南海北部陆缘下侏罗统古地磁与岩石磁学结果

前人研究表明,粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部存在晚三叠—早侏罗世海相地层,并且沉积相和古生物的对比认为它们在晚三叠—早侏罗世可能属同一海盆。文章对广东梅县、惠州和东莞的下侏罗统进行了古地磁研究,试图从古地磁的角度探讨粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部是否同属一个海盆。本文退磁结果表明,梅县玄武岩样品分离出低温剩磁和高温特征剩磁;惠州样品只有少数能分离出低温剩磁,难以统计方向;东莞红层样品分离出低温剩磁、中温剩磁和高温特征剩磁。梅县和东莞低温剩磁方向与当地现代地磁场方向一致,为现代地磁场的重磁化结果。所有采点中,只有2个采点分离出了高温特征剩磁,难以用褶皱检验方法检验高温特征剩磁是否原生剩磁。若用华南地块早侏罗世、中—晚侏罗世和白垩纪参考极限定东莞和梅县磁倾角大小,对比东莞中温剩磁、高温特征剩磁和梅县高温特征剩磁褶皱展平0—100%的倾角范围,讨论各剩磁在褶皱展平的形成阶段,结果为东莞中温剩磁在褶皱展平70%—80%时获得;东莞高温特征剩磁可能在褶皱展平后获得;但无法确定梅县高温特征剩磁最可能在哪个褶皱展平阶段获得。磁组构揭示了东莞红层沉积和压实特征,增加了东莞高温特征剩磁为原生剩磁的可能性。等温剩磁曲线、热退磁曲线和交变退磁曲线表明,东莞红层的携磁矿物为赤铁矿;梅县玄武岩部分样品携磁矿物为磁铁矿,部分样品携磁矿物为赤铁矿。文章的古地磁结果虽然未能回答"粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部是否同属一个海盆"的科学问题,但为今后进一步的古地磁工作提供了有用信息。     

南海北部陆缘反“S”型构造带的提出及其在新生代晚期地质演化中的作用

通过地震剖面、地形－地貌、断裂构造、地壳结构、中新生代沉积盆地、第四纪地质特征等分析，认为南海北部陆缘存在滨岸岛链、陆坡北缘和陆坡南缘三条反“Ｓ”型构造带。它们形成于晚第三纪，较“新华夏系”和“南海系”晚。反“Ｓ”型构造带新生代晚期的活动方式，对南海北部陆缘的地质演化影响显著，同时控制了这一区域的灾害性地质因素的活动方式和分布。     

被动大陆边缘张裂特征与南海北部陆缘构造属性

大陆边缘研究是板块构造运动史重建、地球环境演变研究与矿产资源开发的关键。火山型(volcanic passive margins)与非火山型(magma-poor passive margins)大陆边缘作为被动大陆边缘的2种基本类型,在结构特征、演化过程、洋陆过渡带等方面存在一定的相似之处,但二者在形成机制、构造过程、沉积特征等方面显著不同。向海倾斜的基底反射层(SDRS)以及其下高速异常体是火山型被动大陆边缘的典型标志,而非火山型被动大陆边缘以低角度拆离断层(S反射面)为主要标志。我国南海地处三大板块与两大构造域的结合部,构造特征复杂,北部大陆边缘构造属性一直备受争议。以国外典型被动大陆边缘研究成果为基础,开展多尺度构造综合研究与数值模拟分析,是行之有效的研究手段。     

南海北部陆缘地热状态及其成因探讨

对收集、整理的462组大地热流和地温梯度数据进行统计分析,结果表明南海北部陆缘具有普遍偏高的大地热流和地温梯度,大地热流总体表现为由陆架向洋盆方向递增的趋势。海底热流资料经稳态温度场计算南海北部随深度变化的热流和温度分布,获取热居里面深度,与地磁资料反演的居里面深度进行对比,发现南海北部中、下陆坡磁居里面深度浅于热居里面深度,处于地热不平衡状态。通过对地壳结构、拉张因子、莫霍面埋深、断裂带及火山活动的综合分析,表明南海北部陆缘地热状态受控于地壳拉张减薄和莫霍面抬升的构造格局,裂后晚期局部岩浆活动对地热状态亦有影响。     

