莺-琼盆地大型下切谷和海底重力流体系的沉积构成和发育背景

南海莺－琼盆地自晚中新世以来在莺－黄组中发育了巨厚的内陆架斜坡和海底重力流体系。这套沉积可划分为9个层序，可识别出斜坡滑塌－泥石流、斜坡－盆底扇以及罕见的大型盆底轴向下切谷、重力流等沉积组合，它们具有特定的构成和分布样式并受盆地古构造的控制。晚中新世陆架斜坡和深水盆地的出现与最近一幕的构造快速沉降和大量沉积物供给的盆地背景有关；晚中新世和上新世早期发育的大型盆底下切谷和重力流体系则标志着南海曾发生过多次明显的海平面下降事件。     

南海北部深水区油气成藏与勘探

南海北部深水区油气勘探继荔湾3-1取得了历史性突破后,相继获得了一系列商业性油气发现,并证实了其勘探潜力;然而深水勘探实践和相关研究也同时揭示了深水盆地油气成藏的特殊性和复杂性.在对我国南海深水区勘探历程回顾的基础上,结合最新勘探进展和研究成果,对深水盆地油气成藏的主控关键因素进行了探讨,提出海陆过渡相烃源岩是深水盆地的主力烃源岩,海相烃源岩也有生烃贡献,并可能成为珠江口-琼东南盆地以南深水-超深水区的主要烃源岩;南海北部深水区东部来自珠江物源的白云凹陷陆架边缘三角洲沉积体系是目前珠江口盆地深水区的主要勘探领域,来自深水区西部的红河三角洲-海底扇沉积体系可能是琼东南盆地深水区重要的储层类型,并已得到了该盆地深水钻探的初步验证;深水区大中型构造圈闭是当前深水勘探的首选目标,珠江口-琼东南盆地以南的深水-超深水区是今后深水勘探的潜在领域.南海深水油气勘探与相关基础科学研究间互为支撑、相互促进,对缓解我国能源供需矛盾、推动南海地区基础科学研究和技术进步、带动我国深水相关产业发展、维护国家主权和领土完整具有重要意义.     

琼东南盆地深水重力流沉积旋回

通过3D地震资料,在琼东南盆地西部陆坡(15°30′00″~16°30′00″N)、早更新世至今的沉积地层中,自下而上依次识别了3套重力流沉积旋回,每套重力流沉积旋回由下部的块体搬运沉积体系和上部的水道-堤岸沉积体系构成.块体搬运沉积体系整体呈现为杂乱、半透明状的地震反射特征,底界面发育侵蚀沟谷,内部发育逆冲断层;水道-堤岸沉积体系整体表现为平行、连续同向轴的地震反射特征,局部半透明,发育弯曲水道、海鸥翼状堤岸、越岸沉积、决口扇和滑塌体.依据海底地形、重力流流动方向和中南半岛的山间河流分布推断越南中部山区是研究区的重力流物源,山间河流是主要的输送途径,指出陆架-陆坡的快速沉积物堆积是形成重力流沉积旋回的基本条件,探讨了海平面变化过程中的孔隙流体压力变化与重力流沉积体系类型之间的对应关系,并在理论上推测重力流旋回周期与更新世偏心率长周期(400~500 ka)的海平面变化一致.     

南海北部大陆边缘盆地幕式裂陷的动力过程及10Ma以来的构造事件

基于油气勘探中所积累的地质 地球物理新资料 ,对南海北部大陆边缘第三纪盆地进行了构造、沉积充填、热及深部背景的综合研究和定量动力学模拟 ,揭示了南海北部裂陷大陆边缘的非被动性质及西部边缘的转换 伸展性质 .在此基础上对盆地演化进行了动力过程分析 ,阐明了裂陷期多幕伸展及裂后晚期 10Ma以来构造 热事件及其对盆地特征和油气聚集的重要影响 ,其中特别是 5Ma以来吕宋岛弧的向西碰撞 ,在珠江盆地产生的密集断裂系和与深部地幔活动有关的莺歌海、琼东南盆地快速沉降、高热流、大规模异常压力体系的形成及流体的突破 ,对油气成藏有决定意义 .     

