珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离断裂活动对深层大型三角洲沉积体系的控制作用

壳幔拆离断裂活动与沉积体系响应为世界陆缘演变研究的热点,选取珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离体系及其沉积响应开展系统性解剖.结合陆缘演变认识新进展、长电缆三维地震和钻井综合解释等揭示白云凹陷南部主控断裂带主要由4排NEE-NE向断至莫霍面的高角度铲式壳幔拆离断裂组成,裂陷期幕式活动使得白云凹陷经历了均一裂陷、拆离裂陷和断拗转换三阶段演化;均一裂陷期（下文昌组）,控洼断裂未延伸至莫霍面,主要发育断裂转换带控制下的轴向陡坡辫状河三角洲/湖相沉积体系,缓坡物源体系不甚发育;拆离裂陷期（上文昌组）,壳幔拆离断裂断至莫霍面,呈现强烈水平伸展和垂向落差,导致上盘远离断层一侧强烈旋转翘倾、抬升剥蚀成为最主要缓坡物源体系,靠近断层北侧沉降深陷成为深湖盆,上盘中段发育大型三角洲沉积;断拗转换期（恩平组）,拆离作用减弱而沉降作用显著增强,控制了北部缓坡挠曲坡折和NW-SE向推进的大型三角洲/湖相沉积体系的发育.由此,主控断裂由均一伸展到壳幔拆离伸展的构造演变导致白云凹陷上文昌组至恩平组缓坡大型三角洲、下文昌组东西轴向转换带辫状河三角洲和洼陷周边陡坡带扇三角洲砂岩三类规模储集体与湖相泥岩满盆叠置的分布格局,使其成为深水勘探向中深层拓展的主要对象.      

南海北部陆缘结构及构造-岩浆演化

南海北部陆缘发育独特的远端带结构,以“裂谷宽、基底厚和地貌起伏”为主要特点,显著有别于经典贫岩浆型和富岩浆型张裂陆缘.为了解释陆缘结构的成因,综合已有研究进展和国际大洋发现计划（IODP）的钻探成果,对南海北部陆缘基底性质进行了调研,探讨了拆离断层和岩浆作用的特点以及两者间的相互作用.结果表明,在38 Ma之前南海北部大范围发育核杂岩构造,并伴随大量岩浆侵入到中下地壳;岩浆作用一方面加剧了地壳的韧性变形,导致应变无法集中而在多个地方同时发育大型拆离,另一方面对拆离面和减薄的基底进行了强烈改造.最终提出同张裂期就位的岩浆作用和中下地壳的韧性流动是形成南海北部宽裂谷陆缘的关键,深化了对陆缘结构、变形过程和岩石圈减薄机制的理解.      

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

伸展盆地构造演化的数值模拟——以南海北部白云凹陷为例

介绍了瞬时均匀拉伸模型、挠曲悬臂梁模型和多幕伸展模型,特别强调各种模型的基本假设和适用条件,以及基于这些模型发展出的二维正反演模拟和一维应变速率模拟的方法。这些方法在计算岩石圈伸展系数和盆地张裂的过程中,具有一定的优越性。在盆地的数值模拟中,有时需要综合运用多种数值模型来突破单个模型假设条件的约束。为了研究南海北部白云凹陷的裂后沉降特点,分别应用二维正反演和一维应变速率正反演方法计算岩石圈的伸展系数,并计算理论热沉降,与实测裂后沉降进行对比。模拟结果表明,白云凹陷岩石圈的伸展系数大致呈钟形分布,在凹陷中心处最大,大约为3.5;凹陷的实测裂后沉降远大于理论值,即存在裂后异常沉降,裂后期的异常沉降总量在凹陷中心和南部在2km以上。     

