晚更新世以来南海中央海盆沉积物的磁学特征:对物源和东亚季风演化的指示

南海沉积物记录了丰富的高原隆升剥蚀、古海洋、东亚季风和区域构造演化信息,是研究东亚季风和古环境演化的理想材料.但是,由于南海沉积环境复杂,物质来源多样,使得沉积物定年和环境气候探讨的难度加大.为此,本文选取南海中央海盆的SCS-01钻孔作为研究对象,建立其准确的年代框架,综合利用磁学和地球化学分析方法,探讨沉积物物源及其对东亚季风演化的指示.首先,通过对沉积物样品的岩石磁学特征分析,表明沉积物的主要载磁矿物为低矫顽力的假单畴磁铁矿,载磁矿物颗粒大小均一、含量变化小,基本符合建立地磁场相对古强度(Relative Paleointensity,RPI)曲线的"均一性"标准.在此基础上利用磁化率和非磁滞剩磁对天然剩磁进行归一化处理得到RPI,将钻孔的RPI曲线与全球或区域的标准RPI曲线(Sint-200,NAPIS-75和SCS-PIS)进行比较,得到了6个年龄控制点,并结合AMS-^(14)C测年结果,建立了南海中央海盆75 ka以来的时间框架.SCS-01钻孔的RPI记录和其他全球性观测结果的一致性表明,南海的沉积物记录了全球尺度的地磁场古强度行为模式.综合稀土元素和沉积物记录的磁学信息对沉积物的来源进行探讨,结果表明SCS-01钻孔的沉积物主要来源于台湾地区,少量来自吕宋岛区域,这为进一步全面了解南海各区域的沉积物物源分布提供了数据支撑.另外,SCS-01钻孔的环境磁学记录可以较好地反映75 ka以来东亚季风在冰期-间冰期的变化,为该钻孔地区千年尺度上的气候变化提供可靠指标.

南海南部海域中中新世(T_3界面)构造变革界面地震反射特征及构造含义

南海南部海域油气资源丰富,由于盆地沉积厚度大、沉积相横向变化快和构造演化复杂等原因,致使该海域新生代地层的划分方案差异大,地层时代的认识也存在较大分歧,这极大地制约了对盆地油气资源评价的正确认识.本文在总结国内外不同分层方案基础上,通过收集国外在南海南部深水区两口关键钻井的资料,开展曾母和北康两盆地重处理二维地震剖面的构造-地层解译,以及联井剖面的井震对比,重新识别和标定新生代重要构造变革面的地震反射特征.根据海域钻井、地层岩性、沉积环境、构造应力体系和古生物资料的综合对比研究,结合婆罗洲陆地测年结果和区域构造事件,重新厘定中中新世T3构造变革面的发育时代,年龄为15～17Ma,分析了该界面的构造含义,认为其是南海海底扩张停止的一个构造响应界面,在南海南部海域对应南沙运动,在北婆罗洲地区表现为沙巴造山运动.

南海北部新生代构造演化序列及其油气成藏意义

本文从构造地质学的基本理论出发,在综合分析板块作用、壳幔作用、岩浆热事件、构造变形、沉积作用等地质作用特点及其相互印证与制约关系的基础上,梳理了南海北部新生代主要构造事件和构造演化序列,提出受欧亚、印澳、太平洋3大板块的共同影响,南海北部新生代主要构造运动划分为礼乐运动、西卫运动一幕、西卫运动二幕、南海运动、南沙运动5次较为合适。其中礼乐运动使南海北部进入裂陷发展阶段,并产生NE走向小型断陷;西卫运动一幕使断陷进一步扩展;西卫运动二幕使南海北部由断陷向断坳转变,断陷走向向NEE向转变;南海运动使南海北部进入坳陷发展阶段;南沙运动使南海北部进入差异性区域沉降阶段,构造格局基本形成。南海北部这种构造演化序列造就了前古近系、古近系、新近系3层含油气结构层系及始新统湖相、渐新统湖相—湖沼相及海陆过渡相和中新统海相3套烃源岩,围绕3套烃源岩可形成"上生下储上盖"、"自生自储自盖"与"下生上储上盖"3类成藏组合和背斜、古潜山、地层-岩性等多种类型的油气藏及其复式油气聚集带。

