马尼拉海沟俯冲带增生楔中天然气水合物的流体运移通道

南海东北部海域水深、沉积厚度大、沉积速率高和有机质含量丰富,为马尼拉增生楔中天然气水合物成藏提供了必要的气源,且相应适宜的温压条件以及构造背景也有利于天然气水合物的形成与赋存,其中马尼拉俯冲带俯冲前缘以及增生楔中的断裂系统成为天然气水合物成藏的非常重要的运移通道。通过对地震剖面中断裂系统和三维地貌图的精细解释,分析了马尼拉海沟俯冲带存在的海沟前缘正断层、海沟轴部的盲断层以及增生楔中的盲冲断层或逆冲断层,直到最后发育成隔断叠瓦状岩片的逆冲断层组,这些断裂系统反映出增生楔上天然气水合物的含气流体的形成、运移及聚集过程,成为天然气水合物成藏的运移通道。     

东亚大陆边缘的俯冲带构造

东亚大陆边缘自北向南发育了琉球海沟和马尼拉海沟等俯冲带。简要论述了这些俯冲带的构造特征、演化历史和一些科学前缘问题 ;认为愈来愈多的地球科学问题 ,如地震的发生机制、俯冲板块动力学等 ,集中在俯冲板块边界 ;解决弧后盆地成因和中国大陆边缘张裂过程等许多地质科学问题 ,有待于对俯冲带构造演化的深入了解。同时 ,在这些俯冲带发现了丰富的天然气水合物 ,具有良好的资源前景 ,因而 ,俯冲带的构造研究成为科学研究的前沿热点     

台湾岛以南海域新近纪的弧-陆碰撞造山作用

台湾岛以南海域(台南滨海)弧—陆碰撞带位于欧亚板块、菲律宾海板块和南海的结合部位,是新近纪弧—陆碰撞研究的理想场所。本文通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的解释,认为台南滨海弧—陆碰撞带增生的火山—沉积楔由恒春海脊和高屏斜坡两部分组成,前者是菲律宾海板块的增生楔,后者是欧亚板块的增生楔,在增生楔体和火山弧之间是作为弧前盆地的北吕宋海槽。自中新世中期以来,南海洋壳开始沿着马尼拉海沟向菲律宾海板块俯冲,形成活动大陆边缘的增生部分——恒春海脊;与此同时菲律宾海板块开始向北西方向移动,前缘的吕宋岛弧距今6.5Ma以来朝着亚洲陆缘斜向汇聚,形成了被动大陆边缘的增生部分——高屏斜坡。由于菲律宾海板块和欧亚板块之间的斜向汇聚,弧—陆碰撞具有穿时性,造山作用首先发生在台湾岛的北部,然后向南部及台南滨海发展。     

俯冲带结构演变解剖与研究展望

俯冲带作为板块构造最为重要的标志之一,是地球最大的物质循环系统,被称为“俯冲工厂”.俯冲作用是驱动和维持板块运动的重要动力引擎.一个完整的俯冲带发育海沟、增生楔、弧前盆地、岩浆弧、弧后盆地（或弧背前陆盆地）等基本构造单元.在一些特殊情况下（如洋脊俯冲、年轻洋壳俯冲、海山俯冲）,则可形成一些特殊的俯冲带结构（如平板俯冲、俯冲侵蚀）,导致岩浆弧、增生楔、弧前盆地等不发育甚至缺失.俯冲大洋板片可滞留于或穿越地幔过渡带进入下地幔甚至到达核幔边界,把地壳物质带入到地球深部,并通过地幔柱活动上升到浅部.俯冲带是构造活动强烈的区域,存在走滑、挤压、伸展等变形及其构造叠加.俯冲带海沟可向大洋或大陆方向迁移,岛弧及增生楔等也随之发生迁移,使俯冲带上盘发生周期性挤压和伸展,形成复杂的古地理格局.微陆块、岛弧、海山/洋底高原等地质体在俯冲带发生增生时,可阻塞先存的俯冲带,造成俯冲带跃迁或俯冲极性反转,在其外侧形成新的俯冲带.俯冲带深部精细结构、俯冲起始如何发生、板块俯冲与地幔柱的深部关联机制等是当前俯冲带研究中值得关注的前沿问题.开展俯冲带地球物理深部探测、古缝合带与现今俯冲带对比研究、俯冲带动力学数值模拟是解决上述科学问题的重要途径.      

中美洲俯冲带南段上覆板块沉积物化学组分及其地质意义

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP) 344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。     

印缅俯冲增生楔气烟囱分带性及油气成藏规律

印缅俯冲增生楔位于印度板块与欧亚板块俯冲前缘,是深水油气勘探的重要地带。重新审视深水油气勘探潜力、认识增生楔地区油气成藏模式和机理是当前研究热点。印缅俯冲带增生楔提供了一个良好实例和研究契机,它不仅是一个斜向俯冲增生楔,而且是一个气烟囱发育的增生楔。本文基于高精度地震资料,应用地震波组和频谱扫描、地震属性检测以及基于多层感知器的非线性神经网络技术,识别出该区气烟囱具有分带性,且在增生楔斜坡和海沟盆地气烟囱发育。气烟囱总体表现出向海渐新、期次递减的特征,即增生楔斜坡以全新世和中新世两期发育的断层型气烟囱为主,纵向上横跨渐新统至更新统;海沟盆地以全新世发育的背斜型气烟囱为主,纵向上横跨中新统至全新统。气烟囱发育的动力来源为渐新统和中新统烃源岩持续生烃形成的超压,幕式构造活动产生气源通道,古近系和新近系中的泥页岩等提供封盖条件。气烟囱与油气成藏关系密切,具有振幅、频率、相位等地震异常并伴有亮点、平点等地震反射的相关伴生构造是油气运聚的有利目标。结合气烟囱的气源特征,本文提出混源断层型、生物气源断层-背斜型、生物气源背斜型等三种气烟囱成藏模式,指出海沟盆地气烟囱地震异常体具有较好的浅层天然气勘探前景,下覆烃源岩内幕构造、岩性圈闭是另一个有利的油气勘探领域。     

