海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅳ):双似海底反射

由于双似海底反射可望指示一个动态演化的天然气水合物-游离气体系特征，这一重要问题的研究非常有意义。目前在世界上有两个双似海底反射分布区最为典型，一是挪威西部大陆边缘，另一个为东南海海槽大陆边缘，对双BSR的解释，主要有两种，一种是残留BSR，对应古温压条件下天然气水合物稳定带底界的反射，另一种是混合气体水合物沉积的底界反射。阐明双似海底反射层空间分布特征与其成因，建立动态演化的天然气水合物-天然气体系模型，可为深入了解天然气水合物形成机制、分布规律及其地质历史中的演变提供重要的科学基础。     

南海东北部内波特征——经验模态分解方法应用初探

利用地震海洋学方法研究海洋内波已成为海洋地球物理学家与物理海洋学家共同关注的前沿问题.本文尝试利用当今时频分析的新手段——希尔伯特-黄变换中的经验模态分解（EMD）方法对南海东北部地震数据处理获得的垂直位移分布数据进行分解,获得了一些有新意的结果.分解结果表明,南海东北部海盆上方区域的内波包含波长约1.2、2.5、4、12.5 km的组成成分,其中波长约1.2、2.5 km的内波在200~1050 m的深度范围内上、下各层的波动基本耦合;波长约4 km与12.5 km的内波以600~700 m的水层为分界,其上、下部分的内波相位差90°,指示低波数内波能量的斜向传播.这些研究表明,EMD方法在内波运动学特征的地震海洋学研宄方面有良好的应用前景.     

卡斯卡迪亚大陆边缘活动冷泉流场定量研究

海底冷泉是一种重要的地质活动,当前对冷泉的研究逐渐从定性研究过渡到定量研究.本文利用遥控深潜器视频资料对美国西海岸卡斯卡迪亚大陆边缘活动冷泉进行研究.观察视频资料发现,研究区活动冷泉的释放主要有两种形式,一是甲烷气泡的缓慢逸散,二是含甲烷流体快速喷发形成羽状流.缓慢逸散的甲烷气泡多为透明椭球形,羽状流喷口处多为锥形,流体浓度高时呈白色不透明状,流体边缘处往往为灰色半透明.羽状流流动方向整体向上,内部往往存在复杂的湍流涡.针对研究区中两种释放形式,分别利用不同方法进行流场的定量研究,其中,冷泉羽流的流场定量分析是通过粒子图像测速技术来获得冷泉羽状流瞬时全场流动定量信息,在此基础上试算了羽流的卷吸系数.本文利用图像测速技术对冷泉流场进行定量研究,可为估算甲烷通量等研究提供新的数据来源,对研究冷泉地质过程及其对全球气候变化的影响都具有重要意义.

     

南海东沙海域网状沙丘的发现及其成因探讨

基于多波束测深和高分辨率多道反射地震数据,以及遥感资料研究南海北部东沙海域深水沙丘,总结底形形态分布特征,分析其水动力成因.按照空间分布形态将沙丘分为平行沙丘、波状沙丘和网状沙丘,本文首次发现水下网状沙丘,重点讨论网状沙丘的特征分布和形成机制.网状沙丘发育在东沙环礁东北部水深约352~420 m之间,研究发现其延伸方向共有三个走向：NS、NE-SW和EW,前两个方向为西向传播的内波所致,而最后一个则很有可能是由洋盆西向传播的内波遇到东沙环礁后形成衍射,向北传播的内波引起了向南的近海底底流,冲刷海底底层,剥蚀出足够的沉积物颗粒,从而形成EW走向的水下沙丘.值得一提的是,在多边形网状沙丘的上方,反射地震剖面揭示水层中发育与下方沙丘相当波长的高频震荡内波,并且在遥感资料上也发现相关的衍射和内波干涉区域,而内波干涉很有可能导致高频震荡,从而形成网状沙丘.本研究丰富了水下沙丘形态类型,探讨了新型水下沙丘的形成机制,在陆坡底沙运动及工程应用中具有重要的价值.

     

根据重力数据研究黄海周边断裂带在海区的延伸

根据黄海及周边地区的布格重力资料,通过解析延拓、目标场提取、任意水平方向导数计算、离散小波变换等处理,得到各种有关断裂的信息.经过与地质资料综合分析,选择123°E经线为典型剖面,以地震资料建立初始模型,对该剖面进行重力正反演迭代拟合,最终得到各模块的密度参数及分布,并在此基础上分析了研究区主要断裂的地质地球物理特征,给出了研究区的断裂带、块体结合带分布图.重点对朝鲜半岛西缘断裂带和五莲-青岛-荣城断裂带进行了讨论,提出五莲-青岛-荣城断裂带并未进入朝鲜半岛与临津江断裂带相连.认为朝鲜半岛西缘断裂带西侧属于扬子块体的部分曾受北向应力作用向北发生了平移.由五莲-青岛-荣城断裂带和南黄海北部断裂带、朝鲜半岛西缘断裂带及济州岛南缘断裂带共同组成的断裂带应该是中朝与扬子块体之间的结合带.     

