南海北部陆架西区盆地地质、地球物理场特征及其深部结构

分析了南海北部陆架西区盆地的地质、地球物理场特征，计算了研究海域重、磁资料的1阶小波细节、4阶小波逼近变换。根据分析与计算可知，研究区的布格重力异常以北西低的负值，东南高的正值为特征。在东部及东南部异常等值线走向为北东；西部异常等值线以北西走向为特征；西北地区异常以北东东、北东走向的局部等值线圈闭为特征。磁场的展布十分复杂，按磁异常的变化程度可分为三个变化区，即磁异常平静区、剧变区及缓变区。磁异常的平静区位于研究区的西部，即莺歌海盆地所在位置，这一带磁异常等值线极为稀疏，异常值为负背景异常。剧变区位于海南岛，该地区的磁异常变化极为剧烈，异常特征以局部小圈闭为特征，等值线分布密集。磁异常的平缓区位于平静区及剧变区之外的其它地区。琼东南盆地、北部湾盆地的磁异常具有此特征。根据重、磁场资料以及南海北部盆地钻井取样的测试结果、同时参考穿越南海地学断面的结果，对研究区的地壳结构进行了反演计算，计算表明南海陆架盆地区域地壳结构较为复杂，研究区的地壳厚度在22－33km之间，总的趋势由陆向洋地壳厚度逐渐减薄，反映出该区域地壳具有陆壳、拉伸陆壳、过渡壳的性质，同时存在有上地幔隆起区及凹陷区。磁性底界面厚度在17－24km之间变化，其中在莺歌海盆地较深，在海南岛地区磁性界面较浅。     

南海北部地震危险性分析

在建立了比较可靠的南海北部地震目录以后,采用编制中国地震动参数区划图（2001）的方法,重新划分了南海北部海域的潜在震源区和调整了相关的地球物理参数,最终计算了南海北部海域50年超越概率10％的地震动峰值加速度。南海北部的地震动峰值加速度可分成东部高值区和西部低值区。东区的地震动峰值加速度在0．160g以上,西区大部分海域的地震动峰值加速度小于0．114g,并且与它们北侧的陆区大致相似。     

南海北部深水底流沉积作用

南海北部深水陆坡区存在极为活跃的深水底流沉积作用. 通过浅地层地震剖面解释发现, 该地区由于深水底流的搬运作用, 在水深1000~2700 m左右的陆坡地带形成NE-SW向分布的迁移水道. 在水道东侧断续形成由东北向西南方向推进的高沉积速率堆积体, 堆积体内部叠加层呈NE-SW向前积堆积特征, 由牵引流沉积而成. 发育在东沙群岛东南侧的高沉积速率堆积体就是其中之一, 其12 ka以来沉积速率高达97 cm/ka, 是南海目前所知沉积速率最高的海区. 地震剖面显示, 该深水底流极有可能是由进入南海的西太平洋环流演变而成, 挟带南海北部来源的沉积物沿大陆坡由东北向西南方向搬运沉积, 最终消失在中央海盆中. 由于深水底流作用的存在, 造成南海北部深海区复杂的搬运沉积格局.     

南海北部陆坡稳定性定量分析

随着海洋工程的发展,海底滑坡作为一种潜在的地质灾害逐渐成为人们关注的热点.本文采用二维极限平衡法计算并分析了海底斜坡稳定性问题.通过对斜坡模型在各种条件下安全系数的计算,定量分析了斜坡内在因素(如斜坡角度、主要土力学参数)和主要触发机制(地震、快速堆积等)对安全系数的影响.理论计算表明,静态条件下,均质斜坡角度小于20°时,均处于稳定状态;对于含软弱层的斜坡,快速堆积等引起的不排水状态下斜坡安全系数明显降低,斜坡角度大于14°时就会发生失稳.拟静态条件下,当地震动峰值加速度(PGA)小于0.15g时,对于角度小于20°的均质斜坡处于稳定状态,但PGA大于0.25g时,角度大于13°的斜坡即处于失稳状态;对于含软弱层斜坡,PGA为0.1g时,角度大于10°的斜坡即处于不稳定状态;当PGA大于0.3g时,3°以上的海底斜坡即处于失稳状态,发生海底滑坡.结合南海北部陆坡海底地形、地貌特征,在静态条件下,均处于稳定状态;但在地震加载的拟静态下,根据南海北部地震动峰值加速度分布,台湾浅滩段则处于不稳定状态.这解释了该区域大陆坡折带处海底滑坡广泛发育的原因,也表明了地震是引发南海北部滑坡最主要的触发机制之一.     

