第三次南海大洋钻探第一阶段IODP367航次顺利完成

正第三次南海大洋钻探正在进行并顺利完成了第一阶段的航次任务。这次南海大洋钻探航次是在前两次钻探的基础上,由中国科学家提出的科学钻探建议IODP 878号建议书,并通过国际评审后开始实施的。由于这次设计的钻井更深,难度更大,需要四个月才能完成,因此安排为IODP 367和IODP 368两个航次,于2017年2月8日至6月11日在南海北部海域执行(图1)。这次钻探的科学目标将聚焦在南海扩张之前的大陆破裂,     

南海中北部OBS2006-3地震剖面中横波的识别与应用

纵横波联合探测可以获得丰富的地下结构信息.纵横波速比和岩石泊松比在预测岩石圈的岩性、物性等介质属性方面有重要的作用.通过对比南海中北部OBS2006-3地震剖面垂直分量和径向分量上的纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,识别出了转换横波震相.本文以OBS8和OBS10台站的数据为例,说明了横波识别的方法,并在拟合好的P波速度模型基础上,利用RayInvr软件对转换横波震相进行了射线追踪,确认了PwSs3、PgSs3、PmS等几组转换震相,计算了这两个站位下的波速比和泊松比.根据OBS2006-3测线下地壳高速层的P波速度(Vp=7.20-7.25 km·S-1)、S波速度(Vs=4.20-4.23 km·s-1)、泊松比(0.24)等参数,初步推断下地壳高速层是由上地幔岩浆底侵作用形成.     

IODP367和368航次——南海张裂陆缘

正IODP 367和368航次将解决大陆解体期间岩石圈的减薄过程。据深反射地震数据揭示,南海北部(SCS)岩浆匮乏的张裂陆缘是一处优良的钻探地点。南海北部陆缘与伊比利亚纽芬兰岛裂谷陆缘相似,可能包括洋陆过渡带(COT)内已剥露及蛇纹石化的地幔。然而,最近的模拟研究表明,板弱化机制与其他的次大陆存在的岩石圈地幔的蛇纹石化不同。板块破裂的两个模式(在很热的软流圈地幔的情况下)可以有所     

南海西沙海槽地壳结构的海底地震仪探测与研究

利用中德合作在南海西沙海槽首次获得的海底地震仪探测数据 ,通过震相分析和走时模拟 ,研究了该区的纵波速度模型和地壳结构特征。结果显示 ,新生代沉积层厚 1— 4km ,其下的地壳纵波速度从 5.5km·s- 1 向下逐渐增加到 6.8km·s- 1 ,下地壳未见有明显的高速层 ,地壳厚度在剖面两侧为 2 5km ,向中部逐渐减薄至 8km ,莫霍面在剖面中部上隆 ,其速度反差强烈 ,从地壳底部的 6.8km·s- 1 跳跃到上地幔顶部的 8.0km·s- 1 。这一地壳结构反映出新生代拉张裂谷的特征 ,海槽两侧地壳结构相似 ,南北呈对称分布 ,没有或很少下地壳底侵 ,与南海北部陆缘的东段有很大差别。     

国际大洋发现计划IODP367/368/368X航次推动南海国际化海洋科考成果

在科技部的支持下, 中国在1998年加入国际大洋钻探计划(International Ocean Drilling Program, IODP), 迄今为止已组织了4+1个航次的大洋钻探。通过IODP-CPP (complimentary proposal project)项目, 我国科学家主导完成了349、367/368/368X多个钻探航次, 实现了对南海张裂—破裂—扩张发育历史的钻探和取样, 对南海生命史的研究起到了重要的约束作用。本文系统总结了367/368/368X航次在南海北部洋陆过渡带钻探取得的最新成果, 证实南海北部陆缘不同于伊比利亚型陆缘, 具有陆洋转换迅速的特点, 洋陆过渡带地壳内有一定程度的同张裂岩浆侵入和底侵。钻探航次在科学上取得了巨大的成功, 钻探结果提升了对陆洋转换过程和机制的认识。航次期间, 广泛而深入的国际交流与合作极大提升了中国科学家对钻探平台管理、国际大团队合作管理以及人才培养和科普互动等各方面的认识, 加快了中国海洋科考国际化的步伐。     

