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    “南海天然气水合物研究进展”主题专辑(1)
    “南海天然气水合物研究进展”主题专辑(1)目次
    2017, 24(4): 0-0. 
    摘要 ( 115 )   PDF(4678KB) ( 399 )  
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    特约主编致读者
    杨胜雄,沙志彬
    2017, 24(4): 0-0. 
    摘要 ( 142 )   PDF(361KB) ( 279 )  
            随着我国经济的快速发展,对能源资源尤其是油气资源的需求正在急剧增加,油气产量已远远不能满足经济发展的需求。因此,解决我国的能源短缺、选择新的替代能源不仅是当务之急,而且是一项长期的国家能源战略任务。正是在这一背景下,天然气水合物作为未来一种清洁高效的能源走进我们的视野。天然气水合物为冰状固体,是在低温、高压条件下,由气体充填于水分子中而形成的三维笼状结构的固态物质。由于在自然界中,形成天然气水合物的气体主要为甲烷,因此  通常称为甲烷天然气水合物,俗称“可燃冰”。天然气水合物主要赋存于具有低温、高压环境的海洋大陆边缘和高纬度冻土带。
           我国从1999年正式启动西沙海槽天然气水合物资源调查,经过近20年的调查研究,取得一系列的重大找矿突破。中国地质调查局广州海洋地质调查局分别于2007年、2013年、2015及2016年4次在南海北部陆坡海域实施天然气水合物钻探,均成功钻获天然气水合物,证实了我国南海北部陆坡蕴藏着丰富的天然气水合物资源,标志着我国天然气水合物调查研究水平步入世界先进行列。钻探和调查研究结果证明,南海北部陆缘从西部—中部—东部具有不同的地质构造特点,天然气水合物成藏条件的差异性明显,对其成藏过程、成藏模式及时空分布产生深刻影响。
            通过深入分析天然气水合物成藏特征及其成藏主控因素,揭示地球物理和地球化学异常特征,探讨天然气水合物成藏的机制、地质模式、赋存状态及天然气水合物主要灾害地质因素特征,可为我国海洋天然气水合物资源勘探和开发在基础地质研究方面提供重要的理论指导和技术支撑。为此,《地学前缘》决定组织出版一期“南海天然气水合物研究进展”主题的专辑。
            本专辑共收录论文11篇。广州海洋地质调查局总工程师杨胜雄等介绍了我国南海北部神狐海域钻探区天然气水合物成藏特征及主控因素,通过随钻成像测井、电阻率频谱及相对饱和度讨论了神狐海域天然气水合物的赋存状态及其开采价值。广州海洋地质调查局副局长张光学等介绍了南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程,认为上新世以来的地质事件是天然气水合物形成分解的诱发因素,冰期、
    间冰期变化与天然气水合物形成分解有一定耦合关系。天然气水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部天然气水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期—晚更新世,下部天然气水合物矿层形成中更新世早期—中更新世中期。刘昌岭研究员等则在实验室内,采用现代分析仪器对南海北部陆坡神狐、珠江口盆地东部海域钻探区天然气水合物及其赋存的沉积物样品进行了系统的分析测试,研究了天然气水合物的微观结构、水合指数、气体组成等基本特征。陈芳教授等研究了珠江口盆地东部陆坡末次冰期天然气水合物冷泉活动的记录与时间。徐华宁教授等研究了珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因。郭依群教授等介绍了南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征。梁前勇博士等对南海北部陆坡天然气水合物区海水甲烷含量分布特征及其影响因素进行了探讨。马云博士等介绍了南海北部东沙陆坡主要灾害地质因素特征。梁劲教授等介绍了台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义。苏丕波博士等分析了神狐海域扩散型天然气水合物在地震剖面上的亮点与暗点显示。王力峰博士等研究了南海东北部陆坡天然气水合物钻探区BSR推导的流体运移速率。
            本专辑论文在天然气水合物成矿机理、找矿标志、实验测试及环境评价上取得了一系列新的认识。首次将随钻成像测井引入对天然气水合物赋存状态、成藏序列、成藏模式和主控因素的研究;首次提出天然气水合物矿藏共经历了3次天然气水合物藏发育期和2次天然气水合物藏破坏期;首次查明天然气水合物冷泉甲烷渗漏活动的时间及其发生的可能机制;获得了实验室沉积物对天然气水合物赋存形式及微观分布的影响;建立了“亮点”与“暗点”技术对天然气水合物的地震识别模式。希望本专辑的出版,能为中国天然气水合物基础研究起到一定的推动作用。
            感谢所有作者、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力!
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    南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征及主控因素新认识
    杨胜雄,梁金强,陆敬安,曲长伟,刘博
    2017, 24(4): 1-14. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-43

    摘要 ( 267 )   PDF(6022KB) ( 573 )  
    南海北部陆坡神狐海域烃源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可为水合物成藏提供充足的气源和通畅的疏导通道,而且神狐海域海底沉积层的温度、压力条件满足水合物形成的要求,具备了水合物聚集成藏的地质条件,成为我国水合物勘探开发的重点靶区。为了明确神狐地区水合物的成藏特征和主控因素,首次将随钻成像测井引入对水合物赋存状态、成藏序列、成藏模式和主控因素的研究中,从而为今后水合物的开采和钻井方案的设计提供强有力的理论依据。通过随钻成像测井、电阻率频谱及相对饱和度分析发现神狐海域共发育厚层状、分散状、斑块状、断层附近和薄层状5种赋存状态的水合物,其中厚层状和分散状水合物相对饱和度高且厚度大,开采价值较大,是研究区的主力水合物层,厚层状水合物常分布于水合物层顶部而分散状水合物常分布于水合物层底部;斑块状、断层附近和薄层状水合物相对饱和度较低且分布不规律,开采价值较小。厚层状、分散状、斑块状和断层附近水合物主要为深部热解气通过断层运移至水合物稳定区聚集成藏,为构造渗漏型水合物;薄层状水合物主要为浅部生物气横向运移聚集至水合物稳定域,为地层扩散型水合物。神狐海域发育开启型、填充型和界面型3种类型的断层,断层作为气体和流体的运移通道,沟通了气源和水合物稳定带,控制了水合物在纵向上和横向上的展布范围,为神狐地区水合物的主控因素。
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    南海东北部天然气水合物成藏演化地质过程
    张光学,陈芳,沙志彬,梁金强,苏新,陆红锋
    2017, 24(4): 15-23. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-27

