冲绳海槽的形成与演化探讨

冲绳海槽属西太平洋沟弧盆系,其成因各说不一.根据海槽地壳厚度13—20km,为减薄的大陆壳,具有正的空间异常值,中新世至第四纪沉积由两侧向轴部增厚,海底拖网取样见大量中酸性火山岩,活断层和轴部地堑发育,中浅源地震活跃,有理由相信海槽是在陆壳上发生发展而成,是张应力控制下的断陷带,属裂谷型边缘海盆地,现在仍然处于大陆裂谷的裂陷阶段,构造作用与岩浆活动十分强烈.没有明显的、大规模的扩张,新生洋壳尚未形成.     

西菲律宾海盆的构造沉积特征及对海盆演化的指示——来自地球物理大断面的证据

菲律宾海发育了全球最典型的沟弧盆体系,新老俯冲系统众多,是研究大洋板块扩张过程的理想场所。本文主要利用2015年中科院海洋所在西菲律宾海采集的1400km地球物理大断面,并结合最新的重力数据,对比、分析了西菲律宾海内部古扩张中心(中央海盆裂谷)和残留弧(九州-帕劳海脊)的沉积地貌和地壳结构特征。研究表明:(1)中央海盆裂谷内部发育远洋沉积为主的沉积物,沉积层序分布不均,局部盆地内沉积物厚度可达300m。九州-帕劳海脊附近发育与火山碎屑物源有关的厚层沉积物;(2)以129°30′E处的转换断层为界,裂谷东西部洋壳结构分别体现"慢速"和"快速"扩张特征,东部洋壳岩浆供应较少,厚度较小,断裂较为发育,其附近可能发生水岩作用;西部洋壳岩浆供应较多,厚度较大,结构相对均一;盆地西部的小规模地幔柱可能控制了裂谷东西部不同洋壳结构的发育;(3)九州-帕劳海脊内的角度不整合面代表岛弧裂解事件,张裂与挤压构造共同发育反映了裂解过程的复杂性。     

东海新生代构造格架特征与油气关系

东海海域存在着二个不同时期、不同类型、不同结构秒同成因机制的新生代盆地，即发育在陆壳之上的东海陆架陆缘裂谷盆地和发育在过渡地壳之上的冲绳海槽弧后盆地。前者是大陆向洋蠕散时两次裂离而形成的，后者是洋壳向陆壳俯冲导致陆壳裂离而产生的。     

南海北部大陆坡-深海盆过渡区的地壳性质

地质、地球物理资料综合分析表明,南海北部大陆坡-深海盆过渡区(114°—118°E,17°—20°N)内的深海盆属洋壳,其前新生代基底由大洋玄武岩组成,地壳厚度有自东向西增厚的趋势;区内的大陆坡属拉张减薄的过渡壳,其前新生代基底由古生代和中生代变质岩、沉积岩和岩浆岩组成。大陆坡西部有较多中、基性岩浆活动,故局部高磁异常较东部发育。     

冲绳海槽地壳结构的研究

根据1990年以来对冲绳海槽地质地球物理调查的最新实测资料,包括多道和单道反射地震、海底地震仪折射地震、重磁测量、水深测量、海底岩石拖网,结合国内外学者对冲绳海槽的调查研究成果,对冲绳海槽地壳结构进行了探讨,得出如下初步结论：（1）冲绳海槽是一个典型的发育在大陆地壳边缘、由陆壳张裂而成、处于裂谷作用最高演化阶段、洋壳即将产生、海底扩张即将出现的弧后活动裂谷。（2）根据火成岩发育、沉积层分布和地壳结构分析,冲绳海槽尚缺少已经开始“扩张”的证据,还不能确定海槽中央已经发育了大洋地壳。冲绳海槽目前仍属于拉薄的大陆地壳。（3）冲绳海槽作为一个浅海槽状地貌单元,形成于距今6Ma。作为一个弧后裂谷,自距今2Ma以来开始强烈的张裂活动。海槽中央张裂地堑（槽中槽）距今2Ma以来开始形成并逐渐发展。中央张裂地堑内的火成岩年龄不大于1Ma。因此,冲绳海槽是一个年青的、正在活动的弧后裂谷盆地。     

