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大地构造与成矿学 2024年第6期48卷 1211-1231页

作者：曾程辉孙珍赵中贤郑金云中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室/南海生态环境工程创新研究院广东广州511458 中国科学院大学北京100049 中国-巴基斯坦地球科学研究中心中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会巴基斯坦伊斯兰堡45320 中海石油(中国)有限公司深圳分公司广东深圳518054

南海西北部陆缘是被动大陆边缘中度岩浆类型的代表,针对其伸展变形和薄化破裂的研究存在诸多争议,限制了对南海陆缘的全面认知。本研究通过高精度地震剖面分析沉积-断层-岩浆-地壳结构,结合重力反演模型,探讨西北部陆缘变形与破裂过程... 详细信息

南海西北部陆缘是被动大陆边缘中度岩浆类型的代表,针对其伸展变形和薄化破裂的研究存在诸多争议,限制了对南海陆缘的全面认知。本研究通过高精度地震剖面分析沉积-断层-岩浆-地壳结构,结合重力反演模型,探讨西北部陆缘变形与破裂过程。结果显示:①西北部陆缘早期(Tg~T80)断层活动速率可达150~500 m/Ma,同张裂期沉积呈楔状,陆缘上地壳以脆性变形为主;晚期(T80~T70)断层活动速率下降,同张裂期沉积更加均厚,陆缘地壳变形的韧性成分占比增加;②从陆架到上陆坡,脆韧转换带与上下地壳分界面深度相近,但从下陆坡到洋陆过渡带(COT),脆韧转换带快速抬升至地壳浅层(5~10 km),上、下地壳拉伸系数均从2~3增加至4~5,推测岩浆侵位(~38 Ma)增加COT地温梯度,导致大部分地壳以韧性方式变形;③西北部陆缘北侧和南侧地壳厚度在~70 km和~30 km范围从~20 km减薄至6~7 km,结合COT的沉积充填、断裂结构和上下地壳厚度特征,提出陆缘地壳早期伸展减薄受控于南倾的单剪式断层,晚期以韧性纯剪方式伸展破裂。该研究为探讨南海北部陆缘横向差异性以及建立中度岩浆型陆缘模型提供新依据。

关键词：南海北部陆缘岩浆活动洋陆过渡带陆缘张裂

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南海扩张期岩浆流体对洋壳厚度的影响: 数值模拟

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地球物理学报 2024年第2期67卷 615-629页

作者：张慧慧许鹤华邵佳姚永坚何丽娟中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室广州510760 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数... 详细信息

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明:(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的.

关键词：热液循环岩浆流体洋壳厚度数值模拟洋壳增生南海异常薄洋壳

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海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的物理机制

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应用声学 2025年第2期44卷 413-422页

作者：李赶先龙建军中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室、南海海洋研究所、南海生态环境工程创新研究院广州510301 广东工业大学机电工程学院广州510006

为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不... 详细信息

为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值及其孔隙度临界值进行了统一分析。计算表明,不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值变动范围在1468.59-1520.22m/s之间,相应孔隙度临界值变动范围在0.69-0.88之间。分析表明,不同学者的经验公式归属于声学理论推导的统一数学表达形式。研究表明,海底沉积物纵波声速随孔隙度变化最小值形成是由沉积物颗粒耦合作用影响纵波传播造成的,进而揭示出海底沉积物的颗粒在海水中的接触或悬浮状态、弹性应变变化等因素影响纵波声速变化的物理机制。

关键词：海底沉积物纵波声速最小值孔隙度颗粒悬浮

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海底地震仪数据丢失异常及内部时间校正

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2863-2873页

作者：李子正丘学林张佳政贺恩远王强张浩宇南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院南京211103 中国科学院大学北京100049 福建省厦门地质工程勘察院海洋地质调查研究所福建厦门361008 福建省地质工程勘察院自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福州350002

TS03航次使用国产海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)在马里亚纳海沟南段进行了一系列主动源和被动源地震作业,旨在获取跨越海沟的壳幔结构和地震活动性.但在数据处理过程中,我们发现POBS04台站地震剖面的直达水波到时异常,给接... 详细信息

