南海北部陆坡神狐海域沉积物失稳类型探讨

利用广州海洋地质调查局采集的2D和准3D地震资料,从整体形态、期次性和内部结构等方面对南海北部陆坡神狐海域内广泛发育的沉积物失稳进行了类型划分和特征描述,并将沉积物失稳的分布特征和陆坡限制型海底峡谷群的分段性进行耦合关联,进而分析沉积物失稳的空间变化规律。研究结果显示,沉积物失稳可以划分为两种类型：第一种类型位于峡谷群的下游段,几乎不受峡谷群地貌的影响,表现为多期次、内部连续和自北向南的块体运动方式,主要以“残留”的形式位于峡谷群脊部;另一种类型主要表现为沿峡谷群脊部向谷底的块体运动方式,受到峡谷群地形起伏的影响,在峡谷群头部,主要为多期次滑移体,中游段变形强度最大,滑塌体是主要的类型,而在下游段-嘴部,表现为滑移块体。第四纪以来,源自北部珠江水系充足的沉积物供给和自北向南较陡的海底地形,是沉积物失稳发育的关键控制因素;陆坡限制型海底峡谷群可能造成了沉积物的再次变形作用,使得沉积物失稳的空间变化规律与峡谷群分段性具有对应关系。此外,神狐海域含气流体的垂向运移以及水合物矿体的存在,也是研究区内沉积物失稳的重要控制因素。     

南海北部陆坡一统峡谷群地貌特征及控制因素分析

基于最新的高分辨率多波束全覆盖测深数据、单道地震和多道地震剖面数据,对南海北部陆坡一统峡谷群9条峡谷的地形地貌及沉积特征进行了分析：峡谷群自陆坡向深海盆方向呈聚敛型,横断面主要呈“V”型,谷壁对称发育,坡度较陡; 研究区海底地层受多条断裂控制,呈典型阶梯状发育,海底断陷、重力滑塌面和小型滑坡体等海底不稳定地质灾害高度发育,说明峡谷群海底环境处于极不稳定状态。在研究区海底峡谷群地貌演化过程中,西沙海槽区域沉降等新生代构造运动控制着峡谷群地貌格局的形成; 来自北部陆架的充足沉积碎屑物质的输入往往伴随着高密度浊流、海底滑坡、坍塌等海底灾害的发生,控制着峡谷群的进一步发育; 相对海平面变化直接改变了研究区的沉积环境,为陆源碎屑物质的搬运提供了更加直接的通道,这也是诱发陆坡海底失稳、塑造峡谷群地貌特征的重要因素之一。     

南海北部陆坡神狐海域水合物调查区新近系地震相与沉积相

根据晚中新世以来南海发生的构造运动和莺琼盆地、珠江口盆地及全球海平面相对变化,结合地震反射终止关系将神狐海域水合物调查区新近系划分为8个地震层序。根据"外状内形"的基本原则,从地震波阻内部反射构造加上外部几何形态,辅以地震物理属性(视振幅、视频率、连续性)特征,在研究区共识别出充填状、丘状、席状、透镜状、滩状、楔状6类19种地震相。根据地震反射参数与沉积作用的对应关系,结合单井测井相,将本区地震相与沉积相进行转换,作出了T2以上4个三级层序平面沉积相展布图,并推断出底部4层地层的平面沉积相展布。对比已钻探的水合物深度,发现水合物主要围绕滑塌体富集。     