三维地震图像中古海陆断裂带(东赤道大西洋Chain断裂带)的结束

海陆断裂带（COFZs）是大陆裂谷时期和海洋扩张初期发育的构造板块边界的一个基本类型。通过动力模式研究,我们发现它们有3个主要的形成过程：陆一陆剪切、洋壳增生以及伴随的COFZ沿线的海陆剪切过程（LePichon和Hayer,1971;Scrutton,1979;Mascle和Blarez,1987）;然而,有关古COFZs的钻探和二维地震数据都很有局限性,虽然同类的洋一洋断裂带有相关的露头和旁侧声纳资料,但是总起来说还是非常缺乏断裂带的三维构造数据。     

东亚大汇聚与中—新生代地球表层系统演变

东亚长期处于古亚洲洋、特提斯洋和古太平洋三大构造域的大汇聚构造背景之下。印支运动后,东亚东缘形成了统一的被动大陆边缘,随着晚三叠世古太平洋板块俯冲的启动,东亚东缘的被动大陆边缘转化为主动大陆边缘,发育了与俯冲相关的蛇绿岩、I型花岗岩。晚三叠世—中侏罗世,古太平洋俯冲带持续向西迁移,板块俯冲产生的挤压应力影响到了东亚内部,发生广泛构造变形,构造体制从受E—W向特提斯构造域和古亚洲洋构造域控制逐渐向受NE向的古太平洋构造域控制转变。晚侏罗世—早白垩世早期(160~135 Ma),古太平洋板块继续西进,东亚被挤压-走滑的应力场控制,安第斯型主动大陆边缘和华北东部高原最终形成,发育少量的埃达克岩。早白垩世晚期(135~90 Ma),古太平洋俯冲带向东后撤,东亚陆缘由挤压-走滑应力场转变为拉张-走滑应力场,安第斯型大陆边缘被破坏,华北东部高原开始垮塌,伴随大量的埃达克岩、变质核杂岩的出现。在晚白垩世,随着俯冲带的后撤,东亚内部伸展作用减弱。新生代东亚发生了巨型的地形倒转,印度板块与欧亚板块碰撞最终导致中国西部的青藏高原隆升,相反,中国东部渤海湾盆地和海区的盆地群形成;构造-盆地-岩浆带体现出自西向东迁移的特征,盆地群起始时代主要在古近纪,形成了新生代西高东低的台阶式地貌格局。在新近纪盆地群由断陷转为快速拗陷,同时东亚内部的伸展构造主要受青藏高原隆起制约。     

西太平洋边缘海盆的形成与演化

从地球深部地幔流动引起的地质作用出发，结合裂谷的发展演化规律，认为地幔向东（或南东）的蠕散和流动促使亚洲大陆边缘地壳拉伸、变薄以致破裂，由大陆裂谷发展至弧后裂谷，形成西太平洋边缘海盆。最后提出边缘海盆发展演化的4个阶段，即：新生阶段（郯庐裂谷系）、幼年阶段（冲绳海槽）、青壮年阶段（日本海）和成熟阶段（南海）。     

与岩石圈拉伸有关的盆地的形成机理、类型及特征

与岩石圈拉伸有关的盆地可以出现在威尔逊旋回的各个阶段和各种不同的板块构造环境中。两种主要的拉伸盆地(裂谷盆地和被动大陆边缘盆地)在世界的油气资源中占有非常重要的地位。概括了拉伸盆地的形成机理,并分析了裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的基本地质特征和成藏特征。指出裂谷盆地能够形成大量油气藏的主要原因在于:裂谷阶段产生的封闭环境及高热流有利于烃源岩的发育和成熟,是成藏的物质基础;拉张作用形成的裂谷盆地和被动大陆边缘盆地很少遭受较大的后期改造作用,油气保存条件良好,也是这些地区富集油气的一个重要原因。低位域砂体是世界级储层和今后勘探的主要方向。     

墨西哥及墨西哥湾盆地构造单元及其演化

墨西哥及墨西哥湾盆地中生代以来可划分为两个一级构造单元,分别是墨西哥造山带和墨西哥湾盆地,进一步可划分二级构造单元6个,其中在墨西哥造山带划分了3个二级构造单元,分别是下加里福尼亚造山带、西马德雷—南马德雷岛弧带和东马德雷逆冲挤压带。在墨西哥湾盆地也划分了3个二级构造单元,分别是墨西哥湾盆地区、佛罗里达地块和尤卡坦地块。墨西哥造山带的形成是大洋板块和大陆板块相互作用的结果,但在不同构造单元上的表现不同。墨西哥湾盆地是一个中生代—新生代的裂谷盆地,包括内陆带、沿海带和洋壳带。根据墨西哥湾盆地构造地层幕将墨西哥湾盆地构造演化分为5个演化阶段,分别为晚三叠世到早侏罗世时期裂谷阶段,中侏罗世裂谷和地壳衰减阶段,晚侏罗世洋壳生成阶段,早白垩世下降阶段和晚白垩世至新生代陆源物质沉积和盐构造变形阶段。     

