西沙地区XK-1井主要造礁生物特征及生物礁环境演化

生物礁为南海周边区域重要的油气储层类型,本次基于XK-1井岩心及薄片中主要造礁生物种类、数量、分布规律与生态特征的分析,开展了西沙地区中新世以来碳酸盐岩-生物礁演化过程的研究,并推测了盆地内生物礁的发育特征。研究认为西沙地区中新世以来主要发育珊瑚、钙藻及苔藓虫三类造礁生物,同时,根据其分布特征,结合建立的礁、滩复合体沉积模式将XK-1井中新世以来的沉积环境划分为13个演化阶段。提出伴随着海平面的上升,造礁生物有从珊瑚逐渐向钙藻及苔藓虫演变的趋势,而伴随着海平面的下降,造礁生物又从钙藻和苔藓虫逐渐向珊瑚演变。明确了该区中新世以来发育早中新世三亚组一段沉积时期、晚中新统黄流组沉积时期、上新统莺歌海组沉积晚期至第四纪乐东组沉积时期3个主要造礁期和早中新世三亚组二段沉积早期、中中新世梅山组沉积中期2个次要造礁期。     

南海北部深水区中新世生物礁发育特征

基于近些年南海北部深水区采集的地震资料,对南海北部深水区中新世生物礁发育特点进行分析、对比和研究,认为西沙隆起地区发育典型的生物礁,具有丘状反射、强振幅、中频、中连和杂乱地震相,发现琼东南盆地北礁地区在中新世梅山组也有似礁相发育.通过对琼东南盆地深水区中新世生物礁层序地层学分析,认为生物礁在中新世梅山组海侵体系域和高位体系域发育.从对北礁地区典型生物礁剖面进行的波阻抗反演来看,其与LH11-1生物礁油田的波阻非常相似,波阻抗值为8×106-9×106kg/(m2·s).古地理分析认为,中新世西沙隆起区与北礁地区处于滨、浅海沉积环境,梅山组时期的陆缘碎屑供给量比较少,适于生物礁发育.     

南海中建礁的地震反射特征及其沉积演化

新近纪以来,在南海海域陆架边缘、陆坡隆起和深海火山岩隆等构造背景上,发育了大量的生物礁滩沉积体。受沉积环境和基底的控制,不同地区的生物礁发育时间与沉积特征有所不同。中建礁位于西沙群岛西侧,与西沙群岛区生物礁不同,是在南海北部陆坡隆起背景上发育形成的孤立生物礁。在前人现代生物礁调查的基础上,首次对中建礁开展了船载重磁、二维地震和三维地震勘查,并采用地震层序地层和地震沉积学解释方法,对中建礁重力、磁力和地震资料进行了系统分析,在中建礁区识别出5个地震层序界面,明确了中建礁基底的岩性特征及形成时间;并通过对礁前斜坡扇的研究,认为中建礁经历了中中新世、晚中新世和上新世以来等3个发育阶段。     

南沙群岛海域北康盆地生物礁高精度层序地层学及其新近纪生物礁层序演化模式

新近系生物礁油气储层是南海含油气盆地油气勘探两大主力目的层系之一,过去有关其高精度层序地层学和层序演化模式的研究不多.为此,通过对北康盆地2万余公里地震资料的精细解释和钻井资料的综合研究,获得了以下重要成果:1)识别划分出该盆地新近纪11条主要等时界面、7个三级层序和基本层序组.2)描述了生物礁低位体系域、海侵体系域和高位体系域地震反射结构特征.3)提出南海首个中中新世生物礁高精度层序演化模式,代表中中新世(16.3-10.4Ma BP)海宁期(T13-T2)生物礁的剖面形态,含由1个低位体系域层序单元+5个高位体系域层序单元构成的一个典型海进体系域和由1个早期高位体系域层序单元+1个晚期高位体系域层序单元构成的1个典型高位体系域;可见中中新世完整海进-海退旋回生物礁发生、发展和消亡的过程.通过与曾母盆地中新世生物礁解释剖面对比,指出该模式具有区域性古海洋学代表意义.4)通过对L礁、西琛一井和南海-地中海中新世古海洋演化研究,确定研究区中中新世分别发育5-8个海平面升降旋回,形成晚中新世"南中国海事件",具有冰川型海退性质,可与全球和南海北部特别是与"Missinian"事件对比;确定北康盆地乃至南海新近系生物礁形成至逐渐消亡,也是新构造运动与新近纪古海洋事件共同作用的结果.5)指出L礁气田发现有9.8Ma BP、13.8Ma BP、14.5Ma BP和15.5Ma BP等多个层序界面,分别系高孔渗层段;同期南海礁型油气圈闭层序界面当为优良储层;若其为油气充满,则油气"高产"或构成"高压气包".以上成果,将有助于对全球变化及南海古海洋区域响应过程与结果的理解,并对南海的油气勘探有启示作用.     