南海北部白云凹陷沉积压实作用对浅水流超压演化影响数值模拟

深水超压是制约深水油气开发的重要问题,其中浅水流是对深水钻井最具破坏力的一种地质灾害。结合南海北部陆坡最新采集的高分辨率二维和三维地震资料,采用基于压实模型的流体压力模拟方法,通过井震联合分析,建立地震属性与岩石物性的关系,对研究区现今压力场状态进行模拟,获取了有效应力和超压系数等参数,探讨了沉积压实作用下的浅水流演化过程。通过模拟发现浅水流发育区的水动力特征与研究区的沉积模式密切相关,低渗透率地层的沉积物加载导致现今压力场具有明显的低有效应力异常和高超压系数,而如果仅考虑沉积压实作用,现有的沉积速率尚不足以维持持续地超压来造成高风险的浅水流灾害,但其泄压过程也是个漫长的阶段。     

珠江口盆地白云凹陷深层储层特征与有效储层控制因素

珠江口盆地白云凹陷珠海组和恩平组是该区深层油气勘探的主要层系,查明深层储层基本特征和有效储层控制因素对于白云凹陷深层油气勘探具有重要意义. 基于岩石学和矿物学、成岩作用、孔隙特征及沉积相分析,明确了白云凹陷深层储层基本特征. 白云凹陷深层以低孔低渗和致密储层为主;压实作用是造成深层储层变差的主要原因,碳酸盐胶结和石英次生加大是主要的自生矿物;孔隙类型以粒间溶孔和粒内溶孔为主;有效储层以低孔低渗及以上储层为主,孔隙度总体保持在10%左右,渗透率变化范围大. 中粗粒沉积相带、溶蚀作用和超压是深层有效储层的主要控制因素. 中粗粒砂岩具有较好的原生孔和次生孔发育条件,渗透率较高,胶结减孔作用弱,溶蚀增孔作用强;溶蚀作用是深层关键的建设性成岩作用,溶蚀孔隙是深层主要的孔隙类型;超压传导作用有利于酸性流体活动和溶蚀物质的迁移,对形成溶蚀孔隙具有积极意义;分流河道和水下分流河道砂体是中粗粒砂岩的主要载体,应作为深层油气勘探的优选对象.      

南海北部白云深水区高变地温梯度砂岩渗透率定量预测

地温梯度如何影响砂岩成岩演化和储层物性变化是地学界的热点问题. 以具有高变地温梯度特征的白云深水区为例,通过分析大量不同地温梯度地区的样品,以地温梯度0.1~0.2 ℃/100 m为递进间隔,对比分析了不同地温梯度区间内不同粒度砂岩储层渗透率随埋藏深度变化的趋势,建立了砂岩渗透率的定量地质预测模型,展示了砂岩渗透率与地温梯度之间的内在联系. 结果表明,一定埋深范围内,随地温梯度升高,渗透率每下降一个数量级,砂岩埋深下限差异呈台阶式减少;相同地温梯度区间内,高成分成熟度、低塑性岩屑含量的含砾砂岩、粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩的渗透率下降程度不同,相邻粒径砂岩等效渗透率埋深下限差异相近,随地温梯度增加,相邻粒径砂岩等效渗透率下限埋深差异呈规律性减小;低渗与特低渗砂岩储层的地层深度段随地温梯度升高而明显变小,粗粒砂岩特低渗储层的埋深下限可作为白云深水区常规油气勘探的极限深度. 研究成果对于揭示地温梯度对砂岩成岩演化作用的影响及物性演变效应具有重要的意义,对油气勘探有积极的指导作用.      

成岩相分析方法在南海北部深水区储层预测的应用——以珠江口盆地白云凹陷为例

成岩相分析方法旨在在碎屑岩储层成岩作用和孔隙演化之间建立一种成因联系,建立研究区孔隙演化与成岩作用关系模型,为孔隙演化机理和主控因素分析及储层平面分布预测提供理论依据.研究表明,机械压实、胶结和溶蚀作用是本区主控成岩作用类型,据此可划分出5种主要的成岩相组合:早期碳酸盐胶结弱溶蚀相、弱压实强溶蚀相(＜1 800m)、中...     

