16 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源及其对上升流演变的指示

基于¹⁴C测年,通过对OKT12孔有机碳、氮含量及碳同位素、粒度等指标的分析,探讨了16 ka以来冲绳海槽中南部有机质来源及其对上升流演变的指示。研究发现,TOC堆积速率、δ¹³C和TOC/TN比值等指标呈明显的三阶段变化。陆源C₃植物、海源浮游生物以及台湾河流悬浮体是OKT12孔有机质的3个主要端元。δ¹³C和TOC/TN比值物源判别显示,低海平面时期（16~10 ka）,OKT12孔有机质主要来自陆源输入和海源浮游生物的贡献;10~7 ka阶段主要来自台湾河流悬浮体贡献,反映了早全新世以来黑潮的加强;高海平面以来（7~0 ka）,OKT12孔有机质以海源浮游生物贡献为主,其变化反映了上升流的强弱波动。7~4 ka海洋浮游生物贡献量的增加指示上升流增强,4 ka以来贡献量减少指示上升流减弱。上升流变化与黑潮强弱、流轴位置变动有关,两者受到高频气候事件ENSO活动控制。

     

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.     

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。     

冲绳海槽浮岩研究

目前国内外对冲绳海槽槽底火山岩的研究尚处在初级阶段。笔者对槽底八个样点的浮岩进行了系统的矿物岩石学研究。本文首次对酸性浮岩的中、基性火山岩包体进行了研究,揭示了酸性浮岩下部有相当面积的玄武岩及安山岩存在的事实。旨次提出海槽浮岩具有由基性→酸性较完整的火山活动旋回的认识。提出酸性浮岩是基性熔浆演化到后期的产物的观点,从而解释了存在多年的关于冲绳海槽构造问题争议中的焦点问题之一——“冲绳海槽既为弧后盆地,何以有大量酸性火山岩分布”的质疑。提出冲绳海槽浮岩属于岛弧火山岩的观点,对冲绳海槽构造的科学认识起了一定的积极作用。     

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.     

冲绳海槽中部和南部玄武岩的区域性差异及其成因研究

本文从岩石学和岩石化学角度出发 ,对冲绳海槽中部和南部玄武岩样品进行了对比研究。结果表明中部和南部玄武岩均系亚碱性玄武岩 ,其中前者兼具钙碱性系列和拉斑玄武岩系列两种性质 ,后者则主要属拉斑玄武岩系列。根据岩石化学特征命名 ,中部样品主体为石英拉斑玄武岩 ,南部样品则为橄榄拉斑玄武岩。两区海槽玄武岩岩浆均由下伏地幔岩部分熔融而成 ,但源区地幔性质不均一 ,岩浆演化程度各异。中部样品源区地幔性质为过渡型 ,结晶分异程度较高 ;南部样品源于近亏损或富集型的地幔 ,结晶分异程度较弱 ;另外两区玄武岩样品均受到了不同程度的陆壳物质混染。中、南部海槽玄武岩在岩石学、岩石化学方面的差异与源区地幔性质不均一和岩浆演化程度各异有直接关系。海槽玄武岩构造环境属于过渡洋中脊玄武岩 (张性 )与岛弧玄武岩 (压性 )之间 ,代表的仍是海槽早期的岩浆活动。     

末次冰盛期以来冲绳海槽古海洋环境研究进展

冲绳海槽处于东海与西太平洋边缘的交界处,不仅对全球气候变化响应敏感,其环境变化也影响着东亚边缘海,乃至东亚大陆的环境,是研究古海洋环境的理想区域。该区域的古海洋环境研究多集中于末次冰盛期以来,因此本文以冲绳海槽为主体,总结了该区域末次冰盛期以来古海洋环境变化的相关研究,主要包括3个方面：古海平面、温度和盐度等;沉积物来源及其演化;黑潮及其对海洋环境的影响。该区域末次冰盛期以来的环境变化可大致分为,主要由海平面控制为主的末次冰盛期-早全新世和由黑潮、季风等因素控制的早全新世-现代两个主要的阶段。沉积物主要来自古黄河、长江、日本、台湾岛以及火山喷发物质等,但不同区域、不同时间的物质来源存在差异。另外,黑潮是该区域最主要的海流,其路径和强度末次冰盛期以来经历多次变化,并对其他海洋环境要素产生重大的影响。综合上述研究,提出未来应该系统建立冲绳海槽海洋环境演化历史、加强黑潮对周边流系的影响和陆源物质源-汇过程的系统研究。

     

