珠江口盆地白云凹陷海底峡谷沉积模式

利用高分辨率三维地震资料,在珠江口白云凹陷三维工区中发现形态以及发育特征相似的7个海底峡谷。通过对其现今地貌特征研究,将其分为上、中、下段。综合地震反射振幅、连续性及外部结构形态等信息,识别出了峡谷侵蚀基底、谷底沉积、谷壁滑塌等峡谷地震相单元。结合峡谷不同位置处的各类地震相的发育情况,可知峡谷的这3个地貌单元具有不同的沉积特点,分别为上部侵蚀下切段、中部侵蚀—沉积段以及下部沉积充填段。最终提出了白云凹陷海底峡谷的沉积模式。     

白云凹陷陆坡峡谷沉积与迁移特征及其对天然气水合物成藏的影响

利用高分辨率地震资料,研究了南海北部白云凹陷中新世以来的陆坡峡谷沉积和迁移特征及其对动态似海底反射（BSR）的影响。白云凹陷陆坡区浊流和底流共同作用形成了大型单向迁移峡谷沉积体系。峡谷的沉积过程包括侵蚀为主阶段、侵蚀-沉积共同作用阶段及沉积为主阶段。峡谷沉积相主要包括峡谷侵蚀基底、谷底沉积、谷内滑塌块体搬运沉积及侧向倾斜沉积层等4个单元。峡谷的迁移造成含天然气水合物脊部两侧不同的侵蚀-沉积环境,因此,脊部两侧BSR反射特征也不同。随着峡谷迁移的进行,在峡谷侵蚀侧翼处,沉积物被侵蚀,天然气水合物稳定带底界将发生下移,BSR反射特征为多轴较连续反射;而峡谷沉积侧翼处,沉积物增厚,天然气水合物稳定带将发生上移,BSR反射特征为单轴连续反射。     

南海北部陆坡区海底峡谷地貌、沉积特征及控制因素

南海北部陆坡发育众多海底峡谷,其形成、发育、演化过程都存在较大差异。本文选取南海北部陆坡典型的珠江口外海底峡谷群、东沙海底峡谷、台湾浅滩南海底峡谷和澎湖海底峡谷进行研究,通过高分辨率多道地震数据和多波束测深数据,结合前人研究成果,对4条典型海底峡谷的形态特征、沉积充填特征及结构、形成发育过程及控制因素进行研究。结果表明,南海北部陆缘各个海底峡谷的形成受多个控制因素的影响,其影响程度及方式都有差别。构造活动、海平面变化及沉积物重力流与海底峡谷的演化密切相关,而陆地河流和局部构造因素也以不同方式影响着海底峡谷的发育。对于发育在主动大陆边缘的台湾岛东南侧的澎湖海底峡谷,其板块运动和岩浆活动活跃,其上发育的海底峡谷的控制因素以内营力地质作用为主。而具有被动大陆边缘属性的其他3条峡谷,由于构造运动较少或停止,其上发育的海底峡谷的控制因素以外营力地质作用为主。     

南海北部白云凹陷-东沙岛西南海区的浅地层探测与深水沉积特点

采用新引进的海洋深水浅层剖面仪,从珠江口外陆架进入白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,进行了浅地层探测,获得了高分辨率反射记录.分析发现,白云凹陷上陆坡段沉积连续性较好,海底反射强度侧向变化平缓,显示了比较均一的沉积底质和微弱的海底水动力条件;在白云凹陷-东沙岛西南海区中陆坡区,海底滑坡严重,局部存在强烈的、平行陆坡的海底洋流冲蚀,海底地形崎岖不平,反射强度侧向变化大,表明海底底质不均匀,海底水动力强.浅地层记录还显示中陆坡海底山丘有海底气体泄露现象,结合常规反射地震识别的海底泥底辟特征,确定海底山丘为泥火山.气体泄露和海底反射振幅的变化代表了海底浅层聚有丰富的气体以及嗜甲烷生物链活动的钙化,因而推断该区不仅是油气的聚集区,也是水合物的聚集带.     

