南海北部陆缘下侏罗统古地磁与岩石磁学结果

前人研究表明,粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部存在晚三叠—早侏罗世海相地层,并且沉积相和古生物的对比认为它们在晚三叠—早侏罗世可能属同一海盆。文章对广东梅县、惠州和东莞的下侏罗统进行了古地磁研究,试图从古地磁的角度探讨粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部是否同属一个海盆。本文退磁结果表明,梅县玄武岩样品分离出低温剩磁和高温特征剩磁;惠州样品只有少数能分离出低温剩磁,难以统计方向;东莞红层样品分离出低温剩磁、中温剩磁和高温特征剩磁。梅县和东莞低温剩磁方向与当地现代地磁场方向一致,为现代地磁场的重磁化结果。所有采点中,只有2个采点分离出了高温特征剩磁,难以用褶皱检验方法检验高温特征剩磁是否原生剩磁。若用华南地块早侏罗世、中—晚侏罗世和白垩纪参考极限定东莞和梅县磁倾角大小,对比东莞中温剩磁、高温特征剩磁和梅县高温特征剩磁褶皱展平0—100%的倾角范围,讨论各剩磁在褶皱展平的形成阶段,结果为东莞中温剩磁在褶皱展平70%—80%时获得;东莞高温特征剩磁可能在褶皱展平后获得;但无法确定梅县高温特征剩磁最可能在哪个褶皱展平阶段获得。磁组构揭示了东莞红层沉积和压实特征,增加了东莞高温特征剩磁为原生剩磁的可能性。等温剩磁曲线、热退磁曲线和交变退磁曲线表明,东莞红层的携磁矿物为赤铁矿;梅县玄武岩部分样品携磁矿物为磁铁矿,部分样品携磁矿物为赤铁矿。文章的古地磁结果虽然未能回答"粤东海盆、南沙地块东部、加里曼丹西部是否同属一个海盆"的科学问题,但为今后进一步的古地磁工作提供了有用信息。     

南海北部陆缘地震带的活动性与发震机制

南海北部陆缘地震带是一条板内地震活跃带,对其进行研究对于华南沿海的防震减灾和南海北部的新构造活动研究具有重要意义。通过地震活动性分析发现,该地震带可以划分为闽南―粤东、阳江、雷琼3个地震活跃区和珠江口地震弱活动区。结合区域构造背景分析发现,印藏碰撞导致的华南地块往E―SEE向运动并且该区东侧菲律宾海板块高速向NW向运动是该地震带的主要构造背景;二者的高速碰撞以及华南地块与西南、南侧块体的挤压剪切产生了巨大的应变能,这些应变能通过区内的滨海断裂带与壳内低速层进行传递、调整。在受挤压、剪切影响强烈的东、西部区域,除了在NW向与NE向的小规模断裂交会部位形成小震密集区之外,还在NW向断裂与滨海断裂带的交汇区域产生应力、应变积累,引发大震、强震。而在中部受影响较弱的珠江口区域,局部断裂稀疏,因而未出现小震密集区,并且大震、强震空缺。     

南海北部陆缘反“S”型构造带的提出及其在新生代晚期地质演化中的作用

通过地震剖面、地形－地貌、断裂构造、地壳结构、中新生代沉积盆地、第四纪地质特征等分析，认为南海北部陆缘存在滨岸岛链、陆坡北缘和陆坡南缘三条反“Ｓ”型构造带。它们形成于晚第三纪，较“新华夏系”和“南海系”晚。反“Ｓ”型构造带新生代晚期的活动方式，对南海北部陆缘的地质演化影响显著，同时控制了这一区域的灾害性地质因素的活动方式和分布。     

