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。     

菲律宾海盆磁条带特征及61Ma以来的海底扩张过程重建

菲律宾海盆是西太平洋最大的边缘海盆地,作为地球上最壮观的"沟-弧-盆"体系的重要组成部分,其成因及构造演化可有效约束西太平洋洋陆过渡带的复杂动力学过程。海底磁异常条带是海底扩张的重要依据,其几何形态能够反映海底扩张的时间、方向及速率,为研究海盆的海底扩张过程提供重要信息。菲律宾海盆的次级海盆—西菲律宾海盆、四国海盆地磁异常表现为明显的条带状异常特征,帕里西维拉海盆内的磁条带特征虽不明显,但仍能看出南北向的分带现象。对海盆内的磁异常条带进行系统的分析、对比与解释,将菲律宾海盆划分为7个扩张阶段,构建了菲律宾海盆61 Ma以来的阶段性扩张模型。揭示了边缘海盆构造演化的一般规律及扩张过程为岛弧裂解、高速弧后扩张、慢速弧后扩张和扩张后作用4个阶段。     

雅浦沟-弧体系构造演化过程

雅浦沟-弧体系具有十分独特的地质特征,雅浦岛弧以变质岩为主,岛弧岩浆作用较为缺乏,同时雅浦沟-弧距离异常短,增生楔缺失。在总结雅浦沟-弧系统及其邻区的地球化学、地球物理以及构造特征等证据的基础上,探讨了雅浦沟-弧系统的构造演化过程。雅浦岛上的变质基底具有相对较高的K_2O含量、高Ti含量以及较低的~(87)Sr/~(86)Sr比值,表明雅浦岛上的变质基底为帕里西维拉海盆洋壳的一部分。雅浦海沟东侧存在一块水深较深的三角形区域将雅浦岛弧与加罗林海岭间隔开来,地球物理特征显示该区域并没有受到加罗林热点的影响,说明加罗林海岭并没有与雅浦岛弧直接碰撞。结合帕里西维拉海盆在20～15 Ma的NE-SW向扩张以及与之相关的海盆东西两侧洋壳发生的左旋相对移动,推测雅浦海沟很可能是雅浦岛弧东侧的扩张中心暴露转变成的俯冲带,而雅浦海沟东侧的三角形区域则为俯冲板片重新暴露的结果。     

南海中央海盆热流特征及成因

对南海中央海盆70个热流观测值的统计结果表明,南海中央海盆属于高热流区,热流平均值可达89.9mW/m2。其中西南次海盆热流平均值为96.6mW/m2,东部次海盆热流平均值为86mW/m2,西南次海盆比东部次海盆更＂热＂。高热流值的主要原因是岩石圈的构造拉张减薄以及壳内高导层埋深较浅。而局部存在的热流高值异常其根本原因是断裂和岩浆活动的结果。通过对研究区热流分布以及高值特征的分析,不仅可以对洋壳年龄和扩张年代进行估算,还可以对构造特征以及沉积环境进行有效推测。     

西南太平洋汤加岛弧的海底火山和高温热液喷发

西太平洋中大多数已知的高温热液喷发都出现在洋内弧后环境中,如劳海盆、北斐济海盆和马里亚纳海沟.在弧前的海底火山上已经发现了热液喷发和相应的矿床,其中许多火山还在排气,并有释放到海底的岩浆挥发物的证据,但是只在水深超过1 km的最深的塌陷火山口发现了黑烟喷口、典型深洋中脊和弧后扩张中心.本文描述了汤加岛弧浅海底火山上首次发现的高温热液喷发和大面积的硫化物-硫酸盐烟道.     

