冲绳海槽南段基底组成分析

根据反射地震、折射地震和磁力等资料,结合周边地质,探讨冲绳海槽南段基底组成。在海槽周边的东海陆架盆地、台湾褶皱带和琉球岛弧褶皱带,发育不同程度变质的晚古生代、中生代和早第三纪地层。多道反射地震表明,海槽南段沉积盖层由上第三系和第四系组成,声学基底由下第三系及更老地层构成。邻近海槽南段的折射地震揭示,除第四系．中新统速度层之外,还存在纵波速度分别为4．7—5．3km／s和6．3km／s的下第三系和中生界速度层。磁力异常分析和正反演拟合计算结果表明,海槽磁性基底主要由变质岩系构成,次为燕山期中酸性岩浆岩和喜山期中基性岩浆岩,磁性基底大部分相当声学基底。综合分析表明,海槽南段基底主要由不同程度变质的下第三系、中生界和上古生界构成;在海槽某些构造部位,已有喜山期基性岩浆岩形成。     

弧后盆地

有关岛弧的研究,在三十年代早已开始了.1930年时,荷兰一位地球物理学家在研究重力异常时发现,在印尼南部的诸岛形成了一个弧状的构造,称它为岛弧.而且发现了它以南弧形的爪哇海槽,这是个很深的海槽,在它北坡下有个很大的重力异常带.这个海槽发现后,许多地质学家普遍认为岛弧在海洋地质上是个很重要的现象,与造山运动有关.     

冲绳海槽及邻区重力异常特征及其地质意义

通过分析冲绳海槽及邻区自由空间重力异常和布格重力异常的分布特征,对其构造地质学意义进行了定性研究。冲绳海槽空间重力异常和布格重力异常较高,与其下地幔物质上涌引起的质量盈余有关;海底正向地形单元、基底隆起等具有较高的空间重力异常,而地壳浅部低密度岩浆房表现为较低的空间重力异常;布格重力异常及其上延结果反映了地壳厚度的变化,冲绳海槽地壳显著减薄,台湾地区地壳显著增厚;琉球岛弧及弧前布格重力异常受菲律宾海板片俯冲和岛弧地壳结构的共同影响,俯冲洋壳与琉球岛弧地壳的接触带位于琉球海沟以西,大致与120mGal布格重力异常等值线相对应。     

马里亚纳岛弧系的垂向旋转运动与海槽的形成

处于垂向旋转应力场作用下的马里亚纳岛弧系发生了垂向旋转运动,岛弧表面张裂而一分为二,形成东海脊和西海脊.东海脊的旋张掀斜运动使早期形成的岛弧向海沟轴方向不断迁移、沉降,同时导致马里亚纳海槽形成. 马里亚纳海槽新月形形态的形成是由于沟-弧系水平方向的差异性运动和岛弧系向东的差异性旋张掀斜运动所致.马里亚纳海槽实质上是岛弧系中发育的负向构造,始终属岛弧系的一部分.     

冲绳海槽中段地球物理场及对其新生洋壳的认识

通过对冲绳海槽中的磁场进行分析，在海槽轴部追踪到了线性磁条带异常。另外，在扩张轴附近也拖到了新鲜拉斑玄武岩。重力自由空气异常值较低。根据这是由于深部地幔大幅上升所致。地震剖面及磁力资料显示在海槽轴部有强磁性浅层侵入体及海底山，这些侵入体很可能来自于深部地幔。高温地幔物质上涌在海槽轴部形成高热流、强磁异常、多火山以及热液活动。上述现象说明冲绳海槽中段张裂轴部大陆岩石圈已经破裂，并可能已有新生洋壳形成。     

