从东海陆架迈向全球大洋——《海洋学研究》创刊40周年回顾与展望

《海洋学研究》自创刊以来已走过40个春秋。我谨代表主办单位和编委会对广大读者、作者的关注与支持,海洋学界各有关单位、专家学者的关心与帮助,以及历届编委、编辑和审稿专家们的辛勤劳动,表示衷心的感谢!《海洋学研究》是自然资源部主管,中国海洋学会、自然资源部第二海洋研究所、浙江省海洋学会主办,国内外公开发行的全国性、综合性海洋科学期刊。国内统一刊号:CN 33-1330/P,国际标准刊号:ISSN 1001-909X。从创刊至今,本刊已出版发行了40卷162期。

多波束测深及影响精度的主要因素

通过多波束测深的基本原理、参数校正和数据改正方法的讨论,阐述了保证多波束测深精度的主要校改正方法,并在模型分析的基础上,探讨了声速剖面的结构及其时空变化对多波束测深精度的影响,指出了三个特征海区声速结构的分布特点。

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.

200海里以外大陆架划界技术及其应用

本文讨论了法律意义的大陆架与科学意义的大陆边缘的异同,介绍了扩展200海里以外大陆架的两条公式线、两条限制线和海脊规则等主要的外大陆架划界技术方法,论述了运用这些划界规则的条件和标准,并指出了我国东海部分海域外大陆架划界案的基本原则、科学基础、法律依据和外部界限.

水力冲孔在新义矿瓦斯抽放中的应用

为了消除新义矿高瓦斯、低透气性、抽采效果差的状况,采用水力冲孔技术。文章主要介绍了水力冲孔卸压增透措施的消突机理及工艺流程。结果表明通过采用水力冲孔后,在相同数目钻孔的条件下,可有效提高钻孔的使用率,煤体瓦斯含量明显低于突出临界值指标,瓦斯抽放率也达到50%以上,煤层透气性系数扩大了近10倍;通过对钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q值与钻孔钻屑解析指标Δh2三项指标测试均未发生超限,以此为矿井的安全生产提供保障。

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.

浙皖下扬子区小构造分区的宏观、显微构造特征与油气演化

本文在进行大量宏、微观构造观察的基础上,通过小构造的分区研究和变形温度的测定,结合区域有机地化和油气分布特征,将浙皖下扬子区从浅至深分为挠曲区、破-流劈理区和叶理-流动区三个构造区(变形温度主值分别为350℃、420℃、>500℃),它们形成于印支-早燕山期的强烈的陆内造山运动。各小构造区处在不同的油气演化阶段,即叶理-流动区为干气后阶段,破-流劈理区为过成熟阶段,挠曲区为成熟或高成熟阶段。

多波束测深瞬时姿态误差的改正方法

详细分析多波束测深瞬时姿态误差对水深的影响及在3维地形图上的外观表现,针对性地提出相应的改正措施。将测量的水深数据去除地形趋势信号,得到受姿态误差影响的水深误差数据,采用其是否与横摇变化率和横摇测量值具有线性关系判断属时延还是尺度引起的姿态误差,再搜索确定时延值或尺度系数,以此参数对受影响的区域进行改正。从实测数据处理结果来看,改正结果较理想。

浅水多波束勘测数据精细处理方法

系统分析多波束勘测水深的误差表现,针对性地提出相应的改正措施,首先去掉勘测质量差的重复覆盖条带,改正横摇校准残差,然后根据提出的浅水常梯度声速模型,搜索确定模型参数,以此模型参数及波束到达角和旅行时对每个波束重新进行归位计算,接着自动删除多余边缘波束,最后网格化水深数据并以对应的波束号确定中央和边缘波束位置,对格网中边缘波束进行强制微调,得到光滑的格网水深数据。从实测数据结果来看,本文算法物理意义明确、切实可行、后处理速度较快,改正结果较理想。

晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17 Ma前南海海盆的残留扩张中心。对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究。两个样品的SiO2含量分别为60.3%和63.6%,Al2O3含量分别为17.56%和17.55%,TiO2含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62。根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩。对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点。样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704 183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512 827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.686 68,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.679 62,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.002 61,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成。经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)^(10.0±1.80)Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物。对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动。