岩石圈伸展的壳/幔拆离模型(Parallel Extension Tectonics):华北克拉通东部早白垩世岩石圈减薄与破坏机理

华北克拉通岩石圈减薄和破坏机理长期以来存在争议,基于岩石学、岩石地球的化学分析研究突出强调深部过程的重要性。前人提出了两种重要模式：包括以拆沉作用为代表的top-down tectonics模型和以热-机械侵蚀与化学侵蚀,或地幔置换、交代作用的bottom-up tectonics模型。然而,对于这两种模式而言尚存在许多无法合理解释的问题,比如在此深部过程中,区域性岩石圈伸展有多大的贡献？地壳伸展构造是作为深部过程的响应,还是同为岩石圈伸展的产物？本文基于早白垩世东亚地区（尤其是华北克拉通东部地区）伸展构造与岩浆活动的综合分析,揭示出华北克拉通东部不同地区伸展构造变形与岩浆活动之间的时、空和成因关系有一定的差异。但整体上看,岩石圈伸展起着主导作用,控制着岩浆上侵和就位,在拆离断层下盘侵入形成各种规模的花岗质为主的侵入体,或于上盘喷发形成火山-沉积岩盆地。在伸展构造发育的不同阶段,可以有伸展早期、伸展期及伸展期后的岩浆活动。岩浆活动的强度及岩浆源区特点有显著的时空变化。一方面,在同一地区不同演化阶段其源区有很大的差异。表现为主体上是早期以古老下地壳源为主,随着壳/幔伸展作用演化,逐渐向混合源或独立幔源的演化。同时,不同地区岩浆源区的变化规律也显著不同。以胶辽地区为例,胶东整体上是壳幔混合源区对于岩浆演化有重要贡献;而辽东地区具有显著的源区演化特点：从剪切早期古老下地壳源区为主,并伴有幔源物质加入,剪切期古老下地壳为主,到剪切晚期和剪切期后以新生下地壳为主。本文认为岩石圈伸展的壳/幔拆离模型（Parallel Extension Tectonics）,可以合理地解释华北克拉通及邻区早白垩世构造-岩浆活动性。在该模型中,遭受伸展的华北克拉通岩石圈发生壳-幔拆离作用。在岩石圈伸展作用期间,地壳层次的拆离作用与岩石圈地幔层次上的拆离作用可以是耦合的或者是解耦的,从而导致华北克拉通岩石圈减薄过程中在地壳尺度上的拆离作用与变质核杂岩的剥露有三种不同的类型：同岩浆活动型伸展（C型：Co-magmatism mode extension）、无岩浆活动型伸展（A型：Amagmatism mode extension）和多阶段混合型（M型：Multi-mode extension）。

     

岩浆作用与青藏高原演化

        青藏高原是我国岩浆岩最发育的地区之一,出露着从元古宇到新生代各个地质时期多种类型的火山岩与侵入岩,面 积达30万km2左右,占全区面积的10％以上。这些岩浆岩在青藏大陆动力学研究中有着重要的作用,既是探测深部的“探 针”和“窗口”,又是构造演化的记录,并形成重要的构造-岩浆-成矿带。本文拟通过岩浆作用和岩浆岩来研究青藏高原 演化的一些科学问题。（1）印度-亚洲大陆碰撞时限：印度-亚洲大陆碰撞时限是青藏高原形成演化中一个非常重要的基础 问题,也是国际上争论的一个热点,到目前为止,分歧仍然很大,从主张早于70 Ma 到34 Ma都有。本文根据来自我国西藏 南部延伸1500 km以上的主碰撞带的综合证据提出,印度-亚洲大陆碰撞开始的时间为70/65 Ma,完成的时间在40 Ma左右, 这个时期称为同碰撞期,40 Ma之后转入后碰撞期。（2）同碰撞阶段的壳-幔交换-底侵与岩浆混合作用: 南冈底斯带同碰撞 花岗岩中有着丰富的岩浆底侵作用与岩浆混合作用证据。这两种作用,是通过岩浆作用实现壳－幔间物质和能量的交换, 是两种不同而又密切相关的大陆地壳生长方式。（3） 青藏巨厚地壳的成因: 双倍于正常厚度的巨厚地壳,是青藏高原最显著 的特点之一,世界瞩目。通过对同碰撞与后碰撞火成岩的研究提出“两类地壳、两种机制”的认识,即新生地壳与再循环 地壳;构造挤压增厚机制与地幔物质注入增厚机制。（4）青藏岩石圈的组成、结构与演化：高原岩石圈地幔存在三种地球 化学端元,存在三种岩石圈结构类型,已在青藏高原多处发现地幔与下地壳岩石的地表露头及火成岩所携带的深源岩石包 体。（5）青藏高原深部物质的可能流动：青藏高原新生代碰撞-后碰撞火成活动有规律的时空迁移,以及深部地球物理探 测,都暗示碰撞引起壳幔深部物质的横向流动     