中国南海北部陆架区更新世晚期沉积物年代学及古环境研究——以DG钻孔为例

大陆架作为海陆相互作用的关键地区,对于研究大陆的构造演化、海陆变迁、海平面升降以及气候变化具有重要意义。然而由于不同研究方法的局限性,目前对大陆架沉积物年代学及其蕴含地质信息的认识仍然不足。南海是西太平洋最大的边缘海,是全球海洋沉积作用最为活跃的地区之一,也是海陆相互作用最为典型的区域。作为东亚大陆物质的主要沉积区,南海已经受到了学术界越来越多的关注。然而,目前的研究工作主要集中于沉积连续、信号记录稳定但沉积速率较慢、总体分辨率较低的深海区沉积物。相对而言,沉积速率较快、分辨率较高的浅海大陆架沉积为高分辨率年代学和古环境的研究提供了重要的地质材料,但由于大陆架沉积环境动荡导致沉积信号记录不稳定甚至缺失。针对南海大陆架沉积,尤其是对钻孔沉积物高分辨率年代学研究仍相对较少,限制了对南海构造与气候演化过程的认识。为了更好地限定南海北部陆架区更新世晚期沉积物的年代,研究其中蕴含的古环境信息,探讨东亚地区气候变化的驱动机制问题,同时为南海海域活动构造研究提供年代学框架,文中以南海北部DG钻孔为研究对象,在微体古生物化石和碳同位素年龄(¹⁴C)数据的基础上,利用大陆架沉积物磁...     

南海北部晚新生代氧同位素地层学

通过对南海北部ODP 184航次1148站(18°50.17.3′N, 116°33.93′E, 水深3308.3 m) 1165个样品中底栖有孔虫的同位素分析, 获得了24 Ma以来连续的、平均分辨率为21 ka的δ18O曲线. 这是迄今全球晚新生代最连续、最完整和分辨率最高的δ18O曲线. 总体上呈梯状递增的δ18O曲线清楚地记录了晚新生代以来5次变重和3次变轻事件及2个稳定期, 反映了全球气候逐渐变冷过程的变化. 其中发生在17.2-14.5 Ma的变轻事件及14.5-13.6 Ma和3.0-2.4 Ma的两个变重事件最为显著, 都可以进行全球性对比. 13.6-10.2 Ma和6.0-3.0 Ma两个时期δ18O变动平稳和振幅最小, 代表南海晚新生底层水变化最小的稳定时期. 1148站的氧同位素记录为西太平洋和我国海相地层的全球性对比提供了最佳的剖面.     

南海北部海底热流测量及分析

广州海洋地质调查局用德国产的微型温度传感器和自行研制的重力取样器组装成海底热流探针,并用该设备在中国南海北部开展了海底热流测量,这是国内首次独立开展此项工作,也是我国海洋地质和地球物理调查技术方法的新尝试.通过实测数据分析以及与1985年中美合作获得的西沙海域地热流测量剖面数据对比,表明测量数据可靠并具有良好的一致性.此项工作的成功,将有助于地热流测量工作的深入开展,进而提高我国海底天然气水合物的勘探和海洋地质基础研究的水平.     

关于南海北部滨海断裂带的研究

南海北部的滨海断裂带是位于南澳岛之东粤东南滨海地区的一条北东东走向的构造带。由于其所处的构造位置而一直被地球科学工作者所关注,并从不同角度作了不少研究。在广泛收集有关断裂带的资料和研究成果的基础上,对前人关于断裂带存在的依据、断裂带发育的时代、断裂带的构造属性和第四纪活动情况的认识作了简要归纳,并就断裂带的分布、构造属性等作了初步分析。     