西沙海区新近纪碳酸盐岩台地地震响应特征和控制因素

利用西沙海域最新采集的高分辨率二维地震资料及钻井资料,结合前人研究成果,建立了西沙海区高精度层序地层格架;并在西沙海区新近纪识别出点礁、塔礁、台地边缘礁和环礁这4种不同类型生物礁,总结了不同生物礁的地震反射特征。早中新世时,西沙碳酸盐岩台地开始发育,台地数量较少且规模有限;中中新世,随着海平面的持续上升,海平面上升速率和碳酸盐岩的生长速率接近,此时碳酸盐岩台地发育规模达到最大;晚中新世以后,海平面继续上升,海平面上升速率远大于碳酸盐岩的生长速率,随着水深的快速增加,台地进入淹没阶段,不适合碳酸盐岩台地及生物礁发育,仅在部分构造高部位继续发育,生物礁主要为大型的环礁。控制西沙碳酸盐岩台地发育的影响因素为构造作用和相对海平面变化。     

西沙海区中新世广乐碳酸盐台地的发育演化及其控制因素

南海自海底扩张以来,在南北共轭大陆边缘发育了一系列的新生代碳酸盐台地,且碳酸盐台地分布面积广、厚度巨大。中新世时期,南海西北部陆缘发育有大量的生物礁碳酸盐台地,形成了重要的油气储层。在前期对南海西北部陆缘中新世碳酸盐台地与生物礁识别研究的基础上,结合对西沙海区地震资料与区域地质资料的分析,对广乐碳酸盐台地进行了深入研究。广乐碳酸盐台地位于西沙海区广乐隆起之上,地震反射特征具有分段性特点,自早中新世开始广泛发育,在构造作用控制下,一直持续发育至晚中新世,发育过程中表现出自西向东迁移的特点,最终由于构造沉降加速和西部中南半岛的陆缘碎屑物质注入导致水体环境改变,广乐碳酸盐台地在晚中新世被淹没。     

南海生物礁及礁油气藏形成的基本特征

南海是我国生物礁最发育的海区，在地质历史上，中新世已发现生物礁有百余个，第四纪生物礁有118个。生物礁类型有塔礁、补丁礁、块礁、台地边缘礁、环礁。其中中新世发育的各种类型的生物礁很多成为重要的油气聚集的场所，如曾母盆地的L礁油藏、珠江口盆地的流花11-1礁油藏。进一步研究南海生物礁形成的特征与成藏的条件，为今后南海油气勘探提供依据。     

地矿部海洋地质研究所“七五”重大科技成果

部控项目“海南西沙礁相第四纪地质研究”课题负责人张明书,国家自然科学基金项目“中国生物礁比较沉积学研究”课题负责人业治铮。以中新世至晚更新世的生物礁岩石地层剖面为基础,结合碳、氧同位素和地球化学分析资料,阐明了西沙生物礁自中新世初形成以来的沉积地质学问题,反映了我国浅海碳酸盐沉积学、礁地质学等领域的新进展。提交“西沙礁相第四纪地质研究”报告。出版成果;《中国西沙礁相地质图册》及《西沙生物礁碳酸盐沉积地质学研究》两书均由科学出版社出版,《生物礁比较沉积学》专辑,刊登在“海洋地质与第四纪地质”第10卷第二期上。 部控项目“太平洋中部多金属结核的调查与研究”课题负责人许东禹。在太平洋开展了4个航次资源调查的基础上,探讨太平洋中部多金属结核的矿物、化学成分、生长和分布规律及晚新生代古海洋环境及其演化。提交“太平洋中部多金属结核的研究”报告。     

