南海南部海底地震仪试验及初步结果

采用德国SedisIV型海底地震仪(OBS)和中国科学院地质与地球物理研究所自主研发的OBS,以4×24.5L的大容量气枪阵列为震源,于2009年4～6月在南海南部开展了OBS试验,获得了两条勘测线,其中OBS2009-1测线(剖面1)从南海西南次海盆南部陆缘延伸到海盆中央,另一条OBS2009-2测线(剖面2)穿过礼乐滩东部向西北延伸进入海盆。由剖面2的14台OBS采集的广角地震反射、折射勘测地震数据可知,此次试验,OBS地震记录清晰、震相丰富,所使用的气枪有足够的能量输出,显示了其良好的工作能力,是一次比较成功的地震勘测。数据初步处理和初至波层析成像结果表明,礼乐滩地块的基底较高,很有可能与南海北部陆缘存在共轭关系,但与南海北部陆缘不同的是,北部陆缘有较厚的沉积层覆盖,而礼乐滩块体上的沉积层很薄;东部次海盆地壳明显被拉薄,海盆内的地壳也很薄,莫霍面埋深较浅。     

SEDIS Ⅳ型短周期自浮式海底地震仪及应用体会

国家海洋局第二海洋研究所新引进15台SEDIS Ⅳ型短周期自浮式海底地震仪,并成功用于2006年南海中北部海底深部结构调查。详细描述了SEDIS Ⅳ型短周期自浮式海底地震仪的各项指标、主要仪器性能,以2006年南海中北部海底深部结构调查为基础,简要介绍了该型号地震仪的设置、投放、回收方法及数据处理技术,并总结了海上作业及数据处理中获得的一些经验体会。     

穿越南沙礼乐滩的海底地震仪广角地震试验

本文对穿越礼乐滩东北部向西北方向延伸进入中央海盆长369 km的广角地震剖面OBS973-2进行了反演研究,以期了解南海南部陆缘的地壳结构,同时探讨南、北陆缘的共轭问题.结果表明OBS973-2剖面的速度模型中三个沉积层的速度分别为1.8~2.0 km/s、2.0~2.7 km/s和3.5~4.0 km/s;沿剖面沉积层总体上较薄或缺失.礼乐滩上地壳厚约9~10 km , 速度为5.5~6.4 km/s,顶部存在小型火山;下地壳厚约11 km,速度为6.6~7.1 km/s. 过渡区和海盆的上地壳厚约4~5 km,速度为5.9~6.1 km/s;下地壳厚约2~4 km,速度为6.6~6.9 km/s.从总体上看,海盆和过渡区的地壳厚度偏小,显示了拉伸减薄作用,速度分层显示陆壳比较典型,而洋壳和过渡壳的上地壳速度比标准洋壳偏高.莫霍面总体从陆坡向海盆方向较快速地抬升,在礼乐滩埋深约23 km, 在海盆中的埋深8~12 km,海盆中的莫霍面顶部速度8.0 km/s,要明显小于礼乐滩下方的8.2 km/s.将OBS973-2剖面与北部陆缘的OBS2006-1剖面进行了对比,结果表明两者速度结构极为类似,讨论认为礼乐滩与中沙块体互为共轭.进而根据西北次海盆的宽度、礼乐滩与中沙块体的距离及前人提出的南海海盆的扩张时代,计算了扩张速率.     

南海西北次海盆地壳结构：海底广角地震实验结果

利用完整穿越南海西北次海盆及其两侧大陆边缘的海底广角反射/折射地震测线,反演了该地区的地壳结构.该测线总长484km,共投放海底地震仪（OBS）14台,台站间距30km,组合枪阵激发总容量5160in3（1in3=16.3871cm3）.结合同测线多道地震资料,通过OBS数据的精细处理和初始建模,利用射线追踪正反演技术,获得了西北次海盆地壳速度结构模型.结果表明,地壳厚度从上陆坡的21km减薄至下陆坡的14km,在西北次海盆为7.7km;莫霍面埋深从上陆坡的21km上升到海盆中央的11km.西北次海盆和东部次海盆的地壳速度结构相似,都为大洋地壳,但不同的是层1（沉积层）增厚,层2减薄,该特点在东部次海盆尤其明显.西北次海盆及其两侧边缘构造形态和速度结构对称分布,存在共轭关系,其陆缘张裂机制属纯剪切模式.模型中的西北次海盆北侧陆缘下地壳没有发现高速层,这为南海北部陆缘西部非火山型地壳性质提供了新的证据.西北次海盆海底扩张规模小、时间短,且层2可能经历了玄武岩岩浆的不对称溢流,这可能导致西北次海盆磁条带异常的模糊化.     

