南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂研究新进展

文章基于深地震探测数据与大洋钻探资料,研究了南海北部被动陆缘洋陆转换带张裂–破裂机制科学问题。2018-2023年在国家基金委共享航次的协助下,实施了三维深地震探测实验,共投放海底地震仪52台次,海底电磁仪2台次,放炮数量达8750炮,累积获得了294Gb的第一手数据,并取得了一系列的创新性成果:1)首次获得南海北部陆缘洋陆转换带深达上地幔的三维速度结构,精准确定了研究区洋陆转换带三维空间展布范围宽度为10~20km;2)揭示南海北部陆缘异常活跃的岩浆作用,提出了不同时间段的构造与岩浆相互作用方式,岩浆活动随着伸展作用不断向洋迁移并逐渐占据主导地位;3)建立了边缘海独特的张裂–破裂地质演化模型,最后一期强烈的岩浆活动导致岩石圈破裂,形成由玄武岩为主的“鳄鱼嘴”构造,同时张裂–破裂过程沿其陆缘走向又存在显著的构造–岩浆差异性。

香港与珠三角地区海陆联合地震探测的数据处理

介绍了香港与珠三角地区海陆联测地震数据处理的一般流程及方法,讨论了导航数据记录时间存在误差的问题及其解决方法,对数据处理程序进行了改进,使之更加通用化。提出了数据处理中需要改进之处,对较远的地震台站采用滤波、均衡、剪切等处理手段,突出弱震相,压制强噪音。广东和香港地区的大部分固定台站均可清晰识别出有效信号,这是首次利用固定台站记录到远距离海上气枪信号,最远接收距离达到240多公里,获得了较好的观测结果。

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。

冲绳海槽天然气水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析,在冲绳海槽南部和中部发现了拟海底反射层(BSR)现象。通过对海底异常反射层的振幅特征、速度异常和AVO属性分析,说明该BSR可能反映了天然气水合物的存在,并发现冲绳海槽断层与天然气水合物的形成有密切关系。

OBS记录的时间和定位误差校正

根据地震波传播的时距关系,利用海底地震仪子母钟对时记录、测深数据和近炮点数据,使用数据处理软件OBSTOOL,对南海北部采集的海底地震记录进行高精度时钟校正处理。通过反演确定放炮延迟和海底地震仪的漂移参数,为准确反演速度奠定了基础。分析结果显示,南海北部OBS数据放炮延迟为1.278s,最大时钟校正量为2.394 s,OBS偏离测线最大距离为652m,这些将会导致浅层正、反演结果不准确,影响BSR的正确识别。

南黄海OBS2013海陆联合深地震探测初步成果

为了研究渤海—山东半岛—南黄海一线的深部构造特征,利用海区气枪震源和陆区爆破震源探测,于2013年在胶东、渤海和南黄海布设了一条海陆联合深部地震探测剖面。海陆联测剖面包括渤海和南黄海两条海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)测线和一条陆上地震测线,是首次在南黄海地区布设的OBS深地震测线。文章对南黄海段测线上的海底地震仪数据进行了数据预处理,其中包括地震数据解编处理、截裁处理等,结果表明,此次实验海底地震仪记录质量良好,可以清晰地识别出Ps、Pg、Pm P等多组震相,还首次观察到了来自千里岩隆起带上的P波震相,说明数据处理流程是可行的;再结合地质地球物理资料,初步分析了南黄海不同构造单元的震相特征,为下一步地壳速度结构的模拟及解释工作奠定了良好的基础。

马里亚纳海沟俯冲带深地震现状对马尼拉海沟俯冲带的研究启示

综述了马里亚纳海沟俯冲带二维（2D）和三维（3D）深地震探测的研究进展, 要点如下： 1）伊豆-小笠原岛弧下方玄武质火山岩的物质成分基本一致, 中地壳的速度特征与陆壳相似, 岛弧底部镁铁质到超镁铁质的壳幔过渡层（crustmantle transition layer, CMTL）通过拆沉（delamination）等作用返回地幔, 实现由岛弧到陆壳的演化; 2）不同年龄的洋内岛弧具有不同的速度结构特征, 说明它们的地壳密度不同, 可用不同的模型来解释; 3）岛弧体系中速度结构及演化历史在时间和空间上的特征变化, 揭示了俯冲开始时洋壳和地幔的属性以及俯冲开始的原因.马尼拉海沟与马里亚纳海沟相比, 虽然地质背景不同, 但研究方法可以借鉴.今后的马尼拉海沟俯冲带探测的重点包括海底地震仪2D/3D 联合探测、海底电磁探测, 以及天然地震的长期观测等.马尼拉海沟项目的实施将加深对俯冲带运行机制的认识.