冲绳海槽南段基底组成探讨

本文根据反射地震、折射地震、磁力等资料,结合周边地质,探讨冲绳海槽南段基底组成。在海槽周边的东海陆架盆地、台湾褶皱带和琉球岛弧褶皱带,均出露不同程度变质的晚古生代、中生代和早第三纪地层。多道反射地震表明,海槽南段沉积盖层由上第三系和第四系组成,声学基底由下第三系及更老地层构成。邻近海槽的折射地震揭示,除第四系-中新统速度层之外,还存在纵波速度分别为4．7～5．3km／s和6．3km／s的下第三系和中生界速度层。磁异常分析和正反演拟合计算结果表明,海槽磁性基底主要由变质岩系构成,次为燕山期中酸性岩浆岩和喜山期中基性岩浆岩,磁性基底大部分相当声学基底。综合分析表明,海槽南段基底主要由不同程度变质的下第三系、中生界和上古生界构成;在海槽某些构造部位,已有喜山期基性岩浆岩形成。     

冲绳海槽地球动力学热模拟

冲绳海槽属太平洋沟弧盆系,长1200km,宽100余公里,平均水深超过1000m,南部最深处2334m。实地地球物理考察表明,海槽全区布格重力异常和空间异常均呈北东向相对正高场值区,平均布格异常值为79.4m Gal,海槽南端可达160m Gal;空间异常平均值为60-100m Gal。根据重力反演计算的地壳厚度为14-20km,因此海槽比西侧大陆架和东侧岛弧的地売(30km)薄10-16km,但比正常洋壳的厚度仍大得多(金性春等,1984)。从海槽区的地震剖面图(Herman et al.,1978)可见海槽盆地东西两侧分别是倾向海槽中央的高角度正断层,表明海槽是张应力控制下的断陷带。地震折射资料(Lee,C.S.,1980)表明,冲绳海槽中央断裂下面的地幔深度约为15km。另外,海槽火山发育和地震频繁。近年来,地热测量结果更引起了研究人员的重视,海橧平均地表热流为151mW/㎡,个别地方如SON84-25-C和HF9-13,热流值分别高达1056mW/㎡和1258mW/㎡ (喻普之等,1992),如此高的热流值在全球地热数据中是罕见的。 冲绳海槽的地表热流、热结构及热演化问题目前在学术界颇引人注目,曾有人应用非稳态的二维热传导方程来计算海槽的热结构1),但这种不考虑对流效应的热传导方程不能模拟介质运动对热结构和热演化的影响,特别是在构造运动的速度大于1cm/a时, 其Peclet数一般大于1,这时介质运动所携带的热量远大于传导热,即对流项起主导作用。所以作者用非稳态的二维热传导——平流方程来模拟构造热演化。     

利用重磁震资料研究山东半岛及南黄海北部地区火成岩分布

利用近年的地质调查结果,收集了前人的岩性分析及物性分析结果,结合山东半岛和南黄海北部的重力资料和磁力资料及多道地震的资料,分析了研究区重磁场特征,并且将地震识别的火成岩投影到磁力异常平面图内,利用磁力异常化极的垂向一阶导数图作为底图,判定可能由火成岩引起的磁异常,根据相似磁异常特征,划定火成岩的分布位置。分析认为山东半岛火成岩具有沿北东向发育的特点,并且受北东向断裂控制,南黄海北部地区火成岩有沿北东,北北东向发育的特点。     

日本南海海槽俯冲带的地质特征及其构造意义

日本西南部的南海海槽是一个典型的俯冲系统,由菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成,其俯冲板片包含了九州-帕劳洋脊（KPR）、Kinan海山链、四国海盆和伊豆-小笠原岛弧（IBA）等多种地质单元。为了研究不同地质单元的板块俯冲效应,本文系统分析了南海海槽的地球物理和岩石地球化学特征。重力和热流特征显示南海海槽中部具有低的重力异常（-20–-40 mGal）和高的热流值（60–200 mW/m²）,而东西两侧的热流值（20–80 mW/m²）较低。地震模拟结果显示俯冲板块的地壳厚度为5–20 km。地球化学结果表明俯冲板块的下覆地幔成分从西到东逐渐亏损。无震洋脊（如KPR、Kian海山链和Zenisu洋脊）的俯冲是控制南海海槽俯冲效应的主要因素。首先,无震洋脊的俯冲可能使上覆板块发生变形,沿着增生楔前缘出现不规则的地形凹陷。其次,无震洋脊的俯冲是大型逆冲地震的止裂体,阻碍了南海海槽1944年Mw 8.1和1946年Mw 8.3地震破裂的传播。此外,KPR和热的、年轻的四国海盆的俯冲会导致俯冲板片熔融,在日本岛弧上出现埃达克质岩浆活动,并为斑岩铜金矿床提供成矿物质。地球物理和地球化学特征的差异表明尽管IBA已经和日本岛弧发生碰撞,但作为IBA的残留弧,KPR仍然处于俯冲阶段,与日本岛弧之间有明显的地形分界,呈现单向收敛的状态。     

