南海东北部海陆联测与海底地震仪探测

利用三分量海底地震仪、陆上便携式地震仪和海上气枪震源在南海东北部首次进行了海陆联合的深地震探测,测线呈北北西-南南东方向,垂直于区域构造走向,总长达500km,所获得的数据质量好,深部信息丰富,可分辨出Pg、Pn、PmP等地震相,为南海东北部深部地壳结构及油气盆地形成演化的研究提供了重要的基础数据。     

南海中央次海盆OBS位置校正及三维地震探测新进展

南海中央次海盆首次开展的三维海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)探测试验, 对于全面认识南海扩张脊处速度展布特征及海底扩张历史有着重要意义.海底地震仪的位置是研究三维地震结构的关键参数之一, 高精度的三维OBS数据处理, 决定着后期地震结构反演模型的分辨率与准确性.利用直达水波走时信息, 综合最小二乘法反演原理, 并采用蒙特卡罗法模拟OBS降落海底的过程, 完成了南海中央次海盆试验区39台OBS数据格式转换与位置校正工作; 同时探讨了蒙特卡罗法应用于位置校正的精度问题.处理后OBS综合记录剖面中展示了多组清晰可靠、来自珍贝-黄岩火山链下深部结构中的P波震相, 如Pg、PmP和Pn震相, 为下一步南海中央次海盆的三维层析成像奠定了坚实数据基础.      

南海南部深地震探测及南北共轭陆缘对比

南海南部最新深地震探测对于南海南北共轭陆缘的对比研究及南海形成演化理论的研究至关重要.以南海深地震探测发展历程和南海南部区域地质地球物理特征为基础,借鉴世界上典型共轭陆缘对比研究的方法,结合2009年新获得的两条海底地震仪测线.指出了南海南部及深海盆深部结构研究的迫切性与重要性,并提出西南次海盆的深部结构、洋盆中海山的...     

深部探测揭示中国地壳结构、深部过程与成矿作用背景

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe;以下简称"专项")是目前中国实施的规模最大的地球科学研究计划之一,涉及从地表到深部的地质、地球物理和地球化学多学科多领域探测实验。专项自2008年实施以来,完成了全国4°×4°、华北和青藏高原1°×1°的大地电磁阵列观测,建立了全国地球化学基准网(单元大小为160km×160km,含78种元素);完成了青藏高原、华南—中央造山带、华北和东北等多条超长深地震反射与折射剖面联合探测、宽频带地震与大地电磁剖面观测,其中深地震反射剖面约6 160km,成功研究、实验了地壳与地幔深部探测的一系列技术方法,积累了丰富经验,极大地加快了中国深部探测的进度,使中国进入国际深部探测大国的行列。专项在中国东部长江中下游和南岭成矿带开展的矿集区立体探测卓有成效,矿集区三维"透明化"技术不断成熟与完善;揭示了中国东部长江中下游和南岭成矿带深部成矿的动力学背景。专项部署了罗布莎、金川、南岭、庐枞和铜陵矿集区和腾冲火山地热构造带等12口大陆科学钻探实验与异常验证钻孔,在西藏罗布莎等地发现一系列深部地幔物质,在南岭于都-赣县和安徽庐枞矿集区发现深部厚大矿体、矿化异常和重要矿化线索。专项开展了青藏高原东南缘和华北地区的地应力监测网建设,有效提高了地应力测量与监测技术水平,深化了地震与地质灾害链成因研究;岩石圈三维结构与地球动力学数值模拟的能力得到不断提高。专项开展的大陆地壳结构与演化综合研究,加深了对中国中生代以来一系列重要地质问题及其深部动力学机制的认识。专项成功研制的中国首台"地壳一号"万米超深科学钻探钻机,在深部探测仪器装备自主研发方面具有里程碑式意义;同时,成功研制了地面电磁探测(SEP)系统、固定翼无人机航磁探测系统、无缆自定位地震勘探系统、移动平台综合地球物理数据处理与集成系统等深部探测关键仪器装备与软硬件系统。专项实现了技术创新与重大科学发现的并举,适应中国地质地貌条件和岩石圈结构特征,初步形成了针对不同层次、不同尺度、不同精度深部探测问题的技术方法体系,建立了一系列探测试验基地,为组织实施中国地壳探测工程奠定了坚实基础。深部探测已经成为我国地学发展的一个重要趋势。     

准噶尔中东部地区深部电性结构电磁探测

为了解准噶尔盆地深部构造特征,综合利用“深部探测技术与试验研究(SinoProbe)”项目在准噶尔盆地45°N 88°E处建立的大地电磁标准点实测资料,应用非线性共轭梯度法(NLCG)对该测站两条短剖面进行二维反演,结合新疆准噶尔盆地区域地质资料,对该地区地层电性结构进行了初步分析,发现准噶尔盆地中东部地区地下结构具有很好的电性分层.与现有地质资料相结合,分析发现其电性分层与地壳分层具有较好的对应.根据岩石层电导性推断:研究区域莫霍面埋深在46 km附近,岩石圈厚度在100 km左右.研究结果对准噶尔中东部地区深部地壳结构的认识具有一定的参考价值.      

