南海共轭大陆边缘构造属性的综合地球物理研究

利用南海最新的重磁资料,在岩石物性分析和全海域分带变倾角化极磁异常反演磁性基底分布的基础上,选择6条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构,在此基础上进行了深部结构的对比分析.反演中尽可能以海底地震仪探测数据(OBS)、多道地震等结果作为约束,其中FF'剖面层速度分析是利用"南海大陆边缘动力学及油气资源潜力"973项目2009年最新采集的多道地震数据,并利用了OBS2009南沙段数据对重力数据进行了物性结构拟合反演.根据剖面深部结构与物性分布特征分析认为:南海北部、南部陆缘均应以非火山型构造属性为主.北部陆缘CC'剖面以东,虽有下地壳高密度层存在并伴有活跃的岩浆活动,但缺乏典型向海倾斜反射层(SeawardDipping Reflectors)存在的证据,推断高密度层应与浅表岩浆岩一样,是海底扩张之后陆缘裂解过程中的产物.中沙隆起与礼乐盆地区的磁性基底和深部结构特征十分相似,推断在海盆拉张之前应为同一块体,属于共轭大陆边缘中的"共轭点".西南次海盆南部陆缘地球物理综合分析表明:在陆坡坡脚附近有中生界分布,但层速度计算结果表明可能整条剖面上的中生界并不完全连续.

南海共轭大陆边缘发育演变时空特征的非均性与目标钻探井位

南海是西太平洋最大的边缘海之一,位于欧亚板块、菲律宾海板块和印度-澳大利亚板块的转换交接部位,也是太平洋构造域与特提斯洋构造域全球两大构造体系的交汇点,蕴含着丰富的前沿地球科学问题。聚焦南海区域4+1次大洋钻探航次(ODP184、IODP349、IODP367、IODP368及IODP368X),系统总结了中生代以来南海深海盆从陆缘张裂、海底扩张,到气候环境和沉积演变取得的重要进展。基于南海共轭大陆边缘在形成演化过程中时空分布不均一性,凝练了陆缘伸展减薄过程、洋陆过渡带张破裂过程、岩浆活动动力学机制和莫霍面优选等4个科学主题。以往的大洋钻探多数限于南海大陆边缘北部中段,对整个南海的控制约束作用有限。针对上述科学问题,对南海相关数据进行了详细解释分析,在南海东北次海盆、西南次海盆和西北次海盆提出9个科学钻探站位,以期全面、完整和具体地揭示南海生命史。在今后工作中坚持深浅结合、难易结合的原则,开展实施南海大洋钻探,不仅具有支撑未来天然气水合物钻采船在南海海域钻探的现实需求,而且对刻画南海完整生命史具有重要科学意义。

南海共轭大陆边缘地壳结构及其类型特征

为了分析南海共轭大陆边缘的地壳结构,在收集南海地区多次海底地震仪探测、海陆地震联测以及重、磁探测等成果资料的基础上,首先构建了南海北部陆缘3条由东向西横贯海陆的深部地壳结构剖面图,并以中地壳低速层和下地壳高速体的分布特征为基础,推测滨海断裂带可能为华南正常陆壳与南海减薄陆壳的分界断裂;以地壳减薄程度和下地壳高速层的尖灭为标志,圈定了洋陆壳转换带,发现南海北部陆缘从东到西地壳拉张减薄的程度和模式具有较大差异性.然后以南沙地块水深、磁力和重力异常数据为基础,揭示了礼乐滩洋陆壳转换带表现为水深、磁力和重力异常变化的陡峭梯度带,莫霍面深度从礼乐滩的～24km急剧抬升至洋盆区的～11km;礼乐滩以西的洋陆壳转换带从东到西逐渐变得平缓;南沙海槽两侧的水深和重力异常具有对称性,为"U"形结构;并将水深、莫霍面和重力急剧变化的梯度带拟定为南沙地块洋陆壳转换带的分界标志.最后构建了穿越南海共轭陆缘的地壳结构剖面,并将其划分为减薄陆壳、洋陆壳转换带、洋壳及拉张裂谷等类型.

共轭被动大陆边缘的基本类型及其特征

随着被动大陆边缘勘探的需求日益增加,为了更好的概括全球共轭被动大陆边缘的基本特征,本文试图在广泛调研全球具有代表性的12对大陆边缘的基础上,从大地构造背景、裂解时限、空间变化3个方面,系统总结12对共轭被动大陆边缘,进而得到4种基本类型:伊比利亚—纽芬兰型、加蓬—巴西南部型、新斯科舍—摩洛哥型、几内亚湾—巴西东北部型。伊比利亚—纽芬兰型是最常见且分布最广泛的类型,具有板缘造山带型、窄边缘型、长裂谷期型特征,地壳厚度及沉积物厚度小。结构呈明显分段性特征,裂谷时间充足,地幔剥露并发生蛇纹石化。加蓬—巴西南部型以板缘造山带型为主,具有窄边缘型、中裂谷期型特征,沉积厚度大,盆地发育大型高角度正断层控制沉积,并发育丰富的盐构造,边缘与古缝合带不重合。新斯科舍—摩洛哥型以板缘造山带型为主,具有宽边缘型、中裂谷期型特征,具有不对称裂解模式和洋盆生长模式,地壳结构和沉积物在共轭边缘呈现明显不对称性;发育反转构造,生长断层,走滑断层等多种类型构造。几内亚湾—巴西东北部型以板缘非造山带型为主,具有窄边缘型、短裂谷期型特征,发育多个转换边缘盆地,受张剪性的深大断层控制,地壳厚度及沉积物厚度的变化很大,具有裂谷—剪切边缘过渡特征。

南海新生代地壳减薄特征分析

拉伸因子β是直接反映地壳减薄程度的参数。为了分析南海新生代以来地壳减薄特征,对比南、北部的差异性演化,利用网格密度为1? ×1?全球地壳模型CRUST 1.0提供的南海地壳厚度数据,结合NGDC提供的水深数据,在假设南海拉伸前的地壳厚度为32 km的基础上,通过地壳减薄量计算了拉伸因子β,并绘制了南海拉伸因子分布图。拉伸因子计算结果介于1~4.2之间,其中最大值在南海南部的双子群礁附近取得,最小值分布在北部湾陆架。拉伸因子β的分布规律表明南海南部减薄程度靠近海盆突然增强,北部则是由陆架至海盆逐渐加强;总体而言,南海北部减薄程度大于南部减薄程度,西部减薄程度最低。