TS03航次使用国产海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)在马里亚纳海沟南段进行了一系列主动源和被动源地震作业,旨在获取跨越海沟的壳幔结构和地震活动性.但在数据处理过程中,我们发现POBS04台站地震剖面的直达水波到时异常,给接下来的计算模拟工作带来困难.为此,本文计算了直达水波理论到时,对比SAC文件中气枪信号到时,以此进行异常数据的检查分析.结果表明,POBS04台站记录过程中发生了部分数据丢失,从而造成其内部时间存在错误,体现在SAC文件中气枪信号到时提前,以及相邻数据文件之间存在数十秒的时间间隔.因此,本文在SAC软件中将整段气枪信号进行延后,使其可以和直达水波理论到时准确对应;之后再进行裁截、分道排列和SEGY格式转换,最终得到了正常的单台地震剖面.这项研究发现了一种新型数据异常,为后续准确的OBS位置校正和地壳结构计算模拟提供了可靠的数据保障,也为国产仪器的改进及其异常数据修复提供了新的参考.

关键词：海底地震仪(OBS) 数据丢失异常内部时间校正挑战者深渊

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南黄海中部隆起一个新的大地热流值:CSDP-2井热流测量结果

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地球物理学报 2023年第1期66卷 332-343页

作者：郭兴伟孙旭东杨小秋庞玉茂张训华青岛海洋地质研究所青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室矿产资源功能实验室青岛266237 中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 山东科技大学山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室青岛266590 山东大学海洋研究院青岛266237

大地热流值,是岩石圈、地壳和盆地等各种尺度的构造演化和地球动力学研究的重要参数.南黄海是东亚大陆边缘的重要组成部分,但与东海陆架、冲绳海槽、渤海湾盆地等的大地热流研究相比,其研究程度较低,只有10个大地热流测点且大部分位于... 详细信息

大地热流值,是岩石圈、地壳和盆地等各种尺度的构造演化和地球动力学研究的重要参数.南黄海是东亚大陆边缘的重要组成部分,但与东海陆架、冲绳海槽、渤海湾盆地等的大地热流研究相比,其研究程度较低,只有10个大地热流测点且大部分位于南部坳陷,不能很好地表征南黄海的大地热流特征.系统和准确的地温和热导率测量,是获得可靠大地热流值的基础.南黄海中部隆起之上的大陆架科学钻探CSDP-2井,全取心钻进2843.18 m,2016年先后5次系统测温,给了我们一个绝佳的系统研究其大地热流的机会.对井中295块沉积物或沉积岩进行了热导率测量,并进行了温度压力等校正.根据热导率的垂向分布特征将全井分为6个井段,地温梯度分别为31.86、24.38、23.54、18.09、18.21和20.18℃·km^(-1),平均23.46℃·km^(-1),热导率则分别为1.776、2.765、3.182、3.623、4.184和2.825 W·(m·K)^(-1),大地热流分别为56.5、67.4、74.9、65.5、76.2和57.0 mW·m^(-2).全井平均大地热流为68.9 mW·m^(-2),考虑地层裂缝孔隙影响后,大地热流校正为66.7 mW·m^(-2).这个大地热流值,比北部坳陷稍高而比南部坳陷稍低,是中晚侏罗纪前陆挤压和新生代伸展等构造热演化的大致反映.南黄海热流在东亚大陆边缘处于偏低的水平,反映了南黄海在东亚陆缘相对偏冷的地质背景.

关键词：南黄海大地热流热导率地温梯度东亚大陆边缘

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汤加火山的地震学研究

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科技导报 2023年第2期41卷 51-55页

作者：周鹏程张江阳中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

俯冲带的地震监测仍然是一个挑战,特别是对于人口稠密地区。2022年1月汤加的洪阿汤加—洪阿哈阿帕伊火山的喷发以及引发的地震凸显了这一需求的急迫性。综合汤加地震学观测,推测汤加部分火山近期仍有小规模喷发风险。选取2009—2010年... 详细信息