卡尔斯伯格脊 60°~61°E洋脊段多波束后向散射特征及其对构造与岩浆作用强度的指示

多波束声纳数据可以有效记录海底地形地貌和底质特征信息。本文利用船载多波束数据对慢速扩张的卡尔斯伯格脊60°~61°E洋脊段的典型构造地貌单元的后向散射强度特征进行了研究,在此基础上,分析了该洋脊段的构造和岩浆作用强度特征。结果表明,洋脊段I以构造拉张作用占主导,脊轴及附近后向散射强度为-29 dB左右,裂谷壁高差可达1 200 m以上,裂谷内断裂发育,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为78.7~126.2,裂谷两侧翼部线性构造较少,但轴向正断层面更宽,倾角更小;与洋脊段裂谷中段相比,末端火山活动频率较低但喷发规模较大,火山机构数量和体积也更大,且可发育深大断裂获取深部热源。洋脊段II以岩浆作用占主导,脊轴及附近后向散射强度达-35 dB,裂谷内轴向火山脊发育,裂谷壁高差小于500 m,裂谷侧翼高度与裂谷宽度的比值为77.6~116.8,裂谷两侧翼部线性构造数量众多、长宽比较大且呈近似对称,相邻线性构造之间沉积物广泛分布。通过提取挖掘与底质属性密切相关的多波束后向散射强度数据,结合海底地形地貌的分析,可以为洋中脊的构造和岩浆作用强度的定量研究提供有效的证据。     

从地质演化特征探讨墨西哥湾地区油气富集的基本规律

墨西哥湾东部主体经历了中生代裂谷拉张、中侏罗世裂谷和地壳衰减、晚侏罗世洋壳形成及早白垩世的区域沉降4个演化阶段;西部主要受中生代太平洋板块向北美板块的俯冲影响,属弧后拉张。由于持续稳定的沉降,墨西哥湾沉积了巨厚的以海相地层为主的中生代地层,并提供了有利的烃源岩、储层和盖层。大量的构造、地层和复合型圈闭为油气富集提供了有利的场所。墨西哥湾盆地为典型的高演化拉张盆地,巴西东部(包括海区)为中等演化拉张盆地,二者均已成为重要的油气富集区。我国东部海区中生界南部以海相地层为主,北部以陆相地层为主,为一个低—中等演化的拉张盆地。前二者的油气富集规律为我国东部海区中生代盆地的找油提供了借鉴作用。     

西太平洋海底弧后扩张中心发现金矿带

自1986年起,人们已在西太平洋弧后扩张中心发现多处热液成因硫化物矿床。主要分布在拉乌海盆、北斐济海盆、马纳斯海盆、马里亚纳海沟、冲绳海槽和伍德拉克海盆。其中拉乌海盆中Valu Fa海脊中金属硫化物中含金量高达29×10~(-6),平均为3×10~(-6)。样品分析表明,均属热液成因。这是首次在活动喷口区金属硫化物沉积中发现的含有原生金的样品。在冲绳海槽,大陆壳弧后裂谷和类黑矿型块状硫化物中含金量达14×10~(-6)。据最新报道,马纳斯海盆硫化物中金的平均含量为30×10~(-6),最     

西太平洋侏罗纪海洋地壳断裂特征及其成因机制*

侏罗纪洋壳为现存最古老的海洋地壳, 残留在地球表面上很少, 目前对于侏罗纪洋壳的断裂特征和构造变形了解很少。本文利用高分辨率的反射地震剖面精细解释了位于西太平洋的侏罗纪洋壳基底、沉积地层和断裂结构, 发现在研究区存在基底断层、沉积断层和垮塌断层三种类型的断裂构造, 并对其走向、倾角、断距等几何参数与变形特征进行了推测和定量研究。研究还发现, 基底断层是洋壳受到板块伸展拉张而产生的, 在后期海底沉积过程中持续发育并错断上覆沉积物, 在海底形成明显的断层陡坎。沉积断层是沉积地层自身重力作用的产物,受到沉积地层岩石性质的控制。垮塌断层是岩浆侵出或者侵入形成海山, 导致洋壳及其上覆沉积局部抬升并向两侧推移, 引起先存的基底断层和沉积断层重新错动产生的。研究区内切断洋壳基底和上覆沉积的活动断层的推测走向大体符合侏罗纪洋壳基底面起伏、重力异常骤变界面以及地磁异常条带等的走向, 表明这些断裂从侏罗纪洋中脊的海底扩张中演变而来, 并且持续活动至今。这些发育在古老洋壳上的断层能够长时间让水进入岩石圈并进入俯冲带及地球内部, 从而促进地球水循环。尽管目前尚未发现这些断裂产生大地震, 但这些断层可能随着板块俯冲而演变成俯冲带地震大断裂, 今后研究应该关注这类断层在靠近海沟之前的演化规律和潜在地震风险。     

