冲绳海槽弧后扩张证据及关键问题探讨

在冲绳海槽区采用国内最新勘测的多波束数据构建高分辨率的DTM(Digital Terrain Model),选择典型海区绘制了相应的三维海底形态图件,并在此图件基础上定量分析了冲绳海槽典型构造地貌形态：海底峡谷、海山、构造洼地和构造台地,统计分析表明冲绳海槽存在近似平行和近似垂直海槽轴向两种走向的构造地貌单元。对构造地貌的成因机制进行了推测,认为菲律宾板块和欧亚板块间的相互作用是产生与海槽走向垂直的构造形态和弧后扩张的动力源,而弧后扩张则产生了沿海槽走向分布的线性海山和雁行排列的构造洼地。在中部和南部海槽这两种作用力交织在一起,产生两类海底地貌形态共存的构造格局。对目前关于冲绳海槽构造研究的几个关键问题进行了探讨,阐述并支持了冲绳海槽弧后盆地扩张成因的观点;定量估算了冲绳海槽三幕构造运动的方向、扩张量和半速率;从动力学角度阐述了沟-弧-盆体系的形成演化过程;阐述了冲绳海槽三幕构造运动的演化过程和特征：中新世的拱顶、断陷,上新世—早更新世的被动拉张,晚更新世—全新世后的主动弧后扩张。三幕构造运动的方向、特征和动力机制明显不同,运动方向的多次改变导致海槽内多种走向构造地貌的存在。近代的海槽扩张有明显活跃和加速趋势。     

冲绳海槽早期扩张作用中岩浆活动的演化

不同于其他典型的弧后扩张型盆地,在冲绳海槽内广泛分布着酸性的火山岩──浮岩,本文对具有代表性的柱状岩心进行了系统的矿物学和岩石化学分析,讨论了冲绳海槽在早期扩张作用中岩浆活动的性质及其演化.结果表明,浮岩岩浆来源于地幔,但经历了结晶分异和地壳物质混染两个过程.冲绳海槽的岩浆活动有自酸性向基性演化的趋势,随着海槽的进一步扩张,岩浆活动会加剧,海槽地壳将由过渡型向大洋型发展.     

东海陆架盆地与冲绳海槽盆地构造活动的差异性

东海陆架盆地和冲绳海槽盆地在区域地质构造上虽然同属下沉区,但它们的重力异常（其中包括布格异常,空间异常和均衡异常）,地貌特征沉积环境,地壳类型,应力分布,构造活动,成因机制上均存在着本质的差别,从而揭示了两者决不是简单的“块体”下沉,而是两个性质完全不相同的构造单元。     

冲绳海槽构造活动的差异性及其非同步发展

冲绳海槽的地质和地球物理特征,特别是其构造活动性表明,海槽轴部存在一个扩张应力场,是弧后扩张形成的边缘盆地。其基本特征和构造活动性从东北至西南差别明显,具有南北分段的特点。据此作者把海槽分为扩张作用非同步发展的三段;东北段处在扩张前以裂陷为主的地堑或半地堑阶段;中段处于初始扩张过程的裂谷阶段;西南段则处于相对高级扩张的弧后盆地阶段。这种非同步发展可能是由于菲律宾海板块向亚洲大陆俯冲过程中,其速度在时间和空间上的差异性所致。     

东海陆架盆地与冲绳海槽盆地构造活动的差异性

东海陆架盆地和冲绳海槽盆地在区域地质构造上虽然同属下沉区,但它们的重力异常（其中包括布格异常、空间异常和均衡异常）、地貌特征、沉积环境、地壳类型、应力分布、构造活动、成因机制上均存在着本质的差别,从而揭示了两者决不是简单的“块体”下沉,而是两个性质完全不相同的构造单元。     

构造地质过程对冲绳海槽热液活动及成矿作用的控制研究综述

在对冲绳海槽及邻区构造地质学和热液地质学调查研究成果进行全面总结的基础上,将深部地球动力学机制、冲绳海槽形成演化、岩浆作用过程、热液系统结构、流体循环模式和成矿作用特征等多方面的问题,纳入到统一的框架下,探讨了冲绳海槽构造地质过程对热液活动和成矿作用的控制机理。分析认为,区域中尺度地幔流引起了东亚大陆边缘岩石圈向东的蠕散,并驱动了菲律宾海板块沿琉球海沟向欧亚板块之下的俯冲。在弧后小尺度地幔对流、岩石圈减薄、板片反卷和俯冲后退的共同作用下,冲绳海槽发生弧后张裂。张裂作用在岩石圈内形成了网状破裂系统,为岛弧和弧后岩浆上涌提供了通道,并且引起了不同来源岩浆的干扰和混合。侵位到地壳浅部的岩浆为热液活动提供了热源和主要成矿物质来源,是影响热液活动分布的主要因素。沉积层覆盖改变了流体的浅部循环结构和原始流体成分。热液区内普遍存在的流体相分离过程,导致了广域成矿作用的发生。     

