东海陆架外缘区构造特征及其成因机制

东海陆架边缘的构造特征记录了有关冲绳海槽张裂过程的关键信息,对于进一步理解海槽的形成演化以及弧后张裂与弧-陆碰撞之间的相互作用至关重要。本文基于多道地震和重磁资料,分析了东海陆架边缘的地形和构造特征,并对冲绳海槽早期张裂过程、北西向断裂带的分隔控制作用、钓鱼岛隆起带南北构造差异和冲绳海槽的向西前展等问题进行了探讨。结果表明,冲绳海槽西侧陆坡存在的分段性,各分段在地形地貌、地层展布和构造特征等方面的不同,体现了其构造演化和现今构造活动性的差异。冲绳海槽中—北段的张裂始于陆架前缘坳陷,在晚中新世向东扩展至整个海槽,晚中新世至今以分散式张裂为主。北西向断裂带对东海陆架边缘不同分段的构造特征和构造活动起到了分隔控制和转换协调作用,控制了不同类型陆坡的形成和发育。受冲绳海槽在全宽度上向西前展的影响,钓鱼岛隆起带南段的基底隆起及其支撑的陆架边缘发生了破坏和沉降,形成基底起伏较大、地形崎岖不平的陆坡。     

南冲绳海槽及其邻域的基底断裂构造

EW、NEE和NE向基底断裂沿主构造线方向展布,多属张性断裂.基底大断裂宏观上形成和控制了各主构造带的基本构造格架和各具特色的地质构造发育.它们的形成与弧后地慢流上涌和岛弧的旋张掀斜运动而出现的海槽张裂运动密切相关.NW、NNW和NW向基底断裂多属张扭性平移断层.它们对主构造带分割断错,形成和控制了次一级构造区块各具特色的地球物理和地质构造特征.宫古断裂带长期活动,作用十分强烈.它们的形成是由于受来自菲律宾海方向的水平应力作用,地壳作破坏性应力调整的结果.     

冲绳海槽断裂构造的研究

通过解释反射地震剖面,计算处理重磁资料,数学模拟构造应力场以及综合分析其它地质、地球物理资料可知,冲绳海槽是一个正在活动的弧后盆地,具有高热流、强地震、多火山、薄地壳、高重力、活断层等特征。海槽内发育了两组断裂构造,其中NW向断裂是具有分割控制作用的特殊断裂,NNE向断裂是梨形正生长断层;两组断裂从中新世活动至现代。     

利用重力资料探讨冲绳海槽海底断裂构造

根据小比例尺重力资料直接研究海底断裂构造困难较大。本文用频谱分析、平滑滤波、解析延拓、水平求导、相关分析、莫霍面计算等方法对重力资料进行处理分析,结果表明,冲绳海槽发育了北西和北北东向两组断裂构造,构成了断裂体系。     

北康盆地构造特征及其构造区划

北康盆地是位于南沙中部海城的新生代沉积盆地，新生代沉积盖层在盆地内广泛发育，根据地震反射特征及地震反射界面的区域对比，盆地基层可进一步划分为3个构造层。北康盆地西南边界发育延贾断裂，该断裂西起万安盆地，向东直于加里曼丹。从渐新世始，廷贾断裂先后经历了3次规模较大的构造活动。南沙海槽西北缘断裂位于北康盆地的东南边界，该断裂把北康盆地和南沙海槽盆地分隔开来。北康盆地内断裂主要有北东、北西和南北向三组，其中南北、北西向断层往往错断北东向断层。在详细讨论断层特征和沉积盖层布规律的基础上，对北康盆地的二级构造单元进行了划分。     

龙口地区构造地貌特征

作者根据陆地卫星影象及地面地质资料分析了龙口地区的北北东、北东东、北西及北东向四组断裂构造。北北东向断裂构造控制了山脊走向、河流流向、构造盆地的分布、花岗岩体及岩脉的方向。近东西向断裂构造控制着平原轮廓及其与山地的交界、海岸线的展布。北西向断裂明显地控制着本区河流分布、河流流向、海岸岬角、泻湖、海湾及平原地貌的发育。北东向断裂控制着山区古地貌形态及部分山体走向。     

