冲绳海槽岩浆作用的区域性差异

冲绳海槽位于西太平洋活动大陆边缘,是一个目前正处于弧后扩张作用早期的、年轻的弧后盆地,张性断裂发育,火山活动强烈.岩石类型分布和岩石地球化学特征表明冲绳海槽中部和南部的岩浆作用存在明显差异,但迄今为止人们对于导致该差异的原因尚不清楚.对已有的冲绳海槽玄武岩的资料进行了综合对比分析,并依据冲绳海槽岩浆岩的Pb同位素组成特征,指出冲绳海槽及其所在的沟弧盆体系之下的地幔属于印度洋型地幔,相对于海槽中部的玄武岩岩浆,海槽南部的玄武岩岩浆来自地幔更高程度的熔融;冲绳海槽玄武岩岩浆受到了俯冲板块物质加入的影响,且南部玄武岩岩浆受影响的程度要高于中部,这可能受控于俯冲板块的深度(南部:100~150 km;中部:约200 km);冲绳海槽玄武岩部分属于MORB型,这应是冲绳海槽早期扩张的重要特征和证据之一.在上述分析工作的基础上,提出了今后对冲绳海槽岩浆作用的研究应主要集中在以下几个方面:冲绳海槽基底岩石类型的甄别与分布;岩浆源区地幔的类型及特征;板块俯冲对冲绳海槽岩浆作用的贡献及制约机制;冲绳海槽岩浆作用与海底热液活动的内在联系等.      

冲绳海槽岩浆活动研究进展及思考

冲绳海槽以其特有的构造地质环境吸引着众多地质学者的关注。针对冲绳海槽地区岩浆作用过程的研究是其中的核心内容之一。本文综述了近年来冲绳海槽岩浆源区物质特征、岩浆形成演化过程及其控制机制等方面研究取得的主要成果,并在此基础上指出了目前冲绳海槽岩浆活动研究工作中存在的科学问题,提出利用铀系不平衡方法研究冲绳海槽岩浆活动的新思路,同时探讨了今后一段时间内的研究方向应该集中在以下四个方面: ①菲律宾板块俯冲的脱水过程对冲绳海槽岩浆活动的作用;②俯冲过程中深海沉积物对冲绳海槽岩浆的贡献;③冲绳海槽岩浆熔融的控制因素;④冲绳海槽火山活动和海底热液活动的成因关系。     

东海冲绳海槽天然气水合物成矿地质条件与资源潜力

冲绳海槽位于东海的东部,区内天然气水合物调查研究程度低。本文分析了冲绳海槽的区域地质背景和天然气水合物调查研究现状,根据已有资料和前人研究成果,分析了研究区天然气水合物形成的地形地貌、水深、温度、热流值特征,地层、沉积、构造、气源等条件,以及区内存在天然气水合物的地球物理、地球化学和其他证据,在此基础上推测区内天然气水合物成藏存在4种可能的地质类型。即成岩型、断裂构造型、底劈构造型和滑塌型。研究认为,冲绳海槽天然气水合物资源潜力巨大。     

冲绳海槽表层沉积物放射虫属种空间分布特征及其影响因素

为探究冲绳海槽放射虫属种的空间分布特征及其海洋学意义,对采自冲绳海槽北部、中部和南部3个海域的34个表层沉积物中的放射虫群落组成特征进行了系统研究。总体看来,冲绳海槽表层沉积物放射虫丰度较高,群落组成以热带-亚热带暖水放射虫属种为主,其中优势种为Tetrapyle octacantha group、Spongodiscus resurgens和Euchitonia furcata。结果表明冲绳海槽放射虫属种存在明显的区域差异性,除T.octacantha group以外,其余暖水指示种含量总体上均呈现南高北低的变化趋势。冲绳海槽北部陆架-陆坡区受长江冲淡水的影响,温度和盐度变化较为剧烈,因此可能不利于大多数放射虫暖水指示种的发育,但T.octacantha group却因自身适宜生存的温度范围较大,进而得以在冲绳海槽北部陆坡区呈现出高值。较高的中层水温度可能是抑制亚北极中层水指示种Cycladophora davisiana在冲绳海槽分布的主要因素,而冲绳海槽的高海槛则限制了太平洋深层水种Carpocanistrum papillosum和Cornutella profunda的入侵。冲绳海槽放射虫的空间分布对区域海洋环境特征有着很好的响应,因此可以为古环境重建研究提供重要依据。     

