深地震反射剖面揭示的天山北缘乌鲁木齐坳陷地壳结构和构造

已有活动构造研究结果表明,天山北缘具有典型的大陆内部活动构造特征,表现为多排平行山体的背斜和逆断裂.为了研究乌鲁木齐坳陷区的地壳细结构、主要断裂展布和深、浅构造关系,2004年底,在乌鲁木齐西部的天山与准噶尔盆地之间的过渡带上,完成了一条近SN向的长度为78 km的深地震反射探测剖面.结果表明,该区地壳以双程走时9～10.5 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约26～28 km,下地壳厚约23～25 km.双程走时5 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面横向上具有明显不同的构造特征;在西山以南的区域,为一系列近东西向展布、南北向排列的逆冲背斜构造和一组自南向北逆冲的断裂,它们在深部均受到滑脱带的控制;在西山和王家沟一带,为一套向北陡倾的反射层系和一组沿层间滑动的断裂;剖面北部显示出了典型的沉积盆地图像,沉积盆地最深处约为10～12 km.双程走时6～9 s之间,为一些延续长度较短、反射能量较弱、且无规律可寻的凌乱反射,表明这部分地壳结构具有明显的“反射透明”性.Moho过渡带出现的时间位于双程走时14～17 s,对应壳幔过渡带厚度约为9～10 km.本区Moho面自北向南逐渐加深,剖面北部其深度约为50～52 km,在靠近北天山附近,其深度约为54～55 km.在剖面中部的西山附近,上、下地壳分界面反射和Moho过渡带反射变得模糊,且浅部地层还出现隆起和褶皱,推测与准噶尔盆地和天山的挤压过程有关.     

潮汕坳陷地球物理特征及油气勘探潜力

潮汕坳陷位于珠江口盆地南部,是珠江口盆地油气勘探的新领域.中生界地层特征和油气勘探潜力是目前工作重点.本文分析了潮汕坳陷区域重力、磁异常特征及地震地质规律,提出潮汕坳陷是衔接东沙群岛和西沙群岛两个构造单元的构造过渡带的观点,同时盆倾断层控制了中生界发育与分布.根据潮汕坳陷地震等地球物理特征及地质规律,结合前人研究结果,分析了该区的油气勘探潜力.     

AVO反演在南海北部潮汕坳陷中生界地层物性研究中的应用

潮汕坳陷是中生界地层为主的沉积坳陷,是南海油气勘探突破的重要领域.LF35-1 1钻井证实了潮汕坳陷存在大套中生代海相地层,但未获油气发现,在钻至目标层前钻遇了侵入岩体,凸显了中生界钻前预测的重要性,本文对收集到的一条穿越潮汕坳陷长排列地震测线资料进行了多次波压制和AVO反演处理,获得了清晰的剖面反射特征,识别了两个中生界AVO异常带.研究区中生代速度普遍较高,但折射波速度计算表明这两个异常带中生界纵波速度低于背景速度,可能具有有利储集物性条件,因此作为AVO分析的选择区.但是AVO反演的纵波速度反射率剖面上显示为很大的数值,因此异常带成岩程度较高,可能不是油气成因的异常.地震偏移剖面也显示异常区受到切穿海底的高角度断裂影响,下部反射模糊杂乱,可能还有岩体侵入的影响,都不利于油气储集.     

深地震反射剖面揭示的渭河盆地西安坳陷的地壳精细结构

2005年,跨西安坳陷完成一条NW方向,69 km长的深地震反射剖面,首次获得该区域的地壳精细结构、主要断裂展布和深、浅构造关系图像.地震反射CMP叠加时间剖面显示,以反射事件C为界,地壳被分成上下两部分.上地壳由多组近水平反射带组成,具有分段连续性好、局部存在反射带明显错断或形态突变等特征,清晰地刻画出西安坳陷新生代沉积分层、坳陷底界、渭河断裂带、临潼-长安断裂带和秦岭山前断裂带的几何形态和关系.反射事件C是结晶地壳内宽度约0.5 s的反射带,最深处位于桩号30 km,底界约6.5 s,向西北缓慢抬升至5.5 s,向南东迅速抬升至5.5 s.下地壳有两个明显的反射事件RA、RB: RB是位于桩号40~47 km之间的局部反射团, 而RA为宽度约2 s、向坳陷倾斜的反射带.以桩号38 km为界,反射Moho形态截然不同,而且出现了显著的错断:大桩号方向,反射Moho为位于双程走时11~14 s水平的反射分段连续的过渡带,宽度约3 s;小桩号方向,反射Moho为一宽度约2 s、并向大桩号倾斜的反射分段连续的过渡带,其形态和反射事件RA相同.根据地震波速度资料,求得这几个反射带顶界的深度分别为:10.5~13.5 km(反射带C)、20.3~21.5 km(反射带RB)、16.8~34.3 km(反射带RA)和32~36.7 km(反射带Moho)左右.作者认为形态一致的反射事件RA和反射Moho很可能是古秦岭洋向华北地台俯冲的遗迹.此外,西安坳陷内错断新生界深达反射事件C的渭河和临潼-长安断裂带和莫霍错断的存在,表明该地区地壳现今活动性很强,是未来强震发生值得注意的地区.     