冲绳海槽及邻区火山作用与形成演化

冲绳海槽是新月形的弧后扩张盆地，强烈的构造活动和广泛的火山作用是海槽重要的特征。本文作者主要借助对海槽火山岩的常量元素、微量元素、Sr-Nd 同位素和年龄数据分析，结合火山的时空分布及相关构造地质条件，揭示了海槽火山作用的演化过程及其与本地区构造活动的关系，以便更好地了解海槽和沟-弧-盆体系的形成演化历史。作者通过研究得出:①海槽的火山岩石地球化学特征表明岩石属钙碱性系列，主要包括玄武岩、玄武质安山岩和流纹岩，岩石组成具双峰结构。②在海槽的不同区段内，火山作用具有一定的差异。海槽不同区段内火山带岩浆源区深度的差异，是造成海槽不同区段火山活动性质变化的原因，而岩浆源深度受俯冲带形态和地壳厚度控制。海槽北、中段火山岩以流纹岩和安山岩为主，流纹岩分布在海槽盆地内，形成时代较新( <1Ma)，安山岩大部分分布在岛弧火山带中，形成时代是中、晚中新世。海槽南段火山岩由玄武岩和玄武质安山岩组成，从老到新分布在琉球火山弧(大约13Ma)、台北火山带(3Ma～现代)和南段中央凹陷(晚第四纪)中。③琉球火山弧形成于中、晚中新世(17～6Ma)。但大约12Ma发生的吕宋弧与欧亚板块的碰撞作用改变了本地区的动力条件，而宫古断裂对此次改变起了阻断作用，使海槽南段的张裂要晚于北、中段。另外，中新世琉球岛弧南段的形成确定了海槽南段的弧后盆地性质。 冲绳海槽是年轻的弧后盆地，其岩浆、构造活动发育。对海槽岩浆作用的研究可上溯至20世纪50年代，但由于海水及恶劣气候等条件的制约，几十年来对海槽研究程度仍很有限，且在不同区段有很大差异。特别是对区内岩浆作用的研究，极大地受到样品采集偶然性的限制。作者收集前人资料综合对比海槽不同区段内火山活动的异同，了解海槽火山活动研究中的成就与问题， 为进一步开展此项研究打下基础。     

南冲绳海槽岩石圈构造动力作用机制探讨

由最新获得的重磁、地震和多波束地形数据 ,结合多尺度的地幔流动力分析 ,展示了南冲绳海槽岩石圈构造动力的多样性特征和其内在的联系。从上新世开始的三幕张性断陷活动是在以前的压性断裂构造的基础上发展起来的 ,向岛弧侧迁移 ,岩浆、火山活动主要集中在正断层与平移断层的交汇处。深部动力源可归结为上地幔对流产生的菲律宾海板块俯冲 ,引起岛弧岩石圈挤压褶皱而向海沟旋张掀斜 ,产生弧后岩石圈的张性构造 ;进一步引起弧后软流圈挤压隆起 ,岩石圈与软流圈耦合作用导致海槽断陷张裂、岩浆活动。冲绳海槽仍是一个软流圈在汇聚的弧后盆地。全球性左旋压扭滑移背景 ,琉球海沟南段俯冲受阻小、强度大 ,台湾—吕宋的北向挤压 ,使海槽表现为剪张性 ,由平移断层调控使张性断裂左旋雁行排列 ,整个海槽张性构造由北往南推进 ,张应力方向由NW过渡到NNW。     

马里亚纳岛弧系的垂向旋转运动与海槽的形成

处于垂向旋转应力场作用下的马里亚纳岛弧系发生了垂向旋转运动,岛弧表面张裂而一分为二,形成东海脊和西海脊.东海脊的旋张掀斜运动使早期形成的岛弧向海沟轴方向不断迁移、沉降,同时导致马里亚纳海槽形成. 马里亚纳海槽新月形形态的形成是由于沟-弧系水平方向的差异性运动和岛弧系向东的差异性旋张掀斜运动所致.马里亚纳海槽实质上是岛弧系中发育的负向构造,始终属岛弧系的一部分.     