    摘要 ( 150 )   PDF(2522KB) ( 483 )  
    南海东北部天然气水合物赋存类型多样,包括块状、瘤状、薄层状、脉状及分散状等五种形式,独自出现或相互共生成藏,并伴生碳酸盐岩,且分布在水深600~900 m、海底及其以下的200 m地层之内。其中前四种水合物常形成于浅断裂隙、沉积物层间薄弱带、海底表面等局部地区,粒径大于正常沉积物孔隙,水合物肉眼可见,故又称可视水合物;分散状水合物充填于微米—纳米级孔隙的沉积物中,肉眼难以分辨,故这类水合物为非可视水合物。据钻井揭示,以海底之下90 m处地层为界,研究区发育上、下两套水合物矿层,上部水合物矿层以可视水合物为主,下部水合物矿层为非可视水合物。其中上部水合物矿层发育上、下两个水合物层段,在各水合物层段的顶部均发育自生碳酸盐岩,反映为地史时期与水合物藏演化相伴生的古冷泉。综合分析认为,天然气水合物赋存形式及水合物藏演化受控于多种因素作用,包括岩性、粒度、岩相(古河道、扇体)等沉积作用,新构造活动及断层作用,流体及气体运移,以及影响水合物结晶成核生长的热流、盐度、时间等。其中可视水合物主要受构造因素控制,多为活跃流体携带气体以渗漏形式局部聚集形成;而分散状水合物则多受沉积因素影响,气体以扩散形式运移至适宜温压域的沉积层内形成水合物。上新世以来的地质事件是水合物形成分解的诱发因素,冰期、间冰期变化与水合物形成分解有一定耦合关系。水合物形成时代应早于上覆的自生碳酸盐岩,晚于其赋存的母岩沉积层,研究区上部水合物矿层的上段形成于晚更新世,下段形成于中更新中期—晚更新世,下部水合物矿层形成中更新世早期—中更新世中期;水合物矿藏共经历了3次水合物藏发育期和2次水合物藏破坏期。伴随水合物演化,发育两期自生碳酸盐岩,海底自生碳酸盐岩形成于更新世末期,上部水合物矿层之下段的顶部碳酸盐岩形成于中更新世早期。多层水合物构成的复式水合物矿藏系统,是扩散、渗漏驱动的二元成藏动力学过程综合作用的结果。
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    南海北部神狐海域高饱和度天然气水合物分布特征
    郭依群,杨胜雄,梁金强,陆敬安,林霖,匡增桂
    2017, 24(4): 24-31. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-28

    摘要 ( 162 )   PDF(2377KB) ( 461 )  
    神狐海域是我国天然气水合物勘探的一个重点区域,2015年在该区域执行的GMGS3天然气水合物钻探,不仅发现了高饱和度天然气水合物,而且发现了热成因的Ⅱ型天然气水合物。其中的W11井在细粒泥质沉积物中获得了厚度达70多米的水合物层,饱和度平均值达40%,局部层高达53%。本文分析了神狐海域W11井的随钻测井资料,利用各向同性的电阻率模型,基于阿尔奇公式估算了天然气水合物饱和度,并与岩心资料中孔隙水氯离子异常估算的水合物饱和度进行对比,查明水合物在垂向上的变化,再结合地震资料反演的声波阻抗来获得水合物横向分布特征,发现水合物空间分布与储层变化、流体运聚和深部热成因气有关。
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    台西南盆地含天然气水合物沉积层测井响应规律特征及其地质意义
    梁劲,王静丽,陆敬安,康冬菊,匡增桂,杨承志
    2017, 24(4): 32-40. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-32

    摘要 ( 144 )   PDF(2784KB) ( 352 )  
    文章分析了台西南盆地渗漏型和扩散型天然气水合物沉积层的测井曲线特征,并通过对比DSDP 84航次570号钻孔含天然气水合物层段测井资料,结合研究区的区域地质条件、水合物饱和度、钻井岩心资料以及地震反射剖面特征,总结出台西南盆地天然气水合物沉积层的测井响应规律及其地质意义,结果表明:研究区含水合物沉积层的测井曲线有高电阻率、高声波速度、高中子孔隙度、低补偿密度和低自然伽马的“三高两低”的异常特征,渗漏型水合物层测井曲线“三高两低”特征较扩散型明显,渗漏型水合物沉积层内水合物碳氢气体浓度高,在断层通道内高度聚集形成块状水合物,水合物的饱和度最高达到100%,水合物分解后形成碳酸盐层,部分碳氢气体沿裂隙向上运移后再次形成的水合物层,扩散型水合物主要分布在水合物稳定带的底部,水合物呈分散状存在于沉积物中,水合物分布范围较大,气体容积扩散,碳氢气体浓度下降,水合物的最高饱和度为31%,水合物气源主要为微生物成因气,裂解气可能以生物降解气的形式与微生物气为水合物的形成共同提供气源。研究区断层、断裂和气烟囱等构造发育,地震反射剖面上具有似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与地层斜交、穹状反射(速度振幅异常而形成的眼球状结构)等水合物响应特征。
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    南海北部陆坡天然气水合物及其赋存沉积物特征
    刘昌岭,孟庆国,李承峰,孙建业,贺行良,杨胜雄,梁金强
    2017, 24(4): 41-50. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-35

    摘要 ( 178 )   PDF(5841KB) ( 453 )  
    南海北部陆坡的天然气水合物样品各具特色,神狐海域天然气水合物样品肉眼不可见,是典型的分散型水合物;珠江口盆地东部海域天然气水合物样品具有块状、脉状、结核状及分散状等多种赋存形式。在实验室内,采用现代分析仪器对这些水合物及其赋存的沉积物样品进行了系统的分析测试,研究了南海北部陆坡神狐、珠江口盆地东部海域天然气水合物的微观结构、水合指数、气体组成等基本特征,探讨了沉积物对天然气水合物赋存形式及微观分布的影响。结果表明,神狐海域沉积物中富含钙质微化石和有孔虫有利于水合物生成,且水合物主要分布在其腔体内;珠江口盆地沉积物颗粒更细,且不含微化石与有孔虫,故难以生成分散状水合物。研究区天然气水合物是典型的Ⅰ型结构,主要组成气体是甲烷,占99.4%以上;神狐海域与珠江口盆地水合物中甲烷分子在大笼的占有率99.3%以上,在小笼中分别为85.7%和91.4%,相应的水合指数分别为5.99和5.90。碳、氢同位素的综合研究表明,研究区天然气水合物的甲烷主要来源于微生物作用下的CO2还原。
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    神狐海域扩散型水合物在地震反射剖面上的“亮点”与“暗点”分析
    苏丕波,梁金强,张子健,沙志彬
    2017, 24(4): 51-56. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-29

    摘要 ( 297 )   PDF(3066KB) ( 330 )  
    地震“亮点”分析技术在传统油气勘探中已被证明是一种可行有效的方法,但在天然气水合物勘查中还没有得到足够重视。本文基于含水合物层、含气层及含水层的岩石物理属性,利用2015年神狐钻探区地震资料,分析了含天然气水合物的地震振幅响应特征。结果表明:在神狐钻探区天然气水合物稳定域内,扩散型水合物共有三种形成模式,分别为形成于稳定域底界的水合物层,形成于稳定域内部的高饱和度水合物层和形成于稳定域内部的低饱和度水合物层。水合物形成于稳定域底界时,地震剖面上产生BSR,当沉积层中含高饱和度水合物或含气时,会在地震剖面上产生相应“亮点”;当沉积层中含低饱和度水合物时,则在地震剖面上产生相应的“暗点”。综合分析,可以利用地震“亮点”与“暗点”在钻前对水合物成矿进行预测。
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     珠江口盆地东部海域近海底天然气水合物地震识别及地质成因
    徐华宁,陆敬安,梁金强
    2017, 24(4): 57-65. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-31

