渤海海峡跨海通道地区海洋地质调查研究进展

通过高分辨率浅地层剖面、小道距高分辨率多道地震、侧扫声呐、表层地质取样、地质钻探等调查手段,查明渤海海峡跨海通道区海底地形地貌、底质类型及分布、地层结构、活动断裂、地震活动性、地应力等基础地质特征,归纳总结海底浅表层地质灾害、第四纪地层格架与古环境演化、阐述渤海海峡跨海通道区地壳稳定性评价的主要进展成果。渤海海峡活动断裂较为发育,新构造运动活跃,地壳稳定性评价属于不稳定区域,东侧北黄海盆地区域地壳稳定性相对较好,西部渤海盆地区域和海峡区南部区域稳定性较差。渤海海峡最新调查成果为跨海通道工程建设提供基础资料和决策依据,为国家重大涉海工程提供防灾减灾服务,为渤海地区古气候与环境演变提供新的认识。

海洋天然气水合物富集区甲烷排放调查评价技术体系

出于对全球气候变化的担忧和资源探测的需要,海洋天然气水合物富集区的甲烷排放已逐步引起了全社会重视。目前,关于水合物富集区的甲烷排放的调查研究仍处于初级阶段,一方面在于对海洋天然气水合物分解释放机理仍不甚清晰;另一方面,深海甲烷排放活动的监测技术仍有待于成熟完善,导致迄今对全球海洋甲烷循环甚至碳循环过程难以把握。自2013年起,面向国家重大需求和科学研究的需要,青岛海洋地质研究所依托一系列地质调查国家专项,创新建立了海底甲烷排放、运移、消耗及相关水合物资源成藏理论模式,自主研发了一系列海洋甲烷排放监测装备,逐步掌握了海底甲烷过程的精细探测能力,实现了水合物富集区关键界面甲烷排放活动的监测,连续实施了多个航次的系统调查,在新区发现大量海底甲烷排放系统,同时建立了海洋天然气水合物资源开发环境监测技术体系,支撑了我国天然气水合物产业化,获得了显著的技术进步和社会效益。

冲绳海槽海底冷泉-热液系统相互作用

热液和冷泉活动是现代深海环境中两个重要的极端系统,它们均是岩石圈与外部圈层之间进行物质、能量转移和交换的重要途径,它们之间既有显著差异,但也存在很多相似点。一系列调查研究表明,在某些特殊构造单元,热液和冷泉活动可能并不是彼此孤立的,而是在构造地质、生物生态和元素循环上存在某种相互作用或耦合关系。冲绳海槽作为西太平洋一个典型的弧后盆地,发育了繁盛的热液和冷泉活动,是研究这两个海底极端系统相互影响机制的天然实验室。在大量文献调研和野外精细探测结果的基础上,分析了冲绳海槽内相互毗邻的冷泉和热液之间的物质扩散过程及生物地球化学作用,初步建立了两个极端系统内两种不同流体相互作用的概念模型,认识到未来如对两个深海极端环境共生区构造发育特征、地层流体演化、生物群落以及矿物元素组成进行系统分析,将有助于建立更加完善的冷泉-热液两个系统在物质和能量上的耦合关系模型,同时也有助于揭示它们在生物生态之间的沟通融合规律,最终可建立盆地尺度上热液-冷泉区相互作用模式,从而加深对西太平洋甚至全球范围内冷泉-热液两个极端环境系统甚至“流体-固体”耦合的规律性认识。

柴达木盆地大红沟地区始新世-上新世孢粉记录及气候变化

柴达木盆地发育了一套完整的古近纪—新近纪河湖相沉积地层,选择在其北缘大红沟剖面采集沉积物样品进行孢粉鉴定分析。根据孢粉组合特征划分出14个孢粉组合带,揭示了该地区古近纪到新近纪的植被、气候变化历史。结果显示:该地区古近纪—新近纪植被代表一种北亚热带常绿阔叶林→暖温带、温带落叶阔叶针叶林→温带针阔叶混交林→山体针叶林→干旱草原荒漠的植被生态景观演变过程。通过对柴达木盆地大红沟剖面植被面貌分析,推断古近纪—新近纪期间研究区气候存在多次冷暖干湿变化,呈现出由暖湿向冷干发展的趋势。11~9 Ma低温干燥的特征与中新世中期全球气候适宜期趋势不一致,可能是盆地构造运动导致的区域特殊性。

渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究

磁性地层学研究是建立渤海地区第四纪沉积序列地层年代框架的主要技术手段之一。通过对渤海海峡地区BHS01孔(孔深121.3 m)进行详细的磁性地层学研究,结果表明:BHS01孔岩心记录了布容(Brunhes)正极性时至松山(Matuyama)负极性时底部,包括贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)正极性亚时。早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)深度位于该钻孔的46.4 m处。根据沉积速率,推测钻孔底部121.3 m处的年龄约2.25 Ma。综合沉积物的岩性、磁性及沉积速率变化特征,将BHS01孔沉积物记录的区域沉积过程自下而上划分为3个阶段:阶段Ⅰ(2.25～1.46 Ma)以河流相沉积为主;阶段Ⅱ(1.46～0.78 Ma)为稳定的湖泊相沉积;阶段Ⅲ(0.78～0 Ma)发育海陆交互相沉积。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海海峡及邻区第四纪地层的划分对比和沉积演化过程提供了新的依据。

