龙门山中段彭灌断裂带汶川Ms8.0地震同震破裂断层识别及其浅、表构造特征

2008年汶川Ms8.0地震在龙门山中段的彭灌断裂带产生的地表破裂,是该地震产生的第二大地表破裂带.综合应用地质、钻井以及二维、三维地震数据,利用横贯前山带的多条人工地震反射剖面,对彭灌断裂带产生同震破裂的断层进行准确识别和解释.研究表明,龙门山中段的彭灌断裂带是一套由3条主要断层和次级广泛发育的断裂组合构成,浅层表现...     

IODP U1502B钻孔高温蚀变玄武岩的锂同位素特征及对南海初始扩张期热液流体循环的指示

锂同位素体系是示踪水-岩相互作用的有力工具,但关于其在洋壳高温蚀变过程中同位素分馏行为的认识仍不清晰。本文对国际大洋发现计划(IODP)U1502B钻孔的9个高温蚀变玄武岩开展了岩相学、全岩主、微量元素和锂同位素地球化学研究。结果表明,与新鲜洋中脊玄武岩相比,9个样品的Li含量偏高(4.8×10^-6～11.6×10^-6),δ⁷Li值偏轻(-3.8‰～+1.4‰)。岩相学与全岩地球化学特征表明,洋壳高温蚀变过程中产生的绿泥石矿物导致锂同位素分馏、δ⁷Li值变轻,后期的低温海水蚀变作用使得钻孔上部出现Li的局部富集。蚀变玄武岩的锂同位素特征指示,该钻孔的热液流体循环经历了一个较完整的演化过程,蚀变流体以高温热液为主且含有少量海水;随着取样深度的增加,玄武岩蚀变程度逐渐降低。     

深水斜坡类型与沉积过程及其产物研究进展

深水斜坡沉积规律对深水油气勘探开发以及深水地质灾害防护具有重要的意义,因此深水斜坡沉积过程一直是海洋地质学家关注的焦点。但是由于海底斜坡沉积类型多样,影响因素众多,导致深水斜坡沉积过程及其产物极其复杂。因此,为了更加全面系统的研究深水斜坡沉积规律,有必要对深水斜坡沉积研究进展进行系统的总结和梳理。通过对前人研究成果的分析,从深水斜坡发育的不同背景出发,将深水斜坡划分为三种类型:陆架斜坡、碳酸盐斜坡以及火山斜坡,并综述了近年来不同类型斜坡沉积过程及其产物的研究进展,以期望为我国南海深水斜坡沉积过程研究以及深水油气勘探有所启示。     

南海东部马尼拉俯冲带深部结构新认识

2015—2018年, 国家自然科学基金重大研究计划“南海深海过程演变”的重点支持项目“南海东部马尼拉俯冲带深部结构探测与研究”以马尼拉俯冲带为研究重点, 从深部地球物理的角度探索南海形成演化史与运行规律。项目执行期间, 在国家基金委共享航次协助下, 先后开展和参与5次综合地球物理探测, 共投放海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer, OBS)台站73台次, 海底电磁仪(Ocean Bottom ElectroMagnetometers, OBEM)仪器5台次, 累积放炮达13872炮, 成功获得了60台OBS数据和5台OBEM数据。同时, 取得了一系列创新性研究成果: (1)基于人工地震探测及天然地震层析成像结果, 确定南海东北部的地壳属性为受到张裂后期岩浆活动影响的减薄陆壳(12~15km), 划分了南海北部陆缘洋陆边界(Continent-Ocean Boundary, COB); (2)根据多道地震反射剖面, 划分了马尼拉俯冲带北部增生楔前缘的精细结构; (3)圈定了南海停止扩张时洋壳范围; (4)初步构建了南海与菲律宾海板块构造演化模型。本项目为重大研究计划“南海深海过程演变”核心科学问题(海底扩张的年代与过程)提供了实质性的证据, 同时为南海构造演化生命史的“骨架”提供了重要的基础数据, 具有深远的科学意义。     

