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2011 Vol.54 No.12
出版日期: 2011-12-20

目录
主编寄语
南海大陆边缘形成演化的动力学机制
南海岩石圈三维结构与动力学特征
南海新生代大陆边缘沉积与构造演化模式
南海大陆边缘盆地演化与油气资源潜力
海洋地球物理仪器及应用
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目录
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2011年12月 第54卷 第12期目 次
2011 Vol. 54 (12): 0-0 [摘要] ( 520 )  HTMLNew  PDF (569 KB)   ( 831 )
主编寄语
2991 刘光鼎
深化南海大陆边缘研究
南海作为中国重要的边缘海,在中生代期间经历西部特提斯域的构造演化,形成主动大陆边缘.在新生代期间受太平洋域构造演化作用的影响在南北两侧出现陆缘共轭张裂,形成发育多个大型新生代盆地的被动大陆边缘.中国南海从主动大陆边缘转化为被动大陆边缘,不仅是大陆边缘动力学研究的天然实验室,而且还蕴藏着极其丰富的石油和天然气资源,从而持续激发着科学家的广泛研究兴趣.
2011 Vol. 54 (12): 2991-2992 [摘要] ( 795 )  HTMLNew  PDF (305 KB)   ( 1296 )
南海大陆边缘形成演化的动力学机制
2993 李家彪
南海大陆边缘动力学:科学实验与研究进展
国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB411700)首次在南海南部大陆边缘及西南次海盆开展长排列大震源多道地震、海底地震仪(OBS)折射/反射地震等的综合地球物理探测,结合地质构造、地球化学、动力模拟等的综合研究,形成如下重要认识:南海海盆新生代发生了早、晚两期海底扩张.早期扩张发生于33.5~25 Ma,经过1.5 Ma的调整,晚期扩张发生于23.5~15.5 Ma.早晚两期扩张均为由东向西传播的渐进式扩张,构造上具有南北分块、东西分带的特点.南海新生代南、北陆缘沉积盆地从断陷到坳陷的构造转型时间存在差异,并分别与海盆晚期扩张和早期扩张的结束时间相对应.南海新生代陆缘张裂变形具有随深度变化的特点,海盆的洋壳深部和上地幔顶部存在磁化现象,地幔没有明显的速度异常.南北大陆边缘均属非火山型大陆边缘,虽然北部陆缘东段存在下地壳高速层,但没有发现向海反射层,而共轭对比应沿NW-SE向进行.南海新生代南北陆缘沉积盆地形成演化存在系统差异,总体上"外油内气"呈环带分布,南部陆缘盆地具有更优的油气成藏地质条件.南海中生代南北陆缘均为华南块体的一个部分,受到古特提斯和古太平洋构造域的联合控制.
2011 Vol. 54 (12): 2993-3003 [摘要] ( 1099 )  HTMLNew  PDF (1269 KB)   ( 2382 )
3004 李家彪, 丁巍伟, 高金耀, 吴自银, 张洁
南海新生代海底扩张的构造演化模式: 来自高分辨率地球物理数据的新认识
根据高分辨率重、磁测网数据的分析,结合多波束海底地貌的构造解释,南海海盆新生代经历了两期不同动力特征的海底扩张,25 Ma的沉积-构造事件是其重要分界.早期扩张从约33.5 Ma开始至25 Ma停止,在东部海盆南、北两侧和西北海盆形成了具有近E-W向或NEE向磁条带的老洋壳,是近NNW-SSE向扩张的产物;晚期扩张从25 Ma开始至16.5 Ma结束,在东部海盆中央区和西南海盆形成了具有NE向磁条带的新洋壳,是NW-SE向扩张的产物.南海海盆分区特点明显,南北分区,东西分段.从南到北可进一步分为3个亚区,南、北亚区由早期扩张产生,而晚期扩张的中央亚区从东到西又可进一步分为6个洋段,中间均由NNW或NW向断裂分割,是扩张中脊分段性的表现.南海晚期扩张具有渐进式扩张的特点,虽然它们均于磁条带异常C5c停止扩张,但开始扩张的时间从东部的C6c(23.5 Ma),到中部的C6b(22.8 Ma),一直变新到西部的C5e(18.5 Ma).东部海盆与西南海盆之间的NNW向断裂是分割两海盆的边界断裂,不仅切割了磁条带异常,控制了两海盆不同的地球物理场特征,而且还使扩张中脊左行平移约95km,造成扩张中心和磁条带不连续.南海海盆扩张期间,其东部没有菲律宾群岛封闭,当时是一个面向大洋的港湾,与亚丁湾洋盆可以对比,是洋中脊向大陆边缘入侵的产物.
2011 Vol. 54 (12): 3004-3015 [摘要] ( 1145 )  HTMLNew  PDF (1113 KB)   ( 2371 )
3016 孙金龙, 徐辉龙, 曹敬贺
台湾—吕宋会聚带的地壳运动特征及其动力学机制
南海东部的台湾-吕宋会聚带是南海四个边界中构造背景最为复杂、构造活动最为活跃.本文收集该区的GPS速度场资料,通过对速度场进行样条插值获得了该区连续的速度场、主应变率场、最大剪应变率场等结果.研究发现,该区的地壳运动受西北侧华南陆缘基底隆起和西南侧巴拉望岛阻挡、台湾北部24°N俯冲极转换、琉球海沟弧后扩张,以及菲律宾大断裂高速走滑等关键构造因素的影响,可分为(1)受华南地块运动影响区;(2)台湾岛上俯冲极转换部位至宜兰盆地之间受弧后扩张影响区;(3)俯冲极转换部位以南受菲律宾海板块俯冲和北港隆起阻挡影响区;(4)吕宋岛菲律宾大断裂以东受菲律宾海板块运动影响区;(5)大断裂以西受菲律宾海板块运动和巴拉望阻挡影响区;(6)巴拉望受巽他块体运动影响区6个地壳运动与变形区.