新疆地学断面（泉水沟—独山子）深地震测深成果综合研究

新疆地学断面 (泉水沟 独山子 )深地震测深剖面的分段成果已经先期分别发表 ,根据已经发表的资料 ,本文着重全线震相的对比 ,并讨论地壳构造与地质演化的关系。该剖面全长约 12 0 0km ,南起西昆仑山 ,穿过塔里木盆地 ,跨越天山 ,止于准噶尔盆地南缘。该剖面共设 12个炮点 ,共用炸药 2 0t,投入地震仪 12 0台 ,共获有效三分量记录 973个。在折合时间记录截面图上识别出 6个震相 (Pg,P2 ,P3,P4,Pm,Pn) ,经走时反演和射线追踪拟合获得速度结构模型。最终的模型显示塔里木盆地主体的地壳厚度为 3 8～ 4 6km ,而且塔里木南缘的Moho界面南倾 ,与结晶基底南倾的角度大体一致。从塔中隆起至西昆仑山前 ,Moho面深度从 4 0± 2km加深到 5 7km ,但继续向南深入到西昆仑北坡之下 ,Moho产状变平 ,深度减小到 5 4km。以西昆仑北坡基底抬升、下地壳增厚和山前凹陷内存在巨厚沉积的观测事实为依据 ,推断塔里木盆地南缘地壳向西昆仑山下俯冲 ,但俯冲的距离和深度可能有限。天山地区观测到了清楚的Pn 震相 ,速度为 8.15km/s。整个天山地区Moho平均深度为 5 2km ,地壳结构复杂 ,其中地壳为 3～ 7km厚 ,速度值 5 .6km/s的低速层。中天山之下的Moho略显隆起 ,中、北天山交界处Moho明显错断。地壳内部各层厚度横向变化较大 ,具     

利用物探资料对西安凹陷和固市凹陷基底结构特征的研究

为了探测渭河新生代盆地的基底组成和结构构造,调查渭河盆地主要地层厚度、埋深和构造特征,在渭河盆地开展二维地震勘探测量,在全面收集渭河盆地以往物探和钻孔资料的基础上,通过实测地震剖面,划分渭河盆地新生界地层,得到固市凹陷基底深约8 100km,西安凹陷基底深约6 600km,固市凹陷明显比西安凹陷基底深,这是本次工作最大的成果之一。再结合收集的重力数据,经过消除莫霍面影响后,分析渭河盆地西安凹陷和固市凹陷整体重力场变化特征,结果表明造成西安凹陷重力低,但基底浅;固市凹陷重力高,但基底深。这种实际地质情况是由于西安凹陷新近系沉积地层比固市凹陷沉积地层厚且深,而古近系地层却较之薄而浅,这种"跷跷板"式的地层分布特征能够引起重力异常"非常规"现象出现。通过此次工作实践,对渭河新生代盆地的基底组成和结构构造有清楚认识,对评价重点勘查区的成藏条件,为渭河盆地氦气资源远景调查提供借鉴。     

CSAMT法在深部地质结构探测中的应用——以相山铀矿田邹家山地区为例

介绍了采用可控源音频大地电磁(CSAMT)测深在相山火山盆地邹家山地区进行的深部地质结构探测研究。通过此次探测,成功划分出了该地区2 km以浅范围内的组间界面和基底界面,识别出了3条断裂,揭露了地下岩体、构造的形态特征。通过与钻孔信息对比,发现CSAMT方法所划分的组间界面位置与实际位置吻合较好,证明了CSAMT方法在该区的深部地质信息探测中是一种行之有效的方法。     

短周期密集台阵探测的应用进展

正近年来,基于噪声成像和密集台阵观测手段的发展是地震学研究技术和方法的重要变革,该方法已经成为地球深部精细结构探测研究中的重要手段。随着便携式一体化短周期地震仪改进和完善,该类型地震仪集成了数据采集器、单或三分量拾振器、大容量锂电池和GPS时钟等。相对于宽频带地震仪有价格优势,其体积较小非常便于野外施工,     

