王嘹亮1 张志荣1 阎贫2 罗文造1
（1.广州海洋地质调查局，广州，510760;2.中国科学院南海海洋研究所，广州，510301）
第一作者简介：王嘹亮，男，1964年生，1993年毕业于长春地质学院，博士，教授级高级工程师，主要从事海洋油气地质与大洋多金属矿床地质研究，已发表关于南沙海域、南黄海海域沉积地质及大洋富钴结壳地质研究等方面论文20余篇。
摘要 应用长排列大容量震源地震采集系统与海底地震仪同步联合作业技术，在潮汕坳陷采集了228km多道反射地震资料和5个海底地震仪（OBS）站位的地震数据。多道地震剖面显示，珠江口盆地潮汕坳陷的沉积盖层可分为三个构造层。初步分析认为，上构造层为新近系—第四系，中构造层为下白垩统，下构造层为上三叠统到下侏罗统。OBS记录到了包括莫霍面在内的地震波，可以识别地壳内沉积层、上地壳层、下地壳层等多个层位的折射波地震相。莫霍面深度自北往南减小，在200m水深线附近为27km，至2000m水深线附近为14km。多道地震记录与海底地震仪记录相结合，可以控制从海底到莫霍面的地壳结构。
关键词 南海北部 潮汕坳陷 长排列 大容量震源 海底地震仪
1 引言
2003年4～5月，国土资源部广州海洋地质调查局派出“探宝号”调查船，在南海北部执行国家“863”计划项目“长排列大容量震源地震采集技术”海上试验任务，应用长排列大容量震源地震采集系统与海底地震仪同步联合作业技术在珠江口盆地潮汕坳陷获得了228km的多道地震资料和5个OBS站位的地震数据。本次探测技术可操作性强，获得的资料品质优良。本文根据室内处理结果，初步分析了潮汕坳陷的地壳结构。
2 探测技术手段
“探宝号”船装备有SF-2050GPS差分定位系统、美国生产的MSX24位光纤数字漂缆地震采集系统和Bolt1900LL震源系列。本次探测中，主要地震采集参数为480道接收，12.5m道间距，100m炮间距，30次覆盖，最小偏移距250m，震源容量为7560立方英寸。为揭示深部地壳结构，还专门配备了由中国科学院地质与地球物理研究所自主研制的5台三分量、宽频、单球一体化OBS。OBS工作水深：300～3000m，系统响应：3dB，带宽：2～100Hz，动态范围：2～100Hz。测线的定位中误差为±0.224m。
地震试验测线呈北西－南东向布设在南海北部东沙群岛东侧（图1），西北端水深220m，东南端端水深达3100m，测线长228km。5台OBS沿多道地震试验测线布设，间隔20～30km，两端的OBS离地震测线约60km。OBS自北向南投放，投放开始即启动记录，投放完毕后，由南往北进行长排列大容量震源地震与OBS联合采集，在船经过每一个OBS投放点时进行应答测试。联合采集结束后回收OBS。
图1 潮汕坳陷长排列大容量震源地震测线与OBS站位位置图
Fig.1 The seismic profile of long spread and large power source with OBS stations distribution in Chaoshan depression
3 初步结果分析
据已有地球物理资料和邻近盆地的钻探结果分析，潮汕坳陷处于陆壳与洋壳间的过渡部位，属中生代残余构造坳陷，下古生界变质岩为中生代盆地基底；中生界主要分布于坳陷内，以海相沉积为主，已发生褶皱变形，厚度可达4000m；新近系和第四系覆盖全区。
潮汕坳陷地震地质条件复杂。坳陷深凹部位对应于现今的东沙隆起区，水深浅，调查船不能进入。坳陷内新生界地震反射条件好，厚度薄，但其底部为碳酸盐岩高阻抗层，对下伏地层有很强的屏蔽作用。中生界厚度大，但褶皱、断裂发育，部分地区有生物礁和火成岩体分布，其内部密度差较小，界面上下波阻抗差异小。区内水深变化大，从0～3100m变化。要探测坳陷中生界内部构造形态，必须采用长排列大容量震源地震采集技术，保证有足够能力穿透屏蔽层，而要深究其深部地壳结构，要依靠OBS联合作业。
3.1 多道地震剖面解释
在潮汕坳陷内，由长排列大容量震源采集的多道地震剖面上，由上而下，在沉积盖层中可识别出T1、T2、T3、Tg、
图2 潮汕坳陷地震反射剖面及解释
Fig 2 The seismic reflection profile and its explaining in Chaoshan depression
Tg界面一般由两个相位组成，呈铁轨状，平直光滑，界面之地层基本未变形，产状稳定，反射波组较平直；界面之下地层褶曲强烈，削截明显。该界面为分布广泛的区域不整合面，对应新生界与中生界分界面。
Tk界面由一个相位组成，断续，中强振幅，上部地层为上超充填，高频、断续、中－弱振幅，下部地层被强烈削截，整体呈中频、强振幅、中连续，产状稳定，厚度巨大。该界面在坳陷内普遍分布，分隔侏罗系与白垩系，上下地层不整合关心清楚。
Tj界面一般由一个相位组成，表现为上超面。下部为前中生界变质基底，上部为上三叠统－下侏罗统沉积岩。该界面为区域性不整合面，分隔下部变质基底与上覆沉积盖层。
表1 潮汕坳陷地震层序划分表
以这3个界面为界，明显划分出三套特征不同的构造层。上部构造层为区域稳定沉降阶段的海相沉积层，上超特征明显，产状稳定。中部构造层为燕山运动阶段盆地拉张形成的充填型沉积，对比周围盆地地层序列，推测为晚侏罗世－早白垩世滨海、浅海相沉积，厚度变化大，充填特征明显。下部构造层为印支运动期间形成的滨海－海陆过渡相沉积，地层产状较稳定，坳陷内地层厚度大，且较稳定。
3.2 OBS探测结果