北极阿拉斯加北坡盆地地质构造特征与油气资源潜力

阿拉斯加北坡盆地位于北极圈北部一个古、中、新生代叠合盆地,主要发育石炭系以来海相—非海相碎屑岩、海相碳酸盐岩。盆地的主体构造呈NWW—NW向和近EW向,经历了前中泥盆世埃尔斯米尔造山、晚泥盆世—中侏罗世被动边缘、中侏罗世—早白垩世裂谷以及晚期的布鲁克斯造山和前陆4个构造演化阶段。盆地主要发育生油为主的三叠系和侏罗—白垩系页岩、生气为主的盆地相页岩2套烃源岩,以二叠系—下三叠统非海相和三角洲相碎屑岩、下三叠统和下白垩统浅海相砂岩、石炭系台地相碳酸盐岩和密西西比阶埃迪克特群非海相砂岩为盆地主要储层。其盖层分布广泛且封盖条件良好,以构造和构造-地层复合圈闭为主。盆地大部分石油产自埃尔斯米尔储层,石油和天然气待发现资源量大,主要位于盆地北部,其中楚科奇海岸和布鲁克斯山前的构造发育带以及北部深水地层圈闭是未来油气有利勘探区域。

珠江口盆地向海阶梯状断裂特征及成因分析

珠江口盆地是南海北部大陆边缘新生代发育起来的裂陷型盆地,蕴藏丰富的油气资源,同时位于华南块体与南海块体的洋陆转换带上,因此研究珠江口盆地的裂陷演化过程对探讨南海的成因机制有重要的意义。前人研究成果表明,珠江口盆地新生代的断裂以NE向和NW向为主,把珠江口盆地分隔成南北分带、东西分块的构造格局,本文通过地球物理资料解释发现其中NE向断裂呈明显的向海阶梯状排列的发育特征,控制着珠江口盆地从北向南的裂陷演化过程以及沉积构造迁移。结合区域构造演化背景分析,认为太平洋板块俯冲以及印度-欧亚板块碰撞引起的远程和深部效应是阶梯状断裂的主要动力学机制,南海北部岩浆活动、张裂作用以及南部洋盆的洋脊跃迁等构造事件在时空上为连续、有序的构造事件,与深部地幔物质一边上涌一边向南迁移有关。

南海西北部16 kaBP以来沉积物的环境磁学特征及其物源指示意义

南海是西太平洋最大的边缘海,对东亚季风和全球气候变化具有敏感的响应,然而目前对南海沉积物的物源分析仍存在众多争议。对南海琼东南盆地SCS-02孔的沉积物样品进行了系统的磁学分析,旨在通过环境磁学参数追踪沉积物的来源。结果表明,SCS-02岩芯的磁性矿物主要为磁铁矿和赤铁矿。自16 kaBP以来,磁性矿物的粒径和成分发生了系统变化,指示了沉积物源-汇过程的改变。15.5~16 kaBP期间,磁化率较高,粒径较粗,矫顽力也较高。海平面比现今低100多米,莺歌海出露于海平面以上,古红河口距研究区较近,红河的物质可以较容易到达沉积区,因此该时期红河贡献较大,珠江和台湾贡献较小。7.5~15.5 kaBP期间,随着海平面的迅速上升,磁性矿物组成和粒度发生了变化,总的磁性矿物含量减少,磁铁矿的含量逐渐增加,粒度变细,表明随着海平面的升高,珠江和台湾的贡献有所增加。7.5 kaBP以来,现代的海陆格局基本形成,磁性矿物组成和粒度变化较稳定,沉积物主要来源于红河和珠江。因此,环境磁学参数可以指示南海西北部沉积物的源-汇变化,为海平面变化和气候演化研究提供有效参考。

