元地球与数字孪生:思想突破、技术变革与范式转换

数字孪生在航天、工业制造领域已应用了20多年,但引入海洋科学还是首次。通过数字孪生技术,实现真实地球与虚拟地球的融合,构建一个真实地球与数字地球的虚实共同体,这里称为“元地球”。本文介绍了元地球与早期提出的数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球的本质区别,进而突出元地球理念或思想上的巨大突破。基于现今元宇宙BIGANT技术体系,构架跨越地球各圈层的实时、全天候、立体观测感知系统,打通地球系统各圈层动力学模拟隔阂,实现超越现今地球,再现深时地球,实现时空穿越,从而集数字地球、虚拟地球、玻璃地球、智慧地球、现今地球、深时地球的特性于一个共同体,这个深时的虚实共同体就是元地球。这一理念必将催生新的技术范式变革,进而超越现实地球、虚拟地球,开启人类认识地球、探测地球、开发地球的全新方式。在实现研究范式转换的同时,推动元地球的多场景应用,这也必将催生未来的万亿新产业。

南海海马冷泉区沉积物孔隙水地球化学特征对冷泉活动的指示

海马冷泉位于南海琼东南海域,是南海迄今发现的两个活动冷泉之一。我们对海马冷泉Rov2和PC3站位两个活塞重力柱沉积物孔隙水的阴阳离子、溶解无机碳(DIC)及其碳同位素组成和Sr、Ba含量等进行了分析。结果表明,两个站位孔隙水DIC含量(Rov2和PC3最大DIC含量分别为27.4、8.5 mM)和δ^(13)CDIC(Rov2和PC3站位最低值分别为-54.63‰和-48.93‰)具有明显的镜像关系。结合孔隙水硫酸盐浓度的变化特征,Rov2和PC3站位的硫酸盐-甲烷界面(SMI)分别位于约485和410 cm。通过模拟估算,Rov2和PC3站位向上甲烷通量分别为67.4和97.2 mol·m^(-2)·ka^(-1),较浅的SMI深度与相对较高的甲烷通量相一致。SMI附近极低的孔隙水δ^(13)CDIC值指示了AOM作用的发生及其对DIC的贡献。在Rov2站位,自生碳酸盐矿物以高镁方解石为主,阳离子Ca^(2+)、Mg^(2+)和Sr^(2+)含量随深度增加并表现出与SO_(4)^(2−)阴离子含量相似的变化特征。在SMI附近,随着SO_(4)^(2−)的消耗、有机质的矿化将大量的Ba^(2+)和PO_(4)^(3-)释放进入孔隙水。因此,冷泉孔隙水地球化学特征的变化能帮助我们有效识别渗漏活动过程,对AOM作用下物质的迁移与转化具有重要的指示意义。

碳构造:一个地球系统科学新范式

地球系统科学是一门复杂性科学,迄今没有一个简单理论完整解释地球系统行为.碳构造既是地球系统运行的一种新模式,也是一种研究新范式,其基本构成有碳泵、碳传送带及碳开关.碳泵是跨圈层物质能量垂向交换机制,碳传送带则是同一圈层内的水平输送机制,碳开关控制着地球系统运行状态和进化方向.碳构造是多学科研究地球系统的突破口和交叉点.

古地貌动态模拟研究进展综述

作为连接深时地球内外系统的关键界面,重建的古地貌为跨圈层耦合、多学科交叉研究提供了重要途径。地球系统理论的进步以及计算机模拟技术的发展,使得深时古地貌动态重建成为可能。近年来,Badlands(Basin and Landscape Dynamics)区域古地貌模拟软件和goSPL(Global Scalable Paleo Landscape Evolution)全球古地貌模拟软件的开发,将地球深部构造过程、降水、海平面变化等若干地球系统因素联系起来,为理解地表系统演化及其与地球固体圈层相互耦合提供了新的技术基础。基于这些新兴模拟技术,聚焦东亚地形倒转和水系重组、显生宙古地貌演变与海洋物种多样性关系等问题,国内外学者分别已开展了相关模拟工作并取得了很好的研究成果。但鉴于高程代用指标本身的不确定性,不同古地貌重建模型之间存在差异;此外,这些古地貌重建模型很难做到与高精度的地质观测记录完全吻合,迫切需要开展超高(时间和空间)分辨率的海陆古地貌重建。