海底地震仪及其国内外发展现状

以改进型得克萨斯海底地震仪为主线,详细描述了海底地震仪的工作原理、主要仪器参数、观测方式和回收方法,同时,对美国、日本等几个国家和地区海底地震仪研制和实际观测工作方面的发展状况作了简要介绍,并对海底地震仪的发展趋势和应用前景作了展望。     

潮汕坳陷中生代沉积的折射波2D速度结构和密度

2006年秋,国家海洋局第二海洋研究所在东沙隆起和潮汕（潮南）坳陷完成了OBS2006-3剖面。在整条剖面速度模型的基础上,采用2D层析成像方法,对潮汕（潮南）坳陷区7个站位的中生界折射震相进行了精细的反演成像。结果表明,坳陷内可分3个沉积层,前两层是新生代沉积,速度分别为2.2 km/s和3.6 km/s,厚度较小,不超过2 km。中生代沉积地层的速度从顶部的4.4 km/s向下逐渐增加到底部的5.4 km/s,厚度较大,最厚处为8 km左右。坳陷内速度是比较均匀地随深度增加的,成水平层状分布。重力反演表明,潮汕坳陷中生代沉积的平均密度为2.45 g/cm3,地壳密度为2.86 g/cm3,下地壳高速层密度为3.05 g/cm3,莫霍面下面的上地幔密度为3.32 g/cm3。     

南海中北部地壳深部结构探测新进展

2006年8～10月间．国家海洋局第二海洋研究所使用德国SEDIS型三分量海底地震仪以气枪为震源在南海中北部开展了广角地震反射／折射勘测．这是我国大陆科研单位第一次自主开展长距离多剖面的海底地震仪人工地震探测。勘测线共三条。总长达1176．8km．工区最大水深4137m．共投放48台次,回收成功率95-8％。所获得的数据质量良好,深部信息丰富．可直观地分辨出照、Pn、PmP等震相,为南海中北部深部地壳结构、洋壳与陆壳分界和西北、西南次海盆的形成演化研究提供了重要的依据。     

海底广角地震剖面反演方法对比——以南海礼乐滩OBS剖面为例

广角地震测线（OBS973-2）位于南海南部陆缘,其地壳深部构造是研究南海共轭扩张及形成演化的直接证据之一.本文采用2D射线追踪技术,结合与之重合的多道地震测线（NH973-2）时深转换结果,对OBS973-2测线重新进行了正、反演研究,得到了礼乐滩及邻近海区的精细地壳结构.与前人结果相比,本文基于正反演速度模型,把测线分为陆壳区（0~200 km）、洋陆过渡区（200~280 km）和洋盆区（280~370 km）.地壳结构在不同区域差异明显,陆壳区沉积层厚度横向差异大,且速度横向不均匀,地壳整体厚度大（约20 km）,有横向速度差;洋陆过渡区速度和厚度横向均匀,地壳减薄（约8 km）;洋壳区地壳厚度减薄至6 km.与以往研究相比,新的认识集中在两个方面,（1）在方法上,综合广角地震和多道地震数据,借助正演和反演方法,能够得到更多更可靠的地壳结构信息.（2）在地壳结构上,结合广角地震与多道地震,得到洋陆过渡区莫霍面向海减薄的形态及其埋深（约12~18 km,海平面为0 km）;进一步验证礼乐滩区域在洋陆过渡区没有明显的高速层,为非火山型陆缘,其共轭扩张点为中沙地块;陆壳区上地壳强烈的拉张作用在速度模型表现出横向速度异常和低速区,在多道地震剖面上表现为大量10~20 km的正断层.     

马尼拉海沟几何形态特征的构造演化意义

通过对马尼拉海沟海底地形地貌、构造特征及其相关地震等数据资料的分析,结合俯冲带动力学数值模拟成果,尤其是Schellart等的模式,详细讨论了马尼拉海沟几何形态、海沟南北段俯冲角度突变等构造特征。分析认为,南海中代表古扩张脊的黄岩海山链的俯冲挤入对马尼拉俯冲带的几何形态没有造成较大的影响,其几何形态较符合中等长度(2 000~3 000 km)的海沟模型。由海沟后退和板片反转引起的平行于马尼拉海沟方向的地幔流加剧了海沟南北段俯冲角度的突变。     

北吕宋海槽深海滑坡沉积及其分布特征

通过浅地层剖面和多波束地形资料的精细解释,在北吕宋海槽中部发现了一个规模约500 km2,平均厚20多米的海底滑坡沉积。通过对该滑坡体的物源及其沉积环境分析,将整个滑坡体沉积分为末端区和前缘区两个部分。从滑坡体与周围地层的叠置关系及火山弧喷发的历史来看,初步认为该海底滑坡是地震造成的。该滑坡体的发现对深化深水滑坡体的认识具有重要作用。