南海北部珠江口—琼东南盆地地壳速度结构与几何分层

基于南海北部大陆边缘珠江口—琼东南盆地深水区实施的14条近垂直深反射地震探测叠加速度谱,利用Dix公式将叠加速度剖面转换为地壳层速度剖面,并利用时深转换方法构建了深度域地壳层速度模型,综合各地壳速度剖面分析了南海北部大陆边缘珠江口与琼东南盆地不同深度层次的P波速度变化趋势以及地壳几何分层特征.结果表明,琼东南盆地区可分为4～8 km沉积层（VP为1.7～4.7 km/s）、4～10 km厚的上地壳层（VP为5.2～6.3 km/s）、5 km〗左右的下地壳层（VP为6.4～7.0 km/s）以及2～6 km厚的高速下地壳底层（VP＞7.0 km/s）.VP＞7.0 km/s下地壳高速层的存在被认为是岩石圈伸展、下地壳底部底辟构造或者是残存的原始华夏下地壳基性层的地震学指示;综合研究区地球物理探测成果构建了跨越华南大陆与南海北部陆坡区剖面莫霍和岩石圈底界图像,揭示出岩石圈上地幔在华南大陆与南海北部大陆边缘的减薄特征.     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

深化南海大陆边缘研究

南海作为中国重要的边缘海,在中生代期间经历西部特提斯域的构造演化,形成主动大陆边缘.在新生代期间受太平洋域构造演化作用的影响在南北两侧出现陆缘共轭张裂,形成发育多个大型新生代盆地的被动大陆边缘.中国南海从主动大陆边缘转化为被动大陆边缘,不仅是大陆边缘动力学研究的天然实验室,而且还蕴藏着极其丰富的石油和天然气资源,从而持续激发着科学家的广泛研究兴趣.     

中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构

依据地震波速得到的上地幔温度和气象台站记录的地表温度为约束,结合地表热流和热导率观测数据,利用有限元方法计算了中国大陆及邻区岩石圈三维热结构.基于此温度结果和GPS观测得到的应变率数据,以滑动摩擦、脆性破裂和蠕变三种强度机制为约束,计算得到了中国大陆及邻区岩石圈三维流变结构.结果显示:弱强度和低等效黏滞性系数的下地壳在中国大陆及邻区普遍存在,并且下地壳的流变强度和等效黏滞性系数比上地壳和岩石圈地幔一般要低1~2个数量级;中国大陆范围内青藏高原存在着厚度最大、强度最低的下地壳;青藏高原的岩石圈强度和等效黏滞性系数比华北、华南和印度板块的都要低;岩石圈流变结构的横向分布特征与重力梯度带和地形过渡带比较一致.     

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.

     

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定.     

南海中北部陆缘横波速度结构及其构造意义

纵横波联合勘探可以得到更多关于岩石圈层岩性、物性等介质属性方面的信息,有效提高地壳物质组成的约束性.在纵波速度结构模型的基础上,通过射线追踪和走时拟合对OBS2006-3地震剖面径向分量的转换震相进行了横波速度结构模拟.结果表明:沉积层1、沉积层2的横波速度分别为0.7~0.9 km/s和1.6~1.7 km/s,波速比由2.64~3.16变化到2.41左右,较高的波速比表明沉积层固结程度不高;中生代沉积层横波速度由浅部的2.6 km/s增大到3.0 km/s,波速比为1.74~1.80;地壳中波速比为1.74~1.82,表明该剖面地壳为陆壳性质;下地壳高速层的横波速度为4.0~4.2 km/s,纵横波速比为1.73~1.78,揭示高速层的物质组成为铁镁质的基性岩,推断其与海底扩张停止之后的岩浆底侵作用有关.     

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.     

使用纵波和横波走时层析成像研究菲律宾海板块西边缘带和南海地区的深部结构

使用纵波震相及同台同源纵波和横波震相的走时资料及层析成像反演方法,分别给出了菲律宾海板块(PHP)和南海地区的纵波速度Vpf及同台同源的纵波和横波速度Vp和Vs结构. 结果表明,（1） PHP与欧亚板块(EUAP)的俯冲接触关系随地段而异,在琉球海沟,PHP向EUAP之下俯冲深达400 km;在台湾岛,EUAP先近陡直地俯冲到深度400 km,然后折向PHP之下达到660 km左右;在马尼拉海沟北段,俯冲板片几乎垂直达到660 km附近;在菲律宾海沟,PHP向EUAP之下的俯冲深度超过660 km．（2）南海地区之下是一个深达300～400 km的宽阔低速区,并且大致在莺琼海盆与700 km深处另一低速区曲折相通;在该宽阔低速区内部,有两个小而明显的低速区分别在海口火山和珠江口盆地下方．（3）对Vp和Vs及据其算出的容声速度Vb作分析发现,Vs和Vb的平均扰动量对深度的变化在一些深度范围内是反向的;年龄较大的太平洋板块俯冲体的Vs相对扰动量的平均值大于Vb的,而在较年轻的PHP俯冲体中则正好相反．     

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...     