冲绳海槽中段磁异常特征

磁异常显示在东海陆架坳陷带以降低负磁异常为主 ,而陆架边缘隆褶带异常区则以跳跃升高的正磁异常为主 ,冲绳海槽异常区表现出 2种磁异常面貌 :在西部陆坡表现为较平缓的负磁异常 ,而冲绳海槽底部则表现为高频跳跃变化升高异常。琉球岛弧异常区则表现为降低平缓负磁异常 ,只有在靠近冲绳海槽一带表现为高频升高正磁异常。磁力异常在这几个构造带显示出明显的条带状分布特征。在测区的中南部 (2 7°4 0′ N ,12 7°0 0′ E附近 ) ,磁异常呈现出明显的磁条带特征 ,与海底地形吻合很好 ,说明海槽中段已经进入了扩张阶段     

冲绳海槽宫古段中央地堑中的火山分布及地质意义

采用中国科学院海洋研究所“科学1号”调查船及国家海洋局“向阳红9号”调查船,于20世纪90年代以来在冲绳海槽宫古段进行海底地形及反射地震调查,所取得的数据,首次详细展示了冲绳海槽宫古段南北长约200km区域内海底火山的形态及其空间分布特征。在本段冲绳海槽发育的中轴火山和岛弧火山,分别位于中央地堑和海槽盆地东部边缘紧靠琉球岛弧的西侧。岛弧火山连续性强,总体上自东北而西南都有分布;中轴火山不如岛弧火山的连续性强,只在崂山段、黄岛段、胶南段、莱西段、城阳段和李沧段分布。中轴火山是在中央地堑之后发育的。中轴火山的发育不仅改变了原来中央地堑的位置,也改变了原来中央地堑的形态。中央地堑的左旋雁行排列,以及其形态的改变都是由于中轴火山发育的结果。中央地堑的右旋展布以及海底火山对中央地堑的改造,标志着冲绳海槽的演化已经在拉张和沉降的基础上进入到一个更高级的演化阶段(海底扩张),在岩浆供应不太充足的条件下,海底火山活动是冲绳海槽低速扩张的一种形式,海底扩张沿中央地堑正在进行。     

论冲绳海槽的张裂运动

琉球岛弧系向海沟方向的旋张掀斜运动和岛弧-弧后地区地幔流的波动运动是冲绳海槽张裂运动的动力源.在张应力场作用下,自早第三纪以来,冲绳海槽长期为一负向构造.现代海槽是老海槽的继承性、阶段性发展的产物,晚中新世以来冲绳海槽的张裂运动增强与菲律宾海板块的俯冲作用增强密切相关,但它不可能形成大规模的扩张.     

重磁资料揭示的冲绳海槽及邻区断裂和岩浆岩分布北大核心CSCD

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。     

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。     

冲绳海槽轴线地质特征

冲绳海槽位于东海大陆架与琉球岛弧之间，海槽中发育着一系列平行轴向延伸的地堑型正断层。穿越海槽的地震剖面证实了海槽扩张中心的存在，扩张轴沿海槽轴线方向延伸。由于地堑构造中心的扩张速率较大，由某引起的海槽中心下陷的速率大于沉积作用的补偿速率，使海槽中心海底出现明显的下陷。在轴线的大陆坡一侧，陆源沉积占绝对优势；轴线的岛坡一侧，以火山坡碎屑、浮岩、有孔虫软泥为沉积特征。     