长江三峡贯通过程的动态古地貌重建

长江是亚洲第一大河,其形成和演化是新生代以来中国东西部构造—气候—地貌综合演变的结果。长江三峡的贯通是现代长江形成的标志性事件,但受限于传统沉积学、地球化学等单一方法的制约,对“长江三峡何时贯通”这一关键科学问题一直存在争议。综合考虑了构造运动、古气候及海平面变化等影响河流发展的关键因素,并将这些因素输入Badlands古地貌模拟软件,动态重建了长江“第一弯”以东地区晚白垩世(80 Ma)以来的长江流域地貌及水系演化过程;并利用四川盆地和江汉盆地的地震剖面资料验证了模拟结果的可靠性。模拟结果表明,青藏东部及上扬子西南缘晚始新世—渐新世的阶段性隆升迫使四川盆地原有南流水系下切受阻,沉积物在盆内堆积形成冲积河道并促使四川盆地地貌由“东北高西南低”反转为“西南高东北低”;新生代早期,江汉盆地长期受控于中国东部的裂陷环境,持续处于较低基准面。四川盆地的水系反转和江汉盆地的持续低基准面,最终导致位于二者之间的长江三峡在晚渐新世发生贯通。由此,本研究提出一种上扬子地区水系反转并被下游捕获的三峡贯通机制。

新近纪以来华北东部古地貌演化数值模拟及陆架海沉降控制

中生代以来,华北地区经历了华北古高原垮塌形成渤海湾盆地的地貌巨变过程。针对中生代的华北古高原和古近纪期间的渤海湾盆地裂陷过程已有大量研究,但新近纪以来,由于受太行山隆起、黄河沉积物输运、黄河贯通及海侵等地质事件影响,现今华北东部沿海地区及海域的地貌演化过程及地貌格局的定型时间还存在争议。使用Badlands数值模拟软件,定量化分析了地幔对流、构造事件、古气候、侵蚀和沉积等地球深浅部多种因素对于地形地貌的贡献,动态重建了华北东部晚新生代(25 Ma)以来的地貌演化过程;并通过与区域构造格架和沉积相展布的对比,检验了模拟结果的合理性。结果表明,华北东部的地貌格局在中新世期间已定型并趋于稳定演化;陆架海沉降是该时期华北东部地貌演化的一级控制因素。此外,该时期华北东部可能存在一条环山东半岛的古河流——华东河,这条古河流的形成时间不晚于中新世,可能在全新世期间消亡。本研究的古地貌模拟结果也有助于系统理解华北洋陆过渡带的多圈层相互作用。

华北早白垩世古地貌动态演变及热河生物群东迁

早白垩世期间,华北地区东北部分布着极其重要的生物群——热河生物群,其繁盛期对应着华北克拉通破坏峰值时期(125 Ma)。华北克拉通破坏导致的古地貌和古气候等环境变化,可能是引起热河生物群分布时空发生变迁的重要外部驱动因素之一。然而,目前缺少对华北地区早白垩世古地貌动态演变过程的定量描述。因此,本研究主要通过构建古土壤风化指标(PWI、CFX_(Na))、碳酸盐同位素等数据库,重建了华北地区晚侏罗世—早白垩世之交(145 Ma)的古地形;并结合磷灰石/锆石裂变径迹、剥蚀厚度恢复、海平面变化等数据,利用Badlands软件定量化动态模拟了华北地区早白垩世古地貌演变过程。模拟结果表明,早白垩世期间,受控于古太平洋板块俯冲后撤的影响,华北克拉通经历了由“东高西低”变为“西高东低”的地形翘变和破坏过程,并伴随着自西向东的断陷盆地的迁移;大规模火山喷发与断陷盆地的出现共同控制了热河生物群的向东迁移,热河生物群在燕山地区的山间盆地兴起。

