冲绳海槽北部西坡的古三角洲沉积

自20世纪70年代我国开展东海海洋地质调査以来,在海底经常能发现河流、河口沉积物以及与水道相似的负地形、称为古河道、古三角洲或古河口等(李全兴,1990；金翔龙,1992；石斯器等,1989；秦蕴珊等、1987)第四纪气候频繁波动，造成陆架上尤其是外陆架上陆相地层与海相地层频繁交替,因此有不同时期的古三角洲和古河道保留,沉溺的古河道在我国陆架海底的不少地区均有发现。由于海底沉积作用的不均衡性,埋藏较浅的沉溺河谷从地形特征上依稀可辨,埋藏较深的在海底表面则渺无踪迹,只有借助于高分辦率的地球物理测量,才能发现其踪迹。 晚更新世末期，长江、黄河是否流经东海陆架区进入冲绳海槽,虽有不少作者论述,但终因缺少系统的实测资料而未取得共识。长江、黄河在历史上每年向大海输入巨量泥沙,加快了海淤积和推进速度,但古长江三角洲也应该是体积大、构造特征明显的大型堆积体,然而至今尚未有这方面的报道。 作者对冲绳海槽北部进行大面积高分辨率浅地层剖面分析中,发现在陆架外缘坡折线附近,近海底表面处存在大面积斜层理三角洲沉积结构,这为晚更新世末期以来自我国的大河(黄河/长江)从冲绳海槽入海提供了新的证据。     

冲绳海槽北部稀土元素沉积地球化学研究

本文对冲绳海槽北部海底表层沉积物和４个柱将苦芯沉积物样品的稀土元素沉积地球化学特征进行了系统的分析。研究结果表明：调查区表层沉积物ＲＥＥ的分布主要与沉积物的物质组成有关，特别是海洋生物沉积物组份的比例不仅影响ＲＥＥ总量的分布，而且影响标准化ＲＥＥ分布模式的形态。     

冲绳海槽北部的全新世火山碎屑沉积

分析了冲绳海槽北部的CSH1岩芯沉积物中矿物组成、化学元素质量分数和粒度的变化规律,研究结果表明,在全新世期间,日本九州岛发生了2次大规模火山喷发活动,造成大量的火山物质沉积在冲绳海槽北部。从岩芯最上部的沉积物中可识别出2层火山碎屑沉积,它们都具有沉积物粒径突然变粗、SiO2和Na2O等化合物的质量分数突然增加以及粘土矿物、挥发份、Fe2O3、MgO、CaO和Sr的质量分数迅速下降等特征。沉积物粒度数据的端员分析结果表明,冲绳海槽北部全新世沉积物中的硅酸盐碎屑是由陆源碎屑物质和火山灰按不同的比例混合而成的。有火山物质混入的沉积物的粒度分布多呈现双峰模式,粒度众数值分别为74.3和7.81μm。浮游有孔虫壳体的AMS14C测年结果表明,2层火山碎屑所对应的火山喷发年代分别为7 210和10 870 cal.aBP。其中前者与K-Ah火山的喷发时间一致,后者可能与Kuju火山在12~10 cal.kaBP期间的喷发有关。     

冲绳海槽晚第四纪沉积硅藻及其古海洋学意义

本文描述了冲绳海槽辫中KL22＋KL18岩芯的硅藻丰度、优势硅藻种的相对含量、微型硅藻的种类和丰度、热带远洋种的丰度的分布特征,讨论了该岩芯的地层年低、古黑潮流等问题。结果表明晚更新世以黑湖主干未流过研究区;岩芯中硅藻丰度和热带远洋种丰度的突然增加系新仙女木（YD）、海因里奇（H1）等古气候变冷事件留下的记录。     

