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编辑推荐

南黄海地形地貌特征及其成因探讨
利用多年来大量的实际调查资料并结合以往的研究成果,对南黄海海底地形进行了分区研究,经过地貌分析、地貌单元识别,划分了地貌类型,并探讨了地形地貌的成因。结果表明,南黄海海底地形可以划分为6个地形单元,西部自北向南分别为山东半岛东部水下泥楔地形区、海州湾缓倾斜地形区和苏北岸外舌状地形区;中部纵列的两个地形区分别为平坦的浅海平原地形区和低洼的黄海槽地形区;东部为坡度较大的斜坡-沟槽地形区。海底总体地势由西、北、东三面向中部和东南方向缓慢倾斜,西部坡度比较平缓,东部相对较陡。地貌类型中规模较大的三级地貌有11种,黄海槽谷中心线以西以堆积、侵蚀-堆积地貌为主,以东以构造-堆积地貌为主;南黄海现代海底地形地貌的发育,主要受区域构造、海平面升降变化、海洋水动力和物源等因素控制。
孔祥淮, 陆凯, 徐晓达, 杨慧良, 张勇, 尚鲁宁
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022072903
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(6): 21-31
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南黄海表层沉积物稀土元素分布特征及其物源指示意义
对南黄海表层沉积物稀土元素数据进行了系统总结,旨在揭示其赋存特征、分布规律及主要来源。结果表明,南黄海稀土元素含量为77.2~261.78 μg/g,平均值为166.46 μg/g;空间上分布规律显著,高值区出现在南黄海中部泥质区,含量基本在180 μg/g以上,而低值区则呈斑块状出现在靠近山东半岛近岸一带,含量多低于130 μg/g。稀土元素的球粒陨石配分模式和上陆壳(UCC)配分模式显示各海域总体特征较为一致,与中国大陆的稀土元素配分曲线类似,指示了较强的陆源特征,河流携带的陆源入海物质是其主要的物质来源。通过对稀土元素各特征参数进行相关性分析,发现南黄海稀土元素组成与沉积物粒度呈较为明显的正相关,表明了沉积物粒度、矿物组成对稀土元素含量具有显著的控制作用。对比分析稀土元素空间分布规律和南黄海主要入海河流沉积物稀土组成,结果表明南黄海绝大部分沉积物来自于中国大陆河流,包括长江、黄河和老黄河等大型河流。在不同环流体系控制下,大型入海河流控制了南黄海不同区域的物质分布:西北部主要来自黄河入海物质,山东半岛沿岸流是其主要输运动力;老黄河物质主要沉积在西部海域,主要驱动力是苏北沿岸流;南部物质主要来自长江入海物质,长江冲淡水和闽浙沿岸流控制了其分布范围;东部近岸区域则以朝鲜半岛入海河流携带陆源物质为主,主要输运动力为朝鲜沿岸流。在此基础上,以La/Yb=11.7为界,可将整个南黄海划分为两个物源区,西部大部分海域为中国大陆来源,而东部近岸区则为朝鲜半岛来源,两者分界线基本接近于黄海海槽的位置。总体而言,大中型河流带来的陆源物源、沉积物粒度以及海域流系格局控制了南黄海表层沉积物稀土元素的组成特征和分布格局。
密蓓蓓, 张勇, 梅西, 王忠蕾, 窦衍光
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022072901
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(6): 93-103
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现代海洋甲烷循环过程观测及研究进展
当前出于对全球气候变化的担心以及获取能源资源的需求,甲烷日渐成为人类社会关注的焦点。海洋中聚集了巨量的天然气水合物,存在与甲烷有关的多种重要生化作用,支持了海底繁盛的化能自养合成生物群落,有效调节了进入大气的甲烷通量,在全球碳循环中的地位无可替代。同时,因天然气水合物动态活动造成的甲烷泄漏是岩石圈向外部圈层进行物质和能量输送的重要途径,对海洋环境有着深远影响。系统介绍了现代海底甲烷泄漏的地质控制因素、沉积物和水体对富甲烷流体的消耗、海洋甲烷循环模拟研究以及全球典型海域甲烷观测及相关研究成果,最后指出了海洋甲烷循环研究发展趋势。综合考虑了环境、生物和技术因素对海洋甲烷循环的影响和限制,从一个地质工作者的视角对阶段成果和存在问题进行审视,并提出了自己的思考,借此引发全社会对与甲烷有关的重大科学问题及海洋观测技术的重视与支持。
孙治雷, 印萍, 徐思南, 曹红, 徐翠玲, 张喜林, 耿威, 孙伟香, 吴能友, 张栋, 翟滨, 吕泰衡, 周渝程, 曹又文, 陈烨
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022042801
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(6): 67-81
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马里亚纳弧前Conical蛇纹岩泥火山顶自生沉积物特征及其对渗漏流体的指示
马里亚纳弧前蛇纹岩泥火山顶部海底发育由低温碱性流体渗漏形成的自生沉积物,记录了渗漏流体特征,对俯冲带的物质循环研究有重要意义。但目前对复杂矿物组成的自生沉积物及其所指示的渗漏流体信息仍不清楚。对采自马里亚纳弧前Conical蛇纹岩泥火山的自生沉积物进行了岩石学、矿物学及主量和微量元素分析。结果表明,Conical蛇纹岩泥火山自生沉积物呈疏松多孔状,极易碎,碎块主要呈薄片状和球粒状。薄片状碎块呈白色,主要由针状文石和棱柱状方解石组成,CaO含量较高(49.3%~53.3%),MgO含量较低(2.3%~4.5%)。球粒状碎块呈黄色或白色,为无定形镁硅酸盐,MgO含量较高 (25.5%~29.1%),CaO 含量较低(0.5%~2.9%)。碳酸盐岩碎块的总稀土含量(ΣREE)为227.2~4 136.6 ng/g;无定形镁硅酸盐碎块的ΣREE为115.4~364.9 ng/g,均显示轻微重稀土富集的平坦型配分模式。自生沉积物的稀土配分模式显示,除两个稀土含量相对较高的碳酸盐岩样品外,渗漏流体的贡献高于90%,说明两类样品均形成于较强的渗漏环境,并且碳酸盐及镁硅酸盐可能分别形成于“低硅型”和“高硅型”不同的流体活跃期。
佟宏鹏, 胡海明, 陈琳莹, 陈多福
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022051101
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(6): 1-10
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中国东部陆架第四纪沉积环境演化研究进展与展望
中国东部陆架位于亚洲大陆与西太平洋的过渡区域,是连接全球最大的沉积源-汇系统的重要纽带,记录了东亚构造变形、亚洲季风系统形成与演化、海平面变化及东亚重大水系变迁等诸多重要信息。在总结前人研究的基础上,结合最近20年来中国海洋专项获得的数据资料和研究成果,综述了中国东部陆架区第四纪以海侵-海退变化为主要特征的沉积环境变化,探讨了陆架沉积环境变化与区域构造、海平面和东亚季风气候变化的联系;基于目前在长江、黄河流域及东部陆架区开展的沉积物源-汇研究,讨论了长江和黄河贯通入海的可能时代及控制因素;提出新生代以来陆架地质环境演变与东亚构造历史、季风系统演化、海平面变化、重大水系调整及陆架有机碳埋藏的耦合机制研究是未来在中国东部陆架实施科学钻探的重点科学目标。
姚政权, 刘健, 万世明, 刘焱光, 易亮, 刘建兴, 单新, 乔淑卿, 赵德博, 肖国桥, 王昆山, 窦衍光, 王中波, 胥勤勉, 石学法
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022063001
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(5): 42-57
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南海深水沉积过程之大洋钻探目标
多个航次的大洋钻探已经在南海成功实施,航次科学目标主要聚焦于古海洋、海盆形成过程以及岩石圈破裂过程等,钻遇了多种类型的深水沉积物,而且近些年来的物理海洋调查也已证实了其复杂的深水沉积动力环境,尤其是南海北部陆缘区海底地形地貌复杂,发育了深水水道、块体流等重力流沉积以及多种类型的等深流沉积。南海独特的构造环境和复杂底流活动所导致的不同深水沉积体系类型和丰富的沉积记录,使南海北部陆缘区成为研究深海沉积过程的最佳场所。通过对2—3个剖面多站位不同地形地貌条件下多类型深水沉积物的钻探对比分析,将有助于深刻理解重力流-底流相互作用特征,揭示块体流、浊流和底流形成和发育演化过程,查明岩石圈破裂和海底扩张的沉积响应等科学问题,丰富深水沉积动力学理论,深化对南海大陆边缘沉积格局演变和深层海流演变的整体性和全面性认识。
姜涛, 陈慧, 孙启良, 田冬梅, 程聪
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022062802
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(5): 33-41
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卡洛琳海山链成因及验证地幔柱成因假说的大洋钻探设想
地球上除了板块边界形成的岩浆活动之外,在板块内部也广泛存在大规模岩浆活动。其中,板内岩浆活动在大洋中形成了广泛的洋底高原和链状分布的海山。20世纪70年代,国际上提出“地幔柱”假说来解释洋底高原和有时间序列的海山链成因。“地幔柱”假说认为,深部地幔物质上涌过程中包裹周围地幔物质,并在浅部上地幔发生高程度部分熔融,首先形成大规模洋底高原,接着在运动的板块之上形成有年龄序列的洋岛/海山链。然而,长期以来,并没有找到明确有成因联系的洋底高原-海山链系统,使得该假说一直没有得到证实。卡洛琳火山系统由西部的卡洛琳高原和东部卡洛琳洋岛/海山链组成。回顾了卡洛琳海山链火山岩已有研究成果,结果显示,卡洛琳海山链很可能是由一个年轻(约30 Ma)地幔柱形成。尽管如此,在卡洛琳洋底高原和东部海山链之间还有大量平顶海山尚未进行过火山岩采样研究,目前对该海山链系统是否由一个地幔柱“热点”连续形成还缺少明确证据。由于该区海山通常被沉积物或礁灰岩覆盖,常规采样困难。本文提出对该平顶海山区进行5个站位的钻探采样,并开展岩石学、年代学和地球化学研究,并与卡洛琳洋底高原和海山链进行详细对比,将有望检验“地幔柱”假说是否成立。
张国良
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022072401
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(5): 172-177
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北太平洋大洋钻探研究进展