俯冲带的地震监测仍然是一个挑战,特别是对于人口稠密地区。2022年1月汤加的洪阿汤加—洪阿哈阿帕伊火山的喷发以及引发的地震凸显了这一需求的急迫性。综合汤加地震学观测,推测汤加部分火山近期仍有小规模喷发风险。选取2009—2010年覆盖汤加的海底地震仪台阵数据,应用机器学习算法进行数据处理,得到汤加火山岛链附近高分辨率的地震目录。

关键词：汤加火山喷发地震监测机器学习海底地震仪

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小多道地震震源效果在海域活动断裂探测中的对比研究

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地震地质 2022年第2期44卷 333-348页

作者：易虎詹文欢闵伟吴晓川李健冯英辞任治坤中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学北京100049 中国地震局地质研究所北京100029

海域地震区划与活动断裂的探测和识别密切相关。文中在台湾海峡闽东南隆起带开展了活动断裂的地球物理探测研究,选取GI枪震源与电火花震源剖面进行对比分析,发现了晚更新世以来活动的3条基底断裂构造和2条垂向延伸较小的细小断裂。基底... 详细信息

海域地震区划与活动断裂的探测和识别密切相关。文中在台湾海峡闽东南隆起带开展了活动断裂的地球物理探测研究,选取GI枪震源与电火花震源剖面进行对比分析,发现了晚更新世以来活动的3条基底断裂构造和2条垂向延伸较小的细小断裂。基底断裂可在GI枪震源剖面和电火花震源剖面上识别,细小断裂则只能在电火花剖面上识别;3条基底断裂在2种剖面上的错断地层位置、几何形态接近,但断裂周围的地层形态及次级断裂展布样式受分辨率的影响存在成像差异。相似的断裂探测结果体现了这2种方法的有效性,而剖面成像差异则说明在实际工作中开展组合探测的必要性。基于2种数据的融合结果,对断裂F_(1)的构造属性进行更为详细的分析说明:断裂F_(1)是基底先存断裂晚更新世活化的结果,为一坳陷边界断层,呈伸展正断活动,分析认为其应归属为华南沿海滨海断裂带。因此,在海域地震区划和海域地震危险性评价工作中,应重视多种探测方法的组合使用,以便获取更加详实的断裂信息。

关键词：电火花震源 GI枪震源小多道地震活动断裂台湾海峡

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马里亚纳海沟南段TS01测线的广角地震探测和地壳结构

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4691-4704页

作者：李子正丘学林贺恩远张浩宇王强中国科学院南海海洋研究所边缘海与大洋地质重点实验室广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301 中国科学院大学北京100049 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 海洋地质调查研究所福建省厦门地质工程勘察院福建厦门361008 自然资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室福建省地质工程勘察院福州350002

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9... 详细信息

马里亚纳海沟是西太俯冲系统的重要组成部分,因复杂的地质环境和活跃的俯冲,长期以来是地球科学领域关注和研究的热点区域.广角地震测线TS01位于马里亚纳俯冲系统的最南段,横穿卡罗琳海底高原、马里亚纳海沟和弧前地块.本文基于测线上9个OBS台站所记录的高质量反射、折射震相,通过震相走时拟合和正演模拟的方法,获得了TS01测线的精细速度结构.此外,本文还通过卫星重力数据和多波束水深数据,计算获得了布格重力异常,反映了区域的地壳厚度变化;并沿测线进行了重力模拟,与速度模型相互验证、共同约束了TS01测线的壳幔结构.最终结果显示,弧前地块呈现楔状,海沟内壁速度值较低,呈现了构造侵蚀的特征;俯冲板片的地壳速度在4.0~7.2 km·s^(-1)之间,厚12~13 km,该厚度介于正常洋壳和海底高原类型地壳之间;OBS台站丰富的反射震相约束了上下板片交界面、俯冲板片中地壳和莫霍面等关键地质界面.重力模拟揭示了上地幔顶部的蛇纹石化现象.本文研究结果为揭示海底高原附近的俯冲动力学机制提供了有力支撑.