东海陆架前缘斜坡(冲绳海槽西坡)北部的断块隆脊地貌

东海陆架前缘斜坡(冲绳海槽西坡)北部的断块隆脊,是呈长条形的脊状台式隆起,位于29°30′N-31°10′N;128°00′E-128°20′E之间。其由NNE向链状排列的断块山地组成,且与NNE向的断裂构造相一致,其顶部水深约300m～400m左右。从实测单道地震剖面看,隆脊的东西两侧均有断层出现。隆脊西坡倾向陆架一侧,坡度大,有的地方坡度超过10°;而东侧坡度较缓,仅1°左右,缓倾至海槽西坡坡底,并以沟坎式与冲绳海槽槽底相连。冲绳海槽地区的构造运动,使隆脊地区受到断裂构造的作用。NNE向的大断裂使该隆脊位置的东西两侧断裂下降而中间抬起,加之下部岩浆上侵,显现出链式排列的断块山地,表现为一条长形的断块隆脊构造地貌体。推测该地貌体形成的时期较晚,它是与断层的发生同时期形成的。     

冲绳海槽北部CSH1岩芯地层与碳酸盐沉积特征

对冲绳海槽北部CSH1岩芯地层及岩芯碳酸盐含量的分析表明,该岩芯记录了氧同位素3期以来的碳酸盐沉积特征,其碳酸盐沉积类型属于“大西洋型”。进一步研究表明,溶解作用对该区域碳酸盐沉积变化的影响作用不大;引起本区域碳酸盐变化的主要因素为非钙质物质的稀释作用,其中陆源物质的稀释作用可能控制了碳酸盐沉积的整体特征,而火山物质则对局部层位的沉积起到了显著作用;钙质生物生产力的变化对碳酸盐沉积的整体变化有一定的影响。     

冲绳海槽的几个沉积特征

近年来,随着“板块构造”学说的兴起,西太平洋岛弧区的沟、弧、盆成因机制的研究亦随之大力开展。国际性联合调查研究,正方兴未艾。同样,对年轻的弧后盆地——冲绳海槽的研究,也越来越引起了学者们的兴趣和重视。 冲绳海槽位于东海大陆架和琉球岛弧之间,为琉球岛弧漂离亚洲大陆而张开的弧后边缘海盆。海槽呈北北东——南南西方向延伸,并呈弧形向东南方向凸出。从地形上看,它是一个北浅南深的狭长条带,地形复杂多样,两侧断裂褶皱发育,出现了边缘沟(裂隙谷)、阶梯状断裂、地垒式隆脊。槽底有许多海岭和呈孤峰突起的小海山。海槽的最深处可达2700余米,浅处仅600米左右。在构造上,它属年轻并仍在扩张着的弧后盆地,张裂构造明显,断块构造发育,火山活动强烈。再从水动力条件看,黑潮暖流沿海槽西侧约200米等深浅自西南流向东北,沿途逐渐分支,流势减弱。如到北纬29°30′附近,主干线折向东,经奄美大岛北部的吐噶喇海峡入太平洋。另一分支——对马暖流继续北上,至北纬32°附近,又分支为黄海暖流转向黄海,而另一股则流向对马海峡。     

冲绳海槽沉积演化的时空特征

冲绳海槽是晚中新世(9～6Ma)以来形成的与板块俯冲作用密切相关的弧后盆地。将冲绳海槽的沉积演化分成3个阶段：中新世晚期(9～6Ma)-上新世末期(2Ma)、上新世末期-晚更新世(130ka)、晚更新世-现在。研究分析表明,冲绳海槽北段发育最早(中新世晚期),但盆地演化程度最低;中段发育次之而演化程度高;南段发育晚(上新世末期)而演化程度高。现阶段的冲绳海槽,其北段处于衰退期,而中段和南段处于扩阔期。构造活动在盆地的演化中占主导作用,它首先为海槽相当长的地质时期内提供宏观的初始沉积格局,其次为盆地沉积提供部分沉积物质(火山物质和热液)。在构造活动强烈的时期,地壳拉伸对沉积层序的影响大于沉积作用,当构造活动趋于缓和时,相对海平面变化控制了盆地内部沉积结构的变化。     

