冲绳海槽海底地形地貌界限特征及影响因素

基于多源数据资料,揭示了冲绳海槽海底地形地貌特征.提出确定大陆坡折点、大陆坡脚点、中轴点和最深点的计算方法.通过对48条横穿大陆坡的剖面的计算,确定了东海大陆坡折点及连线、大陆坡脚点及连线;通过对39条横穿冲绳海槽轴部地形剖面的计算和综合分析确定了冲绳海槽最深点、中轴点及连线.大陆坡折线是陆架与陆坡的分界线,东海大陆坡折线总体位于200 m水深,在海槽北段至中段连续,在海槽南段跳跃.大陆坡脚线是陆坡与海槽底部的分界线,其水深自冲绳海槽北向南逐渐加深,南部大陆坡被海底峡谷强烈切割,导致大陆坡脚点分布复杂.横穿海槽北部、中部和南部的地形剖面分别呈现为W型、复合W型及U型特征,导致中轴点在海槽中部与北部多分布在海山峰及线性海山脊,在南部多分布于雁行洼地中央,由中轴点形成的中轴线是冲绳海槽东西向分界线,也表明海槽是东海大陆架向东延伸的天然分隔.海平面波动、海底峡谷影响了大陆坡折线和大陆坡脚线分布,构造和沉积控制了中轴线的分布.     

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。     

琉球海沟的构造和运动特征

琉球海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的边界，海沟西坡是大陆性质的琉球岛弧，东坡是大洋性质的菲律宾海地壳．海底地震反射探测和地震震源定位表明，菲律宾海板块沿海沟向琉球岛弧下俯冲，俯冲角度与深度沿海沟走向变化．有证据显示，由于俯冲板前缘的横向移动，海沟和岛弧正朝大洋方向后退，弧后盆地-冲绳海槽发生拉张变形．最近一次的海沟后退与冲绳海槽扩张可能是从上新世末(2Ma前)开始的，岛弧的后退移动和弧后拉张在南部与海沟走向垂直，在中部和北部与海沟走向斜交，总体上向南的运动分量占优势、与海沟后退相关的弧后拉张集中在冲绳海槽，没有证据表明对其西侧的中国东海陆架盆地产生影响、海沟后退的原因可能与俯冲板的动力不平衡以及它与周围地幔的相互作用有关．     

西南冲绳海槽的微震活动性与断层作用

2003年12月,在冲绳海槽西南部布设了15台海底地震仪。在10天的被动地震实验中,记录定位到了超过3000次的微震。地震活动的特点表现为在所有仪器的附近始终不断地有小地震发生。除了一群地震位于西南冲绳海槽的南部外(群2),所有的地震活动基本上限制在西南冲绳海槽的中部。地震活动带在梨山断层北东-南西向的延伸带上突然中断。大多数地震沿东-西向正断层排列,显示了冲绳海槽当今活动正断层发生的位置以及它是如何解释冲绳海槽南北向扩张的。根据位于弧后火山痕迹区下方的深地震估计出的纵波速度谱,3～10Hz带宽内低频地震的出现证实了下地壳/上地幔岩浆房的存在。     

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.     

中部冲绳海槽结构的地震研究

多道地震反封测线穿越了中部冲绳海槽的中央裂谷带,测线位于夏岛一84海凹附近,在这里观浏到了很高的热流值,这些多道反射记录显示出一些可能是岩浆房顶邵产生的反射波. 用10台海底地震仪和4叱炸药进行了地震折射研完,结果表明,中部冲绳海槽的地壳内,在一个强烈衰减的、6.8k血/s的层上边,有一个厚5 km、6.0 km/s的层.即使在震中距大于130 km的地方,也没有观测到来自莫霍界面的信号.这里的地壳被认为是大陆型的,但是地壳下部的Q值低,而上地慢顶部的波速和Q值都狠低. 用10台海底地震仪记录了一个月的天然地震,在这个地区测到了十分活跃的微震活动.有些海底地震仪记录到一些特殊震相,怀疑它们是来自岩浆席的反射波,类似于火山氮动产生的特珠波.     

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.     

东海重磁地震综合探测剖面研究

依据东海南部一条自东海陆架直至菲律宾海盆的重磁地震综合探测剖面,采用地壳结构重磁地震综合反演解释系统开展岩石圈结构的综合研究,制作了岩石圈结构地学断面图. 结果表明基隆凹陷为一中新生代沉积凹陷,沉积厚度达到14km;冲绳海槽盆地为弧后扩张地堑型盆地,地壳厚度仅为14.5km;菲律宾板块沿北西西方向向欧亚板块俯冲,莫霍面急剧下插,导致冲绳海槽的形成与发展;岩石圈厚度约为80km,但在370km处仅为53km,在450km至540km处岩石圈厚度大于100km.     