东加勒比海格林纳达海槽成因初探

在加勒比海东缘,分布着一系列的弧形构造.类似于西太平洋边缘的沟-弧-盆构造系,它们亦是由海沟、岛弧和弧后盆地组成的,而且弧形之凸面亦向东突出.由西向东依次为阿维斯(Aves)隆起、格林纳达(Grenada)海槽和小安的列斯(Lesser Antilles)岛弧等.由于加勒比海东缘的地质构造复杂,早自19世纪后半叶就引起了地质学家们的极大兴趣.关于这一海域的地质构造特征及其起源问题已发表过不少研究文章[1-3].但迄今对格林纳达海槽的形成发展尚未进行深入的研究.本文论述了最近对格林纳达海槽进行的地质、地球物理观测所获得的资料,并试论该海槽的演化.     

珠江口盆地中新生代主要断裂特征和动力背景分析

对新处理及新采集的地质地球物理资料进行综合分析,结合前人研究成果,编制了中生代和新生代珠江口盆地主要断裂图,讨论了主要断裂的存在证据、展布形态、活动性质以及它们与盆地各级构造发育的关系等基本特征,并初步分析了它们形成演化的地球动力学背景。珠江口盆地断裂主要由NEE向和NW向断裂组组成,其次为NWW向断裂组和NE向断裂组。中生代西太平洋俯冲带呈NESW向穿过南海东北部,相伴的有NE向火山弧、弧前盆地等压性构造和NW向左行走滑断裂,构成左行压扭体系。晚白垩纪至新生代NEE及NWW向断裂带控制了大规模张裂和沉积盆地的形成,又被NW向断裂带错切,形成了南北分带、东西分块的构造格局,显示了右行张扭应力场特征。     

台湾岛以东海域海底地形特征及其构造控制

基于2000年5~6月在台湾岛以东海域调查获得的多波束全覆盖测深等地质和地球物理资料,对该海域海底地形特征进行了研究,探讨了构造对海底地形的控制作用及其构造地质意义.研究表明,琉球岛弧岛坡区和琉球海沟表现为典型的西太平洋沟-弧-盆体系控制下的构造地形;台湾岛东部岛坡等深线近南北向平行密集排列,地形坡度大,弧陆碰撞造就了该区独特的地形特征;花东盆地海底峡谷发育,其形成主要受基底起伏和走滑断裂的控制;加瓜海脊东西两侧水深和地形特征明显不同,但其基底可能属于花东盆地,加瓜海脊的东侧对应了两个不同性质板块的边界;西菲律宾海盆表现为北西向线状脊-槽相间排列,并遭受北东向转换断层的切割,根据海底地形、转换断层和磁异常条带的方向推测,研究区海底形成于距今60~45Ma的西菲律宾海盆北东-南西向扩张期.     

构造地质过程对冲绳海槽热液活动及成矿作用的控制研究综述

在对冲绳海槽及邻区构造地质学和热液地质学调查研究成果进行全面总结的基础上,将深部地球动力学机制、冲绳海槽形成演化、岩浆作用过程、热液系统结构、流体循环模式和成矿作用特征等多方面的问题,纳入到统一的框架下,探讨了冲绳海槽构造地质过程对热液活动和成矿作用的控制机理。分析认为,区域中尺度地幔流引起了东亚大陆边缘岩石圈向东的蠕散,并驱动了菲律宾海板块沿琉球海沟向欧亚板块之下的俯冲。在弧后小尺度地幔对流、岩石圈减薄、板片反卷和俯冲后退的共同作用下,冲绳海槽发生弧后张裂。张裂作用在岩石圈内形成了网状破裂系统,为岛弧和弧后岩浆上涌提供了通道,并且引起了不同来源岩浆的干扰和混合。侵位到地壳浅部的岩浆为热液活动提供了热源和主要成矿物质来源,是影响热液活动分布的主要因素。沉积层覆盖改变了流体的浅部循环结构和原始流体成分。热液区内普遍存在的流体相分离过程,导致了广域成矿作用的发生。     

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。     

冲绳海槽的形成与发展

冲绳海槽是位于东海大陆架外缘、东海陆架边缘隆褶带与琉球岛弧之间的一个狭长带状弧间盆地.关于它的成因,已有古琉球弧直接张裂和断裂下陷两种观点,而笔者认为,它是由于菲律宾海板块从早中新世末以来,向欧亚大陆板块下俯冲所形成的沟-弧-盆系列的一个组成部分,在其生成和发展过程中,先后经历了拗陷、断陷和扩张三个阶段.然而,扩张刚刚开始.今后它将进一步裂开,琉球弧将更加向菲律宾海方向推进.因受调查程度的限制,本文将以冲绳海槽北半部的资料为主要依据.     

