台湾岛以东海域加瓜“楔形”带对冲绳海槽南段的构造控制

基于实际调查资料与历史基础资料的综合分析与解释, 对台湾岛以东海域加瓜“楔形”构造带的地球物理场特征、构造属性和冲绳海槽南段弧后扩张的构造主应力方向及其变化规律进行了研究; 提出加瓜“楔形”构造带在构造上与加瓜海脊及其东、西两侧断陷盆地相对应; 并对西菲律宾海板块的运动方向和运移量进行了调整, 使构造带以东的西菲律宾海盆的北西向运动转为西侧的向北俯冲, 从而导致冲绳海槽构造主应力方向由NW-SE方向逐渐转成近南北向, 为冲绳海槽进入第二次拉张-扩张阶段提供了应力来源.     

东海及琉球沟弧盆系的海底热流测量与热流分布

利用钻井资料获得了东海陆架地区15个热流值，分析了海底热流测量的误差来源及数据精度，对东海及琉球沟弧盆系的热流值进行了分类整理，将海底热流分为可信热流值、较可信热流值和参考热流值，本文使用了前两类热流数据，共得305个，对研究区的热流站位进行了分析，发现热流测站分布很不均匀，冲绳海槽几个高热流异常区的热流测站总数占全部东海热流测站的一半多，仍有相当一些构造单元热流站住很少或者几乎没有热流值，总体上，研究区的热流分布明显地和沟弧盆系的构造特征相吻合，呈现北东向条带状分布，东海陆架为正常热流值区，冲绳海槽为高热流异常区，琉球群岛为正常热流值区，琉球海沟和菲律宾海都为低热流异常值区，根据热流推测冲绳海槽下存在深部热物质上拱，琉球海沟垭口之下存在海洋板块的俯冲，本研究区自东向西初步表现出长波长热流振荡现象，但由于测量数据稀少，目前还不能对此作更进一步的研究。     

东海及邻域的两条剖面地球物理反演与综合解释

根据东海及邻域的布格重力异常资料,在东海海域选择了中国大陆东部—东海陆架—冲绳海槽—琉球岛弧—琉球海沟的两条剖面。利用广义逆方法对两条剖面进行重力和磁力反演,结合其它地震等地球物理及地质资料,对剖面的地壳结构进行了综合研究,给出了相应的地质解释．在此基础上,对东海陆架盆地、冲绳海槽盆地的成因与性质,以及应力作用情况进行了探讨,认为冲绳海槽地壳的纵向结构是一种“二元结构”;沟—弧—盆受的主应力方向为NW向;该区平面上地质地球物理现象的分块分带与纵向上的二元构成根本原因与菲律宾海板块和欧亚板块聚敛俯冲方向有关,还与两板块接触部位形状有关．     

冲绳海槽南部基底构造特征

利用最新的重磁数据对冲绳海槽南部的基底构造进行了推断解释,研究表明,在冲绳海槽南部,莫霍面构造为一南北两端高,中间低的鞍状构造,地壳厚度在15.5~21 km之间变化.基底深度一般在4~6 km之间变化,表现为南段深度大,北段深度小,在北西向断裂系的作用下,基底局部构造大都成北西向展布,说明冲绳海槽早期的北东向带状构造受到了后期的北西向构造活动的强烈改造作用.在冲绳海槽南部发育有两条沿北北东向展布的火成岩带,一条分布在冲绳海槽扩张轴以东及琉球岛弧西侧下坡;另一条分布在冲绳海槽与琉球岛弧隆褶带的结合部位,火成岩主要是由北东向构造活动产生的,而与北西向断裂关系不密切.     

冲绳海槽火山岩Sr-Nd同位素特征及U系年龄

对冲绳海槽北段和中段的火山岩进行了U系年代及Sr-Nd同位素组成分析. 其中, 海槽北段火山岩(特别是关于黑色浮岩)年龄与Sr-Nd同位素数据以前未见报道. 根据测得年龄数据结合相关同位素组成, 作者进一步讨论了冲绳海槽岩浆演化过程认为: 海槽晚更新世以来有一期广泛的酸性火山喷发活动; 酸性岩石可进一步分成三类; 冲绳海槽岩浆物质来源于PREMA地幔源区, 海槽北、中段岩浆演化过程相似, 但与海槽南段岩浆作用差异明显; 吕宋岛弧与琉球岛弧的碰撞终止了冲绳海槽南段张裂, 直到早更新世.     

中国东部海域岩石圈结构面波层析成像

本文通过面波层析成像得到了中国东部海域及邻近地区的地壳上地幔S波速度图像,给出了主要构造单元的区划及其结构特征,并讨论了速度结构与现今构造活动及构造演化历史的关系.研究区内中下地壳的平均速度与地震活动存在比较显著的关系,强震基本都发生在低速区内或高低速过渡区.太行山以东地壳内存在几条北西向低速带,其中张家口—渤海地震带下方的低速带最为显著.东部海域划分成北黄海、南黄海、东海、和冲绳海槽等4个构造块体.北黄海具有较薄较高速的岩石圈,与南华北盆地类似,推测是中生代特提斯洋向北俯冲造成岩石圈减薄的遗迹.北华北地区具有低速的地壳和较厚的岩石圈,岩石圈地幔速度偏低且上下比较均匀,可能反映中生代沿北方缝合带持续碰撞作用的特点.南黄海具有相对较厚的岩石圈,较多地保存了下扬子克拉通的特征.在下扬子与华北地块的拼合过程中,洋壳俯冲可能是北黄海和苏皖地区上地幔低速特征的成因.在125°E以东的朝鲜半岛地区未发现这一拼合过程的遗迹.有可能整个朝鲜半岛都是华北地块的一部分;但也有可能是太平洋俯冲和日本海张开的作用完全改造了朝鲜半岛的岩石圈上地幔,抹去了以往构造运动的痕迹.东海地区的地壳厚度,特别是岩石圈厚度向冲绳海槽方向减小,反映出菲律宾海板块俯冲在弧后广大地区都有影响.冲绳海槽地区可见俯冲的菲律宾海板片以及板片上方显著低速的地壳和上地幔,为冲绳海槽的弧后扩张机制提供了证据.     