珠江口区域海陆联合三维地震构造探测的数据处理与震相识别

以海上气枪和陆地人工爆破作为震源,利用陆地流动地震台站、固定地震台站和海底地震仪(OBS)同步接收信号,首次在南海北部珠江口区域进行了海陆联合三维地震构造探测。文章详细介绍了此次海陆联测的地震数据采集和观测系统、数据预处理方法和震相识别。固定、流动地震台站和OBS大部分均能较清晰地识别出多种震相,包括Pg、Pc P、Pm P、Pn、Sg等深部震相。气枪和人工爆破震源的联合使用以及海陆密集台站的同步接收信号,有效地提高了海陆过渡带的射线覆盖和交叉程度,为获取研究区海陆过渡带的地壳精细结构奠定了基础。

三瞬属性在南黄海第四纪地震地层分析中的应用

浅剖和单道地震是大范围研究新近纪以来沉积特征的主要技术方法,由于地震资料分辨率的限制,往往只能划分大的沉积单元,不能识别亚相、微相等,而地震资料的瞬时属性可以更加精细地刻画地层信息。基于2013年在南黄海陆架获得的单道地震资料,对南黄海中西部海域第四系进行了分析,并利用单道资料的三瞬属性对地层进行地震地层单元划分、沉积环境分析,总结出该区域不同沉积相的三瞬波阻特征。研究结果表明,在测线的Qc2钻孔位置处,根据三瞬属性在海底以下74.64m深度内划分了7个地震地层沉积单元,并划分出多个亚相。它所反映的沉积相与该区已知Qc2钻孔的地层对应度较高。瞬时相位较为清楚的显示地下地层的接触情况,更好地展示了地震层序在空间上的关系,解决了该测线在常规地震剖面上无法清晰、精细识别沉积相的问题。三瞬属性的应用可以在缺少钻井资料时提高在地震资料剖面划分地层、识别接触面的能力,为大陆架科学钻探项目中未知井位选址提供参考。

南海北部洋陆转换带地震反射特征和结构单元划分

张裂大陆边缘和盆地主要通过岩石圈的伸展作用形成,被动大陆边缘岩石圈的减薄导致了岩浆的减压熔融,最终形成了洋壳和减薄的转换带。处理和分析了2010年中国科学院南海海洋研究所"实验2"号采集的南海北部地球物理调查的多道地震数据(MCS2010-1),总结了南海北部洋陆转换带的地震反射特征。转换带主要由北部裂陷期下沉区段,中部海山或埋藏海山隆起带和靠近海盆一侧的掀斜断块带组成。通过对比以前南海北部采集的反射地震数据和折射地震波速度模型,圈定了洋陆转换带的分布范围,洋陆转换带的宽度在南海东北部是225km,中部是160km,西北部是110km。依据零星的大于6级地震震中分布,揭示了南海北部洋陆转换带目前仍是一个地震构造活跃带。

珠江口外潜在强震区海陆地震联测的初步结果

海陆地震联测是研究海陆过渡带深部地壳结构的有效的地球物理方法。为了研究珠江口外潜在强震区的深部发震构造,对比分析了2004年和2010年珠江口外海陆地震联测的数据特征,重点对2010年海陆地震联测实验的OBS2010-1测线进行分析。通过对该测线采集数据的初步分析可知,此次实验数据质量较高且完善性好,多道地震探测获得了清晰的浅部结构,固定地震台、流动地震台和海底地震仪记录的震相信息丰富,固定台接收气枪信号的最远接收距离约为360km,为研究该潜在强震区的深部发震构造打下了良好的基础。

南海北部地壳的深地震地质结构探测

１９９３年５月，中国科学院南海海洋研究所与日本东京大学地震研究所等单位合作在南海北部共同开展了综合地球物理测量实验。本文介绍了其中的海底地震仪海上资料采集，室内资料处理。根据资料的初步处理解释结果。

基于GIS的海洋地震数据管理系统的设计与实现

基于大型Oracle数据库管理系统和先进的空间数据引擎SDE技术,将SEG-Y格式海洋地震数据与地理信息系统相结合,并按照"航次-测线-点"的数据组织结构设计了海洋地震数据库。论文首先总结了当前流行的地震数据组织和访问方式,然后阐述了地震数据管理系统的设计方案,最后介绍了数据查询、数据库管理、SEG-Y地震数据查看和地震剖面及与其他地球物理数据综合表达显示功能的实现。

