南海西北次海盆及其邻区地壳结构和构造意义

西北次海盆的深部地壳结构蕴含着南海北部陆缘拉张过程的重要信息.广角反射/折射测线(OBS2006-2)长386 km,是目前唯一的一条沿NEE向穿过西沙地块、并平行于西北次海盆扩张脊的深地震测线.通过射线追踪与走时模拟方法(RAYINVR),获得了OBS2006-2测线下方的速度结构.结果表明:西沙地块的沉积层厚度约为1~2 km,而西北次海盆的沉积层厚度大约为2~3 km;Moho界面从西沙地块的27 km逐步抬升到西北次海盆的12 km,Moho界面下方的速度为7.8~8.0 km/s;未发现壳内高速层和低速层.在西沙地块和西北次海盆的过渡区,有着较大量的岩浆活动信息,推测与西北次海盆的初始扩张有关.OBS2006-2测线中114.5°E以西的地区为减薄的陆壳,而114.5°E以东的地区为洋壳,莫霍面在陆壳与洋壳的结合处剧烈抬升,地壳厚度明显减薄.西北次海盆的扩张脊下方可能有残余岩浆的存在.      

南海西北次海盆深水扇系统沉积演化特征

基于高品质二维地震资料的分析解释,在南海西北次海盆深海平原区识别出大规模深水扇系统。深水扇系统上扇为限制性水道复合体发育区,中扇为多期扇体垂向叠置区,下扇则以水道-朵体沉积为主。琼东南中央峡谷-水道是本区深水扇系统的主要物源通道,沉积物主要来源于红河、北部陆架-陆坡以及中西沙隆起区。本区深水扇系统可基本划分为晚中新世（Ⅰ）、中新世（Ⅱ和Ⅲ）以及第四纪（Ⅳ和Ⅴ）五期。各期深水扇的空间展布受到先存地形和物源供给强度的控制,双峰海山将深水扇系统分隔为南北两部分,早期沉积的扇体改变了后期扇体沉积地形。在丰富物源供给下,水道的冲溢频率较高,各个深水扇之间存在明显的侧向上叠迁移特征。沉积物源和南海北部“三段式”陆坡地形控制着整个南海北部深水扇系统的发育和演化。     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。     

南海西北次海盆新生代构造 沉积特征及伸展模式 探讨

通过对穿越西北次海盆的3条地震测线以及一条深反射地震剖面的解释,对其新生代的构造 沉积特征进行研究,探讨了伸展模型,并进而对其新生代的构造演化过程和动力学机制进行了分析。结果显示：西北次海盆在30 Ma时开始发育,断层的活动期集中在渐新世,并大致以海盆中部的岩浆岩凸起为轴对称分布,对渐新统的沉积起控制作用。海盆扩张东强西弱,西部显示出更多的陆缘裂谷盆地的特征。25 Ma后扩张轴向南跃迁,西北次海盆的海底扩张运动停止,进入裂后沉降阶段。构造展布方向受到其南侧的中-西沙地块的影响,大致沿其北部边界展布。深反射地震剖面所反映的深部地壳结构也显示出大致沿海盆中轴对称的特征,显示研究区很可能为纯剪的变形模式。     

南海西北次海盆物源供给模式及油气勘探前景

基于地震资料,从物源供给模式入手,分析南海北部深水区西北次海盆的沉积层序、物源特征及其油气勘探前景。其物源供给具有相对多期多物源体系特征,初始扩张期沉积中心位于盆地北部边缘,北部陆架-陆坡物源体系作用显著;初始热沉降期,沉积中心开始从盆地边缘向中央转移,北部陆架-陆坡、中-西沙隆起区物源体系具有大规模物源供给,在盆地两侧斜坡坡脚对称发育大量具有下超反射特征的裙积扇以及具有杂乱反射特征的块体搬运沉积体;稳定热沉降期,沉积中心转移至盆地中央,北部陆架-陆坡、西沙海槽物源体系作用存在短期明显加强,中-西沙隆起区物源体系逐渐削弱,盆地内发育大规模深水扇及深水水道。与相邻中-高勘探程度区相比,显示出良好的勘探潜力。     