南海北部陆缘OBS2018-H2测线地壳结构初步结果

南海北部陆缘洋陆转换带实施的OBS2018-H2测线的地壳速度结构, 将为探讨南海张裂-破裂机制提供重要证据。文章介绍了OBS2018-H2测线前期数据处理流程, 包括多道反射地震数据处理、海底地震仪OBS (Ocean Bottom Seismometer)数据格式转换、炮点和OBS位置校正, 以及OBS震相的初步识别, 并对地壳结构进行了初步分析。结果表明: 炮点和OBS位置校正效果良好; 多道反射地震数据为建立初始速度模型提供了良好约束; OBS综合地震剖面识别了多组清晰的P波震相, 包括Pw、Pg、PmP和Pn震相。根据测线西侧OBS36、OBS37两台站的震相分布特征初步估算台站下方地壳厚度约为6~7km, 与根据多道地震剖面LW3的双程走时估算的厚度6~9km大致相符。     

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。     

南海北部外陆架和上陆坡海底滑坡稳定性研究

海洋工程地质调查发现，在南海北部外陆架和上陆坡海底，有大片滑坡，其水深范围约在１８０－６５０ｍ之间，它们沿着陆架外缘坡折处呈北东－南西方向分布，其具体位置往往与古三角洲前缘的海底陡坎及古海岸线位置密切相关，大量浅层地震，旁侧声纳，底质取样分析和土体力学理论计算表明，本区滑坡主要是由于地形坡度，沉积物特性，土体自身重力，它们是区内海底很不稳定的地带，是一种重要的地灾害因素，在海洋工程地质设计和实施时     

南海北部陆坡深水区沉积物细菌多样性调查

采用分子生物学手段,调查南海北部陆坡深水区沉积物细菌多样性.分析表明其细菌分成5个类群,变形细菌门(Proteotmcteria),厚壁菌门(Firmicutes),浮霉菌门(Planctomycetes),拟杆菌门(Cytophaga/Flexi-bacteria/Bacteroides,简称CFB)及脱铁杆菌门(Deferribacteres).分别占总体的34%,38%,18%,4%,6%.其中60%以上的克隆子与硫代谢相关,20%克隆子最相近序列来自于油污染环境,说明硫代谢是该区域物质代谢的重要组成,同时该区域有油气渗透的烃类物质存在并影响着该区域的微生物群落结构.     

南海西北陆缘新型多金属结核的发现及意义

近年南海西北陆缘西沙东北海域发现大型多金属结核,尽管其外观与大洋结核别无二致,具有个体大、外部形态规整、层状结构清晰的特点,但其地球化学组成与大洋多金属结核存在明显差别:TMn/TFe的比值小,仅为0.73,富Fe、Si、Al、稀土元素而贫Mn、Cu、Co、Ni。Be同位素质谱法测年和钙质超微生物地层学方法研究表明,结核生长速度达7.41～15.38 mm/Ma,远大于大洋多金属结核的平均生长速率和以前发现于南海北部的多金属结核。依据其综合特征,初步认定其为边缘海区域赋存的一种新型多金属结核。该类型结核所蕴含丰富的边缘海区域古海洋、古气候、古环境信息,有助于探讨新生代末期青藏高原隆升、东亚季风加强、北半球冰期发生等重大地质事件所引起的区域沉积响应。     

南海北部陆缘张裂--岩石圈拆沉的地壳响应

南海北部陆缘在中生代晚期曾形成宏伟的华夏陆缘造山带。火成岩岩石学、岩相古地理学和地球物理学证据显示，该造山带不仅具有巨厚(50～60 km)的陆壳，而且还有巨厚(160～180 km)的岩石圈根，在地势上曾出现过高3 500～4 000 m 的华夏山系。陆缘裂陷盆地的形成发育历史、地壳-岩石圈深部结构、火成岩地球化学特征及理论计算均表明，南海北部陆缘从晚白垩世以来发生的张裂作用起始于华夏陆缘造山带的拉伸塌陷，岩石圈拆沉是南海北部陆缘张裂的重要的引发机制。因此，南海北部陆缘张裂既不同于弧后扩张，也不受控于大西洋式的海底扩张，而是该区大陆构造演化和深部壳幔相互作用的结果。     

Cenozoic magmatism in the northern continental margin of the South China Sea: evidence from seismic profiles

