西沙群岛北礁珊瑚礁鱼类种类组成及变化特征

西沙群岛北礁的珊瑚礁鱼类由于受到人类扰动和气候变化等影响,其渔业资源发生了明显变化。在西沙群岛北礁开展鱼类资源调查,综合历史数据,分析北礁鱼类物种组成及其变化特征。截止2023年4月在北礁共发现鱼类270种,隶属于12目49科121属,其中鲈形目(Perciformes)种类最多,为212种,占总物种数的78.52%。北礁珊瑚礁鱼类群落结构较历史发生明显改变。大型鱼和肉食性鱼类的物种数量明显减少,未采集到比例分别为43%和27%,属于不同体型和食性分组中的最高值。并且与历史相比相似度均小于0.25,为极不相似。鱼类组成平均分类差异指数(Delta+)和变异分类差异指数(Lambda+)均明显下降,由1998—2003年的56.72和163.8降为2023年的54.57和107.6。同时,鱼类目、科和属与种类数的比例明显下降,分别减少了48.21%、34.67%和15.45%。另外,不同时期鱼类物种组成目、科、属、种的相似性分别是0.50、0.37、0.23和0.10,为不相似和极不相似。研究结果显示,北礁珊瑚礁鱼类已经发生了由肉食性向植食性、大型鱼向小型鱼和复杂性向简单性的演变趋势。该研究有助于更好地掌握和预测北礁珊瑚礁鱼类的物种组成和演变趋势,对于确保珊瑚礁生态系统的健康和恢复具有重要意义。

琼东南盆地北礁凹陷梅山组顶部丘形反射特征及成因分析

南海琼东南盆地北礁凹陷中中新统梅山组顶部丘形反射目前引起广泛关注,前人推测为生物礁、重力蠕动与底流叠加成因、等深积丘等。本文通过钻井资料、二维、三维地震资料精细刻画丘形反射(残丘)和丘间水道特征及其成因。残丘及水道在北礁凸起不发育,在边缘斜坡中部和高地较发育,且有向高地两边规模减小趋势,不具对称性,残丘和水道呈平行-亚平行近E-W向展布,局部有合并分叉现象,与北礁凸起走向呈一小角度;丘宽562~1 223m,丘高29~87m,丘长10km左右,存在丘翼削蚀,水道底蚀现象。地震属性分析表明三维工区西南部残丘间水道由砂泥岩互层充填,形成长条形强振幅,而残丘为中-低振幅;地震、钻井资料分析表明丘形反射(残丘)由钙质泥岩和泥岩组成,属于半深海沉积,且残丘内部波阻抗为5.0×10~6~6.5×10~6 kg/m^3·m/s,低于火山岩、灰岩波阻抗,属于砂泥岩地层范畴;根据梅山组下段水道由西向东强振幅变弱、分叉、前积反射和海山附近底流(等深流)沉积剥蚀特征综合判定底流古流向自西向东,根据海山两翼地震反射特征推测底流可追溯至晚中新世早期(11.6Ma BP),综合分析认为,研究区中中新统梅山组丘形反射是晚中新世早期底流切割梅山组地层形成的残丘。

琼东南盆地北礁凹陷多边形断层发育特征及成因

基于高精度三维地震解释和相干属性分析,发现琼东南盆地北礁凹陷三维区中新统三亚组、梅山组、黄流组发育大量多边形断层。梅山组顶面发育呈近EW向展布的长条形丘和丘间底流水道,其上方分别发育近EW向(多边形)断层密集带和近SN向横截水道(多边形)断层。北部泥岩区,丘规模越大,断层密集带越宽,断层密集带主要分布在黄流组下部和梅山组上段地层中,横截底流水道断层向上延伸较短,向下延伸至梅山组或三亚组,而梅山组至三亚组多边形断层逐渐呈现多边形形态。西南部砂岩区,黄流组底部断层密集带和横截水道断层比北部规模小,延伸短,梅山组下段发育近NE向横截浊积水道砂岩断层和近NW向平行浊积水道边界断层,其规模更小。重力扩展可以很好地解释黄流组断层密集带和横截底流水道断层的形成,梅山组和三亚组的多边形断层是超压水力破裂的结果,同时大颗粒砂岩抑制多边形断层的形成。在我国首次发现断层密集带和横截水道断层,该类断层对油气运移、识别强振幅地质体和丘形反射成因具有重要的意义。

