冲绳海槽地球动力学热模拟

冲绳海槽属太平洋沟弧盆系,长1200km,宽100余公里,平均水深超过1000m,南部最深处2334m。实地地球物理考察表明,海槽全区布格重力异常和空间异常均呈北东向相对正高场值区,平均布格异常值为79.4m Gal,海槽南端可达160m Gal;空间异常平均值为60-100m Gal。根据重力反演计算的地壳厚度为14-20km,因此海槽比西侧大陆架和东侧岛弧的地売(30km)薄10-16km,但比正常洋壳的厚度仍大得多(金性春等,1984)。从海槽区的地震剖面图(Herman et al.,1978)可见海槽盆地东西两侧分别是倾向海槽中央的高角度正断层,表明海槽是张应力控制下的断陷带。地震折射资料(Lee,C.S.,1980)表明,冲绳海槽中央断裂下面的地幔深度约为15km。另外,海槽火山发育和地震频繁。近年来,地热测量结果更引起了研究人员的重视,海橧平均地表热流为151mW/㎡,个别地方如SON84-25-C和HF9-13,热流值分别高达1056mW/㎡和1258mW/㎡ (喻普之等,1992),如此高的热流值在全球地热数据中是罕见的。 冲绳海槽的地表热流、热结构及热演化问题目前在学术界颇引人注目,曾有人应用非稳态的二维热传导方程来计算海槽的热结构1),但这种不考虑对流效应的热传导方程不能模拟介质运动对热结构和热演化的影响,特别是在构造运动的速度大于1cm/a时, 其Peclet数一般大于1,这时介质运动所携带的热量远大于传导热,即对流项起主导作用。所以作者用非稳态的二维热传导——平流方程来模拟构造热演化。     

热液柱的形态研究

热液柱是海底热液系统将其自身的能量输入海水的一种重要形式，是进行热液活动环境效应研究的主要物理对象。给出了描述热液柱形成与演化的运动方程、连续性方程和能量方程，并给出了问题的近似解。通过解的分析指出，热液流体从海底喷口喷出以后，由于初速度和浮力的存在将沿一个通道上升，随离海底距离的增大上升的速度迅速低，同时，热液流体的上升通道在侧向上将随这扩展，到达中性浮力面后不再上升，而仅在一个层面上扩展。在不考虑底层流的情况下，热液柱由热液颈和热液透镜组成。热液颈上粗下细，下部与热液喷口连接，上部与热液透镜连接；热液透镜呈宽扁的透镜状。     

加里曼丹岛库泰盆地Naga Utara-1井下中新统油、气样品特征分析

通过库泰盆地Naga Utara-1井(NU-1井)下中新统油、气样品烃源岩地球化学分析,认为NU-1井天然气样品的烃源岩母质为腐泥型,沉积于弱还原的海相环境,生源母质以水生生物输入为主,镜质体反射率约1.2%,处于成熟的演化阶段;原油样品的烃源岩母质为腐殖型,沉积于弱氧化的陆相环境,生源母质以陆生高等植物为主,镜质体反射率约0.7%,处于未熟-低熟的演化阶段。不同的烃源岩特征表明二者为两套烃源岩:一套为成熟度相对较高的海相烃源岩,一套为成熟度相对较低的陆相烃源岩。库泰盆地两套已知烃源岩地层和本文原油样品所指示的烃源岩母质有相似之处,但和气体样品所指示的烃源岩母质截然不同。气体来源于更深的下部地层:下中新统的海相地层,或者更深部渐新统-始新统的湖相地层。深部海相或湖相地层烃源岩产生的气体沿断层向上迁移,在背斜部位的砂岩中形成高压圈闭,并被上覆的灰岩层和泥岩层封盖形成油气藏。库泰盆地下中新统的海相地层,或者更深部渐新统-始新统的湖相地层烃源岩具有很好的勘探潜力,下一步需要转变勘探思路,将勘探目的层转移至中中新统下部-下中新统海相成藏系统,甚至更深部的渐新统-始新统含油气系统。     