台湾新生代层序:反映南海张裂,层序和古海洋变化机制

ODP1148站位记录南海32Ma以来深海层序、沉积、古气候和古海洋变化记录.由于板块聚合,台湾新生代造山带出露原来沉积在南海北坡浅海的层序,提供南海浅海地质记录,以进行和ODP1148深海记录比较.地震反射及微体古生物研究表明台湾造山带古近系是在断陷盆地内沉积的同张裂层序,并为晚渐新世-新近纪后张裂层序不整合覆盖.两者间破裂不整合面缺失晚始新世-早渐新世的地层记录,可对比珠江口盆地T7不整合面,推论南海海洋地壳开始形成时间可能在33～39Ma间.西部麓山带并未发现如ODP1148深海岩心于渐新世/中新世界面附近记录的地层缺失或沉积崩滑现象,显示此沉积事件可能仅影响南海的深海区,而不及浅海陆棚区.南海在中中新世发生的古海洋重组,在台湾浅海区层序则显示在沉积及化石组合的改变.在沉积方面自中中新世上陆坡相沉积改变为晚中新世海滨-沼泽相沉积.在化石组合方面底栖有孔虫丰度自15Ma迅速减少,台湾原生特征种底栖有孔虫在14～13Ma绝灭,12.9～10.2Ma间完全缺乏海相化石,一直到10.2Ma出现现代黑潮陆棚生物组合.此化石组合改变推论可能因12～8Ma时澳大利亚大陆与印度尼西亚火山岛弧俯冲-碰撞,关闭了太平洋-印度洋穿越流路径,强化了北太平洋西边界流.自中中新世南海海洋岩石圈向东俯冲于菲律宾海板块之下,形成增生楔与火山岛弧,台湾造山带增生楔-岛弧的造山演化直接控制南海与西太平洋水团的交换及南海半封闭下古海洋底栖有孔虫氧碳同位素值的变化记录,尤其在下列构造演化事件特别明显:15～8Ma时增生楔形成及火山岛弧喷发活动;6.5Ma时增生楔开始出露;北吕宋火山岛弧3个火山岛间闸口于3.5,～1,及0Ma关闭.这些事件发生时南海深海底栖有孔虫碳同位素值呈明显负偏移.     

冲绳海槽宫古段西部槽底海底气泉的发现

中国科学院海洋研究所“科学一号”调查船于2000年在冲绳海槽宫古段进行了地球物理调查. 在对调查资料进行了处理以后, 在西部槽底近陆坡底部的位置上发现了海底气泉的存在. 给出了海底气泉存在的证据, 并讨论了海底气泉的成因及水合物存在的可能. 指出, 模拟测深记录上以及单道地震剖面上出现的气柱现象可能是由地层中的气体从海底逸出引起的; 海底气泉控制了直径约2.2 km左右的范围, 为一个巨型的低温气泉. H14地震剖面上发育典型的帘式反射, 标志着异常反射区地层中游离气的存在. H12地震剖面在相近的位置上出现的浊反射进一步印证了地层中游离气的存在. 根据地震剖面上异常反射的形式, 推测地层中游离气含量比较高, 至少超过地层体积的1%. 在构造位置上, 海底气泉处在海槽西部近陆坡底部一个次一级的盆地当中. 该盆地的西侧为东海陆架断隆, 而东侧以及南北两侧都被基底隆起所控制. 其中南部的基底隆起至今还在明显抬升中. 盆地中发育了很厚的沉积地层, 地层厚度超过3.5 km. 由于地层自身的重力负荷, 以及周边基底隆起引起的构造挤压, 盆地中层D以下发育泥底辟构造. 泥底辟构造成为地层中超高压气体及低密度流体向上迁移的有效通道, 也是海底气泉发育的直接原因. 根据温度和压力条件估算以及地震反射特征, 认为气泉处帘式反射顶部以上地层可能含有水合物.     

沉积盆地泥质岩石的水力破裂和幕式压实作用

近年来,沉积盆地中幕式流体活动是人们十分关心的热点问题,其主要活动形式有伴随泥或盐底劈活动,沿先存断裂系统突破和水力破裂.水力破裂(Hydrofracturing)是低渗的泥质岩石中幕式流体活动的主要途径之一,它是由于孔隙空间中流体压力的增大而导致泥质岩石内的破裂,这种破裂面通常形成于异常高的流体压力背景.水力破裂大大改善了沉积物的渗透性,这样孔隙中流体的流动远远大于没有水力破裂时的情形.因此,低渗泥质岩石中的水力破裂不仅影响油气的运移,而且还影响沉积物的压实作用迄今为止,水力破裂现象已经在世界上的许多沉积盆地中见到,如墨西哥湾盆地北海盆地以及我国的莺歌海-琼东南盆地.但有关水力破裂的定量模拟的文献极少,与之相伴生的幕式压实作用也很少提及.     