西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动

研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物以及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。 冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由地幔源区部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。 冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素（Mn、Fe、Zn、Pb）的酸性高温（高达320 °C）流体,其热液柱中的Zn2 、Cd2 、Pb2 、Cu2 离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH4、Mn、Al、δ3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体（220–276 °C、pH = 2.5–3.5）相比,DESMOS热液区的喷口流体温度（≥88–120 °C）相对较低,酸性更强（pH ≤ 2.1）,二者较低的δ34SH2S和δD值表明岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。     

神经网络在松辽盆地深层火山岩岩性预测中的应用

基于松辽盆地深层火山岩岩心分析,通过模型正演分析发现,深层火山岩产生的重、磁异常不是很大,表现为叠加在强背景之上的次级异常。 提出了积分—迭代延拓平化曲线新方法来增强火山岩磁异常信息,以达到均衡磁异常,消除深度的影响。通过对松辽盆地区域磁异常的处理与解释,提取反映深层火山岩的磁异常信息,利用斜导数、欧拉反褶积等多种方法圈定了深层火山岩的分布,指出火山岩的视密度、视磁化率与其两者的相关系数是最佳的三参数组合。神经网络模糊识别是判别火山岩岩性的有效方法, 应用该方法在井约束下建立判别网络, 完成了深层火山岩岩性的识别。应用神经网络判别火山岩岩性的方法对其他地区深层火山岩的预测有一定的参考和借鉴作用。     

滇西腾冲新生代火山岩岩石地球化学特征

腾冲新生代火山岩位于印度板块和欧亚板块碰撞带附近,但是喷发时大洋已经闭合,属于大陆板内火山岩。对其进行地球化学研究,可以用来划分构造属性和推测岩浆来源。采用XRF和ICP-MS对典型岩石样品进行了较系统的岩石地球化学研究,结果表明,岩石类型有玄武质粗面安山岩、粗面安山岩和玄武安山岩,属高钾钙碱性系列;岩石化学显示高K2O、CaO和低TiO2,Mg#较高,平均约为46;稀土元素分布呈右倾,显示明显的Eu负异常;相对于原始地幔富集大离子亲石元素和高场强元素,并具有明显的Th正异常;地球化学组成总体上与岛弧岩浆岩相似,推测其成因与印度板块向欧亚板块俯冲引发的岩浆活动有关。特征元素比值显示岩浆可能来源于与俯冲作用相关的EMⅠ型地幔。     

冲绳海槽--弧后背景下大陆张裂的最高阶段

高热流、强地震活动、火山活动、张性断层作用以及快速沉降等特征表明部绳海槽的演化已经达到了大陆张裂的最高阶段。根据地震折射和重力资料的计算表明冲绳海槽底下存在低密度的异常地幔，冲绳海槽的莫霍面介于15．4－23．8km之间。在我们提出的边缘海盆地演化旋回中，冲绳海槽处于胚胎期，即处在大陆张裂的最高阶段和弧后海底扩张的过滤阶段。冲绳海槽也可视为是威尔逊旋回中连接东非裂谷和红海阶段的一个重要的中间环节。     

重磁资料揭示的冲绳海槽及邻区断裂和岩浆岩分布

冲绳海槽及邻区是强烈的构造活动区,断裂和岩浆岩分布广泛。以1:100万重磁数据为基础,计算了空间重力异常、布格重力异常和ΔT磁异常的垂向和水平方向一阶和二阶导数,通过对比计算结果,对冲绳海槽及邻区断裂和岩浆岩分布特征进行了研究。结果表明,冲绳海槽发育平行和垂直于海槽走向的两组断裂带,其中垂直于海槽走向的NW、NWW向断裂带为走滑断裂,在东海构造演化过程中长期发育并逐渐向东前展,受不同时期构造应力场变化的影响,走向自西向东发生变化,整体呈现NE向凸出的弧形;岩浆岩呈带状分布,海槽东侧自北向南纵贯海槽的岩浆岩带与琉球火山前锋相对应;与钓鱼岛隆褶带相对应的宽阔岩浆岩带南端终止于27°N的NW向断裂带附近;海槽南段轴部岩浆岩带与海槽现今的扩张活动有关,而陆架边缘和陆坡上部的台北-钓鱼岛火山岩带的构造属性不同于北部的钓鱼岛隆褶带。     

冲绳海槽至马里亚纳海沟重力异常和地壳结构的初步研究

根据我们实测的水深、重力连续剖面资料,计算了自东海至北斐济盆地的地壳厚度。本文旨在对冲绳海槽至马里亚纳海沟的重力异常和地壳结构进行初步的研究。该地段位于太平洋板块俯冲带以西,构造活动十分复杂、剧烈,并含有多种类型的地壳结构。     