西太平洋边缘构造特征及其演化

西太平洋边缘构造带是地球上规模最大最复杂的板块边界,以台湾和马鲁古海为界,自北往南大致可以分为3段。北段是典型的沟-弧-盆体系,千岛海盆、日本海盆及冲绳海槽均为典型的弧后扩张盆地。中段菲律宾岛弧构造带为双向俯冲带,构造复杂,新生代经历大的位移和重组,使得欧亚大陆边缘的南海、苏禄海和苏拉威西海成因存在很大的争议。南段新几内亚—所罗门构造带是太平洋板块、印度—澳大利亚及欧亚板块共同作用的结果,既有不同阶段的俯冲、碰撞,也有大规模的走滑与弧后的扩张,其间既有新扩张的海盆,又有正在俯冲消亡的海盆。台湾岛处于枢纽部位,欧亚板块在此被撕裂,南部欧亚大陆边缘南海洋壳沿马尼拉海沟俯冲于菲律宾岛弧之下,而北部菲律宾海洋壳沿琉球海沟俯冲欧亚大陆之下。马鲁古海是西太平洋板块边界又一转折点,马鲁古海板块往东下插于哈马黑拉之下,往西下插于桑义赫弧,形成反U形双向俯冲汇聚带,其洋壳板块已基本全部消失,致使哈马黑拉弧与桑义赫弧形成弧-弧碰撞。     

黄岩海山链俯冲与吕宋岛斑岩铜金成矿

菲律宾吕宋岛上约5Ma以来的斑岩铜金矿床主要集中在北部的Baguio和Mankayan地区,它们在时空上与黄岩海山链密切相关。1907~2013年间的地震数据表明,在吕宋岛中部(16°N)附近存在地震稀疏带。吕宋岛上的斑岩铜金矿床分布在该地震稀疏带的两侧。收集到的相应时期埃达克岩的Sr/Y-(La/Yb)N、Sr/Y-Y和La/Yb-Yb图解表明,这些埃达克岩几乎都是洋壳部分熔融形成的。与吕宋岛北部侵入型埃达克岩相比,位于16°N附近的埃达克岩具有更高的Sr含量,这可能与南海古扩张脊俯冲撕裂形成的板片窗有关。斜长石是辉长岩的主要矿物之一,因此,撕裂的洋壳边缘的辉长岩层部分熔融,形成具有更高Sr含量的埃达克质岩浆。而位于吕宋岛南部Bataan弧中的埃达克质火山岩,可能是在南海古扩张脊俯冲之前形成的。根据已发表的斑岩铜金矿床数据,Mankayan地区的成矿年龄在约3.5~1.4Ma,Baguio地区的成矿年龄在约3.1~0.5Ma之间,有从北向南变年轻的趋势,这与黄岩海山链沿马尼拉海沟向南迁移一致。此外,吕宋岛北部Mt.Cagua到Baguio之间存在一个延伸了220km的第四纪火山活动的空隙,该区域大部分火山已经在中新世停止活动。这可能是黄岩海山链的俯冲使得俯冲倾角逐渐变缓、挤压加强而导致的。同时期的斑岩铜矿床正好分布在这一火山空隙中,是俯冲洋壳部分熔融的产物。     

马尼拉俯冲带相变与地震成因机制研究

根据马尼拉俯冲带的地球物理资料,选取3条典型剖面,模拟马尼拉俯冲板块的热结构,分析俯冲板块的相变过程,探讨马尼拉俯冲带的地震成因机制。结果表明：1）B-B’剖面约在95 km深度时,洋壳开始进入榴辉岩相,C-C’剖面洋壳在160 km进入榴辉岩相,2）马尼拉俯冲带中部的地震活动倾向发生在100 km以上,南部的地震活动分布深度更深,3）马尼拉俯冲带的俯冲板块发生撕裂,使断离以下俯冲板块不容易发生地震活动,影响深源地震的发生。     

大洋板块俯冲的加积楔

加积楔 (ａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｗｅｄｇｅ)是指板块俯冲过程中被刮削下来的沉积体残片 ,又称增生楔。大洋板块在俯冲碰撞过程中 ,俯冲板块上部的沉积体一部分随俯冲板块带入地下深部 ,遭受高压超高压变质作用 ,再经过后期折返而出露地表形成以榴辉岩相岩石为代表的超高压变质岩 ;另一部分岩石(主要为俯冲板块表层沉积物及少量混入的蛇绿质岩石 ) ,则未被俯冲板块带入地下而被刮削下来 ,这些被刮削下来发生强烈形变的构造残片堆积保存下来则形成加积楔 ,又称加积棱柱体 (ａｃｃｒｅｔｉｏｎａｒｙｐｒｉｓｍ)。加积楔这一构造单元在现今…