被动大陆边缘张裂特征与南海北部陆缘构造属性

大陆边缘研究是板块构造运动史重建、地球环境演变研究与矿产资源开发的关键。火山型(volcanic passive margins)与非火山型(magma-poor passive margins)大陆边缘作为被动大陆边缘的2种基本类型,在结构特征、演化过程、洋陆过渡带等方面存在一定的相似之处,但二者在形成机制、构造过程、沉积特征等方面显著不同。向海倾斜的基底反射层(SDRS)以及其下高速异常体是火山型被动大陆边缘的典型标志,而非火山型被动大陆边缘以低角度拆离断层(S反射面)为主要标志。我国南海地处三大板块与两大构造域的结合部,构造特征复杂,北部大陆边缘构造属性一直备受争议。以国外典型被动大陆边缘研究成果为基础,开展多尺度构造综合研究与数值模拟分析,是行之有效的研究手段。     

南海东北部居里面特征及其石油地质意义

居里面是岩石中铁磁性矿物因温度升高达到居里点而由铁磁性变为顺磁性时的温度界面, 在这个面以下的岩石由于温度超过居里点而被认为几乎无磁性。1985年中美双船地震扩展排列东剖面(ESPE)和1993年中日合作海底地震仪剖面(OBS93)均穿越南海东北部各主要构造带和盆地, 获得了完整的地震及重、磁资料。通过上述剖面的磁测异常反演出其磁居里面, 同时由热流探测资料计算其地温场并从中获取了热居里面(575℃等温面)数据(热居里面是笔者相对于磁居里面而提出的一个新概念, 即指由海底热流探测资料经地温场模拟而获得的居里面)。研究结果表明, 两种方法得到的居里面深度在很多地区并不一致, 表现出显著的差异。笔者认为造成这种差异的主要原因在于, 在有可能存在未知热事件的地区, 计算稳态地温场的前提条件并不成立, 因而由这种方法计算出来的热居里面在这些地区并不能真正反映居里面的深度, 从而形成了它与磁居里面的显著差异。通过计算研究区磁及热居里面并根据其差异可以快速判定该区下部是否存在10Ma以来的热侵事件以及是否有浅层热源, 这对于研究南海东北部新生代含油气盆地深部结构及沉积充填特征与烃源岩成熟生烃作用以及油气运聚成藏规律和油气资源潜力评价等, 均具有重要的油气地质意义和地球科学意义。     

南海北部海陆过渡带地壳平均速度及莫霍面深度分析

南海北部海陆过渡带是一条深地震探测的空白带,其地壳结构研究不仪可以揭示华南沿海地区地震活动规律和构造活动特征,而且可以将以往在海上和陆上使用深地震探测所获得的地壳结构模型进行有效的衔接.鉴于南海北部海陆过渡带地壳结构的重要性,2004年我们在香港外海域进行了一次海陆地震联测实验.本文以此次实验中广东和香港地区固定地震台网以及担杆岛流动台所获得的数据为基础,对各台站接收到的Pg和PmP震相进行了近似横向均一的二维结构模拟,获得了各台站对应的地壳平均速度和PmP反射点处的莫霍面深度值.其结果显示研究区地壳平均速度普遍为6.2km·s-1左右,比全球地壳平均速度6.45km·s-1要低,这可能与普遍发育于华南沿海地带的中地壳低速层有关.研究区东边的SHW台所获得的地壳平均速度为6.7km·s-1左右,要明显高于全球地壳平均速度,它可能是由于局部异常结构所造成的,其与地幔岩浆的侵入作用可能存在一定联系.研究区莫霍面深度在26-35km左右,变化趋势较为明显,从北西向南东方向逐渐变浅,属于地壳减薄型结构,推测其可能与南海北部边缘的形成演化有密切联系.研究表明南海北部海陆过渡带是一个明显的转换地带,它的深部地壳结构特征应该与南海的扩张演化有密切联系,这些认识推进了华南地区和南海北部陆缘地壳结构和构造属性的深入研究.     