南海东部马尼拉俯冲带深部结构新认识*

2015—2018年, 国家自然科学基金重大研究计划“南海深海过程演变”的重点支持项目“南海东部马尼拉俯冲带深部结构探测与研究”以马尼拉俯冲带为研究重点, 从深部地球物理的角度探索南海形成演化史与运行规律。项目执行期间, 在国家基金委共享航次协助下, 先后开展和参与5次综合地球物理探测, 共投放海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer, OBS)台站73台次, 海底电磁仪(Ocean Bottom ElectroMagnetometers, OBEM)仪器5台次, 累积放炮达13872炮, 成功获得了60台OBS数据和5台OBEM数据。同时, 取得了一系列创新性研究成果: (1)基于人工地震探测及天然地震层析成像结果, 确定南海东北部的地壳属性为受到张裂后期岩浆活动影响的减薄陆壳(12~15km), 划分了南海北部陆缘洋陆边界(Continent-Ocean Boundary, COB); (2)根据多道地震反射剖面, 划分了马尼拉俯冲带北部增生楔前缘的精细结构; (3)圈定了南海停止扩张时洋壳范围; (4)初步构建了南海与菲律宾海板块构造演化模型。本项目为重大研究计划“南海深海过程演变”核心科学问题(海底扩张的年代与过程)提供了实质性的证据, 同时为南海构造演化生命史的“骨架”提供了重要的基础数据, 具有深远的科学意义。     

南海西南次海盆广角地震探测

2010年12月—2011年3月在南海西南次海盆开展了海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)探测,采用Sedis IV型、I-4C型和MicrOBS3种不同型号的OBS,以4×24.5L的大容量气枪为震源,获得了覆盖西南次海盆残留扩张脊的3D人工地震数据。从处理的地震数据可知,此次试验是一次比较成功的地震实验,OBS地震记录清晰、震相丰富,所使用的气枪有足够的能量输出,显示了其良好的工作能力。选取剖面1中的7台OBS进行了2D剖面处理。初步建模结果表明,南海西南次海盆地壳结构为普通洋壳,海山顶部沉积层很薄,莫霍面埋深较浅。     

南海西沙海槽地壳结构的海底地震仪探测与研究

利用中德合作在南海西沙海槽首次获得的海底的地震仪探测数据,通过震相分析和走时模拟,研究了该区的纵波速度模型和地壳结构特征。结果显示,新生代沉积层厚１－４ｋｍ,其下的地壳纵波速度从５．５ｋｍ．ｓ＾－１向下逐渐增加到６．８ｋｍ．ｓ＾－１,下地壳未见有明显的高速层地壳厚度在剖面两侧为２５Ｋｍ,向中部逐渐减薄至８ｋｍ,莫霍面在剖面中部上隆,其速度反差强烈,从地壳底部的６．８ｋｍ．ｓ＾－１跳跃到上地幔顶部的     

中国IODP 2014年各项工作取得重要进展

<正>2013年10月,IODP正式进入新的阶段——国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program,IODP)。进入新阶段后,现有的三个钻探平台独立运行,各自寻找财政支持,这使得新十年的科学大洋钻探将更加灵活,效率更高。在IODP新旧交替之际,由我国科学家提出的735CPP建议书安排为新十年国际大洋发现计划的第一个航次(IODP 349),并于2014年1—3月在南海顺利实施,这是     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

南沙地块OBS2019-2测线数据处理与震相识别*

为揭示南海南部陆缘的地壳结构, 研究其张裂-破裂机制, 开展共轭陆缘对比, 我们在南沙地块礼乐西海槽附近的洋陆转换带上完成了OBS2019-2测线的探测工作。相较于北部陆缘, 南部陆缘已有的海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)测线较少, 对深部地壳结构的研究也较少, 因此OBS2019-2测线就尤为重要。文章重点阐述了OBS2019-2测线的数据处理工作, 包括UKOOA文件制作、数据格式转换、位置校正、单个台站综合地震记录剖面的生成等, 然后在剖面图中对各类深部震相(Pg、PcP、PmP、Pn)进行识别追踪, 并建立初步的模型; 使用Rayinvr软件进行走时试算工作, 验证了震相识别的准确性。处理结果显示OBS2019-2测线的深部震相清晰, 最远震相可以连续追踪到120km以外, 数据整体质量良好, 能为后续速度建模和构造解释等工作提供坚实基础。     

南海北部陆缘OBS2018-H2测线地壳结构初步结果*

南海北部陆缘洋陆转换带实施的OBS2018-H2测线的地壳速度结构, 将为探讨南海张裂-破裂机制提供重要证据。文章介绍了OBS2018-H2测线前期数据处理流程, 包括多道反射地震数据处理、海底地震仪OBS (Ocean Bottom Seismometer)数据格式转换、炮点和OBS位置校正, 以及OBS震相的初步识别, 并对地壳结构进行了初步分析。结果表明: 炮点和OBS位置校正效果良好; 多道反射地震数据为建立初始速度模型提供了良好约束; OBS综合地震剖面识别了多组清晰的P波震相, 包括Pw、Pg、PmP和Pn震相。根据测线西侧OBS36、OBS37两台站的震相分布特征初步估算台站下方地壳厚度约为6~7km, 与根据多道地震剖面LW3的双程走时估算的厚度6~9km大致相符。     