南海北部潮汕坳陷上白垩统盆地原型及其大地构造背景分析

潮汕坳陷MZ-1井揭示的中生界为深入分析南海北部晚中生代的构造演化提供了关键性的资料.基于MZ-1井的标定,开展了系统的地震剖面构造-地层解释,在中生代地层内识别出Tm30区域性不整合面,同位素定年确定该界面发育于早白垩世末至晚白垩世初,落实了潮汕坳陷上白垩统的分布.此外,在研究区西南部识别出大型的兴宁—东沙逆冲推覆带,主要由多条NW—SE向延伸、西倾的叠瓦状逆冲断层及其伴生的不对称褶皱组成,其明显控制了上白垩统厚度分布.由此可见,上白垩统构造层不具有张裂盆地的典型特征,因此南海北部主动陆缘向被动陆缘的转换不会早于晚白垩世末.研究认为,在南海地区特提斯残留洋盆关闭的总背景下,在约80 Ma时期,南海地块与华南陆块强烈碰撞挤压,在靠近碰撞带处的礼乐滩、潮汕坳陷西南部形成褶皱冲断构造体系,进而控制了潮汕坳陷晚白垩世周缘前陆盆地的发育.

     

穿越南沙礼乐滩的海底地震仪广角地震试验

本文对穿越礼乐滩东北部向西北方向延伸进入中央海盆长369 km的广角地震剖面OBS973-2进行了反演研究,以期了解南海南部陆缘的地壳结构,同时探讨南、北陆缘的共轭问题.结果表明OBS973-2剖面的速度模型中三个沉积层的速度分别为1.8~2.0 km/s、2.0~2.7 km/s和3.5~4.0 km/s;沿剖面沉积层总体上较薄或缺失.礼乐滩上地壳厚约9~10 km , 速度为5.5~6.4 km/s,顶部存在小型火山;下地壳厚约11 km,速度为6.6~7.1 km/s. 过渡区和海盆的上地壳厚约4~5 km,速度为5.9~6.1 km/s;下地壳厚约2~4 km,速度为6.6~6.9 km/s.从总体上看,海盆和过渡区的地壳厚度偏小,显示了拉伸减薄作用,速度分层显示陆壳比较典型,而洋壳和过渡壳的上地壳速度比标准洋壳偏高.莫霍面总体从陆坡向海盆方向较快速地抬升,在礼乐滩埋深约23 km, 在海盆中的埋深8~12 km,海盆中的莫霍面顶部速度8.0 km/s,要明显小于礼乐滩下方的8.2 km/s.将OBS973-2剖面与北部陆缘的OBS2006-1剖面进行了对比,结果表明两者速度结构极为类似,讨论认为礼乐滩与中沙块体互为共轭.进而根据西北次海盆的宽度、礼乐滩与中沙块体的距离及前人提出的南海海盆的扩张时代,计算了扩张速率.     