琼东南盆地北礁凹陷伸展构造的几何学分析

北礁凹陷作为琼东南盆地南部深水区的一个典型半地堑凹陷,层序地层具有明显的膝折变形特征,几何学分析显示出伸展断层转折褶皱模型特点。经过对凹陷内部构造变形的测量和推算,本文确定了北礁凹陷断层转折褶皱的构造几何学特征及其运动学过程,揭示了凹陷主要裂谷阶段的水平伸展量,其总的伸展量可达到12 km,平均伸展速率约为0.44 km/Ma。通过构造几何学方法推测始新世末期该区域海平面上升了约200 m。并运用伸展断层转折褶皱理论,按照平衡剖面原理,正演了北礁凹陷及北礁低隆起的伸展构造发育过程。

琼东南盆地北礁地区梅山组丘形反射特征

目前琼东南盆地北礁凹陷中中新统梅山组顶部丘形反射引起广泛关注,但对其成因有不同认识。本文通过高精度二维、三维地震、钻井资料,研究丘形反射的特征。研究表明北礁地区梅山组顶部发育近东西向展布的长条形丘体,丘间为水道,丘内为中-弱振幅的地震反射,与西南部强振幅水道砂岩形成鲜明的对比,波阻抗反演揭示丘内为低波阻抗,属泥岩范畴。梅山组塑性丘内地层发生重力扩展,在其上覆的脆性地层(强振幅砂岩和弱振幅泥岩)发育多边形断层,反推出梅山组形成于深水环境,丘为泥丘,沉积环境分析也认为北礁凹陷中中新世为半深海沉积,梅山组的丘-谷分别对应上覆地层的谷-丘,认为是底流剥蚀/沉积成因。本文的研究对南海北部丘形反射的认识有重要意义,并可降低油气探勘风险。

谷-丘互相对称的地震反射特征与成因及对琼东南盆地北礁凹陷的意义

谷-丘互相对称(下伏地层的谷与丘分别对应上覆地层的丘与谷)的地震反射很少引起关注,但随着地震勘探技术的广泛应用,这类地震反射发现得越来越多,其成因也各不相同。总结了5类谷-丘互相对称的地震反射,其成因类型有蛋白石-A转变成蛋白石-CT、泥岩密度反转、底流侵蚀沉积、在深水环境中以砂岩充填为主的水道(富砂水道)的差异压实、侵入岩岩床。南海琼东南盆地北礁凹陷谷-丘互相对应的地震反射与这5类反射的对比表明,北礁凹陷谷-丘互相对称的地震反射属于这5类中的底流侵蚀沉积成因类型,同时揭示了北礁凹陷中中新统谷-丘为晚中新世早期等深流(底流)剥蚀的结果,之后底流减弱以沉积为主,在中中新统谷-丘的上方形成各自对应的丘-谷,上中新统的谷具有明显的迁移削截现象且伴有浊流沉积,这是与其他4类(无迁移无浊流)谷-丘互相对称地震反射特征的根本区别。

琼东南盆地古地形对北礁凹陷中中新统丘控制作用

琼东南盆地北礁凹陷中中新统丘形反射引起了广泛的关注,但成因却争议较大,在前人研究的基础上,利用覆盖整个盆地高测网密度的二维地震、深浅水钻井和高精度三维地震资料,分析了中新世北礁凹陷在盆地中的沉积背景和古地形以及古地形对底流的影响。研究表明,中新世北礁凹陷处于半深海的沉积环境,其古地形为近互相对称的漏斗状(中间窄,两端宽),这样的古地形对底流的流速有加速作用,使晚中新世早期(11.6 Ma)底流流速增大,从而底蚀北礁凹陷中中新统梅山组地层形成底流水道和丘(残丘),且古地形(对称漏斗)越窄处底流水道和丘的规模越大。首次在北礁凹陷发现中中新世漏斗状古地形对丘和水道的分布有控制作用,且对具有漏斗状古地形的其他凹陷丘形(状)反射研究具有重要的参考价值。