台湾北部及西部陆架之地貌与地质特征

台湾北部东海陆架分布广阔，海床平坦少有显著的海底地貌单元，接近台湾处陆架宽约 ２３０ ｋｍ，陆架边缘平均深约 １２０ ｍ，反映了 １５０００ ａ前末次冰期盛期的效应．东海陆架内外海伸展，呈现陆架－陆坡－海盆的水深剖面，代表被动大陆边缘．陆架的上新世－第四纪岩层主要由浅海沉积物组成，沈积物完全来自大陆，区域倾斜沉降与浅海堆积作用，造成一个向东增厚的沉积契形体． 台湾海峡陆架的发育有两个阶段，古新世至中新世张裂大陆边缘的形成，上新世－第四纪转变为前陆盆地．前陆区域地壳弯曲沉降，伴随着源自台湾造山带的沉积物堆积，形成今日的台湾海峡前陆陆架．末次冰期，海平面下降，对改变台湾海峡前陆陆架形貌的效应，大部份被前陆沉积作用抵消． 高屏岛架是一个非常小的平台，长约 １００ ｋｍ，宽约 ２０ ｋｍ，深约 ８０ ｍ．它位于台湾岛的边缘，属于岛屿陆架．高屏岛架的地貌及地质环境主要反映一个早期充填不足的前陆盆地． 沿着台湾造山带由北而南，由被动大陆边缘陆架（东海陆架）转变成前陆陆架（台湾海峡陆架），南部变成岛架（高屏岛架）．台湾地区陆架的转变主要成因于上新世一第四纪期间，吕宋岛弧北端与欧亚大陆东缘的碰撞．台湾造山带的隆起、前陆地壳弯曲沉降、前陆盆     

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．     

南海北部深海潮汐的季节性变化特征

深海潮汐是深海混合过程的主要能量来源,对深海环流变异和沉积物搬运具有重要的调控作用.文章利用深水锚系观测系统在南海北部2100m水深处开展了近两年的高分辨率海流剖面观测,用于研究深海潮汐的季节性变化特征.通过谱分析显示,南海北部深海潮汐以全日潮为主,且在观测区域的深海中,全日潮和半日潮以垂向第一模态结构为主.斜压全日潮具有显著的季节性变化特征,夏季最强,深度平均的最大动能达86.7cm2s-2,分别是冬季的1.5倍、春秋季的2倍;而斜压半日潮没有明显的季节性变化.通过对比发现斜压全日潮的季节性变化受控于吕宋海峡附近的正压潮.另外,观测期间有三个强中尺度涡经过锚系站位,其中一个气旋式中尺度涡对深海海流影响较小,而另外两个反气旋式中尺度涡经过研究海域时可影响全水深海流,激发强亚惯性流,对深海潮汐产生边缘强化效应,并使深海斜压全日潮冬季的异相成分增强,占全日潮的85%.同时,中尺度涡对深海海水混合的增强弱化了海水层结,导致冬季的斜压全日潮流速减弱,低于夏季.南海北部深海潮汐季节性变化为研究深海盆沉积物在不同时间尺度上的分布及搬运过程提供了重要的动力机制.     

中国南海北部陆坡孔隙度的求取

孔隙度在岩石物理和地震勘探领域都是一个非常重要的参数,水饱和地层的孔隙度可以用于求海底地层的弹性模量进而求取纵横波速度、识别水合物以及估计水合物的储量等.然而在没有打钻的情况下要相对准确地了解海底未固结成岩地层的孔隙度变化趋势是困难的.历史上有学者提出了几个模型,都是基于孔隙度随深度的增加呈现指数下降的趋势,并且需要知道指数模型中的若干参数,因此就产生了两个问题,一是孔隙度是否随深度增加而呈现指数下降,二是指数模型中参数如何选取.本文从另外一个角度,即利用海底介质的压实性从表层开始往下逐层求取水饱和地层的孔隙度,此方法被称之为"体积模量法",它仅需要知道表层孔隙度和地层矿物组分,从而节省了勘探成本.本文将该方法应用于我国南海地区和美国ODP井数据,结果与测井数据以及地震反演数据吻合得较好.     

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．     

南海北部陆坡渐新世的蛋白石沉积

南海北部陆坡ODP1148孔蛋白石沉积的研究发现, 在距今约30-27.5 Ma的早、晚渐新世界线附近, 放射虫、硅藻和海绵骨针丰度以及沉积物孔隙水中的H4SiO4突然增加, 反映南海在这段时间有较高的蛋白石沉积和保存. 几乎与此同时(约30-28 Ma), 赤道中太平洋的生物硅质沉积的含量亦高. 与大西洋ODP929孔蛋白石沉积的对比表明, 渐新世太平洋与大西洋低纬区的蛋白石沉积呈互补性关系. 早、晚渐新世界线附近在大西洋保存的生物硅质沉积物降低而在太平洋增高, 可能反映了北大西洋深层水的形成和加强, 从而导致两大洋盆之间底层水分馏作用的增强. ODP1148孔沉积物的X衍射分析和扫描电子显微镜的观察发现, 大部分放射虫、硅藻和海绵骨针遭受了不同程度的溶解和再沉淀作用的改造, 已经由蛋白石-A转变成蛋白石-CT.     