冲绳海槽北部的构造活动性硏究

西北太平洋各个边缘海盆虽同处于环太平洋构造活动带,但构造特征、形成机制和构造演化各不相同。例如南中国海发育在东亚大陆边缘,经过多次扩张形成了中央海盆,发育了大洋地壳,但洋陆壳边缘无火山弧发育,亦无明显的构造活动特征,地磁场平静,因此属于大西洋型边缘海盆。另一类边缘海盆如马里亚纳海槽,发育在两个海洋板块的汇聚带上,发育了活动的火山弧(马里亚纳弧)和残留弧(西马里亚纳弧),两列弧在北端合并为小笠原弧。四国海盆和帕里斯维拉(Parece Vela)海盆也属此类。 冲绳海槽与以上两类海盆不同,它发育在东亚大陆边缘地壳上,由陆壳张裂而成。在冲绳海槽和琉球海沟之间既发育了活动的火山弧(吐喀喇火山弧),也发育了大陆地壳性质的非火山弧(琉球弧主体)。东南亚地区的日本海、苏禄海槽(Sulu Trough)、班达海(Banda Sea)、安达曼海(Andaman Sea)属于这种类型的边缘海盆。但是如果把具有复杂的斜向张裂的安达曼海除外,冲绳海槽是世界上唯一一个典型的发育在大陆边缘,由陆壳张裂而成,处于裂谷作用最高阶段,海底扩张即将出现的弧后活动盆地。因此,冲绳海槽的现代构造演化将是这类边缘海盆演化的典型例证,对冲绳海槽构造活动性的深入分析研究将具有全球意义。 世界各国学者对冲绳海槽进行了许多调査研究,但主要集中在海槽的南部和中部,对海槽北部调查研极少,研究程度也最差。本文根据中国科学院海洋研究所自1988年以来在冲绳海槽北部完成的大量实测地质、地球物理资料,结合国内外其它单位的洋洋地球物理调查资料(包括海洋反射地震测量、海洋重力测量、海洋地磁场测量和水深测量),对冲绳海槽北部进行了较为详细的地质构造学研究。结果表明,冲绳海槽北部表现出强烈的构造活动特征,而不同于国内外本研究领域内流传的“冲绳海槽构造活动性南强、北弱”的观点。     

88ka以来冲绳海槽北部物源及沉积通量演化

通过对CSH1岩心131个沉积物样品中的稀土元素进行分析,恢复了冲绳海槽北部88ka以来碎屑物质来源及古环境的演化历史。结果显示,88ka以来稀土元素含量发生了剧烈的波动,范围为111~171.3μg/g(均值为130.9μg/g),高值出现在MIS2期,低值主要出现在MIS1期。在MIS4期存在显著的Ce负异常,这与底层水体通风减弱相关。物源分析表明,8ka以来冲绳海槽北部沉积物存在火山碎屑的贡献,MIS2—MIS5a期以陆源碎屑为主。在MIS2期与MIS4期及末次冰消期早期和晚期沉积物来源存在显著的差异。海平面与东亚夏季风是控制冲绳海槽北部陆源碎屑物质累积的主要因子。     

冲绳海槽北部表层沉积物中的放射虫组合

利用取自冲绳海槽北部的80个表层沉积物样品，对其中的放射虫壳体进行了定量分析研究。Q－型因子分析得到3个主因子，方差累积贡献为90．2％；3个主因子划分出了3个放射虫组合，它们的分布和组成与研究区的水团有很好的相关性。组合I以Tetrapyle circu-laris、Tetrapyle quadriloba 和Ommtartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主要分子，分布在西北部陆架和陆皮区，反映陆架水与对马暖流水相互作用的混合水环境；以Lithelius minor、Dic-tyocoryne profunda、Stylodictya multispina、Acrosphaera spinosa、Dictyocoryne truncatum、Spongaster tetrars、Stylodictya arachnia和Ommatartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主的组合Ⅱ，在东南部海槽区占优势，反映黑潮流系影响的海洋环境，同时其分布和组成又受水深的制约；以 Te-trapyle quadriloba和Monozonium pachystylum为主的组合Ⅲ仅解释了总方差的8．3％，其分布没有明显的优势区域，可能代表黑潮水到混合水的过渡环境。这3个组合的分布和变化也反映了各水体的活动范围。     

