南海北部陆缘东部的地壳结构

本文利用中、美联合调查南海海洋地质项目所采集的双船地震扩展排列剖面资料,研究了南海北部陆缘的地壳结构．其特征为：从陆架到深海平原,地壳呈阶梯状减薄,地壳厚度分别为２６-２８ｋｍ,２３-２４ｋｍ,１３-１５ｋｍ,以及南海洋盆中５-７ｋｍ厚的洋壳,反映了地壳在新生代早期是幕式拉张的．地壳底部存在高速地壳层,地震波速度为７．１-７．４ｋｍ／ｓ．它是在地壳被拉张后,上地幔熔融物质上涌到地壳底部冷却而形成的．     

南海东北部及邻区深部结构的综合地球物理研究

南海东北部及邻区,特别是洋陆转换带地区的复杂地壳结构特征一直是南海岩石层结构研究的热点.本文在Pn波地震层析成像结果和深部地震探测剖面的约束下,利用重力数据建立该区两条剖面的密度模型.两条重力剖面二度半密度正反演的拟合结果支持琼粤隆起至吕宋岛弧区一带的地壳结构中存在下地壳高速层的观点,同时认为台西南盆地的拟合结果表明南部凹陷区仍属于过渡型地壳.本文认为剖面AA′和剖面BB′的构造属性虽然均总体倾向于火山岩型,但二者的地质结构并不完全一致,表明了北部陆缘深部结构的横向差异与构造属性的复杂.     

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.

     

数据空间磁异常模量三维反演

强剩磁的存在通常导致了总磁化强度方向未知,进而影响了磁异常的反演和解释.磁异常模量是一种受磁化方向影响小的转换量,可以在强剩磁条件下通过反演三维磁化强度大小分布来推测场源分布状态.我们提出了一种数据空间磁异常模量反演算法来减少剩磁的影响.与标准的模型空间L2范数正则化反演方法相比,我们的方法有两个优点:一是无需搜索正则化参数(需要反复求解非线性反演问题),因而可以减少计算时间;二是反演结果更加聚焦,深度分辨率更高,我们对此进行了原因分析.通过模型和实测数据测试证明了该算法的有效性和更好的反演效果.     

南海北部陆缘新生代地壳减薄特征及其动力学意义

为了研究新生代以来南海北部地壳拉张减薄情况以及上下地壳在拉张过程中的贡献, 利用南海北部陆缘现今地壳厚度、新生代基底埋深和地表断层参数等地质和地球物理资料, 计算了地壳在新生代的拉张因子, 并绘制了拉张因子区域分布图; 沿珠江口盆地白云凹陷1530剖面,计算了上地壳和下地壳的拉张因子分布曲线. 结果表明南海北部由陆向洋, 有地壳厚度逐渐减薄和拉张因子逐渐增大的趋势, 且地壳减薄与莫霍面上涌呈镜像关系. 拉张因子值介于1.5~6之间, 其中有2个强烈减薄中心, 分别为莺歌海盆地和珠江口盆地白云凹陷; 通过对白云凹陷1530剖面的研究发现下地壳拉张的贡献大于上地壳. 上地壳和下地壳的拉张因子的计算揭示了位于陆坡区的白云凹陷在变形前应该具有一个热减薄的初始地壳, 推测与白云凹陷变形前的演化历史和新生代的构造位置有关.     

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.     

南北带北段地壳上地幔密度与磁性结构

利用对应分析约束下的重磁联合反演方法,计算了南北带北段４条地震测深剖面的地壳上地幔的密度和磁化率物性参数。结果表明：①自上而下区内存在中新生界地层与下伏地层（０．１４￣０．３０ｇ／ｃｍ＾３）、中上地壳与下地壳（０．１０￣０．２０ｇ／ｃｍ＾３）和下地壳与上地幔顶部之间（０．３０￣０．４０ｇ／ｃｍ＾３）３个密度分界面;②区内磁性参数随深度增加而增大,浅部中新生界地层几乎无磁性,中上地壳磁化率一般为１０     

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.     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料,利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到,本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层, 速度梯度约为0.2 s-1;第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体;第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳, 速度梯度约为0.03 s-1;第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层,总的趋势是西厚东薄,青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄,各处的地震波速度梯度不尽相同.     

南海北部陆缘地震带的深部结构和孕震机制

南海北部陆缘地震带的地震震源基本上分布在地壳内６￣１３ｋｍ和１７￣２２ｋｍ两个深度范围内,发震层恰好位于区内中地震低速层和下地壳低速层的顶部附近。地壳深部结构的不稳定性以及侧向应力和垂向应力共同作用下的平移正断层错动,可能是该带地震孕育、发生的一种重要机制。     

中国及邻近地区卫星总强度磁异常的三维结构

根据卫星磁异常（△Ｘ，△Ｙ，△Ｚ）的球冠谐和模型和地磁场的不谐模型，得到了卫星总强度磁异常（△Ｆ）的三维模型，计算出中国及邻近地区不同高度（ｈ＝０，１００，２００，３００，４００，５００ｋｍ）的卫星磁异常，绘制出相应高度的总强度磁异常分布图。讨论和分析了卫星总强度磁异常的分布特征，以及卫星磁异常随高度的变化。     