南海北部白云大型海底滑坡的几何形态与变形特征

利用二维、三维地震资料,结合多波束水深测量,在南海北部白云凹陷发现大型海底滑坡。白云大型海底滑坡可分为滑坡根部、滑坡主体和滑坡前缘3个主要部分,广泛发育滑坡陡壁、滑塌沟谷、滑移面、滑坡台阶等典型滑坡地貌。地震相特征表现为楔状弱振幅杂乱地震相,块状平行或渡状弱振幅中连续地震相,席状亚平行/波状弱振幅连续地震相,谷状水平充填中振幅、中连续地震相和丘状/透镜体状前积地震相等5种典型地震相特征。初步估算白云海底滑坡范围约为13000km2,滑坡分布受地形和海底沉积物岩性控制,晚期活动在中更新世。白云大型海底滑坡位于深水油气和天然气水合物的富集区,对油气和天然气水合物成藏作用和勘探开发具有重要的影响。     

南日岛东部海底地形地貌及沉积特征

利用测得的高精度多波束数据,绘制海底三维地形图及海底深度等值线图,对海底地形地貌特征进行了分析。A区海底地形总体上呈NW-SE向延伸的沟-脊相间的条带状分布;B区南部海底地势较平坦,中北部海域地形主要受到岛屿和礁石影响。对研究区海域沉积物进行采集,采用筛析法和激光粒度仪相结合的方法对样品进行分析,并用谢帕德分类图解法将沉积物分为10种类型,绘制研究区表层沉积物类型分布图。根据实测的表层沉积物粒度资料,对沉积物平均粒径、分选系数、偏度及峰态等4种粒度参数进行计算,并绘制粒度参数的等值线图,对各参数的平面分布特征进行分析。测区范围内没有发现严重影响风力发电设施建设的灾害性地质因素存在。     

南海北部陆缘东部陆坡的蒸发盐沉积

在南海北部陆缘东部、台湾浅滩以南的陆坡上,海底水深1 000 ～3 000 m,海底坡度较小,平均8.6×10-3.从穿过这里的地震剖面上看,新生代早期( 晚渐新世)有一套沉积(T7-T8)发生过强烈变形,其内部无反射,只有杂乱的噪声.从地震声纳浮标探测的结果看,这套沉积的层速度为4.98 km/s.由于这套沉积的变形,使上覆沉积也发生了变形.将这套沉积和大西洋边缘的蒸发盐沉积对比,发现其反射特征和层速度极为相似. 因此,推测它为发生在海底扩张初期的蒸发盐沉积.     

南海北部陆坡海底峡谷形成机制探讨

通过对南海北部地震剖面的解释,并结合地貌以及区域地质特征等,对发育于南海北部陆坡区的珠江口外、台湾浅滩南以及澎湖海底峡谷的地貌和构造特征进行分析和对比,并对其形成机制进行探讨。研究结果显示,各海底峡谷具有相似的走向,并均具有转向的特征,但是其形成机制却各不相同,由此形成的地貌特征也各不同:珠江口外海底峡谷的形成与珠江带来的大量陆上沉积物的搬运相关,形成了喇叭型的水道;台湾浅滩南海底峡谷的形成受到NW向断裂构造的控制,这些断裂构造形成了薄弱带,经过沉积流的侵蚀而形成狭长的水道,当进入下陆坡后由于海山的阻隔作用而转为近EW向;澎湖海底峡谷带的上段主要是由陆坡沉积流的下向侵蚀、崩塌和滑移形成的,而其下段则主要具有沿马尼拉海沟北向延伸段发育的特征。     

南海中北部中新世陆坡凹陷沉积充填与古陆坡形态演变

对中德合作“南海地球科学联合研究”和“中国边缘海的形成演化及重大资源的关键问题”的有关航次获得的地震资料进行层序地层和沉积相解释,并结合前人的研究成果,对南海中北部陆坡凹陷的构造和沉积特征进行了研究.研究结果表明,南海中北部陆坡区凹陷的构造演化经历了裂陷期、裂陷-坳陷过渡期和坳陷期三个阶段,沉积环境经历了河流-湖泊、浅海和深海的演化过程,不同演化阶段形成不同的地形形态.南海中北部地形演变可分为三个阶段,即早第三纪、早中新世-中中新世中期和中中新世中期-现在,其中早中新世中期-中中新世中期的沉积充填使陆坡形态发生了重要的转变,这次转变基本上奠定了现代意义上的陆架-陆坡-海盆的格局.     

南海东北部澎湖峡谷群沉积特征

海底峡谷是海底长条形且窄而深的负地形,在主动和被动大陆边缘以及岛弧附近都有出现。澎湖海底峡谷群具有坡度大、地貌复杂的特点。运用高分辨二维单道地震资料,解释了峡谷的下切侵蚀面。分析表明, 澎湖海底峡谷在剖面上表现为“V”型、“U”型或者底部宽缓的“U”型下凹状地震反射。峡谷上游受到的侵蚀作用较强,谷底次级沟槽发育,坡面冲沟发育,峡谷内部未见现代沉积物充填。澎湖海底峡谷群的形成与第四纪晚期海平面的变化有关,低水位时期,陆架大片出露,大量碎屑物质可以直达陆架边缘甚至上陆坡,此时重力流活跃,不断切割地层,逐步形成了澎湖海底峡谷群。     

