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     

南海西沙海槽,一条古缝合线

西沙海槽是一条水深１５００－３４００ｍ，长４２０ｋｍ的水槽，新生代沉积厚２－６ｋｍ。槽内发现北倾的地壳断裂。海槽的南北两侧之地壳结构差异很大。从区域地质资料看，我们认为西沙海槽一条印支时期的古缝合线。     

南海西沙海槽地区的海底热流测量

为了解南海西沙海槽区的地热特征,利用Ewing型地热探针在该区开展了地热测量,并利用TK04热导率仪测量了相关站位表层沉积物样品的热导率,获得了7个站位的热流数据。结果表明,研究区7个站位的热导率变化范围为0.88~1.06 W/m.K,平均为0.96 W/m.K,地温梯度变化范围为85~120℃/km,热流值变化范围为83~112 mW/m2,平均达到95 mW/m2。分析表明测量结果与20世纪80年代中美合作在西沙海槽的地热测量结果一致性较好,说明研究区仍具有高热流特征,推测高热流特征可能与本区高热背景、莫霍面埋深较浅、断裂发育、晚期岩浆活动和基底起伏等有关。     

南海北部陆缘地壳结构探测结果分析

深部地震和重力资料反演揭示了南海北部陆缘地壳结构在总体上由北部的华南沿海（厚约30km）向南部的洋盆（5──8km）逐渐减薄。南海的近SN向拉张不仅造成南北方向地壳结构的巨大变化，也造成东西向的明显变化。在南海北部陆缘的西部，局部拉张产生了一系列裂谷构造。西沙海槽作为一条狭窄的陆内裂谷向西延伸，海槽南北两侧地壳厚度超过25km，海槽中部地壳减薄至不足10km。西端的莺歌海盆地地壳厚仅5km，缺少明显的壳内反射－折射。在珠江口盆地中部，地壳厚度在下陆坡明显减薄，地壳下部存在较薄的（3──4km）高速层（地震波速7．2──7．5km·s－1）；在珠江口盆地东部，地壳底部存在约 10km厚、300km宽的高速层。在台湾地区，由于弧陆碰撞，曾经减薄的陆壳在碰撞带增厚，莫霍面深度超过30km。南海北部陆缘在裂谷拉张和海底扩张期间岩浆活动平静，表明南海北部陆缘为非火山型陆缘。     

南海西沙海槽岩石圈的密度结构与热-流变结构

在中德合作获得的速度－深度模型基础上，通过重力异常拟合以及地温场和流变性质的估算，获得了西沙槽的密度结构、热结构和流变结构。计算表明，海槽中部上地壳的密度比两侧低：“热”岩石圈底界在海槽中部埋深为54km，向南北两侧逐渐加深，在神弧隆起区为76km，在西沙－中沙地块达到70km；地壳热流贡献量比地幔热流小，海底热流主要来自深部；在海槽中部地幔热流最高，并且具有较高的流变强度；研究区的流变学结构具有纵向分层性及横向变化的特点，向两侧韧性层变厚，脆性层逐渐减薄。地幔顶部的脆性层底界埋深大约为26km左右，相当于650℃等温线。分析表明，海槽中部强度增加主要归因于后期的热松驰，而块体空间移动困难以及西南次海盆的扩张可能是西沙海槽没有进一步破裂的重要原因。     

冲绳海槽地壳结构的研究

根据1990年以来对冲绳海槽地质地球物理调查的最新实测资料,包括多道和单道反射地震、海底地震仪折射地震、重磁测量、水深测量、海底岩石拖网,结合国内外学者对冲绳海槽的调查研究成果,对冲绳海槽地壳结构进行了探讨,得出如下初步结论：（1）冲绳海槽是一个典型的发育在大陆地壳边缘、由陆壳张裂而成、处于裂谷作用最高演化阶段、洋壳即将产生、海底扩张即将出现的弧后活动裂谷。（2）根据火成岩发育、沉积层分布和地壳结构分析,冲绳海槽尚缺少已经开始“扩张”的证据,还不能确定海槽中央已经发育了大洋地壳。冲绳海槽目前仍属于拉薄的大陆地壳。（3）冲绳海槽作为一个浅海槽状地貌单元,形成于距今6Ma。作为一个弧后裂谷,自距今2Ma以来开始强烈的张裂活动。海槽中央张裂地堑（槽中槽）距今2Ma以来开始形成并逐渐发展。中央张裂地堑内的火成岩年龄不大于1Ma。因此,冲绳海槽是一个年青的、正在活动的弧后裂谷盆地。     