南海东北部陆坡冷泉系统的浅地层剖面特征与分析

本文通过对南海东北部陆坡区浅地层剖面资料的处理,结合横跨陆坡区的长地震测线,总结了该区浅层气聚集、海底流体运移、泥火山和冷泉活动在浅地层剖面中的特征,并对剖面中出现的声学空白带现象做了分类.研究认为浊反射、增强反射等现象,反映了该区域存在广泛的浅层气聚集.对声学空白带成因的分析,认为窄空白带很可能对应海底流体运移的通道,而宽空白带则可能由沿地层分布的浅层气引起,同时提出了自生碳酸盐岩体散落分布造成声学空白的可能性.我们在南海东北部陆坡区发现了泥火山,并讨论了其运移通道及对BSR的破坏.同时发现研究区水体中存在声学异常体,推断为冷泉羽状流,指示该区存在活动的冷泉.本文依托大量的浅地层剖面数据,对南海东北部陆坡区的冷泉系统有了较全面的认识,对冷泉系统剖面特征的成因进行了初步探讨,可为南海冷泉系统研究的进一步开展提供有益参考.     

利用地震数据反演海水温盐结构

利用地震剖面获取海水层温度、盐度、密度等物理参数成为地震海洋学研究的一个重要问题.本文提出了以CTD(Conductivity-Temperature-Depth)温盐深剖面仪观测资料为约束的波阻抗、温-盐结构反演方法.该方法包括两个步骤:首先把少量的CTD作为"约束井"进行地震数据的波阻抗反演;然后利用从CTD资料获得的研究海区的温-盐关系式,结合波阻抗数据反演得到温度和盐度剖面.通过合成数据的试算表明,基于少量的CTD资料控制,利用地震数据可以反演得到高分辨率的二维温度、盐度结构.基于地震数据的温-盐结构反演方法有望弥补传统物理海洋学观测方法的不足,为海洋学研究提供大量的基础数据,有广泛的应用前景.     

美国天然气水合物研究计划介绍

以美国近年来提出的天然气水合物研究计划和项目申请书为基础,介绍美国科学家在天然气水合物研究领域中所关心的关键科学与技术问题和研究焦点,供我国天然气水合物研究者在项目设计和开展研究工作时参考。美国天然气水合物研究关注的重点科学问题主要集中在 4个方面：天然气水合物的物理与化学特性研究;天然气水合物开采技术研究;天然气水合物灾害-安全性与海底稳定性研究;天然气水合物在全球碳循环中的作用研究。在研究方法上主要采取天然气水合物区的现场地质地球化学观测、实验室合成和测定及计算模拟,特别关注与水合物和油气冷泉相关的生命过程及与水合物的相互作用研究。     

南海北部东沙海域天然气水合物的初步研究

利用地震、测井与地温资料综合分析了南海北部东沙海域可能存在的天然气水合物的分布特征.研究表明,在东沙海域地震剖面上出现似海底反射层、弱振幅带等天然气水合物分布标志,在声波测井曲线上呈现高速、速度倒转等天然气水合物存在特征.似海底反射层的深度与1144站位,及平均地温梯度资料得出的稳定带厚度较吻合.1144站位与1148站位似海底反射层距海底较深,分别为654m与475m.在1144站位附近,弱振幅带的顶界可能代表含天然气水合物沉积层的顶界,约在450m左右.     

东海陆架盆地及其周边海域地质、地球物理场特征

分东海陆架盆地及其周边海域的重、磁场特征、对研究区域的地球物理场资料进行了小波变换与多尺度分布与计算，计算了研究了海域重，磁资料的1－4阶小波变换逼近、细节、根据分析与计算可知，在东海陆架盆地及其周边域，重、磁异常的主要特征没有内陆盆地那样明显，但盆地内的绝大部分地区均位于异常相对缓变区，在盆地内部有时有局部异常的圈闭及剧变区，但总的特征为缓变的，而周边区域多为相对剧变区，但也存在局部区域的缓变, 、磁场特征表明，盆地基底相对盆地周边区域主要由密度较大，磁性中的岩石组成，因此盆地中部以高正磁异常为主，布格重力异常 对周边地区高，东海陆架盆地及其周边海域的重力场的主要走向为NNE向，局部重力异常较为平缓，磁异常走向没有重力异常明显，但主要也为NNE向，重、磁场的分布特征表明，东海陆架盆地及其邻域的地质构造为大陆架构造的延伸。