亚洲东部新生代的扩张及其大地构造意义

本文提出新生代本区构造演化的主要趋势是大陆大洋化,它不是起因于太平洋板块向大陆的俯冲挤压,而是其向洋的扩张和蠕散、大陆不仅是一个“被动的”被洋中脊推动的飘移在软流圈上的“筏”,它有着“主动的”和独特的构造演化规律.     

洋-陆转换与耦合过程

洋-陆转换/耦合地带就是大陆与大洋岩石圈转换/耦合的特殊构造地带。探索该区动力学对于深入理解人类密集区的地质过程具有重要的意义。这里洋-陆转换/耦合过程不是指陆壳向洋壳或陆幔向洋幔之间的物质转换,因洋壳向陆壳或洋幔向陆幔的物质转换过程也是不可逆的,而是特指构造动力作用或能量的转换交接过程。洋-陆转换/耦合带的狭义定义为被动大陆边缘的陆壳明显减薄到洋壳出现的深水区;但广义定义包括上述被动陆缘裂解作用涉及的区域范围,或是大洋岩石圈俯冲作用所能影响到的区域,其核心依然是俯冲带和/或大陆边缘,也就是说,其内涵是俯冲带和大陆边缘概念的总和,包涵浅部的地理要素和深部的地质因素。当前,对于洋-陆转换/耦合带的国际关注点很多,国际地学前沿问题较多,其中主要侧重以下几个方面:(1)物质:洋内弧形成与初始陆壳生成、俯冲脱水-相变、岩浆工厂、变质工厂;(2)结构:俯冲带类型、分段性、洋-陆转换/耦合带变形型式、地幔楔精细对流结构、俯冲面糙度-孔隙度-渗透率时空特征;(3)过程:俯冲过程、构造跃迁、构造转换、深部底侵、拆沉、高压-超高压岩石剥露、弧后扩张过程、板片窗、俯冲侵蚀与增生、物质迁移-转变-运聚、多圈层耦合过程;(4)机制:俯冲起源与板块机制起源、陆缘互换机制、地震触发机制、深部拆沉与底侵动力学机制、大陆裂解与(火山型和非火山)被动陆缘形成、洋-陆转换/耦合带构造跃迁机制、高压-超高压岩石剥露新机制、岩浆动力学、主动与被动俯冲机制、海山俯冲;(5)效应:源-汇效应、地表地形过程与深部流变关联、板片窗的构造-岩浆-成矿效应、边缘海盆地与资源-能源效应、俯冲与地震-海啸-滑坡灾害链。西太平洋和印度洋更是我国走向深海大洋、实现"海洋强国"的关键海域,蕴含着诸多中国的国家利益,也具有极其丰富的洋-陆转换/耦合过程的关键科学问题。现阶段可初步概括为以下几点:(1)板块重建的洋陆转换/耦合带检验;(2)深部过程(底侵-拆沉)与机制;(3)西太平洋陆缘构造体制和机制转换;(4)俯冲带分段性、过程与地震触发机制;(5)地表地形过程与深部流变、岩石圈强度关联;(6)地史期间的板片窗及其构造-岩浆-成矿效应;(7)洋陆转换/耦合带变形型式、构造跃迁和机制;(8)俯冲脱水、岩浆工厂与岩浆动力学;(9)边缘海盆地与资源、能源和灾害;(10)西太平洋板块格局与华北克拉通破坏;(11)太平洋板块格局与华南大陆再造;(12)印度洋过程重建与青藏高原隆升;(13)东亚地史期间的洋陆转换/耦合过程。     

中、新生代的洋盆演化与亚洲地球动力学

亚洲与其相关大陆之间先后受两条弧形扩张系统活动的驱动而引起的离合过程,决定着亚洲中、新生代海陆地壳的演化。海、陆岩石圈的相对运动同亚洲大陆多条裂谷系的形成和演化具有密切关系。这些裂谷之间的地区分别构成各具特点的地球动力学区域。     