    摘要 ( 133 )   PDF(5694KB) ( 382 )  
    2013年珠江口盆地东部海域钻探取样结果表明,天然气水合物以不同形态分布于海底之下约10 m至稳定带之上的不同深度区间。在GMGS208井位置,天然气水合物分别以脉状、块状形态出现在海底之下9~25 m和65~80 m(与碳酸盐岩有关)深度范围内。地震反射剖面上,含分散状水合物沉积层的底部深度与地震反射剖面上的似海底反射深度很好对应,但没有典型地震反射特征表明近海底沉积物中存在天然气水合物。在研究区另一钻探位置(GMGS216),取样也获得存在于近海底处的天然气水合物样品。本文研究以多道高分辨地震数据为基础,利用含天然气水合物沉积物具有较高声波速度的特征,在正演分析近海底存在薄高速层时地震反射速度变化规律的基础上,然后采用沿层速度分析方法获取近海底处的速度,据此推测近海底处天然气水合物的分布特征。结果表明,过GMGS208井和GMGS216井的地震反射数据的海底速度相干反演表现出明显的高速异常,而在GMGS211和GMGS212井位置则没有任何速度异常,与钻探取样结果一致。将地震数据的反射特征与区域地质条件进行综合分析,进一步预测这一区域近海底天然气水合物分布模式及地质成因。本文的研究结果为近海底天然气水合物地震探测和识别提供了有效手段,对天然气水合物资源勘探以及深海油气工程安全都具有重要意义。
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    珠江口盆地东部陆坡末次冰期天然气水合物冷泉活动的记录与时间
    陈芳,周洋,吴聪,刘坚,苏新,庄畅,陆红锋,余少华
    2017, 24(4): 66-77. 
    DOI: P618.13

    摘要 ( 98 )   PDF(4724KB) ( 308 )  

    对珠江口盆地东部陆坡GMGS 08C孔的3层自生碳酸盐岩(结核状)和有孔虫(底栖和浮游)开展高分辨率氧碳同位素分析和AMS14C测年,第1层自生碳酸盐岩δ13C为-38.85‰,第2、3层的δ13C介于-41.36‰~-56.74‰,平均值-51.64‰,均低于-40‰。δ18O值介于2.94‰~4.18‰,平均值3.68‰,明显偏重。这表明其为天然气水合物分解的产物,形成于微生物对甲烷的缺氧氧化作用,甲烷主要源自生物成因;自生碳酸盐岩层位的底栖有孔虫Uvigerina peregrina和浮游有孔虫Globigerinoides ruber的δ13C值几乎同时出现极负偏,最低值分别达到-12.17‰和-9.06‰,有孔虫δ18O总体上正偏,最大正偏幅度达1.50‰,说明其负偏与后期源于甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic Oxidation of Methane,简称AOM)的成岩作用有关。自生碳酸盐岩及其与有孔虫异常碳(偏负)氧(偏正)、粥状沉积是GMGS 08C孔水合物分解甲烷渗漏的重要指标,据此推断该孔在末次冰期(MIS2—MIS3)发生过至少2次天然气水合物分解释放冷泉甲烷渗漏活动,分别距今36 ka和31~26 ka,主要发生在低海平面期,说明冷泉活动明显受海平面变化影响。

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    南海东北部陆坡水合物钻探区BSR推导流体运移速率研究
    王力峰,陆敬安,梁金强,尚久靖,王静丽
    2017, 24(4): 78-88. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-41

    摘要 ( 132 )   PDF(3051KB) ( 328 )  
    2013年广州海洋地质调查局在我国南海东北部陆坡海域实施天然气水合物钻探,获取了多种类型的高纯度水合物实物样品,进一步表明了南海存在丰富的天然气水合物资源前景。在此钻探之前,通过多年的地球物理、地球化学以及地质综合调查工作,积累了大量与天然气水合物赋存相关的各种地质数据。本文利用1D流体运移模型,结合热流站位的温压场数据以及多道地震数据所反映的BSR信息,计算了各个有效热流站位的流体运移速率,并结合钻探区的地质构造背景和钻探井位天然气水合物层位的分布情况,分析了流体运移速率分布特征,初步阐释了流体运移速率、构造背景以及与天然气水合物形成的相互关系。计算结果表明,钻探区流体运移速率数据分布区间为-25~+38 cm/a,反映了钻探区构造背景相对复杂。流体运移速率分布具有规律性,主要受到断层和气烟囱的类别控制,可分为两大类。第一类为位于钻探区北部高地的继承性断层,断面直立陡倾并部分切穿海底,伴有大型气烟囱顶部或数量众多的侧翼小型活动正断层,为深部大规模流体运移提供了充足通道。受此类地质条件控制的流体运移速率表现为幅值波动较大,天然气水合物多发育在海底浅层,且呈现多层分布。第二类为位于钻探区西南部以及东部较大水深的滑动断层以及小型气烟囱,断层主体表现断层面清晰,断面较缓,刺穿尺度较短,气烟囱发育也比较晚,一定程度上限制了来自深部流体运移的规模。受此类地质条件控制的流体运移速率表现较为缓和,流体运移速率波动范围小,天然气水合物多发育在海底深层。
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    南海北部陆坡天然气水合物区海水甲烷浓度分布特征及其影响因素探讨
    梁前勇,赵静,夏真,杨胜雄,康建华,林进清,雷知声
    2017, 24(4): 89-101. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-40

    摘要 ( 228 )   PDF(6609KB) ( 365 )  
    2011—2015年对东沙和神狐水合物钻探区进行了连续5年7个航次的海上调查工作,获取了大量研究区海水水文、水化学及溶解甲烷含量数据,为天然气水合物勘查与试采环境评价提供了良好的基础数据及采前环境基线。调查期间,研究区海水甲烷浓度范围为0~31.4 nmol·L-1,平均浓度为6.7 nmol·L-1,高于全球平均海水甲烷浓度,表明南海海水甲烷浓度本底值高于全球平均水平;研究区海水溶解甲烷浓度及其分布特征不受区域海水水文特征、海水化学特征及季节等因素影响,且表层海水大气甲烷交换并非单一的汇或者源的关系,而是根据时间的不同,海水大气甲烷交换存在汇源转换;综合调查结果表明,研究区甲烷渗漏对海水、大气甲烷含量没有明显影响,且水合物钻探对区域环境没有明显的影响。
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    南海北部东沙陆坡主要灾害地质因素特征
    马云,孔亮,梁前勇,林进清,李三忠
    2017, 24(4): 102-111. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2016-12-33