冲绳海槽南部表层沉积物地球化学特征及其物源和环境指示意义

对冲绳海槽南部陆架、陆坡和海槽 33个表层沉积物进行了元素地球化学分析,结果表明研究区沉积物的主要化学组成为SiO₂ 、Al₂ O₃ 和CaO,这三种组分占沉积物总量的 6 8%左右。多数元素在陆架和陆坡的变化范围较大,在海槽区相对稳定。向海槽方向随沉积物粒径变细,SiO₂ 和CaO减少、Al₂ O₃ 和其它多数元素含量增加。常量元素和Al₂ O₃ 的比值分布特征表明,本区沉积物由物源区经由陆架向海槽输送,沉积物主要由陆源碎屑沉积组成,此外还有生物碎屑沉积和自生沉积。陆架区部分微量元素富集因子 (EF)与长江和黄河沉积物的富集因子对比结果表明,本区的沉积物与长江沉积物的关系更为密切。陆坡区Cu、Pb、Zn、Co、Ni和Cr的富集因子较高是由于生物的富集作用造成的,Mn的富集主要是自生沉积的结果。用R型因子分析方法对沉积物的化学组成进行了分析,结合元素的分布特征,给出了四个主因子所对应的沉积环境和特征元素组合,分别为 1)陆架型的元素组合 :SiO₂ 、TiO₂ 、Zr、CaO和Sr,2 )陆坡型的元素组合Fe₂ O₃ 、MgO和P₂ O₅,3)海槽型的元素组合 :Al₂ O₃ 、K₂ O、Cu、Zn、Co、Ni、Cr和Ba,4 )反映沉积环境氧化-还原属性的元素组合 :MnO和FeO。     

Geologic Control on Hydrothermal Activities in the Okinawa Trough

Revealing the controlling effect of geological structure on seafloor hydrothermal activities is of great significance in understanding the formation mechanism of hydrothermal system and searching for seafloor sulfide resources. This article summarized the topography and faults, crustal structure, gravity and magnetic field, heat flow and magmatism in the middle and southern Okinawa Trough, as well as the general characteristics of hydrothermal field distributions and hydrothermal products. By comparing the Okinawa Trough with the Manus Basin, Mariana Trough, North Fiji Basin and Lau Basin with different rock basements and extension stages, we generalized some specific geological characteristics of the Okinawa Trough, including the transitional crustal nature, low extension degree, high heat flow value, extremely thick sediments, and bimodal volcanism. The hydrothermal activities in the Okinawa Trough are controlled by fault structures, magmatism, and spreading rate, and at the same time, are affected by basement rock types and sediment covers. In the middle and southern parts of the trough, two group of faults that are parallel and perpendicular to the strike of the back-arc basin promote the fluid circulation, and large-scale magmatic activity provides sufficient heat for the hydrothermal system. In addition, the interaction of fluids with the widespread silicic volcanic rocks and thick sediments leads to the enrichment of organic matter, CO ₂, and metals such as Ag and Au in the hydrothermal products. According to the extension rate and geological features of the Okinawa Trough, we believe that the Okinawa Trough has potential to have new hydrothermal fields discovered and we speculate that new hydrothermal fields most possibly exist in the regions influenced by ridge subduction as well as the neo-volcanic zones closed to the island arc.     

冲绳海槽西部陆坡第四纪沉积地层划分

冲绳海槽西部陆坡是认识深海斜坡沉积的重要区域。通过对高分辨率地震资料的精细解释,结合已有的研究成果,在冲绳海槽西部陆坡海底以下识别出4个主要的地震层序界面,相应地划分出四个主要地震层序,各层序分别对应全新世沉积层(Q4)、晚更新世沉积层(Q3)、中更新世沉积层(Q2)和早更新世沉积层(Q1)。从陆坡上部往下由斜交前积反射结构过渡到杂乱的反射结构,在地震剖面上可识别出杂乱的丘形反射单元,是滑塌体和重力流沉积的典型地震反射特征,反映出一种高能的、极不稳定的沉积环境。海槽轴部以平行-亚平行的地震反射特征为主,显示了稳定的深海-半深海的沉积环境。地震反射结构的多样性反映了冲绳海槽西部陆坡沉积环境的复杂性和沉机作用类型的多样性,沉积地层结构是多种因素共同作用的结果。东海陆架和冲绳海槽发育相同的第四纪地层垂向序列,同时冲绳海槽西部陆坡与东海陆架第四纪沉积层在层序界面、沉积层厚度、变形程度和产状等方面存在着差异,单靠地震资料来进行两个地区的地层对比存在着不确定性。     

Mercury Anomaly in the Okinawa Trough Sediments—An Indicator of Modern Seafloor Hydrothermal Activity