纳米颗粒与天然气水合物形成研究进展

自然界中的天然气水合物具有巨大的能源潜力,同时水合物技术在气体储运、海水淡化、气体分离、污水处理等领域也有很广的应用前景,但水合物一些固有的性质(如较低的水合物形成速率和严苛的水合物形成条件)阻碍了这些技术的商业化。因此,研究者尝试将纳米技术与水合物技术相结合,利用纳米颗粒促进或者抑制水合物形成,服务于水合物安全高效钻采,并推动水合物技术应用。综述了纳米颗粒及其流体的基本性质、分散方法和对水合物热力学和动力学方面的影响,指出了当前研究存在的问题,并提出了今后纳米颗粒作为水合物添加剂的研究方向及在水合物勘探和开发过程中潜在的应用。

海山对深水底流沉积过程及演化的影响研究进展

海山是广泛分布于深水区的一种构造地貌类型,底流则是一种长期存在于深水区的沉积动力,故二者之间将会不可避免地发生相互作用,对深水沉积过程及其演化具有不可忽略的控制作用。通过归纳总结全球海山区底流沉积过程研究成果,指出在海山的直接或间接作用下,深水底流沉积动力受到影响,流动路径发生改变,产生次级底流沉积动力,同时也可影响生物群落分布,进而导致海山区沉积地貌及岩相表现出独特的平面展布特征。随着海山区底流沉积动力和沉积地貌背景的垂向演变,不同时期底流沉积过程及其响应也有所差异。因此,海山区底流沉积动力复杂且具特殊性,造就了不同于开阔陆坡背景下的底流沉积地貌和岩相特征及时空分布规律,其对深海盆地构造和古海洋演化的指示意义也与开阔陆坡底流沉积体系有所不同。目前有关海山与底流沉积过程之间的耦合关系研究程度还相对较低,极大地限制着深水资源勘探和地质灾害预测,这一问题有必要在未来深水沉积学研究中给予重点关注。

南海东北陆坡新生代构造区带划分新认识

南海是西太平洋最大的边缘海盆地,位于太平洋、欧亚和印—澳板块的交汇区,盆地动力学演化过程复杂[1]。自晚白垩世以来,随着大陆裂解,南海北部陆缘形成一系列新生代盆地,自西向东主要有莺歌海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地以及台西南盆地[2]。研究多认为南海扩张是自东向西南呈渐进式打开,东部次海盆率先于33Ma左右进入海底扩张阶段,并于15Ma左右扩张结束,所对应的珠江口盆地和台西南盆地也在晚渐新世进入热沉降阶段[3]。

渤海海峡地区高分辨率地震层序特征及其古环境演化

通过对渤海海峡1096 km高分辨率单道地震剖面进行解译,并结合钻孔岩心资料,探讨渤海海峡地区地层结构及第四纪环境演化过程.根据地震反射特征在单道地震剖面上共识别出7个地震反射界面,划分出7个地震反射单元,组成5套地震层序.其中,层序Ⅰ由U1组成,为一套强振幅、连续性较好的平行、亚平行反射波组成,厚度为0~30 m,为晚更新世和全新世沉积层;层序Ⅱ由U2组成,为低振幅、连续性较差的平行、亚平行反射波组,部分为声学透明或半透明反射层,厚度为0~50 m,为中更新世沉积层;层序Ⅲ由U3-U5组成,上部为低振幅的杂乱反射,部分为声学透明或半透明反射层,中部为连续性较好的强反射单元,下部以杂乱反射为主,最大厚度超过300 m,为早更新世沉积层;层序Ⅳ由U6组成,以杂乱反射为主,局部褶皱变形,仅在老铁山水道地区残留;层序Ⅴ由U7组成,为渤海海峡沉积地层的基底,由一套弱振幅、低连续、成层性差的地震反射单元组成.研究表明,渤海海峡第四纪以来经历多期环境变迁,并在地震剖面上表现出不同的反射特征.早更新世早期-中期,地震反射以杂乱反射为主,连续性较差、反射弱,指示陆相沉积;早更新世晚期,声学透明或半透明反射结构指示海侵开始;中更新世以来,地震反射特征以平行、亚平行的反射结构为主,指示海相沉积占主导地位.高分辨率地震剖面揭示渤海海峡地区活动断裂广泛发育,大部分断裂活动时间终止于中更新世,少数断裂晚更新世以来继续活动,这对海底工程建设严重不利.本次研究揭示了渤海海峡地区第四纪沉积地层结构和活动断裂的展布特征,为渤海海峡跨海通道工程建设的论证提供了新的基础地质支撑.

加罗林板块边界过程研究

渐新世至早中新世,加罗林板块的构造演化过程主要受到两个支点的控制.帕劳岛以西的支点在29~25Ma期间位置保持不变,在此期间,该支点以南区域随着阿玉海槽的打开及扩张产生了一系列平行于安于海槽的深海丘陵,支点以北则是太平洋板块和加罗林板块向菲律宾海板块之下俯冲.在加罗林板块的东北角的支点则被一系列弧形海山链包围.这些海山链是由加罗林板块和太平洋板块之间的会聚以及加罗林热点在~25Ma时引起的加罗林板块东北部地壳软化共同导致的.同时,地壳的软化也导致了该东侧支点的功能丧失,西侧支点向南迁移,进而导致阿玉裂谷的右旋运动和裂谷周边雁列式的深海丘陵.在大约29Ma,雅浦海沟是帕里西维拉海盆扩张中心的一部分.然而,在20~15Ma左右,沿着帕里西维拉海盆扩张中心的左旋运动导致俯冲雅浦海沟暴露为俯冲带,该过程在雅浦海沟东侧留下了一个具有独特地球物理特征的三角形区域.