由浅源地震矩张量推断的沿琉球岛弧和冲绳海槽的应力场

使用区域(NIED MT)和全球(哈佛大学CMT)矩张量目录研究了琉球岛弧和冲绳海槽的应力场。使用NIED MT目录4年数据和哈佛大学CMT目录24年数据的联合数据集，发现沿琉球岛弧弧前分布的平行弧向的扩张应力区域，并观测到详细的冲绳海槽扩张应力场。除北东端外，该顺弧向扩张在整个琉球岛弧区域都可以观测到。该应力场通过火山链与冲绳海槽的弧后扩张应力场明显分开。由于它存在于正俯冲区域以及弱耦合俯冲区域中，倾斜俯冲的影响不足以解释平行弧向扩张的形成。因而，我们认为弧后张开过程应该在这个平行弧向的扩张中起了重要作用。沿冲绳海槽，在琉球岛弧东南部和中部观测到垂直岛弧方向的扩张应力场，而在冲绳海槽东北部，扩张轴的方向既与岛弧的法向斜交又与板块运动方向斜交。考虑了俯冲板块与弧前和弧后相互作用的二维力学模型是不充分的，因为整个琉球岛弧都观测到平行弧向扩张应力场，而且冲绳海槽东北部的扩张轴与海槽走向斜交。倾斜的弧后应力可能发源于弧后下部或者弧后大陆一侧。解释该现象的最简单的方法之一可能是冲绳海槽东北部的活动断裂作用。     

冲绳海槽弧后张裂构造及其动力机制讨论

在总结、讨论冲绳海槽弧后张裂构造的地形地貌、地球物理场和动力背景特征的基础上,归纳出海槽北、中、南三段之间的差异,以及它们在陆坡、槽底、岛坡上的不同表现特征.槽底雁行排列的地堑及断层斜切入陆坡,伴随的断块隆眷作用往南加强,使得钓鱼岛一赤尾屿隆起带区别于其北边的陆架外缘隆起带,吕宋岛向台湾的碰撞挤压引起的旋张活动加强了海槽南段的地壳拉张,从北往南岛坡侧都可以追踪出双列岛孤特性.海槽内部构造现象不能为笼统的构造动力背景所能完全解释,需要对各个典型中央地堑的具体深入探测研究.鉴于地堑、地垒、断层以及它们所界定的构造单元和它们内部发生的岩浆作用各有特点,最后讨论了各个地段中央地堑的构造属性、动力要素的差异及变化规律,以期为海槽构造动力的进一步深入研究提供借鉴参考.     

冲绳海槽地区地壳结构与岩石层性质研究

用冲绳海槽地区地质、地球物理、地球化学数据与资料，对横跨大陆边缘—大洋板块的中国东部—冲绳海槽—琉球岛弧地区进行综合研究. 根据地震体波、面波成像结果，空间与布格重力异常及磁力异常的综合解释等结果，利用调和系数法对该研究区的地壳厚度进行了计算，并对地壳属性进行分析. 同时，选择中国东部东北地区的宽甸、华北地区的汉诺坝、华南的闵溪和台湾海峡的澎湖列岛与冲绳海槽和日本岛弧的新生代玄武岩开展元素—同位素对比研究. 结果认为冲绳海槽岩石层明显减薄，上地幔低速层已达到莫霍面，在地幔中已形成交代软流层. 元素—同位素研究表明：它不同于中国东部，与琉球岛弧地区的特点也不相同. 综合分析认为：冲绳海槽地壳属于过渡型地壳，与大洋地壳的许多特点颇为相似.     

冲绳海槽南段与中、北段构造活动性对比的热模拟研究

受新生代太平洋板块弧后扩张剧烈活动的地缘特性影响,冲绳海槽构造特征复杂,南、中、北段在热液活动、断裂性质、火成岩特性、扩张时代等方面存在显著不同,因此认识该区各段构造活动性对查清其复杂地质特征具有重要意义.本文依据前人通过磁异常反演得到的居里面深度资料,利用热模拟的方法,对冲绳海槽各段深、浅构造活动性进行了探讨.模拟结果表明,南段软流层构造活动强度约为中、北段的6倍,而岩石圈浅层构造活动却相对较弱.该结论与前人所得到的地质地球物理资料相符,主要表现为:相对于中、北段,南段在海槽总体演化历程上裂陷较深;海底火成岩岩浆源区较深,结晶分异程度较弱,同化混染程度较强;切穿沉积基底的大型断裂较为发育,而沉积层内部的小型断裂分布相对稀疏;沉积层岩浆侵入活动较弱,海底所呈现出的热液活动区数量较少;现代地震活动较多,震源深度较大.根据模拟结果与实际资料的对比分析我们可以推测:(1)冲绳海槽北段可能还有一些热液区没有被探测到,也可能在历史演化进程中失去活力,或者被第四系沉积物覆盖;(2)南段存在孕育更多热液活动区的潜力.