南海北部新生代构造应力反演及其动力学背景探讨

南海北部为我国重要的含油气区之一,但目前南海北部盆地的演化史及其与周边构造事件的关系仍不明确。基于钻孔和地震资料,通过数学模拟,反演了琼东南盆地和珠江口盆地的构造应力演化特征和初始地壳厚度。结果表明,南海北部盆地具有较薄的初始地壳厚度和岩石圈厚度。珠江口盆地存在两期应力松弛期,而琼东南盆地在深水区和浅水区分别存在一期应力松弛期。南海北部第一期应力松弛在空间上具有连续性,主要分布在深水区,在时间上东早西晚;第二期应力松弛空间上存在东西分异性。分析认为,南海北部深水区应力松弛期由东至西的演化应为西北次海盆由东至西的剪刀式张裂所致。珠江口盆地第二期构造应力松弛与局部岩浆侵入有关,琼东南盆地浅水区的构造应力松弛期与红河走滑断裂平静期相对应。     

南海北部新生代的构造运动特征

新生代以来,南海北部陆架陆坡区及其邻区的地壳构造运动是在统一的区域构造应力场和总体区域性张裂沉降背景之下发生的,构造运动具有多旋回振荡式发生的特点,并贯穿了晚白垩世末之后的整个新生代.它的发生与太平洋板块的构造运动密切相关,这是由于太平洋板块之下的软流层流动方向和强度的振荡式改变而引发的.     

南海北部新生代构造迁移特征

选择南海北部比较有代表性的珠江口、琼东南和中建南3个盆地作为研究区,对所获取的剖面进行了地震解释工作,运用地震地层学和构造地质学等方法对我国南海北部新生代演化史开展研究,探讨了南海北部陆缘各区域构造演化差异及规律。结果表明,南海北部陆缘构造活动在时序上存在着迁移的特征,体现出自北向南"珠江口盆地→琼东南盆地"、"珠江口盆地→中建南盆地"构造事件逐渐变晚的趋势。因此,南海北部陆缘破裂从北部开始,以"撕裂"的方式逐渐向南推进,同时排除了红河断裂的叠加影响,南海北部自北向南断陷活动强度逐渐减弱。在其后的演化中,构造沉降与物质充填中心的迁移以一种更加复杂的方式进行。     

南海北部陆缘反“S”型构造带的提出及其在新生代晚期地质演化中的作用

通过地震剖面、地形－地貌、断裂构造、地壳结构、中新生代沉积盆地、第四纪地质特征等分析，认为南海北部陆缘存在滨岸岛链、陆坡北缘和陆坡南缘三条反“Ｓ”型构造带。它们形成于晚第三纪，较“新华夏系”和“南海系”晚。反“Ｓ”型构造带新生代晚期的活动方式，对南海北部陆缘的地质演化影响显著，同时控制了这一区域的灾害性地质因素的活动方式和分布。     

南海东北部及其邻区新生代构造事件

南海东北部及其邻区新生代构造事件主要有白垩纪末－古新世早期，始新世中期，始新世晚期－早新世，中新世晚期－上新世初和上新世末－更新世中期发生的５次事件，它们在区内表现明显，伴有不整合，地层缺失和岩浆，断裂，褶皱等活动，同一构造事件在不同构造单元发生的时间可以有早有晚，程度有强有弱，性质有张有压，或造陆造山或造海造盆，但是这些表现却互有联系且可在全区追踪对比。     

南海北部深水区东西构造差异性及其动力学机制

南海北部深水区位于南海洋陆转换带,构造运动活跃,构造特征复杂。同时,南海北部深水区石油、天然气、天然气水合物等矿产资源丰富。因此,加强南海北部深水盆地构造特征分析,揭示南海北部陆缘构造属性与南海形成演化机制,对于南海深部过程演变研究、油气资源评价与地质灾害防治等具有重要的意义。本论文通过对南海北部深水区陆架-陆坡结构、盆地构造特征与演化规律的分析,指出研究区东西存在明显的构造差异性,并分析了其动力学机制。南海北部深水区东部陆架-陆坡结构为宽洼窄隆型,而西部为窄洼宽隆型。东部珠江口盆地深水凹陷均为半地堑结构,剖面上呈不对称的箕状;西部琼东南盆地除北礁凹陷为南段北超的小型半地堑外,其它凹陷均为地堑结构,为南北双断式沉积体系。在构造演化方面,东部中中新世末结束裂后期进入新构造活动期,白云凹陷构造活动性增强,表现为快速的沉降和显著的晚期断裂作用;而西部晚中新世末才进入新构造活动期,深水区表现为快速沉积作用,断裂活动较弱。     