南海西南次海盆扩张期热液循环与洋壳增生的数值模拟

洋壳厚度受多方面因素的影响，前人大多关注地幔温度、地幔源成分等岩石圈深部因素，很少关注岩石圈浅层的热液循环对洋壳厚度的影响。利用基于有限元的数值模拟手段，对扩张期不同背景(洋中脊、拆离断层)、不同扩张速率的热液循环与洋壳增生的关系进行研究。结果表明：洋壳增生达到稳定前，热液循环导致理论洋壳厚度发生阶段性减薄，减薄量随时间改变，并且推迟了上地幔中熔融体出现的时间；当洋壳增生达到稳定后，热液循环下产生的理论洋壳厚度反而比无热液循环的更厚。结合洋壳增生过程中对流热通量的变化分析，在洋壳增生前期的上地幔温度低，驱动热液循环的热源小，产生的对流热通量相对较小且不稳定，热液循环缓慢冷却上地幔顶部的温度，进而推迟上地幔初始熔融的时间，减弱上地幔的熔融，并造成一定时间阶段内的生成理论洋壳比正常理论洋壳厚度更薄；当洋壳增生达到稳定后，对流热通量达到最大并稳定，热液循环持续快速的冷却上地幔顶部温度，导致上地幔深部的热向上地幔顶部补给，反而增大了上地幔顶部的温度和熔融量，进而增大了理论洋壳厚度。随着扩张速率的增大，理论洋壳厚度增大，对流热通量增大，热液循环导致的洋壳阶段性减薄的最大减薄量也增大，阶段性减薄的时间缩短。结合南海西南次海盆的洋壳结构特征分析：两条横跨南海西南次海盆的地震剖面显示，海盆内存在异常薄的洋壳区域，并且两条地震剖面的最薄洋壳厚度相差0. 85 km,推测海盆内异常薄洋壳和不同扩张时期的最薄洋壳厚度差异受到扩张期热液循环阶段性减薄洋壳作用的影响。     

南海西南次海盆与东部次海盆地质与地球物理分析

在对南海西南次海盆和东部次海盆的地质和地球物理特征分析和对比的基础上,提出了南海东部次海盆的地球物理场异常和地质构造均呈EW向分布,而西南次海盆则表现为NE向分布。并利用插值切割法对南海深海盆的磁力异常场进行了分析处理,提出了其显示的地球动力学过程的差异,并对南海西南次海盆和东部次海盆的演化史进行了探讨：东部次海盆是在晚渐新世－早中新世通过SN向的海底扩张形成的,而西南次海盆是在中始新世至早渐新世通过NE向的大陆边缘裂谷作用形成的。     

南海西南次海盆深部结构研究进展与展望

西南次海盆位于南海渐进式扩张的西南端,共轭陆缘结构和残留扩张脊保留完整,是研究南海深部结构和动力学机制的关键区域。前期研究发现,西南次海盆洋陆过渡带较窄、同扩张断层发育、地震反射莫霍面不清晰、具有慢速扩张等特征。然而,由于不同探测方法获取的地壳结构具有多解性,使得西南次海盆洋陆转换过程、慢速扩张洋壳结构与增生模式以及龙门海山岩石性质与地幔成因机制等基础科学问题尚存争议。为此我们建议在西南次海盆开展地质取样获取海山岩石样品,确定其年龄与性质,分析扩张后海山形成的深部动力过程;并对关键构造部署高精度的地震反射/折射联合探测,结合岩石物理分析,对西南次海盆进行构造成像和物质组成参数正反演,以实现壳幔尺度的地震学透视,为探索西南次海盆洋陆转换过程和洋壳增生模式提供重要的地球物理证据,以丰富和完善南海的动力学演化模式。     