2011 Vol. 54 (12): 3016-3025 [摘要] ( 1123 )  HTMLNew  PDF (986 KB)   ( 1688 )
3026 张健, 李家彪
南海西南海盆壳幔结构重力反演与热模拟分析
壳幔结构及扩张期后的岩浆活动是研究南海西南海盆形成演化的关键.本文针对NH973-1剖面开展壳幔密度结构重力反演,并依据重力反演的壳幔模型,定量模拟海底扩张期后的壳幔热结构与热演化过程.重力反演表明:西南海盆中央残余扩张脊之下存在一个较深的凹陷带,其下Moho面比两侧略深,呈现扩张期后的热沉降特点.热模拟发现:海盆扩张终止后,壳幔并非均衡一致降温,而是以"地壳增温-地幔降温"方式进入热沉降阶段.海底扩张终结后,地壳继续增温约7 Ma之后才与地幔一同缓慢降温,同步进入后期热沉降.沿NH973-1剖面南、中、北段的地壳增温特点不同,在海盆扩张中心北侧约70 km之下7~9 km深度处,在9.6~4.6 Ma期间温度增幅一直保持在200℃以上,将该处地壳温度抬升至1100℃以上,具备了产生扩张期后岩浆熔融的温度条件.P-T图解分析也支持此期间如果地壳具备局部构造断裂形成的含水条件和减压条件,就可能因部分熔融产生岩浆活动.
2011 Vol. 54 (12): 3026-3037 [摘要] ( 1147 )  HTMLNew  PDF (923 KB)   ( 1972 )
3038 丁巍伟, 李家彪
南海南部陆缘构造变形特征及伸展作用: 来自两条973多道地震测线的证据
973项目"南海大陆边缘动力学与油气资源潜力"在南海南部陆缘采集了两条多道地震剖面,其中NH973-1测线始于南海西南次海盆,横跨了整个南沙地区,至于婆罗洲西北侧,NH973-2测线位于礼乐滩东侧.对地震剖面的解释共划分出7个层序界面,地层可以划分为5个构造沉积单元.根据地震解释对不同时期断层的水平断距进行了测量及分析,获取了与脆性拉张相关的伸展信息:研究区的拉张作用可以分为两期,主要的拉张作用发生在大陆裂谷期(古近纪),形成了一系列的地堑-半地堑以及翘倾断块.第二期拉张作用的时期为漂移期(晚渐新世-早中新世),断层活动强度明显变弱,并主要集中在洋陆过渡带.在南海南部陆缘广泛发育了碳酸盐沉积,其发育的时代和南海的海底扩张时期一致.对位于礼乐滩东西两侧的两条地震剖面伸展特征的分析表明,其根据断层水平断距获得脆性伸展因子与根据深反射地震及重力反演获得的全地壳伸展因子之间存在差异,表明南海南部陆缘的拉张在纵向上并非是均一的,而是取决于深度发生变化.
2011 Vol. 54 (12): 3038-3056 [摘要] ( 1014 )  HTMLNew  PDF (1838 KB)   ( 1324 )
3057 宋洋, 赵长煜, 张功成, 宋海斌, 单竞男, 陈林
南海北部珠江口与琼东南盆地构造-热模拟研究
珠江口盆地和琼东南盆地位于南海北部的大陆边缘,本文在此地区选取了13条典型剖面,进行了构造沉降史和热史的模拟,初步探讨了其新生代以来的构造-热演化历史.其研究结果表明:珠江口盆地存在两次热流升高过程,分别为始新世(56.5~32 Ma)和渐新世(32~23.3 Ma).琼东南盆地存在三期加热和两期冷却过程,始新世盆地热流缓慢升高,渐新世西部地区热流持续升高,而东部地区热流升高持续至16 Ma,并在5.4 Ma以来存在一期快速沉降,由西向东加热事件逐渐变弱.南海北部陆缘存在多期次裂谷作用、热流升高的特征;"热沉降"阶段也非完全处于热衰减期,晚期也存在热流升高的加热事件,这些都有别于典型的被动大陆边缘盆地的热演化模式.
2011 Vol. 54 (12): 3057-3069 [摘要] ( 1197 )  HTMLNew  PDF (1246 KB)   ( 1335 )
3070 许鹤华, 马辉, 宋海斌, 陈爱华
南海东部海盆扩张过程的数值模拟
南海的形成演化一直是国内外关注的热点之一,南海的扩张发生在早渐新世-早中新世,并且在南海的扩张中至少包括一次洋脊跃迁.本文采用上升离散地幔流和热对流耦合模型模拟了南海东部海盆扩张、洋中脊跃迁和扩张停止后岩石圈的热结构演化和岩浆熔融过程.数值模拟结果表明,洋中脊跃迁是南海扩张中的一个重要的过程,由于洋脊跃迁使得在两洋脊之间形成一个部分熔融岩浆区,岩浆部分熔融的存在使洋脊之间海底火山分布也相对较多以及地形相对较高,同时造成南侧的洋脊两侧地形以及海山都分布不对称的现象,这反过来也能论证跃迁模型的可行性.
2011 Vol. 54 (12): 3070-3078 [摘要] ( 1274 )  HTMLNew  PDF (776 KB)   ( 1009 )
3079 张洁, 李家彪, 李细兵, 吴振利
渐进式扩张海盆亚丁湾与南海西南次海盆扩张演化特征的对比
本文总结了渐进式扩张洋中脊和渐进式演化海盆的全球空间分布,并将西南次海盆与典型渐进式演化的亚丁湾加以比对,通过对海盆扩张中心的起源、扩张中心分段特征、火山活动、磁异常特征等的比较,为西南次海盆的演化提供新观点,为南海的演化观点寻找新证据.西南次海盆为渐进式扩张的海盆,与东部次海盆属于同一期扩张形成,海盆的渐进式扩张与渐进式扩张的方向很有可能受到地幔热柱(印支地幔柱、南海中部低速柱或海南地幔柱)的控制.南海的扩张演化模式并不是单一的,而是多种模式的综合,在考虑海底演化模式时应该同时考虑地幔柱的影响.