南海南部陆缘构造变形特征及伸展作用: 来自两条973多道地震测线的证据

973项目"南海大陆边缘动力学与油气资源潜力"在南海南部陆缘采集了两条多道地震剖面,其中NH973-1测线始于南海西南次海盆,横跨了整个南沙地区,至于婆罗洲西北侧,NH973-2测线位于礼乐滩东侧.对地震剖面的解释共划分出7个层序界面,地层可以划分为5个构造沉积单元.根据地震解释对不同时期断层的水平断距进行了测量及分析,获取了与脆性拉张相关的伸展信息:研究区的拉张作用可以分为两期,主要的拉张作用发生在大陆裂谷期(古近纪),形成了一系列的地堑-半地堑以及翘倾断块.第二期拉张作用的时期为漂移期(晚渐新世-早中新世),断层活动强度明显变弱,并主要集中在洋陆过渡带.在南海南部陆缘广泛发育了碳酸盐沉积,其发育的时代和南海的海底扩张时期一致.对位于礼乐滩东西两侧的两条地震剖面伸展特征的分析表明,其根据断层水平断距获得脆性伸展因子与根据深反射地震及重力反演获得的全地壳伸展因子之间存在差异,表明南海南部陆缘的拉张在纵向上并非是均一的,而是取决于深度发生变化.     

南海北部陆缘东部的地壳结构

本文利用中、美联合调查南海海洋地质项目所采集的双船地震扩展排列剖面资料,研究了南海北部陆缘的地壳结构．其特征为：从陆架到深海平原,地壳呈阶梯状减薄,地壳厚度分别为２６—２８ｋｍ,２３—２４ｋｍ,１３—１５ｋｍ,以及南海洋盆中５—７ｋｍ厚的洋壳,反映了地壳在新生代早期是幕式拉张的．地壳底部存在高速地壳层,地震波速度为７．１—７．４ｋｍ／ｓ．它是在地壳被拉张后,上地幔熔融物质上涌到地壳底部冷却而形成的．     

重磁三维反演伊犁盆地中部密度和磁性结构

伊犁盆地中部区域地处多个构造单元的交汇区,构造复杂,缺乏高精度地质资料,制约了对盆地构造演化的进一步认识.本文联合使用多种先验信息作为约束条件,利用高精度重磁数据反演获得了研究区地下海拔-10 km以浅的三维密度和磁性结构,增强了反演结果的可靠性.结果揭示以白石墩次凸为中心发育了一个"北断南超"的南西-北东向不对称型凹陷,北部沉积厚度大于南部;区内主要断裂具有高角度特征,生烃中心受断裂控制,阿吾拉勒山前凹陷浅部可能发育逆掩断裂;火成岩以侵入的基性火成岩为主,伴有部分喷出火成岩和中酸性火成岩.     

南海西北陆缘大型多金属结核的生长过程及其对晚新生代古海洋环境变化的响应

由于新生代巨量陆源物质的堆积,发育完好的多金属结核在南海北部罕见.对南海西北陆缘大型多金属结核进行了矿相显微镜观察,电子探针、X射线粉晶衍射(XRD)、等离子质谱(ICP-MS)等方面的分析和铍同位素测年.结核壳层显微结构类型丰富,呈现柱状、纹层状、叠层状、花瓣状、斑杂状等类型;主要矿物为δMnO2.与东太平洋海盆结核相比,南海样品Fe,Si,Al和REE(稀土元素)含量高,Mn,Cu,Co和Ni含量低,Mn/Fe低;REE平均含量达1370.4ppm,存在较强的Ce正异常;铍同位素测年显示结核的初始生长时间约为3.29～1.83Ma,形成结核的内致密层,纹层状和叠层状构造发育,陆源属性的Fe,Si,REE和Al等含量较低,反映底流活动和氧化条件较弱的古海洋环境.1.83～0.73Ma,结核生长速率提高了约3%,显微结构为叠层状和柱状构造,Si和Al等组分含量升高近10%,指示南海北部陆源物质向海输入的增加;但Ce含量下降约16%,代表海底氧化程度明显降低.0.73～0.69Ma,结核生长速率急剧升高,达平均生长速率的8.27倍,壳层中Fe,Al和REE等含量也迅速上升,形成以鲕状、颗粒状、斑杂状、花瓣状为特征的疏松层,指示南海北部出现沉积速率升高、陆源物质供应充分的古海洋环境;0.69～0.22Ma,结核生长速率骤然减慢,形成外致密层,壳层中Fe,Si,REE,Al及Mn,Cu,Co和Ni等元素含量均明显降低,壳层以纹层状和裂隙充填构造为特征,反映底流活动平稳、环境氧化强度减弱等不利于结核生长的古海洋环境.结核S04-1DG-1的生长历史,对新生代末期南海北部古海洋环境的变化产生了灵敏的响应.     