南海中部和北部地壳性质的探讨

本文主要根据1980年中、美联合调查南海时所获得的声纳浮标测量结果,探讨中国南海中部和北部各个地貌单元上的地壳结构、性质以及新生代的发展简史。     

南海北部陆缘珠江口盆地岩石圈热结构

沉积盆地岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.由于海洋勘探难度大、勘探程度低,相对于大陆地区,边缘海盆地比较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文在收集整理珠江口盆地及邻区大地热流数据的基础上,补充收录了自2003年以来发表的新数据,绘制了研究区最新版的大地热流等值线图;基于中美合作双船地震剖面揭示的深部地壳结构计算了研究区的壳-幔热流、深部温度以及"热"岩石圈厚度.研究表明,珠江口盆地地壳热流介于18.7~28.6 mW·m-2,地幔热流介于36.9~91.4 mW·m-2,壳幔热流比值0.23~0.75;由陆架、陆坡至中央海盆,在地壳热流逐渐减小的情况下地表热流逐渐递增,说明地表热流分布主要受深部热作用控制;盆地"热"岩石圈厚度介于34.0~87.2 km,平均65.5 km,反映出显著拉张减薄的特征.     

南海北部280 ka以来深海花粉记录

ODP1144孔顶部225m柱状样的孢粉资料揭示近280ka(即氧同位素8期(MIS8))以来,南海北部大陆架的演化历史.间冰期孢粉组合以松属为主,与该区现在情况相似.而冰期孢粉组合中则出现大量草本植物,如蒿属(Artemisia)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae).这说明冰期时由于海退引起海平面下降使大陆架出水成陆.出露的大陆架上覆盖着以草原为主的植被.从草本植物花粉与松属花粉两者含量之比可以推断在MIS5期以前大陆架出露的面积小,而MIS4期以来冰期时大陆架大面积出露,末次冰盛期达到高峰.MIS5期前后南海北部大陆架的这种变化,可以从我国大陆新构造运动加以解释.冰期时大陆架上生长的草原植被的组成也有显著变化,MIS8期以禾本科为主,而后,蒿属比例不断增加,末次冰盛期时在草原植被中占了优势,植被的这种变化是对不断变干冷气候的响应.     

南海中部和北部地壳性质的探讨

本文主要根据1980年中、美联合调查南海时所获得的声纳浮标测量结果,探讨中国南海中部和北部各个地貌单元上的地壳结构、性质以及新生代的发展简史。     

华南及南海北部地区瑞利面波层析成像

基于华南及周边地区106个宽频带地震台站多年记录的MS≥5.0中浅源地震事件, 开展瑞利面波层析成像和速度结构特征研究, 获得了华南大陆及南海北部地区10~100 s瑞利波群速度分布图像和典型剖面下方地壳上地幔速度结构, 为理解该地区构造演化和深部过程提供约束.考虑到实际地震射线的覆盖情况以及华南地区主要构造的主体展布特征, 本文同时采用传统的规则网格剖分和平行主要构造走向的非规则网格剖分方法, 分别进行分格频散反演, 开展了不同参数化方案对反演结果影响的对比分析研究.基于瑞利面波层析成像结果, 进行了典型剖面横波速度结构反演, 重建了华南地区由内陆至南海海域主要构造单元的壳幔横波速度结构.研究结果表明, 扬子和华夏块体地壳上地幔结构特征差异显著, 扬子块体地壳和岩石圈厚度均大于华夏地块, 且扬子块体上地幔顶部速度较华夏块体低, 岩石圈厚度在雪峰山造山带下方发生过渡和转换;南海北部陆缘和南海海盆上地幔速度较高且形态相对完整, 表现为非火山型大陆边缘和已停止扩张海盆的壳幔结构特征.     

南海北部沙波运移的观测与理论分析

针对南海北部海域特点建立了模拟该区域小尺度沙波运移过程的准三维力学模型.以多波束海底地貌扫描数据和水文资料为基础,预测了研究区域沙波的运移,其结果在沙脊脊沟处与实际观测一致,而在脊背上与实际观测值存在差异.分析表明,本文所提出的物理模型可以用于预测南海海域以推移质泥沙运动为主的小尺度沙波运移规律.这一结果对该区域海底管线等工程设计是很有意义的.