The Okinawa Trough is located between the shelf-sea area of the East China Sea and the deep-sea area of western Pacific Ocean. More than 60 chemical elements in the sediments from the shelf area of the East China Sea, the Okinawa Trough and western Pacific Ocean were determined by advanced techniques including neutron activation analysis, X-ray fluorescence spectrometry, atomic fluorescence spectrometry and atomic absorption spectrometry. Quantitative comparisons of the element abundances of the sediments were made in terms of the enrichment coefficients (K) of the elements.K > 1.5 indicates enrichment (K = 1.5–2, weak enrichment; K = 2–4, strong enrichment) andK > 4, anomalous enrichment. The results show that the Okinawa Trough sediments are characterized by Hg anomaly and the enrichment of such elements as Au, Ag, Se, Te, Sb, Cd, Mn, Mo, etc. Detailed studies show that the excess Hg comes from hydrothermal solutions rather than from the continent, sea water, marine organisms, cosmic dust or volcanic rocks. Attributed to modern hydrothermal activities on the sea floor, Hg anomaly can be used as a geochemical indicator of modern seafloor hydrothermal activity. This project was granted by the National Natural Science Foundation of China.     

Salanced Cross Section for Restoration of Tectonic Evolution in the Southwest Okinawa Trough

On the basis of the multi.channel seismic data and the other data, using 2DMove software, the tectonic evolution in three seismic profiles was restored since Pliocene. The tectonic restoration results show that： （1） the initial active center lay in the west slope and then was transferred to east and south via trough center during the evolution process; （2） several main normal faults controlled the evolution of the southern Okinawa Trough; （3） since Late Pliocene, the southern Okinawa Trough has experienced two spreading stages. The early is depression in Early-Middle Pleistocene and the late is back-arc spreading in Late Pleistocene and Holocene, which is in primary oceanic crust spreading stage.     

《变质作用与大陆动力学学术讨论会》在北京召开

冲绳海槽火山岩目前发现有玄武岩、玄武安山岩、安山岩、粗面安山岩、粗面英安岩、英安岩和流纹岩。研究表明,冲绳海槽火山岩均属亚碱性系列,基性岩具有拉斑玄武岩系列和钙碱性系列的过渡性,中、酸性岩多属钙碱性系列;岩石形成于上新世以来,大部分都是富集型地幔玄武质岩浆在分离结晶不同阶段的产物。岩石在分离结晶演化趋势上的一致性和在岩石化学指数变异关系上的多样性是原来快速上升未发生混染的岩浆在断裂构造隔离下分枝独立演化的结果。     

冲绳海槽南部沉积层序的粒度特征

对取自冲绳海槽南部的A2 3孔经前处理后的沉积物样品进行了粒度测试,探讨了陆源沉积层序的粒度特征。沉积物平均粒径、分选系数、偏态、峰态等粒度参数的变化显示出A2 3孔的沉积层序以 4 0 0cm为界可分为上、下两段,下段各参数稳定,代表了比较稳定的水动力条件的沉积环境;上段则波动较大,小规模浊流沉积频繁发育,暗示了不稳定的沉积环境。浊流层内粗粒与细粒组分含量及粒度分布的变化具有明显的规律性。通过分析A2 3孔陆源沉积层序的各沉积参数特征,认为冲绳海槽南部的沉积环境和动力在时间尺度上有较大的变化,东海陆架物质向南部海槽的输运可能是以峡谷为通道的重力作用引起的床底沉积作用为主。另外,对陆源碎屑和全样粒度结果的对比,显示了前处理方法对于海洋沉积物粒度分析的重要性.     

冲绳海槽末次盛冰期孢粉组合的古环境指示意义

冲绳海槽西陆坡末次冰期的高沉积速率为高分辨率研究提供了良好的材料,DGKS-9602钻孔通过氧同位素年代对比,总长931cm的岩心保存了相当于氧同位素阶段1～3的沉积记录．孢粉分析的结果表明,OIS1和OIS三阶段松属花粉含量占优势,平均含量达65％以上,而OIS2阶段松属百分含量明显降低,草本植物花粉含量增加,超过50％．松属与蒿属等草本花粉间的相互消长指示了海平面的升降,并与氧同位素曲线的变化趋势相似．末次盛冰期中国东部大陆架覆盖的植被以草地为主,由于冲绳海槽在末次盛冰期时的绝大部分沉积物质与大陆架的剥蚀作用有关,来自长江中上游山地较远距离带来的物质和山地花粉相对减少．与中国东部尘土花粉结果对比发现,现代东海表层蒿属与禾本科比值（A／P）所指示的纬度正好与长江中下游平均纬度相当,而冲绳海槽末次盛冰期的A／P比值所指示的陆地环境比现代高7个纬度,证明末次盛冰期植被带南移,与前人陆地记录的结果相吻合．     