南海北缘新生代盆地沉积与构造演化及地球动力学背景

南海北缘新生代沉积盆地是全面揭示南海北缘形成演化及与邻区大地构造单元相互作用的重要窗口。通过对盆地沉积-构造特征分析,南海北缘新生代裂陷过程显示出明显的多幕性和旋转性的特点。在从北向南逐渐迁移的趋势下,东、西段裂陷过程也具有一定的差异,西部裂陷活动及海侵时间明显早于东部,裂陷中心由西向东呈雁列式扩展。晚白垩世-早始新世裂陷活动应是东亚陆缘中生代构造-岩浆演化的延续,始新世中、晚期太平洋板块俯冲方向改变导致裂陷中心南移,印度欧亚板块碰撞效应是南海中央海盆扩张方向顺时针旋转的主要原因。     

南海北部陆丰凹陷LF14井中新世古水深变化及沉降特征*

南海北部陆丰凹陷内LF14井记录了早中新世至早上新世的海相沉积地层。古水深重建结果显示研究井位在早中新世突然发生海侵, 水深迅速上升至最大值275m, 随后经数次波动, 整体处于中—外陆架环境, 共记录了5个完整的海侵—海退层序。回剥分析方法重建的LF14井沉降史揭示了研究井位在中中新世(17.5—10Ma)处于快速沉降期, 快速沉降导致的凹陷内沉积物的可容纳空间发育速率高和陆源物质供给充足是造成该阶段沉积速率高的两个重要因素; 晚中新世—早上新世(10—4.53Ma)处于弱沉降期, 推测东沙运动导致凹陷内的沉积物可容纳空间发育速率变小和陆源物质供给减少, 造成该时期内研究井位沉积速率低。最后, 依据定量重建的古水深变化在研究层段识别出一系列短暂存在的构造上升事件。     

南海热流特征及其构造意义

根据南海 592个热流数据 ,为克服热流站位分布不均及局部异常热流的影响 ,结合各单元的地质史及其地壳厚度等资料对研究区热流特征进行了详细分析。结果表明 ,具拉张背景的区域如北部陆缘、湄公盆地以及北巴拉望盆地具有中等偏高热流 ;海沟区热流相对较低 ,东部海沟区除台西南盆地外均为低热流区 ,而南部边缘东段古海沟区处于热恢复中 ;南部边缘西区因边界断裂的扭张及深部热源的异常补给而具高热流 ;属于剪切断裂带的西部陆缘也具高热流特征 ;中沙—西沙地区热流中等偏高 ,并由NW往SE方向增加 ,而南沙地区热流较低 ,约为 60mW·m- 2 ;海盆的热流基本满足随洋壳年龄增加而降低的规律 ,东部次海盆实测热流与理论预测基本一致 ,而西南次海盆实测热流普遍低于预测值 ;在南海北部下陆坡区识别出一条高热流带 ,该带与前人给出的海盆北缘断裂带位置基本一致。研究区不同区域地热特征直接或间接地受控于其所处的构造环境。据此 ,给出了研究区的热流趋势图。     

南海东北部及其邻区新生代构造事件

南海东北部及其邻区新生代构造事件主要有白垩纪末—古新世早期、始新世中期、始新世晚期—早渐新世、中新世晚期—上新世初和上新世末—更新世中期发生的５次事件。它们在区内表现明显，伴有不整合、地层缺失和岩浆、断裂、褶皱等活动。同一构造事件在不同构造单元发生的时间可以有早有晚、程度有强有弱、性质有张有压，或造陆造山、或造海造盆，但是这些表现却互有联系且可在全区追踪对比。     