南海西南次海盆构造特征及其沉积响应

本文对穿过南海西南次海盆的逾1000 km的多道地震测线CFT剖面进行了地震界面特征的识别和地震层序的划分,分段分析了拆离断层对其减薄陆壳的拆离作用。结合前人研究成果,对南海西南次海盆地壳结构特征开展了分析,并总结了其构造特征。西南次海盆在发生陆缘张裂—海盆扩张、洋壳出现—扩张后稳定沉积这一系列过程中,可划分为4个阶段的沉积响应：A阶段(古新世之前)——前裂谷阶段,表现为地壳在拉张应力下产生小的断层;B阶段（始新世—早渐新世）——陆缘的裂谷阶段,地壳在拉张应力下拉张减薄,A阶段产生的断层出现了旋转,出现了大型掀斜的拆离断层,沉积物为同裂谷沉积,该阶段以产生了破裂不整合结束;C阶段（晚渐新世—早中新世）——海盆扩张阶段,海盆开始扩张,张应力从陆缘转移到了洋盆;D阶段（中中新世以来）——海盆扩张结束以后,以一套稳定沉积为特征。     

中国南海西北次海盆西北陆缘洋陆过渡区深水沉积体系特征

高分辨率二维地震资料显示中国南海西北次海盆西北陆缘（水深1 000 m及以下）发育如下深水沉积体系:珠江口盆地南部隆起区缓坡带（水深约1 000~1 500 m、坡度<1.2°）出露神狐南海山,该海山附近发育“海山相关等深流沉积体系”,可能受南海中层水循环（自西向东）底流控制;神狐南海山以南水深约1 500~2 500 m的陆坡区（坡度>2°）普遍发生坡移,发育“重力流滑塌体系”和“峡谷体系”,鲜见等深流沉积;下陆坡区（水深>2 500 m,坡度稍缓<2°）滑塌现象明显减少,主要发育“峡谷体系”以及“席状等深流沉积体系”,席状等深流沉积体系可能受分散的、流速较低的南海深层水循环底流控制。地震沉积记录显示,神狐南海山附近等深流侵蚀特征最早出现于晚中新世早期,其后至现今该区较稳定发育等深流沉积/侵蚀的加积序列,说明南海西北次海盆西北陆缘的稳定底流沉积/侵蚀可追溯至晚中新世早期。     

南海北康盆地热流分布特征及其构造控制因素探讨

热流是天然气水合物储量估算和油气资源评价的基础数据。南海实测热流数据虽然多,但分布不均。为深入认识北康盆地的热流特征,本文首先利用北康盆地获得的实测热流数据和前人研究成果,绘制了北康盆地热流分布图;根据热流和地温梯度变化特征,重点讨论了北康盆地热流异常区的成因机制,并根据区域地质构造背景,对北康盆地热流分布主要的控制因素进行了简要分析。数据统计结果表明:北康盆地热流变化范围为43.0~115.0mW/m~2,平均为76.8±21.7 mW/m~2;地温梯度变化范围为49.0~133.1℃/km,平均地温梯度为82.2±22.4℃/km。热流整体偏高,具有西高东低,南部高、东南部热流最低的热流特征,且在盆地西北部具有明显的热流异常。分析认为:(1)热流异常区中B区是由于海底高导层埋深影响,A区和C区是由海底流体渗漏区的地下水循环导致热流异常,推测A区为补给区,C区为排泄区;(2)北康盆地热流分布明显受构造作用的控制。西北部及南部受廷贾断裂控制,而东南部为古俯冲带及古洋陆过渡带,西高东低的热流分布特征还与盆地经历的3次快速沉降作用有关,但北康盆地拉张的构造背景引起整体热流值偏高。这对北康盆地油气和天然气水合物的研究均有重要意义。     

南海及邻区新构造运动表现特征及其主控因素

南海具有复杂的地质构造背景,扩张结束以后,新构造运动活跃,但各区域新构造运动发生的时间及运动特征有较大差异。本文综合分析了南海各区域构造演化事件、现今构造格局及新构造运动的基本特征,认为南海新构造运动的起始时间为中中新世（约15 Ma）较合理。在此基础上,收集和整理了南海及邻区最新的地质和地球物理资料,对南海海域新构造期地层差异升降、活动断裂、天然地震以及岩浆活动等新构造表现形式进行了综合分析,系统总结了南海新构造运动特征,并根据活动断裂、天然地震以及岩浆活动等特征和分布规律分析,认为南海海域新构造的表现形式之间存在较大的耦合性。本文根据新构造运动表现形式在空间分布的不平衡性,将南海及邻区划分为1个强构造活动区、3个中等强度构造活动区以及1个弱构造活动区,并结合研究区应力场特征分析,认为南海新构造运动主要受控于东部菲律宾海板块和太平洋板块对东亚大陆边缘的持续俯冲碰撞作用。     