南海北缘琼南缝合带的存在

利用南海地区的综合地球物理探测资料，包括多道反射地震、海底地震、重力、磁力资料、古地磁以及钻孔等资料，详细进行了沉积地层学、地震地层学、岩浆岩、变质岩、地球化学、重力学、磁力学、古地磁学及大地构造的综合分析，发现了南海北部边缘存在一条前新生代的古缝合带——“琼南缝合带”．它西起海南岛南部九所一陵水断裂带，向东经南海北部陆坡，与台湾寿丰断层相连．琼南缝合带的缝合时代大致为印支期，为古特提斯主洋盆在南海地区的延伸段——“琼南海盆”的遗迹．该缝合带的形成标志着琼南地块向琼中地块的拼贴．琼南缝合带往西过红河-万纳走滑断裂带南段可与碧土-昌宁-孟连-劳勿-文冬古特提斯主缝合带南延段相连，往东在台湾的东北侧过马尼拉海沟断裂带的北延段则与西南日本隐岐-飞弹（Oki—Hida）前侏罗纪地体群南缘侵位缝合带相连．琼南缝合带的发现，对研究南海海区前新生代大地构造格局和前新生代海相残余-叠加型盆地的油气地质研究具有重要意义．     

南海北部陆架巨厚海相第四系的发现

南海北部陆架新生代的含油地层,已经有过大量研究;然而其第四系下限却始终缺乏明确的生物地层标准,总以为第四系不过儿十至三百米厚,不受重视。1983年以来,我们在海南岛以南的莺歌海——琼东南盆地,根据浮游有孔虫分析发现有厚达一、二千米的海相第四系。最近又对于其中厚度最大的乐东30-1-1井作系统分析,以查明其第四系下限。     

浊流成因海底沉积波形成机理及其数值模拟

近些年来, 随着深水油气勘探的不断深入, 对于深水沉积过程的研究也越来越受到关注. 虽然目前关于海底沉积波的形成机理还存在很多争议, 但已有现代沉积实例证明至少浊流是可以形成海底沉积波的. 通过数值模拟的方法来研究海底沉积波的浊积形成机理, 不但可以阐明海底沉积波的形成过程, 而且对于海底工程、深水沉积动力学及深水油气储层预测都具有重要意义. 通过流体动力学模拟, 计算了流体区域的基于时间平均连续性方程和雷诺平均N-S方程, 研究了地形对浊流的影响, 阐明了海底沉积波的形成机理. 模拟结果表明: (1) 首先在坡的下游方向开始沉积是由于流体的减速, 导致密度增大, 浊流携带固体颗粒物的能力(流体容量)降低和较长时间的流体经过所造成的; (2) 在一个隆起的上坡处密度增大是由于隆起峰部流体的局部堵塞, 导致上坡处流体速度降低和压力升高所造成的; (3) 沉积首先从距浊流源头较远的地方开始, 随着迭代次数的增加, 即个体浊流事件的增多, 沉积波向上游迁移; (4) 随着颗粒粒径的减小, 沉积越来越慢, 但粒径并不影响地形对沉积的控制及沉积体的几何形态和沉积顺序.     

菲律宾海钱洲深海峡谷沉积作用与发育演化

根据高分辨率多波束探测和载人深潜器Shinkai6500直接观察, 钱洲深海峡谷表层沉积过程有与其他大型深海峡谷相同的特征. 钱洲海槽上段遭受剥蚀或见有少量沉积, 中、下段则以浊流和碎屑流沉积为特征. 在斜坡下部发现涌水低温动物群、活动断裂和流体活动. 钱洲海槽垂向沉积层序的变化包括四国盆地扩张后的4个沉积层序, 其中上部层序A和B是浊流沉积. 然而, 深海峡谷的演化则与构造极为密切. 上段深切谷与南北向的剪切断裂有关, 东西向扇道则与东西向剪切断裂有关. 而海槽轴向水道发育则与盆地中央的沉降有关.     

南黄海重磁场与地质构造特征

根据1999年在南黄海东部(122°～125°E)进行的地球物理调查研究结果, 南黄海显示为三隆 (起)两盆(地)的构造格局, 重磁异常与构造吻合得较好. 在盆地区, 重力、磁力均以低而平缓的异常为主, 在隆起区, 重力异常显示为高正异常, 而磁力异常则显示为正负变化异常. 地震地层资料表明南黄海中部隆起为新生代隆起区, 小于1 km厚的Q+N地层之下即为古生代地层, 缺失下第三系. 勿南沙隆起与苏南隆起具有很好的连续性, 表明它们实为一个地质单元. 南黄海北部盆地是一个在晚白垩世发育形成, 并以新生代沉积为主的新生代盆地. 而南部盆地则是苏北盆地向海区的延伸, 是一个以新生代为主的中新生代沉积盆地. 由于郯庐断裂带的巨大左行平移运动, 使得断裂带东盘产生大规模的北移运动, 形成一个巨大的南北向拉张应力场, 使得地壳拉张、旋转倾斜, 并在地壳上部形成拉张盆地.     

