太平洋卫星测高重力场与地球动力学特征

通过多卫星测高数据的综合处理，获得西太平洋卫星测高重力场，进行不同尺度、深度构造动力信息的分离，探讨诸边缘海盆的地球动力学问题。测高大地水准面反映了研究区板块相互作用的特点，其高频成分可以刻画各海盆的构造特征。测高空间重力异常也可刻画陆架构造及盆地分布，由其推算出的海底地形含有大量的海底构造信息。各边缘海盆的莫霍面埋深具有往南变浅的趋势，与菲律宾海各海盆的莫霍面埋深大致相当，说明岛弧两侧的构造动力强度基本相似。大尺度地幔流应力场总体上反映了欧亚板块向东南蠕散和太平洋板块向北西扩张的特点；日本海北侧和南海巽他陆架的中尺度上地幔对流与地幔柱之间有着密切关系，西菲律宾海的上地幔对流强化了日本-琉球-台湾-菲律宾岛弧的活动强度；小尺度地幔流主要限于软流圈层内部，在各海盆分散，而在冲绳海槽和马里亚纳海槽则会聚，可与均衡重力异常类比。还讨论了大、中、小地幔流体系的特点及相互之间的关系，籍以阐明海盆及海槽演化的地球动力学过程。     

南冲绳海槽岩石圈构造动力作用机制探讨

由最新获得的重磁、地震和多波束地形数据 ,结合多尺度的地幔流动力分析 ,展示了南冲绳海槽岩石圈构造动力的多样性特征和其内在的联系。从上新世开始的三幕张性断陷活动是在以前的压性断裂构造的基础上发展起来的 ,向岛弧侧迁移 ,岩浆、火山活动主要集中在正断层与平移断层的交汇处。深部动力源可归结为上地幔对流产生的菲律宾海板块俯冲 ,引起岛弧岩石圈挤压褶皱而向海沟旋张掀斜 ,产生弧后岩石圈的张性构造 ;进一步引起弧后软流圈挤压隆起 ,岩石圈与软流圈耦合作用导致海槽断陷张裂、岩浆活动。冲绳海槽仍是一个软流圈在汇聚的弧后盆地。全球性左旋压扭滑移背景 ,琉球海沟南段俯冲受阻小、强度大 ,台湾—吕宋的北向挤压 ,使海槽表现为剪张性 ,由平移断层调控使张性断裂左旋雁行排列 ,整个海槽张性构造由北往南推进 ,张应力方向由NW过渡到NNW。     

菲律宾海的地势特征

菲律宾海位于西太平洋大陆边缘,它的周边被岛弧和深海沟所环绕,海域内淡数条近南北向的构造脊。近南北向和近东西向的构造将菲律宾海海底地势分割成不同的部分,构成明显不同的地势特征：（１）深海沟呈链状环绕着 海域周边分布。（２）近南北向的九州－帛琉海岭将海底分面东西两半,东半部主要是岛弧区,西半部主要是海贫区。（３）海脊与岛弧呈近南北向伸展并贯穿全区,海脊与岛弧之间为海盆。海汾底多为丘状起伏,并有轻度切割     

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.     

菲律宾海的地势特征

菲律宾海位于西太平洋大陆边缘,它的周边被岛弧和深海沟所环绕,海域内有数条近南北向的构造脊。近南北向和近东西向的构造将菲律宾海海底地势分割成不同的部分,构成明显不同的地势特征:(1)深海沟呈链状环绕着海域周边分布。(2)近南北向的九州 帛琉海岭将海底分成东西两半,东半部主要是岛弧区,西半部主要是海盆区。(3)海脊与岛弧呈近南北向伸展并贯穿全区,海脊与岛弧之间为海盆。海盆底多为丘状起伏,并有轻度切割。(4)海岭、海台呈块状分布在海盆之上,长垣分布在菲律宾海沟的东侧。(5)岛弧周围分布有岛架和岛坡地势。菲律宾海的地势特征和它的构造特征相一致。     