印度洋东经90°海岭表层沉积物浮游有孔虫分布特征及其影响因素

对东印度洋90°海岭附近海域82个表层沉积物样品中的浮游有孔虫进行鉴定统计分析,揭示了研究区表层沉积物中浮游有孔虫区域分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨。研究表明,东印度洋90°海岭附近海域表层沉积物中浮游有孔虫呈现典型的热带-亚热带组合特征,共鉴定出浮游有孔虫30种。运用聚类分析,得到3个浮游有孔虫组合:组合类群Ⅰ主要分布在5°~10°N的孟加拉湾南部开阔海域,主要种属包括Globigerinoides sacculifer, Globigerinoides ruber, Neogloboquadrina dutertrei,体现了生产力及海水盐度对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅱ主要在5°N至5°S,沿东经90°海岭分布。主要种属包括Globigerinoides ruber,Globorotalia menardii,Neogloboquadrina dutertrei,体现了水深及生产力对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅲ对称分布在组合类群Ⅱ两侧水深较深的海域,主要种属包括Globorotalia tumida, Globorotalia menardi, Pulleniatina obliquiloculata,体现了水深对有孔虫组合特征的影响。根据有孔虫组合类群分布特征,推断水深、盐度及生产力是影响本海域浮游有孔虫分布的最主要因素。

“中布容事件”时南极底层流在马里亚纳海沟南部的沉积记录

对马里亚纳海沟南部的柱状样品进行了涂片粒度、岩心扫描(XRF)、古地磁及磁化率各向异性分析。古地磁分析结果表明,该柱底部507 cm处发生了倒转事件(B/M界限),表明该柱至少记录了78万年以来的沉积环境演变,通过对古地磁相对强度及倾角长期变化分析建立了该柱布容时期以来年代框架。涂片粒度分析及XRF扫描结果均显示,该柱样沉积物类型自底部到顶部发生了根本性转变,底部以代表陆源输入的远洋黏土为主,上部以代表生源作用的硅质软泥为主,分析认为造成这种变化的主要原因在于中布容事件(MBE)时南极底层水(AABW)对该区域的影响。结合沉积物类型、磁化率各向异性及古地磁年代学分析,认为中布容事件对该柱样所在区域的影响始于约553 ka,南极底层流开始影响该区域,沉积物类型由陆源向生源转变;到约417 ka时,沉积物类型主要成分已完成由陆源向生源转变,之后,南极底层流进一步增强;到约336 ka时,沉积物类型几乎全由硅质软泥主导,且之后不再发生较大变化,表明MBE对该区域影响的结束。

西藏蓬错蛇绿岩年代学、地球化学及岩石成因

蓬错蛇绿岩具有较完整的蛇绿岩岩性单元组成,是研究班公湖–怒江缝合带中段构造演化的良好载体。辉绿岩中获得一组锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为159.0±2.1 Ma,表明蓬错蛇绿岩形成于晚侏罗世。辉绿岩及玄武岩样品全岩主、微量元素组成兼具岛弧与N-MORB端元地球化学特征。两件辉绿岩样品(^(87)Sr/^(86)Sr)_i值介于0.7055～0.7063之间,ε_(Nd)(t)介于11.28～11.84之间。地球化学及年代学特征表明,蓬错蛇绿岩形成于活动陆缘弧前构造环境,岩浆源区为类似N-MORB的亏损地幔,并主要叠加了俯冲流体的影响。结合区域蛇绿岩、岛弧岩浆岩分布及沉积记录,蓬错蛇绿岩的形成与班公湖–怒江特提斯洋南向拉萨地体之下俯冲作用有关,并与藏北湖区其他早侏罗世–早白垩世蛇绿岩一起构成区内多岛弧盆系统。