南海北部陆坡的地貌形态及其控制因素

利用精细地貌图、高分辨率多道地震剖面等资料研究南海北部大陆边缘深水陆坡的地貌形态及控制因素。莺琼陆坡具有不同于其他部分的特殊性,红河物源是造成它的地貌形态的主控因素,南海北部陆坡的其他部分的地貌形态依然受控于古新世—渐新世的断陷期所形成的凹凸格局,其空间分布状况决定了陆坡地貌的形态和演变;物源类型和供给数量是陆坡地貌形态的次级因素,决定着陆坡地貌在总体框架下的局部特征,地震和海流等外动力因素则在一定程度上决定了陆坡沉积类型和微地貌形态。南海北部的这种特点与大西洋两岸的大部地区有显著区别,后者在晚侏罗—早第三纪的断陷期所形成的构造格局对陆坡地貌的影响已次于物源状况和向深水的物质分散体系。南海北部陆坡可自西而东依次划分为五段:莺琼陆坡段、神狐陆坡段、珠江海谷段陆坡、东沙陆坡段和台湾浅滩陆坡段;各陆坡段的地貌形态和走向上的差异全面反映了以上三个因素,尤其反映了断陷期构造格局分布状况的效应。     

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。     

南海东北部峡谷体系的地貌特征与发育控制因素

海底峡谷在全球陆缘广泛分布,是浅海沉积物向深海运移的主要通道,对于理解深海浊流触发机制、深海沉积物的搬运模式、深海扇的发育历史和深海油气资源勘探等均具有重要意义。本文基于高分辨率高精度的多波束测深数据,首次对南海东北部海底峡谷体系进行了研究,精细刻画了高屏海底峡谷、澎湖海底峡谷、台湾浅滩南海底峡谷和东沙海底峡谷等4条大型海底峡谷的地貌特征并分析其发育控制因素。海底坡度、构造运动、海山与海丘是影响南海东北部峡谷群走向与特征的重要因素,其中,海底坡度对于峡谷上游多分支与“V”字特征有显著的控制作用;构造运动是控制高屏海底峡谷走向的因素,澎湖海底峡谷的走向则与菲律宾海板块与欧亚板块碰撞有关,东沙海底峡谷的走向则与东沙运动相关,台湾浅滩南海底峡谷上段受NW向断裂构造的控制;海山的阻挡作用造成峡谷局部走向和特征改变。海底峡谷群输送大量陆源沉积物到深海盆并形成大面积的沉积物波,海山和沉积物波的发育导致东沙海底峡谷下段“回春”和转向。     

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，沿岸沙后，沙堤和沙垄，属残留沙体地貌。它们明显沿着末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     

南海北部琼东南盆地中央峡谷成因新认识

通过对区域构造断裂体系和逐渐连片的高分辨率三维地震资料的精细解析,认识到琼东南盆地中央峡谷的形成机制除了与晚中新世区域构造变动、大规模海平面下降、充足物源供给以及凹槽型古地形特征等因素相关之外,还存在另外一个非常重要因素:峡谷底部早期隐伏断裂带的存在。研究表明:琼东南盆地中央坳陷带发育平行于陆架坡折的大规模深水峡谷,峡谷底部发育大型走滑断层以及走滑断层派生出一系列次级断层形成的地层破碎带,认识到峡谷的形成、规模以及展布方向均受断裂带影响;相应地峡谷的充填及演化亦是受物源、海平面变化、重力流作用等多种因素共同作用和相互叠加的过程。从而为研究经历了裂陷期和坳陷期盆地演化过程形成的大型峡谷提供了科学依据。     

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。     

南海南部海域构造地貌

构造地貌是指由新构造运动直接形成的一种动态的、积极活跃的地貌类型。南海南部海域新构造运动强烈,类型众多,它们是控制海底构造地貌形成和发育的主要内动力因素。根据地质地球物理资料,对该区区域构造沉降、海底扩张、断裂作用、褶皱作用和火山活动等新构造运动类型及其形成的构造地貌进行了分析。区域构造沉降形成规模较大的构造台地、深水阶地和陆坡盆地等;海底扩张形成西南海盆、中央海盆及其内部的众多构造地貌类型;断裂作用形成断层崖、断阶、海底谷、断块山、断陷盆地等;褶皱作用形成山地和挤压构造盆地;火山作用形成海山、海丘。     