琼东南盆地北礁凹陷上新统等深流影响的水道沉积体系

等深流影响的水道沉积体系的沉积特征及其沉积过程是当前深水沉积学研究的热点、难点和前沿科学问题,但研究程度较为薄弱。该文以北礁凹陷上新统(地震反射T20−T30)为研究对象,利用覆盖北礁凹陷局部的三维地震资料,采用均方根属性、相干属性、时间域构造,再结合地震切片等方法,研究北礁凹陷深水区上新统斜交斜坡(走向)的特殊水道沉积体系特征及其沉积过程。研究发现,该水道沉积体系分为早、晚两期,早期发育水道和片状、扇状溢堤沉积,晚期仅发育水道和片状溢堤沉积,其中扇状溢堤沉积仅发育在水道右侧弯曲处,片状溢堤沉积仅分布在水道左侧,水道始终与区域斜坡斜交,水道对称分布且无明显迁移现象。结合该时期北礁凸起发育等深流相关的丘状漂积体和环槽,认为该水道沉积体系特殊的形态主要受控于等深流与浊流交互作用的沉积结果:浊流流经水道,其上覆浊流溢出水道,形成溢岸浊流,在水道左侧,该溢岸浊流与等深流发生相向运动,被等深流“吹拂”到单侧,大面积分布,延伸千米,形成片状溢堤沉积;而在水道弯曲处(右侧),溢岸浊流与等深流发生相对运动,抑制溢岸浊流进一步扩展,形成相对小范围扇状溢堤沉积,该沉积结果与前人水槽实验结果相一致。

一种新型底流与浊流交互作用形成的储集砂体——以北礁凹陷为例

目前地质学家对垂直于大陆斜坡发育的浊积水道研究已较为成熟,而对平行于大陆斜坡水道的研究还处于起步阶段。在深水环境中,底流与浊流交互作用较为普遍,但研究少且程度较低,与这种交互作用相关的平行斜坡水道亟待深入研究。通过二维地震资料对北礁凹陷的古地貌进行研究,再利用三维地震资料的时间域构造、均方根振幅等,结合三维区的地震剖面和该区沉积环境及海平面升降、古气候等因素对平行斜坡强振幅水道进行综合研究。结果表明:北礁凹陷中中新世具有狭窄通道古地形特征,东北部发育一条近平行斜坡水道,且主要分布在该狭窄通道的右侧,该水道呈指状或锥状展布。沿水道方向有前积现象,且水道头部也有前积现象,而中部、尾部均以平行充填为主,该水道下方不发育大型断层。该平行斜坡水道是垂直于斜坡的浊流与沿斜坡的底流在狭窄通道处交互作用的沉积结果,该水道是一种新型的岩性储集砂体,具有潜在的高孔、高渗特征,该水道形成时的古气候和狭窄通道的古地形是其主控因素,并提出了这种新型储集砂体的沉积模式,丰富了我国深水砂体的类型。该水道具有重要的古海洋、古气候意义,可能在深水环境下的狭窄通道处广泛分布,是南海深水油气勘探的潜在接替新区,应引起石油地质工作者的重视。

琼东南盆地北礁凹陷梅山组单向迁移水道特征及成因探讨

深水区重力流与底流交互作用的过程、响应及动力学机制是海洋沉积学研究的前沿和薄弱环节。本文通过三维地震资料,在深水区北礁凹陷南西部梅山组发现多条相间分布的长条形顺直强振幅水道,垂直于西沙隆起(南部隆起)北斜坡走向,向南西方向单向迁移,水道具有南西陡(凹岸或陡岸)北东缓(凸岸或缓岸)的特征,该类水道分为侵蚀界面和水道砂-堤岸泥过渡复合体系两个单元,侵蚀界面在凹岸的削截反射明显多于凸岸,水道砂-堤岸泥过渡复合体振幅强度由凹岸强振幅逐渐过渡为凸岸弱振幅。分析认为,该类水道发育于中中新世半深海环境,不同于向底流下游方向单向迁移的峡谷,它们向底流上游方向发生单向迁移,并提出其成因模式:前期来自南部的浊流下切形成负向地貌单元(水道),底流对这一地貌单元进行改造,形成迎流面缓(凸岸)背流面陡(凹岸)的地貌,同时驱使浊流上部顺底流方向偏移,形成溢岸浊流沉积,致凹岸沉积速率低,凸岸沉积速率高,这样就迫使水道逆底流方向偏移。沉积物源、中层水相关底流、古气候和海平面的变化、北礁凸起古地形控制是该区单向迁移强振幅水道发育的因素。本研究在南海首次发现这种向底流上游方向单向迁移的水道,是底流与重力流交互作用的新型类型,对古海洋、古气候研究,深水油气勘探有着重要的意义,希望引起地质学家的重视。