    摘要 ( 157 )   PDF(5620KB) ( 448 )  
    我国深水区海洋灾害地质研究成果较少,而南海北部东沙陆坡深水区天然气水合物资源的进一步勘探急需弄清海底地质环境。研究区缺乏浅地层剖面资料,因此,本文基于高分辨率2D地震资料等实测资料,率先在东沙陆坡深水区开展灾害地质研究。文中识别出地震、活动断层、海底滑坡、浅层气、泥火山、陡坎及侵蚀沟(谷)共7种具有活动能力的破坏性灾害地质因素,还识别出浅埋基岩面、海底火山、岩浆底辟共3种不具有活动能力的限制性灾害地质因素,同时总结了各灾害地质因素的平面展布特征并研究了其地震反射特征及灾害性。基于以上研究,本文认为陆坡深水区应重点避让海底滑坡、活动断裂、浅层气、侵蚀沟等与海洋工程关系密切的灾害地质类型,研究成果虽然精度有限,但可初步为该区天然气水合物的进一步勘探及防灾减灾提供参考。
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    “西太平洋洋-陆过渡带”主题专辑(2)
    “西太平洋洋陆过渡带”主题专辑目录
    2017, 24(4): 112-112. 
    摘要 ( 152 )   PDF(4678KB) ( 324 )  
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    “西太平洋洋—陆过渡带”主题专辑(2)序言
    张国伟
    2017, 24(4): 112-113. 
    摘要 ( 190 )   PDF(475KB) ( 350 )  
    深海以其广阔的空间、丰富的资源和特殊的政治地位日益成为各国关注的重要战略区域。中国“十三五”科技创新在构筑国家先发优势方面,已启动“科技创新2030重大项目”,发展保障国家安全和战略利益的技术体系,加强深海、深地、深空、深蓝等领域战略高技术部署,围绕增强原始创新能力,加大国家需求和好奇心驱动基础研究的力度,拓展创新发展空间。深海探索与研究也得到高度重视,特别是深海海底迎来了前所未有的发展机会。深海领域研究开始全面布局,在深潜(蛟龙号深潜器、深海空间站)、深钻(中国大洋钻探船建造、深海油气和水合物钻探)、深网(海底观测网、深海移动式阵列观测网)、深矿(洋底矿产、深海油气和水合物开采)、深时(沉积记录与全球变化)等领域全面展开。中国地学界面临的千载难逢的发展机遇同时,也面临在重大科学计划方面的国际话语权、主导权的竞争压力。中国的海底科学与探测技术的发展长期滞后,面对国际相关研究的快速发展,需要改变现今海底相关科研碎片化格局,着力培养一批年轻有为的高水平研究人员。中国海洋大学李三忠教授研究团队近几年来,围绕“一带一路”的海上丝路建设急需,在西太平洋和印度洋的洋陆过渡带开展了深入综合研究,以地球系统科学思想为指导,获得了一批较好的成果。“西太平洋洋陆过渡带”专辑是西太平洋洋陆过渡带研究成果的一个初次集中体现,内容涉及大气圈水圈、水圈岩石圈、地壳地幔等多圈层相互作用,也涉及广泛关注的最大的大洋太平洋与最大的大陆欧亚大陆之间的相互作用。
            西太平洋洋陆过渡带的地表系统是个复杂大系统。该区是亚洲季风发育区,包括东亚季风和印度季风,“西太平洋洋陆过渡带”专辑对全新世亚洲季风演变做了系统总结,全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关;全新世以来季风变化历史和机制研究对预测未来季风变化至关重要(丁大林等,本专辑)。同时,这个地带也是热带气旋频发地带,大气圈灾害性事件如何影响海洋沉积动力过程(徐继尚等,本专辑)及沉积记录如何识别,是深化发展沉积动力研究的一个重要方向,对应对防灾减灾至关重要;热带气旋在海洋沉积物“从源到汇”过程中作用及其机制的研究表明,热带气旋是陆源沉积物、有机碳和污染物通过河流向海洋输送的重要控制因素;热带气旋产生的波浪、强流和内波可造成河口和陆架沉积物再悬浮、侵蚀、液化甚至剪切破坏,对陆架沉积物向深海输送起重要作用。洋陆过渡带的地表系统演变与沉积物质搬运、传输密切相关,黄海、东海作为亚洲大陆与西太平洋物质和能量交换的重要海域之一,从陆架边缘海到西太平洋的源汇过程如何?乔璐璐等(本专辑)以黄东海悬浮体为研究对象揭示,在复杂的环流动力学背景下,黄海、东海悬浮体物质跨陆架输运主要通过三条路径:苏北沿岸流作用下向济州岛西南搬运、浙闽北部向东输运和台湾暖流向东分支作用下跨陆架输运。邹建军和石学法(本专辑)则分析了末次期以来北太平洋中层水的演化及其全球变化关系,因为北太平洋中层水作为全球海洋经向翻转环流的一个重要组成部分,在区域海洋环境和全球气候变化中扮演着重要角色,北太平洋中层水形成及通风演化对全球气候变化响应十分敏感。大气圈、水圈是地表动力系统的重要组成部分,与人类生存密切相关,未来对其状态、过程和机制还需要开展深度研究。
            地球系统的固体圈层包括地壳、地幔或岩石圈、软流圈等,本专辑首先对西太平洋洋陆过渡带的现今构造格架开展了划分,姜素华等(本专辑)据重磁异常特征和地质事实,对西太平洋洋陆过渡带的构造格架进行了重新划分和精细刻画,明确指出西太平洋洋陆过渡带构造上指(古)太平洋板块俯冲所波及的区域,西界大体为大兴安岭—太行山—武陵山重力梯度带,东界为日本—琉球—菲律宾俯冲带。随后,本专辑主要侧重展示西太平洋洋陆过渡带的构造演变与资源环境效应研究的部分成果,内容涉及印支期华北与大华南地块的聚合及其西太平洋统一陆缘的形成。郭润华等(本专辑)提出华北地块揳入大华南地块,并形成了东亚的巨型印支期弯山构造,以此解释苏鲁—大别高压超高压带的形成与现今分布状态。兰浩圆等(本专辑)则深入分析了华北东部的印支期变形特征,构造上证实华北地块东部向南东揳入大华南地块,对大陆深俯冲极性提出了新见解。印支期变形之后,东亚还经历了复杂的燕山期变形,李三忠等(本专辑)分别选择那丹哈达地体及周缘地区,探讨了燕山期变形与增生造山过程,并从华南中生代特提斯域构造向太平洋构造域的构造转换角度,分析了古太平洋板块俯冲启动时间和过程。张剑等(本专辑)深入分析了古太平洋板块俯冲的陆内效应,以鲁西地区燕山期构造变形为突破口,揭示了古太平洋俯冲的构造响应。这些成果是华北克拉通破坏研究的重要补充,创新性地提出了华北克拉通破坏与古太平洋板块俯冲不同阶段的关联模式。
            进入新生代,西太平洋洋陆过渡带发生了巨变。首要特点是巨型走滑断裂系统控制的一系列拉分盆地的出现。赵淑娟等(本专辑)重点分析了黄海盆地构造特征,系统综合分析了其拉分形成机制。索艳慧等(本专辑)则从更大的尺度,对整个中国东部中新生代不同盆地内部保存的反转构造的发生时间和空间分布规律进行了总结,并构建了反转构造与相关大洋板块俯冲过程的关联。宫伟等(本专辑)深入分析了青藏高原隆升与南海开启的研究现状,围绕南海北部沉积记录等,对全球最大的盆山耦合体系开展了探索。许淑梅等(本专辑)则对现今正在发生的台湾地区弧陆碰撞过程控制的海相前陆盆地特征和背景做了概括。新生代后期,燕山期的巨型走滑断裂系统由压扭转变为张扭。王鹏程等(本专辑)分析了西太平洋最大的边缘海盆地——南海的打开模式,其机制归因于右行走滑拉分与古南海俯冲的拖曳,这虽然不是一个新的观点,但却是从沉积、构造等角度做的系统深入论证。郭玲莉等(本专辑)探讨了南海北缘可能存在的洋陆却是转换带形成机制,并系统总结了全球洋陆转换带类型与成因机制。边缘海的形成有多种成因,其中一种就认为与俯冲过程密切相关。刘鑫等(本专辑)从西太平洋角度利用前人对马里亚纳俯冲系统的地球物理资料探测结果,深入分析其构造特征;朱俊江等(本专辑)则从南海东部的马尼拉俯冲带的地壳结构出发,探索其俯冲过程;而周立宏等(本专辑)则利用珍贵的印缅俯冲增生楔油气勘探资料,从印度洋角度,系统论述了印缅俯冲增生楔的构造特征,并探讨了该区气烟囱分带性及油气成藏规律。最后,赵斐宇等(本专辑)另辟蹊径,从中国东部大量盆地中的无机CO2气藏出发,探讨深部碳循环,并建立了这些无机CO2气藏与(古)太平洋板块俯冲的关联。
            总之,我欣喜地看到“西太平洋洋陆过渡带”专辑的出版。它对于西太平洋洋陆过渡带的洋陆相互作用、多圈层物质能量循环、俯冲动力及其资源环境效应等前沿科学问题的探索极为重要,启发性较强,值得推荐。
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    洋-陆过渡带地表系统过程
    全新世亚洲季风演变
    丁大林,李广雪,徐继尚,丁咚,李倩,王丽艳,王昊寅,张洋
    2017, 24(4): 114-123. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-12

