西太平洋雅浦海沟地幔演化与岩浆作用研究进展

俯冲带地幔演化与岩浆作用是地球各固体圈层之间发生物质和能量交换的重要地质过程.西太平洋雅浦海沟因其极短的沟-弧距离和洋脊碰撞等独特的地质构造特征成为研究复杂条件下俯冲带演化的理想场所.为了探究雅浦海沟地幔演化与岩浆作用,本文将前人对雅浦海沟火成岩的研究数据进行整合,分析了雅浦海沟火成岩的成因,并根据火成岩形成的制约条件,对卡罗琳板块俯冲到菲律宾海板块的地幔演化与岩浆作用过程进行了讨论.结果显示雅浦海沟火成岩均具有与俯冲相关火成岩的典型特征.橄榄岩地球化学特征指示雅浦海沟地幔熔融程度为20%~25%,地幔在部分熔融过程中受到了流体与熔体的双重交代作用.Re-Os同位素特征指示雅浦海沟地幔中存在约1.16 Ga非常古老的残余地幔,表明地幔可能经历过多期熔融事件,从而导致雅浦海沟地幔非常亏损.雅浦岛弧成因至今仍存争议,主要包括:(1)现今雅浦岛弧为帕里希维拉海盆洋壳的一部分,在中新世因卡罗琳洋脊的碰撞导致帕里希维拉海盆洋壳逆冲到原雅浦岛弧之上.(2)雅浦岛弧在不同构造时期经历过多期岛弧岩浆作用,包括俯冲初始阶段(~52 Ma)的弧前玄武岩、俯冲开始后的岛弧玄武岩(~25 Ma)、与卡罗琳洋脊碰撞(21 Ma)后的岛弧拉斑玄武岩(7~11 Ma).其中7~11 Ma的岛弧拉斑玄武岩指示雅浦岛弧岩浆活动并未因卡罗琳洋脊的碰撞完全停止,很有可能在晚中新世短暂恢复活动.      

南海西南次海盆被动陆缘构造单元划分及伸展演化过程

南海西南次海盆被动陆缘洋陆转换带位于陆缘强烈伸展区,蕴含着岩石圈临界伸展破裂和洋盆扩张过程的丰富信息。本文利用多道地震剖面和重力异常数据,对西南次海盆被动陆缘构造单元进行划分,研究陆缘南、北部洋陆转换带结构构造特征,探讨陆缘伸展演化过程。多道地震剖面资料显示,北部洋陆转换带发育有裂陷期断陷和向海倾斜的掀斜断块;南部发育有低角度正断层控制的裂陷期断陷、海底火山以及局部隆起;从陆到洋方向,重力异常值变化明显。根据上述结果南海西南次海盆被动陆缘划分为近端带、洋陆转换带和洋盆三个构造单元,分别对应了其伸展演化过程的三个阶段：前裂谷阶段、陆缘裂陷阶段和海底扩张阶段。     

利用地震反射法评价海底天然气水合物资源

海底天然气水合物是２１世纪的重要新能源,本文介绍了利用地震反射法来识别海底天然气水合物的存在和分布特征,并春资源量进行评价的方法。根据地震剖面上的拟海底反射层（ＢＳＲ）识别水合物的存在,并结合地震弹必参数和利用沉积物的孔隙率等等征,来评估海底天然气水合物的资源前景。     

东太平洋多金属结核的叠层石包壳及其沉积环境意义

对东太平洋C-C区深海多金属结核的叠层石包壳、多金属结核的表面类型及其分布规律进行了详细研究和合理解释,认为叠层石的形态学特征既是建造叠层石的微生物种类差异的表现,也是环境水动力条件和溶解氧含量不同的反映,这些因素共同决定了多金属结核的表面类型,而南极底流是造成海底水体能量环境、氧化还原电位和微生物种类变化的根本原因.为多金属结核的分布规律和成矿预测提供科学依据.     

近3万年来南海北部碳酸盐旋回及古气候意义

选取2005年"海洋四号"在南海北部海域溶跃面之上获得的ZHS-176柱状样品,分析了其碳酸钙的含量,结果表明,南海北部海域近3万年来碳酸盐含量在间冰阶时较高,冰阶时降低,其旋回特征自下而上主要分为5个阶段:(Ⅰ)末次冰期以来,碳酸钙含量偏低;(Ⅱ)冰消期,碳酸钙含量升高,出现第一个高峰;(Ⅲ)早冰后期,碳酸钙含量明显降低,出现低谷;(Ⅳ)中冰后期,碳酸钙含量升高,出现第二个高峰;(Ⅴ)晚冰后期,碳酸钙含量略微降低。ZHS-176柱碳酸盐含量变化总体表现出"大西洋型旋回"的特征,但在早冰后期,尤其是在8.5~7.5 ka B P时出现了一次明显的低钙事件,可能与陆源物质输入增加以及深海溶解作用增强有关。     