伊豆−博宁−马里亚纳岛弧地壳厚度分布及其对岩浆活动的指示

数值模拟研究认为洋底高原/洋脊俯冲和弧后扩张能够有效影响俯冲带岩浆活动和岛弧地壳增生。本文以伊豆?博宁?马里亚纳(IBM)俯冲带为实例,论证该结论的有效性。以卫星测高反演重力异常为基础,通过构建地球不同圈层密度模型,反演得到IBM俯冲带莫霍面埋深。本文的莫霍面埋深反演结果与地震解释结果具有一致的分布趋势。结合开源水深和沉积层厚度数据,给出了IBM俯冲带地壳厚度分布。IBM岛弧地壳体积沿走向的分布特征表明:①小笠原洋底高原和相对较小规模达顿洋脊的俯冲,都能够使得相应位置的岛弧变窄、地壳变厚、体积增大;②马里亚纳海槽扩张显著降低了岛弧地壳体积的增生量。     

东海莫霍面起伏与地壳减薄特征初步分析

收集、整理大量由地震剖面提供的沉积层厚度资料,得到东海沉积层等厚图。对完全布格重力异常进行沉积层重力效应改正后,得到剩余重力异常,利用地震资料揭示的莫霍面深度值来约束界面反演得到东海莫霍面埋深。结果表明,东海陆架盆地莫霍面深度在25～28 km之间平缓变化,地壳厚度为14～26 km,西厚东薄;冲绳海槽盆地莫霍面深度为16～26 km,地壳厚度为12～22 km,北厚南薄。东海陆架盆地东部与冲绳海槽盆地南部地壳减薄明显,拉张因子分别达到2.6和3。初步分析认为冲绳海槽地壳以过渡壳为主,并未形成洋壳。     

北黄海盆地北缘断裂带及其特征

根据最新调查获得的北黄海盆地海洋重力、海洋与航空磁力和多道地震资料,结合以往周边地区的资料,编制了北黄海空间重力异常图、布格重力异常图、磁力异常图。在重磁基础图件的基础上,通过解析延拓、任意方向导数计算、离散小波变换等处理,结合地震和地质资料,对北黄海北缘断裂带进行了综合分析。确定了北黄海北缘断裂带的存在,并对该断裂带的延伸长度、切割深度和性质进行了分析,指出北黄海北缘断裂带是辽东隆起与北黄海盆地的界线,断裂带两侧具有明显不同的地球物理场特征;而且断裂带具有多期活动的特点,对北黄海盆地的形成演化具有重要的控制作用。     

冲绳海槽西部陆坡碎屑沉积物的搬运方式:滑塌和重力流

通过对冲绳海槽2000多公里的实测单道地震资料(95和99航次)和沉积物柱状样(92航次)分析,认为滑塌和重力流是冲绳海槽西部陆坡(东海陆坡)碎屑沉积物向海槽搬运的重要方式;分析结果表明,西部陆坡这两种作用是广泛存在的。陆坡沉积物堆积速率、地形坡度和构造活动、地震、海啸等因素造成了陆坡南、北和中段之间的滑塌和重力流发育程度存在差异。海底滑塌和重力流这两种作用可以同时发生,也可以单独发生,但柱状样揭示重力流发生得更频繁。从空间分布上看,海底滑塌主要分布于上陆坡的断裂带附近,平行海槽呈带状延伸;而重力流沉积主要分布于断裂带向下一直到槽底的部位。重力流沉积主要有4种表现形式：1)沉积物重力蠕动;2)浊积平原;3)透镜状浊积体;4)沿斜坡的碎屑流沉积。上述研究表明,滑塌和重力流不仅是陆架向海槽输送物质的重要方式,也对陆坡沉积结构的塑造起了重要的作用。     

东海磁场及磁性基底特征

利用东海及邻域最新的磁力异常数据,分析东海的磁场特征,并利用该磁力数据计算东海的磁性基底界面,分析解释磁性界面的特征及地质特征。研究表明,从陆区、陆架盆地到冲绳海槽中部,磁力异常呈正负相间变化,最大值出现在福建沿海地区;磁性基底深度在4～11km之间变化。从冲绳海槽中部到琉球群岛,磁异常从正磁异常变为负磁异常;磁性基底深度为7～12km之间变化。从琉球弧前盆地到琉球海沟,磁力异常为正负相间变化,中部磁异常为负值,两侧异常为正值;磁性基底深度为7.5～11km之间变化。