东海陆架盆地中生代残留地层特征及其构造启示

东海陆架盆地是位于中国东部华南大陆边缘的一个中、新生代叠合盆地,具有较大油气潜力。目前东海陆架盆地油气的发现均来自于新生界,对中生代残留地层的各方面特征认识不足:在空间上通常集中于特定构造单元,且基本位于盆地西部;在时间上主要涉及白垩纪和侏罗纪,且多是定性或半定量的研究。本文在前人研究的基础上,收集、整理了研究区目前最新、最全的反射地震资料和钻井数据,从钻遇中生界井的标定出发,以地震资料的层序划分和解释为基础,进行残留地层的研究,空间上统一盆地东、西两大坳陷带,时间上统揽白垩纪、侏罗纪以及前侏罗纪三个时期。结果表明,东海陆架盆地中生代残留地层遭受了后期严重的剥蚀改造,总体呈现东厚西薄、南厚北薄的特征,残留地层范围随时间不断东扩。对比各时期残留地层平面展布特征,揭示了东海陆架盆地的演变过程:三叠纪时期盆地原型为被动大陆边缘坳陷型盆地,早、中侏罗世时期为活动大陆边缘弧前盆地,晚侏罗世—晚白垩世时期为大陆边缘弧后伸展盆地;与此相对应,古太平洋板块俯冲肇始于晚三叠世—早、中侏罗世时期,板块后撤始于晚侏罗世。东海陆架盆地在中生代的东侧边界位于钓鱼岛隆褶带的东侧。     

长江口邻近陆架表层沉积物变化特征及成因

基于近30年长江口邻近陆架区域表层沉积物数据,对表层沉积物与流域入海泥沙特征的响应进行研究。结果表明:①沉积物表现为东粗西细,北粗南细的分布格局,砂百分比分布表现为东北向西南为减小,粉砂和黏土均表现为东北向西南增加趋势,其中整个区域黏土与粉砂百分比的比值在0.12~0.83之间;②2008~2010年与2003~2006相比,砂的百分含量表现为增加,粉砂和黏土表现为减少趋势,表层沉积物向粗化趋势发展;③砂-泥分界线在2003~2007年北侧（31°30’以北）为交替变化,2007~2010年为向西移动,南侧（31°30’以南）2003~2010年均为向西移动,长江口陆架区域表层沉积物砂泥分界线变化是综合作用的结果,砂质沉积物因海平面上升等作用再悬浮沉积在泥质区的作用将逐渐加强。④泥质区域面积在三峡水库蓄水后减小,且位置略有南偏,主要受北槽深水航道整治工程及自然因素的影响。     

长江口外泥沙向南输运速率的变化探讨——以朱家尖岛附近海域为例

采用浅地层剖面测量、沉积物柱样测年和海图水深计算对比相结合的方法,探讨位于长江入海泥沙向南输送通道上的朱家尖岛海域的泥质沉积速率的历史变化,并通过水文泥沙测量和沉积物取样分析寻找长江入海泥沙向南输送的佐证。结果表明:朱家尖岛海域全新世海平面上升以来泥质沉积厚度为5~20m,相当于沉积速率0.06~0.25cm/yr;1840~1960年区域平均沉积速率为1.4cm/yr,近60年沉积速率仅为此前120年沉积速率的一半左右。据此推断:全新世后期以来该海域泥质沉积速率先后经历了一个长期(千年尺度)缓慢的增大阶段和一个短期(年代尺度)迅速的减小阶段,与长江流域人类活动和河口湾充填作用共同造成的入海泥沙通量的总体变化趋势相吻合。     

东海陆架盆地西湖凹陷渐新世海侵作用与潮控体系沉积特征*

西湖凹陷位于东海陆架盆地东部坳陷带,是该盆地规模最大的富油气凹陷。然而,西湖凹陷渐新世沉积环境与沉积体系类型一直存在较大争议。本文以井、震为基础,岩心为核心,结合地球化学指标,通过泥岩甾烷与自生海绿石的特征,明确了渐新世西湖凹陷南部整体处于海陆交互的过渡环境,且发生5次主要的海侵事件。西湖凹陷南部渐新统以厚层砂岩与薄层泥岩互层为特征,发育典型的双向交错层理、双黏土层、透镜状层理及泥质披覆,共识别出4种主要的岩相类型: 含泥砾块状中粗粒砂岩相、交错层理中细粒砂岩相、沙纹层理粉细砂岩相、纹层状泥岩相。渐新世,西湖凹陷南部主要发育潮控河口湾体系,其中包括潮汐水道、潮汐沙坝、沙质潮坪及泥质潮坪等多个沉积微相,其沉积地形在SW向逐渐变为开阔的展布特征,说明研究区河流供源来自东北部,而潮汐水流来自西南部。渐新世西湖凹陷南部与开阔海连通,受到海侵作用下潮汐水流的强烈改造,且由于地形坡度较缓,无大规模的河流携带碎屑物质注入,易形成潮汐作用为主的河口湾体系。     