措勤盆地色林错-申扎北剖面电性特征分析

这里介绍了大地电磁测深在色林错-申扎北剖面的应用,根据电性特征对盆地边界、基底埋深和盆地基本构造格架给出了初步认识。分析表明:色林错地区表现为"南隆北坳"特征,中北部凹陷最大深度接近5km,南部隆起部分基底埋深小于2km,发育郎山组和多尼组地层,盆地内发育多条断裂,控制了盆地形态。     

Crustal structure beneath the east side of Pearl River Estuary from onshore-offshore seismic experiment

ABSTRACT

The land-sea transition zone in the northern South China Sea (SCS) records important information from the continental rifting to the seafloor spreading. The crustal structure is the key to explore the deep tectonic environment and the evolution of the SCS. In 2015, the onshore-offshore 3D deep seismic experiment was carried out on the Pearl River Estuary (PRE). Explosions and air guns were used as sources on land and at sea respectively in this experiment.Onshore seismic stations and Ocean Bottom Seismographs (OBSs) synchronously recorded the seismic signals. We focus on an onshore-offshore seismic profile (L2, SE-trending) along the eastern side of the PRE. By modelling the seismic travel times, we constructed a P-wave velocity model along the profile. The model shows that the sediment on land is thin and has seismic velocities of 4.5–5.5 km/s. In contrast, thickness of the offshore sediment gradually increases to more than 4.0 km, and the velocities vary between 2.0 km/s and 4.5 km/s. The onshore and offshore crustal velocities are 5.8–6.8 km/s and 5.5–6.8 km/s, respectively. At depth between 15 km and 20 km, a low-velocity layer (LVL; only 5.9 km/s) is detected, pinching out under the Littoral Fault Zone (LFZ). The LVL has probably accommodated the crustal extension beneath the land area, resulting in low extent of the crustal thinning. A slightly uplifted Moho exists beneath the Dongguan fault depression zone, representing a place where hot mantle materials ascend. Localized thickening of the sediments and rapid thinning of the crust characterize the LFZ, and it can be regarded as a tectonic boundary between the South China (SC) with normal continental crust and the northern SCS margin with extended continental crust.     

Tectonic evolution of the triple junction off central Honshu for the past 1 million years

We discuss several models of the evolution of the trench-trench-trench triple junction off central Honshu during the past 1 m.y. on the basis of plate kinematics, morphology, gravity and seismic reflection profile data available for the area. The study area is characterized by large basins, 7–8 km deep on the inner lower trench slope on the Philippine Sea side and the deep (9 km) Izu-Bonin Trench to the east. Between the basins and the trench, there are 6–7 km-deep basement highs. The triple junction is unstable due to the movement of the Philippine Sea plate at a velocity of 3 cm/yr in WNW direction with respect to Eurasia (Northeast Japan), subparallel to the strike of the Sagami Trough. Generally we can expect the boundary area between the Philippine Sea and Pacific plates to be extended because the Pacific plate is unlikely to follow the retreating Philippine Sea plate due to the obstruction of the southeastern corner of Eurasia. The above peculiar morphology of the junction area could have resulted from this lack of stability. However, there are several possible ways to explain the above morphology.

Our gravity model across the trench-basement high-basin area shows that the basement highs are made of low-density materials (1.8–2 g/cm³). Thus we reject the mantle diapir model which proposes that the basement highs have been formed by diapiric injection of serpentinites between the retreating Philippine Sea plate and the Pacific plate.

The stretched basin model proposes that the basins have been formed by stretching of the Philippine Sea plate wedge. We estimated the extension to be about 10 km at the largest basin. We reconstructed the morphology at 1 Ma by moving the Philippine Sea plate 20 km farther to the east after closing the basins, and thus obtained 8 km depth of the 1 Ma trench, which is similar to that of the present Japan Trench to the north. Although this stretched basin model can explain the formation of the basins and the deep trench, other models are equally possible. For instance, the eduction model explains the origin of the basin by the eduction of the Philippine Sea basement from beneath the basement high, while the accretion model explains the basement highs by the accretion of the Izu-Bonin trench wedge sediments. In both of these models we can reconstruct the 1 Ma trench depth as about 8 km, similar to that of the stretched basin model.

The deformation of the basement of the basins constitutes the best criterion to differentiate between these models. The multi-channel seismic reflection profiles show that the basement of the largest basin is cut by normal faults, in particular at its eastern edge. This suggests that the stretched basin model is most likely. However, the upper part of the sediments shows that the basement high to the east has been recently uplifted. This uplift is probably due to the recent (0.5 Ma) start of accretion of the trench wedge sediments beneath this basement high.     