北太平洋作为全球大洋环流的重要组成部分,在高低纬间热量和物质的传输与再分配方面起到重要的调控作用,进而影响到地球气候系统。基于过去50多年来的大洋钻探工作,前人在北太平洋地球科学的研究上取得了一系列的成果。本文回顾了北太平洋古海洋和古气候方面的研究进展,包括:(1)东亚夏季风和西部边界流演化,以及其对高低纬热量、水汽的传输;(2) 北太平洋中层水和深层水的性质变化、分布范围和驱动机制,以及冰期旋回中水体垂直交换作用的气候响应;(3) 风尘输入对亚洲内陆古环境的反映,及其对北太平洋生产力的铁肥效应。尽管前人针对上述科学问题都开展了相应的研究工作,但目前在对北太平洋上述几方面的认识上仍然存在着分歧。基于对前人研究的总结概括,本文最后提出了未来北太平洋研究的关键科学问题,强调了多圈层、多系统角度对深入认识过去地球气候系统变化的重要性,并对未来大洋航次开展的理想靶区进行了展望。
张亚南, 仲义, 陈艇, 赵德博, 王敦繁, 盖聪聪, 姜兆霞, 蒋晓东, 刘青松
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022062501
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(5): 16-32
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孟加拉深海扇大洋钻探研究:科学问题与钻探前景
孟加拉深海扇是连接高原与深海“源-汇”过程的转换带,不仅是板块漂移与碰撞过程的重要产物,而且其巨厚的沉积层是研究构造隆升与沉积演化等相关核心科学问题的天然“档案室”。前人基于钻探样品及地球物理资料,获取了孟加拉扇早渐新世以来沉积演化过程、90°E海岭性质与演化、南亚季风形成与变化等科学问题的重要认识。但埋藏于海底的大型线性基底性质的争议和扇体对隆升过程全时序沉积揭示的不足,直接制约了南亚季风形成时限、板块碰撞过程的构造特征和扇体物源时空转换等关键科学问题的揭示。因此,在存在构造隆升过程完整沉积记录并同时兼顾特殊构造地区开展大洋钻探,有利于上述科学问题的揭示。依据在扇体下游合理位置新近获取的高质量多道地震数据,查明了孟加拉深海扇下游地区的基底起伏、完整沉积层结构和构造发育特征,并在此基础上针对孟加拉深海扇全时序地层层序揭露不完整、玄武岩洋壳年龄和特殊构造性质等钻探科学目标,选取了该地区未来3个科学钻探井位,并分别对其开展了井位标定与岩性预测,钻探实施不仅对解决以青藏高原为核心的地球系统科学前沿具有重要科学意义,而且对服务我国自有大洋钻探船钻探井位储备具有现实意义。
胡刚, 杜学鑫, 祝文君, 尚鲁宁, 李攀峰, 尉佳, 孟元库, 雷宝华, 虞义勇, 王小杰
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022061402
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(5): 1-15
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北极拉普捷夫海沉积物痕量金属赋存形态及富集机制
痕量金属在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用,参与各种海洋生物、化学和地质过程,对于认识海洋环境变迁具有重要意义。本文针对北极拉普捷夫海陆架–陆坡断面的4个沉积物短柱,开展了痕量金属元素(Mo、U、V、Cu、Co、Ni)总量及其赋存形态研究,同时结合沉积物粒度、有机碳含量等相关参数,探讨了拉普捷夫海沉积物中痕量金属的分布特征及其主控因素。采用改进的BCR连续提取法对金属元素进行了化学形态分析,分离出弱酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态4种金属相态,结合研究区物质供应、河流输入、洋流状况等特点,尝试建立了痕量金属在沉积物中的富集埋藏机制。结果表明,研究区痕量金属总量表现出陆坡区高于陆架区的特点,元素相关性分析显示痕量金属在沉积物中的积累主要受铁锰氧化物的清除作用和陆源河流输入的影响。痕量金属形态提取结果表明,金属元素主要以残渣态存在,可提取态中可还原态占比最高且其含量由陆架向陆坡增加。痕量金属由陆架向海盆的迁移、富集概括为受铁锰氧化物控制的“shelf-to-basin shuttling”机制,同时受到沉积物再悬浮作用影响。
粟华强, 王小静, 任艺君, 刘焱光
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022012701
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(4): 61-72
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珠江口盆地边缘洼陷油气勘探潜力
近几年的研究与勘探实践表明,部分边缘洼陷同样具备较好的油气成藏条件与勘探潜力。南海北部珠江口盆地发育大量低勘探程度的边缘洼陷,系统梳理这些洼陷的结构、构造演化和成藏条件具有重要实践意义。本文以珠江口盆地边缘洼陷西江36洼为例,基于重处理三维地震、测井和地球化学等资料,开展洼陷结构演化研究、原型盆地恢复、地震相对比和油气运移分析,系统梳理了西江36洼的洼陷结构、烃源潜力和成藏特征。研究表明:① 西江36洼受NE向断层控制,为“南断北超”的箕状断陷湖盆;② 西江36洼发育一定规模的中深湖相烃源岩且已经成熟,具备较好烃源条件;③ 受区域泥岩盖层和油源断层断距的影响,西江36洼具有深层古近系近源成藏的特征,宜围绕古近系构造、地层和岩性圈闭勘探。该研究认识有助于推动西江36洼的勘探进程,并为其他边缘洼陷的油气勘探提供借鉴。
何金海, 彭光荣, 吴静, 李振升, 蔡国富, 汪晓萌, 杜晓东, 赵超, 石创, 朱定伟
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022041401
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(4): 146-158
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祁连与伊豆-小笠原玻安岩的地球化学特征和成因模型对比
玻安岩为一类具有特殊地球化学性质的岩石,具有高SiO2(>52%)、高MgO(>8%)和低TiO2(<0.5%)等特征。前人认为其形成主要是在俯冲起始阶段大洋板块所释放的流体导致亏损程度较高的难熔地幔楔发生熔融,因此其成因的研究对深入理解板块俯冲起始等地球动力学问题具有重要意义。虽然普遍认为俯冲物质对玻安岩岩浆源区具有重要贡献,但玻安岩中元素的不同富集程度反映了复杂的俯冲板片流体物理化学性质和对玻安岩形成的不同影响。通过对比分析伊豆–小笠原(Izu-Bonin)和北祁连造山带大岔大坂地区玻安岩样品,发现二者具有明显的地球化学差异:与伊豆–小笠原玻安岩相比,大岔大坂玻安岩中没有呈现“U”型稀土配分模式,不富集轻稀土元素或Zr、Hf等元素;而二者流体活动性/不相容元素比值(如Ba/La)变化较大,并具有较高的(87Sr/86Sr)i。这些特征反映了俯冲板片释放的流体和熔体分别对大岔大坂和伊豆–小笠原玻安岩岩浆地幔源区的贡献,从而表明大岔大坂玻安岩形成过程与伊豆–小笠原玻安岩所代表的俯冲初始形成模型不同,更可能形成于存在弧后扩张作用的成熟岛弧阶段。结合区域地质背景和前人研究,本文针对大岔大坂玻安岩成因提出了两种与俯冲初始阶段无关的可能形成机制:① 玻安岩产出于弧后扩张中心,弧后岩石圈的拉张环境和较热的地幔上隆区为玻安质岩浆的形成提供了温压条件,充分交代的水化地幔楔和蛇纹岩化地幔也参与了玻安质岩浆的形成;② 虽与弧后扩张中心相关,但玻安岩的产出位于前弧或弧。由于弧后地幔对弧下深度地幔楔进行侧向加热,导致地幔楔内部对流重新启动,弧后地区已经熔融出弧后玄武岩的残余橄榄岩进入前弧–弧下地幔楔,地幔楔底部和俯冲板片表面被重新加热而发生变质脱水,富水流体交代上部地幔楔使其部分熔融形成玻安质岩浆。
黄子航, 肖媛媛
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022050401
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(4): 135-145
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卡洛琳地幔柱活动减弱过程中岩浆成因和源区组成演化
地幔柱活动不同阶段具有不同的岩浆作用产物,由楚克(14.8~4.3 Ma)、波纳佩(8.7~<1 Ma)、科斯雷(2~1 Ma)等洋岛构成的卡洛琳海山链是地幔柱活动不同阶段的典型例子,研究该海山链中不同洋岛地球化学特征的差异有助于加深对地幔柱晚期活动规律的认识。本研究对获取的楚克、科斯雷样品进行全岩主量、微量元素及矿物电子探针分析,并与波纳佩岛进行对比。科斯雷和楚克由霞石岩和碱性玄武岩组成,在微量元素配分模式上体现出典型碱性洋岛玄武岩的特征。这些样品的橄榄石斑晶具有与辉石岩源区夏威夷OIB橄榄石类似的高Ni、低Ca-Mn的特征,反映其地幔源区可能存在辉石岩。科斯雷霞石岩橄榄石斑晶内存在含碳酸盐的熔体包裹体,反映CO2在地幔熔融和岩浆成因过程中起到了重要作用。从楚克、波纳佩到科斯雷,La/Sm比值逐渐增大,地幔熔融程度逐渐降低。Nb/Nb*随着La/Sm、Sm/Yb升高和SiO2降低有逐渐降低的趋势,与地幔熔融程度降低过程中CO2作用的增强有关。研究认为,楚克、波纳佩、科斯雷等洋岛火山岩的地球化学变化由卡洛琳地幔柱热点活动逐渐减弱导致,随着地幔柱活动性减弱,CO2在火山岩成因上起到越来越明显的作用。
赵晗, 张国良, 张吉, 王帅
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022012202
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(4): 122-134
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晚更新世以来南极罗斯海陆坡沉积物岩芯常量元素地球化学特征及其古环境意义
基于中国第32次南极科学考察在罗斯海外陆坡扇区获取的ANT32-RA05C岩芯,开展常量元素地球化学研究,探讨地球化学特征及其古环境意义。结果表明,ANT32-RA05C岩芯以分选差的混合冰海沉积物为主,含有大量的冰筏碎屑(平均29.76%),并含有一定量生物硅(平均4.81%)。化学元素定量测试表明,沉积物常量元素配分模式为SiO2>Al2O3>Fe2O3>Na2O>K2O>MgO>CaO>TiO2>P2O5>MnO,其中含量最高的常量元素为Si,主要来源于陆源碎屑(石英)和硅质生物沉积(生物硅)。对比XRF元素连续扫描与定量测试结果发现,Si、Ca等相关性较高,可用作高分辨率环境研究。结合环境指标研究发现,晚更新世MIS 7末期以来,常量元素含量变化与南极气候具有良好的对应关系,主要反映了气候对物源和环境的控制,气候转暖通常对应于冰山和初级生产力输入增强,气候转冷对应于冰山和初级生产力输入受限。该岩芯对重建罗斯海古气候演变,深化对罗斯海古环境认识有重要意义。
李国刚, 李云海, 布如源, 季有俊, 李薏新, 赵晓, 李超, 段琳娜
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2022040201