南海北部新生代构造迁移的特征、动力学机制及对油气成藏的影响

The northern continental margin of the South China Sea(SCS) is located within the tectonic system of Southeast Asia, an area with a great deal of tectonic migration due to the regional tectonic movements. The available geological and geophysical data of the area are comprehensively analyzed in order to demonstrate the typical migration patterns of the Cenozoic tectonics in the northern SCS caused by the episodes of the Cenozoic tectonic movement. Furthermore, the lateral variation characteristics of the strata and the different evolution patterns of the main basins’ features are assessed. It primarily focus on:(1) the Cenozoic episodic rifting from north to south in the continental margin of the northern SCS;(2) the rifting and depression time of the main basins progressively become younger as one goes from north to south, signifying that the migration of both the tectonics and the sediments within the northern SCS travelled from north to south during the Cenozoic; and(3) the lateral tectonic migration on the direction of EW is not regular in total, but in some local areas the trending of the tectonic migration is from west to east. The analysis of the tectonic migration features of the northern SCS, in combination with the regional tectonic evolution background, indicates that the observed remote lagging effect, resulted from the India-Eurasia plate collision, is the main dynamic mechanism involved in the tectonic migration within the northern SCS. The tectonic migration has significant influence on both the organization of petroleum deposits and on the hydrocarbon accumulation within the basins in the northern SCS; comprehensive understanding of this dynamic system is of great reference value in predicting the hydrocarbon accumulation and has the potential to have an enormous impact in discovering new deep reservoirs for the future oil-gas exploration.     

论南海新生代的构造运动

白垩纪末和新生代之交的构造运动揭开了新生代南海多旋回构造运动的序幕,自此之后整个南海的地壳开始进入总体受张性背景区域构造应力场控制、以张性沉降为主要特征的地质发展时期.七次区域性的构造运动和沉积作用具有多旋回、周期性振荡式发生的特点,其中尤以白垩纪末和老第三纪初、晚始新世和中渐新世及中中新世和晚中新世之间的三次构造运动表现最为强烈,形成了南海最为重要的三个区域性构造界面.南海地壳运动是欧亚、太平洋和印度—澳大利亚三大板块相互作用效应的结果和缩影,是跨越太平洋和印度—澳大利亚两大板块更大范围的岩石圈和软流圈流动(运动)方向、速度和强度的周期性振荡式改变所导致的.     

On tectonic movement in the South China Sea during the Cenozoic

The tectonic movement taking place at the end of Cretaceous and the beginning of Cenozoic had opened the Cenozoic phase of polycyclic tectonic movements, then the whole crust of the South China Sea had been mainly subjected to the regional stress field of tectonic tension, which was characterized by rifting depression. Seven times of regional tectonic movement and sedimentation had been assembled into a geological development history of polycyclic oscillation. Especially, the tectonic movements were strongly intensified at the end of Cretacious and the beginning of Paleagene, between Late Eocene and MidOligocene, during Mid and Late Miocene. These three times of tectonic movement had built the most important regional tectonic interfaces in the South China Sea. Crust movements of the South China Sea were the result and epitome of interaction of the Eurasia, Pacific and IndoAustralia plates, that is, they were introduced by polycyclic changes of directions, rates and strengths of lithospheric movements and asthenospheric flows across the Pacific and IndoAustralia plates.     

南海主要控凹断层活动特征与新生代地壳初始张裂

基于贯穿南海南、北陆缘2条长地震剖面的资料解释,分析了南海海域主要控凹断层的活动特征及其新生代地壳初始张裂特征。南海陆缘大部分断层于新生代张裂期开始发育并强烈活动,控凹断层基本上都发育在凹陷的边界,又称之为控凹边界断层。多数控凹断层早期以断块旋转滑脱、形成铲状断层为特征,北部陆缘主要控凹断层多数还具有幕式断裂的活动特点。控凹断层的初始活动时间主要集中在早始新世—晚渐新世,在南海北部陆缘东部早于西部,东部断层初始活动时间为早始新世甚至更早,西部断层初始活动时间多为晚始新世;南海南部陆缘的控凹断层初始活动时间晚于南海北部陆缘,主要集中在中始新世甚至晚始新世。南海海域地壳新生代初始张裂活动时间具有“东早西晚、北早南晚”的特点。此外,这些控凹断层部分于南海的漂移期继续活动或开始活动,少数断层于中中新世重新活动。     