冀中坳陷滑脱构造动力的数值模拟

根据地质资料及新近完成的临城——巨鹿深地震反射剖面的分析结果,初步断定冀中坳陷地壳内存在低角度滑脱构造．利用有限元数值模拟方法,分析地幔热物质侵入到地壳内,对华北新生代盆地构造运动方式的影响．着重讨论坳陷西侧太行山稳定地壳的阻挡作用与滑脱构造发育的关系．模拟结果显示：① 地幔热物质的侵入在冀中坳陷上地壳造成张应力区,随时间推移,上地壳的拉张应力状态基本不变,与坳陷区上地壳现代正断层活动形迹基本一致;② 中生代曾经活动过的逆冲断层的存在与太行山的阻挡,可以形成滑脱构造;③ 随着地幔热物质侵入时间的推移,侵入体上方中地壳承受的水平向压应力逐渐加强,随水平向压应力的集中,在侵入体上方的中地壳可能孕育走滑断层的地震．     

海底广角地震剖面反演方法对比——以南海礼乐滩OBS剖面为例

广角地震测线（OBS973-2）位于南海南部陆缘,其地壳深部构造是研究南海共轭扩张及形成演化的直接证据之一.本文采用2D射线追踪技术,结合与之重合的多道地震测线（NH973-2）时深转换结果,对OBS973-2测线重新进行了正、反演研究,得到了礼乐滩及邻近海区的精细地壳结构.与前人结果相比,本文基于正反演速度模型,把测线分为陆壳区（0~200 km）、洋陆过渡区（200~280 km）和洋盆区（280~370 km）.地壳结构在不同区域差异明显,陆壳区沉积层厚度横向差异大,且速度横向不均匀,地壳整体厚度大（约20 km）,有横向速度差;洋陆过渡区速度和厚度横向均匀,地壳减薄（约8 km）;洋壳区地壳厚度减薄至6 km.与以往研究相比,新的认识集中在两个方面,（1）在方法上,综合广角地震和多道地震数据,借助正演和反演方法,能够得到更多更可靠的地壳结构信息.（2）在地壳结构上,结合广角地震与多道地震,得到洋陆过渡区莫霍面向海减薄的形态及其埋深（约12~18 km,海平面为0 km）;进一步验证礼乐滩区域在洋陆过渡区没有明显的高速层,为非火山型陆缘,其共轭扩张点为中沙地块;陆壳区上地壳强烈的拉张作用在速度模型表现出横向速度异常和低速区,在多道地震剖面上表现为大量10~20 km的正断层.     

库车坳陷的地震孕震环境初探

库车坳陷中强地震前的小震活动不明显 ,而跨断层和流动重力等地球物理观测资料所反映的异常却相对清晰 ,笔者认为这是由其孕震环境所决定的。文中从库车坳陷的地质构造、地壳结构、地震活动、地球物理观测资料等方面对地震孕震环境进行了初步探讨。研究表明 ,库车坳陷是天山南缘和塔里木北缘的挤压破碎带 ,是具有前古生代基底的中、新生代沉积区 ;地壳结构不均一 ,地震震源分布在高低速过渡带附近 ;受塔里木地块周边 7级大震的启动 ,库车坳陷的地震活动具有后发性、成丛性、持续性和准周期性的特点     

南海北部东沙运动的构造特征及动力学机制探讨

南海北部陆缘在南海扩张结束后发生了一次重要的构造运动—东沙运动.因前人对其研究较少,目前对其发生时间、影响范围和形成机制等都存在较大的争议.通过对东沙海区及其邻区新近纪地层二维、三维地震资料的详细解释,确定了东沙运动发生在晚中新世晚期,并在晚中新世末/早上新世初(5.5Ma)停止活动.东沙运动主要波及东沙隆起和潮汕坳陷地区,构造上主要表现为断块升降,其中隆起区沉积物遭受剥蚀,造成中新世及部分上新世地层的缺失.这次运动还形成了大量次级的NW-NWW向张性、张扭性断裂,构造运动整体上具有东强西弱的特点.东沙运动可能与新近纪以来菲律宾海板块持续向NWW方向运动导致的吕宋岛弧与欧亚大陆在9～6Ma期间开始发生的弧陆碰撞有关.同时,由于南海向马尼拉海沟下的俯冲及洋壳的冷却沉降作用,南海北部陆缘处于拉张环境,岩浆底侵到下地壳底部形成高速层,破坏了该区域的地壳均衡,从而造成上部地壳的隆升.     

Geodynamic characteristics of tectonic extension in the northern margin of South China Sea

Based on the geothermal and gravitation methods, this paper investigated the rheological and thermal structure of the lithosphere under the northern margin of South China Sea. The result shows that the temperature of the upper crust is 150–300°C lower than that of the lower crust, and the viscous coefficient of the upper crust is 2–3 orders of magnitude larger than that of the lower crust. It reveals that the upper crust is characterized by brittle deformation while the lower crust by ductile deformation. A channel of lower-viscosity should be formed between the upper and lower crust when the lithosphere is scattered and spreads out toward ocean from northwest to southeast along the northern margin of South China Sea. And, a brittle deformation takes place in the upper part of the lithosphere while a ductile deformation takes place in the lower part of the lithosphere due to different viscous coefficients and temperature. The layered deformation leads the faulted blocks to rotate along the faulting and the marginal grabens to appear in the northern margin of South China Sea in Cenozoic tectonic expansion.     