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(4): 1-11
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南黄海西部日照近海悬浮泥沙分布、输运及控制因素
基于2020年10月日照近岸海域大潮期水文泥沙观测资料,研究了海流和悬浮泥沙时空分布特征,利用单宽通量机制分解等方法,探讨了悬浮泥沙输运机制和控制因素。结果表明,日照近岸海域悬浮泥沙浓度平面上呈由岸向海逐渐降低的分布特征,垂向上呈由表层至底层逐渐升高的趋势。悬浮泥沙浓度变化与潮周期流速变化趋势总体一致,但具有滞后效应。研究区单宽净输沙率为4.72~24.68 g/(s·m),近岸单宽净输沙率明显大于远岸输沙率。悬浮泥沙输运以平流输运为主,其次为潮泵效应或垂向净环流输运。研究区水体垂向混合均匀,对悬浮泥沙垂向分布影响微弱。潮流引起研究区悬浮泥沙浓度的潮周期变化,南黄海西部近海悬浮泥沙净输运方向和潮余流方向大体相同,在远岸开阔海域总体呈向南的净输运趋势。研究成果有利于完善南黄海西部近海泥沙输运规律理论成果,对日照近岸工程建设具有一定的指导意义。
卢鹏飞, 岳英洁, 朱龙海, 胡日军, 尹砚军, 冷星
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021080901
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(3): 36-49
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基于改进的广义S变换的海洋地震资料随机噪音压制
常规广义S变换采用固定的高斯窗参数,在时频分析时不能够兼顾高低频端的信号,同时标准S逆变换在时频域滤波时会产生滤波噪音。本文提出了基于变频率高斯窗的广义S变换,同时改进了S逆变换公式。该方法不仅提升了信号时频谱的聚焦度,而且还消除了滤波噪音。通过计算包含随机噪声干扰信号的瞬时信噪比阈值,然后根据不同阈值有针对性的选择压制随机噪音的处理策略。合成数据和实际地震数据处理结果表明,该方法能够有效的压制随机噪音,提高地震数据信噪比。
尉佳, 岳龙, 杨睿, 徐清风, 李志强, 刘云
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021072801
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(3): 184-193
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海南岛西北部更新世海相地层的石英ESR测年探讨
利用石英ESR测年法对海南岛西北部出露海相地层的上部和下部进行了定年,尝试获得该出露地层的年龄范围,并探讨石英ESR法在热带海相地层年代学研究中的适用性。结果显示,上部地层年龄为(33±6.6)~(53±10.6) ka,下部地层年龄为(1 835±202)~(2 567±256)ka,反映了该地层的沉积时代基本属于更新世。根据各样品ESR信号强度与辐照剂量的线性拟合结果判断,7个样品中以最顶部和最底部2个样品的拟合度最佳,而且最底部样品的ESR信号强度随辐照剂量增大而趋于饱和,表明上部地层年龄以51±8.9 ka最为可靠,地层的底部则可能超出了更新世。本次研究是石英ESR测年法在我国热带海岸更新世海相地层的探讨性应用,其研究结果是下一步采用其他顺磁中心对该地层开展全面和深入的石英ESR测年的重要基础,同时也为更新世其他海相地层的ESR年代学研究提供参考。
禤宇添, 詹文欢, 姚衍桃, 王玭, 李健, 冯英辞
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021122302
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(3): 123-132
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南海表层沉积物火山玻璃分布特征与源区分析
火山碎屑是边缘海沉积的重要来源,其分布特征对研究沉积作用与构造活动具有重要意义。对南海2276个表层站位碎屑矿物分析表明,664个站位含火山玻璃,占总站位数的29.17%,其中含量最高达95.8×10−3。表层沉积物火山玻璃主要出现在南海东部海域,往西呈逐渐降低趋势。南海东部主要重矿物磁铁矿和角闪石分布与火山玻璃十分相似,表明可能具有相同的来源。这些特征表明火山玻璃主要来自菲律宾群岛。这与南海东缘的琉球-台湾-菲律宾火山-地震带的吕宋岛大量活火山分布吻合。南海南缘苏门答腊-爪哇岛弧火山-地震带,虽然第四纪火山和地震活动频发,但对表层样火山玻璃贡献不大。南海海域火山可能有少量贡献,但不是主要因素,南海北缘及西缘基本没有贡献火山玻璃。
李学杰, 廖志良, 田成静, 钟和贤, 张江勇
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021092801
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(3): 1-8
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西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳稀土元素地球化学特征及来源
利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和等离子体质谱法分析了西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳矿物相组成以及常微量元素含量,探讨稀土元素地球化学特征和物质来源。研究表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳的Mn和Fe含量最高,Mn含量为16.20%~26.62%,Fe含量为8.56%~18.19%,老壳层(IV和V)发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的稀土元素明显富集,轻稀土元素明显高于重稀土元素,稀土总量为1 842~2 854 µg/g,其中,Ce约占50%。老壳层中稀土元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。稀土元素配分模式呈现Ce正异常、Eu无异常,具有明显Ce富集特征。富钴结壳的稀土元素与Ce、Y、CaO、P2O5、Ba和Sr具有正相关性关系,与Fe、Al2O3、Na2O、K2O、MgO、TiO2、Pb和V具有负相关性关系,与Mn、Co、Cu、Ni和Zn相关性不明显。利用聚类分析方法,可以把富钴结壳的元素分成4组:①磷酸盐组:REE、Ce、Y、CaO、P2O5、Ba和Sr; ②亲锰元素组:Mn、Co、Cu、Ni和Zn;③亲铁元素组:Fe、TiO2、Pb和V;④碎屑元素组:Al2O3、Na2O、K2O和MgO。西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳是水成沉积成因,稀土元素的来源推测为海水中稀土元素随磷酸盐组分共同沉淀而进入富钴结壳,从而导致稀土元素的富集。
高晶晶, 刘季花, 张辉, 闫仕娟, 汪虹敏, 崔菁菁, 何连花
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021071302
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(3): 87-99
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西太平洋铁锰结壳中两类不同成因磷酸盐的元素特征、形成机制及指示意义
太平洋铁锰结壳在中新世以前大多经历了磷酸盐化,一般认为其形成代表了高生产力时期富磷组分对先期已形成结壳的交代作用,即磷酸盐化事件的产物。然而,前人对铁锰结壳磷酸盐化的机制研究多基于点-线分析元素或同位素,对铁锰结壳生长结构及二维元素分布特征研究较少。本研究以西太平洋水成铁锰结壳MDD53为研究对象,利用电子探针(EPMA)进行高分辨率元素定量分析,并结合微区X射线荧光光谱(μXRF)面扫得到结壳元素二维分布图。电子探针和μXRF结果揭示了该结壳中下部发生了磷酸盐化。μXRF结果显示该结壳存在两种不同类型的磷酸盐富集特征:第一类是结壳顶部中出现零星的Ca、P富集,同时伴随着强烈的后期改造特征,如结壳呈破碎状结构,Fe丢失、Mn相对富集。电子探针数据进一步表明,在成岩改造中,Co、Ni等微量元素发生了相对富集,而Pb则发生了丢失,这一现象反映了这些元素与Fe、Mn不同的亲和力,与大量有机质在结壳海水界面分解导致的成岩扰动特征相符。第二类是结壳底部连续出现的纹层状Ca、P富集特征,且无后期扰动现象,暗示 MDD53结壳底部磷酸盐是同沉积/早成岩作用的产物,而不是反映后期磷酸盐化事件成岩改造的影响。这类未报道过的同沉积磷酸盐可能表明结壳形成早期,其水深相对较浅时,海水中大量磷酸盐与铁锰氧化物胶体共沉淀而产生的磷酸盐富集现象,因而为重建晚白垩世-早新生代高时间分辨率古海洋演化提供了可靠载体。
刘佳辉, 曲扬, 李伟强, 魏广祎, 孙倩元, 凌洪飞, 陈天宇
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021052701
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(2): 36-45
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南海中沙群岛海域温盐结构时空变化特征及其控制因素
南海中沙群岛海域夏秋季水团实测温盐深数据统计分析结果表明,研究区海水表层温度为30.0~31.2 ℃,最高温度位于中沙海台区域;表层盐度为33.6~34.1 PSU,最高盐度分布在西北部东岛海域附近;底层温度1~25 ℃,盐度34.1~35.2 PSU,最高盐度分布在工区东南角。总体上,研究区水团温盐结构表现为表层高温低盐、底层低温高盐的特征,混合层深度为20~90 m。研究区表、中、底层水体垂向流速各不相同,流速为0.01~0.22 m/s。根据FVCOM模型分析了调查区温度、盐度季节性变化特征,冬季,研究区南侧的海域海表温度明显高于北侧,南北温差显著;夏季,海表温盐分布受到台风作用较为明显,海表温度的空间分布趋于均一。数值模拟表明,研究区流场整体表现为冬夏季强、春秋季较弱的季节性变化特征。模拟结果显示,极端天气在短期内对研究区温盐结构产生显著影响,表现为海表温度降低、混合层深度增加,水体垂向混合作用增强。
黄诚, 吴能友, 吴晓, 刘时桥, 张经纬, 许丞, 刘亮, 董新柱, 陈靓
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021111301
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(2): 1-14
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南黄海盆地崂山隆起构造特征与油气勘探方向