中国大陆东南缘地震接收函数与地壳和上地幔结构

从2008—2011年,分别在中国大陆东南缘沿海和内陆两条NE向剖面上进行了宽频地震观测,利用记录到的远震波形资料提取得到1446个远震P波接收函数,用H-κ叠加扫描和CCP偏移叠加方法研究了中国大陆东南缘地壳及上地幔过渡带的结构及其变化特征.结合固定台网25个台站的H-κ结果,获得中国大陆东南缘(福建地区)地壳厚度从内陆到沿海逐渐减薄的图像:地壳从闽西北山区的33 km减薄到厦门沿海一带的29 km以下,平均地壳厚度为31.3 km,具有陆地向洋壳过渡的特征;地壳泊松比从内陆到沿海显示出分带特征,闽中西部内陆地区小于0.26,沿海地带高于0.26,且在断裂带的交汇区域表现为相对异常高值.地壳上地幔顶部(0~200 km)的CCP偏移叠加成像结果显示闽江断裂等NW向断裂深切Moho界面,在断裂两侧Moho面急剧抬升或下沉,产状改变,这些特征向内陆地区逐渐变得不明显.闽江等NW向断裂对研究区地壳厚度、地震等有明显控制作用.上地幔尺度(300~700 km)的CCP偏移叠加成像,未见410 km和660 km速度间断面突变和起伏异常,其绝对深度略大于IASP91模型的,上地幔转换带厚度正常(250±5 km),表明中国大陆东南缘上地幔转换带未受欧亚与菲律宾板块碰撞的明显影响,推断中国大陆东南缘及台湾海峡下方不存在俯冲板块,或俯冲前缘未扰动到410 km的深度.     

Stretching characteristics and its dynamic significance of the northern continental margin of South China Sea

To investigate the thinning of the whole crust, and the contribution of the upper versus lower crust to the stretching since Cenozoic, we calculated the stretching factor of the northern margin of South China Sea with data such as whole crustal thickness, depth of Cenozoic sedimentary basement and the horizontal displacement of faults. An isometric line drawing on whole crustal stretching factor is then obtained. Along the seismic Line 1530 in Baiyun sag, we also calculated the stretching factors of the upper and lower crust. The results suggest that the whole crustal thickness decreases seaward while the whole crustal stretching factor increases from shelf to slope. The Moho upwells highest beneath where the crust is thinned most. The value of the whole crustal stretching factor ranges from 1.5 to 6. Two areas were thinned intensely: the center of Yinggehai Basin, and the Baiyun sag in the Pearl River Mouth Basin. The calculation of the upper and lower crustal stretching factors from DSP1530 in Baiyun sag shows that the original crust of Baiyun sag should be thinned before deformation. Its pre-Cenozoic evolution as well as tectonic position during Cenozoic might be responsible for that.     

Phytoplankton growth and microzooplankton grazing in the continental shelf area of northeastern South China Sea after Typhoon Fengshen

Dilution experiments were used to investigate the phytoplankton growth and microzooplankton grazing in the continental shelf area of northeastern South China Sea during 30 June and 7 July, 2008, occurring about a week after Typhoon Fengshen. We detected negative phytoplankton growth rates (−0.03 to −2.02 d⁻¹) and measured grazing rates of microzooplankton on phytoplankton in size-fractionations of 20-200 μm (1.25±0.44 d⁻¹), 3-20 μm (1.48±0.63 d⁻¹) and <3 μm (1.02±0.42 d⁻¹). Results showed significant correlations between phytoplankton growth and microzooplankton grazing rates, between phytoplankton and ciliate abundance, and between the dominant phytoplankton Thalassionema nitzschioides and the dominant ciliate Helicostomella longa (p<0.05). Phytoplankton decay, due to nutrient-limited conditions occurring with the fading of upwelling and spreading of freshwater plume after Typhoon Fengshen, may account for negative phytoplankton growth rates in this study. Synergism in the specific size-selective grazing of various species, including ciliates and heterotrophic dinoflagellates, may contribute to similar grazing rate on phytoplankton in different size-fractionations, at the integrated level. Interactions between phytoplankton and microzooplankton, including grazing selectivity, top-down and bottom-up control between phytoplankton and microzooplankton may contribute to these findings. Our results indicate that under conditions of negative phytoplankton growth microzooplankton grazing may reduce energy loss from the epipelagic waters by retrieving energy from the decaying phytoplankton community.     