Igneous rocks in the northern margin of the South China Sea (SCS) have been identified via high resolution multi-channel seismic data in addition to other geophysical and drilling well data. This study identified intrusive and extrusive structures including seamounts and buried volcanoes, and their seismic characteristics. Intrusive features consist of piercement and implicit-piercement type structures, indicating different energy input associated with diapir formation. Extrusive structures are divided into flat-topped and conical-topped seamounts. Three main criteria (the overlying strata, the contact relationship and sills) were used to distinguish between intrusive rocks and buried volcanos. Three criteria are also used to estimate the timing of igneous rock formation: the contact relationship, the overlying sedimentary thickness and seismic reflection characteristics. These criteria are applied to recognize and distinguish between three periods of Cenozoic magmatism in the northern margin of the SCS: before seafloor spreading (Paleocene and Eocene), during seafloor spreading (Early Oligocene–Mid Miocene) and after cessation of seafloor spreading (Mid Miocene–Recent). Among them, greater attention is given to the extensive magmatism since 5.5 Ma, which is present throughout nearly all of the study area, making it a significant event in the SCS. Almost all of the Cenozoic igneous rocks were located below the 1500 m bathymetric contour. In contrast with the wide distribution of igneous rocks in the volcanic rifted margin, igneous rocks in the syn-rift stage of the northern margin of the SCS are extremely sporadic, and they could only be found in the southern Pearl River Mouth basin and NW sub-sea basin. The ocean–continent transition of the northern SCS exhibits high-angle listric faults, concentrated on the seaward side of the magmatic zone, and a sharply decreased crust, with little influence from a mantle plume. These observations provide further evidence to suggest that the northern margin of the SCS is a magma-poor rifted margin.     

南海东北部陆缘浊流活动的地貌记录及其形成机制分析

超临界浊流影响下的周期阶坎广泛分布在南海东北部台西南盆地的西澎湖峡谷中。由于频繁的构造活动, 常年的台风影响, 以及来自中国台湾河流的大量沉积物供给, 导致这个区域的浊流活动经常发生。本文利用高分辨率的地貌资料, 对西澎湖峡谷发育的23个净侵蚀周期阶坎和10个净沉积周期阶坎进行了形态的定量分析, 并且统计了流经这些周期阶坎的浊流流速。结果显示, 浊流在流经净侵蚀周期阶坎过程中的速度有明显突变, 而在净侵蚀到净沉积周期阶坎的过程中速度也发生了明显的降低, 前者由峡谷中的坡折带导致, 后者则是由限制性环境到非限制性环境的转变造成的。此外, 净沉积周期阶坎主要分布于靠近峡谷口外的西南侧, 这是由于科氏力对浊流影响的结果。研究此区域周期阶坎的形态特征和形成机制能够帮助我们更好地理解海底地形地貌与浊流的相互关系, 对于理解峡谷中的地貌演化具有重要意义。     

南海北部沿岸海域潮汐的调和分析

采用t_tide潮汐分析工具对南海北部的5个验潮站2009年全年的逐时潮高资料进行调和分析,计算出各站的调和常数,评估调和常数的准确性、稳定性,并总结了广东沿岸海域潮汐特征.利用对2009年逐时潮高的调和分析结果对2010年全年的潮高进行预测,将各站预测结果与同时间的实测数据进行全年和分季节进行比较,对预测结果与实测数据的残差进行统计分析.通过对残差的散点分布、概率分布、置信区间等统计结果进行分析,检验预测结果的准确性、稳定性和可靠性.结果表明：广东沿岸海域潮汐是以M2分潮为主,K1、O1、S2为次结合的潮汐机制,采用t_tide潮汐分析工具对南海北部潮高的预测结果与实测数据拟合较好,相位预测准确,潮高预测除在时间序列尾部（年尾）有些许较大的误差外,t_tide工具在南海北部潮汐预报中具有较高的准确性和稳定性.预测残差的整体服从正态分布,残差均值小于10-2m量级,方差最大为0.229 4,最小为0.173 2,95%置信区间长度小于10-2.各站季节分析主要分潮的离散度小于0.04的结果充分证明不同季节的分析区别不明显,3个月资料与整年资料的调和分析结果几乎一致,与所选取的季节资料几乎无关.虽然在预测值中,有极个别的残差将近1 m,但并不足以影响到预测的准确性.     

