深海地球物理與資源研究室在地球深海構(gòu)造等方面的最新進(jìn)展
文章來源： | 發(fā)布時(shí)間：2016-06-23 | 【打印】 【關(guān)閉】
深?？茖W(xué)與工程研究所吳時(shí)國(guó)研究員帶領(lǐng)的深海地球物理與資源研究室，自研究隊(duì)伍組建以來，致力于地球物理技術(shù)，深海資源地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害和地球深部構(gòu)造方向研究。2016年11月份以來，該團(tuán)隊(duì)在地球深部構(gòu)造、深水地質(zhì)災(zāi)害、深水油氣及天然氣水合物方面，取得了一些初步性的研究進(jìn)展。
1、地球深部構(gòu)造
地球深部構(gòu)造方面，高金尉博士在美國(guó)《Geochemistry，Geophysics，Geosystems》雜志期刊上發(fā)表了一篇題為《南海西北緣地殼結(jié)構(gòu)和伸展模式》的學(xué)術(shù)文章。他利用多道地震剖面和重磁聯(lián)合反演結(jié)果，研究了南海西北緣地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征。研究表明：在南海西北緣夭折裂谷之下，存在小于3km厚的極度減薄的陸殼，但不存在明顯的拆離斷層，裂后期巖漿活動(dòng)在西沙海槽及其以南地區(qū)廣泛發(fā)育，并認(rèn)為南海西北緣陸殼經(jīng)歷了純剪變形、減薄和破裂階段，地幔巖石圈的破裂要早于陸殼的頸縮（模式B）。
圖1 南海西北緣地殼結(jié)構(gòu)和伸展模式
董淼博士在《Marine Geophysical Research》期刊上發(fā)表了一篇題為《Thinned crustal structure and tectonic boundary of the Nansha Block, southern South China Sea》的學(xué)術(shù)文章。他們利用多種地球物理數(shù)據(jù)包括重力、磁和反射地震剖面，研究了南海南部南沙地塊的構(gòu)造邊界、深部地殼結(jié)構(gòu)以及演化過程。研究表明：南沙地塊的西南邊界位于盧帕爾斷裂附近；地塊居里面深度與莫霍面深度接近，在南沙海槽內(nèi)居里面深度大于莫霍面深度，推測(cè)該區(qū)熱流值偏低；伸展斷層或者陸殼下的地殼流是南沙地塊在海槽逆沖褶皺帶下減薄的原因。
圖2 南沙區(qū)域地質(zhì)概況級(jí)地塊演化模式圖
在深水盆地晚期巖漿活動(dòng)方面，吳時(shí)國(guó)研究員（通訊作者）與在讀博士趙芳合作發(fā)表論文《Prolonged post-rift magmatism on highly extended crust of divergent continental margins (Baiyun Sag）, South China Sea》，綜合運(yùn)用二維/三維地震數(shù)據(jù)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)以及地化數(shù)據(jù)，在南海北部珠江口盆地白云凹陷發(fā)現(xiàn)了多期長(zhǎng)時(shí)間噴發(fā)的裂后火山活動(dòng)，這套火山活動(dòng)是南海海底持續(xù)擴(kuò)張?jiān)诒辈筷懢壍谋憩F(xiàn)形式之一。研究表明深部地幔上涌在南海構(gòu)造演化中扮演著非常重要的角色。該研究將大陸裂解引發(fā)的沉積體系定義為破裂層序（breakup sequence），記錄了南海海底持續(xù)擴(kuò)張過程引發(fā)的長(zhǎng)時(shí)間巖漿噴發(fā)和沉積環(huán)境的變化。
圖3 地震剖面及T5平面的時(shí)間結(jié)構(gòu)圖和相干圖
(a) 地震剖面圖上的與巖床有關(guān)的強(qiáng)制性褶皺和火山丘 （b）T5平面的褶皺和火山丘分布 （c）T5平面相干圖
2、深水油氣及天然氣水合物
