南海大陆边缘动力学研究进展:从陆缘裂解到海底扩张

南海处于印度—澳大利亚、欧亚和太平洋三大板块汇聚中心,地理位置独特,地质作用复杂,是研究大陆裂解—海底扩张过程以及大陆边缘动力学的天然地质实验室。通过总结近年来对南海大陆边缘动力学研究的最新进展认为:①南海北部陆缘为非火山型被动陆缘,其东段虽有岩浆底侵活动,但其为海底扩张结束后的产物,南部陆缘未发现下地壳高速层,也为非火山型陆缘;②南海陆缘上下地壳的拉张因子存在差异,表明陆缘的张裂变形在纵向上并非是均一的,而具有随深度变化的特点;③南海海盆是通过2期扩张形成的,具有由NE向SW渐进式扩张的特点,其东侧表现为成熟的洋盆,而西侧保留了更多陆缘裂谷的特征;④南海海盆形成的动力学模型存在碰撞挤出模型和古南海拖曳模型2种争论,2种模型各有优缺点,需要今后进一步综合研究。     

基于小波变换的ODP1148A井测井层序地层研究

对大洋钻探计划1148A井自然伽马测井曲线进行小波变换,不同尺度的小波系数反映出了原信号中的不同周期成分,相当于不同尺度的沉积旋回.根据小波系数,共识别出了3个超层序、8个层序和25个准层序组,其中的超层序和层序分界面均能较好的与前人通过其他资料所确定的地层界面相对应,而准层序组和短期基准面变化是前人通过测井外的其他资料所未能识别出的,反映出该方法划分层序更精细.     

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.      

南海中北部陆架-陆坡区新生代构造-沉积演化

南海中北部陆架-陆坡区作为南海地区的一个重要地质构造单元,记录了大陆张裂到海盆扩张的丰富信息。通过对研究区地震剖面的解释,分析了该地区新生代的构造与沉积特征,同时通过平衡剖面恢复工作,建立了新生代演化模型。研究显示南海中北部陆架-陆坡区新生代构造演化可以分为三个阶段：古新世—始新世的裂陷阶段、渐新世—早中新世的裂陷-坳陷过渡阶段以及中中新世以来的坳陷阶段。沉积环境经历了河流-湖泊、浅海和深海的演化过程。南海北部陆缘下NW-SE方向流动的地幔流的存在使得伸展活动具有由北向南发育的机制。同时陆坡区盆地（如白云凹陷）显示出韧性伸展的特征,这与地幔上涌热岩石圈伸展引起的该区域地壳强烈韧性减薄和颈缩变形相关。     

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.      

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。     

海底天然气水合物稳定带的特征分析

水合物稳定带（HSZ）控制着海底天然气水合物的成矿作用和分布规律，其厚度及分布范围决定了天然气水合物的蕴藏量，所以水合物稳定带的分析对天然气水合物的成矿与分布规律、成因与演化机制以及资源研究具有重要的指导意义。水合物稳定带本身受海底温度、压力和甲烷量等因素的影响，其变化会影响水合物稳定带的范围、稳定带底界的位置，并制约着天然气水合物的稳定性和甲烷气的释放。     

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。     

海底天然气水合物相平衡的影响因素

海底沉积物中蕴含着大量的天然气水合物资源.天然气水合物相平衡及其影响因素研究对海底沉积物中水合物的成藏热力学和动力学研究、分布范围和储量估算均具有十分重要的意义.目前关于水合物相平衡影响因素研究大多局限于定性或半定量分析,对不同因素的影响程度及机理关注较少.收集整理了气体组分、孔隙水盐度及离子组分、沉积物粒度和孔隙半径...     

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.