从陆架海到西太平洋:黄、东海悬浮体跨陆架输运通道与机制

黄、东海是亚洲大陆与西太平洋物质和能量交换的重要海域之一,在复杂的环流动力背景下,悬浮体的跨陆架输运是海洋地质学的研究热点。目前的研究表明,黄、东海物质跨陆架输运主要通过三条路径,包括苏北沿岸流作用下向济州岛西南搬运、浙闽北部向东输运和台湾暖流向东分支作用下跨陆架输运。其控制机制有水深地形、陆架环流、冬季风、水体斜压结构等研究结论,但尚未取得共识。且研究结论多基于叶绿素、水温等表层遥感分析获得,悬浮泥沙尤其是中下层高浓度泥沙跨陆架向深海输运的机制有待深入研究,此外,其季节变化、时空演变、输运通量等有待研究,台风、冬季风暴等的作用有待甄别。     

陆架边缘三角洲研究进展及实例分析

自上世纪90年代以来,发育在大陆架边缘的一种特殊类型的三角洲（shelf-edge delta）,因其厚度大,分布面积广,储层物性好,常常与陆坡深水扇体伴生,成藏条件好等特点而引起了广泛关注,成为当前国际沉积学界研究的热点和油气勘探新领域。陆架边缘三角洲一般形成于相对海平面下降或低位时期,主要受控于物源供给、可容纳空间和气候变化,并受到陆坡构造活动影响;也可发育在高位时期,受到波浪与潮汐的影响。前人提出了利用陆架边缘迁移轨迹预测深水沉积和基于陆架斜坡发育模式预测深水沉积的模型,即强烈抬升的陆架边缘迁移轨迹、强烈加积的陆架斜坡发育模式,对应的深水区物质传输体系为泥质;水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹、强烈前积的陆架斜坡发育模式,预示着大量砂体被搬运至深水区;轻微抬升的陆架边缘迁移轨迹、加积与前积的陆架斜坡发育模式,暗示深水沉积砂体发育介于上述二者陆架边缘迁移与深水扇预测模式之间。陆架边缘三角洲—深水扇规模砂体毗邻优质烃源岩,具备多种类型的油气运移通道,成藏条件良好,是油气勘探的有利领域。实例分析表明:渐新世珠海组沉积时期构造相对稳定,在古珠江充足的供源条件下,南海北坡珠江口盆地鹤山凹陷发育陆架边缘三角洲并伴随陆架不断向海迁移而不断进积,S型前积体不断向海迁移,并在晚期发育下切谷及大型盆底扇沉积。鹤山凹陷珠海组沉积时期发育水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹,对应于强烈前积的陆架斜坡发育模式,在珠海组沉积晚期发育较大规模叠合连片深水扇富砂沉积体系,是研究区极好的潜在油气勘探目标。     

南海北部陆架海域表层沉积物地球化学特征及地质意义

依据南海北部陆架海域225个站位表层沉积物粒度和常量元素的地球化学分析,探讨了常量元素的空间分布规律及地质意义。该区域沉积物主要为粉砂、细砂等细粒沉积,平均粒径5.38。沉积物常量元素组合以SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O为主,约占沉积物总量的87.96%,其空间分布特征与沉积物类型密切相关。Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Org.C等分布趋势相似,具有较好的相关性,倾向于富集在细粒沉积物中;SiO2、CaO、CaCO3与大多数元素呈负相关,倾向于富集在粗颗粒沉积物中,反映了“元素的粒度控制律”。元素总体分布规律显示沉积物的常量元素含量受细粒黏土矿物吸附作用、石英矿物和碳酸钙稀释作用的共同影响。元素统计结果表明,表层沉积物的常量元素大体可分为2类：第1类包括Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、P2O5、MnO等,代表陆源较细粒碎屑沉积,是控制研究区沉积物化学成分的最主要因素;第2类主要包括CaO、CaCO3,代表海洋生物沉积。同时可将研究区分为3个沉积区域：I沉积区为粤西近岸及北部湾北部区域,具有明显陆源碎屑沉积特征;Ⅱ沉积区位于粤西陆架水深＞60 m海域,受海源生物作用明显;Ⅲ沉积区位于珠江口西南部水深40～60 m海域,为斑块状砾质粗粒沉积。     