2011 Vol. 54 (12): 3079-3088 [摘要] ( 978 )  HTMLNew  PDF (803 KB)   ( 1163 )
南海岩石圈三维结构与动力学特征
3089 黄忠贤, 胥颐
南海及邻近地区面波层析成像和S波速度结构
本文介绍由面波层析成像得到的南海和邻近地区地壳上地幔三维S波速度结构.研究区域介于100°E ~130°E和0°~30°N之间,南海位于区域中心,其北、西、南三面通过大陆架和陆坡分别与华南、印支和巽它地块相连,东面邻接台湾—菲律宾岛弧和西菲律宾海盆.由面波层析成像得到的速度结构横向变化与研究区内构造单元的划分基本相符,给出了各个单元的主要结构特征.(1)扬子地块具有厚而高速的岩石圈,华南褶皱带和印支地块具有活动陆块的结构特征,西菲律宾海盆表现为一个较老的稳定的海盆,而岛弧地带显示低速的岩石圈和俯冲板片引起的高速.(2)南海海盆岩石圈厚度60~70 km,横向变化不大,软流圈内低速不显著,整体上表现出一个已停止扩张的年轻海盆的结构特点.与东部中央海盆相比,西南次海盆的上地幔盖层速度和软流圈速度都较低.(3)在南海海盆周边的陆缘地区,岩石圈厚度变化较大,上地幔盖层和软流圈速度较低,明显低于海盆和外围的大陆地区.红河断裂带也表现类似现象,说明这些地区的岩石圈新生代以来经历了长期的构造作用.
2011 Vol. 54 (12): 3089-3097 [摘要] ( 1031 )  HTMLNew  PDF (1013 KB)   ( 1513 )
3098 郝天珧, 徐亚, 孙福利, 游庆瑜, 吕川川, 黄松, 丘学林, 胡卫剑, 赵明辉
南海共轭大陆边缘构造属性的综合地球物理研究
利用南海最新的重磁资料,在岩石物性分析和全海域分带变倾角化极磁异常反演磁性基底分布的基础上,选择6条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构,在此基础上进行了深部结构的对比分析.反演中尽可能以海底地震仪探测数据(OBS)、多道地震等结果作为约束,其中FF'剖面层速度分析是利用"南海大陆边缘动力学及油气资源潜力"973项目2009年最新采集的多道地震数据,并利用了OBS2009南沙段数据对重力数据进行了物性结构拟合反演.根据剖面深部结构与物性分布特征分析认为:南海北部、南部陆缘均应以非火山型构造属性为主.北部陆缘CC'剖面以东,虽有下地壳高密度层存在并伴有活跃的岩浆活动,但缺乏典型向海倾斜反射层(Seaward Dipping Reflectors)存在的证据,推断高密度层应与浅表岩浆岩一样,是海底扩张之后陆缘裂解过程中的产物.中沙隆起与礼乐盆地区的磁性基底和深部结构特征十分相似,推断在海盆拉张之前应为同一块体,属于共轭大陆边缘中的"共轭点".西南次海盆南部陆缘地球物理综合分析表明:在陆坡坡脚附近有中生界分布,但层速度计算结果表明可能整条剖面上的中生界并不完全连续.
2011 Vol. 54 (12): 3098-3116 [摘要] ( 1016 )  HTMLNew  PDF (3124 KB)   ( 14869 )
3117 丘学林, 赵明辉, 敖威, 吕川川, 郝天珧, 游庆瑜, 阮爱国, 李家彪
南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构
跨越南海西南次海盆南部陆缘和南沙地块中部的OBS973-1测线是南海南部首次采集的海底地震仪(OBS)广角反射与折射深地震测线,本文通过震相分析和走时正演拟合,获得了沿测线的二维纵波速度结构模型.模拟结果显示表层沉积物速度2.5~4.5 km/s,厚度1000~3000 m,局部基底面起伏较大.结晶基底的速度从顶部的4.5~5.5 km/s增加到地壳底部的6.8~6.9 km/s,中地壳有一个小的速度不连续面(0.1~0.2 km/s),而地壳底部的莫霍面有较大的速度反差(1.2 km/s),上地幔顶部的速度为8.0~8.1 km/s.莫霍面埋深和地壳厚度在测线的北段和南段有很大的不同,在测线北段的海盆区,莫霍面埋深约11 km,结晶地壳的厚度仅为5~6 km,表现为典型洋壳的特征,而在测线南段的陆块区,莫霍面埋深最大达24 km,地壳厚度可达20 km,表现为减薄陆壳的特征,从海盆区到陆块区莫霍面埋深和地壳厚度迅速增加.陆块区上下地壳的厚度和变化趋势相似,下地壳没有看到高速层(HVL),可能说明地壳内部是以纯剪拉张的均匀减薄为主,地壳下部的岩浆底侵不发育.对比OBS973-2和OBS973-3测线的结构模型,可以推测南沙地块的中部和东部具有相似的构造性质,西南次海盆两侧是一对非火山型的不对称共轭陆缘.