    摘要 ( 317 )   PDF(1981KB) ( 518 )  
    亚洲季风是气候系统的重要组成部分,包括东亚季风和印度季风。全新世以来季风变化历史和机制对预测未来季风变化至关重要,是季风数值模拟重要的边界条件。全新世季风变化主要受太阳辐照强度的控制,在太阳辐照变化总趋势的基础上还存在千年—百年尺度的气候突变,与北大西洋冷事件对应。8.2 ka和4.2 ka存在比较典型的两个弱季风事件,前者特征是高纬寒冷,后者特征是中低纬干旱。近千年以来的中世纪暖期和小冰期发生在人类活动对气候有明显影响之前,对二者变化机制的理解可以加深目前地球气候变化中是自然因素还是人类活动占主导的认识。全新世季风在整体上受太阳辐照强度变化的控制,千年至百年尺度上的气候突变与太阳活动、北大西洋气候振荡、赤道太平洋地区的SST变化等众多因素有关。季风变化尤其是快速气候变化时期的季风研究是季风气候预测的重点也是难点。全新世东亚夏季风与印度季风的变化在整体趋势上是一致的,千年—百年尺度的变化上存在相位差。而东亚冬季风(EAWM)和东亚夏季风(EASM)之间的相位关系还不明确,需要进一步研究。
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    热带气旋沉积动力与沉积记录
    徐继尚,李广雪,田举
    2017, 24(4): 124-133. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-17

    摘要 ( 132 )   PDF(1525KB) ( 314 )  
    热带气旋是全球最具破坏性的天气系统之一。随着全球气候变暖,热带气旋的异常活动受到了各国政府、民众和学术界广泛的关注。本文分析了热带气旋对海洋沉积物“从源到汇”过程中的作用及其机制,表明热带气旋是陆源沉积物、有机碳和污染物通过河流向海洋输送的重要控制因素;热带气旋产生的波浪、强流和内波可造成河口和陆架沉积物再悬浮、侵蚀、液化甚至剪切破坏,对陆架沉积物向深海输送起重要作用。虽然热带气旋有随全球变暖而增强的趋势,但热带气旋发生频率与全球变暖之间的关系尚不明确,对未来热带气旋发生频率的预测结果也存在较大分歧,对该问题的研究需要长期、高分辨率的热带气旋记录,使用热带气旋沉积记录研究热带气旋活动规律具有必要性和可行性。
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    从陆架海到西太平洋:黄、东海悬浮体跨陆架输运通道与机制
    乔璐璐,王震,刘世东,李广雪,刘雪,黄玲玲,薛文静,仲毅
    2017, 24(4): 134-140. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-10

    摘要 ( 193 )   PDF(2052KB) ( 356 )  
    黄、东海是亚洲大陆与西太平洋物质和能量交换的重要海域之一,在复杂的环流动力背景下,悬浮体的跨陆架输运是海洋地质学的研究热点。目前的研究表明,黄、东海物质跨陆架输运主要通过三条路径,包括苏北沿岸流作用下向济州岛西南搬运、浙闽北部向东输运和台湾暖流向东分支作用下跨陆架输运。其控制机制有水深地形、陆架环流、冬季风、水体斜压结构等研究结论,但尚未取得共识。且研究结论多基于叶绿素、水温等表层遥感分析获得,悬浮泥沙尤其是中下层高浓度泥沙跨陆架向深海输运的机制有待深入研究,此外,其季节变化、时空演变、输运通量等有待研究,台风、冬季风暴等的作用有待甄别。
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    末次冰期以来北太平洋中层水演化:研究进展与展望
    邹建军,石学法
    2017, 24(4): 141-151. 
    摘要 ( 214 )   PDF(2319KB) ( 356 )  
    北太平洋中层水(NPIW)作为全球海洋经向翻转环流的一个重要组成部分,在区域海洋环境和全球气候变化中扮演着重要角色。本研究对NPIW演化及其对气候变化的影响最新进展进行了评述。认为NPIW形成及通风演化对全球气候变化响应十分敏感。而且高纬气候信号通过这一“海洋通道”传递到北太平洋低纬海域。另一方面,东亚夏季风通过影响黑龙江进入鄂霍次克海的径流量,从而对NPIW的形成和水团组成产生影响。在千年尺度,NPIW通风过程与大西洋经向翻转流(AMOC)呈反相位变化,这与AMOC千年尺度震荡所引发的北太洋海表温、盐变化相关。与NPIW相关的物理过程和生物过程可能是触发冰期大气CO2浓度变化的一个重要机制。
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    洋-陆过渡带中生代深浅部过程
    西太平洋洋陆过渡带重磁异常与构造格架
    姜素华,高嵩,李三忠,曹伟,汪刚,张慧璇,赵斐宇
    2017, 24(4): 152-170. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-24

    摘要 ( 184 )   PDF(3409KB) ( 597 )  
    西太平洋的重磁异常和构造格架一直是研究的热点,本文使用最新的覆盖全球的重力和磁力数据,在前人研究的基础上,重新对西太平洋洋陆过渡带的重力异常进行了研究,使用离散小波变换、解析延拓和ParkerOldenburg迭代反演法,反演得到了西太平洋莫霍面深度,结合水深地形数据,得到地壳厚度;通过对地壳厚度的分析,结合磁异常场分布,重新绘制了该区的超壳断裂体系分布图,明确了断层对西太平洋构造格架的控制作用,在此研究基础上,海陆综合考虑,结合地块构造层序列、沉积建造、变质作用以及构造演化历史,以地块之间的蛇绿岩带、洋陆转换带、俯冲带和洋中脊作为二级构造单元的分界线,对东亚大陆构造域和东亚大陆边缘构造域划分出9个二级构造单元和40个三级构造单元,依据地壳类型、位置与板块边缘的性质以及动力学模式,划分了中国近海24个盆地的类型,明确了西太平洋中国海的现今基本构造格局及演化特征。
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    华北地块揳入大华南地块和印支期弯山构造
    郭润华,李三忠,索艳慧,王倩,赵淑娟,王旖旎,刘晓光,周在征,李瑾,兰浩圆,王鹏程,郭玲莉
    2017, 24(4): 171-184. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-2

    摘要 ( 175 )   PDF(6045KB) ( 707 )  
    东亚大陆内存在华北、扬子、华夏、韩国京畿和岭南、日本飞弹、布列亚—佳木斯—兴凯等诸多地块/微地块,多数地块之间从太古宙到中生代都存在复杂的洋陆格局和聚散过程。研究东亚大陆各个地块/微地块的属性和关系及其拼合过程对东亚大陆演化规律及古大陆重建具有重要意义,但对其认识迄今仍存在争议。因此,本文综合岩石学、地层学、古生物等方面的资料证据,对东亚各个地块之间的地层、古生物特征进行对比,进而探讨东亚大陆各地块/微地块的亲缘性,以期厘定各地块间的拼合时序与方式。结果表明,除华北地块外,华南、韩国、西南日本、布列亚—佳木斯—兴凯等地块/微地块都具有亲冈瓦纳的特征,它们早古生代可能为统一的板块,本文称为大华南地块。印支期随着华北地块向SE朝大华南地块揳入,造成大华南地块西侧构造旋转和弯曲,形成类似印度板块揳入欧亚板块所导致的喜马拉雅山型弯山构造。
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    华北东部印支期变形特征:对大陆深俯冲极性的启示
    兰浩圆,李三忠,李玺瑶,郭玲莉,索艳慧,李瑾,王鹏程,赵淑娟,于胜尧,刘博,郭润华
    2017, 24(4): 185-199. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-5

