北印度洋马克兰增生楔天然气水合物的成藏模式

印度洋北部马克兰增生楔是阿拉伯板块低角度俯冲到欧亚板块之下形成的,平面上具有北部沉积速率高,沉积厚度大,南部逆冲断裂和紧闭褶皱发育,且构造活动具有北部拉张与南部挤压的特征;纵向上具有深部断裂活动强与浅部构造相对稳定的特点。这种复杂的活动大陆边缘具有世界上超低的俯冲角度和良好的水合物成藏条件,因此,平面上水合物矿藏类型多样,其中,下陆坡和增生楔前缘主要受叠瓦状逆冲断层的控制而形成"阶梯式增生楔型"水合物藏,而中陆坡和上陆坡主要受沉积厚度和北部拉张的控制作用而形成"底辟型"和"泥火山型"水合物藏。纵向上马克兰增生楔水合物矿藏具有"二层楼结构"的成藏模式,即深部主要受逆冲断层的控制,而浅部主要受正断层的控制。上述成藏模式可能与阿拉伯板块低角度俯冲有关。     

马克兰增生楔地层层序及发育过程

<正>1地质背景马克兰增生楔位于阿拉伯海北部,处在欧亚板块、阿拉伯板块、印度板块交汇处,东西长约800km,南北宽约400km,是阿拉伯板块向北俯冲到欧亚板块之下的产物(图1),其板块汇率速率为4.0cm/a,西部3.65cm/a、东部4.2cm/a、中部1.95cm/a,最大沉积厚度在7000m以上。阿拉伯板块和欧亚板块的碰撞始于白垩纪。马克兰增生楔从渐新世开始发育,中更新世以来其近岸部分经历了隆升和伸展断陷阶段,但水下     

台湾增生楔的构造单元划分及其变形特征

台湾增生楔位于欧亚板块、菲律宾海微板块和南海的结合部位,是现代弧陆碰撞研究的理想场所。通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的解释,对该增生楔进行了构造单元的划分,并分析了变形特征。认为台湾增生楔是由3个部分,即弧陆碰撞产生的增生部分、洋内俯冲产生的增生部分和增生楔后端在恒春海脊和北吕宋海槽之间的构造楔组成,研究区的高屏斜坡、恒春海脊和北吕宋海槽西端变形带分别是3个部分的反映。自中中新世以来,南海洋壳开始沿着马尼拉海沟向菲律宾海微板块俯冲,形成增生楔中洋内俯冲增生部分;与此同时菲律宾海微板块开始向NW方向移动,前缘的吕宋岛弧自6．5Ma B．P以来与亚洲陆缘斜向碰撞,形成增生楔中弧陆碰撞增生部分。碰撞首先发生在台湾岛的北部,由于弧陆强烈的挤压作用,增生楔后端部分向北吕宋海槽倒冲楔人,使得上部的北吕宋海槽的沉积发生隆升变形。滨海的各个地貌单元可以和台湾陆上的地貌单元相联系,它们具有相似的地质特征,但是由于陆上部分增生历史久,不仅抬升为陆,而且地层的年代也更老。     

海山俯冲对希库朗伊增生楔构造变形的影响：基于离散元模拟的认识

海山等粗糙海底的俯冲对增生楔的结构、地貌、应力和地震灾害有着重要的影响。希库朗伊（Hikurangi）俯冲带位于新西兰北岛外海,希库朗伊高原向西正以40～47 mm/a的速率俯冲于澳大利亚板块之下。希库朗伊高原内部发育大量形态各异的海山,其俯冲造成希库朗伊北缘经历了严重的构造侵蚀。目前该区域的慢滑移事件有了很好的地震学和测地学约束,但对于希库朗伊北缘的构造侵蚀和构造应力体制如何演化以及对地震活动的影响仍然不清。本文基于离散元方法（DEM）数值模拟,结合地震反射剖面,探讨了海山俯冲对希库朗伊俯冲带北缘增生楔的形态、断裂结构、活动性、应变分配的影响。模拟结果显示海山的俯冲在其顶部形成一条巨型分支断层(mega-splay fault),吸收主要的缩短量并沿海底发生长距离、低角度逆冲推覆。随着俯冲的持续,海山前缘形成一个双重构造剪切带,而随着滑脱层的下移并向前扩展,最终形成前缘逆冲断裂体系。模拟证实海山俯冲提高了弧前增生楔内应力分布的非均质性,海山前缘最大剪切应力显著累积,而海山后缘则表现为一个稳定的应力影区。海山俯冲显著增加了希库朗伊俯冲带板间逆冲断层的几何粗糙度和物质非均质性,对微地震和...     

