由反射和广角地震数据得到的冲绳海槽最南端的地质构造

在冲绳海槽进行的天然地震实验期间,用海底地震仪记录到了两条反射剖面的数据。这两条剖面上均用3台海底地震仪,长度都约为65km,位于冲绳海槽轴线的西南部。对这些反射地震数据的处理反映了沉积单元的最新改变。两条剖面的广角地震数据的正演模拟揭示出有1～2km厚的沉积层上覆在声学基底之上,其特征是地震波速在3.2km/s～3.5km/s之间。只有一个剖面可以模拟地壳厚度,并确定为10km左右,向着南部的琉球岛弧方向增厚。使用重力模拟对两条剖面都进行了附加的约束,特别是对剖面1的深部构造进行了约束。     

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.     

冲绳海槽海底结构的地球物理调查

冲绳海槽位于东中国海的东部,琉球群岛之西,NE—NEE弧形走向,是西太平洋内弧盆体系中一个典型的弧后盆地。据作者计算,冲绳海槽莫霍面深度在15—23公里深处,属过渡型地壳。海槽的南、北段,在地壳结构、海底热流和火山作用等方面都有差异。南段地壳薄不超过17公里,热流值高一般大于3HFU,火山作用显著,构造破坏和地形起伏都较大。严格说来,冲绳海槽的南段才是构造定义的海槽(即弧后盆     

冲绳海槽年代地层与沉积速率

采用AMS14 C ,常规14 C和ESR等方法 ,对冲绳海槽的 6个代表性岩芯进行了对比测年研究 .同时 ,对各岩芯连续性定向样品 ,进行了系统剩磁测量分析 .利用测年数据 ,特别是浮游有孔虫壳体的AMS14 C年龄 ,标定极性事件和极性漂移 ,并据此计算了各站及不同时代的沉积速率 .结果表明 ,槽底平原沉积速率高 ,不亚于东海陆架 ,一般在 1 0～ 30cm/ka之间 ,某些区域高于 40cm/ka ;同时代不同地貌部位或同地貌部位不同时代 ,沉积速率相差较大 ;冰后期沉积速率高于末次冰期沉积速率     

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.     

冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动与应力场

依据1977-1991年mb5.0的地震目录和汇编的68个地震机制解, 分析了冲绳海槽和琉球岛弧的地震活动特征和应力状态, 提出了29N附近的吐噶喇海峡断裂带是一条切穿岩石圈的地震断裂带, 指出产生该断裂带南北两侧俯冲板舌内应力状态不一样的主要原因是两者俯冲深度不同所致。提出了冲绳海槽在进行NW-SE方向的扩张过程中同时伴有垂直于海槽的正断层作用。并初步提出了冲绳海槽区有两个发震层分布的可能。      

冲绳海槽地震海啸的数值试验研究

在分析东海水深与地震情况基础上,我们认为冲绳海槽地震具有引发海啸的条件,并对该区海啸传播过程采用单侧破裂方式的有限移动源模型和高阶Boussinesq方程做了一维有限差分法数值模拟,给出了海啸传播过程波形和速度变化图.我们从模拟结果得到初步结论:冲绳海槽特大地震海啸传播到上海近海在5小时后,近海波高在几十厘米范围内.     