东海磁源重力异常、重力异常的对比和深部地质构造研究

本文着重探讨了东海各个不同地质构造区域的磁源重力异常与重力异常之间的对比差异,揭示了各个地质构造区域的深部地质构造特征. 浙江岸外的部分区域和杭州湾外的舟东隆起的广大区域深部基底具有老的地质构造格局,在这些区域中推测有相当厚度的前新生界存在,当为东海前新生界找油气资源的新前景区. 菲律宾海板块沿琉球海沟向西俯冲,不仅导致了冲绳海槽的居里面和上地幔抬升,而且它还向西扩展到陆架边缘的五岛列岛-钓鱼岛带的南段和陆架盆地东南部的广大区域.     

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。     

冲绳海槽--弧后背景下大陆张裂的最高阶段

高热流、强地震活动、火山活动、张性断层作用以及快速沉降等特征表明部绳海槽的演化已经达到了大陆张裂的最高阶段。根据地震折射和重力资料的计算表明冲绳海槽底下存在低密度的异常地幔，冲绳海槽的莫霍面介于15．4－23．8km之间。在我们提出的边缘海盆地演化旋回中，冲绳海槽处于胚胎期，即处在大陆张裂的最高阶段和弧后海底扩张的过滤阶段。冲绳海槽也可视为是威尔逊旋回中连接东非裂谷和红海阶段的一个重要的中间环节。     

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。     

南海西沙海槽岩石圈的密度结构与热-流变结构

在中德合作获得的速度－深度模型基础上，通过重力异常拟合以及地温场和流变性质的估算，获得了西沙槽的密度结构、热结构和流变结构。计算表明，海槽中部上地壳的密度比两侧低：“热”岩石圈底界在海槽中部埋深为54km，向南北两侧逐渐加深，在神弧隆起区为76km，在西沙－中沙地块达到70km；地壳热流贡献量比地幔热流小，海底热流主要来自深部；在海槽中部地幔热流最高，并且具有较高的流变强度；研究区的流变学结构具有纵向分层性及横向变化的特点，向两侧韧性层变厚，脆性层逐渐减薄。地幔顶部的脆性层底界埋深大约为26km左右，相当于650℃等温线。分析表明，海槽中部强度增加主要归因于后期的热松驰，而块体空间移动困难以及西南次海盆的扩张可能是西沙海槽没有进一步破裂的重要原因。     

构造地质过程对冲绳海槽热液活动及成矿作用的控制研究综述

在对冲绳海槽及邻区构造地质学和热液地质学调查研究成果进行全面总结的基础上,将深部地球动力学机制、冲绳海槽形成演化、岩浆作用过程、热液系统结构、流体循环模式和成矿作用特征等多方面的问题,纳入到统一的框架下,探讨了冲绳海槽构造地质过程对热液活动和成矿作用的控制机理。分析认为,区域中尺度地幔流引起了东亚大陆边缘岩石圈向东的蠕散,并驱动了菲律宾海板块沿琉球海沟向欧亚板块之下的俯冲。在弧后小尺度地幔对流、岩石圈减薄、板片反卷和俯冲后退的共同作用下,冲绳海槽发生弧后张裂。张裂作用在岩石圈内形成了网状破裂系统,为岛弧和弧后岩浆上涌提供了通道,并且引起了不同来源岩浆的干扰和混合。侵位到地壳浅部的岩浆为热液活动提供了热源和主要成矿物质来源,是影响热液活动分布的主要因素。沉积层覆盖改变了流体的浅部循环结构和原始流体成分。热液区内普遍存在的流体相分离过程,导致了广域成矿作用的发生。     