冲绳海槽弧后扩张证据及关键问题探讨

在冲绳海槽区采用国内最新勘测的多波束数据构建高分辨率的DTM(DigitalTerrainModel),选择典型海区绘制了相应的三维海底形态图件,并在此图件基础上定量分析了冲绳海槽典型构造地貌形态:海底峡谷、海山、构造洼地和构造台地,统计分析表明冲绳海槽存在近似平行和近似垂直海槽轴向两种走向的构造地貌单元。对构造地貌的成因机制进行了推测,认为菲律宾板块和欧亚板块间的相互作用是产生与海槽走向垂直的构造形态和弧后扩张的动力源,而弧后扩张则产生了沿海槽走向分布的线性海山和雁行排列的构造洼地。在中部和南部海槽这两种作用力交织在一起,产生两类海底地貌形态共存的构造格局。对目前关于冲绳海槽构造研究的几个关键问题进行了探讨,阐述并支持了冲绳海槽弧后盆地扩张成因的观点;定量估算了冲绳海槽三幕构造运动的方向、扩张量和半速率;从动力学角度阐述了沟 弧 盆体系的形成演化过程;阐述了冲绳海槽三幕构造运动的演化过程和特征:中新世的拱顶、断陷,上新世—早更新世的被动拉张,晚更新世—全新世后的主动弧后扩张。三幕构造运动的方向、特征和动力机制明显不同,运动方向的多次改变导致海槽内多种走向构造地貌的存在。近代的海槽扩张有明显活跃和加速趋势。

西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正

在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明OBS位置一般偏离设计点1km左右,其误差范围在20m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴.

多波束测深边缘波束误差的综合校正

边缘波束误差是影响多波束测深数据精度的主要因素,数据精度影响其可信度和使用范围,也是进行相关研究的基础.多波束勘测系统声呐参数的精确校正、勘测区声场模型的建立以及实时勘测海洋噪声的合理剔除是影响边缘波束数据质量的关键因素,严重时甚至导致勘测数据出现沿测线方向的条带状假地形或地形位置偏移.上述因素对多波束勘测数据的影响是一个综合作用的过程,靠单一的校正或编辑方法很难提高采集数据的精度.以多波束勘测原理和声学理论为指导,以多波束实测数据为研究基础和分析对象,运用GIS面向对象方法,全面分析造成多波束勘测大误差边缘波束的原因,并探寻改善已勘测多波束大误差数据、提高数据精度的综合处理方法,最终以可视化的方式实现人机交互处理.该项研究成果已初步应用于海洋项目总图编绘工作,并取得了预期效果.

南海深地震探测的重要科学进程：回顾和展望

南海是西太平洋最大的边缘海之一,研究其深部地壳的结构对深入认识南海共轭边缘的构造属性、深海盆形成演化历史、含油气盆地的形成机制均具有十分重要的科学意义。南海地壳结构的深地震探测从构造区域上可分为南海北部陆缘、南海南部陆缘、南海中部深海盆等几个海域,在探测技术上经历了声纳浮标、双船扩展剖面(expanding spread profile,ESP)、海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)探测3个阶段。特别是近20年OBS探测蓬勃发展,从南海北部、发展到南海南部、再到南海中部,从二维直线探测到三维网格探测。这些探测和研究得到了宝贵的深部地壳结构信息,为南海的形成演化理论提供了重要依据,同时也推动了国产OBS的应用和人才队伍的培养。而最新完成的深海盆三维OBS探测标志了一个新的历史阶段,具有非常深远的科学意义。

神狐—一统暗沙隆起中部新生代地层层序划分及沉积演化

利用中德合作“南海地球科学联合研究”SO 4 9航次所采集的地震测线 ,对南海北部陆缘神狐—一统暗沙隆起中部的新生代地层层序进行了划分 ,并与北部的珠江口盆地的层序进行了对比。共识别出SB1、SB2 、SB3 、SB4和Tg5个主要反射界面 ,对比表明 :Tg反射面为新生界基底反射 ,SB1、SB2 、SB3 、SB4相当于珠江口盆地的二级层序界面 ,层序界面年龄分别为 :10 .5Ma、2 1.0Ma、2 5 .0Ma、39.4Ma。在此基础上 ,对隆起区新生代沉积环境及其演化进行了分析 ,认为隆起区新生代沉积经历了断陷湖泊—滨浅海—深海相的演变过程 ,隆起区主要隆升时期为晚渐新世—早中新世。