南海东北陆坡区铁锰结核的特征和成因

对取自南海东北陆坡区的铁锰结核成分进行了X射线衍射，中子活化和电子探针研究，结核的组成矿物有δMnO2、针铁矿，水针铁矿，石英，斜长石，角闪石，钾长石，伊利石和白云母等。铁锰成分变化较大:Fe为7．1％－16．0％；Mn为5．8％－7．7％。Cu,Co,Ni,Pb含量低，分别为0．04％－0．06％、0．11％－0．15％、0．02％－0．03％和0．05％－0．07％，Mn/Fe比值为0．7。铁锰结核从内壳层向外壳层含铁量逐渐增加，Cu,Ni含量波动降低，反映在其形成过程中受到沉积环境波动，陆源碎屑物供给增加和Mn,Cu,Ni,Co元素来量变化的影响，具有典型边缘海水沉积成因铁锰结核的特征。     

南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征

西太平洋发育有大量的平顶海山,但在南海目前尚未见到关于平顶海山的详细报道。基于多波束测深数据,在南海西部陆坡识别出13个平顶海山和1个平顶海丘。平顶海山和海丘主要分布于西沙群岛和中沙群岛附近海底,以及海隆和海岭上。其中2个平顶海山为链状海山,位于中沙北海隆。南海西部陆坡的平顶海山和海丘山顶平台面积均超过3 km2,山顶水深范围184~631 m,位于陆坡中部的平顶海山和海丘山顶水深较小,而位于陆坡边缘的平顶海山山顶水深较大。通过对比西太平洋平顶海山,初步探讨了南海西部陆坡平顶海山和海丘地形特征指示的地质意义。     

南海北部大陆坡-深海盆过渡区的地壳性质

地质、地球物理资料综合分析表明,南海北部大陆坡-深海盆过渡区(114°—118°E,17°—20°N)内的深海盆属洋壳,其前新生代基底由大洋玄武岩组成,地壳厚度有自东向西增厚的趋势;区内的大陆坡属拉张减薄的过渡壳,其前新生代基底由古生代和中生代变质岩、沉积岩和岩浆岩组成。大陆坡西部有较多中、基性岩浆活动,故局部高磁异常较东部发育。     

南海北部陆坡神狐海域晚中新世以来沉积物中生物组分变化及意义

对南海北部陆坡神狐海域4口钻孔(BY1、BY2、BY3、BY4)岩心沉积物中微体古生物的研究表明晚中新世以来该区沉积物中硅质和钙质生物组分丰度具有较大时间和空间变化。从时间上看,硅质生物在晚中新世-上新世几乎缺失,中更新世以来约40万年(0~24 m)才较多出现,18万年以后繁盛,大于0.15 mm粗粒级有孔虫在晚中新世期间丰度很低,而在更新世-上新世丰度很高;空间上的差异表现在不同的钻井岩心中生物丰度变化范围较大。根据硅质生物丰度变化可推测晚中新世-上新世-早更新世时海水表层古生产力极低,而中更新世以来古生产力相对较高。南海北部钙质生物丰度的变化主要受控于陆源物质的输入量,在钻探区可识别2个可能具有不同物质来源的小区块,如BY1、BY2孔晚中新世-上新世陆源物质的输入量高于更新世,BY3和BY4孔更新世陆源物质的输入量高于上新世。2007年本区钻探结果揭示的一个令人惊奇和十分独特的现象,水合物以高达20%~49%饱和度状态分散在细粒沉积物(黏土粉砂)孔隙中,本研究发现这些矿层富含钙质生物组分(钙质超微化石和有孔虫),而硅质组分贫乏。由此初步推测,大量钙质生物组分的存在可能增加了黏土粉砂沉积物的孔隙空间,从而为大量水合物的赋存提供了有利的沉积孔隙空间。     

南海北部大陆坡区的突发性强流

应用声学多普勒流速剖面仪的定点观测资料 ,分析南海北部东沙群岛西南大陆坡区孤立内波引起的突发性强流。本次观测到的这些强流主要特征为 :( 1 )在 0— 1 50m的观测深度层内 ,流向主要以向岸方向为主 ,每一峰值持续时间约为 1 0— 2 5min。 ( 2 )在大潮期间 ,强流事件出现的次数较多 ,且强度大 ;在小潮期则反之。 ( 3)最强的突发性海流发生于斜压内潮强盛期 ,比天文大潮落后 4— 5d。 ( 4 )突发性强流事件既可呈现多峰型 ,也可呈单峰型。     

