箕状;西部琼东南盆地除北礁凹陷为南段北超的小型半地堑外,其它凹陷均为地堑结构,为南北双断式沉积体系。在构造演化方面,东部中中新世末结束裂后期进入新构造活动期,白云凹陷构造活动性增强,表现为快速的沉降和显著的晚期断裂作用;而西部晚中新世末才进入新构造活动期,深水区表现为快速沉积作用,断裂活动较弱。     

南海北部冷泉区深水珊瑚的发现及其特征

冷水珊瑚也称为深水珊瑚, 在生物多样性、生态资源和科研价值等方面具有重要意义。文章对采自南海北部冷泉区的冷水珊瑚骨骼碎屑进行测定, 鉴定出冷水珊瑚2个种(Crispatotrochus sp.1和Crispatotrochus sp.2), 以及4个属[Balanophyllia (Balanophyllia)、Balanophyllia (Eupsammia)、Lochmaeotrochus和Enallopsammia]。测定的冷水珊瑚的δ¹³C为-7.36‰~-1.15‰, δ¹⁸O为-1.38‰~3.67‰, 与全球冷水珊瑚碳氧同位素组成相似, 但明显不同于南海暖水珊瑚、冷泉碳酸盐岩及低温热液成因碳酸盐岩的碳氧同位素组成。     

南海北部珠江口盆地深水区碳酸盐岩发育特征及地震识别

由于南海的多次扩张、拉伸、消减运动,在珠江口盆地白云深水区发生了陆架裂陷和海水入侵等地质现象,形成了海相碳酸盐岩生长发育的基础地质条件。对珠江口盆地深水区碳酸盐岩的发育地质背景、地质特征、发育规律、地震响应特征以及深水区灰岩发育的主控因素进行了探讨,结果表明白云深水区主要发育两种类型的碳酸盐台地;古隆起镶边台地以及火山建隆孤立台地。台地沉积主要发育在古隆起周缘、构造高部位、火山隆起周缘,并被钻井所证实。在白云深水区东沙隆起西南缘、云荔低凸起、荔湾凹陷北缘、荔湾凹陷南缘及顺鹤隆起发育典型的生物礁,钻井证实有珊瑚、红藻、苔藓虫等造礁生物。生物礁地震特征具有强的连续反射顶、底界面,丘状反射外形,内部结构或空白、或杂乱,具有前积、加积、退积等层序结构。     

Control effects of the synsedimentary faults on the basin-marginal fans in the central part of the deep-water area of early Oligocene Qiongdongnan Basin,South China Sea

The synsedimentary faults and basin-marginal fans located in the central part of the deep-water area of the early Oligocene Qiongdongnan Basin have been investigated using seismic profiles, boreholes, and well-log data.Through the formations of the characterized paleogeomorphology, such as transverse anticlines, fault ditches,and step-fault belts, the synsedimentary faults are known to have controlled the development position,distribution direction, and extension scales of the basin-marginal fans. For example, at the pitching ends of two adjacent faults, transverse anticlines developed, which controlled the development positions and distributions of the fans. During the early Oligocene, the faults controlled the subsidence center, and fault ditches were formed at the roots of the faults. In the surrounding salient or low salient areas, which were exposed as provenance areas during early Oligocene, the fault ditches acted as the source channels and determined the flow paths of the clastics, where incised valley fills were obviously developed. The fault ditches which developed in the sedimentary basins were able to capture the drainage systems and influenced the distributions of the fans. The large boundary faults and the secondary faults generated two fault terraces and formed step-fault belts. The first fault terrace caused the clastics to be unloaded. As a result, fans were formed at the entrance to the basin. Then, the second fault terrace caused the fans to move forward, with the fans developing in a larger extension scale. The results obtained in this study will potentially be beneficial in the future prospecting activities for reservoirs and coalmeasure source rocks in the basins located in the deep-water areas of the South China Sea.     

南海北部陆架坡折附近表层沉积物的粒度特征和其输运趋势

对南海北部陆架坡折附近取的50个表层沉积物样品,作粒度测试,计算粒度参数。粒度分析表明研究区的沉积物主要存在4种类型:含砾砂、砾质砂、砂质砾和含砾泥质砂;沉积物组分中砾石和砂占绝对优势,基本上不含黏土。综合因子分析和聚类分析的结果把研究区划分为4类沉积区:Ⅰ类沉积区属于内陆架沉积区,Ⅱ类沉积区属于陆架坡折上部沉积区,Ⅲ类沉积区属于陆架坡折下部沉积区,Ⅳ类沉积区区属于陆架边缘沉积区,每类沉积区都代表着不同的沉积环境。研究区沉积物的粒径趋势分析结果显示,陆架坡折附近的沉积物主要向内陆架和外陆架边缘或上陆坡输运,同时存在着跨陆架输运和沿陆架坡折输运现象,这与研究区实测的底流方向相一致。本研究表明,南海北部陆架坡折附近的沉积环境和沉积物输运模式比较复杂和特殊。本研究对今后陆架和陆坡区其他相关的研究具有十分重要的指导和借鉴意义。     

基于速度-深度线性模型的时深转换方法及其在南海海盆深水区的应用*

介绍了沉积层速度-深度线性模型的原理及其基本特点,利用沿南海海盆深水区一条多道地震剖面解释的速度谱资料,将沉积层速度-深度线性模型应用于该剖面解释数据的时深转换中,建立了与之相关的一整套工作流程,整个流程实现了可视化,并考虑了沉积地层速度的横向变化,为地震剖面的地质解释提供了直观且更为可靠的素材。最后,分别从理论和实践角度分析探讨了该时深转换模型的应用前景和局限性,借此为后续研究工作提供参考。     

南海北部中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应

作为研究水-岩界面物质能量交换的天然实验室,南海北缘陆坡区具有复杂的地形地貌（如凸起海山、平坦阶地、下凹峡谷等）,并发育不同类型的深水沉积体系（包括重力流滑移滑塌、浊流和底流沉积等）。基于高分辨率海底地形、地震反射资料,海水温盐深（CTD）观测资料,以及已发表的海洋沉积学及物理海洋数值模拟结果,本文针对南海北缘代表型陆坡区开展中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应分析。发现了尖峰陆坡区侵蚀型-海山型（环槽-丘状漂积体）和席状/无沉积型底流阶地的沉积组合,以及一统陆坡区海山相关底流沉积（环槽-丘状漂积体）-席状/无沉积型底流阶地-黏附型漂积体-陡坡滑塌/峡谷体系的沉积组合;揭示了这些典型深水沉积组合与南海中—深层环流动力格局的耦合关系。该成果对于深入了解深水沉积过程对中-深层动力格局的响应及其对于大陆边缘形态的塑造具有较好的启示意义。