    摘要 ( 156 )   PDF(3357KB) ( 557 )  
    华北东部印支期沿苏鲁造山带的俯冲极性长期没有得到解决,为了解决印支期在华北地块东部的大陆俯冲极性问题,本文通过收集前人岩石学、年代学、地球物理等资料,同时结合野外调查工作,分析了印支期徐淮弧形构造区,渤海湾盆地的黄骅、济阳坳陷,辽东半岛南部以及鲁西地区的构造变形特征。研究揭示:(1)印支期华北东部及其东北地区整体变形轨迹呈波浪状,在大别和渤海湾地区为近EW向,徐淮地区和长海地区则为NE向,辽东半岛南部及兴凯—佳木斯—布列亚呈近SN向;(2)印支期华北地块东缘沿五莲—青岛—烟台断裂带向南东俯冲到华南地块之下;(3)华北板块向SE或向东俯冲过程中,在苏鲁造山带形成一系列向NW逆冲的推覆构造,而在靠近扬子地块一侧形成向SE逆冲的反冲断层;华北地块东南缘与俯冲带的距离不同,构造变形强度也略有不同,较近处(如徐淮构造带)发育较强烈的逆冲推覆构造,较远处(如济阳、黄骅坳陷)则发育较宽缓的褶皱。
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    那丹哈达地体及周缘中生代变形与增生造山过程
    李三忠,张勇,郭玲莉,索艳慧,曹花花,李玺瑶,周在征
    2017, 24(4): 200-212. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-14

    摘要 ( 160 )   PDF(3642KB) ( 471 )  
    东亚陆缘中生代增生造山过程及变形响应一直以来都是中国区域地质研究的重大课题,也是东亚地质构造演化的一个难点和热点。其中一个最为关键的科学问题就是,古太平洋板块(Izanagi)何时开始启动俯冲?对中生代东亚大陆边缘产生何种影响?那丹哈达地体出露于中国东北,为一套构造混杂岩系,是中国境内由古太平洋板块俯冲增生形成的唯一证据,为解决这一问题提供了可能。本文通过总结大量前人最新的岩石学、同位素年代学、沉积岩石组合、主干断裂、岩浆活动、古生物及古地磁等资料,试图厘定那丹哈达地体构造属性、增生过程、拼贴时间以及古太平洋板块开始俯冲的时间,并与周缘地体进行对比。结果表明:(1)那丹哈达增生杂岩分为饶河杂岩和跃进山杂岩,饶河杂岩具有洋岛玄武岩(OIB)的特征,不是前人认为的蛇绿岩,可称之为洋岛(海山)杂岩;跃进山杂岩具有洋中脊玄武岩(MORB)的特征,是典型的蛇绿岩,同时暗示古太平洋板块可能于晚三叠世开始启动俯冲,并在136~131 Ma期间就位于现今位置。(2)那丹哈达与日本丹波—美浓—尾足地体都是侏罗纪增生楔,在沉积岩石组合和年龄、放射虫类型及分布、地质构造等特征上都非常相似,在中新世日本海打开之前应是一个统一的超级地体。
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    华南中生代构造转换和古太平洋俯冲启动
    李三忠,臧艺博,王鹏程,索艳慧,李玺瑶,刘鑫,周在征,刘晓光,王倩
    2017, 24(4): 213-225. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-13

    摘要 ( 287 )   PDF(2545KB) ( 1003 )  
    长期的华南地块研究取得了一系列重要成果,但是古太平洋俯冲作用于华南的地质记录不是很清晰,尚存争论。一派认为始于二叠纪,另一派认为中生代。本文试图通过华南中生代EW向特提斯构造域和NE向古太平洋构造域的构造转换过程及转换时间入手,探讨古太平洋俯冲启动。雪峰山地区早侏罗世地层以及侏罗纪类磨拉石建造呈NE或NNE向展布,燕山期主要发育2期褶皱变形,早期褶皱轴向为NE—NNE向,晚期为NNE或近南北向的隔槽式褶皱; 而印支期也发育2期褶皱变形,D1期为EW—NEE向,D2期为NNE向的紧闭褶皱。这些都说明晚三叠世雪峰山地区已经从EW向特提斯构造域向NE—NNE向太平洋构造域的构造方向转换。而南岭地区,以及更南部的南海北部海域,构造转换时间相对较晚,为早—中侏罗世。综合前人的测年数据,德兴斑岩型铜矿三个含矿斑岩体形成于大约172 Ma,形成于古太平洋板块俯冲所形成的活动大陆边缘环境,成矿物质来源于俯冲洋壳的部分熔融,与地幔楔发生混染,推测与该时期古太平洋板块的平板俯冲、板片撕裂、拆沉和俯冲后撤一系列过程密切相关。同期,华南东南部发育了NE—NNE向、NW向和近EW向三组断裂,其中白垩纪(135~100 Ma)华南NE—NNE向的走滑断裂强烈活动,从东向西依次为:滨海断裂、长乐—南澳断裂、政和—大埔、邵武—河源—阳江断裂、吴川—四会断裂和合浦—北流断裂,主要表现为右旋走滑作用,在东南沿海地区形成一系列的拉分盆地,并非典型的“盆岭构造”。根据群速度和S波速度层析成像,华南地块总体上从西向东地壳的厚度整体上逐渐减薄;华南地块东部发生两次壳幔相互作用,对应两次岩石圈拆沉,这两次拆沉都与古太平洋板块的俯冲有关,第一次拆沉为古太平洋板块平板俯冲时板片撕裂所致,第二次拆沉为俯冲板片俯冲后撤和高角度俯冲造成。
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    鲁西地区燕山期构造变形:古太平洋板块俯冲的构造响应
    张剑,李三忠,李玺瑶,赵淑娟,付旭红,李少俊,兰浩圆,孙文军
    2017, 24(4): 226-238. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-7

    摘要 ( 244 )   PDF(5246KB) ( 552 )  
    根据近几年对鲁西地区的区域地质调查,本文阐述了燕山期构造变形特征,厘定出NE或NNE向宽缓褶皱和后期的同向逆冲断裂,揭示出一系列NW向张性断裂是由印支期形成的逆冲断裂发生构造反转所致并控制中生代盆地。这些燕山期的构造变形可能是Izanagi板块于中侏罗世—早白垩世向华北地区NWW向俯冲的构造响应。随后,太平洋板块在早白垩世取代Izanagi板块,导致鲁西地区下地壳拆沉,能很好地解释鲁西地区大量130~125 Ma多源区的岩浆事件,是华北克拉通破坏的产物。
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    洋-陆过渡带新生代盆地演变
    黄海盆地构造特征及形成机制
    赵淑娟,李三忠,索艳慧,郭玲莉,戴黎明,姜素华,汪刚
    2017, 24(4): 239-248. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-6

    摘要 ( 171 )   PDF(5878KB) ( 534 )  
    黄海盆地研究程度极低,其形成机制一直存在争议。本文通过收集、整理前人的构造资料,对黄海盆地的断裂系统进行重新划分,认为北黄海盆地和南黄海盆地主体断裂均为北北东向右行走滑断裂,控制盆地发育,而这些走滑断层的分支断裂控制着盆地内部的隆坳格局,走滑断层派生出的次一级正断层则以雁列状出现,主体为北东东-近东西向,控制盆地内的凹陷和凸起。黄海盆地及其周边断裂的平面组合及盆地内部凹陷和凸起的展布特征指示该盆地在新生代是在右行右阶走滑断裂体系下形成的拉分盆地。渤海湾盆地和东海陆架盆地等在新生代也具有相同的成因机制,因此,中国东部可能在新生代整体统一的右行张扭性体制下形成了这一系列拉分盆地。
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    中国东部中新生代反转构造及其记录的大洋板块俯冲过程
    索艳慧,李三忠,曹现志,李玺瑶,刘鑫,曹花花
    2017, 24(4): 249-267. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-17