在深水油氣及天然氣水合物方面，吳時(shí)國(guó)研究員和王吉亮博士分別在《Interpretation》和《地球物理學(xué)報(bào)》期刊上發(fā)表了一篇學(xué)術(shù)文章。吳時(shí)國(guó)研究員認(rèn)為，南海經(jīng)歷了始新世到早漸新世的NE-SW向擴(kuò)張，導(dǎo)致了破裂不整合面，隨之發(fā)生了晚漸新世至早中新世的海底擴(kuò)張，形成中央海盆。構(gòu)造沉降提供了臺(tái)地生長(zhǎng)的可容納空間，構(gòu)造掀斜作用、斷裂作用和前陸盆地前沿?cái)D壓褶皺的遷移控制了臺(tái)地各單元厚度、沉積相和地震反射終止特征在橫向上的變化，構(gòu)造控制的相對(duì)海平面控制了不同級(jí)序生物礁碳酸鹽臺(tái)地的沉積旋回，而后期加速沉降導(dǎo)致了碳酸鹽臺(tái)地淹沒。王吉亮博士則針對(duì)墨西哥灣GC955H井天然氣水合物儲(chǔ)層，利用聲波全波形數(shù)據(jù)，研究了其衰減特征，并定性分析了造成水合物對(duì)儲(chǔ)層聲波傳播影響不同的原因，包括巖性、水合物飽和度、水合物賦存方式等。
3、深水地質(zhì)災(zāi)害
在深水地質(zhì)災(zāi)害方面，王大偉副研究員在《SCIENCE CHINA: Earth Sciences》和《中國(guó)科學(xué)》期刊上發(fā)表了一篇關(guān)于晚中新世紅河斷裂走滑反轉(zhuǎn)構(gòu)造事件的海底滑坡證據(jù)的學(xué)術(shù)文章，突破了前人停留在鶯歌海盆地以及瓊東南盆地北部區(qū)域的研究局限，將晚中新世紅河斷裂走滑反轉(zhuǎn)構(gòu)造事件的研究向南拓展到南海深水區(qū)。通過研究，建立了大型海底滑坡（面積約18, 000km2、沉積厚度可達(dá) 930m）與該期構(gòu)造事件之間的聯(lián)系，他認(rèn)為本次發(fā)現(xiàn)的大型海底滑坡是該期構(gòu)造事件的沉積學(xué)響應(yīng)，并通過層序地層界面的地質(zhì)時(shí)間約束，指出 ~ 5.5Ma是該期構(gòu)造事件的最強(qiáng)烈時(shí)期。
圖4 海底滑坡的地貌特征
（a）海底滑坡沉積厚度圖 （V1, V2等代表局部的隆起）（b）海底滑坡底界面的古地貌分析及流動(dòng)方向重建
圖5 晚中新世瓊東南海底滑坡成因機(jī)制分析
在海底滑坡方面，吳時(shí)國(guó)研究員（通訊作者）在《Earth and Planetary Science Letters》上發(fā)表了一篇題為《A giant, submarine creep zone as a precursor of large-scale slope instability offshore the Dongsha Islands (South China Sea)》的論文，文章基于水深數(shù)據(jù)和三維地震數(shù)據(jù)的測(cè)井約束反演方法針對(duì)南海東沙大陸坡的海底滑坡問題進(jìn)行了研究，以地震剖面上的位置相對(duì)不變的垂直堆疊狀分布的溝槽和隆起識(shí)別海底地貌起伏區(qū)，發(fā)現(xiàn)了新近發(fā)育的面積超過800km2的海底地貌起伏區(qū)，研究區(qū)內(nèi)海底上存在大量狹長(zhǎng)溝槽，分析表明高沉積速率、局部斷層活動(dòng)以及頻繁的地震是形成這一地貌的主要原因，研究認(rèn)為海底溝槽的形成與陸坡的不穩(wěn)定性及重力滑動(dòng)有關(guān)，未來可能演化為大規(guī)模的海底滑坡，研究成果有利于理解大陸坡區(qū)域的海底滑坡行為。
圖6 研究區(qū)域的海底地形圖
圖7 蠕變引起的陸坡溝槽和隆起（剖面A-B）
Copyright © 中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所 備案證號(hào)：瓊ICP備13001552號(hào)-1
瓊公網(wǎng)安備 46020102000014號(hào)
地址: 三亞市鹿回頭路28號(hào) 郵編：572000 網(wǎng)站維護(hù)：深海所辦公室 郵箱：office@idsse.ac.cn