台湾增生楔天然气水合物的地震特征

通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的分析,结合该区域的地质背景,认为台湾增生楔具有天然气水合物存在和分布的地球物理特征,在地震剖面上出观海底反射层(BSR)、振幅空白(BZ)、极性反转等地震识别标志。BSR所在区域位于南海向菲律宾海板块俯冲的增生楔上,南海新生代沉积不仅提供了富含有机质的丰富物源,而且类似于活动大陆边缘的构造体系又为天然气水合物的形成提供了良好的条件。     

马尼拉俯冲带北段增生楔形态结构及演化过程

为揭示马尼拉增生楔的形态结构并加深对其演化过程的理解,本文对横穿马尼拉俯冲带北段的几条典型地震剖面进行了深度偏移处理,得到叠前深度偏移剖面和深度-速度模型,并对马尼拉增生楔的形态结构及内部特征进行了精细解释,将马尼拉增生楔分为原始沉积段、褶皱变形段、逆冲推覆段和背逆冲段四个部分,分别代表增生楔演化的不同阶段。推断马尼拉增生楔下部存在由早期仰冲的菲律宾海板块的残留块体构成的弧前基盘,弧前基盘是控制马尼拉增生楔形成演化的关键构造。弧前基盘前端是拆离滑脱面突然降阶并在地震剖面上"隐没"的部位;弧前基盘向增生楔底部的不断挤入导致了逆冲脱序断层的渐次发育以及增生楔向弧前基盘之上的不断爬升,导致了增生楔上、下陆坡地貌的分化,并为褶皱变形段和逆冲推覆段的地层形变提供了主要的应力。     

俄勒冈大陆边缘含气体水合物增生脊的时空演化

俄勒冈大陆边缘上的气体水合物胡安·德富卡板块在美国西北部和加拿大西南部的滨海以约４．５ｃｍ／ａ的速率向北美板块下倾斜俯冲。如今,俯冲板块上的大部分含有大量砂质、粉砂质浊积岩的沉积物似乎已生长为大陆边缘（ＭａｃＫａｙ,１９９４）。源自俯冲沉积物的流体向上平流可能与此处和许多其他活动增生复合体中存在气体水合物有关。气体水合物及其地球物理近似物似乎在水合物海岭（Ｈｙｄｒａｔｅｒｉｄｇｅ）下发育得特别好。该海岭位于年轻增生复合体中,长２５ｋｍ、宽１５ｋｍ,北峰水深６００ｍ,南峰水深约８００ｍ。非常普遍和…     

台湾岛与吕宋岛之间的马尼拉海沟北段地壳结构和变形

菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近,往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘,我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示,南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段,海沟充填沉积物南部比北部多,t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用,t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示,马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成,在接近深海沟的部位,这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖,暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用,一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间,含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布,指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致,最终隐伏逆冲断层可能向上发展,成为海底逆冲断层。     

板块俯冲变形过程二维离散元模拟—对东海陆架盆地成因启示

俯冲变形作用是板块汇聚过程中存在的构造地质现象,是当前构造地质研究的热点。目前对板块俯冲变形的研究尚不完善,俯冲角度变化对变形过程造成的影响还需进一步研究。位于欧亚板块东南部的中国东海大陆架盆地的构造演化特征及动力学机制与菲律宾板块向欧亚板块的俯冲作用有关。利用构造地质领域中新兴的离散元模拟方法,通过构建离散元模型模拟研究板块俯冲变形演化过程,并将实验结果与菲律宾板块向中国东海俯冲部位地层相比较,结果表明:(1)板块俯冲变形特征与俯冲角度有关,俯冲角度不同,其最终形成的变形样式也不同;(2)断层数目随着俯冲角度的减缓而增加,断层所扩展的水平距离随俯冲角度的减缓而增大,且不同俯冲角度下相同位置所形成的断距不同;(3)俯冲楔高度随着俯冲角度的减缓而增大,地壳变形幅度越大,且最终形成俯冲楔形态类型不同;(4)反冲断层形成时间随着俯冲角度的减缓而越来越晚;(5)实验模拟结果与实例具有相似的构造特征。研究结果解析了不同俯冲角度下板块俯冲变形的演化过程,有助于对板块汇聚过程中俯冲变形作用的进一步认识。     

板块俯冲侵蚀雅浦岛弧的地形制约

俯冲侵蚀是一种将地壳及岛弧物质从弧前搬运走的地质过程,会导致弧前物质的缺失,这种地质过程普遍地出现在汇聚型板块边缘。雅浦海沟位于加罗林板块与菲律宾海板块之间,是一个活跃的俯冲带。利用2015年中科院海洋所在西太平洋雅浦海采集的最新的多波束和地震数据,给出了雅浦海沟发生俯冲侵蚀的直接证据:(1)雅浦海沟具有异常短的沟弧间距(41km);(2)海沟呈不对称的"V"字形,增生楔缺失;(3)俯冲板片基底起伏程度大,加罗林洋底高原上洋脊、海山、地垒地堑构造发育;(4)海沟内壁斜坡较陡,弧前斜坡坡度的平均值约8.69°,雅浦海沟的弧前增生楔缺失。揭示了雅浦海沟南北两侧俯冲侵蚀模式的差异,北部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上地垒地堑与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能不是直接接触,存在"剥蚀带";南部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上的海山与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能是直接接触的。     