南海西北部新生代沉积基底构造演化

在综合分析地质、地球物理、地球化学、古生物学等多方面资料的基础上,将南海西北部海域控制新生代主要沉积盆地的基底划分为5个区:北部湾古生界断堑基底区、莺歌海古生界走滑拉分基底区、琼东古生界断陷基底区、西沙北古生界裂谷基底区、西沙南古生界走滑伸展基底区.通过区域地质分析,初步重建了该海域的大地构造演化历史.该海域新生代沉积基底在前新生代时期与其北面陆上云开地区和其南面的南沙地区同处于特提斯构造域中,经历过古特提斯和中特提斯的发育历程,晚古生代以来可初步分为5个阶段:(1)D-P₁,古特提斯东段多岛洋体系发育阶段;(2)P₂,中特提斯(古南海)开始出现、古特提斯开始消减阶段;(3)T-K₁,古特提斯东段多地块缝合阶段;(4)K₂-N₁1,现代南海形成、中特提斯(古南海)消亡时期;(6)N₁2以来南海扩张停止、澳大利亚板块向北俯冲挤压阶段.     

南海北部陆缘OBS2018-H2测线地壳结构初步结果

南海北部陆缘洋陆转换带实施的OBS2018-H2测线的地壳速度结构, 将为探讨南海张裂-破裂机制提供重要证据。文章介绍了OBS2018-H2测线前期数据处理流程, 包括多道反射地震数据处理、海底地震仪OBS (Ocean Bottom Seismometer)数据格式转换、炮点和OBS位置校正, 以及OBS震相的初步识别, 并对地壳结构进行了初步分析。结果表明: 炮点和OBS位置校正效果良好; 多道反射地震数据为建立初始速度模型提供了良好约束; OBS综合地震剖面识别了多组清晰的P波震相, 包括Pw、Pg、PmP和Pn震相。根据测线西侧OBS36、OBS37两台站的震相分布特征初步估算台站下方地壳厚度约为6~7km, 与根据多道地震剖面LW3的双程走时估算的厚度6~9km大致相符。     

2004年秋季南海北部浮游植物组成及其数量分布特征

根据2004年9月18日—10月2日南海北部航次所获得的表层浮游植物群数据, 对其组成及数量分布进行了探讨分析。该次调查鉴定浮游植物共53属152种(含变种和变型), 分别属于硅藻门35属88种、甲藻门15属60种、蓝藻门1属2种及金藻门1属1种等; 优势种中分布较广泛的有柔弱伪菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima、反曲原甲藻Prorocentrum sigmoides、微小原甲藻P. mininum、锥状施克里普藻Scrippsiella trochoidea和红海束毛藻Trichodesmium erythraeum等; 浮游植物细胞丰度的数量范围为(0.11—23.61)×106cells•m-3, 呈现近岸区域高于远岸区域的平面分布格局, 最大值和最小值分别出现在海南岛东北部海域的E506站和海南岛东南部海域的B3站; 浮游植物物种丰富度也是近岸的站点较高, 以靠近珠江口E708站的51种为最多。硅藻类细胞丰度范围为(0.02—8.13)×106cells•m-3, 主要分布在高盐的外海水域, 其中产二甲基磺酸丙酯(DMSP)的小环藻Cyclotella spp.在多个站点出现; 甲藻类以近岸水域居多, 细胞丰度最高达15.67×106cells•m-3(E506站), 其中数量较多的赤潮种类主要有锥状施克里普藻、反曲原甲藻、微小原甲藻、环沟藻Gyrodinium spp.等; 固氮的红海束毛藻在调查海域广泛分布, 但主要集中于东部, 以E206站最多, 高达1.8×107cells•m-3。结合水文资料和其他层次的浮游植物资料进行对比分析, 结果表明, 红海束毛藻的分布与黑潮水的入侵存在一定关系, 其分布受水团和海流的影响。     

Evolution and propagation of amesoscale eddy in the northern South China Sea during winter

In situ observations,satellite data,and the output from an eddy-resolving ocean circulation model were used to study the generations and propagations of an anticyclonic eddy in the northern South China Sea (NSCS) during the winter of 2009-2010.In the NSCS,the anticyclonic eddy firstly appeared to the west of the Luzon Strait,migrated generally along the continental slope and dissipated around the Xisha Archipelago. The evolution of the warm eddy contains three phases:development,maturation,and decay.The eddy mainly stayed near 119.7°E in December and then gradually moved to 118.7°E until January 15,when its intensity,as indicated by the thermocline temperature and salinity anomalies,increased significantly,reflecting the growth of the eddy.The eddy reached its peak on January 15 and persisted until February 23. During this period,the eddy propagated westward to 116.4°E.After,the warm eddy weakened significantly and dissipated finally near the Xisha Archipelago.