南海礼乐滩碳酸盐台地的发育及其新生代构造响应

为了探索碳酸盐台地在海盆演化过程中的作用,对南海南部礼乐滩区域碳酸盐台地的发育及其与新生代构造沉降特征的相关性进行研究.对多道地震数据的分析表明:在研究区广泛发育包括碳酸盐台地和生物礁在内的碳酸盐沉积,其发育时间主要集中在晚渐新世至早中新世期间,在中中新世后开始退积和淹没.通过对穿越礼乐滩区的两条NW-SE向测线NH973-2和DPS93-2的构造沉降反演,进行沉降量、沉降速率计算和构造分析.结果表明:沉降速率及沉降量随不同时期的构造活动而发生变化,可分为缓慢沉降期(古新世-早渐新世,张裂阶段)、隆升剥蚀期(晚渐新世-早中新世,漂移阶段)、加速沉降期(早中新世末期,后漂移阶段1)、强烈沉降期(中新世,后漂移阶段2)和稳定沉降期(晚中新世至今,后漂移阶段3)5个发育期.碳酸盐台地的发育期和南海海盆的漂移阶段相对应,构造沉降的分析表明该期间具有构造抬升作用,其与相对上升的海平面结合有利于碳酸盐沉积的发育.在南海扩张期间主地幔对流的控制下,南部陆缘区礼乐地块和礼乐滩盆地之间较大的地壳厚度差异会导致侧向上地温梯度的差异,从而形成礼乐滩盆地之下的次生对流.该次生对流控制了研究区在晚渐新世至早中新世期间的隆升剥蚀作用.      

南海海盆区深部结构的不对称性及控制因素

南海海盆区具有复杂的构造演化史,但目前对其深部结构的不对称性的研究和控制因素的探讨还存在不足.利用南海最新的重力数据和从27条地震剖面上获取的海盆范围沉积物精确数据计算了全海盆的剩余地幔布格重力异常(residual mantle Bouguer anomaly,RMBA),并反演了海盆的地壳厚度,运用Crust1.0...     

Seismic sequence and depositional evolution of slope basins in mid-northern margin of the South China Sea

As one of the biggest marginal seas in the western Pacific margin, the South China Sea (SCS) experienced continental rifting and seafloor spreading during the Cenozoic. The northern continental margin of the SCS is classified as a passive continental margin. However, its depositional and structural evolution remains controversial, especially in the deep slope area. The lack of data hindered the correlation between continental shelf and oceanic basin, and prevented the establishment of sequence stratigraphic frame of the whole margin. The slope basins in the mid-northern margin of SCS developed in the Cenozoic; the sediments and basin infill recorded the geological history of the continental margin and the SCS spreading. Using multi-channel seismic dataset acquired in three survey cruises during 1987 to 2004, combined with the data of ODP Leg 184 core and industrial wells, we carried out the sequence stratigraphic division and correlation of the Cenozoic in the middle-northern margin of SCS with seismic profiles and sedimentary facies. We interpreted the seismic reflection properties including continuity, amplitude, frequency, reflection terminals, and 15 sequence boundaries of the Cenozoic in the study area, and correlated the well data in geological age. The depositional environment changed from river and lake, shallow bay to open-deep sea, in correspondence to tectonic events of syn-rifting, early drifting, and late drifting stages of basin evolution.     

冲绳海槽天然气水合物与地质构造的关系

海底天然气水合物大多与通过切穿沉积盖层的断裂的上升烃类流体相关,这些高渗透带包括底辟和泥火山等侵入构造,所以海底断裂、底辟和泥火山等构造周围可能赋存天然气水合物;其次,高沉积速率和巨厚沉积层可使有机质迅速掩埋而保存起来,为天然气水合物的生成提供充足物源,因此,邻近陆坡河谷口的海底沉积扇也是天然气水合物赋存的有利地区;另外,由于陆坡区的水合物沉积层比海盆更容易受外界温压变化的影响发生失稳分解,诱发海底滑坡,所以滑坡与天然气水合物赋存之间的关系也非常密切。冲绳海槽邻近海域具有覆水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质丰富等有利赋存条件,目前的研究已经在该海域发现了天然气水合物赋存的地球物理证据BSR,因此,在现有研究基础上开展断裂、泥火山、海底扇、海底滑坡等与天然气水合物相关的构造研究,可以深入了解天然气水合物在不同地质构造中的分布特征与演化,为更精确地评估其资源潜力提供参考。     

东海天然气水合物的区域地质特征及可能的远景区

从水深、沉积物厚度、沉积速率、有机质含量、地形和地貌来看，冲绳海槽盆地具有天然气水合物形成的区域地质条件，水合物出现的水深在500m以上，冲绳海槽南段水合物潜力最大。与智利三联点相类比，该区水合物可能主要分布在陆坡中部浅地层中。从冲绳海槽盆地的海底温度、海底热流和折射地震层速度资料的分析来看，该区具有水合物稳定存在的温压条件，其中南段和北段的稳定带厚度比中段更大一些，从已解释的穿越冲绳海槽盆地的地震剖面来看，有BSR迹象的剖面段约有300km，主要分布在中段的南部，从底水甲烷和卫星热红外异常分析来看，冲绳海槽盆地南段海域因存在经常性的卫星热红外增温异常和高值底水甲烷异常，因而水合物成藏的条件可能最好。