台湾西南海域似海底反射分析

台湾西南海域弧陆碰撞及俯冲作用形成增生楔,在增生楔部位地震调查原始炮集数据上可清楚地识别BSR极性及波形特征。通过对该区域地震调查数据处理,获得了常规地震偏移、瞬时振幅及瞬时相位3种属性剖面,三者可清楚地反映BSR特征及分布,瞬时相位剖面还反映了BSR之上弱反射层的结构特征。研究表明,增生楔部位构造沉积明显控制BSR的形成与分布,该区天然气水合物成矿前景良好。     

南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射特征对比

对“探宝号”调查船2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行了地震反射波数据分析、解释和研究,并对南海北部陆坡、陆隆及其东侧俯冲带等区域天然气水合物矿藏的成藏规律及分布特征作了初步的分析与探讨,结果表明:(1)南海东北部陆坡和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了天然气水合物的成因及过程不同。(2)南海东北部陆坡区域的天然气水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔及其所对应的海底流体疏导体系有关。(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域。     

冲绳海槽至马里亚纳海沟重力异常和地壳结构的初步研究

根据我们实测的水深、重力连续剖面资料,计算了自东海至北斐济盆地的地壳厚度。本文旨在对冲绳海槽至马里亚纳海沟的重力异常和地壳结构进行初步的研究。该地段位于太平洋板块俯冲带以西,构造活动十分复杂、剧烈,并含有多种类型的地壳结构。     

晚始新世以来雅浦海沟-岛弧构造演化模式

雅浦海沟-岛弧构造体系是菲律宾海板块与太平洋板块、卡罗琳板块相互作用而形成的构造俯冲带,其南北两段俯冲带在海底地形地貌、地球物理场、应力场特征等方面表现出显著的差异。北段俯冲方向为近东西向,总体表现为俯冲角度较小、俯冲深度浅、俯冲速度较快、应力场呈俯冲拉张型等特征;南段由东西方向的俯冲过渡至北北西向,总体表现为俯冲角度大、俯冲深度较深、俯冲速度极慢、应力场呈俯冲挤压型等特征。这些差异的形成经历了2个主要的构造演化阶段:菲律宾海板块与太平洋板块在晚始新世至晚渐新世期间相互作用并形成了古马里亚纳-雅浦海沟;晚渐新世以来菲律宾海板块与卡罗琳板块的相互作用对古海沟构造改造,进而造就了雅浦海沟-岛弧当今复杂的构造形态。     

海沟沉积物研究进展

俯冲的大洋板块在自身的重力以及上覆板块的挤压下,下潜时牵引洋底向下倾伏,从而形成了深邃的海沟。板块及其所携带的沉积物在这里俯冲到地幔深处,构成了全球物质循环的重要部分。海沟地处极端环境,海沟沉积物的沉积作用不同于陆架和浅海地区,其物源和水动力基本控制了沉积模式,但海沟沉积物的物源、沉积环境和沉积机理则更为复杂。海沟沉积物受控于各种类型的构造运动,包括由上覆板块刮削下来的深海沉积物和洋壳碎片堆积而成的沉积增生楔;由海沟重力滑塌、地震等因素引发的浊流沉积;以及由火山活动带来的火山物质等。同时,海沟沉积物也受控于海沟逐渐形成过程中和形成后的各种沉积作用,例如生物化学沉积和漏斗效应。由于海沟沉积物的沉积过程受到漏斗效应的影响,使得海沟沉积一般比深海盆地堆积速度更快,堆积厚度也更大,但在海沟的不同位置或不同海沟之间,堆积厚度也会有所不同。海沟的这些沉积机理和沉积过程的差异,影响了海沟沉积物的性质,包括沉积物粒度、矿物、生物等都有所差异。文章根据海沟以上的沉积特点,分析了不同海沟之间和同一海沟内部海沟沉积厚度以及沉积物的粒度特征、矿物组成和生物特征的差异,并总结了海沟重力滑塌、浊流沉积、火山活动、生物化学沉积、漏斗效应这五种海沟沉积机理对海沟沉积物沉积过程的影响。文章最后展望了海沟沉积物的研究热点,希望在此基础上促进海沟沉积物的进一步研究。     