北礁凹陷中新统强振幅水道砂体含油气性探讨

北礁凹陷首次在中新统发现大面积分布的具有强振幅反射特征的3套水道砂体,但对其含油气性至今未进行探讨。文中依据最新收集的三维地震资料和钻井资料,结合前人研究成果,探讨了这3套砂体的含油气性。研究表明:崖城组发育优质烃源岩且已处于生烃窗内,为砂体提供了丰富的气源;中新统三亚组底部、梅山组和黄流组底部分别发育3套强振幅水道砂岩,受底流(等深流)改造成为优质储层,其上覆千米级厚的泥岩,可形成良好盖层;多边形断层与构造断层提供了油气运移通道,与水道砂体共同形成有效的输导体系。由于北礁凹陷水道砂体和陵水LS17-2特大气田砂体的石油地质条件极为相似,以此推测3套强振幅水道砂体可能含有丰富的油气。

多重分形法在琼东南盆地北礁凹陷砂体展布规律研究中的应用

以琼东南盆地深水区北礁凹陷三亚组某砂体为例,根据研究区井点坐标、井点砂体埋深,以及由地震资料解释得到的砂体的顶底和建模中起约束作用的其他信息等多类数据,利用C-A多重分形模型区分砂体异常场的分布范围,从而预测有利区带,然后进一步利用S-A多重分形模型的去噪优势,提取出更弱的砂体异常信息,得到砂体主要沿北西—南东向展布的规律,以及更为精细的局部信息。与采用地震手段等方法所获得的砂体展布形态相比较,可以得知利用多重分形法研究砂体展布规律的可行性。研究表明,S-A多重分形模型可在C-A模型揭示砂体展布规律的基础上,更深层次地提取出储层有利区域,从而为北礁凹陷下一步的勘探开发提供可靠依据。

琼东南盆地深水区北礁凹陷勘探潜力评价

北礁凹陷位于琼东南盆地深水区,是一个北东向延伸南断北超的半地堑,面积约9600km2,古近系最大厚度6000m。钻井证实北礁凹陷崖城组发育具障壁海岸的泻湖—潮坪沉积环境,崖一段的海岸平原沼泽和崖三段的扇三角洲平原是煤系地层发育的有利相带,具有沉积厚度大和分布范围广的特点,有机碳含量高,生烃潜力大。松南低凸起处于北礁凹陷和松南-宝岛凹陷的缓坡方向,是崖城组烃源岩生成油气汇聚的主要方向,凸起大型构造圈闭发育,储盖组合优越,是有利的勘探区带,其中,XS圈闭是大中型有利勘探目标。

砗磲采挖对珊瑚礁生态系统的破坏——以西沙北礁为例

以西沙群岛北礁为例,通过对比采挖砗磲前后的数据,来说明该活动对珊瑚礁生态系统的破坏.2012~2014年间北礁礁坪上的造礁石珊瑚种类数量变动较大,减少了29种;优势种由之前的鹿角珊瑚（Acropora sp.）变为现在的指状蔷薇珊瑚（Montipora digitata）;礁坪的物种多样性指数也处于较低的水平.虽然当前北礁的珊瑚覆盖率为52.83%,但是相比2012年降低了大约10%,尤其是2号站位,珊瑚覆盖率降低了约20%.同时2号站位出现了珊瑚白化死亡的现象.调查结果表明,北礁的珊瑚礁生态系统,尤其是礁坪上的珊瑚礁生态系统已经受到严重的破坏,珊瑚种类减少、群落结构改变、物种多样性降低、覆盖率下降、死亡率提高.通过分析,认为砗磲采挖是造成北礁礁坪珊瑚礁生态系统破坏的一个主要因素.