冲绳海槽中南部18 ka以来的底栖有孔虫与底层水演化

根据冲绳海槽中部E017孔底栖有孔虫的定量分析, 结合浮游有孔虫氧碳同位素、AMS14C测年和前人在冲绳海槽南部的研究资料, 对18 cal. ka BP以来冲绳海槽中南部的底层水团演化进行了初步研究. 结果表明冲绳海槽中南部底栖有孔虫在9.2 cal. ka BP以前的冰期-冰消期以Bulimina aculeata (d’Orbigny), Uvigerina peregrina (Cushman), Hispid Uvigerina和Uvigerina dirupta (Todd)等为主. 在9.2 cal. ka BP以来的冰后期以Epistominella exigua (Brady), Pullenia bulloides (d’Orbigny), Cibicidoides hyalina (Hofker), Sphaeroidina bulloides (d’Orbigny)和Globocassidulina subglobosa (Brady)等为主. 底栖有孔虫堆积速率(BFAR)与生产力定量估算值及底栖有孔虫群落组成等一致反映冲绳海槽中南部冰期-冰消期表层古生产力和有机质通量高于冰后期, 并且在冰期-冰消期表层古生产力由海槽南部向中部逐渐增加, 可能与陆源营养物质的接收量差异有关. 脉冲式有机质输入的指示种E. exigua在9.2 cal. kaBP以后的大量出现可能反映冰后期河流季节性脉冲式注入较冰期-冰消期明显增强, 而且海槽中部接受河流季节性注入的强度可能大于南部. 底层水含氧量与流通状况的典型标志种分布特征显示冲绳海槽中南部冰期-冰消期的底层水流通状况较冰后期弱, 反映冰期西北太平洋中深层水演化没有对冲绳海槽中南部底层水团性质产生影响. 此外, 胶结壳底栖有孔虫的丰度变化和碳酸盐溶解作用表明18 cal. ka BP以来冲绳海槽的碳酸盐溶解作用逐渐增强, 其中9.2 cal. ka BP至今碳酸盐溶解作用急剧增加, 并于最近3 cal. ka BP左右形成现代的浅溶跃面.     

冲绳海槽南部20ka来的放射虫古海洋学意义

对冲绳海槽南部 2 5 5柱状样的 6 5个样品进行放射虫定量研究 .根据属种分布和Q型因子分析结果 ,冲绳海槽南部近 2 0ka来出现过 3个不同的放射虫组合 ,冰期的Tetrapylequadriloba组合与表层高生产力和沉积物中富有机碳含量有关 ,冰后期的Carposphaeraglobosa组合和Polysoleniaspinosa组合对应于较低的表层生产力 .而放射虫碎壳率的变化显示冰后期SiO2 的溶解作用较冰期强 .     

近万年来冲绳海槽温跃层的高分辨率记录

通过对冲绳海槽北部Ｂ－３ＧＣ柱状样的分析,在高分辨率地层学的基础上,结合冲绳海槽南部柱状样的结果,利用浮游有孔虫组合和氧碳稳定同位素对近万年来温跃层深度的变化进行探讨结果表明,６４００ ａ之前,温跃层较浅,此后加深,在大约４０００～２０００ａＢＰ期间深度减小;此外,温跃层的变化与表层海水古温度的变化具有良好的正相关性．这些变化在冲绳海槽南北海区大体一致,可能与黑潮暖流的变迁密切相关,也说明黑潮主流轴６４００ ａＢＰ以后和４０００～２０００ａＢＰ期间可能发生过强度或主流轴位置的变化．８２００～６４００ ａＢＰ期间冲绳海槽中的黑潮分支可能在逐渐增强。     

东海冲绳海槽陆坡天然气水合物的地震学研究

本文通过对东海973 航次在冲绳海槽取得的多道地震数据进行有针对性的特殊处理,形成一套针对天然气水合物地震学研究行之有效的处理思路,提高速度分析的精度和分辨能力,压制浅层多次波,资料在保持一定信噪比的基础上尽可能的提高分辨率,相对振幅处理以及用于AVO分析的预处理等.在此基础上对天然气水合物进行识别和预测,我们发现在冲绳海槽南部西侧槽坡附近以及海槽内部发育有一系列泥底辟构造,在这些底辟构造的顶部明显存在与天然气水合物赋存相关的地球物理特征,如似海底反射层（BSR）、与海底反射同相轴极性相反,BSR上方的振幅空白区以及BSR上下的速度异常.从该区域的地质背景资料分析,冲绳海槽不仅具有很高的沉积速率并且海槽西侧的断层活跃,提供了富含有机质的物源以及用于天然气运移的通道,有利于天然气水合物的形成.     

冲绳海槽地区地震潜在海啸对中国东南沿海的影响研究

采用球坐标系下非线性浅水波方程, 研究日本本州M9.0大地震引发的海啸对中国东南沿海的影响, 并计算了冲绳海槽构造带上3个不同段落可能发生潜在地震引发的海啸, 分析这些海啸与日本大海啸的浪高和走时关系. 结果表明, 日本地震海啸模拟结果与日本当地报道及中国东南沿海7个验潮站的报道结果相符. 冲绳海槽构造带中段可能发生的3次不同震级（M7.0, M7.5, M8.0）潜在地震引发的海啸到达中国东南沿海的时间比日本海啸提前约4个小时, 从震源区传播3个多小时即可到达华东沿海部分验潮站. 冲绳海槽M7.5潜在地震海啸在验潮站上计算的波高与日本海啸相当, 中冲绳海槽M8.0潜在地震海啸在大陈站的波高将超过0.9 m, 在坎门站波高将超过1.8 m. 北冲绳海槽的潜在地震海啸威胁主要集中在江苏盐城、 上海一带, 南冲绳海啸主要对台湾东北部和浙江沿海产生威胁. 本文对冲绳海槽构造带上潜在地震引发海啸的模拟结果, 可为中国东南沿海地区的防震减灾、 海啸预警提供有意义的参考.      