2011 Vol. 54 (12): 3117-3128 [摘要] ( 1149 )  HTMLNew  PDF (1508 KB)   ( 1422 )
3129 吕川川, 郝天珧, 丘学林, 赵明辉, 游庆瑜
南海西南次海盆北缘海底地震仪测线深部地壳结构研究
基于2009年和2011年采集的海底地震仪数据,辅以多道地震数据,对南海西南次海盆北缘的地壳结构进行了探索.利用二维射线追踪的反演方法建立测线上的模型.利用声学基底面的反射波,下地壳顶界面的反射波和莫霍面的反射波走时的反演勾绘了地层中的不连续界面,利用自声学基底面下的折射波和来自上地幔的首波来反演整条测线的P波速度结构.结果发现在下地壳顶界面和莫霍面都出现了较大的起伏,据此推断西南次海盆的张裂模式,并得到西南次海盆与非火山型的大陆边缘伊比利亚-纽芬兰的张裂具有一定程度上的相似性的结论.说明了大陆张裂的两种端元力学模型不能很好的解释西南次海盆的拉张模式,而应用弹性梁的力学模型可以解释这种拉张模式.虽然在西南次海盆北部陆坡区的下地壳中没有发现大规模的岩浆活动,但是得出在莫霍界面上方可能有小规模熔融物质存在的结论.
2011 Vol. 54 (12): 3129-3138 [摘要] ( 994 )  HTMLNew  PDF (2024 KB)   ( 1169 )
3139 阮爱国, 牛雄伟, 丘学林, 李家彪, 吴振利, 赵明辉, 卫小冬
穿越南沙礼乐滩的海底地震仪广角地震试验
本文对穿越礼乐滩东北部向西北方向延伸进入中央海盆长369 km的广角地震剖面OBS973-2进行了反演研究,以期了解南海南部陆缘的地壳结构,同时探讨南、北陆缘的共轭问题.结果表明OBS973-2剖面的速度模型中三个沉积层的速度分别为1.8~2.0 km/s、2.0~2.7 km/s和3.5~4.0 km/s;沿剖面沉积层总体上较薄或缺失.礼乐滩上地壳厚约9~10 km , 速度为5.5~6.4 km/s,顶部存在小型火山;下地壳厚约11 km,速度为6.6~7.1 km/s. 过渡区和海盆的上地壳厚约4~5 km,速度为5.9~6.1 km/s;下地壳厚约2~4 km,速度为6.6~6.9 km/s.从总体上看,海盆和过渡区的地壳厚度偏小,显示了拉伸减薄作用,速度分层显示陆壳比较典型,而洋壳和过渡壳的上地壳速度比标准洋壳偏高.莫霍面总体从陆坡向海盆方向较快速地抬升,在礼乐滩埋深约23 km, 在海盆中的埋深8~12 km,海盆中的莫霍面顶部速度8.0 km/s,要明显小于礼乐滩下方的8.2 km/s.将OBS973-2剖面与北部陆缘的OBS2006-1剖面进行了对比,结果表明两者速度结构极为类似,讨论认为礼乐滩与中沙块体互为共轭.进而根据西北次海盆的宽度、礼乐滩与中沙块体的距离及前人提出的南海海盆的扩张时代,计算了扩张速率.
2011 Vol. 54 (12): 3139-3149 [摘要] ( 1076 )  HTMLNew  PDF (1450 KB)   ( 1213 )
3150 卫小冬, 赵明辉, 阮爱国, 丘学林, 郝天珧, 吴振利, 敖威, 熊厚
南海中北部陆缘横波速度结构及其构造意义
纵横波联合勘探可以得到更多关于岩石圈层岩性、物性等介质属性方面的信息,有效提高地壳物质组成的约束性.在纵波速度结构模型的基础上,通过射线追踪和走时拟合对OBS2006-3地震剖面径向分量的转换震相进行了横波速度结构模拟.结果表明:沉积层1、沉积层2的横波速度分别为0.7~0.9 km/s和1.6~1.7 km/s,波速比由2.64~3.16变化到2.41左右,较高的波速比表明沉积层固结程度不高;中生代沉积层横波速度由浅部的2.6 km/s增大到3.0 km/s,波速比为1.74~1.80;地壳中波速比为1.74~1.82,表明该剖面地壳为陆壳性质;下地壳高速层的横波速度为4.0~4.2 km/s,纵横波速比为1.73~1.78,揭示高速层的物质组成为铁镁质的基性岩,推断其与海底扩张停止之后的岩浆底侵作用有关.
2011 Vol. 54 (12): 3150-3160 [摘要] ( 929 )  HTMLNew  PDF (1010 KB)   ( 864 )
3161 黄海波, 丘学林, 徐辉龙, 赵明辉, 郝天姚, 胥颐, 李家彪
南海西沙地块岛屿地震观测和海陆联测初步结果
为了研究南海西沙地块下方的地壳结构,我们在岛屿区架设了流动地震台站进行天然地震观测和海底地震仪的人工地震探测.本文利用远震接收函数方法和射线追踪方法对琛航台的远震数据和海陆联测数据进行了初步处理和分析,建立了琛航岛下方的一维横波速度模型以及横穿琛航岛的二维地壳结构模型.琛航岛顶部存在2 km厚的新生代低速沉积层,下地壳存在明显低速层,横波速度只有3.5 km/s,莫霍面埋深24~26 km,岛屿两侧地壳厚度向外逐渐变薄,其西北侧地壳结构表现为裂谷特征,可能为西沙海槽在该地区的延伸表现.地幔热活动和区域拉张应力作用引起的上地幔物质的韧性流变构造和各向异性排列可能是产生下地壳低速层的主要原因.
2011 Vol. 54 (12): 3161-3170 [摘要] ( 1167 )  HTMLNew  PDF (1210 KB)   ( 986 )
3171 秦静欣, 郝天珧, 徐亚, 黄松, 吕川川, 胡卫剑
南海及邻区莫霍面深度分布特征及其与各构造单元的关系
为了研究南海及邻区莫霍面分布特征及其与边缘海盆、海沟、岛弧、新生代沉积盆地的关系等构造单元的关系,本文通过对研究区的空间重力异常数据进行全布格改正,得到研究区内的布格重力异常,并以近年来的声纳浮标探测与海底地震仪探测剖面所得到的莫霍面深度资料为控制点采用三维带控制点界面反演方法得到了研究区的莫霍面深度图和地壳厚度图.本文通过已有的地震剖面和研究区内9条剖面的莫霍面分布特征与各个构造单元的关系进行统计分析,总结出研究区各构造单元莫霍面的形态、走向、梯度和地壳性质,并绘制了研究区沟-弧-盆体系构造简图.本文所得到的结果和认识对研究区内进一步的构造特征、地质地球物理调查、岩石圈的研究以及油气预测有重要意义.