南沙地块海底地震仪转换横波震相识别最新进展

通过挖掘海底地震仪记录的转换横波信息,可以促进对地壳岩性、均质性的认识。以南海南沙地块OBS973-1剖面上18个台站的数据为实例,阐明了海底地震仪横波震相识别的方法。首先对三分量OBS(Ocean Bottom Seismometer)地震数据进行带通滤波、维纳滤波、极化滤波等去噪处理,然后利用能量扫描法求得极化角进行水平分量坐标旋转,求取最佳径向分量。数据处理结果表明,相对于OBS记录的磁罗盘方位角,能量扫描法求取的极化角更为准确可靠。最后通过OBS973-1地震剖面垂直分量与径向分量上的纵横波走时对比、质点运动轨迹、速度模型试算等手段,进一步确定了转换横波震相的类别。在南沙地块OBS探测中成功地在10个台站中识别出了PgSs、PnSc、Pms等震相,不仅可以为下一步横波速度结构模拟提供坚实的数据基础,而且可以为今后OBS转换横波在其他地区的有效应用与推广提供借鉴。

南海中建南盆地速度资料分析与应用

在大量速度谱解释的基础上,分别计算了南海中建南盆地的层速度、时深转换和砂岩百分含量,并对盆地5套地层的层速度平面图进行了分析。结果表明,中部坳陷的层速度最大,北部坳陷和南部坳陷次之,北部隆起的层速度最小,反映了地层的构造走势;利用砂岩百分含量资料进行岩性分析,发现西北部和西南部的砂岩百分含量大于75%,属于砂岩相沉积,推测盆地的物源主要来自西北和西南方向,为沉积相解释和油气资源评价提供了依据。

基于速度-深度线性模型的时深转换方法及其在南海海盆深水区的应用

介绍了沉积层速度-深度线性模型的原理及其基本特点,利用沿南海海盆深水区一条多道地震剖面解释的速度谱资料,将沉积层速度-深度线性模型应用于该剖面解释数据的时深转换中,建立了与之相关的一整套工作流程,整个流程实现了可视化,并考虑了沉积地层速度的横向变化,为地震剖面的地质解释提供了直观且更为可靠的素材。最后,分别从理论和实践角度分析探讨了该时深转换模型的应用前景和局限性,借此为后续研究工作提供参考。

海南岛地壳厚度与泊松比结构

地壳厚度和泊松比是了解地球内部介质的重要参数,研究二者之间的关系能够为揭示深部地壳结构特征提供重要信息。本文提取了海南岛固定地震台站记录到的远震接收函数波形,通过在地壳厚度和波速比域对壳-幔间断面的Ps转换波及其多次波震相进行振幅叠加,同时参考人工地震探测结果,获得了海南岛地区的地壳厚度和泊松比分布。结果显示:海南岛地区地壳厚度为26—31km;受普遍发育的花岗岩以及火山作用影响,其泊松比值基本小于0.26,地壳厚度与泊松比之间存在正消长关系,表明该区的构造伸展作用主要造成富含镁铁成分的下地壳的明显减薄;部分地区的上地壳可能存在褶皱或逆冲推覆构造,其泊松比出现低值异常。

地震荷载沉箱码头大变形分析的离散元法初探

探讨了应用离散元分析方法求解地震荷载下沉箱和背后填土大变形问题的可能性,开发了能描述沉箱的平面形状及沉箱与土体摩擦特性的矩形单元。并通过简单实例分析了地震时沉箱码头的变形,再现了沉箱码头地震灾害的发生过程,为沉箱在地震情况下的大变形分析提供了一种新途径。比较了两种沉箱模型对分析结果的影响,提出了相应的方法。

海陆地震联测流动台站布设及信号分析

利用海上大容量气枪作为震源,陆上固定台网和流动台站作为接收台阵的海陆地震联测试验在南海北部已开展多次,其中流动台站的布设一直是野外试验中至关重要的工作之一。作者以2011年海南岛海陆地震联测试验为基础,对野外流动台站的布设过程及注意事项进行了分析总结;从同一震源不同台基记录信号的差异性、不同震源同一台基记录信号的变化特征以及相近接收距离不同台基记录的信号特征等方面对以下3个不同类型台基上流动台站接收到的气枪信号进行了对比分析,发现接收到的气枪信号与台基的稳定性、环境噪音的大小存在紧密关系。在相近接收距离下,当布设台基为山脚成片的基性岩石时,流动台站接收到的信号信噪比很高,且波形持续时间较短,能量较为集中;当布设台基为河边冲积的岩石时,流动台站接收到的信号信噪比较差,且波形持续时间较长,能量较为分散,导致信号的到时难以分辨;而当布设台基为山顶半悬浮大块岩石时,流动台接收到的信号的信噪比最差。从处理的地震剖面可知,台基为成片出露的基性岩石时,震相数据最为清晰,拾取也更准确。