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Numerical Simulation for Shallow Strata Stability of Coral Reef in the Southwest of Yongshu Reef(South China Sea)

Journal of Ocean University of China 2018年第4期17卷 763-772页

作者： TANG Qinqin ZHANG Jinchang feng yingci LI Jian YAO Yantao SUN Jie ZHAN Wenhuan Key Laboratory of Ocean and Marginal Sea Geology CASGuangzhou 510301China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

In recent years, infrastructure construction on coral reefs has been increasingly developed. Therefore, the shallow strata stability of coral reefs in the South China Sea should be evaluated. This study aims to investigate the profiles for the shallow strata of coral reefs in the southwest of the Yongshu Reef, particularly in the hydrodynamic marine environment, and to establish a geological model for numerical simulation using Geo-Studio. The shallow strata of the coral reefs include mass gravel, sand gravel, mid-coarse sand, silty sand, fine sand, and reef limestone. The shallow reef slope near the lagoon is similar to a ‘layer cake', in which the side close to the sea is analogous to a ‘block cake'. The simulation results showed that coral reef stability depends on wave loads and earthquake strength and on the physical properties of coral reefs. The factor of safety for the outer reef is greater than 10.0 under static, wave, and seismic conditions; this indicated that the outer reefs were less affected by waves and earthquakes. However, the factor of safety next to the lagoon varied from 0.1 to 5.3. The variation was primarily caused by the thick strata of coral reefs close to the sea(reef limestone, typically with the thickness > 10 m and equivalent to a block). The soil and rock layers in the coral reef strata with thicknesses < 10 m showed weak engineering geological characteristics. Our findings can provide useful information to future construction projects on coral reefs.

关键词： coral reefs rock mass structure stability evaluation numerical simulation

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The influence of earthquakes on Zhubi Reef in the Nansha Islands of the South China Sea

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Acta Oceanologica Sinica 2017年第3期36卷 99-108页

作者： GUO Lei ZHAN Wenhuan ZHANG Fan ZHANG Jinchang YAO Yantao LI Jian feng yingci CHEN Mei CHENG Gong Key Laboratory of Marginal Sea Geology South China Sea Institute of OceanologyChinese Academy of SciencesGuangzhou 510301China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Sinopec Geophysical Corporation Shengli Branch Sinopec Oilfield Service CorporationDongying 257100China

It is exceedingly important to estimate the stability of coral reefs. In recent years, growing construction projects have been carried out on the reef flat in the South China Sea. As a special marine geotechnical medium, it is made of the reef debris underwent overwhelmingly long geological age. Reefs grow thickly on the carbonate platform after the Late Oligocene and have five to six main sedimentary facies. It can be used as a recorder to measure the occurrence time of recent earthquake. A model of reef body is presented to study the influence of earthquakes according to the geological structure characteristic of reefs in the Nansha Islands. Furthermore, Geo Studio is used to simulate stress and deformation situations within it under various earthquake intensities. A safety factor is calculated by the limit equilibrium method, and the possible scenarios of earthquake-induced landslides and sliding scale are defined with a Newmark sliding block method, as well as stress distribution and deformation behaviors. Therefore, the numerical results suggest that the connections between the coral reef and the earthquake are as follows：（1） the reef body has a good stability under self-gravity state;（2） after the earthquake, it may cause slope＇s instability and bring out slumping when the safety factor is smaller than 1（FS〈1）;（3） the safety factor decreases with the increasing earthquake intensity, and fluctuates around a particular value after a while;and（4） as a new developed part of the reef, the smaller shallow landslide will be easily subject to collapse caused by the earthquake. It is concluded that it is feasible to provide a reference for evaluating the stability of coral reef using a geotechnical engineering simulation method. This can help the engineering constructions in the South China Sea.

关键词： Zhubi Reef earthquake limit equilibrium method safety factor Nansha Islands South China Sea

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西沙海域上新世以来火山特征及其形成机制

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热带海洋学报 2017年第3期36卷 73-79页

作者：冯英辞詹文欢孙杰姚衍桃郭磊陈梅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) 广东广州510301 中国科学院大学北京100049

2013年采集的单道地震剖面揭示了西沙海域的火山结构,有助于理解该区域火山的形成机制和活动性特征。地震剖面显示:西沙南部存在大约10个火山构造,具有不连续强振幅反射特征的熔岩流侵入火山周围上新世和更新世地层。此外,在西沙西部边... 详细信息

2013年采集的单道地震剖面揭示了西沙海域的火山结构,有助于理解该区域火山的形成机制和活动性特征。地震剖面显示:西沙南部存在大约10个火山构造,具有不连续强振幅反射特征的熔岩流侵入火山周围上新世和更新世地层。此外,在西沙西部边缘和中部分别发现有单个火山构造,岩浆侵入火山体周围的第四纪地层。根据岩浆侵入体和周围地层的接触关系,推测区内火山活动集中在上新世和第四纪两个时期。上涌的深源地幔岩浆弱化了地幔岩石圈并继续沿着先存断裂向上涌至古海底,可能是该区域火山形成机制。