南海北部陆缘OBS2018-H2测线地壳结构初步结果

南海北部陆缘洋陆转换带实施的OBS2018-H2测线的地壳速度结构, 将为探讨南海张裂-破裂机制提供重要证据。文章介绍了OBS2018-H2测线前期数据处理流程, 包括多道反射地震数据处理、海底地震仪OBS (Ocean Bottom Seismometer)数据格式转换、炮点和OBS位置校正, 以及OBS震相的初步识别, 并对地壳结构进行了初步分析。结果表明: 炮点和OBS位置校正效果良好; 多道反射地震数据为建立初始速度模型提供了良好约束; OBS综合地震剖面识别了多组清晰的P波震相, 包括Pw、Pg、PmP和Pn震相。根据测线西侧OBS36、OBS37两台站的震相分布特征初步估算台站下方地壳厚度约为6~7km, 与根据多道地震剖面LW3的双程走时估算的厚度6~9km大致相符。     

南海北部磁场特征及其构造意义

根据南海北部的地磁场数据及其化极异常特征,该区由北向南可分为复杂异常区、高磁异常区、陆坡磁异常平静区(磁静区)和海盆磁条带区四大构造特征区.其中,磁静区可为内磁静区1、内磁静区2和外磁静区三部分.该区磁性基底反演结果表明,外磁静区磁性基底深度为6-7km,介于内磁静区(8-10km)和海盆区(4-5km)之间,可能是前新生代残留古洋壳.外磁静区和下地壳高速层相对应,指示其可能是在裂前或裂间由底侵作用形成的.陆架坡折带附近的F2断裂是内磁静区的北侧边界,指示了南海北部陆壳向过渡壳的转变分界;位于下陆坡与海盆的交界处的F4断裂为外磁静区的南侧边界,F3断裂可能指示了洋陆分界线的位置.     

南海北部磁静区重磁特征及成因

南海磁静区位于南海北部的洋陆结合带上,在磁异常图上位于陆架高值正磁异常带以南,海盆磁异常条带区以北。收集了南海北部的地质和地球物理相关资料,总结了南海北部磁静区的研究现状,对ΔT磁异常数据进行了低纬度化极处理,参考磁静区周围的自由空间重力异常分布,结合区域地质背景划分了南海磁静区的分布;采用小波多尺度分解方法讨论了南海北部磁静区及周围区域的重磁场特征,对主要界面的反演发现磁静区内存在磁性基底深度增加、居里等温面隆升、磁性层厚度减薄和莫霍面抬升的现象,认为南海磁静区形成的直接原因是区域内磁性层厚度的减薄,包括中生代末期地壳的拉张沉降使区域老地层断陷,磁性基底深度增加,磁异常减弱;拉张减薄促使深部地幔热物质向上运移,莫霍面抬升,磁性层发生热退磁,居里等温面抬升,磁性层厚度减薄,磁异常减弱;南海扩张期和张裂以后磁静区的热活动剧烈,深部高温物质底侵,形成高速层,进一步减弱了区域磁异常。     

南海北部新生代盆地群构造特征及其成因

南海北部陆缘自西向东分布有北部湾、琼东南、珠江口和台西南等新生代盆地。前人认为这些盆地是华南大陆东南缘裂解直至南海北部被动陆缘形成过程中逐渐形成的,但大量地震剖面揭示,南海北缘主控盆断裂倾向陆地,与典型的被动陆缘的主断裂倾向海盆的特征明显不符。因而,南海北部陆架盆地成因显然不是被动大陆边缘的Mckenzie伸展机制。为此,基于大量陆地调查和海域地震剖面资料的对比,揭示了南海北部陆缘至少在34 Ma之前不是被动大陆边缘,早期陆缘断裂十分发育,主控断层为NE-NNE走向,和陆地同期走滑断层具有连续性。这些NNE-NE向断裂右行右阶走滑控制了拉分盆地内的EW或NEE方向的次级断裂,并控制了盆地内部近EW向的次级构造单元展布。因此,新生代南海北部陆缘的一系列盆地是动力学成因上具有密切联系的右行右阶拉分盆地群。这个拉分成因模式与南海北部陆缘新生代盆地内部沉积沉降中心迁移、构造跃迁、岩浆展布等特征非常一致。而南海北部真正成为典型被动大陆边缘的时间是在15 Ma之后,但此时南海却停止了扩张,而且大约在10~5 Ma由于菲律宾海板块沿吕宋岛弧-台湾造山带逐步楔入欧亚板块导致最后的弥散性NWW向断裂切割南海北部所有构造。从盆地动力学考虑,南海北部陆架盆地的成因主要与太平洋板块的动力学联系较为紧密。     