崂山隆起海相地层作为南黄海盆地海相中—古生界油气勘探的新领域、新层系,将是下一步油气战略发现和勘探认识突破的方向。综合近年来详查勘探的地震解释成果,划分该隆起北部为青峰变形带,南部为高石稳定带。指出青峰变形带整体为逆冲和逆掩推覆体系,发育NE向逆断层;高石稳定带为弱变形稳定带,发育规模较小的NW向斜列断层。崂山隆起断裂走向有NE、NW和近EW向3组,边界断裂为近EW走向反转断裂。海相构造层变形具有北强南弱、西强东弱、上强下弱的特征。印支—早燕山期挤压推隆和晚燕山—喜马拉雅早期弱拉张/张扭作用下差异升降错断,形成了崂山断隆区,具有挤压、拉张、走滑和反转等4大构造样式。通过形成过程分析,揭示崂山隆起加里东期为古隆起;海西期为稳定地台;印支期可能为北部前陆盆地的前隆挠曲带,形成幅度增大的背斜;燕山早期为改造型断背斜;燕山中期崂山隆起基本定型;晚燕山—早喜马拉雅期隆升剥蚀,并发育局部小残凹;喜马拉雅晚期开始整体沉降。结合油气地质条件分析,认为崂山隆起南部的高石稳定带是海相油气勘探有利区带,海相下构造层(震旦系—志留系)变形改造较弱,是有利的油气勘探层系。
雷宝华, 张银国, 王明健, 陈建文, 梁杰, 王文娟
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021101201
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(2): 131-143
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东海西湖凹陷孔雀亭地区平湖组沉积相演变及其主控因素分析
东海陆架盆地西湖凹陷含有巨量的石油天然气资源,具有极佳的勘探潜力,其中平湖组沉积作为重要的含油气层,已成为近期油气勘探的聚焦点。孔雀亭地区为西湖凹陷研究程度较低的区块,对于该区域沉积相及其控制因素方面的研究仍然较少。基于钻井资料与三维地震资料对孔雀亭平湖组沉积微相进行精细刻画,并系统分析了全球海平面、区域构造、古气候、古地貌对研究区沉积微相演变的控制作用。研究表明,平湖组下段(包括平下下段、平下上段)以潮坪沉积为主,辫状河三角洲沉积只发育在源区附近,而平中段与平上段以辫状河三角洲沉积为主,潮坪沉积分布面积迅速降低。由平下段至平中段,随着相对海平面(全球海平面与区域构造综合效应)下降,辫状河三角洲向海方向发生进积。同时,平中段与平上段时期极高的CO2浓度使得大陆源区剥蚀量快速增加,大量沉积物随着河流输入至西湖凹陷,从而进一步加剧了辫状河三角洲的向海推进。平下段与平中段早期的古地貌断陷发育较多,对辫状河三角洲的扩张存在限制作用,而经历了平中段大量沉积物充填之后,早期的洼陷逐渐被填平,从而平上段的辫状河三角洲可以大范围地向海方向发生推进,形成规模庞大的三角洲砂体沉积。
吴峰, 任培罡, 谈明轩, 张福榕, 马皓然
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021052401
海洋地质与第四纪地质. 2022, 42(2): 119-130
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基于ERT技术的含水合物沉积物可视化探测模拟实验
基于电阻率响应特征的储层识别和饱和度估算是天然气水合物储层评价的关键技术之一,在天然气水合物的勘探开发中发挥重要作用。本文开展了沉积物内水合物生成的物理模拟实验,采用电阻率层析成像技术,实现了分散状水合物和块状水合物生长过程的可视化探测,研究了两种赋存形态水合物的电阻率响应特征。研究表明:分散状水合物的高值电阻率零散分布,块状水合物的高值电阻率聚集分布;沉积物内的游离气导致块状水合物的电阻率层析成像位置发生偏移;分散状水合物和块状水合物的电阻率响应特征差异明显,与分散状水合物相比,块状水合物电阻率随着水合物的生成升高较快。
赵金环, 刘昌岭, 邹长春, 陈强, 孟庆国, 刘洋, 卜庆涛
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021060901
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(6): 206-212
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中国海域基岩油气藏特征及未来勘探方向
基岩油气藏是一种特殊类型的油气藏。随着渤中19-6凝析气藏、永乐8-3-1基岩油气藏及渤中13-2油气田等取得重大突破,证实中国海域基岩油气藏具有巨大勘探潜力。截至目前,已在渤海盆地、北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地获得多个高产基岩油气田。中国海域基岩油气藏具有分布广泛、纵向层系多、岩性多、类型多样的特征,主要发育前寒武系变质岩和混合花岗岩、古生代碳酸盐岩、中生代火山岩以及花岗岩侵入体、中生代碎屑岩等4套储层,尤其以前寒武系变质岩和中生代花岗岩侵入体为主。研究表明基岩油气藏主要表现为新生古储,其形成主要受控于富烃凹陷、构造运动、储盖条件等多种控制因素的影响。在总结前人成果的基础上,指出了中国海域未来基岩油气藏勘探应重点关注6大勘探方向:渤海盆地残山,北黄海盆地东部坳陷东北部局部凸起,南黄海盆地凸起带,东海陆架盆地低凸起,北部湾盆地涠西南凹陷、珠江口盆地惠州凹陷和琼东南盆地松南低凸起,南海南部中建南盆地和万安盆地。
王建强, 梁杰, 陈建文, 张银国, 赵青芳, 董贺平, 李双林, 孙晶
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021031201
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(6): 151-162
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科学计量:中国海洋地质40年发展历程与研究热点分析
中国的海洋地质学起步于新中国成立初期,此后经历了一段长时间的缓慢积累。直至20世纪70年代末期的改革开放以来,中国的海洋地质才有了快速的进步,逐步发展成为一门独立的学科。利用《海洋地质与第四纪地质》出版的全部文献资源,对过去40年海洋地质学开展科学计量,通过关键词词频统计、共词分析、知识图谱等方法,获得关键词测量的各项指标。研究结果表明:① 过去40年,全部载文篇均新增关键词、年度载文红点指标(RPF)保持稳定,显示出中国海洋地质的快速发展是一个完整的过程,且这一趋势仍将持续15~20年;② 根据“高频关键词集合”,中国海洋地质的研究热点分别是中国近海、西太平洋、两极部分海域,热点学科领域有沉积与环境、地球化学与生物地质、构造地质、陆架第四纪地质、近海盆地油气地质、古气候与全球变化等;③ 根据“突变关键词”的组成,中国海洋地质研究前沿集中在以天然气水合物为主的新能源地质、以板块俯冲机制为核心的西太平洋地球动力学、以中—古生代为目标的深水深层油气;此外,印度洋中脊及相邻海域的资源与环境研究也是一个最新增长点。学科的发展遵循从积累到爆发再到成熟的循环过程,但在过去40年的研究里,很遗憾没有发现中国海洋地质学科革命的转折点。从地球科学的基本发展规律来看,研究区域的不断扩大是推动学科发展的基础,新技术的应用以及调查方法的更新是学科发展的关键。从细分学科领域来看,中国海洋地质各学科分支均包含研究热点和研究前沿,且随着时间不断出现交替变化,这种从前沿到热点最终沉淀为学科基础知识的演化模式,是一个值得进一步探讨的学科评价方向。
王圣洁, 周立君, 孙萍
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021110601
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(6): 1-14
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海洋天然气水合物储层特性及其资源量评价方法
天然气水合物资源开发的前提条件是准确评价其资源量,而正确理解天然气水合物储层特性是准确评价其资源量的基础。天然气水合物的含量及其赋存形态是影响储层特性的主要因素,赋存形态主要受海洋沉积物的储集的性质与大小控制。储层特征参数直接影响海洋天然气水合物资源评价的准确性。现有天然气水合物资源量评价方法的原理、评价参数及适用性各不相同,且均未考虑水合物的赋存类型。本文在前期工作的基础上,针对天然气水合物有利区块和矿体评价,分别提出了海洋天然气水合物“资源详评”与“资源精评”的新方法。基于小面元的资源详评方法,适用于钻井稀少、地球物理测网较为密集的有利区块孔隙填充型水合物控制地质储量评价;基于“水合物地层丰度”概念的资源精评方法,适用于井网密集的井场小范围矿体探明地质储量精准评价,可有效提高对块状、脉状和结核状等裂隙型填充型水合物资源评价的准确度。
刘昌岭, 孙运宝
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021082401
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(5): 44-57
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南黄海中部隆起晚新近纪—第四纪沉积序列的地层划分与沉积演化
CSDP-2孔位于南黄海中部隆起,其孔深超过2800 m。该孔中下部中—古生代的固结成岩地层已被深入研究,但其最上部592 m未固结成岩的沉积序列尚未有研究报道。为了确定这部分沉积序列的地层划分,揭示其沉积演化历史,我们对其开展了古地磁测试、光释光测年、底栖有孔虫鉴定和沉积相分析,并与南黄海及其邻近海岸地区以往钻孔岩心分析成果进行对比研究。结果表明,CSDP-2孔0~592.00 m沉积序列最初形成于约5.2 Ma,其第四系底界位于孔深约227.91 m(年龄为2.59 Ma),下/中更新统界线位于孔深约65.23 m(年龄为0.78 Ma),中/上更新统界线位于孔深47.34 m(年龄约128 ka);自晚更新世以来形成的地层又可划分出MIS 5、MIS 4、MIS 3和MIS 1的沉积层段, MIS 2沉积缺失。南黄海中部隆起区在新近纪的剥蚀止于约5.2 Ma,从约5.2 Ma至约1.7 Ma发育河流沉积;由于浙闽隆起的逐渐沉降,约1.7 Ma发生自新生代以来的首次海侵,直至约0.83 Ma,发育潮坪—滨岸沉积与河流沉积的互层;从约0.83 Ma开始至今,浙闽隆起进一步沉降使得南黄海中部隆起区在间冰期高海平面时期的海洋环境基本接近现今环境;南黄海西部陆架在MIS 5发育范围比现今更广的冷水团沉积,在MIS 4、MIS 3早期、MIS 3晚期至MIS 2和MIS1分别依次发育河流、三角洲、河流和滨岸—内陆架环境。该沉积序列主要受控于区域构造沉降和海平面变化,其全新统、更新统及整个地层序列的沉积速率呈现依次明显下降的趋势,主要归因于地层时代越老其连续性越差,特别是晚更新世之前的地层有显著侵蚀的现象。本文的研究成果为深入理解南黄海西部陆架区晚新近纪以来的沉积环境演化进程和沉积地层的形成机制提供了新证据。
刘健, 段宗奇, 梅西, 刘青松, 张训华, 郭兴伟, 吴志强, 王红, 王飞飞, 陈彬, 张欣, 安郁辉
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021101701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(5): 25-43