南海西南次海盆被动陆缘构造单元划分及伸展演化过程

南海西南次海盆被动陆缘洋陆转换带位于陆缘强烈伸展区,蕴含着岩石圈临界伸展破裂和洋盆扩张过程的丰富信息。本文利用多道地震剖面和重力异常数据,对西南次海盆被动陆缘构造单元进行划分,研究陆缘南、北部洋陆转换带结构构造特征,探讨陆缘伸展演化过程。多道地震剖面资料显示,北部洋陆转换带发育有裂陷期断陷和向海倾斜的掀斜断块;南部发育有低角度正断层控制的裂陷期断陷、海底火山以及局部隆起;从陆到洋方向,重力异常值变化明显。根据上述结果南海西南次海盆被动陆缘划分为近端带、洋陆转换带和洋盆三个构造单元,分别对应了其伸展演化过程的三个阶段：前裂谷阶段、陆缘裂陷阶段和海底扩张阶段。     

西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动与硫化物特征

基于国内外研究成果对西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、扩张速率、水深以及热液硫化物的矿物组成与金属品位等特征进行探讨。西太平洋岛弧-弧后盆地热液硫化物区以活动型热液区为主,受扩张速率的影响明显主要分布在20～60 mm/a地区;水深分布规律主要受所处构造单元的水深特征控制,而非由热液硫化物区的形成特征所决定;研究区内的热液产物主要为富Zn-Cu、富Ba-Zn以及富Fe-Cu型硫化物;热液硫化物中冲绳海槽具有最高的Ag、Pb含量,劳海盆具有最高的Zn含量,马努斯海盆和伊豆-小笠原-马里亚纳海槽具有较高的Au含量,北斐济海盆具有最高的Cu含量。本研究将进一步为西太平洋岛弧-弧后盆地地区热液硫化物资源的勘探与潜在资源量的估算提供参考。     

冲绳海槽地质构造学研究的回顾与展望

冲绳海槽位于东亚大陆东南边缘,北起日本九洲,南达我国台湾,为一NNE向朝太平洋凸出的弧形舟状盆地。由于受欧亚、太平洋、印度洋三大板块的相互作用,形成了独特的构造格局。研究其地质构造特征和形成演化历史,对于揭示洋、陆壳的过渡转化规律,查明沟弧盆体系的构造特征,弄清边缘海盆的发生发展特性有重要的科学意义。所以,中外学者对这一     

慢速扩张洋中脊热液成矿的典型实例——青藏高原北部德尔尼铜矿地质对比研究

青海德尔尼铜矿是发育在青藏高原北部的块状硫化物矿床,其赋矿围岩为阿尼玛卿蛇绿岩套中的超基性岩,代表了古特提斯洋的残骸。通过对德尔尼铜矿的详细地质解剖,认为其保留了大量海底热液喷流的地质记录,包括:矿体上部普遍发育的薄层喷流岩;多孔状硫化物中保留下来的胶状结构、草莓结构和角砾结构;矿石的主要矿物组成;与黄铁矿碎屑同期形成的方解石、长英质胶结物;与大西洋Rainbow、TAG热液硫化物矿床相似的矿体分带性。根据洋脊玄武岩中TiO2全岩含量估算德尔尼蛇绿岩所代表的这一段古特提斯洋洋中脊为慢速-超慢速扩张洋中脊,半扩张速率为1.1~2.5cm/a。类比现今洋中脊热液硫化物成矿过程,认为德尔尼铜矿经历了海底喷流、冷却保存和俯冲侵位等3个阶段,其中海底喷流阶段可能与洋底核杂岩具有成因联系,俯冲侵位过程中的矿体和超基性岩、玄武岩受逆冲断层控制。与世界上其他陆地上保存的类似矿床相比,德尔尼铜矿时代年轻(石炭纪),矿床结构和构造及其围岩蚀变特征保存完整,是慢速-超慢速洋脊超基性围岩热液成矿作用的典型实例,可以称之为德尔尼型成矿作用,研究其成矿过程,对研究和理解现今洋中脊超基性岩系统热液成矿作用(尤其是深部成矿作用)具有重要的意义。     