渤中凹陷中生界火山岩储层裂隙发育程度实验研究:以安山岩为例

渤海湾盆地中生界火山岩发育广泛,但含油气性横向变化较大,失利井较多,勘探风险大,了解火山岩潜山储层内部裂隙发育程度及规律可为中生界火山岩潜山勘探提供理论依据。本文选取中生界安山岩,开展不同构造环境下岩石微裂隙发育程度实验,分析安山岩在不同应力状态下微裂隙发育规模、频率以及微裂隙空间分布,探讨张性和压性构造应力环境下中生界火山岩微裂隙发育能力及空间展布规律。实验结果表明:安山岩在压性和张性环境下均有微裂隙发育;安山岩在较低的压应力作用下产生大量微裂隙,微裂隙发育规模不随应力增大而升高,其原因可能是安山岩本身含有大量先存构造缝、溶蚀缝和溶蚀孔,受较小的应力后“再活化”产生微裂隙;结合渤中凹陷的构造演化过程,安山岩经历了燕山早期北东向压扭、中期伸展,燕山晚期右旋压扭及喜山期伸展,导致其内部裂隙较为发育,其运储能力提升,具备成为优质储层的基本条件。

渤海海域印支期构造变形分带性及其特征的数值模拟研究

印支运动为现今渤海海域构造格局的形成奠定了基础,导致渤海海域内部发育3个主要逆冲带。渤海基底内部的先存断层与滑脱层在此过程中可能起到了极为重要的作用,但其如何影响渤海海域印支期的构造变形与分带特征的机制尚不清楚。为了解决上述问题,本文基于地震剖面数据,结合二维热力学数值模拟代码LaMEM对渤海海域印支期的构造变形展开了详细研究。模拟结果揭示,在先存断层存在的条件下,当基底内部无滑脱层或未呈阶梯式在渤海海域分布时,渤海海域内部不会形成相应的逆冲中心;而当基底内部的滑脱层呈阶梯状分布在渤海海域西南部、渤中坳陷以及辽东坳陷3个区域时,应力通过滑脱层在基底内部进行传导,使海域形成了3个逆冲中心,并导致渤海内部大规模的逆冲断层与褶皱变形的发育,与地震剖面具有较好的一致性。数值模拟实验结果证实,基底内部的先存断层与滑脱层是控制渤海海域构造分带性及构造变形特征的重要因素。同时,多逆冲中心演化模式也为解释现今龙门山和四川盆地的形成与演化过程提供了重要的借鉴。

南海北部陆缘大陆架科学钻探选址:珠江口盆地沉积源汇启示

南海海盆自1998年始开展了一系列大洋科学钻探,取得了重大成就,但揭开南海海盆打开过程的关键记录在南海北部陆缘大陆架。因此,开展南海北部陆缘科学钻探非常必要。珠一坳陷位于南海北部珠江口盆地,不仅具有巨大的油气资源潜力,而且记录了南海海盆打开前的地质背景。该地区的物源特征分析对于揭示物质源汇过程、重建盆地构造演化过程、预测优质储层具有重要指示作用,一直是当前研究的热点,也可从沉积学角度为论证南海大陆架科学钻探选址提供依据。本文采用锆石LA-ICP-MS U-Pb定年技术,结合锆石CL图像及稀土元素配分特征,对珠一坳陷东西两侧典型地区的样品锆石进行了物源示踪、沉积源汇分析,并探讨其物源变化的构造成因。结果表明,下始新统下文昌组沉积期到上始新统上文昌组-下恩平组沉积期,坳陷物源由盆内转换为盆外供应为主。其中,恩平凹陷部分洼陷由于没有文昌组沉积地层,下恩平组仍以盆地内物源供给为主;惠州凹陷和陆丰凹陷则从上文昌组开始转为盆外物源供给。惠州和陆丰地区上始新统恩平组、渐新统珠海组、下中新统珠江组地层锆石自形程度较低,磨圆度较高,边缘破坏较为严重,年龄分布较为分散,稀土元素配分特征与基底不同,说明上文昌组-恩平组地层沉积之后,坳陷主要接受盆外华南板块物源供给。该物源转换与~43 Ma时珠一坳陷裂陷作用自南向北的转换密切相关。