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海洋天然气水合物储层蠕变行为的主控因素与研究展望
蠕变是指沉积物在特定应力状态下变形与时间的关系,属于沉积物的固有力学属性。厘清海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变的主控因素及其控制机理,对量化评价潜在工程地质风险的发生和演变规律具有重要意义。本文将在综述海洋天然气水合物储层破坏特征的基础上,梳理海洋天然气水合物储层蠕变特征及主控因素,厘清关键科学问题;结合最新研究成果,阐述天然气水合物储层蠕变特征多尺度表征与探测技术体系的基本内涵,简要探讨该领域的未来研究方向。初步分析认为,海洋天然气水合物开采过程中储层蠕变行为是水合物本身及其分解产出过程中的应力、温度、渗流等动态因素综合作用的结果,现有蠕变本构模型无法完全反映上述相变-传热-渗流-应力多场多相多组分耦合过程。为建立适合南海北部水合物储层的蠕变本构,进而为后续开采工程安全设计提供理论支撑,建议从天然气水合物储层的力学性能弱化特征及蠕变各阶段的时效参数两方面入手,从分子尺度、纳微尺度、岩心尺度、中试尺度、矿藏尺度5个层面,建立天然气水合物储层蠕变行为的跨尺度研究方法体系;以南海实际储层样品为研究对象,剖析天然气水合物开采过程中储层蠕变行为的主控因素。
吴能友, 李彦龙, 刘乐乐, 万义钊, 张正财, 陈明涛
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021092201
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(5): 3-11
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西太平洋弧后盆地的热液系统及其岩浆环境研究
研究海底热液系统及其岩浆环境,可为了解西太平洋流固界面跨圈层物质与热交换过程,揭示板块俯冲过程的岩浆活动和资源环境效应提供研究支撑。为此,研究了冲绳海槽热液活动的岩浆环境、马努斯海盆的热液柱以及弧后盆地和洋中脊背景下的硫化物与玄武岩的同位素组成,对冲绳海槽热液区附近玄武岩、安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩及其基性岩浆包体进行了岩相学、矿物学以及主量元素、微量元素和同位素组成分析,对马努斯海盆PACMANUS和Desmos热液区的热液柱及海水进行了测量,在海底热液区岩浆混合过程及时间尺度、透视冲绳海槽深部岩浆房及岩浆演化过程和岩浆对热液系统物质贡献研究方面获新进展,揭示了俯冲蛇纹岩对琉球构造带南部岩浆活动的影响,论证了熔体包裹体对弧后盆地岩浆演化的指示,获得了冲绳海槽玄武质岩浆来源新证据,揭示了弧后盆地与洋中脊硫化物和玄武岩中铁、铜、锌的来源及其同位素在硫化物形成和岩浆活动过程中的分馏情况,明确了热液柱的物理、化学空间结构与物质组成特征,以及热液柱的扩散受深度和底流流速的影响,且热液柱扩散过程中溶解铁浓度异常比溶解锰的维持时间更长。未来,发展非传统稳定同位素和挥发份测试技术,进一步了解西太平洋板块俯冲环境下热液活动与岩浆作用的关系,将有助于海底热液系统及其成矿过程研究获得新进展。
曾志刚, 张玉祥, 陈祖兴, 李晓辉, 齐海燕, 王晓媛, 陈帅, 殷学博
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021070101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(5): 12-24
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海洋地质与第四纪地质的结合
《海洋地质与第四纪地质》的独特性, 在于两大学科的相互结合。为纪念期刊创刊40周年,本文回顾了两大学科在中国联合发展的历史,并讨论其未来的前景。
汪品先
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021072601
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(5): 1-2
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中全新世以来东西伯利亚陆架沉积物来源的演化:元素地球化学记录
北极地区对全球气候变化非常敏感,是研究古环境和古气候变化的关键区域。东西伯利亚海作为北极重要的边缘海之一,对东西伯利亚陆架和陆坡沉积物来源的研究将有助于加深对北极沉积环境和气候变化的认识。本文通过对东西伯利亚海西部LV77-36岩心沉积物中碎屑组分的主微量、稀土元素进行分析,阐述了各指标随年代的变化特征,并探讨了中全新世以来东西伯利亚海西部碎屑沉积来源的变化及其对古环境演变的响应。结果表明中全新世以来LV77-36岩心沉积物主要来源于勒拿河、因迪吉尔卡河、亚纳河和马更些河的河流输入,以及西伯利亚地台和新西伯利亚群岛的海岸侵蚀物质。与其他古气候参数对比发现,海冰和洋流的变化对源区物质在东西伯利亚陆架的分散和沉积有着重要的影响。全新世晚期由于楚科奇海海冰的增加、西伯利亚沿岸流的减弱和波弗特环流的增强,导致北美端元的物质贡献相较全新世中期有小幅度增加。
方晓荣, 胡宁静, 豆汝席, 张颖, 张辉, 刘季花
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020122701
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 60-73
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南黄海辐射沙脊群西洋潮流通道的浅部沉积层序及其形成演化再认识
晚第四纪以来,黄河、长江都曾经江苏中部海岸注入南黄海,河海交互作用形成一系列沉积,全新世海侵后发育岸外辐射沙脊群。沙脊群西北部、由岸滩与沙脊所夹持的西洋潮流通道,位于北侧废黄河三角洲和南侧长江三角洲两大地貌单元间的过渡区,成为揭示不同大河交互作用下的海岸、陆架晚第四纪沉积层序模式的重要窗口。最近通过更多晚第四纪钻孔对比和浅层地震剖面集成研究发现:① 由于混乱的测年结果和陆相硬黏土层对比不当,造成之前基于07SR01孔和Y1孔构建的辐射沙脊群西洋潮流通道浅部沉积(标高−60 m以内)的年代框架有误,其主体应是晚更新世沉积且发育两个沉积旋回,末次冰盛期硬黏土层多被潮流侵蚀而缺失,表层全新世沉积厚度在水下沙脊处基本不足10 m,其余普遍不足5 m,甚至缺失;② 仅在西洋西北段稳定分布的浅层地震单元U3指示了MIS 3古黄河三角洲的南缘,自晚更新世以来西洋所在的江苏中部海岸可能深受古黄河物源的影响,这尚需在西洋西北段的关键位置钻取新孔,并结合已有浅层地震剖面和东南段钻孔来进一步研究证实。提出下一步工作将基于层序地层学方法,通过对已有控制性浅层地震剖面进行地震层序格架的三维可视化、提取地震单元和反射界面的空间分布特征,结合已有及新增控制性钻孔的沉积学和年代学研究,构建可靠年代框架、判识大河物源,并参考邻区钻孔资料,来探明西洋潮流通道的浅部沉积层序,反演其形成演化。
夏非, 张永战, 刘德政
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021033101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 13-26
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南极菲尔德斯半岛西海岸海滩沉积物环境磁学特征及其控制因素
南极无冰区独特的环境系统近几十年来被广泛地关注和研究,同时环境磁学方法在环境变化研究中也被越来越多的应用。本文通过对2015年采自南极菲尔德斯半岛西海岸一根长26 cm的柱样进行环境磁学、粒度、210Pb和稳定碳同位素测试分析发现,由于海岸基岩为安山质玄武岩,所以沉积柱样整体的磁性矿物含量较高,表现出较强的磁性,其磁化率均值(χlf)高达1597×10−8 m3·kg−1,约为一般海滩磁化率值的3~4倍。其磁性矿物类型主要是假单畴的亚铁磁性矿物颗粒(磁铁矿)且含有少量的反铁磁性矿物颗粒(赤铁矿)。垂向上210Pb和粒度结果显示,柱样上段沉积物粒度较细,水动力较弱使得细粒磁性矿物颗粒被快速保存下来,而随着深度的增加粒度逐渐变粗,岸滩水动力相对增强,而且底部受到生物有机质溶解作用的影响导致柱样上段磁学参数值高于下段。
唐怀能, 王永红, 黄清辉
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020092001
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(4): 1-12
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水合物生成导致沉积物孔隙结构和渗透率变化的低场核磁共振观测
含水合物储层的宏观物性表现是由储层沉积物的微观孔隙特征所控制的。理解沉积物在水合物生成过程中微观孔隙结构特征变化对于其物性特征的预测和分析有重要意义。本文利用低场核磁共振(LFNMR)技术监测了不同砂样中氙气水合物的生成过程,利用横向弛豫时间(T2)谱对生成过程中的微观孔隙结构及水相渗透率演化规律进行了分析。研究表明,水合物优先生成于沉积物较大孔隙中,在半径较小的孔隙中水合物很难生成;生成前期水合物的生长速率较快,后期逐渐减缓;水合物的生成导致沉积物孔隙尺寸和分布的变化,表现为随着水合物的生成,沉积物水相孔隙空间的最大孔隙半径和平均孔隙半径逐渐减小,孔隙空间的分形系数逐渐增大;沉积物水相渗透率随水合物生成过程中水合物饱和度的增加,先迅速减小后缓慢减小;具有不同孔隙结构特征的样品水相渗透率变化规律存在差异;相较于SDR模型和Kozeny-Carman模型,分形方法能够更好地体现孔隙结构变化对渗透率的影响。
张永超, 刘昌岭, 刘乐乐, 陈鹏飞, 张准, 孟庆国
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021031501
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(3): 193-202
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西沙群岛东岛湖泊沉积记录的近1 000年来热带降雨与人类活动历史
近1000年来区域气候变化模式的研究,是在人类活动与自然变率双重影响因素之下,正确预测和评估未来气候变化趋势的基石。众多的气候载体和代用指标, 揭示了热带海洋和季风变化等对中国不同地区气候的影响,但是关于热带区域的降雨特征与季风活动的关系仍然未有清晰的答案。本文选择西沙群岛东岛的牛塘湖泊,以湖泊沉积物的粒度组分含量和环境磁学参数为替代指标,探讨公元1000—1700年热带区域降雨变化规律及岛礁上记载的人类活动历史。结果表明,东岛的降雨受ENSO活动和热带辐合带移动的双重影响,ENSO的频繁活动和热带辐合带向南回撤均会促使热带区域降雨的增多,这一变化与季风气候呈现反向模式。岛上人类活动强盛时期发生在南宋和明代晚期,该时期区域降雨较多,气候湿润。同时,公元1000—1200年和1450—1600年在中国北方发生的两次强沙尘暴事件,在西沙群岛也有相应的记录,反映了北方粉尘物质在空气中长距离运移和沉降的模式。