南海边缘海多金属结核与大洋多金属结核对比

本文通过系统对比分析前人研究成果,研究了南海边缘海多金属结核的成矿特征,结果表明:南海边缘海结核的矿物组成与大洋结核相似,均主要由锰相矿物和铁相矿物组成,其中锰相矿物主要为水羟锰矿和钡镁锰矿,铁相矿物主要以无定型铁氧化/氢氧化物形式存在,另外南海边缘海结核中含有大量硅酸盐矿物,表明在南海结核成矿过程中受到大量的陆源碎屑矿物混杂;相对于大洋主要经济成矿区的多金属结核,南海边缘海多金属结核中主要的经济元素如Mn、Cu、Co、Ni和Zn质量分数较低,而亲陆源性元素如Fe、Ti、P、Nb、Pb、Rb、Sc、Ta、Sr、Th和REY(REE和Y)等质量分数较高;南海边缘海多金属结核的元素地球化学特征和REE配分模式显示其为水成成因,并呈现更低的Mn/Fe值;同时南海边缘海结核也具有较快的平均生长速率及较高的δCe正异常,表明其生长在更为氧化的海水环境。虽然较快的沉积物沉积速率和动荡的海水环境影响了南海边缘海结核的成矿,但大量陆源物质进入海洋也为南海边缘海结核提供了丰富的成矿物质来源,便于南海边缘海结核的快速生长成矿。南海边缘海结核富集有Fe、Ti、Pb、Rb、Th和REY等金属元素,同样可以作为极具潜力的海洋矿产资源。南海边缘海多金属结核具有其独特的地球化学特征,与大洋多金属结核存在着明显差异。

西太平洋帕里西维拉海盆不对称性发育特征及其成因

西太平洋帕里西维拉海盆是伊豆—小笠原—马里亚纳"沟-弧-盆"体系下众多弧后扩张盆地中最大的一个,地质、地球物理资料显示该海盆具有明显的不对称发育特征,但长期以来对其成因缺乏系统研究。本文深入分析了帕里西维拉海盆东西两侧的几何形态、地形地貌、沉积特征与地球物理特征,以及盆地南端东翼的缺失和西翼明显的弯曲构造特征,并结合海盆区域板块运动机制研究认为:盆地不对称性发育特征的成因主要在于盆地的构造发育背景、盆地两侧构造活动与沉积环境的差异,盆地东西两侧的不对称发育主要受盆地发育过程中两侧的构造过程与沉积环境控制;盆地南端东翼的缺失和西翼的弯曲构造更多地受到东侧加洛林板块特别是加洛林脊俯冲作用的影响。

南海海洋地磁固定观测站建设初步研究

为填补我国海洋地磁固定观测的空白,支撑科学研究、防灾减灾、海洋资源开发,维护国家的海洋权益和履行我国在南海海域负有的国际责任,急需在南海建设岛礁和海底地磁固定观测站。通过初步分析国外海洋地磁观测站案例、南海岛礁基础设施现状以及海底观测网计划实施情况,认为南海海洋地磁固定观测站建设的条件已经成熟。文中给出了合理空间布局、分步实施、因地制宜及智能化观测的建议。

珠江口黄茅海底质沉积中介形类的生态类型及其分布特征

文章通过对黄茅海底质沉积样品中的介形类生态类型进行研究,探讨其空间分布特征。研究结果显示:研究区内出现的介形类可划分为4种生态类型,总体表现为以近岸广盐型分子占主导地位,优势度极高;浅海多盐-真盐型分子次之;而广海真盐型和淡水-微盐型分子丰度很低。根据黄茅海河口湾的水体条件,可大致将研究区划分为5种亚环境区,各区内的介形类生态类型组成也存在较大差别,表现出不同的空间分布特征。介形类分布受海水盐度控制最大,其次为水动力条件。在水体盐度小、水动力条件强的河流入海口及其影响区域,介形类丰度小,且生态类型单一;而在黄茅海河口湾南部海域,由于海水底层盐度全年在15‰以上,水动力条件适宜,介形类丰度总体较高,生态类型增多。

