利用地震资料反演地层的碳酸盐含量

基于碳酸盐含量与地层速度、密度之间的关系, 在井资料约束下, 使用人工神经网络方法反演高分辨率地震资料所反映的地层碳酸盐含量, 并应用于南海北部陆坡ODP184航次1146和1148孔区, 取得较好效果.方法的关键是从井旁地震道中提取多种属性, 利用逐步回归法, 确定6种与碳酸盐含量相关性最好的地震属性, 分别是平均频率、道积分绝对振幅、主频、时间、道微分瞬时振幅和瞬时频率, 然后进行地层碳酸盐含量反演.反演结果相对于岩心分析的碳酸盐含量的误差大多在±5%之内, 较为精确地揭示了地震地层剖面上碳酸盐含量的分布.      

寻求深海碳酸盐沉积含量的物理标志

运用岩心物理性质求取深海碳酸盐沉积的相对含量，是古海洋学研究中一种“多块好省”的办法，在低分辨率研究中取得成功，但在较高分辨率的研究中精度问题十分突出。采用大洋钻探（ODP）184航次船上颜色反射率和磁化率数据，结合实验室碳酸盐化学分析实测结果，运用最小二乘法等数理分析方法，分别建立颜色反射率和磁化率与碳酸盐含量之间的拟合方程，估算碳酸盐含量。结果表明，根据颜色反射率蓝色光波段值及其平方作为控制变量来拟合的碳酸盐含量，同实测值具有较高的一致性，误差较小；但是，用磁化率推算的碳酸盐含量同实测值比较则误差相当大。用岩心物理性质推测的拟合方程是在开展一定量实测分析的基础上建立的，不同站位的这种拟合关系不能套用，只有当其他影响成分含量相当稳定或有规律变化时，运用岩心物理性质求取深海碳酸盐沉积含量的方法才具有相当高的应用价值。     

Exploring Physical Indicators for Carbonate Contents in Deep Sea Sediments

To determine carbonate contents of deep sea sediments using physical properties is an enjoyable and efficient paleoceanographic way, which has been processed successfully in many studies based on a low resolution, but rather than a high one. A series of mathematical methods including the least square method were used in this study to build multiple regression equations between color reflectance and carbonate content, and between magnetic susceptibility and carbonate content, based on the data of color reflectance and magnetic susceptibility collected via the ODP Leg 184 cruise, as well as measured carbonate contents. We found that percent carbonate estimated with diffuse reflectance is closer to the measured one than that estimated with magnetic susceptibility, and the multiple regression equation is varied in different sites.     

南海北部陆坡天然气水合物的地震速度研究

采用D ix公式法和速度反演法分别对南海北部陆坡测线A和B的层速度及纵波速度进行计算,结合BSR、振幅空白带以及波形极性反转等多种水合物赋存信息的分析,对水合物成矿带的速度特征进行了综合研究。结果表明:低速背景中的高速异常,是天然气水合物赋存的重要特征;高速异常体一般呈平行于海底的带状分布;在高速异常体的内部,速度也是不断变化的,一般在异常体的中心速度最高,由中心到边缘速度逐渐降低,反映在水合物矿带内部,水合物饱和度由矿体中心向边缘逐渐降低的特征。研究结果表明高精度速度分析不仅可以帮助寻找水合物矿点,还可以进一步判定水合物的富集层位。     

南极半岛附近海域与南海北部海域多道地震资料对比分析

在中国第33次南极科学考察中, 自然资源部中国地质调查局下属的广州海洋地质调查局“海洋六号”船于2016年12月到2017年2月在南极半岛南设得兰海沟海域获得了1 400多km的高分辨率多道地震资料。这是我国首次在南极海域获得高分辨率多道地震资料, 是一次艰辛的探索和尝试。在出航南极之前, 为了保证采集设备的稳定和取得合理的采集参数, “海洋六号”船在我国南海北部海域多次对采集设备和采集参数进行了检测和试验, 获得了多条高分辨率多道地震资料。通过对比南极半岛附近海域和南海北部海域的地震资料, 在相同采集设备和采集参数的情况下, 表现出了明显不同的特征。     