马尼拉俯冲带北段增生楔前缘构造变形和精细结构

马尼拉俯冲带是南海的东部边界,记录了南海形成演化的关键信息,同时也是地震和海啸多发区域.本文利用过马尼拉俯冲带北段的高分辨率多道地震剖面,分析了研究区内海盆和海沟的沉积特征,精细刻画了区内增生楔前缘的构造变形、结构以及岩浆活动特征.研究区内增生楔下陆坡部分由盲冲断层、构造楔和叠瓦逆冲断层构成,逆冲断层归并于一条位于下中新统的滑脱面上,滑脱面向海方向的展布明显受到增生楔之下埋藏海山和基底隆起的影响;上陆坡的反射特征则因变形强烈和岩浆作用而难以识别;岩浆活动开始于晚中新世末期并持续至第四纪.马尼拉俯冲带北段增生楔的形成时间早于16.5 Ma,并通过前展式逆冲向南海方向扩展;马尼拉俯冲带的初始形成时间可能在晚渐新世,而此时南海海盆扩张仍在持续.南海东北缘19°N-21°N区域为南海北部陆坡向海盆的延伸,高度减薄的陆壳的俯冲造成马尼拉海沟北段几何形态明显地向东凹进.

     

三沙永乐蓝洞成因机制初探*

海洋蓝洞保留了原始的水体、沉积物、化石残骸和完整的生物骨骼, 是重要的自然遗产和地质奇观, 具有重要的科学研究价值。三沙永乐蓝洞是目前全球已发现的最深海洋蓝洞, 有着独特的洞体结构和水体化学特征, 但其成因仍是未解之谜。本文结合南海的构造演化, 分析了永乐环礁碳酸盐岩台地的发育历史, 认为永乐环礁的形成以加积和退积为主, 其台地边缘属于陡崖型台地斜坡, 有利于发育断层/裂缝; 永乐环礁之上钻井岩心的氧同位素数据表明, 永乐环礁在14.75~168.60m的深度范围内发生了地下水溶蚀作用, 这与实际观测到的158m深洞体转折处之上发生的洞穴垮塌作用相符。通过综合对比分析认为, 三沙永乐蓝洞的形成是断层/裂缝溶蚀机制与深部洞穴垮塌机制综合作用的结果。地下水(淡水、海水)首先沿着台地边缘发育的断层/裂缝进行溶蚀, 在158m以上通过洞穴垮塌作用形成了近垂直的洞穴, 而在158m以下则沿着断层/裂缝继续向下溶蚀形成了略倾斜的深部洞穴结构, 最终由于海平面的上升淹没而形成了蓝洞。本研究可为未来寻找更多海洋蓝洞提供重要的经验与借鉴。     

龙门山中段山前带构造楔的发现及其几何学、运动学特征:对青藏高原东南缘隆升动力学机制的约束

运用断层相关褶皱几何学原理,对龙门山中段山前的地震反射剖面进行解释。研究发现,龙门山中段山前带垂向上具有多套滑脱层。其中深层次滑脱层位于前震旦系基底深度约(19±2)km的地方,其上发育双重构造和叠加构造楔,构造楔是龙门山中段山前带重要的构造样式之一。工区A剖面深层构造楔模型以后展破裂式叠加形成,断层产生的滑移量达45.5 km;B剖面深层构造楔模型以前展破裂式叠加形成,断层产生的滑移量约16.6 km;构造楔的形成导致上部断裂和岩层隆升并褶皱变形,A、B剖面山前地层相对川西平原最大抬升量分别为8 km和3 km。构造楔沿龙门山中段山前带走向平面上呈带状分布,具有不同的规模和几何形态;分析其形成时间较晚,可能形成于喜马拉雅期。通过对深层叠加构造楔几何学和运动学的定量计算,其正演运动学模型与实际剖面解释相吻合。深层叠加构造楔的形成在龙门山中段前山带有着其相应的成因机制,在所能限定的空间范围内,其特殊的地理位置、构造特征与成因,可以为研究青藏高原东南缘隆升的动力机制提供一定的约束。     