冲绳海槽中部地区地磁场的三分量测量

DELP-84 WAKASHIO航海期间,在冲绳海槽中部进行的船载三分量地磁测量,发现了幅度超过300nT、并与伊平屋海凹(Iheya Deep)附近的一些隆起有关的磁异常。这些隆起沿N60°E-N85°E的方向线性延伸。     

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.     

漳州—厦门地区新生代伸展构造兼论台湾海峡成因

本文研究了漳州—厦门地区的新生代辉绿岩岩墙群、玄武岩喷发特征、盆地和地堑构造以及玄武岩中橄榄岩包体的流变学特征和断面擦痕应力场。研究发现,本区辉绿岩岩墙总体走向为北东 30°,玄武岩具有伸展构造环境下的喷发特征(伸展扩张方向为北西—南东),盆地和地堑主要受北东向的张扭性断层控制,橄榄岩包体的流变学特征与世界裂谷区和大陆拉张区的流变学特征一致,主压应力轴呈高角度近直立,主张应力轴为北西—南东方向。结合整个福建沿海和台湾海峡地质、地球物理资料分析,笔者认为,福建沿海及台湾海峡地区新生代以来处于伸展构造环境,伸展扩张方向为北西—南东方向,伸展幅度向台湾海峡增大,伸展扩张中心位于台湾海峡,台湾海峡为一新生代裂谷。     

西藏打加错南北向地堑系的形成特征及其与成矿的关系

西藏打加错南北向地堑系处于冈瓦纳大陆北缘,地堑系总体延伸方向（175～190°）,延伸长度＞50 km,延伸宽度5～15 km.根据该地堑构造带内发育的鱼鳞山组（N2Qy）玄武岩测年结果以及地堑构造带内发育的活动温泉,判断该地堑构造活动时期早于13.43 Ma,现今仍在强烈活动.在打加错地堑系东西两侧的地垒中共发现5处金属矿（化）点,各矿（化）点与中酸性岩体活动及近SN断裂构造有密切关系,特别是近南北向展布的中酸性小岩体更易形成斑岩型铜矿.     

末次冰期东海陆架平原上的长江古河道

根据高分辨率浅地层剖面探测资料, 划分出虎皮礁凸起东南部浙东-西湖凹陷区末次冰期古河道体系.古河道充填沉积体的分布表明, 在末次冰期低海面时期, 长江主要途经长江凹陷进入外部陆架低地平原, 由于平缓地形的缓冲作用, 流入冲绳海槽的大型古河道难以发育, 但对低海面时期冲绳海槽北部的淡化起到了重要作用. 进一步分析认为, 在长江口外有6条大型古河道系统(A~F), 是末次冰期长江在东海陆架平原上的主要流路, 古河道分布与现在海底带状高地形有对应关系.     

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。     

冲绳海槽现代活动热水区CO_2-烃类流体:流体包裹体证据

冲绳海槽是正在发生着海底热水喷流 (黑烟囱式 )和现代成矿过程的弧后扩张盆地 .JADE热水区热液补给带水 岩反应产物中的流体包裹体研究表明 ,海底深部热流体系极度富气 ,并存在两类相对独立、密切共生的CO2 烃类流体和盐水流体 .CO2 烃类流体包裹体成分总体上与天然气田的流体包裹体成分相当 .盐水流体包裹体以H2 O为主 ,CO2 和CH4呈过饱和状态 .盐水流体在海底呈黑烟囱流体喷射 ,CO2 流体在海底呈CO2 气泡排泄 ,并形成CO2 水合物 ,烃类气体或流体可能被局部封存 .CO2 CH4 H2 S气体或流体的大量存储及其与盐水流体的反应效应导致金属硫化物工业堆积 .     

海底扩张研究之现状

海底扩张研究的进展与蛇纹石研究之间有密切的关系.研究蛇纹石的科学家应该充分了解当前海底扩张研究的最新进展,反之亦然.我们在60年代根据扩张的板块边界得到了有关海底扩张的概念,并从70年代开始对扩张轴的地质过程进行观察.在80年代前期,通过多道窄束声纳和远距离侧向扫描(Sidescan)声纳、人工潜水观察、扩张轴的多道地震反射测量所得到的地形图以及对岩石样品所进行的详细的地球化学研究等,显着地加深了我们对沿扩张轴的地质过程的理解.在80年代末海底扩张研究的发展趋势正转向对其动态过程的综合解释.     