冲绳海槽北部冷泉碳酸盐岩对海底天然气渗漏活动的指示

<正>我国东海冲绳海槽是一个年轻弧后盆地,发育高沉积速率、富有机质的新生代陆源沉积,其高热流值和多构造裂隙环境有利于烃类转化和运移,适合海底天然气水合物的形成。相关地质构造分析、底层水温实测以及地球物理调查等工作表明,冲绳海槽具有丰富的天然气水合物资源远景(范德江和杨作升,2004;方银霞等,2005;陈建文,2014)。相对于在海槽中部和南部发现了反映天然气水合物存在的BSR(拟海底反射层)地震反射特征(唐勇等,2003;2005),冲绳海槽北部缺乏天然气水合物的详细实测研究资料。     

冲绳海槽火山岩中流体包裹体特征及板块活动与金属成矿作用

<正>1冲绳海槽现代地震构造冲绳海槽位于位于中国东海大陆架—琉球群岛之间、菲律宾板块西侧俯冲构造带中。冲绳海槽区发育了许多至今仍在不断喷发的火山,特别在海槽东坡发育了—列火山岛,在海槽中心张裂地堑内发现了大量更新世以来的岩浆岩,发现的许多双峰态高铝系列玄武岩,其K-Ar年龄仅为42±0.19 Ma B.P.,因此冲绳海槽是一条     

东海陆坡及邻近槽底天然气水合物成藏条件分析及前景

在西太平洋边缘海中,东海是唯一没有获得天然气水合物样品的边缘海。利用已有的地震资料、海底温度资料等,从沉积物来源、沉积地层厚度、烃源岩条件、沉积速率、海底温度—压力条件等方面对东海水合物成藏条件进行了分析。认为冲绳海槽沉积物源丰富,沉积厚度大,且发育烃源岩地层。冲绳海槽较高的沉积速率主要分布于冲绳海槽槽底沉积中心,以及西部陆坡连接海底峡谷底部的三角洲区域。根据冲绳海槽实测的海底温度数据,整个冲绳海槽地区600m以深的范围都能够满足水合物发育的温度、压力条件。以温度梯度为30℃/km计算,冲绳海槽中水合物稳定域的最大厚度为650m。冲绳海槽盆地中普遍发育的底辟构造、背斜构造等局部构造,以及网格状断裂系统,为烃类气流体的向上及侧向运移创造了有利条件,成为天然气水合物发育的有利区带。根据已经发现的BSR特征来看,东海地区天然气水合物前景广阔。     

南冲绳海槽构造沉降的回剥和正演耦合分析

冲绳海槽是研究边缘海盆地动力学的理想区域。本文在对南冲绳海槽的地震剖面进行层序划分的基础上应用回剥法和正演法研究了海槽的构造沉降特征。利用回剥方法对南冲绳海槽进行构造沉降史的定量模拟分析表明：南冲绳海槽具有发育时代晚而演化程度高的特点,0.1Ma以来的构造沉降量占到总构造沉降量的60%以上;南冲绳海槽北端是一个持续拉张沉降的过程,而由于台湾弧 陆碰撞,在接近台湾北部的南冲绳海槽南端则有一个明显差异沉降（相对隆升）的过程。通过对比分析应用正演法模拟得到的理论构造沉降量与回剥得到的实际沉降量,发现南冲绳海槽处于早期的初始沉降阶段,南北两端均存在异常构造沉降,南端早期的异常沉降是台湾弧 陆碰撞造成的,晚期的异常沉降和北端的异常沉降是动力沉降造成的。构造沉降幅度和出现动力沉降时期的对比表明海槽具有从北至南的演化进程。     