南黄海新生代盆地地震地层特征及其构造岩相分析

用最新获得的高分辨率单道地震剖面对南黄海盆地上部构造层进行了进一步划分, 结合钻井资料, 对晚第三纪中、晚期以来南黄海盆地的构造特征和环境演变进行了探讨; 研究表明, 浅层地震剖面揭示的声波基底代表了渐新世末-中新世初南黄海盆地的基本形态. 通过穿越盆地的典型地震剖面与重力布格异常、磁力异常剖面进行综合对比, 识别出盆地边缘断裂以及一些盆地内部构造, 并将其声波基底划分为盆地型、古生界型和岩浆侵入体型3种基底岩相类型.     

南海海底天然地震台阵观测实验及其数据质量分析

长期的海底天然地震观测由于技术上的困难而极富挑战性.为了在这一领域积累经验,同时揭示南海中央海盆残留洋脊下的岩石圈结构,在南海深海区进行了一次较大规模的被动源海底地震仪(OBS)台阵观测实验.本文简述了此次实验的仪器、OBS的布放和回收状况,着重从多个角度分析了所收集的海底地震记录的数据质量.地震波形分析表明回收的OBS记录质量良好,来自远震、区域性地震和马尼拉俯冲带内的小震的主要震相都清晰可辨.海底背景噪音频谱分析显示OBS记录的噪音水平要高于全球平均噪音模型,且水平和垂直分量的数据质量存在差异,反映了洋流对于OBS各分量的不同影响及各分量与海底的耦合状况;在5~10 s周期范围内,多个OBS台站存在着一个噪音低值区,且水平分量和垂直分量在此频段噪音水平很接近.这一特征与开放大洋的噪音特征不同,说明南海这一边缘海的双频微噪音(double frequency microseism,DFM)的能量来源并不是远源.还利用瑞雷面波的偏振方向规律确定了OBS台站水平分量的方位,并对典型地震的瑞雷面波进行了频散分析.此外,还总结了这一实验对于在南海进行长期的海底天然地震观测的经验和教训.     

黔西南微细浸染型金矿床的喷流沉积成因

近20年来,在我国贵州西南地区陆续发现了一系列产于沉积岩中的微细浸染型金矿床,从而引起了国际地质学界的广泛关注,并被认为是中国最具潜在远景的金矿产地之一,鉴于这些金矿床受层位和岩性控制十分明显,以至迄今对其所表现出来的层控性质为众所公认.又鉴于金的矿化主要以微细浸染状产出,因而一些研究者将其与卡林型金矿床相类比.目前对此类矿床成因的倾向性看法是,在同生沉积初步富集金的基础上经后期改造再富集成矿,强调后生热液改造占主导地位.然而,作者对黔西南十余个金矿床研究后发现,矿床中不乏海底喷流同生沉积特征,尤其是戈塘、板其和岩上等金矿床中存在典型含矿层状硅质岩,为评价海底喷流沉积作用及其对金矿床形成的控制提供了极为重要的证据. 确认海底喷流产物的主要证据有:(1)在晚古生代和中生代早期,矿床所在区域──右江盆地中存在多组穿壳的同生断裂,这为热液活动提供了通道.沿同生断裂的扩张活动,导致盆地中发育了一系列的隆起和洼地.(2)矿     

南海北部深水盆地的裂陷过程及裂陷期延迟机制探讨

依据最新地震地质资料利用回剥法计算了南海北部深水区3条测线的构造沉降量. 结果显示研究区不同于典型的被动陆缘盆地, 虽然南海于32 Ma开始扩张, 但陆缘盆地的构造沉降速率此时没有减小反而增大, 23 Ma左右才显著减小, 暗示裂陷作用一直持续到约23 Ma才结束, 地层厚度资料同样反映出这一现象, 即裂陷期出现了延迟, 热沉降开始时间滞后. 认为形成该现象的机制可能有3个: (1) 南海北部陆缘的岩石圈强度很弱, 塑性相对较强, 对南海扩张造成的应变衰减反应延迟; (2) 岩石圈分层独立伸展的差异性可能也是导致裂后热沉降滞后的原因; (3) 南海扩张脊在24~21 Ma之间的向南跃迁及对应的海底扩张增速事件进一步诱发了研究区23 Ma左右大规模裂后热沉降的开始.     