Deep structures of the Palawan and Sulu Sea and their implications for opening of the South China Sea

Compared to the northern South China Sea continental margin, the deep structures and tectonic evolution of the Palawan and Sulu Sea and ambient regions are not well understood so far. However, this part of the southern continental margin and adjacent areas embed critical information on the opening of the South China Sea (SCS). In this paper, we carry out geophysical investigations using regional magnetic, gravity and reflection seismic data. Analytical signal amplitudes (ASA) of magnetic anomalies are calculated to depict the boundaries of different tectonic units. Curie-point depths are estimated from magnetic anomalies using a windowed wavenumber-domain algorithm. Application of the Parker–Oldenburg algorithm to Bouguer gravity anomalies yields a 3D Moho topography. The Palawan Continental Block (PCB) is defined by quiet magnetic anomalies, low ASA, moderate depths to the top and bottom of the magnetic layer, and its northern boundary is further constrained by reflection seismic data and Moho interpretation. The PCB is found to be a favorable area for hydrocarbon exploration. However, the continent–ocean transition zone between the PCB and the SCS is characterized by hyper-extended continental crust intruded with magmatic bodies. The NW Sulu Sea is interpreted as a relict oceanic slice and the geometry and position of extinct trench of the Proto South China Sea (PSCS) is further constrained. With additional age constraints from inverted Moho and Curie-point depths, we confirm that the spreading of the SE Sulu Sea started in the Early Oligocene/Late Eocene due to the subduction of the PSCS, and terminated in the Middle Miocene by the obduction of the NW Sulu Sea onto the PCB.     

南海北部新生代的构造运动特征

新生代以来,南海北部陆架陆坡区及其邻区的地壳构造运动是在统一的区域构造应力场和总体区域性张裂沉降背景之下发生的,构造运动具有多旋回振荡式发生的特点,并贯穿了晚白垩世末之后的整个新生代.它的发生与太平洋板块的构造运动密切相关,这是由于太平洋板块之下的软流层流动方向和强度的振荡式改变而引发的.     

南海北部浮游植物生物量的研究特点及影响因素

介绍了浮游植物生物量变化的研究方法。综述了南海北部浮游植物生物量在营养盐、光照、季风等理化因子影响下出现的变化特点。该海域生态环境复杂,由富营养的珠江口、沿岸带、北部湾和广阔的陆架及贫营养的开阔海区等不同生态区组成,因此浮游植物群落和生物量有其自身复杂的空间和时间变化特点。     

南海北部中尺度涡与内波相遇的特征分析

基于2009年12月~2010年4月南海北部大陆坡上东沙岛以西的一套潜标资料,分析一个中尺度涡与内波相遇时海水温度的变化特征。根据潜标上的温压记录,利用功率谱分析,发现潜标布放处存在周期为20~30 min的内孤立波及全日和半日周期的内潮;结合海表面高度异常资料,描述此处一个中尺度涡的经过过程。利用天文潮大潮发生的时间规律,推断出中尺度涡与内波的相遇,从而解释了压力记录的异常变化。根据中尺度涡与内波各自引起的海流流向,分析在本次观测中两者相遇时的共同作用所引起的海水温度的垂向变化,即当两者引起的流向相反时,内波引起的日周期等温线波动由上凸型弧状变为下凹型弧状,短时震荡由向下振荡变化为向上振荡。     

Evolution and propagation of amesoscale eddy in the northern South China Sea during winter

In situ observations,satellite data,and the output from an eddy-resolving ocean circulation model were used to study the generations and propagations of an anticyclonic eddy in the northern South China Sea (NSCS) during the winter of 2009-2010.In the NSCS,the anticyclonic eddy firstly appeared to the west of the Luzon Strait,migrated generally along the continental slope and dissipated around the Xisha Archipelago. The evolution of the warm eddy contains three phases:development,maturation,and decay.The eddy mainly stayed near 119.7°E in December and then gradually moved to 118.7°E until January 15,when its intensity,as indicated by the thermocline temperature and salinity anomalies,increased significantly,reflecting the growth of the eddy.The eddy reached its peak on January 15 and persisted until February 23. During this period,the eddy propagated westward to 116.4°E.After,the warm eddy weakened significantly and dissipated finally near the Xisha Archipelago.     