冲绳海槽火山岩岩石系列的厘定及构造环境意义

冲绳海槽是一个处于弧后扩张作用早期的年轻的弧后盆地,是研究弧后扩张作用早期盆地演化和壳幔过程的天然实验室.随着调查研究工作的逐步展开和深入,也发现了一些新的、重要的、亟待解决的科学问题,而火山岩岩石系列归属的厘定又是其他研究工作的基础.在系统收集和整理迄今已有冲绳海槽火山岩资料的基础上,结合近期分析测试数据, 对冲绳海槽火山岩的岩石系列归属进行了重新厘定,探讨了火山岩的构造环境指示意义和浮岩与玄武岩之间的成因联系.研究结果表明:冲绳海槽火山岩分布具有以基性玄武岩和酸性(流纹)英安岩为主的双峰式特征,中性火山岩稀少,基性的玄武岩属于亚碱性系列的橄榄拉斑玄武岩,酸性浮岩可归属为亚碱性岩系的流纹英安岩或流纹岩;在构造环境判别上,冲绳海槽玄武岩表现出大洋中脊和岛弧构造环境的特点,既有别于大洋中脊扩张中心,也有别于成熟型弧后盆地,呈现出弧后早期扩张阶段盆地独特的构造环境特征;广泛分布于冲绳海槽的酸性浮岩表现出一定的岛弧环境的特点;酸性浮岩与玄武岩具有同源性,酸性岩是基性的玄武质岩浆经不同程度结晶分异和同化混染作用的产物.      

冲绳海槽地质构造对热液活动的控制机理

海底热液活动一直是当代海洋科学研究的重要前沿领域之一,了解地质构造对海底热液活动的控制作用对于认识热液系统的形成机理及寻找海底硫化物资源具有重要的指示意义。总结了冲绳海槽中部和南部地形与断裂构造、地壳结构、重磁场、热流及岩浆活动等方面的地质构造特征以及海槽热液区分布和热液产物的基本特征。通过比较冲绳海槽与马努斯海盆、马里亚纳海槽、北斐济海盆、劳海盆等基底和扩张阶段不同的弧后盆地构造特征的差异,归纳了冲绳海槽地质构造的特殊性,包括过渡性地壳性质、低扩张程度、高热流值、巨厚沉积层及双峰式火山作用等。冲绳海槽热液活动受到断裂构造、岩浆活动、扩张速率等构造因素的控制,同时受到基岩类型和沉积物盖层等地质条件的影响。海槽中部和南部平行和垂直盆地走向的两组断裂带为流体循环提供了通道,大规模的岩浆活动则为热液系统提供了充足的热量。此外,海槽内广泛分布的酸性火山岩和较厚的沉积盖层与流体相互作用,使得热液产物富含有机质、二氧化碳以及Ag和Au等金属元素。根据冲绳海槽的扩张速率和地质构造特征,推测冲绳海槽仍具有发现新热液区的潜力,其中部和南部两组断裂交汇的部位、轴部火山、受海脊俯冲影响的区域以及靠近岛弧一侧的新火山带是最有潜力的海底热液活动探索远景区。     

Initiation of arc magmatism in an embryonic continental rifting zone of the southernmost part of Okinawa Trough

The Okinawa Trough is a young, intracontinental backarc basin that has formed behind the Ryukyu arc–trench system since late Miocene time. In the Southernmost Part of the Okinawa Trough (SPOT), a cluster of active submarine volcanoes delineates a volcanic belt, which is located only ∼100 km above the Wadati–Benioff zone. We report herein new major and trace element data for the SPOT volcanic rocks. These rocks show a compositional range from medium-K andesite to rhyolite. Their geochemical characteristics are similar to those of pre-backarc rifting volcanic rocks from the central Ryukyu arc, and different from those of backarc basin lavas from the Middle Okinawa Trough and the post-backarc rifting Ryukyu arc volcanics. Therefore, despite being topographically contiguous with the rest of the Trough, the SPOT that developed in the Quaternary is not a simple backarc basin but instead an embryonic rift zone in which early arc volcanism occurs as a result of the Ryukyu subduction.     