冲绳海槽Jade热液区热液硫化物的元素富集与铀系同位素组成

测定了冲绳海槽Jade热液区（127°04．5′E,27°15′N,水深1300～1450m）热液硫化物的元素和铀系同位素组成．结果表明,含硫酸盐矿物的热液硫化物（样品HOK1和HOK2）具有LREEs相对富集的特点,所研究的热液硫化物样品（除样品HOK1外）属富Zn型热液硫化物．与其他海区的富Zn热液硫化物相比,具有高Zn,Pb,Ag,Cd,Au和Hg含量,低Fe,Al,Cr,Co,Ni,Sr．Te,Cs,T1和U含量,以及极低的210Pb放射性比度值和210Pb／Pb比值的特点．在以闪锌矿为主的热液硫化物中,稀有元素Hf与U,Mn元素之间以及分散元素Ga与Zn之间均存在显著的正相关关系,且Au,Ag与Fe．硫化物有关,低温阶段有利于Au,Ag的富集．同时,Fe-Bi之间和Zn-Cd之间的正相关关系,不受矿物组合变化的影响．根据热液硫化物中210Pb／Pb比值（3．99×10^-5～5．42×10^-5）,结合其具有U同位素（^238U含量1．15×10^-6～2．53×10^-6。^238U放射性比度值1．07～1．87dpm／g,^234U放射性比度值1．15～2．09dpm／g,234U／^238U比值1．07～1．14）存在,而^232Th和230Th均处于背景水平的事实,得到冲绳海槽Jade热液区热液硫化物样品的形成年龄在0．2～2ka之间．     

冲绳海槽活动热水成矿系统的氦同位素组成:幔源氦证据

冲绳海槽长英质火山岩的3He 4He比值 (R)为 5 3～ 8 7RA(RA 为大气的3He 4He比值 1 4× 10 - 6 ) ,显著不同于壳源花岗岩和壳源长英质火山岩 ,而接近于MORB和弧安山岩 ,揭示长英质岩浆系玄武质岩浆派生产物 ,后者来自受俯冲带组分混染的楔形地幔 .海底下部热水成矿系统具有极高的3He 4He比值 ,最下部浸染 脉状硫化物R RA 变化于 12 3～ 2 9 3之间 ,块状硫化物该比值介于 10 7～ 17 9之间 .3He极大富集可能与地幔热柱作用有关 ,反映了深部地幔氦的贡献 .上部热水成矿系统及其产物的R RA 变化于 2 6～ 8 0之间 ,黑烟囱流体该比值为 6 5 ,CO2 流体该比值为 5 8～ 6 6,重晶石为该比值 4 3～ 6 0 .硫化物烟囱显示R RA 分带 ,自内而外R RA 值降低 ( 8 0→ 6 0→ 2 6) ,证明上部热水成矿系统仍有地幔氦注入 ,但因热水流体与海水的大量混合而被稀释 .     

冲绳海槽南部20ka来深水底栖有孔虫的古海洋学记录

对冲绳海槽南部255柱状样的66个样品进行底栖有孔虫定量研究。结合浮游与底栖有孔虫稳定同位素分析和AMS~(14)C测年,追溯20ka来深海环境和表层古生产力的变化历史。底栖有孔虫胶结质壳比例和浮游有孔虫碎壳率的变化揭示冰后期的碳酸盐溶解作用比冰期的强。属种分布和Q型因子分析结果显示冲绳海槽区近20ka来存在冰期、冰消期和冰后期3个明显不同的底栖有孔虫组合,其中冰期的Bulimina aculeata组合(特别是优势种Uvigerina peregrina)与高的表层初级生产力和沉积物中富有机质含量有关,冰后期的Uvigerina asperula组合对应于较低的表层初级生产力,而冰消期的Chilostomella oolina组合则可能反映底层水体低氧含量。     