    摘要 ( 468 )   PDF(3704KB) ( 898 )  
    中新生代期间,中国东部可以划分西部沉降带(包括东北、华北和中下扬子盆地群)和东部沉降带(包括东海和南海盆地群)。各盆地内部反转构造表现为东强西弱、自东向西迁移的规律,反映了构造反转的动力来自东部,证实了反转构造是古太平洋或太平洋板块的俯冲效应。但反转构造总体又具有自西部沉降带向东部沉降带迁移的特征:西部沉降带以中生代末期的挤压反转为主,而东部沉降带以渐新世末和中新世末的新生代反转最为典型。可见,虽然在同一俯冲板块作用下,仰冲板块的反转时间和迁移规律却存在差异性,这可能与反转构造所隶属的仰冲板内背景或俯冲板块自身行为在不同地区存在时空差异有关。为确定哪一种反转机制,本文搜集了古地磁条带和最新的板块重建方案、太平洋海山KAr年龄等数据,初步厘定出中新生代期间太平洋板块运动学行为;也对中新生代期间中国东部的东北、华北和华南的地质特征等开展对比研究。本文认为,伊泽奈崎板块早期为平板式俯冲,160 Ma左右板块拆沉并折返及岩石圈减薄,是西部沉降带的成盆机制;80 Ma左右伊泽奈崎板块向西的运动速度达到极值,对中国东部造成统一向西的挤压应力,是西部沉降带中生代的反转机制;大洋板块上发育的NW向破碎带的俯冲,可能加剧了这一期反转强度。60 Ma左右伊泽奈崎板块俯冲潜没于欧亚大陆之下及太平洋板块俯冲启动并后撤,这是东部沉降带的成盆机制;中新世中晚期,菲律宾海板块向欧亚板块的俯冲挤压导致了中国东部大陆左旋压扭的应力场,这是东部沉降带新生代构造的反转机制。
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    青藏高原隆升与南海开启:南海西北部盆山耦合体系
    宫伟,李朝阳,姜效典
    2017, 24(4): 268-283. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-3

    摘要 ( 177 )   PDF(5056KB) ( 653 )  
    青藏高原和南海分别是地球上最高的高原、东亚大陆边缘最大的边缘海,是地理位置紧邻的两个特殊地质单元。纵观青藏高原的隆升、挤出与南海的动力演化过程,二者存在一定的关联耦合性,而红河断裂带作为二者之间的纽带,直接控制了南海西北部陆缘岩石圈裂解及盆地的构造迁移和演化过程,并制约了盆地沉积地层充填和烃源岩的形成、分布,使得青藏高原与南海西北部盆地构成最为显著的盆山耦合体系。由于区域动力背景的多层次性、多因素性及多变性,对于南海多期次多轴向复杂的构造特征及南海西北部陆缘新生代盆地构造沉积过程,与高原隆升、块体挤出的时空关系,至今无法给出完美的解释。综合前人研究成果,本文试图理清青藏隆升、挤出与南海形成演化过程的关系,总结现阶段研究中面临的诸多问题,在此基础上对未来的研究方向做出展望,以期促进对青藏隆升、块体挤出与南海盆地演化三者关系的合理理解。
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    台湾地区弧陆碰撞控制的海相前陆盆地
    许淑梅,吴珊,李三忠,武向峰,冯怀伟,王金铎
    2017, 24(4): 284-293. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-2

    摘要 ( 178 )   PDF(4240KB) ( 461 )  
    依据现有的地震、钻井和野外地质资料,综合前人关于台湾地区板块相互作用、区域大地构造、岩浆活动、弧陆碰撞过程、沉积盆地、层序地层等方面的研究成果,本文比较系统地论述了台湾地区弧陆碰撞过程中的盆地特征及演化规律,认为约15 Ma以吕宋岛弧带为主的弧陆碰撞对盆地样式和盆地演化产生了重大影响,自东向西,分别形成海沟、沟坡盆地、弧前盆地、弧内盆地和弧后海相前陆盆地。弧后海相前陆盆地为台湾碰撞带最大的沉积体系,是前陆盆地发育的早期阶段,之前还经历了陆缘断陷盆地阶段和被动大陆边缘盆地阶段。研究区沉积物从源到汇的搬运过程中,盆地的沉积与构造之间的时间存在明显滞后。9~6 Ma期间,吕宋岛弧形成;晚上新世(3 Ma),台湾海相前陆盆地的沉积环境、沉积相、物源等才发生显著变化,沉积物源方向由被动大陆边缘盆地期的向SE倒转为向SW,盆地沉积与构造运动之间滞后时间长达3~6 Ma,远大于一般认为的0.1~1 Ma。沉积物沿年轻造山带走向搬运、基底沉降导致近物源区粗碎屑物质的沉积、整个搬运体系中沉积物的局部保存与释放等因素可能是导致时间滞后的主要原因。
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    南海打开模式:右行走滑拉分与古南海俯冲拖曳
    王鹏程,李三忠,郭玲莉,赵淑娟,李玺瑶,王永明,惠格格,王倩
    2017, 24(4): 294-319. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-4-3

    摘要 ( 348 )   PDF(5626KB) ( 634 )  
    南海作为东亚大陆边缘最大的边缘海,位于太平洋、印澳和欧亚三个板块的夹持之下,处于特提斯构造域和太平洋构造域的联合作用部位,是揭示新生代两大动力学体系交接转换特征的良好场所。南海海盆为菱形洋盆,包括西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆,均在古近纪—中中新世形成,同时伴随着南海北部、西部和南部盆地群发育,盆地边缘油气资源丰富,被称为第二个“波斯湾”。本文搜集了前人对南海洋盆深部形态、磁条带、转换断层等成果,以及南海周边盆地群的沉积体系、沉积相、不整合面相关资料,综合对比了南海北部、西部和南部盆地群的沉积序列、沉积相、沉积厚度,厘定了盆地群断裂体系、断裂组合特征,揭示了南海北部、南部盆地群及西部盆地群中的中建南和万安盆地都是在右行右阶走滑拉分背景下形成的。北部盆地群新生代古近系西厚东薄,新近系东厚西薄,NNE—NE向断裂体系活动早期西强东弱,而晚期东强西弱,从西向东依次停止。同时指出,南海是在NNE向断裂体系右行右阶走滑拉分和古南海俯冲拖曳的联合作用下打开:于34~32 Ma西北次海盆和东部次海盆受控于NNE向断裂的右行右阶走滑拉分作用,沿着NNE—SSW方向开启;32~23 Ma,NNE向走滑断裂活动自西向东逐步停止;于23 Ma左右,“消失”的南海以西的NNE向走滑断裂完全停止活动,同时由于婆罗洲地块逆时针旋转,古南海的俯冲带走向由近E—W向变为NE向,俯冲板块拖曳力也转变为NW—SE向并且占据主导地位,在拖曳力作用下礼乐—巴拉望地块后缘陆壳伸展,导致西南次海盆打开,东部次海盆的扩张方向由NNESSW转变为NW—SE向。于15 Ma,礼乐—巴拉望地块与婆罗洲地块碰撞,南海停止扩张。
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    洋-陆转换带类型与成因机制
    郭玲莉,李三忠,赵淑娟,刘博,索艳慧,王倩,周在征
    2017, 24(4): 320-328. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-15