Filling History and Post-Breakup Acceleration of Sedimentation in Baiyun Sag,Deepwater Northern South China Sea

The Baiyun (白云) sag in the southern Pearl River Mouth basin is the largest and deepest sag in deepwater northern South China Sea.Researches and exploration in this sag have revealed many distinct features of the sag.This article reports its filling history through backstripping of depth data of interpreted sequence boundaries.Maps of sediment rates of 10 sequences from 49 Ma to the present were constructed,showing the spatio-temporal variation of the sediment rate.Three stages of sediment infilling,49-17.5 Ma,17.5-10.5 Ma,and 10.5-0 Mn,were divided by abrupt changes of sedimentary patterns.If the breakup of the South China Sea took place at ～30 Mn,significant pint-breakup acceleration of sedimentation was observed at 17.5-15.5 Ma and 13.8-12.5 Mn,indicating acceleration of subsidence at these times.We propose that the onset of strong post-breakup snbsidence at ～17.5 Ma was an important tectonic event that changed the pattern of sedimentation from discrete and medium-rate depmition centers in both main and south snbsags to restricted but high-rate deposition in the main snbsag.The cause and implications of this newly recognized event need tobe investigated.     

南海北部白云凹陷早中新世东部沉积体系研究

基于白云凹陷东部钻井、岩芯和地震资料,通过地震属性分析、地震相分析及钻井岩芯分析,证实了白云凹陷在23.8～21 Ma之间除存在北部物源外还存在来自东沙隆起的东部物源体系,从而扩大了白云凹陷深水碎屑岩沉积研究领域。通过层序地层学研究和沉积相分析,建立了东部沉积体系沉积及演化模式：该体系在低位域形成海底扇沉积;水进域形成碳酸盐岩和硅质碎屑岩混合沉积;高位体系域主要发育高位三角洲沉积,其主要受相对海平面变化及物源供给控制。     

西江凹陷早新生代断裂演化及其对南海北缘应力场顺时针旋转的响应

南海北部发育了一系列的新生代盆地,该类盆地记录了新生代早期南海北缘应力场顺时针旋转过程,西江凹陷位于珠江口盆地内,记录了这一过程.利用丰富的二维、三维地震资料,针对西江凹陷断裂体系的演化过程进行了研究.凹陷基底在新生代之前作为华南陆缘的一部分,经历了多期次复杂的构造演化,形成了NE和NW两个方向的基底断层; 早-中始新世,NE向先存断裂优先复活,由太平洋板块俯冲后撤在研究区产生的NW-SE向伸展应力所致; 晚始新世-早渐新世,近EW向断裂大量发育,NW向断裂以走滑方式复活,该时期断层演化主要受太平洋俯冲方向的变化、印度板块碰撞及古南海的拖拽导致该地区应力场顺时针转变为近NS向的影响; 进一步通过物理模拟实验验证了断裂的演化机制,NE向先存断裂施加NS向拉张应力,先存NE向断裂局部复活,大量近EW向断层沿着NE向先存断裂展布位置形成,剖面上表现为正断层; NW向断裂在NS向拉张应力条件下,可见NW向走滑大量复活,局部发育少量的近EW向断裂.该研究对南海北缘新生代应力转变过程研究具有重要的借鉴意义.      