2011 Vol. 54 (12): 3171-3183 [摘要] ( 1265 )  HTMLNew  PDF (1133 KB)   ( 1417 )
南海新生代大陆边缘沉积与构造演化模式
3184 吴时国, 秦志亮, 王大伟, 彭学超, 王志君, 姚根顺
南海北部陆坡块体搬运沉积体系的地震响应与成因机制
块体搬运沉积体系是一种重力作用下形成的深水沉积体系,在全球大陆边缘沉积体系中扮演着重要角色.块体搬运沉积作用不仅造成危害极大的深水地质灾害,而且与海洋天然气水合物和深水油气的形成过程与富集有密切联系.根据新获得的海底地形地貌资料和地震资料,揭示了块体搬运沉积体系识别特征,明确了其分布范围.这些块体搬运沉积体系具有明显的滑坡形态和沉积构造;头部表现张性断裂构造,内部有旋转断块和流动构造,趾部表现为挤压和逆冲构造.块体搬运沉积体系表现出不同的成因类型.通过白云凹陷天然气水合物的分布模式和白云块体搬运沉积体系有限元数值模拟研究,认为白云块体搬运沉积体系与天然气水合物分解密切相关,进一步给出6种水合物分解模型情况下海底稳定性的安全因子,随着水合物分解量的增加,斜坡的稳定性逐渐减弱,当水合物的分解达到一定数量时,就会发育海底块体搬运沉积体系.
2011 Vol. 54 (12): 3184-3195 [摘要] ( 1325 )  HTMLNew  PDF (1202 KB)   ( 10883 )
3196 孙珍, 赵中贤, 李家彪, 周蒂, 王章稳
南沙地块内破裂不整合与碰撞不整合的构造分析
廷贾断裂以东的南沙地块与南海北部陆缘共轭,因此其构造过程研究对认识整个南海的构造演化具有重要意义.地震资料和区域构造背景分析揭示,破裂不整合面(BU)和碰撞不整合面(CU)是控制南沙地块内盆地演化的骨架界面;为了揭示南沙地块内的主要构造过程,本文利用地震剖面分析和数值模拟的方法,侧重对两个重要界面开展构造分析.结果显示:南沙地块内的破裂不整合面(BU)存在穿时现象,在地块东侧的礼乐盆地时代为T60(约23.8 Ma),而在地块西侧的北康和南薇西盆地内,BU时代为T40(约16 Ma),与碰撞不整合面重合.碰撞不整合面在南沙地块东部也为16 Ma左右.碰撞之后的几个构造界面时代比较一致,而之前的张裂事件界面可能也有穿时性.深度与空盆构造沉降速率一阶拟合结果显示,南沙地块中西部从Tg以后就表现出伴随前陆作用的岩石圈挠曲,90N09剖面和94N07剖面上,前隆的高度逐渐增高,并在16 Ma的层面上表现出最大的前隆高度,之后减弱;整体上挠曲程度西强东弱,且挠曲形态也存在很大差异,推测与岩石圈强度、俯冲的古南海洋壳宽度和陆陆接触的先后顺序等因素有关.
2011 Vol. 54 (12): 3196-3209 [摘要] ( 1080 )  HTMLNew  PDF (1530 KB)   ( 1054 )
3210 孙福利, 王真理, 郝天珧, 李欣
南海南部深部结构的复杂构造地震成像
南海南部海底崎岖、地下构造复杂、二维地震资料中多次波非常发育,在地震数据处理中很难获得令人满意的成像效果,为此本文采用了预测反褶积后F-K域滤波及叠前时间偏移后Radon变换去除多次波的组合方案,有效地衰减了多次波,突出了有效信号能量;采用速度分析点加密法获取了更为准确的速度,实现了陡倾角构造与海山的准确成像;采用百分比扫描弯曲射线克希霍夫叠前时间偏移法,有效地保证了处理结果的准确性和有效性,获得了清晰的地震成像,并最终形成了对南海南部海域地震数据具有针对性的处理流程.
2011 Vol. 54 (12): 3210-3216 [摘要] ( 964 )  HTMLNew  PDF (1077 KB)   ( 1134 )
3217 栾锡武, 刘鸿, 彭学超
南海北部东沙古隆起的综合地球物理解释
通过对南海东北陆缘地震和重磁资料的综合地球物理解释,将原来东沙隆起细化为东沙古隆起和东沙隆起两部分.指出,东沙古隆起呈条带状分布于南海北部陆架外缘,长约550 km,宽约60 km,为一个和珠一坳陷、珠二坳陷、台湾岛隆起等构造单元级别相当的一个构造地质体.其地层的层状结构保存清楚,显示没有岩浆侵入、刺穿的现象发生.东沙隆起大致以东沙岛为中心,范围非常局限,其下明显为岩浆侵入结构.两者的形成时代相去甚远,是完全不同的两次构造运动的产物.东沙古隆起和南海东北部高值正异常条带相吻合,是正值高磁异常带形成的原因.东沙隆起,以及陆坡火山带为低值异常,正负并不确定.且南海东北部的正值高磁异常条带形成的时间很早(约裂谷时期),和东沙隆起没有关系.东沙古隆起在裂谷时期为一列由海沟俯冲形成的岛弧.由于俯冲作用时间较短,在岛弧下方的岩浆底侵只发生在地壳的深部,并没有向上迁移到地壳中部或者上部,更没有形成火山活动.底侵的岩浆冷却后获得正的强磁性,从而形成高值正异常.东沙隆起,以及陆坡和海盆中的火山链都具有相对低的磁性,是在晚期东沙运动时期在碰撞挤压背景下形成的.