南海中北部地壳深部结构探测新进展

2006年8～10月间．国家海洋局第二海洋研究所使用德国SEDIS型三分量海底地震仪以气枪为震源在南海中北部开展了广角地震反射／折射勘测．这是我国大陆科研单位第一次自主开展长距离多剖面的海底地震仪人工地震探测。勘测线共三条。总长达1176．8km．工区最大水深4137m．共投放48台次,回收成功率95-8％。所获得的数据质量良好,深部信息丰富．可直观地分辨出照、Pn、PmP等震相,为南海中北部深部地壳结构、洋壳与陆壳分界和西北、西南次海盆的形成演化研究提供了重要的依据。     

根据深反射地震资料识别南海北部洋陆过渡带

洋陆过渡带是被动大陆边缘的重要特征,对于理解大陆岩石圈破裂,随后的海底扩张及被动大陆边缘的形成与演化至关重要.前人通过重磁、地震等地球物理资料对南海北部洋陆过渡带进行过一些研究,但不同学者利用不同资料所确定的洋陆过渡带位置存在较大差异.本文基于高品质深反射地震剖面对南海北部洋陆过渡带进行重新解释,根据莫霍面快速抬升、地壳急剧减薄特征确定洋陆过渡带的分布范围.结果表明,南海北部洋陆过渡带位于大陆边缘减薄陆壳与正常洋壳之间,是受岩浆活动改造了的厚度急剧减薄的地壳,洋陆过渡带地壳深部发生岩浆侵入.减薄陆壳莫霍面平均埋深为21.9 km,地壳平均厚度约20.2 km;正常洋壳莫霍面平均埋深为12.0 km,地壳平均厚度为8.1 km,洋陆过渡带莫霍面埋深和地壳厚度急剧变化,其宽度大致介于46~99 km之间.南海北部磁异常条带和自由空间重力异常分布,验证了本文确定的洋陆过渡带范围的合理性.综合分析认为,南海北部洋陆过渡带的特征介于典型火山型与非火山型之间.

     

OBS2018-H2测线反射与折射数据联合揭示南海北部陆缘洋陆转换带的深部地震结构

南海北部陆缘洋陆转换带是减薄陆壳和正常洋壳之间的过渡区域, 蕴藏着南海从张裂、破裂至初始海底扩张的重要信息.OBS2018-H2测线穿过了国际大洋发现计划(IODP)的钻探站位U1499和U1502, 是一条平行于南海北部陆缘构造走向的深地震测线.我们利用测线上10台海底地震仪记录的走时数据, 采用RayInvr正演和Tomo2d反演相结合的方法, 获得了深达上地幔的速度结构; 同时结合高精度多道反射地震数据以及IODP367/368/368X航次的钻探资料, 将速度模型划分为西部残存的减薄地壳区(0~63 km)、中部岩浆构造转换带(63~120 km)和东部中下地壳剥露区(120~180 km)三部分; 然后综合与该测线垂直的Lw7反射地震剖面, 建立了南海北部陆缘张裂-破裂地质模型.研究揭示在晚始新世至早渐新世(34~30 Ma)时期, 陆壳快速伸展减薄, 引发了软流圈的强烈上涌, 并伴生大量岩浆侵入到减薄地壳; 熔融物质在~30 Ma破坏减薄陆壳并触发岩石圈破裂, 快速(~28.7 Ma)过渡到火成岩地壳增生, 形成了相对狭窄的洋陆转换带.该研究揭示了南海陆缘洋陆过渡带的深达上地幔的地震速度结构, 以及复杂的构造-岩浆相互作用, 为全球张裂-破裂过程研究提供了重要参考.