Lower lithospheric structure beneath the Trans-European Suture Zone from POLONAISE''97 seismic profiles

The large-scale POLONAISE'97 seismic experiment investigated the velocity structure of the lithosphere in the Trans-European Suture Zone (TESZ) region between the Precambrian East European Craton (EEC) and Palaeozoic Platform (PP). In the area of the Polish Basin, the P-wave velocity is very low (Vp <6.1 km/s) down to depths of 15–20 km, and the consolidated basement (Vp5.7–5.8 km/s) is 5–12 km deep. The thickness of the crust is 30 km beneath the Palaeozoic Platform, 40–45 km beneath the TESZ, and 40–50 km beneath the EEC. The compressional wave velocity of the sub-Moho mantle is >8.25 km/s in the Palaeozoic Platform and 8.1 km/s in the Precambrian Platform. Good quality record sections were obtained to the longest offsets of about 600 km from the shot points, with clear first arrivals and later phases of waves reflected/refracted in the lower lithosphere. Two-dimensional interpretation of the reversed system of travel times constrains a series of reflectors in the depth range of 50–90 km. A seismic reflector appears as a general feature at around 10 km depth below Moho in the area, independent of the actual depth to the Moho and sub-Moho seismic velocity. “Ringing reflections” are explained by relatively small-scale heterogeneities beneath the depth interval from 90 to 110 km. Qualitative interpretation of the observed wave field shows a differentiation of the reflectivity in the lower lithosphere. The seismic reflectivity of the uppermost mantle is stronger beneath the Palaeozoic Platform and TESZ than the East European Platform. The deepest interpreted seismic reflector with zone of high reflectivity may mark a change in upper mantle structure from an upper zone characterised by seismic scatterers of small vertical dimension to a lower zone with vertically larger seismic scatterers, possible caused by inclusions of partial melt.     

南海北部深水及超深水区现今地温场及热结构特征研究

依据前人对岩石圈层结构的认识和地震反射界面揭示的沉积充填,本文对南海北部深水及超深水区域的现今地温场特征及岩石圈热结构进行了计算。结果表明：南海北部深水及超深水区具有“热盆”特征,超深水区较深水区更热,但超深水区沉积基底的现今温度较深水区低。大地热流值的总体变化趋势表现为从深水区向超深水区逐渐增高,与地壳和岩石圈向南减薄趋势一致。南海北部深水及超深水区具有“冷壳热幔”的岩石圈热结构特征。地壳热流主要由基底的构造形态和地壳减薄程度控制,地幔热流则只受控于岩石圈基底埋深。     

珠江口外海域滨海断裂带沿构造走向的变化特征

珠江口外海域滨海断裂带是南海北部陆缘重要的控震和发震构造,其研究关系到区域防震抗震、地壳稳定性评价及对南海构造演化的认识.为探明滨海断裂带沿构造走向上的变化特征,对2015年珠江口海陆联测数据进行了处理,使用射线追踪、走时模拟等方法,获得了珠江口西侧的地壳纵波速度结构模型和滨海断裂带在珠江口地区的发育位置和构造形态等信息.结果显示,珠江口西侧滨海断裂带总体倾向SE,向下可能延伸至莫霍面;沉积层在断裂带陆侧较薄,在滨海断裂带处突然增厚;断裂带内地壳速度为5.3~6.7 km/s,相对两侧地壳表现出低速特征;莫霍面的埋深由断裂带陆侧的28.5 km抬升至其海侧的24.5 km;海陆两侧的地壳结构具有明显的非均一性.对比前人在珠江口东侧的研究成果,珠江口外滨海断裂带总体形态特征相似,但也表现出明显的差异,自东向西,断裂带内部的结构形态从简单变得复杂,逐渐发育明显的阶梯状断层;北界断裂从断距很大的陡崖式正断层逐渐转变为断距较小的低角度正断层,且北界断裂的位置向北错动了一段距离,断裂带内的低速异常则逐渐变弱.本研究不但可以加深对滨海断裂带浅、深部结构的认识,而且还能为研究南海北部陆缘的发震构造提供参考.      