西太平洋科学大洋钻探的地球动力学成果

西太平洋聚集了地球上大量的边缘海盆和俯冲带,在全球地球动力学研究中占有举足轻重的地位,一直以来都是大洋钻探的重点区域。文章通过归纳过去40年来科学大洋钻探在西太平洋的地球动力学成果,分析当前大洋钻探的现状,进而探讨仍然存在的问题及未来钻探的区域。钻探成果揭示了边缘海盆的演化过程,包括日本海盆的弧后海底扩张成因,菲律宾海的弧后扩张和残留弧的形成模式及南海构造演化过程。深海沉积物的研究及玄武岩的地球化学分析为海盆的扩张成因提供依据,同时为了解海盆扩张过程中的地幔演化过程提供重要信息。大洋钻探成果表明,俯冲倾角大小不仅影响俯冲工厂的动力学机制,而且对俯冲板块耦合性具有控制作用。目前日本南海海槽发震带钻探项目的最大钻探深度为3056米,未来几年有望获得发震带的岩石样本。对于西太平洋的两个重要构造单元-Shatsky海隆和翁通—爪哇海台的成因机制问题,大洋钻探获取的依据仍不能单一地支持某一个假说。在南斐济海盆及赫布里斯海盆发现的大洋红层的形成主要受控于海盆的海底扩张事件。苏拉威西海和南海发现的大洋红层直接发育在大洋玄武岩之上,可能为海盆的扩张起标定作用。虽然过去进行了大量的钻探工作,但因西太平洋边缘海盆具有很大的构造多样性和复杂性,仍然有很多科学问题有待进一步开展研究。     

海洋大地水准面的多尺度分析

利用径向基函数多尺度分析方法,将GOCO05S模型海洋大地水准面分解为3个尺度,并进行详细的分析统计。分解后重构的大地水准面精度达到了±0.02m,表明了径向基函数出色的多尺度分析能力。对不同深度层面上大地水准面异常的分布及成因做了深入探讨。浅层上地幔大地水准面异常主要分布于板块边缘,呈条状,与火山热点源分布类似;深层上地幔大地水准面异常和大洋中脊所在位置部分吻合,主要呈带状或块状,与上地幔的对流有关;中间层上地幔的大地水准面异常形态介于上述两者之间,主要受火山热点源和地幔对流的综合影响。     

马里亚纳海槽的地球物理特征

本文依据国内外资料,概括性地描述和解释了马里亚纳海槽的地震、重力、磁力以及大地电测诸方面的地球物理特征,即群发地震不断发生,重力异常呈正值分布,磁力异常变化幅度小,线性排列不甚清晰,地热流高而多变,海底热液活动在海槽扩张中心仍在进行.文章最后探讨了海槽的形成机制及演化过程,并认为马里亚纳海槽在整体岛弧系极其复杂的构造运动中,正处于多轴性地向斜的发育和演化阶段,实质上是岛弧系上发育的负向构造,并自始至终属岛弧系的一部分.     

琉球海沟构造地貌

琉球海沟位于西北太平洋,与琉球岛弧和冲绳海槽同属于一个沟弧盆体系。它紧贴琉球岛弧东侧,与琉球岛弧平行延伸,长约１３５０ｋｍ,水深５０００～６０００ｍ,最大水深７８８１ｍ。其地貌明显地受构造因素控制。中新世以来,西北菲律宾海板块插入亚洲板块之下,琉球岛弧隆起,形成不对称的“Ｖ”型深海沟。海沟西坡（岛坡）陡,并受众多的横断裂切割,坡上有众多的北西—南东向的海底沟谷,还有北东—南西向的陡崖。坡间水深１５００～４０００ｍ之间为宽阔的由玄武岩质火山岩构成的阶地面,其上有浊流沉积。岛坡经多个陡崖,急倾至海沟底。东坡（洋坡）缓,是西北菲律宾海板块向琉球岛弧下插的一边,与大洋盆地相连。海沟的轴部是菲律宾海板块和欧亚板块俯冲会聚边界。由于断裂的割切,致使海沟底地貌复杂化。只在琉球海沟的中段,海沟深度超过６０００～７０００ｍ处深海沟构造地貌特征最为典型。     

九州-帕劳海脊两侧深海盆地浅部地层结构特征与分析

由于欧亚板块、澳大利亚板块与太平洋板块运动的作用,菲律宾海盆形成了全球最为复杂的海底地形地貌.以九州-帕劳海脊为界,西菲律宾海盆与帕里西维拉海盆呈现不同的构造走向与地形特征,海脊两侧发育丰富的深海地质现象与地貌特征.参量阵浅地层剖面仪因其差频窄波束的发射特点,能够获得深海海底浅地层的高分辨率剖面.本文利用参量阵浅地层剖...     