青藏高原隆升、琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系

本文基于琼东南盆地15口钻井和西沙石岛岛礁“西科一井”的钻井资料,结合过井地震剖面,系统分析了琼东南盆地沉降（沉积充填）和西沙岛礁生长速率及其变化特征,探讨了青藏高原隆升与琼东南盆地沉降和西沙岛礁发育之间的耦合关系,三者在发育时间和发育过程上表现出高度的一致性,且南海古海水中Sr同位素组成变化也表现出对青藏高原隆升速率变化很好的响应。相对于深水区,浅水区的沉积物堆积速率及其变化能够更好地反映盆地的沉降速率及其变化。琼东南盆地的沉降（沉积物堆积）和西沙岛礁的发育过程均可以分为3个阶段,分别对应于青藏高原的3个隆升期,时间自老到新分别为:23~16 Ma BP、16~5.5 Ma BP、5.5 Ma BP至今。相比而言,岛礁的发育过程与青藏高原的隆升之间的耦合关系更为密切。在青藏高原的快速隆升期,相应发生盆地沉降（沉积充填或沉积物堆积）和岛礁生长速率的加快,同时对应发生了南海海水87Sr/86Sr比值的增大,说明青藏高原隆升可能是影响琼东南盆地乃至整个南海沉降（沉积充填）、岛礁发育和古海水Sr同位素组成变化的主要因素。     

西沙孤立碳酸盐台地的地震层序及演化模式—以永乐环礁为例

永乐环礁作为典型的现代孤立碳酸盐台地,记录了西沙海域生物礁以及碳酸盐台地的整个兴衰历史。根据新采集的高分辨率多道地震数据,结合永乐环礁琛科2井以及永乐环礁东部西科1井的研究结果,对永乐环礁内部进行层序地层学研究,讨论了永乐环礁的演化过程,建立了西沙孤立碳酸盐台地的发育模式。根据地震反射同相轴特征变化,自下而上划分出Sq1（下中新统）、Sq2（中中新统）、Sq3（上中新统）、Sq4（上新统）、Sq5（第四系）5个层序,建立了永乐环礁的年代地层格架。重建了永乐碳酸盐台地自中新世以来的演化历史：台地顶部自中新世以来沉积环境相对稳定,以潟湖为主;而台地斜坡早中新世为滨浅海环境,发育生物礁,中中新世至今为半深海沉积环境,斜坡区有水道侵蚀,发育源于台地顶部的重力流沉积,在台地西部的斜坡区还发现了第四纪等深流沉积。综上,将西沙孤立碳酸盐台地发育演化划分为早中新世萌芽期、中中新世繁盛期、晚中新世—上新世淹没期、第四纪现代环礁4个阶段。本次研究弥补了以往对西沙孤立碳酸盐台地发育演化研究的不足。     

南海珊瑚礁区34年卫星遥感海表温度变化的时空特征分析

选取NOAA OISST数据集的1982-2015年南海月平均海洋表面温度（SST）,先对东沙、西沙和南沙礁区海域的多年SST进行时间尺度上的统计,然后对该数据集进行距平场的经验正交函数（EOF）分解,研究南海海表温度的时间和空间年际变化特征。研究显示:（1）不同的礁区海域SST升温趋势不同,东沙礁区海域SST升温趋势最明显（0.216℃/（10 a））,西沙和南沙礁区SST的升温趋势分别为0.180℃/（10 a）和0.096℃/（10 a）;（2）西沙和南沙礁区全年处于珊瑚生长的最适海温范围内,东沙一年中有4个月海温较低,SST最高的月份分别集中在7月（东沙礁区）、6月（西沙礁区）和5月（南沙礁区）;（3） EOF第一模态的空间分布显示南海SST变化是同相位的,由西北—东南振幅量值递减,在礁区振幅从大到小依次为东沙、西沙、南沙;（4） EOF第一模态时间系数显示南海SST变化与El Niño事件相关。南海海表温度异常场与Niño3.4指数的相关性分析显示两者关联度最高为0.723,平均关联度也高达0.655;南海SST的变化滞后Niño3.4区7~8个月。综上,在全球变暖背景下,南海SST的变化不仅受到El Niño事件的影响,其不断上升也在悄然威胁珊瑚的正常生长。     