鲍威尔海盆的重磁场特征及其构造意义

鲍威尔海盆位于南极半岛东北和南奥克尼微大陆之间,是南半球典型的高纬度边缘海。通过搜集鲍威尔海盆的相关重磁资料、历史文献,以及总结前人的相关研究成果,介绍了鲍威尔海盆的重磁场基本特征以及张开历史。结果表明鲍威尔海盆中部存在着约NW30°方向倾斜的埋藏扩张中心,两侧残存基底高地,在靠近陆架边缘存在着裂谷海盆。根据线性的对称磁异常分布模式及年代的限定,鲍威尔海盆的扩张历史可以被重建为40 Ma的闭合期,29.7 Ma的断裂后期,27 Ma的中脊扩张时期。     

Preliminary K-Ar geochronology of lavas from southern Lau Basin

In this short note, we report the ages of five lava samples from a segment of the Eastern Lau Spreading Center (ELSC) and three samples from the Valu Fa Ridge (VFR) in the southern Lau Basin. These samples were collected in situ from the axes and flanks of the spreading centers in the basin. These ages provide a key to better understanding the spreading mode, crustal formation and overall tectonic evolution of the basin. Except for two basaltic andesites and one andesite, the lavas analyzed are basalts. The ages of the lavas from ELSC range from (1.45 ± 0.15) Ma to (0.74 ± 0.04) Ma whereas those from VFR range from (0.50 ± 0.06) Ma to (0.32 ± 0.27) Ma, and the basalts give the oldest ages. The relatively younger ages of the VFR lavas are consistent with proposed tectonic evolution of the southern Lau Basin, i.e., VFR is a propagating extension of ELSC. The occurence of older lavas close to or on spreading axes in the southern Lau Basin implies the complex tectonic evolution of the basin. These results underscore a need for further detailed geophysical and geological studies in the southern Lau Basin, in order to better clarify the crustal accretion tectonic evolution in this area.     

四国海盆起源与沉积环境演化

四国海盆位于西太平洋最大的边缘海——菲律宾海的东北部，是太平洋板块向欧亚板块俯冲而形成的一个目前已不活动的弧后盆地，具有高的热流值和洋壳裂开历史，并且具有双翼不对称扩张模式。其磁条带具有“东西不对称、南北不对等”的特点，从而造成四国海盆“北宽南窄、东凸西平”的地形、地貌特征。四国海盆具有典型的弧后盆地沉积特征，主要包括半远洋沉积、火山碎屑沉积和少量的远洋沉积。在早中新世、中中新世、晚中新世、上新世、更新世盆地发育的不同阶段，都有一定的岩相组合特征，并反映了当时的沉积环境。中中新世在盆地的北部和东部，晚中新世在盆地的北部、东北部，上新世和更新世在盆地的北部、东北部和西北部均发育有碎屑沉积。由于中更新世南海海槽的形成及其对物源的阻隔作用，在盆地北部发育了远洋粘土和钙质生物沉积。中中新世，盆地的北部、东侧和西侧均有火山活动发育，晚中新世仅在东部岛弧区有火山活动；上新世仅盆地的北部有少量的火山活动，晚更新世火山活动在盆地北部发育。     

日本海地质构造特征

本文主要根据地质，地震，磁力，地热，重力等资料，分析了日本海的地质构造特征。日本海是一个广阔的边缘海，四周被大陆架所围。自东北至西南依次为日本，海盆，大和海脊，大和盆地及马海贫。大和海脊由陆壳物质组成，盆地中心则以洋壳为底。热流值高而变率小，说明日本海是一个成熟的弧后盆地，扩张停止于中新世。日本海在更新世最低海面时，与大洋交换断绝，沉积物中含碳比较丰富，这是一个罕见的特征。     

Petrologic perspectives on tectonic evolution of a nascent basin (Okinawa Trough) behind Ryukyu Arc：A review

