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深海科学与工程研究所
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深海地球物理与资源研究室在地球深海构造等方面的最新进展

文章来源:  |  发布时间:2016-06-23  |  【打印】 【关闭

  深海科学与工程研究所吴时国研究员带领的深海地球物理与资源研究室,自研究队伍组建以来,致力于地球物理技术,深海资源地质、地质灾害和地球深部构造方向研究。201611月份以来,该团队在地球深部构造、深水地质灾害、深水油气及天然气水合物方面,取得了一些初步性的研究进展。   

  1、地球深部构造 

  地球深部构造方面,高金尉博士在美国《GeochemistryGeophysicsGeosystems》杂志期刊上发表了一篇题为《南海西北缘地壳结构和伸展模式》的学术文章。他利用多道地震剖面和重磁联合反演结果,研究了南海西北缘地壳结构和构造特征。研究表明:在南海西北缘夭折裂谷之下,存在小于3km厚的极度减薄的陆壳,但不存在明显的拆离断层,裂后期岩浆活动在西沙海槽及其以南地区广泛发育,并认为南海西北缘陆壳经历了纯剪变形、减薄和破裂阶段,地幔岩石圈的破裂要早于陆壳的颈缩(模式B)。  

  1 南海西北缘地壳结构和伸展模式 

  董淼博士在《Marine Geophysical Research》期刊上发表了一篇题为《Thinned crustal structure and tectonic boundary of the Nansha Block, southern South China Sea》的学术文章。他们利用多种地球物理数据包括重力、磁和反射地震剖面,研究了南海南部南沙地块的构造边界、深部地壳结构以及演化过程。研究表明:南沙地块的西南边界位于卢帕尔断裂附近;地块居里面深度与莫霍面深度接近,在南沙海槽内居里面深度大于莫霍面深度,推测该区热流值偏低;伸展断层或者陆壳下的地壳流是南沙地块在海槽逆冲褶皱带下减薄的原因。     

  2 南沙区域地质概况级地块演化模式图 

  在深水盆地晚期岩浆活动方面,吴时国研究员(通讯作者)与在读博士赵芳合作发表论文《Prolonged post-rift magmatism on highly extended crust of divergent continental margins (Baiyun Sag, South China Sea》,综合运用二维/三维地震数据、钻井数据以及地化数据,在南海北部珠江口盆地白云凹陷发现了多期长时间喷发的裂后火山活动,这套火山活动是南海海底持续扩张在北部陆缘的表现形式之一。研究表明深部地幔上涌在南海构造演化中扮演着非常重要的角色。该研究将大陆裂解引发的沉积体系定义为破裂层序(breakup sequence),记录了南海海底持续扩张过程引发的长时间岩浆喷发和沉积环境的变化。 

  3 地震剖面及T5平面的时间结构图和相干图 

  (a) 地震剖面图上的与岩床有关的强制性褶皱和火山丘 (bT5平面的褶皱和火山丘分布 cT5平面相干图 

  2、深水油气及天然气水合物 

  在深水油气及天然气水合物方面,吴时国研究员和王吉亮博士分别在《Interpretation》和《地球物理学报》期刊上发表了一篇学术文章。吴时国研究员认为,南海经历了始新世到早渐新世的NE-SW向扩张,导致了破裂不整合面,随之发生了晚渐新世至早中新世的海底扩张,形成中央海盆。构造沉降提供了台地生长的可容纳空间,构造掀斜作用、断裂作用和前陆盆地前沿挤压褶皱的迁移控制了台地各单元厚度、沉积相和地震反射终止特征在横向上的变化,构造控制的相对海平面控制了不同级序生物礁碳酸盐台地的沉积旋回,而后期加速沉降导致了碳酸盐台地淹没。王吉亮博士则针对墨西哥湾GC955H井天然气水合物储层,利用声波全波形数据,研究了其衰减特征,并定性分析了造成水合物对储层声波传播影响不同的原因,包括岩性、水合物饱和度、水合物赋存方式等。 

  3、深水地质灾害 

  在深水地质灾害方面,王大伟副研究员在《SCIENCE CHINA: Earth Sciences》和《中国科学》期刊上发表了一篇关于晚中新世红河断裂走滑反转构造事件的海底滑坡证据的学术文章,突破了前人停留在莺歌海盆地以及琼东南盆地北部区域的研究局限,将晚中新世红河断裂走滑反转构造事件的研究向南拓展到南海深水区。通过研究,建立了大型海底滑坡(面积约18, 000km2、沉积厚度可达 930m)与该期构造事件之间的联系,他认为本次发现的大型海底滑坡是该期构造事件的沉积学响应,并通过层序地层界面的地质时间约束,指出 ~ 5.5Ma是该期构造事件的最强烈时期。  

  4 海底滑坡的地貌特征 

  a)海底滑坡沉积厚度图 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动方向重建 

  5 晚中新世琼东南海底滑坡成因机制分析 

  在海底滑坡方面,吴时国研究员(通讯作者)在《Earth and Planetary Science Letters》上发表了一篇题为《A giant, submarine creep zone as a precursor of large-scale slope instability offshore the Dongsha Islands (South China Sea)》的论文,文章基于水深数据和三维地震数据的测井约束反演方法针对南海东沙大陆坡的海底滑坡问题进行了研究,以地震剖面上的位置相对不变的垂直堆叠状分布的沟槽和隆起识别海底地貌起伏区,发现了新近发育的面积超过800km2的海底地貌起伏区,研究区内海底上存在大量狭长沟槽,分析表明高沉积速率、局部断层活动以及频繁的地震是形成这一地貌的主要原因,研究认为海底沟槽的形成与陆坡的不稳定性及重力滑动有关,未来可能演化为大规模的海底滑坡,研究成果有利于理解大陆坡区域的海底滑坡行为。 

   

  6 研究区域的海底地形图 

                                                

  7 蠕变引起的陆坡沟槽和隆起(剖面A-B 

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