本次共布设5台OBS，每台OBS的海底记录可以看作一个超长排列的道集，其记录中包含直达波、反射波和折射波，研究深部地质主要利用其中的折射波。分层界面通过折射波震相的弯曲体现。海底地震仪投放间隔较大，因而水平分辨率较低，对于浅部地层，折射信号较少，需要反射资料配合。本次试验测线垂直区域构造走向，地形起伏大，界面倾角影响大，断裂发育，在浅部高速界面下可能还存在低速被屏蔽层。
本次探测中，看到最远的清楚记录可达115km以上，反映记录仪器灵敏、震源能量充足。记录中发现沉积基底、高速界面、壳内和莫霍面折射，总体质量良好（图3）。
经对5个OBS站位资料的初步处理解释，获得了潮汕坳陷的地壳速度结构剖面。剖面显示有4层结构（图4）。由上而下，第一层为沉积层，包括上部后裂谷期沉积层和下部的拉张期沉积层。后裂谷期沉积层，其速度值为1.6～2.8km/s，厚度0.3～2.2km；拉张期沉积层，其速度值为4.5～5.3km/s，厚度2.2～4km；第二层为上地壳层，可分为两个亚层，上部亚层速度为5.5～5.8km/s，厚度1～8km；下部亚层速度为6.2～6.5km/s，厚度为3～10km；第三层为下地壳层，其速度＞6.6km/s，厚度2.5～12km。以8km/s速度面作为壳幔分界面，则有由北往南，莫霍面埋深逐渐减小的趋势。测线北段100km长度范围内，从27km逐渐减小到25km；中段100km，由北往南从25km快速减少至14km。更往南又呈缓慢减少趋势。
图3 863-4号OBS南支记录
Fig.3 The refraction record of southern half part of No.863-4 OBS station
图4 潮汕坳陷地壳结构P波速度剖面
Fig.4 P-wave velocity profile of the crustal structure of Chaoshan depression
4 主要结论
1）潮汕坳陷内新生代地层薄，但底部碳酸盐岩普遍分布，对下伏地层强烈屏蔽。本次采用长排列大容量震源地震采集技术，反射波穿透新生代碳酸盐岩强屏蔽层，获得了清晰的中生界反射信息，为今后开辟海域中生界油气勘探新领域打下技术基础。
2（OBS探测获得单侧达115km不等的清晰记录，经初步处理分析，揭示r潮汕坳陷区的地壳结构，实现国内自主研制的OBS成功应用于深水区地壳结构探测。
The Primary Results of the Crustal Structure Investigation of Chaoshan Depression
Wang Liaoliang Zhang Zhirong Yan Pin Luo Wenzao
（1.Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,5 10760;2.South China Sea Institute of Oceanology,CAS,Guangzhou,510301）
Abstract:Multi-channel seismic reflection profiles 228km long and 5 Ocean Bottom Seismograph(OBS)stations information has been obtained in the Chaoshan depression,which is collected by synchronized joint operation of long spread and large power source seismic acquisition system with OBS.The sedimentary cover of the Chaoshan depression was divided into three structure layers based on multi-channel seismic profiles analysis,the upper structure layer is composed of Neogene to Quaternary,the middle structure layer is Lower Cretaceous,the lower structure layer is composed of Upper Triassic to Lower Jurassic.The OBS has recorded Moho and other seismic waves,the sedimentary layer,the upper crust layer and the lower crust layer can be identified from it.From north to south along the NHC-1 measuring line,the Moho depth becomes shallower,27km near 200m water depth line,and 14km near 2000m water depth line.Combined multi-channel seismic records with OBS information,the crustal structure from ocean bottom to Moho can be recognized.
Key Words:Northern part of South China Sea Chaoshan depression Long spread Large power source Ocean Bottom Seismograph