Microearthquakes and faulting in the southern Okinawa Trough

Southern Okinawa Trough represents an early stage of back-arc rifting and is characterized by normal faulting and microearthquakes. Earthquake distribution and deep structure of fault was investigated to clarify active rifting in the southern Okinawa Trough, where two parallel grabens are located. A network of ocean bottom seismometers (OBSs) that displayed the hypocenters of 105 earthquakes were observed for a period of 4 days in southern-graben (SG). Most of the microearthquakes occurred in a cluster about 7 km wide, which on a cross-section striking N45°E dips 48° to the southwest. Relocated hypocenters, which are recorded by a local seismic network, show scattered distribution around the southern-graben. There are no remarkable surface faults in the southern-graben. On the other hand, the recalculation of hypocenter locations of 1996 earthquakes swarm recorded by a local seismic network suggests that the swarm is associated with normal faulting on the southern side of northern-graben (NG). Thus, the undeveloped southern-graben is located to the south of the developed northern-graben. Southward migration of rifting, which may be caused by migration of volcanism, could thus be occurring in the southern Okinawa Trough. The extension rate computed for the southern Okinawa Trough from the fault model of the northern-graben is 4.6 cm/year, which is 59–102% of the extension rate (GPS measurements). This result indicates that the majority of extensional deformation is concentrated within the center of the northern-graben in the Okinawa Trough.     

中国东部大陆边缘晚新生代构造演化及板块相互作用过程重建

晚新生代中国东部大陆边缘的构造活动主要集中于东海东缘。中新世以来菲律宾海板块俯冲、冲绳海槽弧后张裂、台湾弧-陆碰撞等一系列重大构造过程,塑造了现今琉球沟-弧-盆体系、台湾碰撞造山带和南海东北部的构造-地貌格局。本文基于对重磁和多道地震资料的解译,并结合前人研究成果,恢复了冲绳海槽构造演化史,阐明了冲绳海槽弧后张裂和台湾弧-陆碰撞之间的关系。在此基础上,重建了中新世以来欧亚板块、菲律宾海板块、南海板块之间的相互作用过程模型。本研究有助于进一步理解板块汇聚背景下东亚大陆边缘深部动力-热力过程对浅部构造格局变迁的制约和影响。     

冲绳海槽中部热液活动区构造地球物理特征分析

对冲绳海槽中部南奄西、伊平屋、伊士名三个现代海底热液活动区的地形、热流分布、地震、地磁场特征进行了初步研究。结果表明,海槽中部的热液活动区都集中于海槽的中央地堑中,或位于火山口的侧坡上,或位于地堑中山脊的侧坡上,热流值高而变化大,地震事件十分上频繁,地磁场曲线变化较大。这一系列特征说明现代海底热液活动区和目前的构造活动带吻合,热液活动和岩浆作用或浅成岩浆房密切相关。板块俯冲在海槽下诱生地幔物质上涌,上涌的地幔物质所携带的热量为热液活动提供了动力源,在海槽拉张过程中形成的断裂为热液流体提供了运移通道.     

Submarine hydrothermal mineralization in the Okinawa Trough, SW of Japan: an overview