波阻抗反演在南海北部神狐海域天然气水合物勘探中的应用

针对神狐海域的地质构造和天然气水合物的赋存特征,以重点测线三维地震数据为基础,分析讨论了基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演方法、流程和关键技术问题,定量获得了含天然气水合物沉积物的波阻抗特征。结果表明:基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演数据具有较高的有效垂向分辨率和较好的横向连续性;神狐海域高波阻抗异常反映了含天然气水合物沉积层,而不连续异常低波阻抗层是水合物层之下游离气的表现,这与钻探结果吻合。由此可见,基于宽带约束的模拟退火波阻抗反演可为天然气水合物层识别和预测、勘探目标圈定、钻探井位选择提供重要依据。     

Development of the Miocene Guangle Carbonate Platform in the South China Sea: Architecture and Controlling Factors

This study investigates the evolution of the Miocene Guangle carbonate platform(or Triton Horst)of the northwestern South China Sea margin.The platform is located at a junction area surrounded by Yinggehai basin,Qiongdongnan basin and Zhongjiannan basin.Well and regional geophysical data allow the identification of the morphologic and stratigraphic patterns.The Guangle carbonate platform was initiated on a tectonic uplift during the Early Miocene.The early platform was limited at Mesozoic granitic basement,pre-Paleogene sediments localized tectonic uplift and was small extension at the beginning stage.While during the Middle Miocene,the carbonate buildup flourished,and grow a thrived and thick carbonate succession overlining the whole Guangle Uplift.The isolated platforms then united afterward and covered an extensive area of several tens of thousands of square kilometers.However,it terminated in the Late Miocene.What are the control factors on the initiation,growth and demise of the Guangle carbonate platform?The onset of widespread carbonate deposits largely reflected the Early Miocene transgression linked with early post-rift subsidence and the opening of the South China Sea.Stressed carbonate growth conditions on the Guangle carbonate platform probably resulted from increased inorganic nutrient input derived from the adjacent uplifted mainland,possibly enhanced by deteriorated climatic conditions promoting platform drowning.Therefore,tectonics and terrigenous input could be two main controlling factors on the development of the Guangle carbonate platforms and main evolution stages.     

南海北部陆架海底沙波基本特征及属性

南海北部陆架海底沙波是否为残留沙波长期存在争议。为配合陆丰油田的开发,在LF13-2和LF13-1站位之间进行了详细的地形、地貌和海底底流测量。观测数据显示,本研究区发育两组海底沙波。两组沙波的分布和当今的海底地形密切相关,沙波的波宽、波高,沙脊的长度及延伸的方向也都和现今的水深密切相关。此外,沙波区的底质、沉积物颜色等也随现今水深的变化而变化。跨年度的测量结果显示,从2003年夏季到2005年冬季,海底沙波发生了明显的变化,除有明显的沙波迁移,并有新的沙波生成外,沙波区的水深也整体变深,研究区东南端平均加深了0.29m。由于东沙海底高原的存在,东沙区底流有了复杂的变化。实际的观测结果显示,在9MKII站位,向南的退潮流明显大于向北的涨潮流,但在AEM-HR站位,WNW向的涨潮流则稍稍大于ESE向的退潮流。9MKII站位测得的最大底流速为48cm/s,有22%的底流速大于20cm/s,这是启动海底沉积物并能形成海底沙波的最小底流速。本文指出,东沙隆起后,由于强烈的底流侵蚀,在东沙区的中陆架和外陆架区几乎没有现代沉积。构成海底沙波的沉积物主要来自海底地层的剥蚀。测深结果显示的海底加深可能和海底剥蚀有关。很明显,海底沙波和现今的海底底流体系有很好的吻合关系,从而是在现今底流体系条件下形成的,而非晚更新世末次冰期的残留沙波。     