冲绳海槽地壳结构与性质研究进展和新认识

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘的弧后盆地,对其地壳结构性质的研究具有重要的理论和现实意义。本文在总结冲绳海槽重力场、广角反射/折射地震探测、海底磁异常条带以及火山岩和岩浆作用这4个方面研究成果的基础上,对海槽的地壳结构、地壳性质和所处的构造演化阶段进行了探讨。认为冲绳海槽绝大部分地区地壳厚度大于正常洋壳,应属减薄的陆壳,由裂陷作用形成;但海槽中段和南段中央地堑地壳速度结构与洋壳类似,发育条带状磁异常,且已有大量幔源物质参与了地壳的组成,具备初始扩张作用的特征。对于海槽内是否存在洋壳,仍需进一步调查和研究。     

南海北部潮汕坳陷海区海底地震仪调查实验

潮汕坳陷被认为是一个具有良好油气前景的中生代残留沉积坳陷,其中生代地层也被新近的钻井证实。为研究其盆地深部构造,“十五”863课题跨越该区进行了深地质调查。调查采用5台国产海底地震仪记录深部地震资料。处理结果显示本次调查清楚地记录到了来自地壳内部和Moho面的震相,这是国产海底地震仪在南海地区的首次成功实践。海底地震仪记录揭示沿测线的地壳在南海形成过程中减薄程度较低,中生代地层速度较高,代表致密的岩石,这些因素可能不利于油气的储集,需要在勘探中避开。     

南海北部地壳的深地震地质结构探测

１９９３年５月，中国科学院南海海洋研究与日本东京大学地震研究所等单位合作南海北部共同开展了综合地球物理测量实验，本文介绍了其中的海底地震仪海上资料采用，室内资料处理，根据资料的初步处理解释结果，文中分析了测区的地壳地质结构。     

南海西沙海槽盆地地质构造特征

西沙海槽盆地是一个发育在南海北部陆坡深水区的新生代沉积盆地,接受了厚1 500～8 000m的沉积,沉积层中部厚,南北薄,呈南北分带特征。地震剖面上表现出下断上拗的特点,盆地裂陷期的构造样式以"多米诺式半地堑"或"地堑"为特征,控制半地堑发育的主要断层有F1、F2、F3、F4、F5。盆地发育经历了古新世—渐新世断陷和中新世—第四纪拗陷两个主要演化阶段,断陷阶段发育陆相河湖相沉积,拗陷阶段发育浅海-半深海沉积。     

西沙海槽海域地形地貌特征及成因

应用多波束测量资料绘制了详细的西沙海槽海域地形图、地貌图,并把研究区划分为3个地貌单元。其中陆坡斜坡位于北部,呈北东向延伸,地形较为简单,斜坡面单一平整,地貌类型单一,主要为堆积型斜坡;西沙海槽位于中部,呈北东东向延伸,地形起伏较大,主要由槽底平原和槽坡组成,且在槽坡上发育陡坎、冲刷沟谷、阶地等次一级地貌类型;西沙海台位于南部,呈近东西向展布,地形变化复杂,地貌类型众多,表现为海山、海丘、小台地、洼地等相间排列的波状起伏的地貌特征。地貌形成与演化主要受南海新生代两次海底扩张控制。第1次海底扩张期间,西沙海槽可能已开始发生张裂。第2次海底扩张期间,西沙海槽分3个阶段发生张裂断陷,而且其强弱在东西方向上差别巨大,致使形成了现今东深西浅、东窄西宽、槽壁陡峭的近东西向延伸的海槽地貌,奠定了研究区内地貌的基本轮廓。而地质构造、火山活动、海平面变化等内外营力的共同作用则控制次级地貌类型的形成与演化。     

西沙海槽潜在天然气水合物成因及形成地质模式

西沙海槽具备良好的热解成因气及断层通道、深部异常压力等运移条件,分析海底表层沉积物所含甲烷气来源可以很好地指示潜在天然气水合物成因.西沙海槽海底表层沉积物所含甲烷气以热解成因气为主,可能混有少量生物成因气.表层沉积物所含甲烷气为断层渗逸-自由扩散作用双重运移结果,主要有3种来源：（1）直接来自于下部断层通道中气态烃的释放;（2）来自于动态变化的水合物分解,再由渗滤作用或沿浅部微小断层向上运移;（3）来自于原地少量的生物气.不同地区有不同的气体来源,这是海底表层沉积物甲烷高值区与下部断层相关性较大而与BSR区域并非完全一致的原因.甲烷气来源及运聚条件综合分析表明,潜在天然气水合物以热解成因为主,为断层-渗滤综合地质模式.     