高分辨率非线性三维整体反演研究(英文)

高分辨率非线性三维整体反演方法是基于非线性理论,在层位控制下,将工区多井(或全部井)的测井数据与井旁地震道数据输入具有多输入多输出的网络,同时进行整体训练,可获得整个工区的自适应权函数,并建立综合非线性映射关系,并根据储层在纵横方向上的地质变化特征更新这种非线性映射关系,这样,就能对反演过程及其反演结果起到约束和控制的作用,从而获得稳定且分辨率高的地震反演剖面(速度反演剖面/波阻抗反演剖面/密度反演剖面),实现整体反演,该方法通过模型试算和实际资料处理,获得较好的地质效果,证明该方法精度高、实用性强,可用于储层的定量分析。     

南海磁性基底分布特征的地球物理研究

利用南海最新的磁力资料,在岩石物性分析基础上,选择南海一条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构并以拟合结果作为约束,反演全海域磁性基底的宏观分布.对南海磁力数据进行了低纬度化极处理,利用Halo小波基对化极磁异常进行了多尺度分析并依据磁力异常特征进行了磁场分区.根据剖面与全海域磁性基底反演结果认为：南海北部陆缘更倾向于非火山型的构造属性.磁性基底对浅部沉积作用的控制关系在莺歌海一带表现得非常明显.中—西沙和南沙块体的磁性基底特征十分相似,推测在海盆拉张之前,二者为同一块体.     

羌塘盆地中部中上地壳三维密度和磁性结构及构造意义

羌塘盆地位于青藏高原中部,经历了多期复杂构造运动,是研究青藏高原演化的良好窗口.本文利用1 ∶ 20万重力和磁力数据,基于1 ∶ 50万地表地质信息约束,反演获得了羌塘盆地中部区域中上地壳的三维密度和磁性结构,揭示了南、北羌塘坳陷、班公湖—怒江缝合带、可可西里—金沙江缝合带和龙木错—双湖缝合带的密度和磁性特征.根据反演结果,认为：主要构造单元与密度和磁化率异常有良好的对应关系,下地壳和上地幔是羌塘盆地大范围低值重力异常的重要来源;可可西里—金沙江缝合带向下切割较深,引起磁异常的岩浆岩大量存在于中地壳;双湖至唐古拉山一线不存在贯穿羌塘盆地的“中央隆起带”;北羌塘广泛分布的火山岩主要存在于上地壳,来源可能是下地壳和上地幔的低密度岩浆岩体;印度板块俯冲的前缘可能影响到了羌塘盆地下方.

     

南海北部陆区岩石磁化率的矿物学研究

基于2517套现场测量资料,245块岩石样品的体积磁化率测量和详细的岩矿鉴定及硅酸盐全分析结果,结合单矿物磁化率特征及各岩石之间的对比研究,发现岩石磁化率主要受组成岩石的矿物磁化率控制.即岩石磁化率(κr)与组成岩石各个矿物磁化率(κi)及其体积含量(Ci)成正比.例如侵入岩磁化率,κr= -5.68×102Cq +2.86×102Cf +3.28×102Ca +1.18×104Cb +1.27×104Cam +5.35×105Cm;其中多项式各项的系数是与该矿物磁化率值成正比的常数,C为该矿物在该岩石中的体积含量,依次为石英q(κ=-1.3)、斜长石f(κ=0.01)、碱性长石a(κ=0.01)、黑云母b(κ=100)、角闪石am(κ=80)和磁铁矿m(κ=100000).对区内火山岩、侵入岩、沉积岩和变质岩磁化率研究发现,其他三类岩石磁化率与其组成矿物磁化率的关系和侵入岩的情况相同,矿物对岩石磁化率的贡献顺序为铁磁性矿物>顺磁性矿物>逆磁性矿物.其中,火成岩磁化率变化大,主要取决于岩石中磁铁矿、角闪石和黑云母的含量;沉积岩多为无磁性、弱磁性,其磁化率主要由黑云母、碱性长石及岩屑提供;变质岩的磁性变化较大,从无磁性到极强磁性,主要决定于其原岩的类型,副变质岩(沉积原岩)磁化率类似于沉积岩类,正变质岩(火成原岩)类似于火成岩类;石英岩和碳酸盐岩是所有岩石中磁性最弱的.岩石蚀变会对其磁化率产生显著性影响,通常,黑云母、角闪石等铁镁硅酸盐矿物经蚀变会因形成含铁质氧化物而使岩石的磁化率升高;长石等弱顺磁矿物的粘土矿化、绢云母化会升高磁化率而碳酸盐化、高岭土化作用会使磁化率降低;岩石的绿泥石化会增加磁化率;含铁磁性矿物的岩石风化时会因高磁性组分破碎、流失而致使岩石的磁化率降低.从岩石磁化率与其组成矿物的磁化率之间的关系,推测地质体的总磁化率与构成地质体各个岩石的磁化率-体积含量之间也应存在类似关系.