Okinawa Trough is a back-arc, initial marginal sea basin, located behind the Ryukyu Arc–Trench System. The formation and evolution of the Okinawa Trough is intimately related to the subduction process of the Philippine Sea Plate beneath the Eurasian Plate since the late Miocene. The tectonic evolution of the trough is similar to other active back-arcs, such as the Mariana Trough and southern Lau Basin, all of which are experiencing the initial rifting and subsequent spreading process. This study reviews all petrologic and geochemical data of mafic volcanic lavas from the Okinawa Trough, Ryukyu Arc, and Philippine Sea Plate, combined with geophysical data to indicate the relationship between the subduction sources(input) and arc or back-arc magmas(output) in the Philippine Sea Plate–Ryukyu Arc–Okinawa Trough system(PROS). The results obtained showed that several components were variably involved in the petrogenesis of the Okinawa Trough lavas: sub-continental lithospheric mantle underlying the Eurasian Plate, Indian mid-oceanic ridge basalt(MORB)-type mantle, and Pacific MORB-type mantle. The addition of shallow aqueous fluids and deep hydrous melts from subducted components with the characteristics of Indian MORB-type mantle into the mantle source of lavas variably modifies the primitive mantle wedge beneath the Ryukyu and subcontinental lithospheric mantle(SCLM) beneath the Okinawa Trough. In the northeastern end of the trough and arc, instead of Indian MORB-type mantle, Pacific MORB-type mantle dominates the magma source. Along the strike of the Ryukyu Arc and Okinawa Trough, the systematic variations in trace element ratios and isotopic compositions reflect the first-order effect of variable subduction input on the magma source. In general, petrologic data, combined with geophysical data, imply that the Okinawa Trough is experiencing the "seafloor spreading" process in the southwest segment, "rift propagation" process in the middle segment, and "crustal extension" process in the northeast segment, and a nascent ocean basin occurs in the southwest segment.     

南海北部陆缘盆地与坎坡斯盆地

我国南海是西太平洋最大的边缘海,其北部陆缘盆地深水区位于琼东南与珠江口盆地南侧.通过对该地区烃源条件、储层条件、圈闭条件及成藏模式等的初步研究,认为其具有良好的石油地质条件,有效勘探面积和勘探潜力巨大,具有良好的勘探前景.坎坡斯盆地位于巴西大西洋大陆边缘,是一个中生代到古新近纪含油气盆地,其内部的Garoupa, Carapeba, Namorado, Roncador, Marlim等深水油田的地质储量十分丰富,随着各个油田开发的深入,对该地区的深水含油气系统有了更加清晰的了解.本文通过两个地区在构造演化,烃源条件,储层条件,圈闭条件以及成藏模式的对比研究,对南海北部陆缘盆地深水区有了进一步的认识.     

台湾海峡盆地的地质构造特征及演化

分析了台湾海峡盆地形成的区域地质背景,将其纳入东海和南海盆地形成的框架内考虑,研究其区域演化阶段和盆地演化特征。结果表明,以台湾海峡盆地为中心的包括南海北部陆缘和东海在内的中国东南沿海地区在古新世—始新世期间处于统一的边缘海盆构造背景之下,而自晚始新世起,南海北部大陆边缘与其北部的台湾海峡地区、东海逐渐走上了不同的演化道路,前者向非典型的被动大陆边缘演变,而后者则继续其自古新世—始新世以来的演化进程,形成了自古新世至晚中新世间的4个有序分布的裂陷盆地群和相应的盆间弧体系。台湾海峡盆地有两次独特的前陆盆地经历,分别发生于晚渐新世—早中新世和晚中新世末至今,并且以第二次前陆最为强烈。     

北黄海盆地与朝鲜安州盆地和中国胶莱盆地的对比

北黄海盆地位于黄海北部,是我国油气地质与勘探开发研究相对最为薄弱的海域,在研究的3个盆地中,北黄海盆地系海域含油气盆地,面积5万km^2,迄今我国尚未钻井;朝鲜安州盆地系跨海陆域盆地,面积最小,但是钻井最多;中国胶莱盆地则为最邻近北黄海盆地的陆域沉积盆地,目前有少量钻井,并是胜利油田外围勘探盆地。在前人研究基础上,利用后两者钻井地质与野外剖面调查的测试研究成果,初步对比了3个沉积盆地地层岩性沉积与含油气性的特征。     