    摘要 ( 263 )   PDF(3135KB) ( 907 )  
    洋陆转换带是被动陆缘的特殊构造,是伸展背景下大陆岩石圈与大洋岩石圈相互作用的关键区域,对于理解和认识大洋和大陆的地球动力过程、机制尤为关键。基于不同的被动陆缘类型,本文总结了不同类型被动陆缘的洋陆转换带分类及特征,同时探讨其成因机制。根据大陆边缘类型,洋陆转换带可以划分为四类,火山型被动陆缘中以海倾反射层和下地壳高速体为特征的洋陆转换带、非火山型被动陆缘蛇纹石化地幔橄榄岩出露的洋陆转换带、异常减薄洋壳组成的洋陆转换带、强烈减薄陆壳为主的洋陆转换带。洋陆转换带成因模式取决于不同类型被动陆缘的伸展破裂过程,火山型被动陆缘起源于主动的火山裂谷,通过热作用来减薄岩石圈的底部进而发生地幔熔融,产生溢流玄武岩,浅表形成海倾反射体,下地壳表现为高P波速度异常且巨厚的高速体。非火山型陆缘的岩石圈横向伸展与深度相关,岩石圈变形既有均一纯剪切变形(均匀伸展)也有不对称的简单剪切变形(拆离断层)。
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    洋-陆过渡带资源和环境
    马里亚纳俯冲系统的构造特征
    刘鑫,李三忠,赵淑娟,郭玲莉,王永明,李玺瑶,王鹏程,孙文军,曹现志,戴黎明,于胜尧,张臻,臧艺博,孔祥超,张勇,郑祺亮
    2017, 24(4): 329-340. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-16

    摘要 ( 331 )   PDF(2388KB) ( 541 )  
    西太平洋马里亚纳俯冲带具有典型的“沟弧盆”体系,是由太平洋板块向西俯冲到菲律宾海板块之下形成的洋洋俯冲带。前人研究成果为理解该区上覆板块地壳结构、弧前蛇纹岩化过程、岛弧及弧后岩浆作用、俯冲板块形态及其相关俯冲动力学过程提供了良好的约束。本文对马里亚纳地区现有研究成果,特别是构造研究内容,进行了总结,发现马里亚纳俯冲带的三维精细构造特征并没有得到很好的厘定,导致马里亚纳弧后扩张的动力学机制存在较大争议。这主要是因为缺乏观测数据以及反演方法的局限性。为此,未来围绕马里亚纳俯冲带的构造特征研究,应首先开展长期系统的海底观测。
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    南海东部马尼拉俯冲带的地壳结构和俯冲过程
    朱俊江,李三忠,孙宗勋,李先鹏,李健
    2017, 24(4): 341-351. 
    DOI: P542

    摘要 ( 155 )   PDF(6818KB) ( 589 )  
    全球汇聚板块边缘是产生8级以上大地震和破坏性海啸的地方,一直以来是全球科学家关注的焦点和热点区域。马尼拉俯冲带位于南海东部,也是许多地震、海啸和活火山活跃的区域。本文依据以往穿过马尼拉俯冲带的多条多道反射地震测线和海底地震仪剖面数据,分析了马尼拉俯冲带海沟沉积物充填厚度变化、增生楔宽度变化、海底变形特征以及地壳速度结构变化,提出马尼拉俯冲带具有明显的分段特征,分为北吕宋区段、海山链区段和南部西吕宋区段。不同区段的俯冲过程明显不同,提出俯冲增生和俯冲剥蚀(构造剥蚀)两种机制分别控制了该俯冲带的南、北区段。北段主要受到俯冲增生机制的控制,在海沟和弧前盆地之间形成巨大的增生楔构造,在南海北部大陆边缘10~15 km厚的减薄陆壳不断俯冲作用下,引起许多与俯冲有关的地震活动和构造变形。南段海山链区段海底地形复杂和粗糙,在俯冲增生、剥蚀或构造剥蚀的联合控制下,5~6 km厚大洋板块不断俯冲形成较小的增生楔结构,部分沉积物可能随着板块的俯冲被拖曳到板块边界的深部。
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    印缅俯冲增生楔气烟囱分带性及油气成藏规律
    周立宏,孙志华,王振升,苏俊青,楼达,李三忠,胡俊刚,王海强,索艳慧
    2017, 24(4): 352-369. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-9

    摘要 ( 133 )   PDF(4298KB) ( 457 )  
    印缅俯冲增生楔位于印度板块与欧亚板块俯冲前缘,是深水油气勘探的重要地带。重新审视深水油气勘探潜力、认识增生楔地区油气成藏模式和机理是当前研究热点。印缅俯冲带增生楔提供了一个良好实例和研究契机,它不仅是一个斜向俯冲增生楔,而且是一个气烟囱发育的增生楔。本文基于高精度地震资料,应用地震波组和频谱扫描、地震属性检测以及基于多层感知器的非线性神经网络技术,识别出该区气烟囱具有分带性,且在增生楔斜坡和海沟盆地气烟囱发育。气烟囱总体表现出向海渐新、期次递减的特征,即增生楔斜坡以全新世和中新世两期发育的断层型气烟囱为主,纵向上横跨渐新统至更新统;海沟盆地以全新世发育的背斜型气烟囱为主,纵向上横跨中新统至全新统。气烟囱发育的动力来源为渐新统和中新统烃源岩持续生烃形成的超压,幕式构造活动产生气源通道,古近系和新近系中的泥页岩等提供封盖条件。气烟囱与油气成藏关系密切,具有振幅、频率、相位等地震异常并伴有亮点、平点等地震反射的相关伴生构造是油气运聚的有利目标。结合气烟囱的气源特征,本文提出混源断层型、生物气源断层背斜型、生物气源背斜型等三种气烟囱成藏模式,指出海沟盆地气烟囱地震异常体具有较好的浅层天然气勘探前景,下覆烃源岩内幕构造、岩性圈闭是另一个有利的油气勘探领域。
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    中国东部无机CO2气藏与(古)太平洋板块俯冲关联
    赵斐宇,姜素华,李三忠,曹伟,汪刚,张慧璇,高嵩
    2017, 24(4): 370-384. 
    DOI: 10.13745/j.esf.yx.2017-3-12

    摘要 ( 254 )   PDF(3023KB) ( 419 )  
    中国东部受(古)太平洋板块俯冲的影响,无机CO2气藏发育广泛,分布层位复杂。本文通过对中国东部松辽、渤海湾、苏北、三水、东海、珠江口、莺歌海等盆地无机CO2气藏的成因及运聚规律分析,结合深部碳循环以及(古)太平洋板块俯冲过程,探讨了中生代以来(古)太平洋板块俯冲对中国东部无机CO2气藏的影响。这些无机CO2气藏在空间分布上与中生代以来(古)太平洋板块俯冲造成的中国东部高地热流区、深大断裂分布及火山岩带展布一致。(古)太平洋板块俯冲改变了中国东部的深部构造状态,导致大规模岩浆喷发、地热升高,并控制了深大断裂系统,有利于无机CO2运移储集;俯冲作用引起的软流圈上涌、地幔脱气作用以及印度欧亚板块碰撞的远程效应使中国东部形成大量高CO2含量的源区,为幔源CO2的形成提供了条件。
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