巴哈马滩与西沙群岛台地生物礁地质特征对比

从生物礁碳酸盐岩的沉积特征、孤立台地生物礁沉积模式2个方面对巴哈马滩与西沙群岛进行对比分析:巴哈马滩礁区主要沉积粒状灰岩、泥质灰岩、斜坡发育生物碎屑灰岩,海底文石和镁方解石胶结作用强烈,致大部分原始孔隙度阻塞,孔隙度降低;西沙礁滩海滩岩以生物碎屑灰岩为主,地层主要发育生物碎屑灰岩和白云岩,各种藻类格架的杂乱分布增大岩石的孔隙度。巴哈马滩以孤立碳酸盐岩台地生物礁为主,发育台地边缘斜坡及滩礁型孤立台地,西沙孤立台礁区主要发育永乐、宣德2类环礁沉积系统,以及台地边缘礁、塔礁、马趾礁、环礁、点礁等多种生物礁类型。大巴哈马滩具有侧向生长的潜力和周期性进积作用的特征,西沙陡坡高能带发育进积型与侵蚀型2种沉积类型,风暴潮与盛行风作用成为灰沙岛的主要成因机制。     

基于WorldView-2和GF-2遥感影像的赵述岛礁坪底质变化研究

以西沙群岛海域赵述岛礁坪为研究区域,应用2010年的WorldView-2和2015年的GF-2两期高分辨率卫星遥感影像数据,结合现场水下珊瑚礁照片和视频资料,建立了赵述岛礁坪底质类型遥感分类体系,分别构建了针对WorldView-2遥感影像和GF-2遥感影像的珊瑚礁底质分类决策树模型,并通过对两期遥感影像的底质类型提取结果的变化分析,完成了赵述岛礁坪退化区域的提取。结果表明:(1)WorldView-2影像的分类决策树具有91%的总体分类精度和0.89的Kappa系数,GF-2影像的分类决策树具有更高的分类精度;(2)6年期间研究区大约1/4的珊瑚礁分布区发生了退化;(3)最突出的自然变化是礁前区大面积的珊瑚丛生区转变成藻脊,结合相关资料认为东北季风、热带气旋和温度上升的综合影响是驱动因素;(4)赵述岛西侧的藻脊、珊瑚沉积区大面积转化为珊瑚砂和深水区域,原因是航道和码头的开发活动。研究分析了6年间赵述岛礁坪底质的退化状况,并分析原因,为珊瑚礁底质分类提供方法,并为西沙群岛的珊瑚礁监测和保护提供了有效资料和手段。     

基于高分辨率遥感的珊瑚礁地貌单元体系构建和分类方法—以8波段Worldview-2影像为例

珊瑚礁生态系统是全球初级生产力最高的生态系统之一, 在维持海洋生物多样性、防浪固滩、资源供给等方面发挥着巨大作用。珊瑚礁遥感地貌分类体系是珊瑚礁保护、管理及可持续发展的必要基础, 但目前还未有结合珊瑚覆盖度进行分类的体系。本文基于WorldView-2高分辨率遥感影像, 以中国南海西沙群岛七连屿北部赵述岛和西沙洲所在礁盘作为研究区, 结合珊瑚覆盖度、区域地貌成分和水动力条件等指标, 建立了既适用于遥感监测又与珊瑚生存状况相关联的珊瑚礁地貌单元分类体系。同时, 利用面向对象的支持向量机(Support Vector Machine, SVM)和随机森林(Random Forest, RF)分类方法进行珊瑚礁地貌单元的信息提取, 并对分类结果进行精度评价。结果表明, SVM和RF两种分类方法均能较好地提取出珊瑚礁地貌单元, 分类精度分别为87.59%和79.81%。针对分类过程中出现的错分、漏分问题, 结合珊瑚礁成因和分布规律对分类结果进行修正, 修正后分类提取的精度达到91.3%, Kappa系数为0.9041, 表明本文构建的珊瑚礁地貌单元分类体系在一定程度上能满足当前珊瑚岛礁信息提取的需要。     