Okinawa Trough genesis: structure and evolution of a backarc basin developed in a continent

The Okinawa marginal basin was opened by crustal extension into the Asian continent, north of the Taiwan collision zone. It is located behind the Ryukyu Trench subduction zone and the Ryukyu active volcanic arc. If we except the Andaman Sea, the Okinawa Trough is the only example of marginal backarc basin type, opened into a continent at an early stage of evolution. Active rifting and spreading can be observed. Synthesis of siesmic reflection, seismic refraction, drilling, dredging and geological field data has resulted in interpretative geological cross sections and a structural map of the Ryukyu-Okinawa area. The main conclusions of the reconstruction of this backarc basin/volcanic arc evolution are. (1) Backarc rifting was initiated in the volcanic arc and propagated along it during the Neogene. It is still active at both ends of the basin. Remnants of volcanic arc are found on the continental side of the basin. (2) There was synchronism between opening and subsidence of the Okinawa Trough and tilting and subsidence of the forearc terrace. The late Miocene erosional surface is now 4000 m below sea-level in the forearc terrace, above the trench slope. Retreat and subsidence of the Ryukyu trench line relative to the Asian continental plate, could be one of the causes of tilting of the forearc and extension in the backarc area. (3) A major phase of crustal spreading occurred in Pliocene times 1.9 My ago in the south and central Okinawa Trough. (4) En échelon rifting and spreading structures of the central axes of the Okinawa Trough are oblique to the general trend of the arc and trench. The Ryukyu arc sub-plate cannot be considered as a rigid plate. Rotation of 45° to 50° of the southern Ryukyu arc, since the late Miocene, is inferred. The timing and kinematic evolution of the Taiwan collision and the south Okinawa Trough opening suggest a connection between these two events. The indentation process due to the collision of the north Luzon Arc with the China margin could have provoked: lateral extrusion; clockwise rotation (45° to 50° according to palaeomagnetic data) and buckling of the south Ryukyu non-volcanic arc; tension in the weak crustal zone constituted by the south Ryukyu volcanic arc and opening of the south Okinawa Trough. Similar lateral extrusions, rotations, buckling and tensional gaps have been observed in indentation experiments. Additional phenomena such as: thermal convection, retreating trench model or anchored slab model could maintain extension in the backarc basin. Such a hypothetical collision-lateral backarc opening model could explain the initiation of opening of backarc basins such as the Mariana Trough, Bonin Trough, Parece Vela — Shikoku Basin and Sea of Japan. A new late Cenozoic palaeogeographic evolution model of the Philippine Sea plate and surrounding areas is proposed.     

西地中海的弧后盆地

地中海是太平洋之外弧后盆地较为发育的海区。巴利阿里海盆和第勒尼安海盆是西地中海两个位置相邻、互有成因联系的弧后盆地。海盆莫霍面埋深分别为 1 2～ 1 5km和 1 0 km,热流密度分别为 1 0 0 m W/m2和 2 0 0 m W/m2 ,发育有大洋型磁条带异常 ,大洋钻探和拖网取样均采到了拉斑玄武岩。较之巴利阿里海盆 ,第勒尼安海盆更富年青性。两弧后盆地的成生演化是与欧洲板块与非洲 -阿普利亚板块的相互作用息息相关的。中新世 ,随着非洲 -阿普利亚板块向西、西北俯冲 ,科西嘉、撒丁裂离欧洲大陆 ,巴利阿里海盆被打开 ;上新世 ,阿普利亚微板块进一步俯冲 ,导致亚平宁与科西嘉、撒丁之间的裂离 ,形成第勒尼安海盆。