张玲, 杨小强, 商圣潭, 张庭伟, 李冠华, 阮骄杨
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2021031603
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(3): 182-192
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北大西洋45°N区氧同位素3期以来上层水体性质的变化
北大西洋45°N区是北大西洋冰筏碎屑(IRD)带的中心区,其海洋沉积物包含高分辨率沉积环境和气候变化信息,对45°N区沉积记录的研究有利于反演末次冰期以来古海洋环境的变化。通过对岩心Hu71-377中IRD含量的统计、浮游有孔虫组合及氧和碳同位素(δ18O和δ13C)分析,重建了北大西洋45°N上层水体水团性质演化历史。结合AMS14C数据和氧同位素地层学,在氧同位素3期(MIS3)和2期(MIS2)中识别出5个Heinrich层,其中Heinrich 1、2和4层具有明显IRD峰值、Neogloboquadrina pachyderma高丰度和轻δ18O值特征,而Heinrich 3和5层的δ18O值未明显变轻。Heinrich 3和5层与Heinrich 1、2和4层的δ18O 差异可能反映了上层水体受融水输入的影响不同。δ13CN.incompta和δ13CN.pachyderma差值也反映了Heinrich事件期间混合层和温跃层的变化,它们的δ13C差值在Heinrich 1和2期间接近零,归因于强风驱动的海水垂向混合。而δ13CN.incompta和δ13CN.pachyderma差值在Heinrich 4和5期间增大,反映了季节性温跃层变浅,推测与北大西洋暖流增强有关。浮游有孔虫组合进一步反映了海洋上层水团性质, 特别是N. pachydermaNeogloboquadrina incompta的相对丰度反映了MIS3期以来海表温度(SST)变化。
叶孝贤, HarunurRashid
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020073102
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(3): 114-123
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南海北部海域中东部陆架坡折带类型与迁移演化及成因
为了研究南海北部海域中、东部陆架坡折带在不同年代的迁移特征,分析了高精度单道地震剖面与地质浅钻等资料。在南海北部海域珠江口外区、东沙区和台湾浅滩区的陆架及陆坡带附近第四纪地层中,共识别出6个三级层序界面以及相应的沉积层序,同时识别了6个区域下切侵蚀面,并以此为依据认识了本区第四纪河道的演化特征,建立了层序地层格架。在此基础上,将该区第四纪陆架坡折带由西至东划分为建设型、侵蚀型和转换型三种类型,讨论了各段陆架坡折带的演化规律,提出构造地貌成因、水下河道发育与沉积物供给等作用均为控制陆架坡折带发育和迁移的主要因素。
黄文凯, 邱燕, 彭学超, 聂鑫, 卓海腾, 付潮罡
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020060801
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(3): 1-11
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九州-帕劳海脊两侧深海盆地浅部地层结构特征与分析
由于欧亚板块、澳大利亚板块与太平洋板块运动的作用,菲律宾海盆形成了全球最为复杂的海底地形地貌。以九州-帕劳海脊为界,西菲律宾海盆与帕里西维拉海盆呈现不同的构造走向与地形特征,海脊两侧发育丰富的深海地质现象与地貌特征。参量阵浅地层剖面仪因其差频窄波束的发射特点,能够获得深海海底浅地层的高分辨率剖面。本文利用参量阵浅地层剖面仪在九州-帕劳海脊获取的高分辨率浅地层剖面,分析了横跨海脊东西走向的海底滑坡发育特点、丘状起伏沉积差异、浅层气以及海底流体运移等地质特征,并结合构造与地形地貌特点对上述特征的成因机制进行了探讨,在垂向小时间尺度上完成了对研究区浅部地层结构的特征研究,为该区域的沉积学和地质学研究提供了思路。
杨慧良, 尉佳, 李攀峰, 刘长春, 董凌宇
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072202
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 14-21
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西太平洋帕劳砗磲高分辨率氧同位素记录及其指示的气候环境变化
砗磲是海洋中最大的双壳类贝壳,其碳酸盐壳体通常具有年纹层和天纹层,是一种理想的高分辨率古气候研究载体。氧同位素是砗磲古气候研究中最常用的指标之一,但在将其应用于古气候重建之前,通常需要对其现代地球化学过程进行准确的校准。帕劳群岛位于西太平洋暖池西北边缘,其珊瑚礁盘具有丰富的砗磲壳体资源,为开展古气候研究提供了丰富的材料。在本次研究中,对采自帕劳群岛的现代活体库氏砗磲(Tridacna gigas)PL-1的内层壳体进行了高分辨率氧同位素分析,同时利用该砗磲较为清晰的天生长纹层对氧同位素的年代学框架进行了标定。结果表明,该砗磲壳体的氧同位素没有明显的变化趋势,说明砗磲个体的生命效应对氧同位素没有显著影响;砗磲壳体氧同位素没有清晰的年周期变化,常出现不规则的毛刺状峰值。结合现代器测资料分析发现,帕劳砗磲内层壳体的氧同位素记录了热带太平洋ENSO活动对该区域水文气候变化的影响。该研究结果表明,帕劳砗磲内层壳体天生长纹层和氧同位素,具有用于开展高分辨率古气候研究的潜力。
文汉锋, 赵楠钰, 刘成程, 周鹏超, 王国桢, 晏宏
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020101101
海洋地质与第四纪地质. 2021, 41(1): 1-13
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黄河流域全新世古洪水研究进展及展望
全新世古洪水研究能够弥补近现代洪水监测记录在时间和空间上的局限性,更加科学地查明洪灾规律及机制,已逐步成为当今全球变化研究的热点之一。黄河流域由于独特的地质地貌条件,历史时期以来洪灾频发、影响巨大,而且现今洪水风险依然很大,是我国古洪水研究的重点区域。本文围绕近十年来黄河流域全新世古洪水研究在沉积特征、古水文重建、年代框架及其与文明兴衰关系等方面的研究成果,综述了当前研究中面临的主要问题和发展趋势,认为应加强流域内不同地貌位置的古洪水研究,综合分析、交互验证,完善黄河流域全新世古洪水序列及年代框架,深入挖掘“区域气候背景-异常洪水事件-人类活动”之间的相互关系,为全球变化背景下黄河流域洪水预测、防治及风险评估等提供科学依据。
张鹏, 杨劲松, 赵华, 刘哲, 宋磊, 张润, 曹文庚
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020042601
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(6): 178-188
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天然气水合物降压开采分解前缘移动数值研究
在水合物分解过程中,已经分解的区域与未分解的区域之间存在一个过渡带,即分解前缘,研究分解前缘移动规律有助于认识水合物分解特征和进一步预测分解气量,对实际开采以及开采潜力评价提供大方向的科学参考。本文依据Stefan边界理论建立水合物分解前缘一维三相数学模型,通过参数量级分析,将水合物分解渗流场作为拟定常场,解析计算得到分解前缘随时间移动函数,同时将温度场方程无维化转换后,得到计算温度变化的超越方程。据分解前缘移动函数进一步计算总产气量以及井口产气速率。结合模型算例,认为水合物分解前缘移动与时间的平方根呈线性关系,移动速率随时间推移而减小,产气速率在开采前期达到峰值后快速下降达到稳定值。另外,以南海神狐海域第一次试采结果为依据,对比发现模型计算总气量高于实际试采值,两者相对误差在可接受范围内。因此,本文对水合物开采特征评价提供了一种新的简单计算方法,并对开采潜力给出了乐观的预测。最后,通过对地层初始温度、绝对渗透率以及孔隙度敏感性分析发现,地层初始温度和渗透率增大,水合物分解前缘移动距离随之增大,初始地层温度对水合物分解影响显著。而地层孔隙度越大,分解前缘移动速率反而降低,移动距离减小,井口与分解前缘压差减小,此时分解前缘移动由储层热物理参数决定。
彭盈钰, 苏正, 刘丽华, 金光荣, 魏雪芹
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020072701
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(6): 198-207
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北极波弗特—马更些三角洲盆地天然气水合物成藏模式
北极波弗特—马更些三角洲盆地常规油气和水合物资源十分丰富,是全球开展天然气水合物调查研究最早的地区之一。对该盆地水合物和常规油气的共生共藏关系的研究,不但对能源资源的勘探具有直接价值,而且对海域工程施工中海底稳定性评价以及全球气候变化和碳循环研究具有重要的理论和实际意义。在大量文献资料综合分析的基础上,系统总结了影响水合物成藏的地质和稳定条件,结合极地冰川演化特征,提出水合物与下伏油气藏渗漏共生并受冻土调节的成藏模式。认为波弗特—马更些三角洲盆地天然气水合物气源主要为下伏含油气系统中的热成因烃气;构造要素(断裂、背斜)密度与水合物富集丰度呈正相关,水合物赋存主要与Iperk、Kugmallit和Richards组的三角洲平原相砂体有关;水合物稳定带之上的冻土带对天然气水合物的成藏起着关键性调节作用。
杨楚鹏, 刘杰, 杨睿, 姚永坚, 李学杰, 苏明
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020052602
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(6): 146-158
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海底泥火山的甲烷迁移与转化及其对海洋碳输入的影响