北礁考古发现铜钱研究

在西沙历年的考古工作中发现了大批铜钱,它们的时代从秦一直持续到明。这些铜钱与古代海上丝绸之路联系紧密,特别是大量洪武通宝、永乐通宝的发现,又跟郑和下西洋存在千丝万缕的联系,这些都折射出我国古代海上贸易的繁荣。

琼东南盆地北礁古隆起控油气模式

通过对琼东南盆地北礁古隆起形成演化的恢复及古隆起石油地质条件综合研究,明确了该古隆起经历过3期构造演化过程,即裂陷期、热沉降期、新构造期;阐明了古隆起控油气作用原理,即古隆起发育多种类型圈闭,具有多种输导体系,是浮力作用下油气运聚的有利指向区;建立了北礁古隆起2类控藏模式,即"山外"型油气藏模式、"山内"型油气藏模式。

琼东南盆地北礁凹陷崖城组沉积与烃源岩发育特征

北礁凹陷位于琼东南盆地深水区,被多个凸起包围,值得展开探索,以期能为深水区寻找到新的勘探领域。用比较分析的方法,通过精细解剖研究程度相对较高的崖北凹陷崖城组,分析其地震反射特征等,得到北礁凹陷崖城组的沉积及烃源岩特征。再结合北礁凹陷已钻井烃源岩地球化学指标、凹陷地热特征及凹陷周缘凸起的储盖组合等,深入分析了北礁凹陷的勘探潜力。通过研究得到如下结论:北礁凹陷裂谷期为半地堑结构,崖城组洼陷面积为1 400km2,最大厚度为2 150m;与崖北凹陷崖城组具有相似的古地貌、地震反射特征及沉积特征,为海陆过渡相潟湖—潮坪环境,潮坪相煤系地层为烃源岩的主要来源,潟湖相泥岩为重要的烃源岩来源;钻井已证实北礁凹陷崖城组能生成高成熟煤型气,且凹陷周缘发育多套储盖组合,该凹陷具有较好的勘探潜力。

西沙群岛北礁19号水下遗存的考古调查

北礁19号水下遗存是一处明代早期水下文化遗址,该遗址曾于20世纪70年代发现过大量铜钱。2007、2010年的水下考古调查,采集出水铜钱1030枚,有开元通宝、皇宋通宝、熙宁元宝、元丰通宝、绍圣元宝、洪武通宝、永乐通宝等,计有25种。因铜钱以明代永乐通宝年代最晚,且数量最多,可初步断定该遗存属明代永乐时期。

融合地理空间认知的珊瑚礁地貌单元高分遥感分类方法

近年来,在人为活动和自然因素的影响下,全球珊瑚礁面临着大规模退化问题,开展珊瑚礁监测研究对珊瑚礁生态系统评估、修复和保护工作具有重要作用。本文以西沙群岛北礁和华光礁为研究区,应用2015年高分二号(GF-2)和WorldView-2高空间分辨率卫星影像和现场调查数据,基于不同珊瑚礁地貌单元的空间位置特征,提出了融合地理空间认知(Geo-Spatial Cognition,GSC)的珊瑚礁地貌单元高分遥感分类方法。研究结果表明:针对因空间位置不同和底质组成高度近似导致珊瑚礁地貌单元漏分和错分的问题,本文提出的方法更能有效获取精准的珊瑚礁地貌单元信息。其中,融合地理空间认知的随机森林(Integrating Geo-Spatial Cognition-Random Forest,GSC-RF)方法展现出了最优的分类表现,在北礁和华光礁珊瑚礁地貌单元分类中总体精度分别为98.06%和91.93%,Kappa系数分别为0.98和0.91。相比于仅使用光谱信息的随机森林(Random Forest,RF)、多元逻辑回归(Multinomial Logistic Regression,MLR)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)经典分类方法,本文提出的方法对北礁和华光礁的总体分类精度分别提高了14%~25%和6%~15%。因此,本文构建的融合地理空间认知的珊瑚礁地貌单元分类方法能够大幅提高珊瑚礁地貌单元的分类精度,可为开展大范围的珊瑚礁精细监测提供技术支撑。

科技资讯

我国深海考古'首航'胜利归来4月27日,在顺利结束7个潜次的深海考古调查后,6名水下考古工作者从西沙群岛北礁海域返航,并于27日抵达三亚。这是我国首次深海考古调查,按照预定计划完成了所有工作内容,这意味着我国初步具备了深海考古作业能力。本次深海考古调查原计划下潜6次,根据实际工作需要调整至7次。借助载人深潜器'深海勇士'号,水下考古工作者将工作海域最深拓展至水下1003米。