冲绳海槽中部A7孔沉积物地球化学记录及其对古环境变化的响应

对取自冲绳海槽中部的A7孔沉积物进行了元素地球化学的测试与分析,配合高分辨率测年和氧同位素数据,探讨了冲绳海槽中部18 000年以来的元素地球化学变化特征及其控制因素。使用R型因子分析方法,将分析的20种常量与微量元素分为4个主要的因子:因子I主要由Al、Ti、Th、Rb、Mg、U和Zn等元素组成,代表了陆源物质有关的元素组合,可作为陆源物质输入的指示因子;因子Ⅱ主要由Ca、Sr、Ba、P等元素组成,代表了与生物作用有关的元素组合,可作为古生物生产力指示因子。根据各元素及其组合随时间的变化特征,整个A7孔沉积物可明显分为4段:18~15 kaBP (Ⅰ),15~8 kaBP (Ⅱ),8~2 kaBP (Ⅲ)和2 kaBP以来(Ⅳ),前3段中都表现出陆源物质先增加再减少的变化趋势,古生物生产力的变化相对复杂,规律性不强,但总体表现出与陆源物质输入相反的变化趋势;第4段中则表现出2 kaBP年以来陆源物质的输入有一定的加强,而古生产力则没有大的变化。在7.3 kaBP左右发生的火山物质快速堆积事件对柱状沉积物的地球化学特征产生了较大的影响,也使陆源物质输入和古生物生产力急剧降低。自18 kaBP年以来,元素地球化学组成的变化主要受温度、海平面变化、黑潮水的"摆动"的影响,而火山沉积也造成了一定的影响。     

冲绳海槽北部表层沉积物中底栖有孔虫分布及其与海洋环境的关系

对1999年6月采自冲绳海槽北部的62个表层沉积物样品进行了底栖有孔虫分析。研究表明，该区属种多为中外陆架和上部陆坡常见底栖有孔虫，其中Cibicides pseudoungerianus在研究区域内广泛分布。底栖有孔虫群落明显受研究区水团的制约，该区底栖有孔虫Q型因子分析反映的4个组合分别对应不同的水团影响：组合1以Cibicides pseudoungerianus、Uvigerina sp.、Ammonia ketienziensis、Textularia pseudocarinata为主，代表陆架混合水团影响环境；组合2以Uvigerina peregrina、Beregrina、Bulimina mexicana、Bulimina submarginata、Globocassidulina subglobosa为主，代表黑潮暖流中层水影响下的环境；组合3以喜营养分子Bulimina marginata和Bolivina robusta为主，代表冷涡沉积和上升流沉积区的环境；组合4以Cibicides pseudoungerianus、Globocassidulina subglobosa为主，代表了对马暖流水团影响下的环境，其中水团的氧含量水平和营养状况是影响底栖有孔虫组合变化的主要因素。底栖有孔虫的丰度从西往东依次出现两个丰度高值带，一个位于研究区西部100—140m水深的陆架区，另一个位于400—600m水深的上陆坡，后者可能反映了冲绳海槽大陆坡普遍发育的陆坡上升流现象。     

晚第四纪冲绳海槽北段CaCO3含量的时空变化及其控制因素

对取自冲绳海槽北段的6个沉积岩心进行了CaCO3含量、粒度和铀系同位素分析，结合氧同位素数据和海槽其他钻孔的相应结果，探讨了冲绳海槽北部晚第四纪以来CaCO3含量的垂向与横向变化特征。结果表明，冲绳海槽北段沉积总体上表现为全新世CaCO3含量高、晚更新世CaCO3含量低的“大西洋型”碳酸盐演化特征，但冲绳海槽北段和中部的碳酸盐演化特征并不一致，海槽内西坡、槽底和东坡的不同部位其演化特征也存在较大差异。碳酸盐含量的变化与沉积物粒度特征密切相关，晚第四纪冲绳海槽碳酸盐演化的时空差异是多种因素相互作用的结果。     

中太平洋CP25岩心的矿物、稀土元素及Sr、Nd同位素组成--晚新生代海底火山活动的证据

中太平洋ＣＰ２５岩心沉积物中钙十字沸石、蒙脱石／伊利石比值（Ｍ／Ｉ）、稀土元素含量、铈异常（δＣｅ）、铕异常（δＥｕ）及Ｓｒ、Ｎｄ同位素特征作为海底火山活动的证据,揭示了中太平洋海盆晚新生代以来火山活动和沉积的历史。其结果是,早中新世约２０～１７ＭａＢ．Ｐ．间,火山活动逐渐强烈,在１７ＭａＢ．Ｐ．最强烈,使得沉积物具有高Ｍ／Ｉ和∈Ｎｄ、低δＣｅ和８７Ｓｒ／８６Ｓｒ。１７～１ＭａＢ．Ｐ．发生沉积间断。１ＭａＢ．Ｐ．至现代,火山活动较早中新世减弱