2011 Vol. 54 (12): 3217-3232 [摘要] ( 919 )  HTMLNew  PDF (2366 KB)   ( 1135 )
3233 李安春, 黄杰, 蒋恒毅, 万世明
渐新世以来南海北部陆坡区沉积演化及其对构造的响应
通过对南海北部陆坡下部ODP1148站位沉积物中陆源矿物组分的含量、堆积速率、粒度、石英氧同位素及石英扫描电镜的分析,探讨南海沉积演化及其构造响应.结果显示,根据综合指标的变化特征可将南海海盆的沉积演化划分为5个阶段:扩张初期 (34~28.5 Ma)、构造活动剧烈期(28.5~23 Ma)、构造活动减弱期(23~16.5 Ma)、热沉降期(16.5~3.5 Ma)和台湾隆升形成期(3.5 Ma~现今).其中28.5~23 Ma为物源转换期,陆源矿物组成和石英氧同位素值发生了明显改变,对应南海渐新世以来演化过程中构造活动最为活跃的时期.在此之前的渐新世南海扩张初期,研究区的沉积物主要来源于南部(很可能来自巴拉望陆块);随着南海的不断扩张,尤其是南海扩张轴在25~23 Ma发生向南跳跃后,南部巴拉望陆块不断远去,而此时由于青藏高原隆升导致的区域地貌变化还没有波及到云贵高原和华南地区,珠江等大河尚未发育,因此研究区以北的华南大陆的影响还很小或根本没有影响到研究区,结果陆源矿物沉积速率极低.随后由于青藏高原隆升的高度不断增加,河流发育,溯源侵蚀增加,华南内陆古老的沉积岩区成为南海北部主要物源区,南海北部转为以远源沉积为主,直到3.5 Ma前后由于台湾岛的抬升,大量物质进入南海北部,成为主要物源.物源转换期间在南海不断扩张的构造运动背景下由于物源供应匮乏,加上海平面的上升和较强的底流作用导致了ODP1148站位渐新世晚期的沉积间断.
2011 Vol. 54 (12): 3233-3245 [摘要] ( 1672 )  HTMLNew  PDF (833 KB)   ( 1288 )
3246 张伙带, 谈晓冬
海南岛早白垩世红层磁组构和古地磁新结果
海南岛白垩纪红层是迄今产出古地磁结果最多的地层,但古地磁结果难以在海南岛周边古地磁结果和地质限制条件下作出合理解释.为了更好地认识海南岛白垩纪红层古地磁方向的可靠性,我们对采自前人工作地区的14个采点132个样品开展了古地磁和磁组构的综合研究.磁化率各向异性测试显示14个采点样品平均各向异性度为1.018,线理度为1.014,面理度为1.004.各采点磁化率椭球体最小轴显著偏离地层法线,没有反映出沉积或压实特征.野外调查发现采点区域的节理组交线(代表中间应力轴)与磁化率椭球体中间轴一致,意味着采点磁性矿物的排列方位很可能因构造应力影响发生改变.逐步热退磁显示14个采点分离出的特征剩磁解阻温度高于660℃,方向区别于现代地磁场方向;褶皱检验表明在褶皱展平度为80.4%(95%置信范围内褶皱展平度为77%±12.2%)时精度参数达最大,对应方向为D=359.9°, I=43.4°,κ=70.2,α95=4.8°,与前人的古地磁方向一致.通过与华南地块参考极对比,以及综合分析海南岛围区古地磁和地质限制条件,表明该古地磁方向是不协调的.我们认为前人和本文采样红层剩磁很可能在沉积时获得,但在沉积后受到区域构造应力的影响,致使磁性矿物排列改变,从而导致古地磁方向也发生变化.因此,我们认为这些样品所记录的古地磁方向不能准确反映海南岛白垩纪古纬度.
2011 Vol. 54 (12): 3246-3257 [摘要] ( 1088 )  HTMLNew  PDF (824 KB)   ( 1012 )
3258 赵长煜, 宋海斌, 李家彪, 宋洋, 田丽花
南海西南次海盆NH973-1测线地震解释
针对973项目"南海大陆边缘动力学与油气资源潜力"2009年新采集的多道地震剖面NH973-1测线进行了研究分析,获得以下初步认识:⑴西南次海盆深海平原南端下伏巨厚沉积体,表明陆坡坡脚不是洋陆边界的位置,深海平原南端为陆壳分布区,也可解释为洋陆过渡带.这种情况在南海的洋陆边界确定过程中应加以考虑.⑵西南次海盆洋壳基底存在两种类型,反映了不同海底扩张阶段岩浆活动与变形的强弱不同,与扩张速率变化有关.
2011 Vol. 54 (12): 3258-3268 [摘要] ( 1024 )  HTMLNew  PDF (7892 KB)   ( 1144 )
3269 潘小青, 沈忠悦, 陈宁华, 张志亮, 吕青, 商亮节
嵊泗岛辉绿岩墙群的侵位方式:来自磁组构的证据
岩墙磁组构能反映岩浆的侵位方式.中国东部嵊泗岛广泛发育了晚白垩世辉绿岩岩墙群.我们对其中8条不同走向岩墙进行了采样,沿岩墙两边部及横跨岩墙剖面获得共273个独立定向岩芯样品.岩石磁学分析表明辉绿岩的主要携磁矿物为多畴贫钛磁铁矿,可能含少量磁赤铁矿.各条岩墙的磁组构均具有低的各向异性度Pj<1.2,且主轴的空间方位各不相同,保留着原生流动磁组构特征.8条岩墙中,7条具正常磁组构,1条具倒转磁组构,且交变退磁后磁组构类型不变.黄沙村岩墙群中,北北东向岩墙为由南西向北东近水平侵位;东西向岩墙为从西向东侧向侵位.六井潭岩墙群中,北西向岩墙为从南东向北西水平侵位,北东向岩墙则为从南西向北东侧向侵位.这些侵位方式暗示了基性岩浆源可能存在于研究区的西南部的较远处.嵊泗岛岩墙群是太平洋板块向欧亚板块俯冲后的伸展阶段,受到强烈的近东西向或北北西向的拉张作用的产物.