南海北部西沙海槽盆地新生代层序地层及地震相

西沙海槽盆地是南海北部陆坡西段的一个勘探程度较低的大型新生代深水沉积盆地。基于新采集的高精度多道地震资料并结合周边地区地质特征对盆地进行了层序地层分析,在研究区内识别出8个地震反射界面,结合地震剖面振幅旋回性变化,将研究区新生代地层划分了3个超层序和8个层序,并进一步论述了各层序的顶底接触关系、地震反射特征、地层厚度、层速度及砂岩含量等。在层序格架内识别出5类典型的地震相:平行-亚平行相、楔状发散相、前积相、杂乱相及水道充填相。在地震相划分和沉积相分析的基础上,通过对各层序沉积特征和沉积发育史的分析,认为始新世研究区呈现出陆相湖盆沉积体系特征;渐新世,盆地遭受海侵,研究区接受滨海相和浅海相沉积;早中新世,盆地中部沉积大规模半深海相沉积;中中新世末海平面出现下降,陆坡半深海环境的范围有所减小,西沙海槽浊积水道的雏形形成;晚中新世之后,研究区进入稳定的区域沉降阶段,主要发育了一套半深海-深海相泥岩沉积。此外,由研究区南北缘隆起区提供物源在层序内部还发育有近岸水下扇、三角洲、扇三角洲等沉积体,由地形高差控制作用在陡坡带或断层下降盘还形成了斜坡扇、浊积体。     

冲绳海槽地区地球物理场特征及地壳结构分析

利用冲绳海槽地区最新的调查资料,系统地总结和分析了冲绳海槽地区地震波场、重力场、磁力场、热流场的特征,通过居里面的反演和莫霍界面的计算,结合编绘的图件对该地区的居里面深度和莫霍面深度的分布特征进行了研究。居里面的深度为4~15 km,莫霍面深度在4~28 km之间,综合分析以往OBS的调查结果和地震资料解释成果,对该地区的深部地壳结构进行了探讨。     

广角反射/折射地震探测揭示的冲绳海槽地壳结构

广角反射/折射地震探测是研究冲绳海槽地壳结构与性质的有效方法。通过收集整理冲绳海槽及邻区广角反射/折射地震研究成果,对冲绳海槽地壳结构性质进行了探讨。结果表明,冲绳海槽地壳厚度较薄,绝大部分地区属于减薄的陆壳,但局部已出现洋壳;海槽北、中、南三段处于不同的构造演化阶段,地壳厚度、结构、减薄方式等存在较大差异;琉球俯冲带不同分段活动特征及构造应力场的不同是造成冲绳海槽地壳结构性质和构造演化南北差异的主要原因;冲绳海槽内洋壳局限于海槽中、南段轴部,在轴部地堑沿走向方向布设OBS测线将有助于进一步确定洋壳的存在。     

南沙群岛与西沙群岛及其邻近海域海洋底栖生物种类对比

南沙群岛和西沙群岛是我国南海最大的两个群岛。解放后，我国海洋生物工作者对两个群岛进行了多次考察，记录描述了大量海洋生物种类(包括新的分类单元)。近年来以中国科学院为主的我国海洋科学工作者对南沙群岛进行了重点考察，获得了很多重要资料和生物样品，但很多分类学专家却认为对南沙群岛的样品采集和分类学研究还很肤浅，远未达到对西沙群岛的采集和研究深度，这是因为南沙群岛已发现的种类在某些类群上少于西沙群岛，因此被认为南沙群岛的物种多样性程度不如西沙群岛。作者为了解目前两群岛海洋生物的物种研究状况，根据现有资料，对两群岛已描述的底栖生物种类作了比较，为今后加强对南海珊瑚礁的保护提供科学依据。