叠前时间偏移技术在南海水合物地震资料处理中的应用

叠前时间偏移处理技术是复杂地区地震资料高精度成像处理的有效手段。从偏移技术方法原理和处理流程入手,讨论了偏移参数选择和速度分析等关键技术,并将其应用于南海水合物地震资料处理中,获得了准确的叠前时间偏移速度场,提高了研究区水合物层段的地震成像质量。处理效果显示,叠前时间偏移剖面较叠后偏移剖面成像精度明显提高,剖面波组特征突出,地层反射信息丰富,有效地提高了水合物解释的准确性。     

中更新世气候转型时期南海生态环境的南北差异

中更新世气候转型在南海浮游有孔虫、氧同位素和其它生物记录上主要反映在900 ka BP前后发生高频率变化,特别是指示表层水骤然降温。北部冬季表层水温从24~25℃降至17~28℃,而南部也从26~27℃降至23~24℃。总的降温趋势与开放西太平洋一致,直接反映了西太平洋暖池在900 ka BP之后MIS22期间有明显的减弱。表层水大幅度降温还发生在后继的MIS 20、18、16几大冰期,说明主要冰期旋回周期由41 ka转变为100 ka经历了长达400 ka的过渡时期,并且冬季风增强也在过渡时期的后半段最明显。南海南北生物组合和δ18O值的差异,突出了中更新世气候转型期边缘海区南北气候梯度反差和冬季风在冰期增强的讯号。结论是：生态环境系统反应总体表现与冰期旋回一致的同时,还包含了独特的地区性系统演变特征。但是,南海—西太平洋地区在0.9 Ma BP前后表层海水盐度因东亚冬季风和海平面下降的定量变化,以及这些变化对气候转型时期海—气耦合过程和生态环境系统的影响,尚缺乏足够的资料和证据。     

Seismic Imaging and 3D Architecture of Yongle Atoll of the Xisha Archipelago, South China Sea

Yongle atoll in the Xisha (Paracel) Archipelago is an isolated carbonate platform developed on Precambrian metamorphic and Mesozoic volcanic rocks since the early Miocene. To identify the 3D stratigraphic architecture and evolution of this platform, 13 high-resolution seismic profiles and shallow-to-deep water multi-beam data were processed and analyzed to reveal seismic facies, sequence boundary reflectors, seismic units, and platform architecture. Nine types of seismic facies were recognized based on their geometry, which included seismic amplitude, continuity, and termination patterns; additionally, six reflections, i.e., Tg, T60, T50, T40, T30, and T20, were identified in the Cenozoic strata. Five seismic units, SQ1 (lower Miocene), SQ2 (middle Miocene), SQ3 (upper Miocene), SQ4 (Pliocene), and SQ5 (Quaternary), were identified from bottom to top across the platform. The platform grew rapidly in the middle Miocene and backstepped in the late Miocene–Pliocene. Here, we discuss the developmental characteristics and evolution of the Yongle Atoll, in combination with drilling wells, which can be divided into four stages: the initiation stage in the early Miocene, the flourishing stage in the middle Miocene, the partial-drowning stage in the late Miocene–Pliocene, and modern atoll in the Quaternary.     