2011 Vol. 54 (12): 3269-3279 [摘要] ( 970 )  HTMLNew  PDF (979 KB)   ( 670 )
南海大陆边缘盆地演化与油气资源潜力
3280 解习农, 张成, 任建业, 姚伯初, 万玲, 陈慧, 康波
南海南北大陆边缘盆地构造演化差异性对油气成藏条件控制
南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,形成了离散型、走滑-伸展型和伸展-挠曲复合型3类陆缘盆地.这些盆地由于其构造演化差异性,导致了盆地沉积充填存在较大差异,相应地导致这些盆地油气成藏条件及油气资源量的巨大差异.南海北部离散型大陆边缘盆地主要发育湖相泥岩和海相泥岩烃源岩,尽管存在较好的湖相烃源岩,但由于各断陷分隔且面积较小,因而油气主要富集于各富烃凹陷周缘.南海南部伸展-挠曲复合型大陆边缘盆地构造演化差异明显,南部曾母盆地周缘前陆阶段早于礼乐盆地、北康盆地和南薇西盆地,一方面由于坳陷面积大及相应的海陆交互相煤系地层及海相泥岩烃源岩面积大、厚度大,另一方面断坳转换时期(15.5 Ma)缓慢的沉降速率导致大面积碳酸盐岩及礁灰岩广泛发育,形成了较为有利的生储盖组合.南海西部走滑-伸展型陆缘盆地介于上述两者之间,具有较厚的沉积物充填和高热流值,油气聚集以天然气藏为主.总之,无论是烃源岩分布范围及厚度,还是储集层,特别是礁灰岩储层分布以及生储盖组合等方面,南海南部大陆边缘盆地油气成藏条件均优于北部大陆边缘盆地,前者具有更优的油气勘探前景.
2011 Vol. 54 (12): 3280-3291 [摘要] ( 956 )  HTMLNew  PDF (1553 KB)   ( 1385 )
3292 吴招才, 高金耀, 李家彪, 张涛, 沈中延, 杨春国
南海北部磁异常特征及对前新生代构造的指示
为了研究南海北部前新生代构造,利用新近的船载磁力测量数据,对磁异常进行变纬度化极,并反演计算视磁化强度和磁源重力异常,以及对三条OBS剖面进行重磁拟合.结果认为东沙隆起高磁异常带是浙闽沿海火山岩带向西的延续,其间被NW向古老的转换边界断裂F10错断;NE向的F2断裂是高磁异常带的南界,并限制了底侵活动的北界;F3断裂在拉伸减薄前是一个薄弱带,两侧深部热状态存在差异,极有可能是晚中生代古俯冲缝合带位置.磁静区在F2和F3断裂之间的磁性层磁性减弱,主要原因是底侵活动引起的热蚀变作用影响;而在F3断裂南侧磁性层磁性较强且较为破碎,斜磁化下磁异常正负相互压制是该区形成弱正磁异常的主要原因,该区磁性层的独特特征也可能反映了"古洋壳"的存在.
2011 Vol. 54 (12): 3292-3302 [摘要] ( 1687 )  HTMLNew  PDF (931 KB)   ( 1292 )
3303 任建业, 雷超
莺歌海—琼东南盆地构造-地层格架及南海动力变形分区
通过对盆地地震剖面构造-地层的详细解释,在莺歌海盆地和琼东南盆地(简称莺-琼盆地)古近纪同裂陷充填序列中识别出一条区域性的构造变革界面——T70,该界面在地震剖面上表现为显著的下削上超的地震反射结构特征,发育的时代为32~30 Ma,与南海海底扩张起始和红河断裂带左旋走滑的时间一致; T70界面将莺-琼盆地的同裂陷期地层分隔为断陷层和断坳层(琼东南盆地)或坳陷层(莺歌海盆地)两个构造-地层单元,这些构造地层单元和构造变革界面是南海及其周缘区域板块构造重组事件在莺-琼盆地的响应.论文结合前人成果,论述了以红河—越东—Lupar线断层为界,可以将南海及其周缘地区划分为结构构造、演化特征和动力学背景有显著区别的两个构造变形区:挤出-逃逸构造区和古南海俯冲拖曳构造区.以此构造变形分区为基础,确定了莺-琼盆地的动力学机制,建立了其构造演化模式.本研究有助于从整体上理解南海周缘盆地的发育演化过程及主要控制机制,并对大陆边缘动力学研究和陆缘盆地区的油气勘探有重要意义.
2011 Vol. 54 (12): 3303-3314 [摘要] ( 1000 )  HTMLNew  PDF (996 KB)   ( 1587 )
3315 胡卫剑, 江为为, 郝天珧, 徐亚, 赵百民
南海前新生代残留盆地分布综合地球物理研究
为了对南海海域的前新生代残留盆地分布有个整体而全面的认识,本文开展了南海残留盆地宏观分布的综合地球物理研究.通过岩石物性分析,综合重、磁、震等地球物理方法,利用正演与反演方法,分区计算并求取了南海的重力基底和磁性基底埋深,得到了中生界及前中生界残余厚度,给出了整个南海前新生代残留盆地的宏观格架与残余厚度分布特征并讨论了前新生代油气前景.研究结果表明南海东北部的东沙隆起和潮汕坳陷、台西南盆地和北港隆起、南部的礼乐滩地区等应具有较好的前新生代油气资源潜力.