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.     

南海东部海盆晚期扩张的构造地貌研究

东部海盆存在三组走向不同的北东向线性构造带, 它们分布于黄岩海山链南、北两侧约350 km宽的中央区内, 是张性基底断裂在海底的反映. 这三组构造带分别对应海盆三个扩张期: 磁条带异常6c~6a(24~21 Ma), 6a~5e(21~19 Ma)和 5e~5d(5c) (19~16 Ma). 东部海盆扩张方式具有不稳定性、分段性及不对称性的特点. 各扩张期内, 线性构造走向呈连续变化, 而各扩张期之间线性构造走向则均有3° ~5°跃变, 反映扩张方向存在渐变和突变的演化特点; 与扩张同期的北西向转换断层, 空间分布上呈由东向西逐步加密的特征, 各段间北东向线性构造走向变化较大, 反映扩张轴纵向延伸的分段性; 在21 Ma(磁异常6a)前后, 存在一次重要的海底扩张增速事件, 从早期的30.54 km/Ma增加到晚期的42.88 km/Ma, 对应基底断裂、沉积作用和火山活动等扩张特征的跃变; 扩张不对称率普遍东部大于西部, 扩张速率南侧明显大于北侧, 导致海盆扩张具有东宽西窄的特点及较强的不对称性.     

贵州江口平引老堡组顶部的锆石SHRIMP年龄与对比意义

华南扬子地台下寒武统(相当于寒武系新划分方案的纽芬兰统和第二统)对于揭示早期生命演化、全球生物地球化学循环以及古海洋环境变化等一系列全球性的重大科学问题具有重要研究价值.其中,对该区下寒武统进行精确的绝对年龄标定是多学科交叉研究中至关重要的一个方面.对最近于贵州江口平引剖面老堡组顶部发现的钾质斑脱岩中锆石进行SHRIMPU-Pb年代学研究,其年龄结果为(536±5)Ma(MSWD=0.75),初步认为该钾质斑脱岩可以与前人集中研究的云南梅树村剖面朱家菁组中谊村段中部(第5层)钾质斑脱岩进行区域对比,这一对比结果显示过去仅发现于内部台地浅水环境的第5层钾质斑脱岩在扬子地台较深水环境亦存在沉积记录.平引剖面老堡组顶部钾质斑脱岩的年龄结果直接约束了该剖面牛蹄塘组底部Ni-Mo多金属层的绝对年龄应年轻于(536±5)Ma,表明将Ni-Mo多金属层作为前寒武系-寒武系界线是不适宜的.结合区域对比及碳同位素化学地层学全球对比研究成果,认为朱家菁组中谊村段中部(第5层)及其相当层位的钾质斑脱岩、石岩头组底部及其可对比层位的钾质斑脱岩以及Ni-Mo多金属层可作为扬子地台区域地层对比的三个重要标志层,它们相互一致的绝对年龄初步构建了华南下寒武统的时间框架.     

韦德尔海(Weddell Sea)西北部Jane盆地的热流

Jane盆地是一个边缘海盆地,紧邻韦德尔海西北部的South Orkney海底高原东部。在盆地所得的35个热流测量值分布于67.5±4.3和92.1±3.0mW/m~2之间。除去由侧倾更正值或盆地边缘的测得值,余下的28个热流值在75.0±8.0和84.6±9.1mW/m~2之间。对在海洋钻井计划中697号钻孔于Jane盆地钻到322m深度采出的岩心进行磁性地层学研究,可回算到4.5Ma前的沉积速率。从Rss Shackleton单道地震反射数据对Jane盆地的总沉积厚度作了估计,我们推算热流测值仅仅是沉积作用时的实际热流的86—89%。沉积层的热生成量为总热流提供了1.5—1.9mW/m~2。通过年代-热流对比校正热流值给出了Jane盆地的年龄为25到32Ma之间,这与由基底深度确定的年龄相似。Seot达海位于Jane盆地和South Orkney海底高原的北部,始于异常10(30 Ma)或更年轻些。我们推算的Jane盆地的年龄表明或许它的产生先于Scotia海早期的海底扩张。重要的板块运动的证据显示出南极大陆约于65 Ma前开始顺时针旋转而离开南美板块。这种运动也许引发TJane海岸东南部的沉降和作为弧后盆地的Jane盆地的张开。Jane海岸的沉降止于异常6A时(22 Ma),根据紧靠Jane海岸东部的南极板块上的证据,我们推断,Jane盆地先于scotia海张开,而产生Jane盆地的扩张中心已转移到了scotia海,又在那里产生了海底扩张。