南海北部神狐海域不同粒级沉积物的地球化学特征及其物源指示意义

海洋沉积物的粒度是制约其元素分布的主要因素之一。本文按照粒径将南海北部神狐海域SH-CL38柱状沉积物分为粉砂级沉积物(2~63μm)和黏土级沉积物(<2μm),并分别测量其主微量元素含量,着重研究稀土元素(REY)的变化规律和分布特征,从而更好地探讨不同粒级沉积物对研究区的物质来源及沉积过程的指示意义。根据粒度特征,SH-CL38柱状沉积物可划分为五个层位。相对于平均上地壳(UCC),粉砂级沉积物和黏土级沉积物中均表现出Na、P、Ca、Mn、Ba、Sr、Sc、Co以及REY的亏损。黏土级沉积物中的Al、Fe、K、Mg含量高于粉砂级沉积物,而粉砂级沉积物中微量元素Zr、Hf、Ta、Nb以及各稀土元素的含量高于黏土级沉积物,粉砂级沉积物和黏土级沉积物中REY含量和主微量元素含量之间的相关性表明细粒沉积物中REY主要来自陆源碎屑矿物。尽管粉砂级沉积物和黏土级沉积物的主微量元素含量具有一定差异,但是它们的REY经PAAS标准化后的REY配分模式均表现为较平坦的陆源特征,具有明显的Ce负异常,与台湾西南地区及华南陆缘沉积物的PAAS标准化配分模式具有相似性,指示了这两个地区可能为SH-CL38柱状沉积物的主要物源区。本研究表明,同一样品中的不同粒级沉积物在指示同一时期的源区时存在差异,因此,对沉积物进行分粒级研究,并将不同粒级沉积物记录的信息综合分析能够更明确的指示物源和沉积过程。

渤海湾盆地旅大隆起区多期叠加构造及其对潜山的控制作用

旅大隆起区位于渤海湾盆地渤海海域的西北部,经历了中生代—新生代多幕构造运动的叠加改造,内幕断裂发育类型多样、变形复杂,前人对其古生界和中生界的构造研究仍相对薄弱。基于三维地震数据的详细构造解析揭示,研究区印支期主要表现为自南向北的逆冲推覆,形成了北西—近东西向的宽缓褶皱和逆冲推覆断裂;燕山早期和中期主要表现为挤压背景下的局部伸展和沉积,中-下侏罗统和上侏罗统-下白垩统之间未见明显的角度不整合;燕山晚期主要表现为自南东往北西方向的逆冲推覆;早喜马拉雅期在北西-南东向的伸展作用下形成了多米诺式的伸展-拆离断层和箕状断陷沉积。其中,印支期北西—近东西向的逆冲断层控制了研究区的基底构造格局,后期的燕山运动和早喜马拉雅运动继承或改造了早期的断层系统。晚白垩世是旅大隆起区构造格局转变的关键时期,自之前的北西—近东西向转为北东向。位于构造转变区的秦皇岛30-1构造和旅大25-1构造潜山是印支期近南北向挤压、燕山晚期北西-南东向挤压和早喜马拉雅期北西-南东向伸展叠加改造的结果,而南部的428构造潜山则受控于近东西走向的印支期逆冲及燕山期和早喜马拉雅期伸展断裂体系。

微板块与深部地幔LLSVP的遥相关作用

基于海洋地质地球物理观测建立的板块构造理论意味着板块和浅部地幔共同演化,然而地幔底部尤其是大型横波低速异常区(LLSVP)与板块(尤其微板块)运动和演化之间是否存在关联仍有争议。一些研究认为LLSVP长期保持稳定,而另一些模型则认为它与各级板块存在相互作用。为此,本文通过总结前人成果,并基于近期发表的板块重建和地幔对流模型进行进一步分析,探讨微板块运动和LLSVP的演化关系。模拟结果表明,微板块与大板块类似,俯冲后通常会下沉至核幔边界。微幔块会推动地幔底部热的物质聚集并形成大的热化学结构。该热化学结构与层析成像揭示的LLSVP基本吻合。下地幔径向流速场和温度场的二阶结构与地表速度场散度的二阶结构随时间的移动轨迹相似,表明深浅部圈层的耦合演化,但是下地幔结构演化一般会滞后于浅表。在微幔块推挤之下,地幔柱优先沿着地幔底部热化学结构的边缘形成,且有时会被推至热化学结构的内部。地幔柱上升至浅部后,能够导致岩石圈弱化甚至裂解或板块边界跃迁,形成微板块。因此,地幔底部LLSVP不是稳定或静止的,而是与微板块动态协同演化,并通过地幔柱与浅表板块边界发生遥相关,从而控制微板块生成场所。