2011 Vol. 54 (12): 3315-3324 [摘要] ( 995 )  HTMLNew  PDF (1110 KB)   ( 3531 )
3325 卫小冬, 阮爱国, 赵明辉, 丘学林, 李家彪, 朱俊江, 吴振利, 丁巍伟
穿越东沙隆起和潮汕坳陷的OBS广角地震剖面
为了探明南海中北部陆缘深部地壳结构,使用2D射线追踪正演和反演方法,拟合了一条南海中北部陆缘的OBS广角地震剖面(OBS2006-3).该剖面穿越东沙隆起和潮汕坳陷,长319 km,NNW-SSE走向,共投放海底地震仪14台.速度结构模型表明:潮汕坳陷存在巨厚的中生代沉积,最大厚度达到8 km,速度从顶部的4.4 km/s向下增加到底部的5.3 km/s.莫霍面埋藏深度由陆向海方向减小,其埋深从东沙隆起下方的24~25 km减小到南部隆起带的17 km.东沙隆起下方的上地壳中存在一向上突起的高速异常,速度达到6.9 km/s,可能与地幔物质上涌和岩浆活动有关.在整个剖面的下地壳底部存在厚3~12 km,速度为7.1~7.4 km/s的高速层.根据各个时期岩浆活动特征,推测下地壳高速层是由海底扩张停止之后的岩浆底侵作用形成的.
2011 Vol. 54 (12): 3325-3335 [摘要] ( 1176 )  HTMLNew  PDF (1110 KB)   ( 1063 )
3336 赵中贤, 孙珍, 谢辉, 颜承志, 李元平
白云深水区新生代沉降及岩石圈伸展变形
为认识白云深水区新生代构造沉降和岩石圈伸展变形特征,本文对过研究区的两条测线进行了回剥分析和伸展系数计算,结果表明:白云深水区新生代构造沉降具有幕式特点,由快到慢共分4幕:① 65~24.4 Ma;② 24.4~18.5 Ma;③ 18.5~13.8 Ma;④ 13.8~0 Ma,在裂后存在3期快速沉降(24.4~21 Ma,18.5~16.5 Ma,13.8~10.5 Ma)和4期慢速沉降(或隆升)(30~24.4 Ma,21~18.5 Ma,16.5~13.8 Ma,10.5~0 Ma).白云深水区裂陷期和裂后期沉降受基底形态影响,总体向洋陆边界增加,裂陷期的沉降量为200~2100 m,裂后沉降量为1000~1500 m,由裂陷期沉降反演的岩石圈伸展系数为1~7,与全地壳的伸展系数变化趋势一致,在基底隆起处伸展系数小,凹陷处伸展系数大;白云深水区裂后存在异常沉降,约300~700 m,它的分布与基底形态负相关,在隆起处异常沉降量大,为600 m左右,凹陷处异常沉降量小,约300 m,可能与岩石圈破裂引起洋陆过渡带不同构造单元的差异沉降相关.
2011 Vol. 54 (12): 3336-3343 [摘要] ( 948 )  HTMLNew  PDF (719 KB)   ( 967 )
3344 徐亚, 郝天珧, 黄松, 李志伟, 吕川川, 赵百民, 胡卫剑
渤海湾地区壳幔结构重磁综合研究
渤海湾盆地是华北克拉通破坏的中心,其东部渤海海域深部结构研究对认识华北克拉通破坏范围及动力学过程具有重要意义.为此,本文选取自河北新城经天津静海沿东南方向进入渤海海域的剖面进行重磁反演,研究其地壳结构特征.通过对该地区文献调研及2010年渤海海陆联测初步结果建立初始模型,结合本地区密度、磁化率特征进行二度半体重磁异常反演,获得了该剖面地壳结构及其物性分布.反演结果表明莫霍面自陆地向海域逐渐抬升,海域莫霍面较浅,且有局部隆起(沙垒田隆起部位),幅度约2 km.莫霍面总体变化特征与华北克拉通地区岩石圈向东部减薄总体类似,表明中生代以来华北克拉通破坏对岩石圈及莫霍面结构的影响具有一致性.通过深部隆起模型重力异常模拟实验表明,渤海海域存在地幔柱或大规模隆起的可能性较小,莫霍面微隆可能与上地幔局部小规模异常体有关.
2011 Vol. 54 (12): 3344-3351 [摘要] ( 1090 )  HTMLNew  PDF (614 KB)   ( 978 )
海洋地球物理仪器及应用
3352 郝天珧, 游庆瑜
国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用
海底地震仪(Ocean Bottom Seismographs,OBS)及由其组成的海底流动地震观测台阵是近年来发展起来的高新技术,在油气探测、科学研究、防灾减灾等方面有广泛的用途,是地球物理仪器与探测技术发展中的一个新增长点.本文介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所研制成功的宽频带、7通道海底地震仪((I-7C)OBS)的性能、指标以及关键技术的实现.同时,介绍了(I-7C)OBS近年来在渤海、南海以及西南印度洋的5次海上试验与应用的结果.5次应用试验中均有国外同类型的一起参加,(I-7C)OBS在性能指标、回收率和数据质量等方面都有较好的表现.2010年以来,国产OBS在我国各海区经过上百台次的海上作业(超过半数工作水深在2000 m以上),仅丢失一台.仪器回收率超过98%,数据完整率超过95%.一些航次的首席科学家认为我国国产OBS已经达到国际先进水平.
2011 Vol. 54 (12): 3352-3361 [摘要] ( 1062 )  HTMLNew  PDF (970 KB)   ( 1332 )
总目录
3362
2011年 第54卷 总 目 次
2011 Vol. 54 (12): 3362- [摘要] ( 573 )  HTMLNew  PDF (1098 KB)   ( 1131 )
地球物理学报
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