南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素

南海北部陆坡区具备天然气水合物形成聚集的地质条件,神狐海域的海底沉积层温度和压力条件符合水合物成藏的要求;源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可以为水合物成藏提供充足的气源和通畅的运移通道。然而,钻探结果揭示了神狐海域天然气水合物在相似地质背景地区聚集分布的差异性,其机理及控制因素并不清楚。基于研究区8口钻探井的成藏地质条件,综合对比分析了成功获取及未获取水合物站位处的地震、测井、钻井、地球化学等数据,并以此探究南海北部神狐地区天然气水合物分布不均匀性的控制和影响因素。     

南海北部陆坡区沉积与天然气水合物成藏关系

截止2007年底,世界上已直接或间接发现水合物的矿点共有132处。另外,许多地方见有生物及碳酸盐结壳标志。世界上取得天然气水合物样品的地区表明,其形成与分布除了需要特定的温压条件外,还与沉积条件有较为密切的关系。2007年5月,我国在南海北部海域成功钻获天然气水合物实物样品,证实了南海北部蕴藏有丰富的水合物资源。通过对南海中北部陆坡区地层的地震相和沉积相分布特征、层序地层和沉积体系的综合分析,总结其沉积层序的特征,并对该区域沉积条件与水合物聚集成藏的关系进行了探讨。     

南海北部双峰南陆坡区的构造层序及沉积充填过程

利用高分辨率二维地震反射剖面及钻井资料,对南海北部双峰南陆坡区的构造层序及沉积充填特征进行了研究。根据地震不整合界面、构造发育特征及地层组合情况,将研究区地层从下至上划分为下、中、上三个构造层序。研究分析表明,构造活动、海盆扩张、相对海平面变化、火山活动及物源供给等因素在不同阶段因时而异地共同控制着各构造层序的沉积充填过程及演化。下构造层(Tg-T6)形成于一系列的半地堑结构断陷盆地,在湖泊相的沉积环境下,沉积体系受同沉积断裂控制明显,发育了冲积扇-扇三角洲-半深湖相沉积;中构造层(T6-T4)形成于西北次海盆扩张沉降构造背景,在陆坡缓慢沉降和火山喷发的双重影响下,造就了陆坡区特殊的几何形态结构,影响着沉积体系的发育,陆坡区中上部为浅海陆架边缘三角洲沉积,在陆坡区则以斜坡扇等相关沉积为主;上构造层(T4-T0)形成于相对海平面总体上升、西北次海盆由缓慢进入相对快速的沉降阶段,沉积作用受控于物质供应充分程度和深水作用,发育了以深水水道和滑塌体为沉积特征的深水沉积体系。     

南海东北陆坡海底微地貌特征及其天然气渗漏模式

海底天然气渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象,在世界各大洋中都有发现。海底渗漏可以极大地改变海底地貌特征,形成多种与之相关的微地貌类型。海底渗漏和天然气水合物的赋存具有密切的关系,海底渗漏区常伴有埋藏浅、饱和度高的天然气水合物。对南海东北部陆坡海域浅地层剖面、多波束测深和地震反射剖面等资料进行综合研究,识别出海底麻坑、海底丘状体、大型海底圆丘、泥火山等与海底天然气渗漏有关的微地貌类型,且麻坑、海底丘状体/大型海底圆丘、泥火山微地貌分别代表了浅覆盖层快速天然气渗漏、浅覆盖层中等速度天然气渗漏和厚覆盖层快速天然气渗漏3种天然气渗漏模式。以海底丘状体微地貌及声空白反射特征的浅层天然气聚集带,成为块状水合物最理想的发育场所,这可能成为南海北部陆坡勘察块状水合物的重要识别标志。