南海北部深水区新生代盆地三层结构及其构造演化

位于陆壳与洋壳之上的大陆边缘记录了大陆裂解-大洋打开的全部过程,是研究地球动力学的重要场所.南海北部深水区盆地位于南海北部大陆边缘,新生代盆地表现为裂陷期盆地、裂后拗陷期盆地及裂后洋盆沉降期盆地3层结构.裂陷期盆地表现为一系列地堑及半地堑结构,拗陷盆地表现为中间厚两侧薄的“碟形”盆地特征,裂后拗陷期盆地表现为大陆坡局部加厚,向南海洋盆方向厚度逐渐减薄的“挠曲”盆地形态.南海北部深水区盆地经历了3期构造演化过程,盆地表现出不同的动力学机制.裂陷期盆地受地幔物质上涌影响表现为水平伸展作用为主,盆地内普遍发育伸展构造样式,裂后拗陷期盆地表现为区域均匀沉降特征.而裂后洋盆沉积期受南海强烈沉降作用的影响表现出明显的向南海洋盆倾斜特征.大陆架-陆坡-深海平原的构造格局主要形成于裂后洋盆沉降期.南海及其北部盆地下伏地幔物质活动的差异性决定了盆地内的3层结构的形成演化过程.     

地球深部探测的先锋: 深地震反射方法的发展与应用

深地震反射剖面早已被国际上证实是一种地球深部探测的先锋技术,它利用比石油地震勘探更长的接收排列、更大的激发能量,探测上至地表,下达上地幔的精细结构和构造特征,现已被国内外越来越多地应用于大陆及海洋地壳与岩石圈上地幔探测上。深地震反射剖面技术在揭示地球深部动力学过程,论述大地构造演化,确定盆山耦合关系,推测成矿成藏条件,分析地震灾害等方面取得了丰硕成果。系统地梳理和概括了国内外陆地地区深地震反射剖面技术的研究现状以及典型应用案例。在此基础上,从深地震反射野外数据采集、数据资料处理、剖面地质解译以及多方法联合探测4个方面,对地震反射剖面技术未来发展方向进行了展望。研究认为：在野外采集方面,研发不同激发、接收组合类型的采集技术、提升深地震反射数据采集质量,减少环境破坏,降低经济成本;在数据处理中,继续探究提高深地震反射剖面的信噪比与分辨率,定量监控深地震反射数据处理过程中振幅保真度的相对变化;在资料解译时,将深入挖掘深地震反射剖面的叠前、叠后潜在信息,降低单纯依靠深地震反射振幅解译的非唯一性;在综合研究上,从多学科、多角度、多尺度、多方法上相互补充印证,降低剖面的多解性,提高成果的准确性和可靠度。

     