The Okinawa Trough is a heavily sedimented, rifted back-arc basin formed in an intracontinental rift zone. Submarine hydrothermal activity is located within the six back-arc rifts located in the middle and southern Okinawa Trough and its distribution is controlled principally by tectonic factors. Subduction of the Daito and Gagua Ridges beneath the Ryukyu Arc has resulted in fracturing of the brittle lithosphere beneath the Okinawa Trough. Hydrothermal activity is strongest in the volcanic arc-rift migration phenomenon (VAMP) area plus the JADE site and Southernmost Part of the Okinawa Trough (SPOT) area which form the prolongation of these two ridges. These areas are characterized by extremely high heat flow locally. Submarine hydrothermal fluids from the Okinawa Trough tend to be strongly influenced by interaction of the hydrothermal fluids with organic matter in the sediment resulting in high alkalinity and NH₄⁺ concentrations of the fluids. The fluids also contain high concentrations of CO₂ of magmatic origin. Submarine hydrothermal mineralization in the trough is diverse. The CLAM site consists principally of carbonate chimneys. Interaction of the hydrothermal fluid with organic matter in the sediment is particularly strong at this site. This is most probably a sediment-hosted deposit in which sulphide minerals have deposited within the sediment column leaving ‘spent ore-fluids’ to emerge at the seafloor. The JADE site consists of active and inactive sulphide–sulphate chimneys and mounds. The Zn–Pb-rich sulphides at this site contain the highest concentrations of Pb, Ag and Au so far recorded in submarine hydrothermal sulphide deposits. At Minami-Ensei Knoll and Hatoma Knoll, active and inactive chimneys consist principally of anhydrite and barite as a result of phase separation of the hydrothermal fluids beneath the seafloor. An intense black smoker has recently been discovered at Yonaguni Knoll in the SPOT area. If it is confirmed that sulphide mineralization is dominant at this site, this could be a highly prospective area. The most prospective areas for economic-grade minerals in the Okinawa Trough appear to be the JADE site and the SPOT area.     

中国海域的天然气水合物资源

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质。据估算,全球天然气水合物中碳的含量等于石油、煤等化石能源中碳含量的2倍。在人类面临化石能源即将枯竭的时候,各国科学家和政府都把目光投向这一未来能替代化石能源的新能源。新生代构造演化历史、沉积条件、沉积环境等显示,南海具有生成和蕴藏巨大天然气水合物资源的条件;南海海域的地震反射剖面多处显示存在BSR反射波;2007年已钻探见到水合物样品。东海冲绳海槽在第四纪的沉积速率高(10~40cm/ka),槽坡存在泥底辟构造和断裂活动,从上新世以来发生过两次构造运动,这些对天然气水合物的形成是十分有利的;因此,中国海域的天然水合物资源是十分丰富的,在不远的将来它可能成为新的替代能源。     

The Crust Velocity Structure of Profile 820 in the Area of East China Sea and Its Vicinity

THE CRUST VELOCITY STRUCTURE OF PROFILE 820 IN THE AREA OF EAST CHINA SEA AND ITS VICINITY     

Slab rollback suggested by latest Miocene to Pliocene forearc stress and migration of volcanic front in southern Kyushu, northern Ryukyu Arc

The northern Ryukyu Arc has active backarc rift, neutral-stress forearc, and active accretionary prism. The Okinawa Trough has been shaped by the episodic rifting in the backarc. Paleostresses were inferred in this study from mesoscale faults in Neogene forearc sediments called the Miyazaki Group, southeast Kyushu in the northern Ryukyu Arc. The forearc stress changed from compressional to extensional from the latest Miocene through Early Pliocene time. The stress history is concordant with the transition in tectonic regime from folding to rifting in the backarc. The transition in the stress state occurred simultaneously also with trenchward movement of the volcanic front. These phenomena suggest that the subducting slab under southern Kyushu became steeper in the Early Pliocene. Extensional tectonics ceased sometime in the late Pliocene or early to mid-Pleistocene, concordant with the counterclockwise change of subducting direction of the Philippine Sea Plate.     

冲绳海槽构造演化及其与岩浆、热液和沉积作用的关系：研究进展与展望

冲绳海槽是西太平洋沟-弧-盆体系中典型的弧后盆地。其独特的大地构造位置,岩浆、热液活动与沉积记录一直是学术界研究的热点。基于前人的研究成果,本文综述了冲绳海槽的构造活动对岩浆、热液与沉积的控制作用。菲律宾海板块的俯冲导致了冲绳海槽的形成,并发生了弧岩浆、弧后岩浆和斜切弧后岩浆作用,这三种岩浆作用导致了热液活动在平面分布上的三种不同分区。岩浆的发育和菲律宾海板块俯冲造成的断裂系统为冲绳海槽热液的发育分别提供了热源和通道。在~416 ka发生的浙闽隆起带沉降,导致了冲绳海槽北部的沉积物由粗变细。最后针对冲绳海槽的研究现状,文章对未来的进一步研究作了展望。