琼州海峡路由区工程地质特征及其与环境变化的关系

琼州海峡是粤西海域与北部湾的物质交换的通道,地质环境复杂。根据实测资料分析,结合前人研究成果,系统研究了琼州海峡海缆路由区的海底工程地质特征及其与环境演变的关系。研究表明,琼州海峡路由区水文条件、地形地貌、物质组成、物理力学性质等工程地质环境要素复杂多样,它们在分布和成因上既有区别又有联系。晚更新世以来的琼州海峡海平面的变化,决定了该区域海底工程地质条件的发生与发展。未来全球气候变暖造成的海平面的持续上升,改变琼州海峡区域环境条件,将会对经济发展和海底工程建设安全构成潜在威胁,应该引起高度重视。

南海东南部陆缘S3界面(中中新世末)属性及其意义

南海东南部陆缘发育多个新生代沉积盆地,其构造-沉积响应记录了南海形成演化的丰富地质信息。中中新世末S3界面是南海东南部新生代沉积盆地热沉降期的重要地质界面,但目前研究尚不充分,且对其地质属性也存在较大争议。在钻井资料约束下,通过对礼乐盆地和西南、西北巴拉望盆地二维地震测线的精细解释,结合钻井岩性资料,从地震相-沉积相、构造沉降速率以及沉积中心迁移等变化角度,系统总结了S3界面的特征。该界面是区域性不整合面,可全区域追踪解释,但在研究区不同构造位置界面特征具有明显差异:在盆地边缘和岛礁发育区界面具有显著的"下削上超"不整合现象,而凹陷内多表现为整合接触,但局部伴生水道下切现象;在西北、西南巴拉望陆架和陆坡区,界面上下存在岩性和沉积相突变现象,局部由半深水-深水相突变为滨-浅海相。构造沉降分析显示,中中新世研究区以区域快速沉降为主,中中新世末(S3界面时期)沉降速率开始普遍减小,可能与南海扩张结束后深部动力机制有关。厘定S3界面的形成时间约为12Ma,认为其可能与菲律宾岛弧与巴拉望岛碰撞造成的大规模抬升事件有关。另外,研究区S3界面之上发育的富砂和富碳酸盐岩的重力流沉积体系则可能是12.5Ma以来全球海平面相对下降的直接响应,期间多次区域性的海退有利于砂质和碳酸盐岩沉积物向深水区的搬运。

印度洋东经90°海岭现代沉积物稀土元素组成及其物源示踪意义

基于印度洋东经90°海岭42个表层沉积物的粒度和稀土元素(REE)组成及其空间分布特征,判别了研究区现代沉积物的主要来源,并结合水动力格局等要素探讨了东经90°海岭北部区域沉积物输运方式。结果显示,研究区42个表层沉积物总稀土含量(∑REE)为26.37~156.8μg/g,平均值为57.35μg/g,特点是轻稀土含量(∑LREE)高,重稀土含量(∑HREE)低且均一、存在明显的Ce和Eu异常。REE组成和空间分布受沉积物来源控制显著,球粒陨石标准化后的Sm/Nd-δEu物源判别图以及判别函数(FD)结果显示,研究区北部表层沉积物的最主要来源是伊洛瓦底江陆源物质,次要来源是戈达瓦里-克里希纳河输入的印度半岛物质,而南部区域则受苏门答腊岛陆源物质影响显著。不同源区沉积物在研究区的输运过程主要受控于热带季风系统驱动下的季节性表层环流以及浊流和风。

火箭助推器残骸海上落区监测技术探索与实践

针对火箭助推器残骸海上落区监测面临的挑战,对助推器残骸海上监测内容、监测平台、关键技术进行了研究,提出了助推器残骸海上监测技术路线。在此基础上,成功实施了长征五号运载火箭的监测任务,为研究火箭残骸再入及解体规律,完善落区设计与选择提供技术支撑。最后给出了火箭残骸海上监测技术研究的发展方向和内容,以期对后续工作提供有益参考。