裂后岩浆活动中岩床复合体的特征:以南海北部和南极西罗斯海地区为例

由于蕴含着潜在的油气勘探和资源储藏信息,岩床复合体在全球范围内被广泛研究。本文基于南海北部三维地震资料以及南极罗斯海地区二维多道地震资料,对岩床复合体的形态特征及分布进行分析,对两个地区岩床复合体的形成时间进行判断,阐述岩床复合体的侵位机制。研究发现,岩床复合体代表性产状除了菱形、碟形及复合型外,还存在沿着层位平行侵入的板状,推测它可能是夭折了的岩床侵入体,以及由几个小型岩床堆叠而成的透镜状岩床复合体。分布上,南海北部岩床主要发育于珠江口盆地白云凹陷三维工区西部,东部只零星可见;南极西罗斯海岩床主要发育于西北角的阿黛尔盆地内。根据岩床上覆的强制褶皱结合区域构造背景,推测南海北部岩床复合体的形成时间为早中新世(15.5 Ma),海底扩张结束之时。残余岩浆将盆地内裂谷时期形成的断层作为岩浆运移的通道,并最终在断层终点处即下中新统近海相砂泥岩地层中实现侵位。南极西罗斯海岩床复合体的形成时间则非常晚,不早于5.5 Ma。该区这期岩浆活动可能与构造作用无关,而是受到冰川消融的影响。研究发现岩床复合体内部的岩床个体互相供给,即深部的大岩床为上覆浅层的小岩床提供岩浆供给,并且互相组合,形成大的岩床复合体。然而,每个岩床复合体则可能由不同的岩浆供给发育而成。     

基于天然气水合物地震数据计算南海北部陆坡海底热流

天然气水合物是一种由水的冰晶格架及其间吸附的气体分子（以甲烷为主）组成的固态化合物,地震剖面上的似海底反射BSR是天然气水合物赋存的重要地球物理标志。相同气体成分水合物的相对稳定的温压关系是根据BSR的赋存深度计算海底热流的理论基础。选择南海北部陆坡有典型BSR反射的地震剖面,计算了南海北部陆坡天然气水合物发育区的压力、温度、地温梯度、热导率及热流等地热参数。通过计算热流值与实测热流值的对比可以大致推测,在南海北部陆坡海底运用该方法计算的热流值误差可能在12％以内。本研究不仅可以为海底热流等理论研究提供一定信度的数据资料,而且通过实测热流值校正后的热流数据以及经验公式,可以反过来用于BSR深度的计算以及天然气水合物稳定域的预测,具有重要的实践意义。     

Seismic Characteristics and Development Patterns of Miocene Carbonate Platform in the Beikang Basin, Southern South China Sea

The Beikang Basin is located in the southern part of the South China Sea(SCS), which is one of most tectonically complex sea areas. It is a deepwater sedimentary basin that was mainly deposited during the Cenozoic era. Owing to data restrictions, the research on carbonate platforms of this area is still in its infancy. High-resolution seismic data are analyzed to identify the Miocene carbonate platforms and reconstruct the architecture and growth history. The carbonate platforms of Beikang Basin...     

南海北部一百万年以来的表层古生产力变化：来自ODP1144站的蛋白石记录

通过南海北部ODP 1144站蛋白石含量测定及其堆积速率的计算,并结合氧同位素记录等相关资料,获得南海北部1050ka以来高分辨率的表层古生产力变化与冰期旋回和东亚季风的关系。约900ka以来,蛋白石含量及其堆积速率较900ka以前明显增加,反映了“中更新世革命”事件之后,全球气候变冷,并导致表层生产力的提高。由于第四纪冰期旋回中的冬、夏季风的加强,加上1144站特殊的地理位置,使该站在冰期时表层生产力增加,间冰期时表层生产力降低。浮游有孔虫氧同位素记录与蛋白石含量及其堆积速率的时间序列频谱分析结果显示,三者均出现了相对应的偏心率周期、斜率周期和岁差周期,说明该站表层生产力的变化主要受地球轨道周期的驱动。     