7500a BP以来冲绳海槽北部孢粉组合及古环境意义

通过分析冲绳海槽北部DOC024柱状样的孢粉记录,重建了该地区7500a BP以来的植被和气候变化历史.该孔自下而上分为4个孢粉组合带：P1带（7500-6600a BP）气候较寒冷湿润;P2（a）带（6600-4900a BP）亚热带植物花粉含量升高,气候变温暖,P2（b）带（4900-3100a BP）温度变化不明显,湿度降低;P3带（3100-1500a BP）温带植物花粉含量升高,热带-亚热带植物花粉含量降低,气温下降;P4带（1500-200a BP）随着蕨类植物的大量繁盛,气温又回升,但从300a BP起,气候又出现下降趋势.文中还对浮游有孔虫δ18O曲线进行了分析,发现它的变化趋势与孢粉组合之间存在着对应性.     

冲绳海槽北部陆坡4.4万年以来古海洋环境演化的地质记录

利用AMS^14 C年代测试、氧同位素分析和浮游有孔虫分析重建了冲绳海槽北部陆坡DOC-42孔约44cal．kaBP以来的古海洋环境演化记录。DOC-42孔沉积速率整体较低，呈明显的阶段性变化：在氧同位素3期和LGM期间沉积速率相对较大，分别为7．3和14cm／ka；末次冰消期以来的沉积速率则显著降低，与冲绳海槽冰后期沉积速率高于末次冰期明显不同；自约6．4cal．kaBP以来，沉积物堆积作用基本可以忽略，表明了受黑潮入侵引起的中国东部陆架环流体系的改变，岩心所在区域的沉积格局发生了重大变化。浮游有孔虫氧碳同位素、转换函数古温度和低温、低盐特征种Globigerina quinqueloba等一致反映了冲绳海槽北部在氧同位素3期早期约37．5～44cal．kaBP期间存在明显的低温、低盐阶段，表明该期间冲绳海槽北部的沿岸冲淡水影响明显加强，而在氧同位素3期晚期该区可能受到了黑潮暖流的影响。此外，浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata与氧同位素记录有很好的对应关系，表明它是冲绳海槽末次冰期以来的一个可靠的海洋环境指标。     

88ka以来冲绳海槽北部古环境演化:来自元素地球化学的证据

对CSH1岩心全样沉积物样品进行元素地球化学分析,揭示了过去88ka冲绳海槽北部沉积物成分、水动力条件及陆源碎屑物质源区风化历史。冲绳海槽北部碎屑沉积物母岩主要以长英质为主,在MIS 1期沉积物存在大量火山源物质。过去88ka,沉积物源区风化程度较弱,但是自冰消期以来有逐渐增强的趋势。沉积物Zr/Nb比值表明在MIS 1期和MIS 5.1期水动力较为强烈,这与黑潮增强的时间一致,可能是指示黑潮强度的一个指标。冲绳海槽北部陆坡沉积物陆源碎屑贡献在低海平面时期显著增加,而在MIS 1和MIS 5.1期生源贡献显著增加。冲绳海槽北部沉积物成分变化明显受到黑潮和入海径流的调节,实际上受海平面和东亚季风的制约。     

冲绳海槽沉积的孢粉、藻类组合

冲绳海槽又称冲绳舟状海盆,为西太平洋的年轻弧后盆地。国内外不少学者对冲绳海槽进行过地球物理、地质、古生物的研究,但有关孢粉的研究,至今尚未见报道。1975年以来,我们先后对冲绳海槽沉积的孢粉、藻类进行了系统的研究,共分析表层沉积21个站和12个站柱状剖面的100多块样品,鉴定统计15,000多粒孢粉、藻类,为海洋孢粉研究取得了大量资料。     

