日本南海海槽天然气水合物研究现状

本文介绍日本在其周围海域特别是南海海槽的海洋天然气水合物研究工作，首先介绍其研究简史，研究计划，研究队伍及早期研究成果，其次，介绍了西南海海槽天然气水合物的勘探、研究状况，然后,介绍了五年计划实施的东南海海槽地球物理勘探、钻探状况，最后指出，南海海槽的一些新资料深入的综合研究无疑会给世界水合物研究增添新的内容。     

Change of Gas Hydrate Reservoir and Its Effect on the Environment in Xisha Trough since the Last Glacial Maximum

In this article, Milkov and Sassen’s model is selected to calculate the thickness of the gas hydrate stable zone (GHSZ) and the amount of gas hydrate in the Xisha (西沙) Trough at present and at the last glacial maximum (LGM), respectively, and the effects of the changes in the bottom water temperature and the sea level on these were also discussed. The average thickness of the GHSZ in Xisha Trough is estimated to be 287 m and 299 m based on the relationship between the GHSZ thickness and the water depth established in this study at present and at LGM, respectively. Then, by assuming that the distributed area of gas hydrates is 8 000 km2 and that the gas hydrate saturation is 1.2% of the sediment volume, the amounts of gas hydrate are estimated to be ~2.76×1010 m3 and ~2.87×1010 m3, and the volumes of hydrate-bound gases are ~4.52×1012 m3 and ~4.71×1012 m3 at present and at LGM, re- spectively. The above results show that the thickness of GHSZ decreases with the bottom water tem- perature increase and increases with the sea level increase, wherein the effect of the former is larger than that of the latter, that the average thickness of GHSZ in Xisha Trough had been reduced by ~12 m, and that 1.9×1011 m3 of methane is released from approximately 1.1×109 m3 of gas hydrate since LGM. The released methane should have greatly affected the environment.     

从地壳上地幔构造看洋陆转换作用

根据近年来全球地壳上地幔探测的成果,分析了洋陆转换、地壳和岩石圈加厚的作用过程。洋陆转换作用可分为以下五个演化阶段:①同大洋扩张期的地壳增厚;②海沟发生与早期俯冲;③俯冲带成熟与沟弧盆体系形成;④俯冲带汇聚和位移;⑤陆—岛碰撞和陆壳连接。同大洋扩张期的地壳增厚作用指发生在被动大陆边缘的地质作用。包括沉积作用,岩浆底侵作用,下地壳和岩石圈地幔压裂,形成海沟等。海沟形成后陆缘转变为主动大陆边缘,大地构造机制转换为板块俯冲作用。成熟期的洋—陆转换作用特征是海盆扩张和板块俯冲造成的洋壳缩短取得平衡。弧后盆地和弧后边缘海的打开,表明俯冲带进入完全成熟的阶段。洋脊俯冲之后过成熟期的洋—陆转换作用,其特征是海盆逐渐缩小而且板块俯冲带汇聚。这里既有密集的俯冲带又有短期打开的边缘海岭;俯冲带不断位移,既可后撤也可前冲;俯冲板块经常发生断裂和拆沉。过成熟期的板块俯冲结果是边缘海微板块的萎缩。经过陆—岛碰撞,岛弧地壳增厚,与大陆板块连为一体,成为大陆内部的一个构造单元,即显生宙的"古洋—陆转换带"。     

天然气水合物——封存在海底的潜在能源

天然气水合物(Gas Hydrate)是产于大陆坡海底和永久冻土带的一种新型能源资源,是在高压低温下由水和天然气形成的冰态超分子笼状固态物,每立方米的天然气水合物在标准状态下可释放160～180立方米天然气。据估计,全球天然气水合物蕴藏的天然气总量相当于全球     

加利福尼亚湾温盐阶梯的发现

基于历史CTD数据和EW0210航次的部分地震测线,在加利福尼亚湾首次发现了盐指型温盐阶梯,并对其尺度和规模有了较为清晰的认识.经分析发现在该区域水深100～600 m范围内主要发育有层厚较大的温盐阶梯,其中均匀混合层厚度可达几十米甚至上百米,水平方向上连续性好,界面处热通量主要集中在-0.1～-0.2 W·m^-2,盐通量主要集中在-1×10^-7～-2×10^-7m·s^-1.受地形引起的内潮波或涡旋的影响,阶梯层抖动剧烈,上下起伏较大,部分反射层垂向位移甚至可达80 m,由此推测该阶梯结构可能将会被破坏.     