关键词：马里亚纳海沟南段海底地震仪广角地震探测地壳结构重力模拟

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东沙海区海丘发现多底栖方式深水珊瑚

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地学前缘 2022年第4期29卷 202-210页

作者：阎贫王彦林靳永斌赵美霞钟广见南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室(南海海洋研究所)南海生态环境工程创新研究院广东广州510301 广州海洋地质调查局广东广州510760

东沙岛周围海区发育众多深水(200~2000 m)海丘,其中一些显示了明显的泥火山活动特征。近年的取样调查在多个底质差异明显的海丘都发现了非常丰富的深水珊瑚。为什么这些海丘上深水珊瑚兴盛尚不清楚。根据样品形态分析,初步识别的珊瑚既... 详细信息

东沙岛周围海区发育众多深水(200~2000 m)海丘,其中一些显示了明显的泥火山活动特征。近年的取样调查在多个底质差异明显的海丘都发现了非常丰富的深水珊瑚。为什么这些海丘上深水珊瑚兴盛尚不清楚。根据样品形态分析,初步识别的珊瑚既有以基座紧密固着于碳酸盐岩结核硬底的Madrepora oculate(多眼筛孔珊瑚)、Lochmaeotrochus(灌丛珊瑚)、Enallopsammia(突出海沙珊瑚)、Solenosmilia variabilis、Dendrophyllia(树珊瑚)、Bamboo Coral(竹节珊瑚)、Golden Gorgonians(金柳珊瑚),还新发现有以鸭蹼状凹凸不平形底壳贴附于海底砂泥级生物碎屑的Desmophyllum dianthus(葵珊瑚)和尖底浅植于碎屑沉积中的Flabellum(扇珊瑚)、Crispatotrochus(卷轮珊瑚)、Balanophyllia(栎珊瑚),还有饼形、杯形能在软质海底缓慢自由移动的Fungiacyathus(蕈杯珊瑚)、Deltocyathusi(角杯珊瑚),指示在底质硬度及海流强度迥异的东沙海丘环境中有多种属珊瑚生长。大量具有机动性的深水珊瑚栖居于弱水动力海底,应更多依赖于栖居地本地而非海流带来的丰富食物,意味着东沙海区的泥火山活动泄漏的烃类流体可能是深水珊瑚食物的主要来源。泥火山的流体活动与珊瑚的兴盛可能具有相互指示意义。

关键词：东沙海区海丘深水珊瑚游动珊瑚泥火山

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琉球岛弧区弧前盆地新生代层序地层特征及沉积演化

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岩石学报 2022年第4期38卷 980-992页

作者：孙美静高红芳李学杰罗伟东王哲刘杰赵明辉广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室广州510075 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院广州能源研究所中国科学院天然气水合物重点实验室广州510640 中国科学院南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院边缘海与大洋地质重点实验室广州511458

琉球弧前盆地位于菲律宾海板块北部与欧亚板块汇聚部位,发育于琉球海沟北部增生楔与琉球岛弧之间,是典型“沟-弧-盆”体系的组成单元。现利用多道地震资料,首次建立琉球弧前盆地的层序地层格架,分析其新生代层序地层特征,阐明弧前盆地... 详细信息

琉球弧前盆地位于菲律宾海板块北部与欧亚板块汇聚部位,发育于琉球海沟北部增生楔与琉球岛弧之间,是典型“沟-弧-盆”体系的组成单元。现利用多道地震资料,首次建立琉球弧前盆地的层序地层格架,分析其新生代层序地层特征,阐明弧前盆地沉积充填演化过程,并探讨各盆地主要物源。通过地震剖面解释分析,表明:①始新世为岛弧变质基底沉积期,晚渐新世晚期-早中新世阶段发育残余伸展盆地基底沉积,属于浅海环境,主要受岩浆活动影响,发育火山碎屑岩相;②中中新世-第四纪时期是弧前盆地的主体沉积期,盆地从半深海沉积环境向深海环境过渡,发育典型深海沉积相,局部为火山碎屑岩相;中中新世时北部的南琉球群岛是弧前盆地主要物源区;晚中新世至第四纪时期,台湾岛东北部陆区成为对该弧前盆地贡献最大的物源区,而南琉球群岛的物源供给量降为次要地位。该研究结果是对琉球岛弧及周缘构造控盆作用研究的拓展,并对台湾岛陆地与东部海域“源-汇”系统研究有重要的指导意义。

关键词：层序地层沉积演化弧前盆地琉球岛弧

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