论太平洋底的断块构造

太平洋板块为全球六大板块之一.板块学者K.V.Bogolepov与(?)称沟-弧-盆系为“地槽带”,把洋底划分为“裂谷构造带”、“大洋板块”、“火山隆起”、以及“海洋克拉通”等构造单元.张文佑教授在《中国及郊区海陆大地构造图》编纂工作开始时即指出:“太平洋板块不是一个统一的整体”.本文试图以断块学说为指导,对太平洋底的构造作一初步探讨.一、西太平洋过渡型地壳构造区根据海底地壳同相邻大陆的成生联系,西太平洋过渡型地壳构造区可划分为两大部分.这两个过渡型地壳构造区大体以赤道为界.赤道以北,呈以亚洲大陆为中心的环形,称环亚洲过渡型地壳构造区;赤道以南,则呈以澳大利亚大陆为中心的环形,称环澳大利亚过渡型地壳构造区(图1).     

西太平洋—北印度洋及其洋陆过渡带:古今演变与论争

西太平洋-北印度洋及其洋陆过渡带是国家发展战略"一带一路"的海洋丝绸之路核心区,从地球科学的视野,科学地深度思考认知"一带一路"相关的地学基本问题,尤其相关两洋及其洋陆过渡带的地质与海洋的科学基本问题及其自然生态环境、灾害、资源能源状态、潜力、发展趋势,是当前地球科学界服务于国家重大需求的重要任务。因此,本文主要就西太平洋和北印度洋及其洋陆过渡带的相关固体海底科学的几个重要问题进行讨论:1、现代有关两洋突出的大洋地质问题。从两洋及其洋陆过渡带研究现状与发展需求思考,主要包括,(1)两洋及其中板块的起源、起始与生消演化问题,主要有,(1)初始三角型太平洋域板块起源、过程,包含Galapagos和西Shatsky等微板块差异成因等;(2)古今太平洋域的诸板块对东亚大陆作用时空演化过程和现今状态与趋势;(3)印度洋起始、演化与超大陆裂聚问题。(2)洋中脊研究最新进展与问题:(1)洋中脊-热点相互作用和洋中脊增生方式问题,如何思考洋中脊0 Ma处的千万年垂向增生行为与百万年侧向扩张关系问题;(2)弧后盆地扩张与正常大洋洋中脊的成因机制差异;(3)印度洋超慢速和太平洋快速扩张与差异扩张的根本动因,是否有主动与被动扩张之分,及其关于洋中脊推力问题等;(4)洋中脊跃迁死亡:洋内板块重建、洋中脊终止活动和空间跃迁的原因;(5)洋中脊-地幔柱相互作用。(3)洋内俯冲和洋内构造问题:(1)洋内俯冲带起因与洋内弧、洋中脊俯冲与陆缘板片窗、转换断层与转换型大陆边缘;(2)大火成岩省与海山链、洋底高原等。(4)印度洋海洋核杂岩与洋壳流变学问题等。(5)大洋板块驱动力问题研究进展,包括地幔对流、负浮力、海沟吸引力、洋中脊推力等新的评述讨论。2、两洋的洋陆过渡带问题。包含:(1)陆缘基底属性:冲绳海槽、鄂霍茨克海、新西兰东侧海底地壳是陆壳还是洋壳及洋内微小陆块的成因和来源;(2)洋陆过渡带的洋陆交接转换与耦合过程如何:西太平洋海山链记录的洋内重大转折事件与大陆边缘重大事件对比、洋陆转换带与地幔剥露、弧后盆地转换断层成因、转换型陆缘的形成与消减等问题。(3)西太平洋与东亚大陆的洋陆过渡带有无巨大平移转换断裂作用,其时空、规模如何,意义何在。(4)两洋交接转换与洋陆过渡带深浅部关联,即欧亚、太平洋和印度-澳大利亚三大板块汇聚,及其从深层地幔、岩石圈到地壳与地表系统效应问题,及在此背景下两洋的洋陆过渡带相关问题。3、古今太平洋板块与特提斯带、欧亚大陆板块、印度洋域板块关系,尤其现今它们的关系及其发展动态趋势。最后对"两洋一带"有关海洋地质、洋陆过渡带与深部地质作了瞻望。     

中、新生代的洋盆演化与亚洲地球动力学

亚洲与其相关大陆之间先后受两条弧形扩张系统活动的驱动而引起的离合过程，决定着亚洲中、新生代海陆地壳的演化。海、陆岩石圈的相对运动同亚洲大陆多条裂谷系的形成和演化具有密切关系。这些裂谷之间的地区分别构成各具特点的地球动力学区域。