张裂陆缘地壳结构特征与张裂模式

张裂陆缘作为威尔逊旋回中关键的一环,是研究地球板块构造及其演化过程的重要构造单元.本文阐述了3种类型张裂陆缘(富岩浆型、贫岩浆型和中间型)的地壳结构特征,总结了它们的演化过程与机制,分析表明构造作用、岩浆活动程度、先存结构等是形成不同类型张裂陆缘的主要控制因素.针对南海北部陆缘复杂的构造属性与演化机制问题,提出了今后重...     

三维地震解释技术在南海北部陆缘深水水道体系中的应用

南海北部陆缘发育潜在油气储层,也是当前南海深水油气勘探的热点区域。然而深水区由于缺少钻井资料,地震资料就成为最主要的研究手段。基于大面积高分辨率三维地震数据,通过剖面地震相分析、三维地震数据体切片、层间属性计算分析、三维可视化等地震解释技术,在白云凹陷晚新生代地层中识别出两套深水水道沉积体系,分别为早中新世晚期发育早期水道体系和自中中新世发育至今的后期水道体系。早期水道体系为单条主干水道为主要沉积区域的沉积体系,识别出水道底部充填、堤岸以及侧壁滑塌等沉积微相;根据地震相变化,发现水道演化分为两个期次:第一期水道下切侵蚀较强,具有"V"形谷底,第二期下切相对较弱,具有"U"形谷底。后期水道体系为一系列彼此平行并置,并近于垂直横切陆坡的水道体系,演化至现今海底;可以识别出底部滞留、侧壁滑塌以及侧壁加积等沉积类型;后期水道体系共发育4个期次,发育时间分别为13.8~12.5、12.5~10.5、10.5~5.5和5.5~0 Ma。白云凹陷晚新生代水道体系表现出对沉积物较好分异和筛选,具有重要的油气资源效应:早期水道体系与上覆正常半深水泥质沉积组成良好储盖组合;后期水道体系发育至今,对于形成高富集度的砂岩型水合物储层具有重要意义。     

OBS2018-H2测线反射与折射数据联合揭示南海北部陆缘洋陆转换带的深部地震结构

南海北部陆缘洋陆转换带是减薄陆壳和正常洋壳之间的过渡区域, 蕴藏着南海从张裂、破裂至初始海底扩张的重要信息.OBS2018-H2测线穿过了国际大洋发现计划(IODP)的钻探站位U1499和U1502, 是一条平行于南海北部陆缘构造走向的深地震测线.我们利用测线上10台海底地震仪记录的走时数据, 采用RayInvr正演和Tomo2d反演相结合的方法, 获得了深达上地幔的速度结构; 同时结合高精度多道反射地震数据以及IODP367/368/368X航次的钻探资料, 将速度模型划分为西部残存的减薄地壳区(0~63 km)、中部岩浆构造转换带(63~120 km)和东部中下地壳剥露区(120~180 km)三部分; 然后综合与该测线垂直的Lw7反射地震剖面, 建立了南海北部陆缘张裂-破裂地质模型.研究揭示在晚始新世至早渐新世(34~30 Ma)时期, 陆壳快速伸展减薄, 引发了软流圈的强烈上涌, 并伴生大量岩浆侵入到减薄地壳; 熔融物质在~30 Ma破坏减薄陆壳并触发岩石圈破裂, 快速(~28.7 Ma)过渡到火成岩地壳增生, 形成了相对狭窄的洋陆转换带.该研究揭示了南海陆缘洋陆过渡带的深达上地幔的地震速度结构, 以及复杂的构造-岩浆相互作用, 为全球张裂-破裂过程研究提供了重要参考.