基于机器学习和全岩成分识别东昆仑祁漫塔格斑岩-矽卡岩矿床成矿岩体和贫矿岩体

东昆仑祁漫塔格成矿带是中国西北地区重要的铜钼铁铅锌多金属成矿带,发育卡尔却卡、野马泉、维宝、乌兰乌珠儿等许多与花岗岩类有关的斑岩-矽卡岩矿床。随着新一轮找矿突破战略行动的开展,进一步加强对祁漫塔格成矿带花岗岩成矿潜力的研究,已成为推动该地区金属矿产储量增长的重要突破口。为此,笔者在系统收集祁漫塔格成矿带典型斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和贫矿岩体(即非成矿岩体)的全岩主量和微量元素数据基础上,选取28种常见的全岩地球化学特征,借助机器学习算法——随机森林,开展机器学习模型训练,建立能够识别该地区斑岩-矽卡岩多金属矿床成矿岩体和非成矿岩体的新方法。根据模型评价指标,笔者训练得到的随机森林分类模型准确率为0.90,证明该方法能够有效识别成矿岩体和非成矿岩体。该研究为祁漫塔格成矿带斑岩-矽卡岩多金属矿床的找矿勘查提供了新思路,将极大地提高找矿效率、降低找矿经济和人力成本,从而更好的服务新一轮找矿突破战略行动。相关机器学习代码已上传至GitHub,地址为https://github.com/ShihuaZhong/2023-Qimantagh-RF-whole-rock-classifier。

运用机器学习和锆石微量元素构建花岗岩成矿潜力判别图解:以东昆仑祁漫塔格为例

由于锆石在中酸性岩中广泛存在且成分稳定、不易受到后期热液活动的扰动,因此锆石成分可以有效记录成矿岩浆信息。其中,锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)、Ce/Ce*、Eu/Eu*和Ce/Nd值可以反映岩浆氧逸度和含水量等成矿信息,已被广泛用于花岗岩类成矿潜力评价。然而,随着研究的深入发现,这些地球化学指标并不完全具有普适性。此外,以往研究均是根据对成矿岩体的“已知认识”提出成矿潜力判别方法,但考虑到成矿过程的复杂性,许多反映岩浆成矿能力的地球化学信息可能均尚未被揭露。为此,笔者以东昆仑祁漫塔格成矿带为例,借助当前广泛应用的机器学习算法之一—支持向量机,对来自该成矿带斑岩-矽卡岩Cu-Fe-Pb-Zn多金属矿床成矿岩体和全球非成矿岩体的锆石数据开展机器学习训练,目的在于挖掘能够反映岩浆成矿能力的锆石微量元素特征,从而构建花岗岩成矿潜力判别图解。模型训练结果显示,在21个常见的锆石微量元素特征中,Gd、Dy、Yb、Y、Tm等5种元素特征对识别岩浆成矿能力最为重要。在此基础上,笔者新建立了10个二元判别图解,它们在识别成矿岩体和非成矿岩体时的准确率均接近1。研究表明,利用机器学习方法和地质大数据,可以挖掘传统研究方法难以发现的新的地球化学指标和图解,这对深入认识矿床成因、指导找矿勘查具有重要意义。

基于机器学习和台阵相关性的水力压裂微地震事件自动识别及到时拾取

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密集台阵震相到时目录.该综合策略包括:(1)利用迁移学习在连续波形中快速检测地震事件;(2)利用U型神经网络PhaseNet自动拾取P波、S波震相;(3)利用三重线性剔除法,结合密集台阵到时相关性剔除异常到时数据和地震事件;(4)利用K-means和SVM两类机器学习算法,进一步区分发震时刻接近的多个地震事件,减小事件漏拾率.通过将该流程应用于四川盆地长宁—昭通页岩气开发区微地震监测数据,并将自动处理结果与人工拾取结果进行比对发现,二者在震级测定、定位以及走时成像结果等方面具有很好的一致性,表明本文处理流程结果精度可达到手动处理精度.本文结果为密集台阵地震监测数据的高效、高精度处理提供了新思路.