南海北部气溶胶光学厚度观测研究

利用2004年南海北部开放航次全程使用多波段太阳光度计观测获得的气溶胶光学厚度资料,对南海北部气溶胶光学厚度（AOD）的时空分布特征、气溶胶类型和来源等进行了分析。结果显示,近岸海域AOD值大,基本在0．5（500nm）以上,远离大陆的区域AOD值小,基本在0．2（500nm）以下。AOD值与污染源区丁业生产水平和气流输送密切相关,受珠三角地区丁业高度发展和冷空气南下的影响,在珠江口南部出现AOD高值中心;由于受台湾西南部工业区和东北信风的影响,台湾岛西南部海域AOD值偏大。3天的个例分析显示,海洋上空的AOD值上午和下午略高,中午最小,AOD与大气水汽含量呈正相关。Angstrom波长指数分析显示,大陆沿海海域气溶胶以小粒子为主,远离大陆海域以海盐粒子为主。     

南海北部陆坡深水区沉积物细菌多样性调查

采用分子生物学手段,调查南海北部陆坡深水区沉积物细菌多样性.分析表明其细菌分成5个类群,变形细菌门(Proteotmcteria),厚壁菌门(Firmicutes),浮霉菌门(Planctomycetes),拟杆菌门(Cytophaga/Flexi-bacteria/Bacteroides,简称CFB)及脱铁杆菌门(Deferribacteres).分别占总体的34%,38%,18%,4%,6%.其中60%以上的克隆子与硫代谢相关,20%克隆子最相近序列来自于油污染环境,说明硫代谢是该区域物质代谢的重要组成,同时该区域有油气渗透的烃类物质存在并影响着该区域的微生物群落结构.     

南海北部晚渐新世与早中新世之交T60构造运动的古水深响应

本文采用国际大洋发现计划(IODP)第368航次U1501站位井深264.0～331.1 m的样品,通过有孔虫壳体氧同位素地层和锶同位素定年,得出该段井深年龄为晚渐新世−早中新世20.3～32.0 Ma(地震反射不整合面T60的底部年龄在28～30.5 Ma左右)。T60构造运动之后,岩芯沉积物中有机碳含量、底栖有孔虫壳体稳定碳同位素δ¹³C、浮游与底栖有孔虫碳同位素差值Δδ¹³C_P-B指示海水表层生产力的降低;碳酸钙含量、有机碳/氮比值反映了陆源物质输入的减少;结合浮游有孔虫相对丰度以及底栖有孔虫的属种组合变化,共同揭示了南海北部在晚渐新世−早中新世时期,区域构造沉降运动导致了U1501站位在T60之后古水深逐步加深、离岸距离变远,相关结论从微体古生物学角度为认识T60构造事件及其沉积环境变化提供了科学证据。     

南海北部中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应

作为研究水-岩界面物质能量交换的天然实验室,南海北缘陆坡区具有复杂的地形地貌（如凸起海山、平坦阶地、下凹峡谷等）,并发育不同类型的深水沉积体系（包括重力流滑移滑塌、浊流和底流沉积等）。基于高分辨率海底地形、地震反射资料,海水温盐深（CTD）观测资料,以及已发表的海洋沉积学及物理海洋数值模拟结果,本文针对南海北缘代表型陆坡区开展中—深层环流格局下海山-阶地-峡谷沉积效应分析。发现了尖峰陆坡区侵蚀型-海山型（环槽-丘状漂积体）和席状/无沉积型底流阶地的沉积组合,以及一统陆坡区海山相关底流沉积（环槽-丘状漂积体）-席状/无沉积型底流阶地-黏附型漂积体-陡坡滑塌/峡谷体系的沉积组合;揭示了这些典型深水沉积组合与南海中—深层环流动力格局的耦合关系。该成果对于深入了解深水沉积过程对中-深层动力格局的响应及其对于大陆边缘形态的塑造具有较好的启示意义。