海底光缆磁法探测技术研究与应用

在光缆的路由调查过程中,已铺设的光缆因目标小,且有一定埋设深度,侧扫声呐或浅地层剖面等声学手段难以识别。文章介绍了海底光缆的结构和磁性特征,重点分析了远供电源系统供电情况下,海底光缆磁异常正演曲线特征,并选用与正演模型极为相似的光缆进行实测,验证了海底光缆以远供系统电流产生的磁场特征为主、磁异常强度与电流强度和埋设深度有关、光缆位置位于异常曲线几何中心。根据已铺设光缆的磁异常正演曲线特征,可采用磁法探测手段结合水下定位技术,对光缆进行精确定位。以湾区互联海缆(BtoBE)浅水区磁法探测为例,对调查过程中的测线布设、仪器设备、数据处理、成果图件绘制以及交越点位置的判定进行了介绍。文章对于解答海底光缆异常成因,实施类似光缆勘察项目中的磁力探测具有借鉴作用。

中建南盆地后扩张期T_(5)和T_(3)不整合面的发育特征及对南海科学钻探的意义

中建南盆地是位于南海西部陆缘的一个走滑拉张型盆地,具有南海北部张裂和西部走滑的双重构造特征,盆地发育新生界多个区域不整合面,对于研究盆地的沉积-构造演化史、油气资源以及南海的形成过程都具有重要意义。本文通过收集越南钻井约束,对广州海洋地质调查局的深反射地震剖面进行了重新解译,标定南海扩张结束后(中中新世以来)T_(5)和T_(3)两个区域不整合面的地质属性,结合区域构造运动分析,认为:T_(5)不整合面形成于南海海底扩张停止时期的碰撞不整合面,对应于红河-南海西缘断裂带从左旋运动到右旋运动的过渡期,时代为15 Ma,地震剖面揭示该界面总体的构造活动不强烈,推测沙巴造山运动在中建南盆地的响应已大幅减弱。T_(3)不整合面对应于区域性重要板块重组事件和全球海平面快速下降的构造转换面,与红河-南海西缘断裂带右旋走滑密切相关,时代为11.6 Ma,地震剖面显示该界面具有明显的剥蚀削截特征,同时是南海西部大规模碳酸盐岩、水道和扇体开始发育的重要时期,推测为南沙运动或万安运动在盆地内强烈作用的结果。研究表明,南海后扩张期表现出强烈构造活动及沉积响应的差异,通过未来大洋钻探,可明确南海西部T_(5)、T_(3)两个区域不整合面的空间变化特征和区域动力学环境,为认识南海西缘断裂带对西部沉积盆地群成因机制以及油气分布的控制作用提供依据。

西太平洋卡罗琳海域沉积速率:来自3种测年方法的限定

为了更好地认识西太平洋暖池区北部卡罗琳海域沉积速率的变化,利用放射性碳测试(14C)、氧同位素及古地磁方法对采自西太平洋卡罗琳地区一根长217 cm的柱状样开展了综合年代学分析。14C数据获取了样品上部44.3 ka BP以来的年代数据,在此基础上利用氧同位素及古地磁相对强度数据建立了该柱125 cm至表层的年代框架,对应为MIS4期(约8万年)以来的沉积。进一步分析发现本柱在126~127 cm处存在明显沉积间断,虽然该处已超出^(14)C测年范围,但古地磁测试结果表明该柱位于布容正极性时期,同时古地磁强度与氧同位素的变化关系为沉积间断以下年代数据获取提供了可信的证据,表明该阶段对应距今13万年至18万年时期。本柱沉积速率在沉积间断前后均较为一致,为1~2 cm/ka。同时对比不同方法获取的沉积速率之间差异后,发现个别层位可能由于较高的有孔虫破壳率,导致14C值存在较大偏差。