运用超微化石探索晚第四纪冲绳海槽上层海水垂向结构的变化

下透光带钙质超微化石Florisphaeraprofunda的相对丰度 ,为揭示混合层厚度等海水上层结构的变化提供了新的可能 .冲绳海槽南北 3个站位近两万年来的沉积分析一致表明 ,F .profunda的百分比从冰期到全新世显著增高 ,海槽南部在距今约 4ka前再次一度减低 ,其变化与热带深层水种浮游有孔虫Pulleniatinaobliquiloculata的趋势一致 ,反映冰期时黑潮东移 ,海水混合层减薄 ,温跃层变浅 ,同时海水上层的浊度可能增大 .距今 4ka前黑潮可能再度东移 .     

冲绳海槽200ka的孢粉记录及冰期-间冰期旋回古环境重建

本文对冲绳海槽中部MD982194钻孔29.78m近200kaBP的岩芯进行了孢粉研究.结果表明,孢粉组合主要表现为裸子植物与草本植物花粉之间的交替.带气囊类的松属、铁杉在间冰期的1,3,5和7氧同位素期显著增高,而草本则在冰期阶段占优,两者的含量变化显示出对冰期-间冰期环境变化的敏感响应.本钻孔发现莎草科花粉在冰期阶段含量大幅度增加,伴随蒿属、禾本科、菊科、藜科和淡水藻类的显著升高.它们与轨道尺度的海平面变化呈现十分吻合的负相关关系.草本花粉总量的周期性变化可以作为该区域海平面变化的替代性指标.末次盛冰期的海平面下降导致陆地与冲绳海槽的距离大幅缩小,源于长江的物质随河流进入大陆架后因流速急剧降低发生沉降,导致上游物质难以被远距离搬运到海槽.因此,冰期阶段冲绳海槽的孢粉物质可能主体来自于大陆架前缘的地表植被,而间冰期带气囊类花粉的比例增大与海岸距离较远和风力搬运物质的比例增加有关.钻孔的孢粉组分更替与气候变化也有显著的对应关系,反映出氧同位素7,5和1期木本含量高,并与东亚夏季风增强和降雨量增大有关.其中MIS5.3,MIS5.1和MIS3.3段的松属花粉峰值可能与轨道和亚轨道周期的地表太阳辐射和季风增强有密切联系.研究认为,盛冰期的东海陆架平原的气温和降雨量都有较明显的下降,但低海面时期裸露的大陆架平原可能并非由半干旱的地带性草原所覆盖,而是以疏林草地及密布的隐域性植被(河流补给淡水湖沼和湿地)组成.海平面变化引起的海岸距离伸缩和源区气候变化对陆源物质通量和孢粉组分更替起到联合制约的作用,而冲绳海槽冰期-间冰期尺度的海岸线距离变化在孢粉信号中的表现要明显强于陆源区域的气候变化.     

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.     

第四纪盆地隐伏断层活动性的D-T法研究及应用

本文在跨断层钻孔勘探的基础上,针对钻孔联合剖面提出了钻孔沉积深度-时间(D-T)分析方法。该方法以深度为纵轴、沉积时代为横轴做每一钻孔的D-T曲线,分析同一钻探场地断层两侧D-T曲线反映的沉积速率的差别,判断断层的活动时代和错距。该方法在福州盆地和泉州盆地的城市活断层探测项目应用得到较好的结果。最后分析了该方法的影响因素,指出钻探场地的地形(古地形)的稳定平坦是D-T法的关键。     

中国东北远离海沟陆内弧后扩张形成新生代火山的深部地球动力学背景

板块俯冲时海沟位置存在不变、前进和后撤 3种情况 ,后撤俯冲可能造成弧后扩张 .层析成像等资料显示 :太平洋板块低角度俯冲到欧亚板块之下后没有穿透 670km相变界面 ,而是平卧于该界面之上 .这种平卧过程可能始于 2 8Ma前 .地球动力学计算表明 :俯冲板片前缘触及上下地幔相变界面而受阻平卧时 ,有利于形成后撤俯冲和弧后扩张 .中国东北火山形成很可能属于这种后撤俯冲、远离海沟陆内弧后引张、地幔热物质上涌、减压熔融的情况 .