南海北缘古近纪断裂活动规律及控盆特征:以阳江东凹为例

The Cenozoic continental marginal basins in the northern South China Sea margin can be divided into the Beibu Gulf Basin, the Qiongdongnan Basin, the Pearl River Mouth Basin, and the Taixinan Basin from west to east. These basins recorded the Cenozoic evolution of the northern South China Sea margin. To deepen the understanding of the fault activity and the Cenozoic tectonic evolution in the northern South China Sea margin, a case study of the eastern Yangjiang Sag in the ZhuⅢ Depression was carried out on the bases of high-resolution 3D seismic data. The 2D move software was used to restore the structural evolution of representative seismic profiles. The results showed that the structures in the eastern Yangjiang Sag during depositional period of the Wenchang Formation were dominated by the intensive NE-NEE- striking faults. By the depositional period of the Enping Formation, the NWW-striking faults became prevalent while a few NE-NEE-trending faults remainded active. The estimated activity rates showed that from early to late, the strikes of syn-sedimentary main faults changed from NE-NEE to near EW and NWW, while the corresponding depocenter migrated westward and southward. However, the activity intensity of individual main faults varied both temporally and spatially. The distribution and balanced cross sections of the fault system showed that the Mesozoic basement in the eastern Yangjiang Sag underwent multiple deformation and formed NE- and NWW-trending conjugate basement-involved faults. In the Early-Middle Eocene, the NE-striking pre-existing fault was preferentially re-activated under NW-SE- directed stress field, and its fault activity reached its climax during this period. During the Middle-Late Eocene, under the influence of the dextral slipping, the NE-trending faults evolved into NEE-striking and formed the NE-striking dextral faults which are characterized by right-step strike-slip and controlled the sedimentation and fault pattern. In the Oligocene, the NE-trending faults were mostly ceased, and the near-EW- and NWW-trending strike-slip faults were predominant. Therefore, the syn-rift eastern Yangjiang Sag experienced three-phase evolution: the NW-SE- directed extension in the depositional period of the Wen-3 Member, the NE-striking dextral, right-step pull-apart basin in the depositional period of the Wen-2 Member, and the NWW-trending sinistral, left-step pull-apart basin in the depositional period of the Wen-1 Member-Enping Formation. Based on previous results on the northern South China Sea continental margin, it is believed that the Cenozoic basins in the northern South China Sea margin are dextral, right-step pull-apart basins, and the NEE-trending secondary faults triggered by the dextral, right-step strike slipping of the main faults controlled the formation of the sags, in addition, the basins experienced a late stage superimposition related to the NWW-trending slipping. © 2021, Science Press. All right reserved.     

南海北部阳江‒一统暗沙断裂带与新近纪岩浆活动

阳江?一统暗沙断裂带是南海北部珠江口盆地极其重要的中?新生代构造带和转换带.基于钻井资料和大范围、高密度的二维、三维地震资料,本文初步揭示阳江?一统暗沙断裂带走向为NW-NWW向、宽约30 km,沿着断裂走向从陆架至洋陆边界断裂带可分为北?中?南三段,断裂在新生代选择性活化,具有多重走滑断裂叠合和基底岩浆底辟强烈等特点...     

南海北部陆缘的构造属性问题

以1号断裂为界,南海北部陆缘可分为东,西两段：东段包括北部湾盆地,琼东南盆地,珠江口盆地和台西盆地等,西段包拓莺歌海盆地。两者构造形变特征存在一定的差异性：东段盆地边界断层主要为NE－EW向,为分支断层通过不同类型转换坡连接而成的多支正断层系,因断层位移沿走向有规律变化,在其上盘发育相关褶皱,如横向褶皱;西段盆地边界断层也是由多条分支断层连接的多支断层系,但方向为NW向,以走滑作用为主,上盘没有发育断层相关褶皱。结合新生代岩浆作用,沉降和充填作用及地壳结构等特征分析,南海北部陆缘东段在构造活动上可以分成三个相对活跃时期,即50－40,30－28和10－5Ma左右。每一期拥有各自的特点,并具有不同的动力学来源,前两期与南海的扩张关系密切,3则与南海扩张无成因联系。南海北部陆缘虽然有一定的岩浆活动,但不是张烈的同期产物,因而它在形成机制上属于非火山型被动大陆边缘,其活动性因素是受周边板块相互作用的叠加所致。西段从成因机制上来讲并不属于南海北部陆缘,可能与印－藏碰撞关系更为密切。     

关于南海北部特提斯的讨论

南海及邻区处于欧亚大陆与冈瓦纳古陆拼合带的东南端,是特提斯构造域和濒太平洋构造域交汇的重要地区.特提斯缝合带沿金沙江-哀牢山构造带进入南海,人们从而认为南海可能存在特提斯洋遗迹,并认为缝合带存在于磁静区中.本文通过对南海北部陆坡地球物理资料的解释结果,包括重力、磁力、海底地震和深反射地震数据,以及区域地质特征分析,研究...