南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。

基于矿井通风网络分析程序的通风系统布置

赵固一矿主要通风机工作风量12 494 m3/min,风压达2 918 Pa,接近《煤矿井工开采通风技术条件》要求的2 940 Pa,矿井几乎无富余风量。随着开拓距离的不断增大,通风距离越来越长,风压会越来越大,风量将越来越小,矿井供风难度不断增加。采用矿井通风网络分析程序进行了网络解算,对风量过大的工作面进行了合理的控风,满足了矿井安全生产需要。

西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果

在西南印度洋热液活动A区(49°39′E)开展的三维海底地震仪(OBS)探测实验为研究该区域的深部地壳/上地幔结构提供了重要基础,而OBS数据处理是获取研究区三维速度结构的基础环节。文章介绍了此次实验中所用的3种不同类型OBS(国产、法国和德国OBS)的数据处理流程,包括地震数据解编处理、截裁处理和地震信号的可视化处理;并以第2790炮为例分析了3种类型OBS记录数据的波形和频谱特征。结果表明,由于受不同类型OBS的频带、传感器和拾震器等影响,国产与法国OBS都能记录到长周期和短周期噪音,而德国OBS只记录到短周期噪音;但经带通滤波后,3种类型OBS都能够很好地压制噪音,突出有用的气枪信号;对比3种类型OBS(分别以OBS04、OBS08和OBS23为例)沿主测线X1X2的综合记录剖面,发现3种类型OBS都能够记录到多组清晰可靠的P波震相,如直达水波、Pg、PmP和Pn震相,为下一步A区的三维层析成像奠定了坚实数据基础。

南海珠江口外海底峡谷形成的控制因素及过程

珠江口外海底峡谷是南海北部陆坡海底峡谷群的典型代表。该海底峡谷始于南海北部陆架,向下走向经历多次转折,峡谷末端进入南海深海盆后,发育为小型海底扇形体。该峡谷特征独特,地貌多变,不仅是陆架-陆坡-海盆物质交换的通道,也是陆缘沉积物堆积的场所。利用在该区获得的多波束数据,结合多道地震数据,研究该海底峡谷的地貌和沉积充填特征,分析珠江口外海底峡谷形成发育的主控因素和发育过程。研究发现,珠江口外海底峡谷的形成受到新生代构造作用的控制。中新世以来,白云凹陷开始发生强烈的沉降作用,变为陆坡盆地,研究区陆架陆坡深水盆地的沉积格局开始形成,陆架坡折带北迁至白云凹陷北侧。21Ma以来海平面多次下降至陆架坡折带附近,陆架出露,古珠江可以直接穿越陆架到达坡折带,并向下陆坡和深水盆地倾泻物质,从而开始了珠江口外峡谷和冲沟群的发育。研究区发育的北北西—北西向(NNW—NW)断裂控制了部分水道的展布。北侧陆坡区大量发育的小型峡谷群是陆源物质向下陆坡和深水盆地输送的主要通道。海底峡谷中下段主要依托于白云凹陷古地形发育,长期处于堆积状态,接受了经由峡谷输送的绝大部分物质。

粤西-琼东北近海沉积物的运移和沉积

为了深入认识珠江现代入海物质在粤西陆架随海流迁移扩散的路径和沉积中心,利用GaoCollins方法分析了粤西-琼东北近海1 515个站位的粒径趋势,并用210 Pb法测定了8支柱样的现代沉积速率。结果表明,在粤西沿岸流和南海暖流这两个相向海流的共同作用下,珠江口外珠江来源的泥质沉积物的主体被限制在-50m等深线以浅的内陆架。现代珠江入海物质能维持粤西陆架泥质沉积区0.1cm/a左右的现代沉积速率。在川山群岛至海陵岛一带和琼州海峡东侧泥质区,分别受岛屿阻挡和逆时针中尺度涡旋的影响,形成了现代沉积中心。在沉积物不同粒级的来源和搬运方式存在差异的地方,粒径趋势分析结果可能主要反映的是粗颗粒沉积物的运移趋势,而非细颗粒沉积物的运移方向。