南海北部陆坡稳定性定量分析

随着海洋工程的发展,海底滑坡作为一种潜在的地质灾害逐渐成为人们关注的热点.本文采用二维极限平衡法计算并分析了海底斜坡稳定性问题.通过对斜坡模型在各种条件下安全系数的计算,定量分析了斜坡内在因素(如斜坡角度、主要土力学参数)和主要触发机制(地震、快速堆积等)对安全系数的影响.理论计算表明,静态条件下,均质斜坡角度小于20°时,均处于稳定状态;对于含软弱层的斜坡,快速堆积等引起的不排水状态下斜坡安全系数明显降低,斜坡角度大于14°时就会发生失稳.拟静态条件下,当地震动峰值加速度(PGA)小于0.15g时,对于角度小于20°的均质斜坡处于稳定状态,但PGA大于0.25g时,角度大于13°的斜坡即处于失稳状态;对于含软弱层斜坡,PGA为0.1g时,角度大于10°的斜坡即处于不稳定状态;当PGA大于0.3g时,3°以上的海底斜坡即处于失稳状态,发生海底滑坡.结合南海北部陆坡海底地形、地貌特征,在静态条件下,均处于稳定状态;但在地震加载的拟静态下,根据南海北部地震动峰值加速度分布,台湾浅滩段则处于不稳定状态.这解释了该区域大陆坡折带处海底滑坡广泛发育的原因,也表明了地震是引发南海北部滑坡最主要的触发机制之一.     

重力模型探寻南海北部陆坡特提斯痕迹

The South China Sea is the largest marginal sea of west Paicfic Ocean.Its valuable to the continental margin.The evolution of Tethyan structure is a very important part of the evolution of the South China Sea.Its formation is due to a sequence opening and closing of Tethys Ocean loke a horn,and made violent influence to the evolution history of the global geologic strcture.When Gondwana continent separated from Euro-Asian continent in the norh,there produced a series of small oceanic basins. The fromation of new oceanic basin was in company with the extinction of the older ones. This recyeling of new oceanic basin was in company with the extinction of the older ones. This reaycling function made the formation of a huge strucfor successive continental margin and oil-gas exploring. Furthermore, it is impirtant for discovering the relationship brtween Tethyan realm and Pacfic realm. In this paper,the authors have done 3 gravtational models basing on deep crustal research,and they want to discuss the reace of Tethyan structure in the northern slope of the South China Sea.     

Modern movement and deformation in the South China Sea shown by GPS measurements and numerical simulation

To better understand the crustal deformation of the South China Sea Basin, we produce a mechanically consistent 2-dimensional model for observing regional velocity field in the South China Sea (SCS). We studied the dominating regional tectonic stress field by geodetic measurements and finite element analysis, the spatial variations of velocity field and strain field, and relative movements among different blocks, using a 2-dimensional model describing crustal deformation of the South China Sea Basin. Strain results show that the SCS is extending at present. The western part of SCS is opening gradually in NWSE direction from its northern margin to the south, but the eastern part of SCS is opening gradually from its central part to the north and south. In addition, we analyzed the plate kinematics to the deformation of the SCS, using a two-dimensional finite element model. Our simulations results are well explained by available geodetic data. The movement of SCS is resulted from interactions among Indian Plate, Pacific Plate, Philippine Sea Plate, and Eurasian Plate.     

帝汶海槽构造与地震特征对深部板块的约束

帝汶海槽位于东南亚班达海与澳大利亚西北帝汶海之间的外班达岛弧,新近纪以来特别是晚中新世—晚上新世期间澳大利亚板块与班达岛弧的碰撞引发了帝汶岛的隆升和帝汶海槽的变形,影响了区域内的构造活动。澳大利亚西北大陆架边缘正断层主要控制了台地、地垒和地堑构造,帝汶海槽北部在弧—陆碰撞引发的帝汶岛隆升与海槽沉降双重作用下形成一系列逆冲和褶皱,海槽底部NE-SW向逆冲断层为海槽变形前锋,控制了海槽形态。构造特征与天然地震特征表明,澳大利亚板块与班达岛弧之间的班达俯冲带位于帝汶岛与内班达岛弧之间的翁拜海峡,以平均约62°的高角度俯冲,俯冲深度超过600 km,深部震源与上部震源之间存在明显的地震带间断,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲已逐渐减缓趋于停止,但由弧—陆碰撞引发的帝汶海槽与帝汶岛变形仍在持续,内班达岛弧正在沿班达海发生变形。在俯冲作用相对平衡的背景下,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲可能会转变为造山作用,未来内班达岛弧可能会隆升形成内、外班达岛弧双重造山带。     