近万年来冲绳海槽北部浮游藻类沉积率反映的环境变化

对冲绳海槽北部B－3GC柱状样的84份样品做了浮游藻类（绝大多数是沟鞭藻孢囊）沉积率分析。冲绳海槽约6790a以前的全新世早期和3620－2390aB.P.两个阶段的沟鞭藻孢囊沉积率较高,特别是在全新世早期,孢囊沉积率明显高于其他阶段。沟鞭藻孢囊沉积率的变化反映了冲绳海槽北部全新世表层海水营养和生产力水平的变化,其趋势与黑潮影响强度的变化趋势一致。在黑潮影响甚微的全新世早期,表层海水富营养且高生产力,约6790aB.P.起黑潮影响强度明显加大,表层海水营养和生产力幅度下降,只是在3620－2390aB.P.期间因黑潮影响强度减弱而表层海水营养和生产力有小幅度上升。黑潮对于冲绳槽表层海水营养和生产力的营养,不公亩在为其本身低营养、低生产力的特性,也由于其对来自我国大陆一侧陆源输入物的阻隔作用。Operculodinium centrocarpum沉积率在剖面下段高于Spiniferites spp.,上段则呈相反的情况,Spiniferites spp沉积率较高,变化的转折点（约6790aB.P.)与黑潮对冲绳海槽影响强度出现骤然变化的时间吻合。所以,Operculodinium centrocarpum沉积率高实际上指示了偏低的表层水温,约6790aB.P.冲绳海槽北部表导水温明显上升。     

冲绳海槽晚更新世以来古海洋学的研究

冲绳海槽Z_(14-6)孔柱状样于1981年取得,该孔浮游有孔虫系统鉴定、统计及转换函数分析表明,该区12万年来曾存在三个温暖时期,末次间冰期存在两次寒冷波动。氧同位素5e亚期为最温暖时期,海水冬季表层水温高出现代1.9℃;氧同位素第2期为本区晚更新世以来最寒冷时期,冬季海水表层水温降至12.4℃,比现今低6.8℃。海水冬、夏表层水温差异与气候的寒冷程度有关,气候越寒冷,温差越大。此外,本文还就黑潮的某些古海洋学特性进行了初步探讨。     

冲绳海槽表层沉积物沉积特征的初步研究

海槽表层沉积物沉积特征的研究结果表明,冲绳海槽沉积物具有大陆和大洋之间的过渡性质,大陆及大陆架物质在近期地质历史中,始终是海槽沉积物的主要物质来源;海槽区粗粒沉积物是陆架粗粒沉积物的延续,其性质与陆架区的相似,属于再沉积形成的沉积物;沉积物中的火山物质是区分陆架和海槽沉积物的主要标志之一。     

近7300 aBP以来冲绳海槽北部上升流的演化

对取自冲绳海槽北部的DOC024岩心进行了浮游有孔虫氧同位素和统计分析,依据浮游有孔虫群落组合和Neogloboquadrina dutertrei δ18O的记录以及表层海水温度、温跃层深度的变化揭示了近7300 aBP以来日本九州西南海区上升流的演化过程。7300~7000 aBP期间,较轻的δ18O值、较高的年平均表层海水温度以及典型上升流种Globigerina bulloides的低含量和较大的温跃层深度指示这一时期该海区上升流尚不发育,其环境主要受黑潮暖流的控制;7000~4800 aBP期间,区域环境略有变化,上升流开始出现,但发育程度不高;在4800~4200 aBP期间,各环境参数的变化都说明该时期为上升流的迅速发育期,并逐渐取代黑潮成为该区环境的主要控制因素。1900~1200 aBP期间上升流发育程度有所减弱,1200~400 aBP之间上升流的发育又逐渐增强,到约400aBP以后,N.dutertrei δ18O的明显加重、年平均表层海水温度的显著下降、Globigerina bulloides含量的快速增加和温跃层的明显变浅指示近400 aBP以来是区域上升流发育程度最强的时期。     

冲绳海槽晚更新世以来高分辨率古海洋学研究进展

冲绳海槽位于东海陆架边缘，具有较快的沉积速率和较高的地层分辨率，其中蕴藏着关于陆地、海洋及其相互作用的丰富信息，它是东海从第三纪到全新世有连续沉积的惟一地区，记录了东海完整的冰期一间冰期旋回。近10多年来在冲绳海槽开展了一系列高分辨率的古海洋研究，作者旨在对其中所取得的一些成果进行总结，并对今后的研究提出一些看法和建议。