恒春海脊附近第二模态内孤立波的特征研究

以往通过地震海洋学方法发现的大多是第一模态内孤立波,本文在台湾岛以南恒春海脊处捕捉到了两个大振幅凸型第二模态内孤立波.利用叠前偏移剖面得到内孤立波的视相速度约为0.7 m·s^-1,其视传播方向沿地震测线从S到N,总体上满足较大最大振幅的波视相速度也较大的规律.地震海洋学剖面得到的振幅曲线观测值和理论方程计算出的第二模态内波振幅垂向变化理论值之间具有较好的一致性.通过叠前偏移剖面观察该内孤立波细结构的变化,发现在采集过程中,出现反射同相轴后翼变陡、分叉、合并的现象.由于密跃层中心偏离水层中心以及背景剪切流的影响,两个内孤立波尾部发育了高频内波,使得能量耗散增强.此外,第二模态内孤立波的生成和传播特征受到水体层结、黑潮、背景剪切流以及海底地形等多个因素的影响.     

南海东北部东沙海域海水层反射特征分析

本文基于对南海东北部东沙海域近期采集的多道反射地震资料进行重新处理获得新的地震海洋学数据,分析了该海域内孤立波/内孤立波包、沙丘上方和陡坎附近特殊反射结构特征,从而提供了新的海水层与海底相互作用依据.研究结果表明,除之前已发表文章中地震海洋学资料显示存在的第一模态内孤立波/波包和沙丘上方常见的反射样式-披毛状发射外,地震海洋学资料上还发现了第二模态内孤立波、陡坎上方的上抬型波动反射结构样式.在新的地震海洋学数据中,第一模态内孤立波振幅均小于50 m,宽度上都小于5 km,单个内孤立波的最大振幅约为45 m.内孤立波包的内孤立波振幅都相对较小,均小于40 m,并且与之前不同的是,彼此之间振幅相差不大,没有明显的排列规律.此次地震海洋学数据记录到的第二模态内孤立波,形态较为完整,上层和下层反射的振幅相差不大,在30 m左右;中间层大约在水深130 m位置处,垂向结构的整体大小大于200 m.沙丘上方反射结构普遍存在弱反射层,可能是湍流边界层,并且存在特殊反射样式-披毛状反射.但并不是沙丘上方都存在披毛状反射样式,本文分析它出现在地震海洋学资料上可能是受测线与沙丘走向之间夹角的影响.陡坎区域的水层反射结构则表现为上抬型波动,并常常伴随着同相轴连续性的变化.该波动的大小及反射同相轴的连续性可能取决于陡坎的高度/坡度及水层动力的强度,新数据中出现的一个上抬型波动,高度达20~30 m,它的附近水层还存在一个形态不完整的内孤立波.陡坎附近的水层反射也常常出现弱反射带和小的波动.     

南海北部新生界地层的远偏移距折射波速度特征

南海北部为张裂大陆边缘,在新生代时期经历了复杂的地质演化,具有良好油气勘探前景.本文首次利用南海北部某区域长排列地震数据的远偏移距折射波速度计算方法获得南海北部地层层速度,并进行了分析,此外,还提出了非初至折射波的概念.本方法在共偏移距剖面上识别、拾取折射波层位,得到折射波走时的横向连续变化数据,利用不同共偏移距同一折射波层位的到达时差计算该折射层位的速度结构.该方法在南海北部陆坡某区域地震资料的应用,揭示了新生界地层层速度的整体结构,反映了新生代不同时代地层的速度变化特征,为进一步利用折射层速度资料探讨南海新生代地质演化提供了新的视角.研究表明,与常规初至折射波法相比,远偏移距折射波能够提供更多的地质信息;该方法的初步应用能够对远偏移距折射波的研究提供进一步的视角.     

利用反射地震数据和XBT数据联合反演海水的温盐分布

利用地震数据反演海水的温盐分布是地震海洋学研究的一个重要方向.本文分析了采集于伊比利亚半岛西南缘海域的GOLR12低频地震数据和同步观测的XBT(eXpendable BathyThermograph)、CTD(Conductivity-Temperature-Depth)资料,将叠后约束波阻抗反演方法应用到海水温度、盐度剖面的计算当中,计算结果显示这种反演方法可以提供水平分辨率为6.25 m的温度和盐度资料,温度的精度约为0.16 ℃,可以为物理海洋学研究提供高横向分辨率的基础数据.     

台湾中西部沉积盆地三维密度结构及其重力异常

台湾中西部沉积盆地是台湾省海陆油气勘探的重点区域。本文利用石油钻井资料和重力观测数据,依据Kriging插值及台湾中国石油公司深度-密度经验公式,计算了该地区沉积地层三维密度及剩余密度结构,并依据三维有限元解泊松方程方法,通过求解重力位计算出三维剩余密度体产生的剩余重力异常。密度结构显示,在0~6km深度范围,自更新统到先中新统的沉积地层大致分为2.0~2.30g/cm3、2.30~2.45g/cm3、2.45~2.60g/cm3、2.60~2.70g/cm3等4个密度层。其中,台中盆地陆缘区中下部2~4km深度存在较大沉积凹陷,凹陷区密度比周围低0.05~0.10g/cm3.重力计算结果表明,本区沉积地层产生的剩余重力异常在-20~+15mGal之间,深部凹陷对应负异常低值圈闭,其形态和量值与实测重力异常一致。