东海OBS深部地学探测断面及其地质意义

利用主动源海底地震仪(ocean bottom seismometer,简称OBS)进行东海地壳深部结构地震探测,对探讨东海大地构造演化意义重大.采用立体气枪阵列延迟激发震源新技术,完成了一条横跨东海陆架盆地-琉球岛弧的OBS深部地学地震探测测线(OBS-2015),获得了地壳内部主要地层界面和莫霍面的地震反射/折射震相.对OBS台站记录经预处理、震相识别与拾取后,通过射线追踪、走时拟合等正反演处理,得到了沿测线的二维地壳速度结构剖面.剖面的地质解释与综合研究认为,东海陆架中-新生代沉积盆地沉积层厚度大、分布广,中-新生界最大叠合厚度达13 km左右;东海陆架区地壳是大陆地壳向海区的延伸,莫霍面起伏小、埋藏深度在30 km左右.钓鱼岛隆褶带到琉球岛弧区域莫霍面起伏剧烈,呈由西向东快速抬升的趋势.冲绳海槽区地壳厚度只有东海陆架盆地的一半左右,并呈中轴线最薄(13 km左右)、向两侧快速加厚(19 km左右),莫霍面上方发育速度达7.1 km/s的下地壳高速地质体,东部坳陷地区莫霍面已出现明显抬升,与盆地存在明显镜像关系,推测为盆地拉张作用所致.冲绳海槽的纵向速度结构与陆壳差异大,与洋壳的速度结构较为接近.综合以上因素并结合区域地质背景分析认为,南冲绳海槽进入了海底扩张的初始阶段,地壳具有非典型洋壳的特征.本次探测结构为东海深部地壳结构研究及区域地质演化研究提供了重要的基础资料.     

塔里木盆地构造特征与含油气性

运用板块构造、古构造分析与构造岩相分析、断层相关褶皱以及含油气系统等现代构造地质理论和方法, 结合盆地内地震、钻井和周边露头资料, 进行了塔里木盆地构造特征与含油气性研究. 研究表明, 塔里木是具大陆地壳基底、由古生界克拉通与中新生界前陆盆地组成的大型叠合复合盆地, 盆地结构的特征是: 盆地核心部分为海相古生界克拉通, 上叠的陆相中新生界为4个前陆盆地. 塔里木古生界克拉通虽然规模较小, 但构造比较稳定, 其含油气性特点为多期成藏和古隆起构造控制油气聚集. 塔里木中新生界前陆盆地分布在克拉通周边, 长期沉降, 在中新世以后成为再生前陆盆地, 其含油气性特点为煤系生烃, 富含天然气, 晚近期成藏, 前陆冲断带控制油气分布. 塔里木盆地构造特征决定了其具有多油源、多含油层系、多期成藏的叠合复合含油气系统的特点, 油气勘探具有古生界克拉通和中新生界前陆冲断带两大领域.     

湖盆水下冲积扇——一个找油的新领域

近年来,在我国东部地区一些第三纪的断陷湖盆中发现了一种主要由粗粒碎屑沉积物组成的水下扇形体.这种水下扇形体是由近源的洪水携带大量陆源碎屑直接入湖而形成的.当含有大量负载的洪水进入湖盆时,除具有密度流的特性外,仍然表现出一定的冲积性质.因此,我们把它称为水下冲积扇,以便区别于深海盆地中所发育的海底扇.目前,在泌阳和黄骅拗陷下第三系的这类沉积物中已发现丰富的油气资源,它可能为找油提供一个新的领域.因此水下冲积扇的研究具有重要的理论和实际意义.     

南海台西南盆地自生管状黄铁矿中纳米级石墨碳的发现及其对天然气水合物的示踪意义

海底天然气水合物是十分重要的能源矿产, 目前主要是根据似海底反射面(BSR)等地 球物理方法和海底地球化学异常示踪其存在. 此外, 与天然气水合物有关的自生矿物如碳酸盐、硫酸盐和硫化物等矿物也是重要的示踪体系. 本文利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM), 对来自南海台西南盆地沉积物中的自生管状黄铁矿进行了系统的观测, 发现它们主要由草莓状黄铁矿组成, 且在草莓状黄铁矿中首次发现了纳米级的低结晶度石墨碳, 它们主要呈现出似纳米碳管和纳米锥形状, 而且与黄铁矿密切共生, 显示它们可能主要形成于含C过饱和C–H–O流体的沉淀. 黄铁矿在CH₄转变为原子C的过程中起催化作用. 自生管状黄铁矿中新发现的纳米级石墨碳, 显示其沉积时沉积岩围岩中存在CH₄过饱和流体, 因此可作为天然气水合物又一重要示踪矿物. 此外, 低温环境中纳米石墨碳的发现对石墨的实验室合成和工业生产等有借鉴意义.