海底通过泥火山释放的富甲烷流体是海洋甚至大气重要的碳源之一,对该系统内甲烷迁移与转化过程开展研究,有助于精确估算其碳排放总量。系统调研了国内外文献,认识到泥火山的碳排放具有强烈的时、空变化特征。在时间上,甲烷的排放主要发生在泥火山的喷发期和平静期,而在其消亡之后只出现微量的渗漏;在空间上,一个单独的泥火山中心、翼部和外缘分别发育强甲烷气泡泄漏、中等强度富甲烷和溶解无机碳(DIC)的流体泄漏以及大面积的DIC微渗漏;甲烷厌氧氧化和碳酸盐岩沉淀作用在翼部最强,对碳排放的拦截最有效,而在中心和外缘均较慢。全球陆坡和深水盆地沉积物通过泥火山向上释放的深部来源的甲烷通量为0.02 Pg C·a−1,这些碳可能引发海水缺氧、酸化和影响海-气交换通量,从而在千年尺度甚至更短时间内影响海洋吸收大气二氧化碳的能力。将来需要进一步对海底泥火山的发育数目和喷发周期进行统计,对不同类型的泥火山开展精细调查,以准确评估沉积物中自下而上的碳排放对海洋碳循环的影响,完善全球碳循环模式。
徐翠玲, 孙治雷, 吴能友, 赵广涛, 耿威, 曹红, 张现荣, 张喜林, 翟滨, 李鑫
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020050801
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(6): 1-13
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水合物储层工程地质参数评价系统研发与功能验证
海洋天然气水合物储层的工程力学参数对准确评价水合物开采过程中的工程地质风险至关重要。静力触探和十字板剪切技术结合能够获得储层原位纵向连续性良好的工程力学参数,在天然气水合物开发工程-地质一体化探测与评价方面具有巨大潜力,但目前鲜见该系列技术在水合物勘查及试采中的应用。为了摸清天然气水合物储层的静力触探参数、十字板剪切参数响应规律及影响因素,进而为水合物储层工程地质特征现场评价提供依据,自主研发了天然气水合物储层工程地质参数评价试验系统。该系统能够开展含水合物沉积物五桥静力触探测试(锥尖阻力、侧摩阻力、孔隙水压力、电阻率、摄像),十字板剪切测试,并与电阻率层析成像测试结合,解释天然气水合物储层的工程地质参数响应机理。基于该系统分别针对砂土、粉砂质黏土沉积物(不含水合物)开展了功能验证性实验,并与南海神狐海域粉砂质黏土层的现场实测数据进行比对,结果证明试验数据重复性良好,试验结果与现场实测数据有可比性,系统可靠。该系统对于验证新型水合物开发工程-地质参数一体化探测技术提供了基础平台。
李彦龙, 陈强, 刘昌岭, 吴能友, 孙建业, 申志聪, 张民生, 胡高伟
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019110401
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(5): 192-200
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西北印度洋天休热液区热液成因矿物特征与分布及其指示意义
海底沉积物中的热液成因矿物主要来自热液区热液产物堆积体的失稳垮塌搬运迁移和热液羽流自生矿物颗粒的沉降。热液成因矿物的类型和空间分布特征对于了解热液活动区的位置与范围具有重要的指示作用。天休热液区(3°41′N、63°50′E)位于卡尔斯伯格脊超镁铁岩系中,本文对采自该热液区及其周边的共4站表层沉积物样品进行研究,分析热液成因矿物的组成、丰度和粒度的空间变化情况。研究表明,在热液喷口近端(0 ~0.22 km)同时分布有垮塌迁移及热液羽流沉降来源的热液成因矿物,其中垮塌来源的矿物呈砾—粗砂级,以古巴矿等金属硫化物矿物及铁氧化物为主;羽流沉降来源的矿物呈砂—泥级,以Cu-Zn-Fe硫化物矿物(等轴古巴矿、古巴矿、闪锌矿和磁黄铁矿等)为主。在远喷口端(1.84 ~ 6.05 km)主要分布有羽流沉降来源的热液成因矿物,以砂—泥级的金属氧化物和氢氧化物为主。热液成因矿物的类型、粒度、丰度在空间上呈现出的规律性分布特征可以示踪未知的活动和非活动热液区的位置,并作为多金属硫化物资源的找矿标志。
蔡翌旸, 韩喜球, 邱中炎, 王叶剑, 李谋, SamuelOlatunde Popoola
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019101201
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(5): 36-45
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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。
王星星, 蔡峰, 吴能友, 李清, 孙治雷, 吴林强
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019111101
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(5): 68-78
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南海中央海盆之东部次海盆后扩张期地层特征与影响因素
海底扩张形成的边缘海盆构造演化可划分为前扩张期、同扩张期与后扩张期等阶段。南海中央海盆巨厚的沉积地层大部分是扩张结束之后形成的,尤以东部次海盆地层厚度为最大。因受到不同因素的影响,在该次海盆不同的区域后扩张期发育的地层特征差别较大。这些现象反映海底扩张结束之后所发育的厚层地层中蕴含了大量南海构造演化的信息,因此深入分析该次海盆后扩张期的地层特征与影响因素是南海构造演化研究中不容忽略的环节。利用若干大洋钻孔年代地层资料,在过井剖面上进行合成地震记录标定、划分层序地层并确定其年代属性,并以此为依据分析讨论了本区的地层特征和相关的影响因素。结果表明,东部次海盆北部持续均衡的基底沉降和充足的陆缘物质形成厚度稳定的地层沉积;东部以微板块向马尼拉海沟俯冲为主要影响因素,使不同年代的地层各具特征;中部和西部岩浆活动是主要的影响因素,形成以火山碎屑物质为主的地层沉积;南部因当时的陆坡沉积环境和浊流活动的影响形成具有沉积物波特征的地层沉积。
邱燕, 杜文波, 黄文凯, 王英民, 聂鑫
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2020053001
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(5): 1-14
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华北-扬子板块碰撞结构的识别:来自南黄海海域的证据
华北-扬子板块碰撞是中国东部中生代最重要的地质事件之一,碰撞形成了世界最大的超高压变质带秦岭-大别-苏鲁造山带。在苏鲁造山带向海域延伸部分,一直缺乏相关地球物理资料来约束碰撞造山带的深部特征。本文总结了华北-扬子板块碰撞的经典模型,根据南黄海海域最新二维地震反射资料和前人的研究成果,认为在造山带南缘南黄海盆地中,扬子板块上、下地壳发生拆离,形成类似“鳄鱼嘴式”形态,华北板块向南楔入到扬子板块之中。在区域重磁异常图中,千里岩隆起带与苏鲁造山带具有相似的重磁异常分布,认为千里岩隆起带为华北-扬子碰撞造山带在海域上的延伸;在南黄海盆地北缘二维地震剖面中,千里岩隆起与南黄海盆地具有完全不同的地震反射特征,南黄海盆地发育完整地层层序,而千里岩隆起内部反射杂乱,变形强烈。在南黄海盆地自西向东三条南北向地震剖面中,南黄海盆地与千里岩隆起带边界反射均具有南倾特征,表明扬子板块物质置于造山带之上;南黄海盆地北部烟台坳陷发育中侏罗统,约束华北-扬子碰撞所导致的挤压活动主要发生于晚三叠世。在千里岩隆起内部反射特征整体上具有背形形态,具有向北逆冲挤压特征,千里岩隆起内反射断续自南黄海盆地基底之下延伸至造山带近地表位置,形态类似于变质核杂岩从深部拆离到地表;千里岩隆起深部,在10 s深度附近可识别一系列近水平反射,具有莫霍面反射特征,莫霍面反射延伸至南黄海盆地北缘消失,推测千里岩隆起之下为华北板块地壳,而华北-扬子板块碰撞过程导致南黄海盆地之下莫霍面反射缺失。多方面的证据支持南黄海海域内扬子板块的“鳄鱼嘴式”地壳形态,以及华北板块地壳向南楔入到扬子板块地壳中。
陈建文, 许明, 雷宝华, 施剑, 刘俊
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019070902
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(3): 1-12
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东海洋陆过渡带中—新生代构造变形及动力学机制
洋陆过渡带为大陆与大洋相互作用的重要地区,是研究大洋与大陆地球演化过程、动力学机制的关键,西太平洋及邻区是全球范围内开展洋陆过渡带研究的最理想实验室。东海陆架盆地及邻区整体位于华南陆块东部,中、新生代以来遭受了多期复杂的板块碰撞、俯冲、弧后拉张等影响,完整保留了该时期的构造变形,记录了丰富的洋陆过渡带地质信息。基于近10年来获取的陆域实测资料、海区地球物理数据,综合前人中、新生界研究成果,运用海-陆对比等方法,以东海陆架盆地南部及邻域为研究区,梳理了毗邻陆域中、新生界构造变形,识别出4大区域不整合面、划分了4大主要构造层,总结了区内6个构造岩浆期发育及5大区域断裂展布。同时,重新梳理了海域中、新生界地层格架,细化出5类构造样式与12种构造组合,分析了断裂、火成岩,其中断裂主要沿NE−NNE、NW向展布,兼有少量沿EW向发育的小规模断裂,岩浆岩多期次活动,主要为燕山期与喜山期。结合数值模拟,认为慢速拉伸模式较为符合研究区中生代构造环境,板片俯冲造成的局部含水地幔熔融可能为区内岩浆岩的主要成因,详细划分了区内构造演化与盆地类型。
杨传胜, 杨长清, 杨艳秋, 孙晶, 颜中辉, 王建强
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019080201
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(1): 71-84
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岁差驱动与中国黄土高原的次级气候旋回
以黄土高原普遍存在的次级古土壤为基础,结合粒度资料和磁化率资料,对黄土高原的次级气候阶段进行了划分与对比,初步建立了黄土高原L21以来的次级气候旋回序列。以北半球夏至日在近日点和远日点为界,将岁差旋回转变为北半球"理想岁差气候旋回",并与黄土高原次级气候旋回逐一对比,发现L21以来的72个岁差旋回中,共发育了122个次级气候阶段,合61个次级气候旋回。除去岁差变化微弱的时段,黄土高原次级气候旋回与理想岁差旋回间几乎是一一对应的关系。从而认为,黄土高原的次级气候旋回主要由岁差旋回驱动。与反映全球变化的一级气候旋回相比,黄土高原的次级气候旋回凸显了具有半球效应的岁差旋回在黄土高原气候变化中的作用。黄土高原的次级气候旋回一定程度上受到冰期旋回的遮掩,需要在高原各地往复追索才能清楚揭示。黄土高原的次级气候旋回不仅可以作为地层划分与对比的基本单元,也由于岁差的约束而在一定程度上具有了绝对年代的意义,在地层划分和古气候研究中应引起足够的重视。
赵强, 李西双, 吴永华, 刘建兴
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2018110501