南海东北部陆坡与恒春海脊天然气水合物分布的地震反射对比

经过对"探宝号"调查船在2001年8月在南海东北部陆坡及台湾南部恒春海脊海域采集的多道地震剖面资料进行的地震反射波数据分析、研究和解释,结果表明:(1)南海东北部陆坡段区域和台湾南部恒春海脊海域地震剖面上均显示有被作为天然气水合物存在标志的BSR,但两区域构造成因、形式和相关地质环境的不同造成了此两处的天然气水合物成因及过程的不同.(2)南海东北部陆坡区域的水合物形成与该区广泛发育的断裂带、滑塌构造体及其所形成的压力场屏蔽环境有关,而台湾南部恒春海脊海域的天然气水合物的形成则与马尼拉海沟俯冲带相关的逆冲推覆构造、增生楔等及其所对应的海底流体疏导体系有关.(3)南海陆缘区域广泛发育有各种断裂带、滑塌构造体、泥底辟、俯冲带、增生楔等,且温压环境合适,是天然气水合物矿藏极有可能广泛分布的区域.     

新几内亚-所罗门弧俯冲体系动力过程:板块起始俯冲的制约

新几内亚-所罗门弧(PN-SL)位于印度-澳大利亚板块与太平洋板块汇聚边界、新特提斯构造域东端。晚白垩世以来,逐渐演化形成复杂的沟-弧-盆-台、俯冲时序完整的俯冲构造体系。受多期次、多类型板块俯冲起始作用的制约,PN-SL俯冲体系深部结构呈现出明显的空间差异性:板块俯冲深度由500 km减小至不足100 km,板块俯冲角度则由70°减小至30°。俯冲体系东侧毗邻的翁通爪哇海台作为世界上最大的海台,其显著的"凸起"构造以及低密度结构,重新塑造了PN-SL俯冲体系的构造格局,但不同于低密度结构俯冲诱发海沟位置后移、俯冲极性反转二元经典模式,弧后所罗门海盆发生反向俯冲的同时,中新世以来呈现出NW向、NE向和SW向的多向俯冲过程。这意味着翁通爪哇海台与PN-SL俯冲体系汇聚形变过程并非仅依据板块密度变化来简单解释,需要考虑其复杂的构造环境和诸多的构造要素。特别是作为岩石圈强度的重要影响因子—俯冲体系流体活动,导致岩石圈强度减弱、熔点降低的同时,伴随板块俯冲向地球深部运移,促使板片脱水并与地幔楔发生水化交代作用,进而改变壳幔物质组成及流变学性质,诱发地幔楔部分熔融和岛弧岩浆活动,是理解板块俯冲构造动力的关键切入点。     

台湾西南近海BSR地震特征分析和影象识别

甲烷水合物可能是天然气的优良盖层。在甲烷水合物与天然气之间有一个强阻抗差界面 ,导致与海底形状一致的类似于亮点的强反射。台湾南部近海至少有２万ｋｍ２增生棱柱体 ,水深范围５００～２０００ｍ ,为ＢＳＲ所覆盖。ＢＳＲ的最高浓度位于增生楔柱体的西北部 ,可能与迅速沉积的陆源沉积物有机碳含量高有关 ,从而提供了甲烷的来源。本项研究中提供了２条由台湾国立大学海洋研究所完成的未公开的多道地震剖面 ,确定了该区气水合物和含游离气沉积物的地震特征。解释后的地震剖面是甲烷水合物解释中最常用的资料。为了解释地震资料 ,本项研究…     

俯冲区最古老的地壳及海底的地球物理观测站

1　俯冲区最古老的地壳构造板块在俯冲区的相互作用是研究得最少的地质问题之一。很明显 ,被吸收的物质应当改变位于俯冲区的岛弧火山岩的地球化学参数。但是不知道这个物质的哪一部分参与了喷发产物的形成 ,而哪一部分在地幔中被再改造。在俯冲区被改造的地球陆壳成分在很大程度上决定于海洋板块沉积盖层中的化学元素(如稀土元素、Ｔｈ、Ｂａ、Ｂｅ) ,而在其火山基底最上部氧化带则为Ｋ、Ｂ、Ｖ、ＣＯ2 和Ｈ2 Ｏ。因此 ,研究海洋板块和位于俯冲区的大陆板块边缘部分剖面的地球化学参数 ,可以提供计算物质平衡及其在这些地区被改造的必需的…     

南沙超壳层块边界断裂的运动学与动力学特征

南沙超壳层块被性质不同的超壳断裂所围限,北张南压,东西剪切,共同以南沙软流圈顶面为拆离面而系统运动,其新生代动力学过程可分为四个阶段：Ｋ２－Ｅ＾１２北界伸展,古南海向南俯冲,西布增生楔形成;Ｅ＾２２－Ｅ＾１３西南海盆扩张,西布增生楔碰撞造山;Ｅ＾２３－Ｎ＾１１中央海盆扩张,米里增生楔形成,北巴拉望南缘“Ａ型”俯冲,Ｎ＾２１－现在,南部边界大规模逆冲推覆造山,南海扩张停止。