渤海湾盆地中部428构造带近S-N向走滑断裂的形成时期及其在中生代期间的调节转换作用

渤海湾盆地中部428构造带自印支期以来经历了多期次构造运动叠加改造过程,区域内发育了大量的近S-N向与近EW向褶皱、断层构造,并控制了潜山的形成。然而目前对428构造带的研究仅局限于探索区域内潜山构造成因及其油气圈闭特性,对区域内的断裂系统,尤其是发育的大量近S-N向断裂的形成时期及其后期演化过程中所起到的调控作用尚不明确。鉴于此,为明确其形成时期、探索其对区域构造格局演化模式所产生的影响,基于前人的研究成果,以石臼坨凸起东侧428构造带为主要研究对象,通过对该区域典型的地震剖面进行精确解析,对其展开了系统性的研究。研究结果表明:(1) 428构造带与石臼坨凸起东侧连接处存在一条近S-N向走滑断裂;(2)该走滑断裂的形成最早可追溯至印支期。根据古生界褶皱和薄底构造的分布特征可知,该走滑断裂最初为近E-W向逆冲推覆断裂的侧向断坡;(3)近S-N向走滑断裂阻挡了燕山期NWW向的逆冲推覆作用,从而控制古生界和中生界大量协调褶皱的发育。而近E-W向断裂表现为压扭性质,控制了中生界雁列式褶皱的形成。基于以上认识,认为该近S-N向走滑断裂在印支-燕山期均起到了重要的调控作用,是一个重要的调节转换带。

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。

南海海盆俯冲消亡机制:马尼拉海沟俯冲起始的启示

马尼拉俯冲带作为南海东部唯一的汇聚边界,其构造特征对于探索南海的俯冲起始机制及深化理解南海海盆从陆缘张裂、海底扩张及俯冲消亡的演化全过程等科学问题具有重要意义。最新的层析成像数据表明,南海海盆的原始范围从现今的马尼拉海沟向东仍可延伸400~500km,但前人对南海初始俯冲时间存在争议,并对其俯冲起始机制的研究相对较少。基于横跨马尼拉俯冲带地震剖面资料、火成岩的年龄及平衡剖面结果,本文对其分段特征及初始俯冲时间进行了系统分析和限定。研究发现,分布于菲律宾岛的锆石年龄数据主要集中在早中新世-中中新世时期,且平衡剖面分析结果表明南海海盆在中中新世就已经开始俯冲消减。因此,马尼拉俯冲带的初始俯冲时间为早中新世-中中新世,且由南向北变新。结合南海周缘新生代板块重建结果,马尼拉俯冲带新生代的演化可划分为三个阶段:(1)古新世-早中新世,马尼拉俯冲带作为一条大型走滑断裂带或俯冲带边界存在;(2)早中新世-中中新世,在多个板块汇聚背景下,受澳大利亚板块的快速北向运动、太平洋板块的NWW向俯冲及菲律宾海板块NWW向漂移与北巴拉望微陆块(民都洛)发生碰撞的共同作用下,导致了菲律宾海盆西缘大型走滑边界开始触发马尼拉俯冲带的形成,南海开始收缩消亡;(3)晚中新世-早更新世,随着菲律宾海板块持续向北西运动,马尼拉俯冲带的北端进入碰撞造山阶段,而南部则仍处于洋壳俯冲状态。这个过程最终形成了现今的海沟-增生楔-弧前盆地(北吕宋海槽和西吕宋海槽)-火山弧(吕宋火山弧)的地貌组合。总之,南海消亡是被动消亡,因为马尼拉俯冲带属于太平洋板块动力系统,是诱发式被动俯冲所致;与苏门答腊-班达俯冲带属于印度-澳大利亚板块动力系统的主动俯冲不同,但两者形态上构成了一个东南亚环形俯冲系统。

琼东南盆地块体搬运沉积区多类型水合物赋存特征与数值模拟

南海北部琼东南盆地陵水凹陷的钻探、三维地震与地球化学分析表明,该区域发育热成因气控制的呈烟囱状反射特征的裂隙充填型和薄砂层的孔隙充填型水合物.不同站位水合物富集程度、厚度与赋存形态不同,这种复杂水合物富集成藏的控制因素还有待进一步明确.本文利用宽频处理三维地震与随钻测井资料,精细识别了裂隙充填型水合物发育的空间分布,分析了断层与块体搬运沉积物对水合物赋存的影响,通过建立重烃气体影响的Ⅱ型水合物稳定带底界,并结合数值模拟方法,定量模拟了多类型水合物形成与富集的控制因素.结果表明:起源于基底隆起的断层连通了深部气源与浅部水合物稳定带,控制着深部热成因气向上运移,发育的多期块体搬运沉积内局部裂隙及下部的有利砂层,使水合物在垂向上呈多层叠置分布特征.