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(1): 136-159
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东亚和南亚典型大河三角洲晚第四纪地层结构及成因对比
通过整理东亚、南亚典型河口三角洲末次冰消期以来演化历史的研究进展,对比各河口晚第四纪地层结构、沉积体系演替和三角洲开始建造的时间,分析其沉积历史的主要控制因素。结果显示,末次冰消期以来各河口具相似的地层结构和演变过程,即早全新世下切古河谷充填和河口湾发育,中—晚全新世三角洲建造,该过程主要受海平面变化的控制。但是各河口地层结构和沉积历史也存在差异,其中以三角洲开始建造的时间差别最为明显。对比发现这种差异与流域地貌、基岩以及河口沉积盆地的差别有关。流程短、流域基岩易侵蚀的河流,入海泥沙量大,其三角洲开始建造的时间显著早于其他河流,其中以恒河三角洲最为典型。另外,以珠江三角洲为典型,其半封闭、基底浅的河口沉积盆地特征,也有助于中全新世湾顶三角洲的建造。
潘大东, 王张华
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019012901
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(1): 12-21
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南海北部深水区双峰盆地地震层序特征及勘探前景
南海是中国海洋地质调查、油气和天然气水合物勘探的重点区域,随着南海浅水区勘探程度不断提高,南海北部深水区逐渐成为研究热点。然而,南海北部深水区双峰盆地研究程度仍然较低,以该区2D多道地震及围区钻井资料为基础,使用地球物理地震勘探理论和类比分析的方法研究了盆地地层沉积结构样式和油气勘探前景。在双峰盆地追踪了7个主要反射面,以不整合面为界划分了3套地震层序。研究认为盆地新生界地层厚度较大,中—晚中新世后,盆地进入半深海-深海相沉积环境,发育了以下切水道、深水扇及滑塌体为代表的深水沉积。盆地西部和北部坳陷渐新统湖相-海湾相泥岩,现今已达到成熟-早成熟阶段,具有一定的生烃能力。周缘发育冲积扇和扇三角洲沉积,盆内发育斜坡扇和盆底扇,可为良好储层。早中新世以来发育的半深海相泥岩,可为良好的区域盖层,具有较好的生储盖组合,预测该区具有良好的油气勘探前景。
张莉, 雷振宇, 许红, 骆帅兵, 钱星, 帅庆伟, 季兆鹏, 周佳维
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2018091401
海洋地质与第四纪地质. 2020, 40(1): 1-11
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中国海域油气资源潜力分析与黄东海海域油气资源调查进展
2019年是青岛海洋地质研究所重建40周年。40年来,研究所根据公益性油气资源调查的基本定位,按照“立足黄东海、面向中国海、辐射全球海”的空间业务布局,紧密围绕国家和社会重大需求、瞄准国际海洋科技前沿,以摸清中国海域油气资源家底、掌握资源分布状况、实现新区新层系油气突破、服务国家能源战略和海洋强国战略为己任,持续开展了中国海域油气资源区域评价与黄东海盆地油气资源调查,大体分为海域及邻区沉积盆地对比研究、中国海域区域评价战略研究和黄东海海域新区新层系油气资源调查3个阶段。先后主持编制了中国海域沉积盆地分布图和油气资源勘探开发(动态)形势图,开展了海域及邻区含油气盆地对比、中国海域油气勘探开发形势动态分析和油气资源区域评价战略研究、黄东海海域油气资源调查研究与评价,取得了一批原创性的成果。主要体现在:①海域油气资源早期评价技术和沉积盆地深部地震探测技术取得突破性进展;②中国海域油气资源丰富,下一步的调查与勘探方向包括:新层系、近海天然气、富生烃凹陷潜山油气藏、南海深水油气、南海生物礁和非常规天然气;③明确了南黄海盆地的基底性质、海相盆地地层层序和构造区划、侏罗纪前陆盆地特征、海相盆地的油气地质条件和有利区带;④明确了东海中生代盆地的地层层序、盆地结构和两期盆地性质、“大东海”中生代地层分布特征、中生界油气地质条件和有利区带;⑤发现了南黄海古生界古油藏。上述成果和认识为海洋油气资源调查与勘探的下一步工作奠定了坚实的基础。
陈建文, 梁杰, 张银国, 杨长清, 袁勇, 许明, 王建强, 雷宝华, 李刚, 杨艳秋, 杨传胜, 孙晶
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019112001
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(6): 1-29
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东海陆架盆地南部中生代构造-沉积演化与油气勘探方向
东海陆架盆地位于欧亚板块东南缘,中生代以来盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期洋壳俯冲及其多构造体系叠加改造,其盆地原型、构造-沉积演化与油气成藏关系一直是研究的热点。本文综合应用东海陆架盆地南部最新地震调查、钻井和临近陆域资料,通过海陆对比、中生界层序地层建立、构造-沉积演化过程重塑,探讨中生界油气成藏的关键问题和勘探方向。研究结果认为东海陆架盆地南部中生界存在2个超层序7个层序,中生代以来演化表现为晚三叠世前的被动大陆边缘基底、晚三叠世—中侏罗世活动大陆边缘拗陷、白垩纪活动陆缘断陷盆地;早期基底NE向格架控制中生代盆地结构与宏观含油气性,中生代两期构造演化造就了两套生储盖组合,基隆运动、渔山运动和雁荡运动控制早期油气的生成、聚集,龙井运动主要控制早期油气藏调整与改造、再成藏;继承性隆起(斜坡)闽江斜坡和“凹中凸”台北转折带是中生界油气主要勘探方向。
杨长清, 杨艳秋, 杨传胜, 孙晶, 王建强, 肖国林, 王蛟, 王明键
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019070305
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(6): 30-40
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九州-帕劳海脊南段的深部结构探测及对板块俯冲起始机制的可能启示
板块俯冲起始机制是板块构造理论发展的关键和新方向,九州-帕劳海脊是研究俯冲带起始机制的典型地区。在回顾板块俯冲起始机制研究历史的基础上,对九州-帕劳海脊及邻区研究现状和存在问题以及对板块俯冲起始机制的指示进行了概述。计划通过在九州-帕劳海脊南段及邻区开展海底地震仪为主的深地震探测,获得研究区高分辨率的岩石圈固体-流体结构,以了解古太平洋板块向西菲律宾海盆俯冲不同阶段的板块深部行为,并在动力学模拟实验及与实际对比的基础上,建立九州-帕劳海脊及邻区从俯冲起始-岛弧裂离-弧后伸展的完整演化历史,揭示板块俯冲起始机制、动力学过程及其控制因素。
丁巍伟, 李家彪
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019071601
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(5): 98-103
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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。
吴能友, 孙治雷, 卢建国, 蔡峰, 曹红, 耿威, 罗敏, 张喜林, 李清, 尚鲁宁, 王利波, 张现荣, 徐翠玲, 翟滨, 李鑫, 龚建明, 胡钰, 林根妹
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019070102
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(5): 23-35
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卡罗琳海板块实验:初始俯冲、初始扩张与流固耦合
西太平洋具有全球最活跃的板块构造与海陆相互作用过程,西太平洋的卡罗琳(Caroline)海盆形成于特提斯海与太平洋之间,处于印尼海道的咽喉区域,海盆范围正好对应了西太平洋暖池的大部分海域。其内部地形复杂,具有特征的隆起和残留洋中脊,而周围具有年轻活跃的俯冲带和洋中脊,并且与菲律宾海、太平洋、Ontong-Java大火成岩省、众多深海沟等相互作用,是研究俯冲带和洋中脊初始形成机理与动力学以及固体地球与海水相互作用的理想场所。过去对Caroline海盆的研究主要是美国和日本科学家在20世纪70—80年代完成的,在很多构造单元的成因和属性的解释上存在很大争议,很少涉及多圈层相互作用方面的研究。国家自然科学基金委重大研究计划“西太平洋地球系统多圈层相互作用”的实施推动了西太平洋基础海洋科学研究的步伐,通过综合地球物理和地球化学分析,对Caroline海盆的构造边界过程和海盆岩石圈蛇纹岩化程度等开展详细研究,探索深部过程与海底过程之间,特别是在水和热流通量方面的联系。Caroline海盆是提出典型海洋微板块演化模式和未来进一步深入研究(包括科学大洋钻探)的关键区域,其复杂多样的边界发育初始俯冲边界、初始扩张边界以及火山链和张裂中心,其板内地质构造也曾存在复杂的海底扩张和构造转换,并且显示强烈的板块边界和板内构造耦合过程。
李春峰, 李刚, 厉子龙, 刘文潇, 章露露, 陆哲哲, 陈雪刚, 姚泽伟
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019031501
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(5): 87-97
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大洋溶解铁的物质来源及其同位素示踪
铁(Fe)作为海洋初级生产所必需的微量和限制性营养元素影响着海洋生物群落结构、生态功能以及碳循环,理解溶解Fe的物质来源及其对气候变化的响应具有重要的科学意义。早期研究多强调风尘输入是维持大洋Fe循环的主要机制。近年来,随着海水Fe分析数据的积累,尤其是痕量元素及其同位素海洋生物地球化学循环研究计划(GEOTRACES)的开展,陆架沉积物和热液活动所释放Fe的贡献开始越来越受到重视。尽管如此,不同物源对开阔大洋溶解Fe的影响依然存在相当的不确定性。以海水溶解Fe的化学组分为出发点,强调有机配体对大洋Fe循环的决定性作用,综述了不同来源Fe的通量估计和第四纪大洋Fe来源的研究争议。铁同位素为理解大洋Fe的物源演变提供了新的工具。讨论了不同物源的Fe同位素特征,并提出结合沉积物的活动性Fe同位素和组分研究可能为理解过去陆架-热液活动-风尘输出与输运Fe的机制提供全新视角。
陈天宇, 蔡平河, 李伟强, 杨涛, 凌洪飞, 季峻峰
doi:10.16562/j.cnki.0256-1492.2019070501
海洋地质与第四纪地质. 2019, 39(5): 46-57
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