南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约

南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省),本文搜集了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示,该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两个系列,其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(OIB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端元(DMM)与富集端元(EM2)二端元混合。总体上,相对橄榄岩源区形成的熔体而言,这些玄武岩具有低的CaO、较高的Fe/Mn、Zn/Mn及Zn/Fe值;同时,南海海盆玄武岩、海南岛和印支半岛玄武岩中的橄榄石斑晶相对典型地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩橄榄石斑晶具有低的Ca和Mn含量,以及高的Ni含量和Fe/Mn值,显示其源区辉石岩组分含量较高。南海停止扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化,同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具有低于亏损橄榄岩地幔的Mg同位素组成,这些都表明南海及周缘地区的地幔源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综上认为,该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环"组分的加入,该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲滞留板块的重熔有关。     

南海西南次海盆基底形态特征及控制因素

本文解释了横穿南海西南次海盆的两条多道地震测线,对南海西南次海盆的基底形态特征进行了描述和分类,并讨论了基底形态与扩张速率之间的对应关系。研究结果表明,西南次海盆基底可以分为两种类型：类型1为岩浆作用主导的平坦基底,局部有岩浆侵入;类型2为构造作用主导的掀斜断块。扩张速率的计算表明：N3测线所代表的西南次海盆北东段的半扩张速率在13~36 mm/a之间周期性变化,而在NH973-1所代表的中段半扩张速率基本稳定在19 mm/a左右,未有明显变化。海盆基底的类型变化与扩张速率的对应关系明显,在扩张速率较快的区域以类型1为主,而在扩张速率慢的区域以类型2为主。西南次海盆北东段扩张速率呈现周期性变化,相应海盆基底也表现为相间排列;而西南次海盆中段的基底比较单一,以类型2为主。南海西南次海盆北东段扩张时间更久,并可能存在周期性活动的岩浆房;而海盆中段海底扩张发生较晚,岩浆作用较弱,从而造成西南次海盆从北东到南西不同的基底形态特征。     

南海及邻域中,新生代盆地类型与油气资源关系探讨

在南海区域地质构造特征及周缘盆地发育特点的基础上,根据盆地分类的理论,试将南海及周缘的３５个中、新生代盆地,划分为两型十一类。各主要盆地的油气地质特点表明,不同类型的盆地,其油气远景不同。分析认为,在板内拉张离散环境中所形成的盆地,含油气远景最佳,是目前勘探和开发的重点。     

东海地区热流特征及其地质意义

东海地区热流特征及其地质意义毕传学，杨凌，吴国华，张梅中国极地研究所，上海，２００１２９江苏省地矿局，南京，２１００１８关键词：地热梯度，热流，地壳厚度，热阻法，中国东海ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＨｅａｔＦｌｏｗａｎｄＩｔｓＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ...     

Cenozoic Volcanism in South China Sea and Its Vicinity and South China Sea Spreading

The rock series, rock types and Sr-Nd isotopic dating of the Cenozoic volcanic rocks in the South China Sea are similar to those in its vicinity. On the basis of the spreading age of the South China Sea, the Cenozoic volcanic rocks are divided into three stages: the pre-spreading stage, the spreading stage and the post-spreading stage. The deep process characteristics of the asthenosphere and lithosphere may be inferred from the study on primary basaltic magma. The top layers of the asthenosphere both in the spreading stage and in the pre-spreading stage are closer to the earth surface than that in the post-spreading stage. From the pre-spreading stage to the spreading stage, the top layer of the asthenosphere decreased in depth, while the amount of interstitial partial melts increased. The evolution of the primary basaltic magma shows a progressive evolution sequence of the rifting volcanism and a faster lithospheric spreading velocity. From the spreading stage to the post-spreading stage, the top layer of the asthenosphere gradually increased in depth, but the amount of interstitial partial melts decreased. The evolution of primary basaltic magma shows a retrogressive evolution sequence of the rifting volcanism and a gradual decrease in the lithospheric spreading velocity. The depth recognized by the study on the Cenozoic volcanism demonstrates the deep environment for the formation and evolution of the South China Sea.