东海陆架沉积物环境磁学特征及其物源指示意义

对东海陆架69个表层沉积物样品进行了环境磁学测试,并结合重矿物鉴定和粒度分析数据讨论了其磁学特征、影响因素和物源指示意义。结果表明研究区表层沉积物中磁性矿物以磁铁矿为主,同时含有少量的磁赤铁矿和赤铁矿。这一结果与碎屑矿物镜下鉴定结果一致。根据磁学参数S–300(-300m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数)、SIRM/χ(饱和等温剩磁与磁化率之比)及SIRM(饱和等温剩磁),将东海陆架表层沉积物分为三类。第一类沉积物主要分布在西部内陆架及研究区东北部的细粒沉积区,磁性矿物含量较高,亚铁磁性矿物所占比例较小,磁性矿物颗粒细;第二类分布在中外陆架,磁性矿物含量低,亚铁磁性矿物比例相对较高,磁性矿物颗粒粗;第三类沉积物分布在研究区东部部分站位,磁性矿物含量高,亚铁磁性矿物含量也高,磁性矿物颗粒粗。沉积物整体的粒度粗细控制了磁性矿物颗粒的大小,且在以现代细粒沉积物为主的第一类沉积物中,磁性矿物含量与粉砂、黏土含量成正相关关系。S–100-SIRM(-100m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数-饱和等温剩磁)散点图显示,东海陆架大部分区域沉积物磁学特征与长江沉积物一致,表明物质来源于长江;研究区东北部受到黄海沿岸流搬运来的黄河物质的影响磁学性质呈现出黄河物质特征;闽浙沿岸部分站位受到人类活动及瓯江物质的影响。     

黑潮与邻近东海生源要素的交换及其生态环境效应

黑潮与东海生源要素的交换对东海的生态环境有重大影响,交换主要是经台湾东北部海域输送至东海陆架和通过日本九州西南海域由东海陆架向外海的黑潮输出两个通道。中国科学院海洋先导专项对黑潮与邻近东海生源要素的交换特征进行了系统的调查和研究,获得了一些新的认识:(1)在台湾东北部区域,碳主要以表层水-次表层水为载体输入,秋季的输入量高于夏季;黑潮溶解态营养盐的输入占据绝对主导地位,且以黑潮次表层热带水-中层水的输入为主,输入通量春季高于夏、秋季,可为东海春季水华提供一定的物质基础,但输入到东海的黑潮水其氮磷比与Redfield比值(16:1)接近,这些"正常水"——黑潮的输入显然对调和东海异常高的氮磷比有重要的作用,从而对东海的生态环境起到"稳定和缓冲"作用。所以,黑潮水对东海的输入不仅维持补充了东海生态系统运转所需的生源要素,更为重要的是缓冲了受人为影响强烈的东海海水的高氮磷比,使东海本已失常的营养盐结构向合适的氮磷比方向转变。因此,黑潮与东海生源要素的输入在一定程度上起着稳定和缓和东海生态环境的作用。(2)通过构建的海水Ba-盐度新指标体系,定量细致刻画了黑潮对东海生源物质在台湾东北部区域的输入范围和程度,黑潮次表层水从台湾东北陆架坡折处沿底部向北偏西方向入侵东海,其近岸分支可以入侵到浙江近岸,其黑潮次表层水占比仍可达到65%左右。垂直方向上,陆架外侧站位受黑潮次表层水的影响范围更大,黑潮水占50%比例位置可延伸至外侧TW0-1站位(122.59°E,25.49°N)表层,而内侧靠近大陆的站位则只限于陆架中部位置底层。     

台湾以东黑潮及邻近东海水中的放射性核素及其对黑潮入侵的指示

根据2014年5—6月对台湾以东黑潮主流以及东海陆架海域的调查,研究了海水中放射性核素K-40、Ra-226和U-238的分布特征,并以放射性核素为指标定量评估了黑潮入侵东海的程度和范围。结果表明,黑潮主体放射性核素的含量有明显的层次差异,整体上看从表层至深层逐渐减小,K-40、Ra-226和U-238的含量范围分别为13.47—26.11、5.08—9.51和7.38—14.72m Bq/L。在台湾东部河流带来的陆源物质输入影响下,黑潮主流下游的放射性核素含量略高于上游。从水平分布上看,近岸海域放射性核素含量明显高于黑潮主流区,而长江口和杭州湾外也存在K-40和Ra-226的低值区,并且底层海水中更明显。海水的物理化学参数对放射性核素分布的影响不大,不同水团放射性核素的含量差异主要由陆源物质输入的不同引起。以放射性核素K-40、Ra-226以及温盐为指标,根据端元混合模型的计算结果显示,黑潮在台湾东北部涌升后,继续沿东北方向流动,并可入侵至长江口和杭州湾外,而福建近岸海域基本不受黑潮水的影响。放射性核素指标K-40和Ra-226可作为温盐参数的补充,用于指示黑潮入侵东海的程度和范围,并可结合温盐参数,用于多水团混合的半定量研究。