地震海洋学方法在研究南海东北部海水水体结构中的应用

反射地震方法一般用于地下地质结构的探测.本文采用南海东北部的一条地震测线记录,通过对水体反射信号的处理,获取了该测线上海水的声速剖面,并获得了海水水体结构的直观图像.在反射地震剖面上,可以看出南海东北部上层海水结构较为稳定,没有明显的水体侵入痕迹,但中、深层海水中内波较为发育,这与物理海洋学上的研究结果是一致的.本文通过设计合理的数据模型说明了地震海洋学这种方法的可行性,并对地震海洋学的工作方法和方向上提出了一些意见和建议.     

南海北部陆缘深水-超深水盆地成因机制分析

本文以海洋地质调查和油气勘探开发中积累的地质和地球物理资料的解释和分析为基础,描述和划分了南海北部被动陆缘地壳岩石圈结构构造单元,由陆向海划分出近端带、细颈化带、远端带和洋陆转换带（OCT,含边缘高地）四个构造单元.从细颈化带到OCT基本处于现今陆架坡折带之外的深水-超深水区的范围,以强烈的地壳薄化和发育大型拆离断层控制的拆离盆地为特征.这些深水-超深水盆地的同裂陷阶段均经历了早期均一断陷、中晚期拆离式断陷的演化过程,受控于南海北部大型拆离断层作用及其所导致的岩石圈临界破裂过程.新的深水-超深水盆地形成机理的认识为南海北部陆缘岩石圈的非瞬时伸展破裂过程的分析提供了新的视角,同时,陆缘深水-超深水盆地具有独特的构造-沉积体系配置和构造-热演化过程,将为科学评价南海北部陆缘深水-超深水盆地油气勘探潜力提供新的思路.     

多源探测数据揭示的南海东北部三维地壳结构特征

南海东北部洋陆转换带及其邻区复杂的地壳结构一直是南海岩石圈结构研究和深水油气勘探的热点.本研究基于覆盖南海东北部的119条地球物理探测数据（包括二维地震和OBS/OBH/ESP等剖面）,采用已有OBS数据拟合的时-深关系进行转换,提取主要沉积地层界面和Moho面深度信息;参考区域深钻资料,利用离散平滑与克里金插值法对研究区的数据稀疏区进行插值,在此基础上建立了南海东北部三维地壳结构模型.结果显示：南海东北部的地壳拉伸减薄具有空间差异性.平面上,可以分为地壳轻微、中等和强烈减薄区（拉伸系数分别小于1.5、1.5~2.5之间和大于2.5）;Moho面深度向SW向变浅,洋陆转换带宽度由东部的50 km变窄至西部的20 km;北部陆架区发育一系列NE走向的断陷,推测主要受到滨海断裂带的控制,南部陆坡深水区部分凹陷发育巨厚沉积层,可能是由于深水区大型正断层活动和南海扩张过程中陆壳向海掀斜的共同作用.垂向上,Moho面深度与沉积层底界表现为镜像关系,上地壳拉伸系数基本都大于下地壳;且东沙隆起及其邻区的下地壳下部发育高速层,其厚度以近东西向为轴向南北方向变薄.研究揭示的南海东北部三维地壳结构,特别是Moho面结构特征,是认识其深部动力过程和构造活动的重要依据,可为探讨南海洋盆的扩张和演化提供参考.

     

The history of the Cretaceous environments of the northeastern Asian continental margin, Russia

Abstract The Cretaceous geodynamic and paleogeographic evolution of the northeastern Asian continental margin is summarized in five maps for time-intervals of 115-110, 100-90, 90-85, 85-74 and 70-50 Ma. Four major evolutionary stages are recognized: (i) the moderate extensional tectonic regime and origination of a system of island arcs in the Jurassic-Neocomian stage; (ii) Middle Cretaceous strong collisional and accretional processes resulting in the Asian continent formation in the Barremian-Early Albian stage; (iii) the origination of the subduction-related Okhotsk-Chukotka continental marginal volcanic belt in relation to the newly formed convergent plate boundary in the Late Albian-Senonian stage; and (iv) the next collision accompanied by the extinction of the subduction-related volcanism in the Late Cretaceous-Early Paleocene stage (Laramian orogeny) and displayed rift-related processes with the intraplate-type volcanism on the Asian continental margin. Those stages had been established through the whole Pacific ring and had close genetic relationships with mid-ocean ridges tectonic activity.     