南海新生代裂离地体

本文根据拖网取样和多道反射地震资料，结合前人工作，分析南海新生代裂离地体──中－西沙地体与南沙地体的特征、亲缘性及成因。     

东海北部陆缘地区全新世孢粉组合及其古环境演变

对东海北部陆缘地区NH 0504孔和东海Dh1井全新世地层的孢粉进行了研究,划分出5个孢粉组合带和2个亚带,恢复了该地区植被演替、气候波动和古环境演变的5个阶段,为该区的地层年代划分和对比提供了科学的证据,为全新世古植被、古气候和古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。划分的5个阶段为:第1阶段为针阔叶混交林-草地,反映出当时的气候以温凉略湿为特征(前北方期);第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映出当时的气候以温和略干为特征(北方期);第3阶段为以常绿栎类和栲属等为主的常绿阔叶林,反映出当时气候以热暖潮湿为特征(大西洋期);第4阶段是以栎、松和禾本科为主的针阔叶混交林,反映出当时的气候以温暖略干为特征(亚北方期);第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林-草地,反映出当时的气候以温暖湿润为特征(亚大西洋期)。     

Large-scale seafloor stability evaluation of the northern continental slope of South China Sea

Abstract

With the continuous expansion of energy demand, the deep-water continental slope in the northern South China Sea has become one of the significant offshore oil and gas exploration regions. The frequent occurrence of marine geological hazards in this region, especially submarine landslides, can cause serious damage to engineering facilities. However, there have been few studies on the stability of the northern continental slope of the South China Sea; these studies mainly focused on a specific submarine slope or small-range evaluation, resulting in a lack of large-scale and quantitative understanding. Hence, considering the variation in the physical and mechanical properties of marine soils with depth, formulas for calculating the safety factor of submarine slopes by an infinite sliding model are established, and the factors affecting slope stability such as soil properties, slope gradient and horizontal seismic action are systematically investigated. Using GIS techniques, the terrain slope gradients and a historical seismic database of the northern South China Sea are obtained. Combined with soil mechanical parameters, a regional stability evaluation of the northern continental slope is carried out. Furthermore, the distribution of risk zones is given. On the whole, under strong seismic action, large-scale submarine slope instability occurs and must be highly considered when assessing risk. This achievement is of great significance to engineering sites, route selection and engineering risk assessment.     

南海北部大陆坡区斜压海流的垂向结构

对南海北部陆坡区一定点站连续28.6d的27个等间隔水层(11,15,…,115m)的ADCP海流观测资料进行正压海流、斜压海流分解, 运用调和分析、功率谱分析和能量计算等方法着重对观测点各水层的斜压海流的时间序列进行研究.得到如下结果:(1)斜压海流向岸分量平均值、斜压海流两分量样本标准差、斜压海流K1分潮流振幅、斜压海流的平均涡动动能以及斜压海流向岸分量功率谱显著的谱峰值的垂向分布均随深度的增加由大变小再变大.(2)斜压海流的日周期显著, 斜压海流的日分潮流的椭圆长轴方向偏NW-SE向, 日分潮流作顺时针方向旋转;斜压海流的日分潮流迟角的垂向分布是:约以67m为界,界面附近水层的迟角变化较大,远离界面的水层的迟角分布较稳定,界面上、下水体的迟角反向;67m层以浅水层, 相对集中在300°附近,67m以深水层,主要分布在120°周围.(3)斜压海流的平均涡动动能较大,约占实测海流平均动能的41%,其向岸分量大于沿岸分量, 且其大小与日分潮流椭圆的长短轴分布相对应.(4)斜压海流功率谱峰值显著周期在24h左右;19与99m层相同,为23.6h,55m层为24.4h;斜压海流向岸分量与沿岸分量功率谱的显著谱峰值的垂向分布有所不同, 前者随深度增加由大变小再变大,后者则随深度增加而减小.     

南海北部陆坡区混合过程观测

为了解南海北部陆坡区的内部混合过程,2004年4月30日至5月1日,延平2号科考船在该海域利用自由沉降式的微结构剖面仪TurboMAP-Ⅱ进行了一次混合过程的直接观测。观测海区南海次表层水团和南海中层水团形成的特定温盐结构,使得150～500m之间出现盐指现象。通过对观测数据的处理和分析,研究了观测海区的湍动能耗散率、热耗散率和热扩散系数的分布以及盐指现象对混合效率的影响。观测海区的湍动能耗散率为2.0×10-10～7.8×10-7W/kg,最大值出现在上混合层;热耗散率为2.7×10-9～1.5×10-6℃2/s,最大值出现在温跃层附近。层结稳定区混合效率的平均值为0.18,与常用值0.2非常接近,盐指发生区混合效率的平均值为0.76,表明盐指现象的存在提高了混合效率。