冲绳海槽现代张裂的地球物理特征

位于东海陆架与琉球岛弧之间的冲绳海槽为板块俯冲作用形成的弧后断陷盆地,具有独特的构造地貌特征。自中新世末以来历经了4个强烈拉张的演化时期,目前已达到张裂的高级阶段。地球物理资料显示,海槽中的现代拉张作用仍在进行,表现在海槽轴部快速沉降形成地堑槽,对称分布的张性断裂,晚更新世—全新世以来的岩浆活动,从老至新排列的磁异常务带以及高地热流、频繁的地震活动等,充分体现了冲绳海槽的现代扩张特点。     

冲绳海槽断裂、岩浆构造活动和洋壳化进程

讨论了冲绳海槽断裂、岩浆构造活动特征和它们之间的关系,认为雁行排列的地堑斜交于陆架外缘隆起带,海槽北段断块隆脊、龙王构造带和海槽南段"棉花构造带"可能保留了海槽各幕断陷前的火山岩浆活动特征,而现在活动的吐噶喇火山岛弧可沿海槽南段岛坡追踪到台湾。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,诱发了地堑内火山岩浆活动,在洋壳化进程中起关键作用,其中最典型的八重山地堑已经形成洋壳。断裂和岩浆活动主要是单向地向岛弧侧迁移,由洋中脊扩张产生的对称条带状磁异常模式难以解释冲绳海槽的洋壳化进程。     

东海陆架外缘隆褶带的形成与构造演化

东海陆架外缘隆褶带是菲律宾海板块俯冲带陆侧弧后裂陷盆地(陆架盆地与冲绳海槽)之间的水下残留火山弧.其地球物理特征、地层组成、岩浆活动及地质构造等均具有“东西分带、南北分块”之特征.本隆褶带的形成始于第三纪初,当时为陆缘弧;中新世末以后,由于琉球弧后冲绳海槽的张裂作用,遂成为古琉球弧的残留弧.其形成机理受东海构造格局控制,与菲律宾海板块的俯冲作用及俯冲带的东向迁移有关,东海隆褶带的形成和构造演化大致经历了四个阶段:(1)断隆火山弧(E₁₊₂)、(2)褶隆火山弧(E₃)、(3)褶隆残留弧(N₁)和(4)消亡残留弧(N₂～Q).最后一个阶段隆褶带与陆架盆地整体沉降,接受了厚约1500m的上新世-第四纪浅海相沉积.     

冲绳海槽弧后扩张证据及关键问题探讨

在冲绳海槽区采用国内最新勘测的多波束数据构建高分辨率的DTM(Digital Terrain Model),选择典型海区绘制了相应的三维海底形态图件,并在此图件基础上定量分析了冲绳海槽典型构造地貌形态：海底峡谷、海山、构造洼地和构造台地,统计分析表明冲绳海槽存在近似平行和近似垂直海槽轴向两种走向的构造地貌单元。对构造地貌的成因机制进行了推测,认为菲律宾板块和欧亚板块间的相互作用是产生与海槽走向垂直的构造形态和弧后扩张的动力源,而弧后扩张则产生了沿海槽走向分布的线性海山和雁行排列的构造洼地。在中部和南部海槽这两种作用力交织在一起,产生两类海底地貌形态共存的构造格局。对目前关于冲绳海槽构造研究的几个关键问题进行了探讨,阐述并支持了冲绳海槽弧后盆地扩张成因的观点;定量估算了冲绳海槽三幕构造运动的方向、扩张量和半速率;从动力学角度阐述了沟-弧-盆体系的形成演化过程;阐述了冲绳海槽三幕构造运动的演化过程和特征：中新世的拱顶、断陷,上新世—早更新世的被动拉张,晚更新世—全新世后的主动弧后扩张。三幕构造运动的方向、特征和动力机制明显不同,运动方向的多次改变导致海槽内多种走向构造地貌的存在。近代的海槽扩张有明显活跃和加速趋势。     

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。