利用远震接收函数方法研究南海西沙群岛下方地壳结构

利用西沙琛航岛流动地震台站和永兴岛固定地震台站的资料,提取了远震P波接收函数,结合正演和反演方法模拟了台站下方的地壳结构.模拟结果显示:西沙群岛地壳顶部存在2 km厚的新生代低速沉积层,横波速度只有2.0~2.2 km/s;上地壳为一速度梯度带,横波速度由2 km处的3.4 km/s逐渐增加到12 km深度时的3.8 km/s;下地壳存在明显低速层,厚度达到12 km,平均横波速度3.5 km/s;莫霍面埋深26~28 km,也表现为一速度梯度带,横波速度从3.8 km/s变化到4.6 km/s左右,并保持稳定;该地区的地壳泊松比值大于0.3,推测西沙群岛的壳内低速层和异常泊松比值与地幔热活动引起的韧性流变构造和岩石矿物的各向异性排列有关.     

Morphology,sedimentary characteristics,and origin of the Dongsha submarine canyon in the northeastern continental slope of the South China Sea

The Dongsha submarine canyon is a large canyon belonging to a group of canyons on the northeastern South China Sea margin. Investigation of the Dongsha canyon is important for understanding the origin of this canyon group as well as the transport mechanism of sediments on the margin, and the evolution of the Taixinan foreland basin and the associated Taiwan orogenic belt. In this study, the morphology, sedimentary characteristics, and origin of the Dongsha canyon were investigated by integrating high-resolution multi-channel seismic reflection profiles and high-precision multibeam bathymetric data. This is a slope-confined canyon that originates in the upper slope east of the Dongsha Islands, extends downslope in the SEE direction, and finally merges with the South Taiwan Shoal canyon at a water depth of 3000 m. The total length and average width of the canyon are around 190 and 10 km, respectively. Eleven seismic sequence boundaries within the canyon fills were identified and interpreted as incision surfaces of the canyon. In the canyon fills, four types of seismic facies were defined: parallel onlap fill, chaotic fill, mounded divergent facies, and migrated wavy facies. The parallel onlap fill facies is interpreted as alternating coarser turbidites or other gravity-flow deposits and fine hemipelagic sediments filling the canyon valley. The chaotic fill facies is presumed to be debrites and/or basal lag deposits filling the thalwegs. The mounded divergent and migrated wavy seismic facies can be explained as canyon levees consisting mainly of overspilled fine turbidites and sediment waves on the levees or on the canyon-mouth submarine fans. Age correlation between the sequence boundaries and the ODP Site 1144 data suggests that the Dongsha canyon was initiated at approximately 0.9 Ma in the middle Pleistocene. Mapping of the canyon indicates that the canyon originated at the upstream portion of the middle reach of the modern canyon, and has been continuously expanding both upstream and downstream by retrogressive erosion, incision, and deposition of turbidity currents and other gravity transport processes. The ages of the sequence boundaries representing major canyon incision events are in good agreement with those of global sea-level lowstands, indicating that sea-level changes may have played an important role in the canyon's development. The Dongsha canyon developed in a region with an active tectonic background characterized by the Taiwan uplifting and the development of the Taixinan foreland basin. However, no evidence suggests that the canyon formation is directly associated with local or regional faulting and magmatic activities. Turbidity currents and other gravity transport processes(including submarine slides and slumps) may have had an important influence on the formation and evolution of the canyon.     

南海东北部陆坡冷泉系统的浅地层剖面特征与分析

本文通过对南海东北部陆坡区浅地层剖面资料的处理,结合横跨陆坡区的长地震测线,总结了该区浅层气聚集、海底流体运移、泥火山和冷泉活动在浅地层剖面中的特征,并对剖面中出现的声学空白带现象做了分类.研究认为浊反射、增强反射等现象,反映了该区域存在广泛的浅层气聚集.对声学空白带成因的分析,认为窄空白带很可能对应海底流体运移的通道,而宽空白带则可能由沿地层分布的浅层气引起,同时提出了自生碳酸盐岩体散落分布造成声学空白的可能性.我们在南海东北部陆坡区发现了泥火山,并讨论了其运移通道及对BSR的破坏.同时发现研究区水体中存在声学异常体,推断为冷泉羽状流,指示该区存在活动的冷泉.本文依托大量的浅地层剖面数据,对南海东北部陆坡区的冷泉系统有了较全面的认识,对冷泉系统剖面特征的成因进行了初步探讨,可为南海冷泉系统研究的进一步开展提供有益参考.