摘要：通過4年的工作開展，獲得了中國東南沿海及北黃海地區(qū)實(shí)測應(yīng)力狀態(tài)及其構(gòu)造控制背景，建成了相應(yīng)的地應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測臺(tái)站，初步顯示出較好的監(jiān)測效果，同時(shí)建立了南海海域、北黃海海域2個(gè)地質(zhì)力學(xué)模型。項(xiàng)目成果將為我國重點(diǎn)海域的地球動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究以及海洋油氣資源的開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1.項(xiàng)目概況
我國南海及黃渤海是多板塊共同作用下形成的邊緣海，是進(jìn)行構(gòu)造演化和海洋地球動(dòng)力學(xué)研究的天然實(shí)驗(yàn)室，也是蘊(yùn)藏豐富的油氣資源的重要勘探前景區(qū)，迫切需要深入認(rèn)識(shí)海域地應(yīng)力狀態(tài)及其控制因素。但受自然條件限制，我國海域的地應(yīng)力研究程度還比較低，基礎(chǔ)資料嚴(yán)重匱乏。2012—2015年，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局所屬的中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所承擔(dān)的海洋地質(zhì)保障工程“中國重點(diǎn)海域地應(yīng)力觀測及綜合研究”，通過廣泛收集、整理和分析區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合區(qū)內(nèi)油井和震源機(jī)制資料，以地應(yīng)力測量與監(jiān)測技術(shù)為主，以聲波測井、ASR應(yīng)力測試技術(shù)、微震監(jiān)測技術(shù)、巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)等多種手段為輔，開展我國重點(diǎn)海域地應(yīng)力觀測與綜合研究，提取深部地應(yīng)力信息，建立地質(zhì)力學(xué)模型，采用有限元數(shù)值模擬計(jì)算分析技術(shù)，反演現(xiàn)今地應(yīng)力場，獲取研究區(qū)地應(yīng)力的分布特征，為我國重點(diǎn)海域的地球動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究以及海洋油氣資源的開發(fā)提供地應(yīng)力依據(jù)。
2.成果簡介
（1）首次系統(tǒng)獲取了中國重點(diǎn)海域?qū)崪y地應(yīng)力分布特征和規(guī)律。以水壓致裂法為主，以測井資料解譯法、ASR法、X-LOT法、空心包體解除法等為輔的多種應(yīng)力測試技術(shù)手段，實(shí)測得到了南海、渤海、北黃海等中國重點(diǎn)海域、島嶼及濱海海岸帶的現(xiàn)今地應(yīng)力狀態(tài)。尤其是臺(tái)灣海峽西岸介于長樂-詔安斷裂帶和濱海斷裂帶之間的濱海地區(qū)，通過合理布置測量點(diǎn)位置和調(diào)整測量鉆孔深度，獲取了高質(zhì)量、可靠的地應(yīng)力空間變化信息，發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣海峽西岸自福建平潭至廣東饒平，應(yīng)力大小具有中間高，兩端低的特點(diǎn)，泉州地區(qū)為最高。同時(shí)，分析實(shí)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以往大多學(xué)者根據(jù)震源機(jī)制解，判斷中國海域主應(yīng)力方向自北向南垂直于海岸線、呈順時(shí)針扇形分布，而本項(xiàng)目實(shí)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)由福建平潭至海南樂東的濱海地區(qū)，自東北向西南，主應(yīng)力方向由NNW向NWW、呈逆時(shí)針扇形分布，顯示菲律賓板塊向華南板塊的NW向俯沖控制了本地區(qū)的應(yīng)力場賦存特征。而且以濱海斷裂帶為界，南北兩側(cè)主應(yīng)力方向也不一致，因此認(rèn)為濱海斷裂帶是影響或控制華南地塊海域和陸域應(yīng)力場的一條重要分界帶。
位于西沙群島的西科1A井是我國目前最深的遠(yuǎn)海海域地應(yīng)力測量孔。利用深孔水壓致裂測量技術(shù)在西科1A井開展了地應(yīng)力測量，首次獲得了我國南海實(shí)測應(yīng)力資料，1260m的最大測量深度也位于我國水壓致裂應(yīng)力測量深度的前列，具有開拓意義。西科1A井的應(yīng)力測量結(jié)果揭示了西沙群島的應(yīng)力特征、掌握了西沙群島基底深度、了解了南海西北部海域盆地所處的拉張應(yīng)力環(huán)境。開展西科1A井應(yīng)力測量適逢中越“981鉆井平臺(tái)事件”，本項(xiàng)工作的成功開展在國內(nèi)各大重要網(wǎng)絡(luò)和平面媒體都得到了積極的報(bào)道，產(chǎn)生了較好的社會(huì)影響。
（2）建立了重點(diǎn)海域地應(yīng)力監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，初步顯示了較好的觀測效果。項(xiàng)目實(shí)施四年來，自南向北陸續(xù)建立了北黃海綜合應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測站，以及山東蓬萊、福建平潭、福建莆田、廣東饒平、廣東上川島和海南樂東共6個(gè)壓磁四分量地應(yīng)力監(jiān)測站，經(jīng)過一段鉆孔局部應(yīng)力調(diào)整期，逐漸顯示出了較好的捕捉和監(jiān)測地應(yīng)力變化的能力，尤其是臺(tái)灣海峽地區(qū)的地應(yīng)力監(jiān)測站，對(duì)臺(tái)灣海峽周邊地震引起的引力場變化監(jiān)測效果較好，未來將繼續(xù)加強(qiáng)關(guān)注和研究。
（3）首次建立了中國重點(diǎn)海域地質(zhì)力學(xué)模型。利用原地應(yīng)力測量結(jié)果及油氣井FMI測井資料提取的地應(yīng)力信息為約束條件，同時(shí)結(jié)合震源機(jī)制解等資料反映的地應(yīng)力特征，建立并逐步完善了南海海域、北黃海海域2個(gè)地質(zhì)力學(xué)模型，通過應(yīng)力場反演，獲得了南海海域及北黃海海域地應(yīng)力分布特征，模擬結(jié)果與應(yīng)力實(shí)測結(jié)果一致性較好。為我國重點(diǎn)海域的地球動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究以及海洋油氣資源的開發(fā)提供了較好的計(jì)算模型參考和依據(jù)。
3.成果意義
中國重點(diǎn)海域地應(yīng)力實(shí)測及綜合研究結(jié)果勾勒出了重點(diǎn)海域應(yīng)力場特征和分布規(guī)律，為我國重點(diǎn)海域的地球動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究及海洋油氣資源的開發(fā)提供地應(yīng)力依據(jù)，也為將來的應(yīng)力場精細(xì)化研究奠定了重要的基礎(chǔ)。