南海区域岩石圈的壳-幔耦合关系和纵向演化

南海区域岩石圈由地壳层和上地幔固结层两部分组成。具典型大洋型地壳结构的南海海盆区莫霍面深度为９～１３ｋｍ,并向四周经陆坡、陆架至陆区逐渐加深;陆缘区莫霍面一般为１５～２８ｋｍ,局部区段深达３０～３２ｋｍ,总体呈与水深变化反相关的梯度带;东南沿海莫霍面深约２８～３０ｋｍ,往西北方向逐渐增厚,最大逾３６ｋｍ。南海区域上地幔天然地震面波速度结构明显存在横向分块和纵向分层特征。岩石圈底界深度变化与地幔速度变化正相关;地幔岩石圈厚度与地壳厚度呈互补性变化,莫霍面和岩石圈底界呈立交桥式结构,具有陆区厚壳薄幔—洋区薄壳厚幔的岩石圈壳－幔耦合模式。南海区域白垩纪末以来的岩石圈演化主要表现为陆缘裂离—海底扩张—区域沉降的过程,现存的壳－幔耦合模式显然为岩石圈纵向演化产物,其过程大致可分为白垩纪末至中始新世的陆缘裂离、中始新世晚期至中新世早期的海底扩张和中新世晚期以来的区域沉降等三个阶段。     

日本南海海槽俯冲带的地球物理特征及其动力学意义

日本南海海槽是菲律宾海板块和欧亚板块俯冲消亡的地带,其东西两段俯冲带的空间重力异常、温度分布和海底热流、地壳结构、应力场特征表现出显著差异。东段四国-纪伊岛下的俯冲带表现出典型的热俯冲带的特征,菲律宾海板块俯冲方向为由南向北,总体特征为俯冲带厚度较薄、俯冲角度小和俯冲深度相当浅等;西段九州岛下的菲律宾海板块由南北方向的俯冲过渡至近东西向,总体表现为俯冲角度大、俯冲深度深、板内震源较浅等特征;这些差异可能是由太平洋板块和菲律宾海板块的运动方向和速率发生了数次的旋转和改变,以及四国海盆的扩张等诸多因素导致的。     

活动边缘带沉积盆地的地质模式

具有最长活动边缘带的海盆分布于太平洋周边。属于这种类型的海盆有:与印度洋东北部巽他岛弧、大西洋西部和西南部安的列斯和桑威奇岛弧以及西北部的马尔卡边缘有联系的海盆;地中海带西端(第勒尼尔,阿尔伏郎)和与古老岛弧共轭的黑海—里海地域的海盆。总的来说此类海盆占据不大的面积(将近300万km2),其中陆架上为200万km2和胡安德富卡海洋板块与阿拉斯加湾的数拾万平方千米。沉积盖层的总体积为600万km3,即将近3%的整个层状岩石圈。这些数值证明了这一组海盆在地球潜在的含油气性平衡表上只占有不大的份额。按深部构造和地质动力学环境特点,…     

冲绳海槽的形成与发展

冲绳海槽是位于东海大陆架外缘、东海陆架边缘隆褶带与琉球岛弧之间的一个狭长带状弧间盆地.关于它的成因,已有古琉球弧直接张裂和断裂下陷两种观点,而笔者认为,它是由于菲律宾海板块从早中新世末以来,向欧亚大陆板块下俯冲所形成的沟-弧-盆系列的一个组成部分,在其生成和发展过程中,先后经历了拗陷、断陷和扩张三个阶段.然而,扩张刚刚开始.今后它将进一步裂开,琉球弧将更加向菲律宾海方向推进.因受调查程度的限制,本文将以冲绳海槽北半部的资料为主要依据.