南海北部陆架陆坡沙波底形

南海北部珠江口-台湾岛南端一线以南、东沙岛以东海区的水深变化较大,地形起伏亦较大,海底水流动力较强,沙源丰富,发育大片海底沙波底形。按成因可分成A、B、C 3个海底沙波区:A区在珠江口外的内陆架上,水深80和200~250 m,在陆架底流(潮、浪、洋流)作用下,海底沙波波高数十厘米至2~3 m,属于两坡强烈不对称、现代仍然运动的正常沙波;B区在陆坡上部,水深200~600 m,在斜坡间局部平台上发育大片波高数米至数十米、波长相应较短的特大型砂质沙波,一些专家认为是不同密度水层间的偶发性内波能通量强烈集中并突然释放而塑造的底形;C区在陆坡下部水深3 200~3 400 m的数条海底峡谷交汇处,峡谷西和南侧有粉砂泥质沉积物波,波高数十米,波长数十千米,是深水细粒浊流形成的非正常沙波。陆架底流变化、沙波迁移、陆坡上部偶发性内波塑造的巨型沙波和陆坡下部的细粒浊流沉积物波均对油气勘探海底管线和平台的稳定性构成威胁。     

南海北部白云凹陷渗漏型天然气水合物地球物理证据

根据水合物的聚集方式,海底水合物可以分为以似海底反射（BSR）为标志的扩散型水合物和无BSR的渗漏型水合物。渗漏型水合物与海底断裂、裂缝相伴。2008年,中国科学院广州水合物研究中心以渗漏型水合物成藏理论为指导,在中国科学院创新课题和国家自然科学基金广东联合基金的支持下,在南海北部白云凹陷进行了海上调查,采集了高分辨率浅层地震剖面数据,通过数据分析,发现了渗漏型水合物存在的地球物理证据。     

南海北部陆坡峡谷区海底沉积物工程地质特征及区域稳定性评价

The upper part of the continental slope in the northern South China Sea is prone to submarine landslide disasters,especially in submarine canyons. This work studies borehole sediments, discusses geotechnical properties of sediments, and evaluates sediment stability in the study area. The results show that sediment shear strength increases with increasing depth, with good linear correlation. Variations in shear strength of sediments with burial depth have a significantly greater rate of change in the canyon head and middle part than those in the canyon bottom. For sediments at the same burial depth, shear strength gradually increased and then decreased from the head to the bottom of the canyon, and has no obvious correlation with the slope angle of the sampling site. Under static conditions, the critical equilibrium slope angle of the sediments in the middle part of the canyon is 10° to 12°, and the critical slope angle in the head and the bottom of the canyon is 7°. The results indicate that potential landslide hazard areas are mainly distributed in distinct spots or narrow strips on the canyon walls where there are high slope angles.     

南海北部白云凹陷及其邻区的岩石圈强度分析

选取纵穿南海北部陆缘的长排列多道地震剖面,利用挠曲回剥和重力异常模拟相结合的过程导向法(process-oriented gravity modelling,POGM),计算了研究区内不同构造单元同张裂及裂后阶段的岩石圈有效弹性厚度(effective elastic thickness,Te),并对其分布特征进行了详细分析。计算结果显示:张裂过程中岩石圈强度很弱;而裂后阶段岩石圈强度在不同构造单元并不相同,其中番禺低隆起和下陆坡区强度较高,Te约为15km,而在北部坳陷带为7km左右,白云凹陷地区强度最低,仅为5km左右。获得的岩石圈强度结果,加深了对南海北部大陆边缘盆地特征和岩石圈构造演化过程的认识,具有重要的意义。     

山东黑山岛近海风电场海底地形地貌及沉积特征

山东海域海上风资源丰富,风电规模化开发条件好。为了解海底地形地貌及沉积物分布特征,以顺利推进近海风电场的开发,选取黑山岛附近海域作为研究对象,在研究海域进行了综合地质地球物理调查。对调查数据的分析表明,研究区域海底地形平缓,整体水体较浅,最浅10 m,最深25 m,平均17.5 m。研究区内沉积物主要呈青灰色、灰色、浅褐色。沉积物类型主要粉砂,粉砂含量均在75%以上,全区分布。沉积物峰态主要表现为平坦、中等、尖锐3种。研究区西区海底表层沉积物分选系数为1.35～1.8,东区海底表层沉积物分选系数为0.9～1.75。整个研究区海域表层沉积物平均粒径在4.3Φ～5.9Φ之间变化,沉积物颗粒较细,以粉砂为主。分析表明,这种地形地貌及沉积物特点反映出研究海域属于离岸海域,水动力作用较弱,适于进行海上风电开发等工程建设。     