关键词：西沙海域火山上新世形成机制单道地震

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广东省海岸侵蚀现状及影响因素分析

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海洋学报 2015年第7期37卷 142-152页

作者：孙杰詹文欢姚衍桃刘守金冯英辞中国科学院南海海洋研究所中科院边缘海地质重点实验室广东广州510301

20世纪50年代以来,广东海岸蚀退现象比较明显,本文基于广东省海岸侵蚀全面系统的调查,描述了广东省海岸侵蚀现状,进行了侵蚀强度分类及分布规律统计;总结分析不同海岸侵蚀类型的特征及差异;通过分析影响海岸侵蚀灾害的因素认为,广东海... 详细信息

20世纪50年代以来,广东海岸蚀退现象比较明显,本文基于广东省海岸侵蚀全面系统的调查,描述了广东省海岸侵蚀现状,进行了侵蚀强度分类及分布规律统计;总结分析不同海岸侵蚀类型的特征及差异;通过分析影响海岸侵蚀灾害的因素认为,广东海岸侵蚀是自然因素和人为因素共同作用下产生的,人类活动是近代海岸侵蚀加剧的主要原因。本研究将有助于广东省海岸带减灾、防灾目标的实现,为海岸侵蚀灾害的进一步研究打下基础。

关键词：海岸侵蚀侵蚀类型侵蚀原因

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南海东部俯冲洋脊区段地震静态库伦应力分析

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海洋地质与第四纪地质 2016年第5期36卷 63-73页

作者：李健詹文欢朱俊江姜莲婷冯英辞中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301 中国科学院大学北京100049

根据对马尼拉海沟及其邻区地震分布和震源机制解所反映的最大主压应力轴分布特征的分析,并结合古洋脊俯冲区段地震产生的静态库伦应力分析,发现在马尼拉海沟区域地震分布具有明显的分带特性,北部以NW向挤压应力为主,俯冲洋脊区段以近EW... 详细信息

根据对马尼拉海沟及其邻区地震分布和震源机制解所反映的最大主压应力轴分布特征的分析,并结合古洋脊俯冲区段地震产生的静态库伦应力分析,发现在马尼拉海沟区域地震分布具有明显的分带特性,北部以NW向挤压应力为主,俯冲洋脊区段以近EW向的挤压应力为主;1999年7.2级地震使得2000年6.2级地震和2011年6.0级地震震中位置的静态库伦应力分别增加了约0.5和0.3bar;2011年6.0级正断型地震和5.0级余震的静态库伦应力变化能较好地反映与余震分布的对应关系,大部分余震位于库伦应力变化值大于0.1bar的触发阈值区域;计算古洋脊俯冲区段强震产生的静态库伦应力变化,结果显示海沟西侧小于10km的深度范围内库伦应力增加值达到0.3～0.5bar,呈NE向展布,吕宋岛弧一侧20km深度范围内均表现为应力增加,应力增加区域与地震的分布较为吻合。

关键词：震源机制静态库伦应力应力触发马尼拉海沟

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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

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海洋地质与第四纪地质 2022年第3期42卷 123-132页

作者：禤宇添詹文欢姚衍桃王玭李健冯英辞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 中国科学院大学北京100049 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

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(1835±202)... 详细信息

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(1835±202)~(2567±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。

关键词：海相地层石英ESR测年更新世海南岛

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西沙海槽盆地新生代沉积环境演化

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海洋地质与第四纪地质 2019年第1期39卷 15-24页

作者：陈梅张莉施小斌骆帅兵于传海郭磊冯英辞自然资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510075 中国科学院边缘海地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301

西沙海槽盆地处于南海北部陆坡洋陆壳过渡带,为一个分割南海北部陆架和西沙地块的新生代裂谷盆地,其沉积环境演化研究有助于进一步认识南海形成演化过程。通过南海陆坡区域地震地层对比,将西沙海槽盆地新生代以来划分出9个地层单元,采... 详细信息

西沙海槽盆地处于南海北部陆坡洋陆壳过渡带,为一个分割南海北部陆架和西沙地块的新生代裂谷盆地,其沉积环境演化研究有助于进一步认识南海形成演化过程。通过南海陆坡区域地震地层对比,将西沙海槽盆地新生代以来划分出9个地层单元,采用地震线描和地震相分析方法,恢复各地层单元沉积时期的地层结构及古地貌,探讨其沉积环境演化过程。结果表明,古新世—始新世西沙海槽盆地为河流和湖泊沉积环境;渐新世—早中新世初,演变为分割南海北部陆架和西沙地块古陆、贯通琼东南盆地和西北次盆的海峡,沉积环境由滨-浅海过渡到半深海环境;中中新世以来盆地进入陆坡海槽发育阶段,晚中新世以后中央水道形成,演变为一个陆坡内深水海槽,为海流和浊流通道,整体处于半深海-深海沉积环境。