南海ODP1144站深海沉积牵引体的岩石物理模型研究

ODP1144站是南海唯一钻揭深海沉积牵引体的站位,其完整的岩芯和测井资料为开展该沉积牵引体的岩石物理模型研究提供了良好的基础。此项研究对于理解南海深海沉积物中岩性参数与弹性参数间的关系具有重要意义,并可为根据反射地震资料开展定量岩性参数预测提供依据。对现有的深海沉积物岩石物理模型包括Wood悬浮模型、等球体颗粒接触模型、Sun速度一孔隙度关系模型进行了综述。根据岩芯分析资料将1144站深海沉积物的矿物组分简化为粘土矿物、碳酸盐、陆源碎屑和硅质生物4类;其中后3种组分的弹性模量及密度值分别由其代表矿物——方解石、石英及蛋白石的理论值代替,粘土矿物组分的等效弹性模量和等效密度则分别由Voigt-Reuss-Hill平均和体积平均计算得出。将3种岩石物理模型应用于1144站,计算得出深海沉积物的纵波速度并将其与声波测井纵波速度进行比较。结果表明,Sun模型计算结果与实测结果的吻合最好,误差最小;Wood模型所得结果在浅层与实测结果较吻合,在深层与实测结果出现偏差,误差较小;而等球体颗粒接触模型计算结果整体偏高,误差较大。     

南中国海存在天然气水合物的地球物理证据

以多道高分辨率地震数据为基础,分析了天然气水合物地震识别的关键技术,即地震成像与地震反演.地震成像结果显示南中国海可能具有含天然气水合物地层的地震反射特征,包括似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与沉积地层斜交等天然气水合物存在的标志性特征,是南中国海域存在天然气水合物的定性地球物理证据;而地震反演结果则揭示该研究区存在地层速度结构异常,是南中国海存在天然气水合物的定量地球物理证据.     

深水沉积物波及其在南海研究之现状

深水沉积物波的研究始于20世纪50年代。根据成因和结构特征,可以将深水沉积物波划分为细粒底流、细粒浊流、粗粒底流和粗粒浊流等类型。不同类型的沉积物波具有不同的形态、物质组成及分布特征。已提出的深水沉积物波的形成模式主要有背流波模式、逆行沙波模式、内波模式及底形和斜坡失稳混合模式等。1994年太阳号95航次和1999年ODP184航次揭示并证实,南海北部东沙岸外1144站所处的深水陆坡区发育有一高速沉积物牵引体。根据最新的地震资料分析发现,该牵引体实际上由一系列逆陆坡向上倾方向迁移的沉积物波组成,这一发现对于南海北部大陆边缘古海洋、古环境和古气候研究,以及南海深水油气勘探具有重要意义。     

南海表层沉积物中的碳酸钙含量分布及其影响因素

通过测定南海213个表层沉积物样品中的碳酸钙含量, 综合分析整个南海海域碳酸钙含量分布特征及其控制因素.结果表明, 不同的区域海洋环境, 控制表层沉积物中碳酸钙含量变化的因素也不尽相同: 大陆架区, 碳酸钙含量主要受陆源非碳酸盐物质的稀释作用而较低; 大陆坡区, 碳酸钙因丰富的物源量、低的陆源物质输入量和弱的碳酸钙溶解作用等因素而呈较高含量; 深海盆区, 碳酸钙含量因强烈的溶解作用而较低.根据碳酸钙含量在南海整个表层沉积物中的分布趋势, 推测南海纬度14°N以北的海域碳酸钙补偿深度(CCD)为3700m左右, 纬度14°N以南的海域CCD为4000m左右.Pearson相关分析表明, 南海表层沉积物中钙质超微化石对碳酸钙的含量分布具有较高的贡献率.      

南海北部陆缘地壳结构特征及其构造过程

根据“北部湾大陆缘地壳结构ＰＳ转换波测深”等地球物理测量结果,本文研究了南海北部陆缘的地壳结构特征,讨论了其白垩纪以来的构造过程。地球物理测量表明,由陆向海,南海北部陆缘地壳由陆壳、过渡壳变为洋壳,厚度由３４ｋｍ减薄至８ｋｍ左右。垂向上地壳为３层结构模式。陆壳、过渡壳和洋壳的下地壳Ｐ波速度普遍较高。地壳伸展系数的计算表明南海北部陆缘伸展主要发育于陆坡地区。结合区域地质研究,本文认为：南海北部陆缘及