南海岛礁周边海域表面叶绿素浓度的时空特征

南海海域内岛礁众多, 渔业资源丰富, 而目前针对岛礁周边海区生态要素开展的研究仍较少。本文利用近20年多卫星融合水色遥感数据, 分析了南海38个主要岛礁周边区域海面叶绿素浓度的空间分布、季节变化和年际变化特征。结果表明, 岛礁周边普遍存在叶绿素浓度高值区, 其浓度约在离岛礁5个等效半径外降至海区背景水平。岛礁周边海域的叶绿素(相对于背景值的)浓度异常受海区背景值影响, 两者在南海的空间分布格局与背景值基本一致: 在平均温度较低、季风强度较大的东沙、西沙海区, 叶绿素浓度异常高于温度较高、季风强度相对较弱的中沙、南沙海区。叶绿素浓度呈现出明显的季节变化和年际变化特征, 一般在冬季风期间升高, 而在夏季风爆发前降至最低; 在El Ni?o次年随海温升高和季风减弱而下降, 在La Ni?a次年则相反。岛礁周边的叶绿素浓度异常受到温度变化的影响, 随着近年来海温变化幅度加大, 其年均水平呈显著下降趋势(P=5.05×10 ^-5)。这些结果可为我国岛礁区域渔业资源的开发和管理提供信息支持。     

西沙海区碳酸盐台地地震反射特征及沉积模式

随着南海海盆的持续扩张,西沙海区整体沉降,从早中新世起西沙碳酸盐台地开始发育,而且在台地之上生长了不同类型的生物礁。通过地震识别认为,西沙海区生物礁在地震剖面上表现为顶底强振幅的丘形连续反射、内部弱振幅杂乱反射;碳酸盐台地表现为顶部强振幅连续平行反射、底部界面局部模糊、内部强弱相间亚平行连续反射。通过对西沙海区地层层序的分析以及大量地震资料的解释认为,在西沙碳酸盐台地的发育早期它受基底构造的控制,而在后期主要受多期海平面变化的影响,其发育演化经历了初始生长—加积—出露—二次生长—淹没等一系列阶段,复杂的演化过程也使西沙碳酸盐岩具有较好的储集条件和油气远景。     

Analysis and evaluation of coral reef integrity based on borehole camera technology

At present, very few drilling surveys have been conducted on coral reefs, and comprehensive geological info on coral reefs is difficult to obtain. However, research on coral reefs is of great importance to development and exploitation of maritime resources. In the survey of Chenhang Island in Paracel (Xisha) Islands, we applied the digital borehole camera technology the first time in China, which resulted in a large amount of first-hand geological data. We utilized the rock mass integrity index (RMDI) method in our analysis of coral reef integrity, and the value of coefficient α in the RMDI was determined to evaluate the size effect of cavities on coral reefs. We then developed the correlation between RMDI values and coral reef integrity with references to the rock mass classification standard, which enabled the engineering evaluation of coral reef integrity. By statistical analysis of camera data gathered along the CK2 borehole for approximately 1-km length, we performed an integrity evaluation of the entire borehole length using the RMDI classification and created a coral reef stratum development diagram that was consistent with the actual cores. The results indicated: (1) the RMDI is a feasible approach for the analysis of coral reef integrity, (2) the classification system based on RMDI is feasible in the integrity evaluation of coral reefs, (3) the values of coral reef integrity obtained using the RMDI method are accurate, and (4) borehole camera survey and statistical analysis are important in the study of coral reefs.     

南海珊瑚礁地貌模型研究

近200a前Darwin于1832-1836年间环球考察热带海洋珊瑚礁后,首次建立了珊瑚礁地貌模型并论述其形成机制,该模型总体形态呈全部或部分被上截了顶部的锥形,本文简称为"上截锥型"。此后历经几代学者的研究,都继承了他的珊瑚礁地貌模型。对南海珊瑚礁地貌模型的研究,近年有研究描绘为另外一种模型,该模型的特点是礁外坡为内凹形,礁体形态呈蘑菇状,本文称为"蘑菇型"。本文根据许多南海珊瑚礁地形实测资料和地貌学研究文献,确认南海珊瑚礁地貌模型应为上截锥型,"蘑菇型"珊瑚礁地貌模型并不符合珊瑚礁形成演化规律,在自然界内不存在。