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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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