     

南海岩石层及边界构造的地球物理特征

南海经历了中生代主动大陆边缘到新生代被动大陆边缘的转换,其岩石层地球物理场具有明显的块、带特征.本文通过综合分析南海地区深地震探测、面波层析成像、重磁异常以及地热与岩石层流变学等各种地质地球物理资料,对南海地壳及岩石层的综合地球物理特征进行了深入总结,发现深地震探测剖面所确定的洋、陆壳转换位置与空间重力异常梯级带位置较为一致,据此拟定了南海洋、陆壳的转换边界;依据多条地壳结构剖面中拉张减薄的程度确定了正常减薄陆壳、洋陆壳过渡带及洋壳等属性特征,并初步圈定了南海下地壳高速层的分布范围.对比分析了南、北陆缘地壳结构及其拉张减薄的变化特征,从综合地球物理特征的相似性上推测了北部陆缘的中西沙陆块与南部陆缘的南沙礼乐滩陆块具有共轭对称性.依据S波速度梯度变化确定了南海岩石层厚度分布情况,揭示出南海北部陆缘存在一条岩石层厚度的减薄带,且该减薄带与高热流带具有较好的一致性.在综合分析的基础上,以深地震探测剖面与重、磁异常变化的对应性为基础,划定了南海边界构造的位置.     

华南及南海北部地区瑞利面波层析成像

基于华南及周边地区106个宽频带地震台站多年记录的MS≥5.0中浅源地震事件, 开展瑞利面波层析成像和速度结构特征研究, 获得了华南大陆及南海北部地区10~100 s瑞利波群速度分布图像和典型剖面下方地壳上地幔速度结构, 为理解该地区构造演化和深部过程提供约束.考虑到实际地震射线的覆盖情况以及华南地区主要构造的主体展布特征, 本文同时采用传统的规则网格剖分和平行主要构造走向的非规则网格剖分方法, 分别进行分格频散反演, 开展了不同参数化方案对反演结果影响的对比分析研究.基于瑞利面波层析成像结果, 进行了典型剖面横波速度结构反演, 重建了华南地区由内陆至南海海域主要构造单元的壳幔横波速度结构.研究结果表明, 扬子和华夏块体地壳上地幔结构特征差异显著, 扬子块体地壳和岩石圈厚度均大于华夏地块, 且扬子块体上地幔顶部速度较华夏块体低, 岩石圈厚度在雪峰山造山带下方发生过渡和转换;南海北部陆缘和南海海盆上地幔速度较高且形态相对完整, 表现为非火山型大陆边缘和已停止扩张海盆的壳幔结构特征.     

南海西沙石岛地震台下的地壳结构研究

为加强海上天然地震观测和岩石圈结构研究,我们在南海西沙群岛建立了石岛流动地震台,进行了为期一年多的观测试验.观测结果表明,虽然岛礁区的地震数据受热带气旋影响期间背景噪声较大,但仍能记录到MW 6级以上的地震.本文对具有清晰P波波形的远震记录进行了接收函数处理和计算模拟,得到台站下简单的地壳结构模型,其莫霍面深度为28 km,上地壳顶部有一层2 km厚的低速层,横波速度只有23 km/s,向下逐渐过渡到横波速度为38 km/s的下地壳.与已有的研究结果比较,发现石岛台与琼中台的地壳结构模型是西沙海槽剖面的自然延伸,西沙地块的地壳结构属减薄型陆壳,可与华南地块的正常陆壳对比.     

南海东南部陆缘地壳结构特征及其构造意义

南海东南部海域沉积厚度较大,礁体发育,构造演化复杂,导致深部结构探测不清楚,制约了对南部陆缘地壳结构的认识.本文通过对新采集和重新处理的多道地震剖面解释,结合钻井、拖网资料,对浅部地层和构造进行约束,同时利用附近海底地震（OBS）测线的速度结构,对深部结构和界面解释约束;在此基础上,开展了重震联合反演,分析地壳密度空间分布特征,结合重力梯度特征对构造单元进行识别.通过对东西两条测线的上下和全地壳厚度、拉伸因子比较,发现南海东南部的东西部深部结构存在差异性;礼乐断裂可能是礼乐和郑和地块的分界,并控制了两个地块在南海扩张时期的相对运动.

     

南海共轭大陆边缘构造属性的综合地球物理研究

利用南海最新的重磁资料,在岩石物性分析和全海域分带变倾角化极磁异常反演磁性基底分布的基础上,选择6条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构,在此基础上进行了深部结构的对比分析.反演中尽可能以海底地震仪探测数据(OBS)、多道地震等结果作为约束,其中FF'剖面层速度分析是利用“南海大陆边缘动力学及油气资源潜力”973项目200...