南海北部海域油气资源调查技术及其应用研究——拖缆及海底地震仪联合勘探观测系统研究

拖缆与海底地震仪联合勘探技术在野外地震调查中起着举足轻重的作用,特别是对油气资源的地震调查方法的研究。其中对海底地震仪(OBS)的研究能够给深水油气调查提供有力的保障,OBS在海底的布设是联合采集的关键,对OBS观测系统的研究显得尤为重要,关系到OBS采集的野外资料的总体质量和后期解释。因此,通过研究,可以选择设计最佳的观测系统,为联合勘探技术提供基础数据,降低采集费用、提高作业效率。     

主动源海底地震仪横波模型的自动搜索与非唯一性分析*

主动源海底地震仪探测在海底结构的研究中发挥着重要作用, 其中转换横波数据模拟为研究海底构造和物质属性提供了精确依据。本文针对现行转换横波模拟技术存在的步骤繁琐、难以确保最优解和无法进行非唯一性分析等问题进行研究, 提出了基于模型解空间和目标函数的模拟技术, 形成了主动源转换横波数据模拟的新方法, 该方法可借助计算机程序实现结构模拟的自动化。在南海西北陆缘的西沙地块OBS2013-3测线上对该方法进行验证, 分别利用单台PPS震相和全体台站的PSS震相走时数据进行模拟试验。结果表明, 本文的方法能够提供对于最优模型的快速、准确搜索和非唯一性范围的估计。这一方法有助于提高主动源海底地震仪转换横波数据模拟的效率, 并为结果的可靠性和稳定性提供更好的保障。     

国产OBS的时间矫正方法——以2019年台湾海峡地壳结构海陆探测实验为例

时间服务系统对利用走时层析成像方法进行地下介质速度结构反演至关重要。海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)工作期间由于没有GPS时间接入, 其时间误差(包括守时误差和授时误差)主要来源于内部石英晶振的准确程度, 受到外部环境变化以及开关机等因素影响。长期实践发现, 部分国产OBS在记录气枪信号以及天然地震信号时存在较大的时间偏差。本文对2019年福建及台湾海峡地壳结构海陆探测实验所获得的53台次国产OBS记录进行了时间服务系统矫正。其中, 针对OBS授时误差, 利用出海前不中断采集的一致性试验和运输船运输过程中产生的晃动互相关进行时间矫正; 针对守时误差, 采用计算实际采样频率与理论采样频率偏差进行矫正; 通过对比矫正前后OBS记录到的天然地震信号, 进行秒级别的检测。结果表明, 经过以上步骤矫正的OBS数据, 其时间记录的准确性得到了显著提高, 从而降低了震相识别、走时拾取的时间误差, 为标准化国产OBS数据采集作业流程提供了重要参考。     

Velocity-Interface Structure of the Southwestern Ryukyu Subduction Zone from EW9509-1 OBS/MCS Data

A wide-angle seismic survey, combining ocean-bottom seismometers (OBS) and multi-channel seismic (MCS) profiling, was implemented in the southwestern Ryukyu subduction zone during August and September 1995. In this paper, we present the data analysis of eight OBSs and the corresponding MCS line along profile EW9509-1 from this experiment. Seismic data modeling includes identification of refracted and reflected arrivals, initial model building from velocity analysis of the MCS data, and simultaneous and layer-stripping inversions of the OBS and MCS arrivals. The velocity-interface structure constructed along profile EW9509-1 shows that the northward subduction of the Philippine Sea Plate has resulted in a northward thickening of the sediments of the Ryukyu Trench and the Yaeyama accretionary wedge north of the trench. The boundary between the subducting oceanic crust and the overriding continental crust (represented by a velocity contour of 6.75 km/s) and a sudden increase of the subducting angle (from 5 degrees to 25 degrees) are well imaged below the Nanao Basin. Furthermore, velocity undulation and interface variation are found within the upper crust of the Ryukyu Arc. Therefore, the strongest compression due to subduction and a break-off of the slab may have occurred and induced the high seismicity in the forearc region. This revised version was published online in November 2006 with corrections to the Cover Date.     

Very low frequency Ocean Bottom ambient seismic noise and coupling on the shallow continental shelf

Sources of very low frequency (0.01 to 1.0 Hz) ambient seismic noise in the shallow (<100 m) water continental margin sediments are investigated using Ocean Bottom Seismometers (OBS). The predominant seismic motions are found to be due to surface gravity (water) waves and water-sediment interface waves. Actual experimental measurements of seabed acceleration and hydrodynamic pressure are given, including side by side comparisons between buried and plate-mounted OBS units. OBS-sediment resonant effects are found to be negligible at the low frequencies under investigation. Wherever there exists relative motion between the seabed and the water, however, an exposed OBS is subject to added mass forces that cause it to move with the water rather than the sediments. Calculations based on measured seabed motions show that a neutral density, buried seismometer has superior sediment coupling charactersitics to any exposed OBS design.