鄂霍次克海天然气水合物成藏条件分析

2006年5月由俄、韩、日、中四国共同组织的"海底冷泉与生命过程"联合调查航次,在鄂霍次克海域成功采获天然气水合物样品。从水合物发育的气源条件、温度压力条件、构造控制条件等方面,分析了该地区天然气水合物发育所具备的基本成藏条件。指出鄂霍次克海周边的高大山系为其提供了丰富的沉积物来源,并在鄂霍次克海中形成了宽广而深厚的陆架体系。陆架区沉积地层厚度一般超过10 km,且以新生代沉积为主。根据对重力柱状样品的观察和分析,并参照沉积物捕获器样品的测量结果,认为本区域沉积物总有机碳含量普遍较高。根据地震剖面解释和重力柱状样品的14C测年结果得出,本区沉积速率较高,并与目前已知水合物区的沉积速率相当。鄂霍次克海地处高纬度地区,冬季海面大部分被海冰覆盖。海面以下50~120 m之间常年存在一个低温盖层。这个低温盖层使得海底温度一直保持在2℃左右。在这样的温度条件下,鄂霍次克海350 m以深的区域都满足水合物赋存的压力条件。海底以下满足水合物温度、压力条件的沉积地层厚度为450~800 m。鄂霍次克板块位于四大板块之间,并受到四大板块的挤压。由于挤压作用,在萨哈林岛东侧陆坡地区形成一系列的海底泥火山构造,从而使该区域成为天然气水合物调查研究的主要目标区。鄂霍次克海域的沉积物源、沉积厚度、沉积速率、有机碳含量等构成该区域水合物发育良好的气源条件,而温度、压力和构造控制条件等也都非常有利于天然气水合物在该地区的发育。     

逸气揭皮构造——一种和水合物相关的沉积构造形式

本文根据笔者在鄂霍次克海的调查资料,介绍了一种新的沉积构造形式。通常的海底沉积物柱状样品切面是平整、光滑的,本文将一种粗糙、不平整的海底沉积物柱状样品切面构造称之为逸气揭皮构造。认为逸气揭皮构造是由于沉积物所处物理条件的改变,特别是压力降低,致使本身所含气体,以及所含水合物分解形成的气体体积迅速膨胀、气体逃逸,使沉积物发育大量裂纹,从而改变了沉积物原来的排列方式而形成的一种新的次生物理构造。逸气揭皮构造是沉积物中大量含气的标志。沉积物中含有的气体可以是天然气水合物分解形成的。这样逸气揭皮构造和天然气水合物密切相关。或者可以说,逸气揭皮构造是沉积地层发育水合物的一个标志。     

冲绳海槽中部热液活动区构造地球物理特征分析

对冲绳海槽中部南奄西、伊平屋、伊士名三个现代海底热液活动区的地形、热流分布、地震、地磁场特征进行了初步研究。结果表明,海槽中部的热液活动区都集中于海槽的中央地堑中,或位于火山口的侧坡上,或位于地堑中山脊的侧坡上,热流值高而变化大,地震事件十分上频繁,地磁场曲线变化较大。这一系列特征说明现代海底热液活动区和目前的构造活动带吻合,热液活动和岩浆作用或浅成岩浆房密切相关。板块俯冲在海槽下诱生地幔物质上涌,上涌的地幔物质所携带的热量为热液活动提供了动力源,在海槽拉张过程中形成的断裂为热液流体提供了运移通道.