关键词：地震相分析沉积环境演化西沙海槽盆地

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苏北—滨海断裂北段最新活动时代研究

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震灾防御技术 2021年第1期16卷 29-38页

作者：朱孟浩闵伟刘金瑞任治坤冯英辞中国地震局地震与火山灾害重点实验室中国地震局地质研究所北京100029 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广州510301 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510301

苏北-滨海断裂在江苏以北的存在与活动性长期以来存在争议。本研究通过小多道地震探测技术,对苏北-滨海断裂北段及附近海域进行探测,识别出4个反射界面,将研究区第四纪地层划分为4个地震层序,分别对应全新世、晚更新世、中更新世和早更... 详细信息

苏北-滨海断裂在江苏以北的存在与活动性长期以来存在争议。本研究通过小多道地震探测技术,对苏北-滨海断裂北段及附近海域进行探测,识别出4个反射界面,将研究区第四纪地层划分为4个地震层序,分别对应全新世、晚更新世、中更新世和早更新世4个地质时期。对照区域地质构造,对地震剖面断点进行分析,认为断点F1、F2、F3、F4、F8、F9、F10对应为苏北-滨海断裂,断裂错动的最新地层为晚更新世,因此推断苏北-滨海断裂为晚更新世活动断裂。

关键词：小多道地震苏北—滨海断裂断裂活动性

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南海东部边缘火山活动所反映的板片窗构造

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海洋地质与第四纪地质 2017年第2期37卷 119-126页

作者：唐琴琴詹文欢李健冯英辞姚衍桃孙杰黎雨晗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广州510301 中国科学院大学北京100049

从全球板块构造环境来看,与洋脊俯冲有关的板片窗占据绝大部分比例,俯冲洋脊板片正处于新生过程,热量大,具有正浮力(<10 Ma),在俯冲过程中容易撕裂形成板片窗。南海古扩张脊沿马尼拉海沟向菲律宾海板块俯冲,南海东部边缘火山活动在吕宋... 详细信息

从全球板块构造环境来看,与洋脊俯冲有关的板片窗占据绝大部分比例,俯冲洋脊板片正处于新生过程,热量大,具有正浮力(<10 Ma),在俯冲过程中容易撕裂形成板片窗。南海古扩张脊沿马尼拉海沟向菲律宾海板块俯冲,南海东部边缘火山活动在吕宋岛上表现为东西双火山链,上新世期间,西火山链停止活动,而东火山链内的岩浆活动几乎完全是在第四纪。东西双火山链在20°N向南开始分支,东火山链在17.8°N停止,西火山链往南一直延伸到民都洛岛,东西火山链之间的火山空隙即反映了南海古扩张脊沿马尼拉海沟向菲律宾海板块俯冲形成的板片窗构造。同时,根据吕宋岛晚中新世以来埃达克岩的空间分布空隙和时间空隙特征,反映在吕宋岛17°~17.5°N存在板片窗构造。

关键词：古洋脊俯冲海沟火山活动板片窗南海东部

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1990年菲律宾Mw7.7级强震对马尼拉俯冲带静态应力触发影响

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海洋地质与第四纪地质 2017年第6期37卷 93-99页

作者：李健詹文欢朱俊江孙杰冯英辞姜莲婷郭磊唐琴琴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) 广州266100 中国科学院大学北京100049 海底科学与探测技术教育部重点实验室中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质功能实验室青岛266237

基于震源机制解模型和弹性半空间模型,计算了1990年7月16日Mw7.7级地震所产生的静态库伦应力变化,研究结果表明Mw7.7级地震触发了其后Mw6.0级和Mw6.5级2次强余震的发生,应力加载值分别达到了21.63bars和9.15bars。依据地震重复原则和构... 详细信息

基于震源机制解模型和弹性半空间模型,计算了1990年7月16日Mw7.7级地震所产生的静态库伦应力变化,研究结果表明Mw7.7级地震触发了其后Mw6.0级和Mw6.5级2次强余震的发生,应力加载值分别达到了21.63bars和9.15bars。依据地震重复原则和构造外推原则,以马尼拉俯冲带及其附近区域Mw6.0级以上地震震源机制解中的一个节面作为接收断层面,计算了Mw7.7级地震对马尼拉俯冲带区域静态库伦应力的影响,结果表明其对马尼拉俯冲带的影响主要集中在西吕宋海槽的部分断层上,但变化量值很小,对马尼拉俯冲带北部区域基本不产生影响。

关键词：应力触发震源机制解马尼拉俯冲带

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