渤海构造收缩与沉积充填

通过对多年的渤海海岸线变化、水深变化、构造、卫星影像和水文等数据进行分析,讨论了渤海构造收缩和沉积充填问题。GPS观测结果清楚地显示渤海正处于构造收缩的过程中;地质记录以及长期验潮站的结果显示渤海海域的海平面正在下降;而地震剖面以及钻井数据则显示渤海盆地的基底沉降自上新世至今已大幅下降,和北黄海相比,目前已经停止沉降。渤海的构造收缩、海平面下降以及基底沉降的停止,这3个因素是决定渤海演化方向的3个关键因素,它们共同奠定了渤海正走向构造关闭的道路。渤海岸线的向海推进、渤海水深变浅作为强有力的地质证据呼应了渤海正在走向关闭的地质进程。黄河三角洲和辽河三角洲不断向渤海的淤积推进是在渤海必然走向关闭的地质构造背景下进行的,其淤积造陆效果非常明显,从而成为渤海快速关闭的主要因素。预计在400 a后黄河河口和辽河河口可能在渤海对接起来,至此渤海将不复存在;100 a后,莱州湾将被封闭。喜马拉雅山隆升的远程效应导致渤海的构造收缩和大量沉积物通过黄河进入渤海,从而从根本上导致渤海的关闭。从总体效果来说,渤海走向构造关闭的道路在短期内不会改变,同时也不会因为人为因素而产生明显变化。     

庐江-枞阳矿集区深部结构与成矿

为探测长江中下游成矿带庐江?枞阳白垩纪火山岩盆地和铁、硫矿集区深部构造和地壳结构, 探讨成矿深部控制条件, 作者完成了穿越火山岩盆地的深反射地震剖面(记录30 s)和罗河铁矿区浅层高分辨反射地震剖面, 揭示了矿集区全地壳精细结构, 同时开展区域构造测量和应力场反演研究, 获得了新的认识。证实“耳状”的庐?枞火山岩盆地是一个沿北东向罗河断裂向东发育的非对称火山盆地, 排除了另一半被断在西侧红层之下的判断;罗河断裂是一条切穿MOHO的深断裂, 倾向南东, 是引导地幔流体和岩浆上涌和喷发的通道;鉴别出多层界面, 火山岩?侏罗系砂岩厚约4?5 km(其中火山岩厚度约3 km), 三叠系?震旦系变形层底界深度大致18?20 km, 变质基底组成中下地壳, MOHO平缓向西北倾, 深度33?31 km;追踪郯?庐断裂带的深部产状, 陡立延伸到MOHO, 宽约10 km。     

海上多子阵立体组合气枪震源优化设计

应用气枪震源子波模拟软件,针对海上常用的6子阵,进行了不同气枪阵列组合情形下的震源子波模拟试算,提出了适应深水区地震勘探要求的立体阵列组合和交错排列组合的气枪阵列.子波模拟试算结果表明,多子阵立体阵列的设计能优化震源子波,同时,将传统的子阵列排列改成交错排列,将气枪阵列的大容量气枪放置在子阵中间位置可以明显提高子波性能,为深水区复杂地质结构条件下的震源设计参数优化提供理论依据.     

深地震探测揭示的华南地区莫霍面深度

从20世纪70年代以来, 在华南地区进行了大量的深地震探测研究。本文通过对华南地区的深地震探测研究的总结和梳理, 探讨了华南大陆及其邻近海域的莫霍面变化情况, 结果表明: 华南大陆莫霍面形态变化较大, 总体变化趋势是由西部向东部呈逐渐抬升; 华南大陆最深的莫霍面出现在攀西地区北缘, 最浅的莫霍面出现在衢州盆地, 两者差35 km; 华南地区周缘断裂均存在莫霍面错断; 华南加里东造山带莫霍面深度浅于台湾造山带; 东海边缘海与南海北缘地壳厚度明显不同。这些特征可能指示了不同区域所经历的岩石圈及地壳演化过程不同, 其中攀西地区的莫霍面较厚可能同青藏高原物质东流有关, 华南造山带的地壳减薄缘于后期遭受的伸展作用, 东海及南海的莫霍面深度反映了两者处于不同的陆缘位置, 前者为活动大陆边缘, 后者为被动大陆边缘。     

松潘—甘孜和西秦岭造山带地球物理特征及基底构造研究

本文对松潘-甘孜和西秦岭造山带地球物理特征以及基底构造进行了研究。研究表明：松潘-甘孜地块与西秦岭造山带的基底性质相似，均具有扬子块体的构造属性。褶皱基底的分布范围为：西南部以二道沟-玉树-理塘为界；东至青川-都江堰，即龙门山断裂带；北部边界由西到东，沿昆仑南缘至花石峡，然后转向北东，沿兴海-夏河-西和展布。在深地震测深和高温、高压岩石密度研究结果的约束下对重力资料进行反演，得到该地区的基底起伏。反演结果表明：松潘-甘孜-西秦岭地区的基底深度为1．3～8．6km（以海平面起算）。阿坝-甘孜-道孚以及夏河-泽库-兰州一带为基底隆起区；若尔盖-唐克-红原、花石峡达日和-达日东南一带为基底凹陷区，其中红原附近基底深度达8．6km，为全区基底深度最大的地方。