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。     

海底玄武岩中斜长石研究及其岩石学意义

冲绳海槽海底玄武岩中存在着三种不同世代的斜长石 :斑晶、微晶和基质斜长石 ,它们的平均粒径分别为 10 0 μm±、13μm±和 2μm±。斑晶斜长石在结构上存在核部与边部之分 ,在成分上反映为 An值出现明显的两级“台阶”,即 An值在80～ 90间波动的核部“平台”和 An值在 60～ 70间波动的边部“平台”,边部“平台”的成分与微晶斜长石一致。斜长石的结晶温度显示 ,斑晶核部温度为 12 50℃± ,边部温度为 10 50℃± ,而基质斜长石的结晶温度在 950℃±。笔者认为斜长石的这些特征 ,基本反映了该玄武岩浆的活动过程 :斑晶斜长石的核部记录了源区特征 ,边部及微晶斜长石反映了岩浆房中活动的特征 ,基质斜长石则记录了岩浆喷出洋壳后的过程。     

冲绳海槽中部热液活动与IODP331航次初步成果

伊平屋北部热液区（IheyaNoAhhydrothermalfield）位于冲绳海槽中部地区。综合大洋钻探计划（IODP）331航次于2010年9月1日至10月4日在该区钻探了5个站位（C0013-C0017）：C0016站位位于NoahBigChimney（NBC）地区活跃的热液烟囱和硫化物-硫酸盐丘状体上;在C00...     

Balanced Cross Section for Restoration of Tectonic Evolution in the Southwest Okinawa Trough

On the basis of the multi-channel seismic data and the other data, using 2DMove software, the tectonic evolution in three seismic profiles was restored since Pliocene. The tectonic restoration results show that: (1) the initial active center lay in the west slope and then was transferred to east and south via trough center during the evolution process; (2) several main normal faults controlled the evolution of the southern Okinawa Trough; (3) since Late Pliocene, the southern Okinawa Trough has experienced two spreading stages. The early is depression in Early-Middle Pleistocene and the late is back-arc spreading in Late Pleistocene and Holocene, which is in primary oceanic crust spreading stage.     

冲绳海槽宫古段中央地堑的形态与分布

采用中国科学院海洋研究所“科学1号”调查船及国家海洋局“向阳红9号”调查船最近几年在冲绳海槽宫古段进行海底地形及反射地震调查所取得的数据,首次详细展示了冲绳海槽宫古段南北长约200km区域内中央地堑的形态及空间展布特征。本文给出的成果大大加深了关于冲绳海槽中央地堑各种变化的认识。指出,按照形态,中央地堑分为U型、V型和半地堑三种。其中大部分中央地堑为U型地堑。地堑的深度40～250m,宽度6～14km,长度17～33km。冲绳海槽宫古段的最大水深为2244.4m,位于中央地堑城阳段北端底部靠东的一侧(125°19.3′E,25°49.8′N)。本研究区的中央地堑可分为断续的9段,从东北向西南大致呈右旋雁行排列。但黄岛段相对于崂山段,城阳段相对于莱西段,李仓段相对于城阳段又稍微向西偏出,呈现为左旋雁行排列。地堑的走向一般为N60°E左右,相对于冲绳海槽的走向更偏向于东西方向,偏角在15°左右。各段中央地堑是被NW向断裂错开的。这些断裂在海底表现为明显的海底断崖地貌和陡沟地貌,在地震剖面上表现为明显的地层错位,其错位的幅度往往老地层比新地层要大。根据地震剖面分析,这些NW向的断裂应该是走滑性质的。本文展示的中央地堑在形态上和空间展布形式上都和扩张洋脊类似。莱西段和城阳段中央地堑之间重叠地堑,在形式上也类似于扩张洋脊的重叠扩张中心。从地堑深度较浅并发育重叠地堑来分析,冲绳海槽的扩张速率应当介于慢速扩张和中速扩张之间。本研究区莱西段、即墨段和平度段海底地形相对较高,中央地堑深度变浅,并发育重叠中央地堑,应该相当于快速扩张大洋中脊的轴高,可能是正在孕育岩浆活动的位置。目前我们所观测到的中央地堑的错断和有规律的排列说明海槽的主体演化过程已经在拉张盆地和断陷盆地的基础上上升到一个更高的阶段。本文根据中央地堑的展布形式、重叠中央地堑,及其两侧中央地堑中的海底山推测此区域海底扩张可能正在进行。