南海北缘白云凹陷北坡裂后断裂活动特征及构造沉积响应

为深入理解被动大陆边缘凹陷斜坡断裂的构造特征和演化机制,利用最新的三维地震资料分析珠江口盆地白云凹陷北坡带的断裂发育特征,应用断层生长指数研究断裂的活动期次,结合断裂活动期间的沉积响应特点,分析断层发育演化机制。结果显示,白云凹陷北坡断裂走向以NWW向为主,发育部分NEE至近E—W向小断裂;断层倾角较陡,单条断层剖面形态主要为板式断层,组合构造样式主要呈阶梯状和"X"形断裂组合样式;裂后阶段主要有23.03~21Ma和19.1~15.97Ma和10~2.59Ma三期活动,其中10Ma后断层活动强度显著增大。断裂走向研究表明新生代区域伸展应力场由近N—S向向NNE向顺时针偏转,偏转角度约为8°。相对于陆架凹陷发育的断裂,位于陆坡深水区白云凹陷断裂体系特点主要是断裂活动时间较长且活动强度多变。研究表明,白云凹陷北坡裂后断裂的发育演化主控因素是主凹持续强烈的热沉降,南海扩张对北缘的弱挤压作用也是重要的影响因素,南海块体和西菲律宾海板块的汇聚活动则对断裂构造活化有重要影响。白云北坡的沉积发育对构造活动具有较为明显的响应,尤其是裂后第三期的构造活化期,受东沙运动影响,表现为一系列水道下切、深水沉积滑塌和削截抬升,根据其变形特点,推测东沙运动的构造应力主要来自东侧。     

南海北部白云深水区东北部小型峡谷内的块体搬运

The process of mass movements and their consequent turbidity currents in large submarine canyons has been widely reported, however, little attention was paid to that in small canyons. In this paper, we document mass movements in small submarine canyons in the northeast of Baiyun deepwater area, north of the South China Sea(SCS), and their strong effects on the evolution of the canyons based on geophysical data. Submarine canyons in the study area arrange closely below the shelf break zone which was at the depth of –500 m. Within submarine canyons, seabed surface was covered with amounts of failure scars resulted from past small-sized landslides. A complex process of mass transportation in the canyons is indicated by three directions of mass movements.Recent mass movement deposits in the canyons exhibit translucent reflections or parallel reflections which represent the brittle deformation and the plastic deformation, respectively. The area of most landslides in the canyons is less than 3 km2. The trigger mechanisms for mass movements in the study area are gravitational overloading, slope angle and weak properties of soil. Geophysical data indicate that the genesis of submarine canyons is the erosion of mass movements and consequent turbidity currents. The significant effects of mass movements on canyon are incision and sediment transportation at the erosion phases and fillings supply at the fill phases. This research will be helpful for the geological risk assessments and understanding the sediment transportation in the northern margin of the SCS.     

南海北部陆坡神狐海域峡谷地貌形态特征与成因

利用多波束水深及高分辨率数字单道地震测量手段,对南海北部陆坡神狐海域进行了精细地形和浅部地层结构探测,认为研究区存在4条海底峡谷及3条槽谷。其外形呈喇叭型或直线型,规模不等,长度为8~25 km,宽度为1.5~4 km,下切深度最大可达175 m。研究区浅地层自下而上可划分为U1和U2两套层序。地层总体上以高频、强振幅、中-高连续、平行-亚平行反射地震相为主,但在峡谷区层序U2则以杂乱或低连续反射为特征。在详细分析峡谷与槽谷地貌形态及浅地层地震反射特征的基础上,对其成因进行了初步分析,研究表明神狐海域浅地层发育与天然气水合物有关的BSR及滑塌体,水合物的分解导致地层滑塌并发生塌陷,在NW向构造以及底流冲刷共同作用下,最终形成本区形态各异的峡谷及槽谷地貌。其形成时间推测为第四纪,属幼年期阶段。     

南海北部海底沙波地貌

南海北部水深８０—２５０ｍ的外大陆架和上大陆坡海底，有大片沙波地貌分布，它们主要是晚更新世末次冰期低海面时遗留下来的滨海沙波、沿岸沙丘、沙堤和沙垄，属残留沙体地貌。它们明显沿着本次冰期时形成的最低海岸线两侧分布，但在现代海底底流作用下，其两翼及沙波谷部发育有次一级的小型沙波或沙纹，它们的形态细小、排列紧密，与残留沙体地貌组成复式海底沙波。这就是流动沙波，是不稳定的地质因素，对海底工程有一定危害，但根据外大陆架实测底流数据，运用计算机数学模型方法计算，表明在细沙和中细沙大面积覆盖区，海底沙波每年均以０．１６６—０．５３４ｍ的速度向深海方向迁移，移动速度相当缓慢，其对海底工程设施不会造成直接危害。