冲绳海槽北部西坡的古三角洲沉积

自20世纪70年代我国开展东海海洋地质调查以来,在海底经常能发现河流、河口沉积物以及与水道相似的负地形,称为古河道、古三角洲或古河口等(李全兴,1990;金翔龙,1992;石斯器等,1989;秦蕴珊等,1987)。第四纪气候频繁波动,造成陆架上尤其是外陆架上陆相地层与海相地层频繁交替,因此有不同时期的古三角洲和古河道保留,沉溺的古河道在我国陆架海底的不少地区均有发现。由于海底沉积作用的不均衡性,埋藏较浅的沉溺河谷从地形特征上依稀可辨,埋藏较深的在海底表面则渺无踪迹,只有借助于高分辨率的地球物理测量,才能发现其踪迹。晚更新世末期,长江…     

冲绳海槽北部的全新世火山碎屑沉积

分析了冲绳海槽北部的CSH1岩芯沉积物中矿物组成、化学元素质量分数和粒度的变化规律,研究结果表明,在全新世期间,日本九州岛发生了2次大规模火山喷发活动,造成大量的火山物质沉积在冲绳海槽北部。从岩芯最上部的沉积物中可识别出2层火山碎屑沉积,它们都具有沉积物粒径突然变粗、SiO2和Na2O等化合物的质量分数突然增加以及粘土矿物、挥发份、Fe2O3、MgO、CaO和Sr的质量分数迅速下降等特征。沉积物粒度数据的端员分析结果表明,冲绳海槽北部全新世沉积物中的硅酸盐碎屑是由陆源碎屑物质和火山灰按不同的比例混合而成的。有火山物质混入的沉积物的粒度分布多呈现双峰模式,粒度众数值分别为74.3和7.81μm。浮游有孔虫壳体的AMS14C测年结果表明,2层火山碎屑所对应的火山喷发年代分别为7 210和10 870 cal.aBP。其中前者与K-Ah火山的喷发时间一致,后者可能与Kuju火山在12~10 cal.kaBP期间的喷发有关。     

冲绳海槽北部稀土元素沉积地球化学研究

本文对冲绳海槽北部海底表层沉积物和４个柱将苦芯沉积物样品的稀土元素沉积地球化学特征进行了系统的分析。研究结果表明：调查区表层沉积物ＲＥＥ的分布主要与沉积物的物质组成有关，特别是海洋生物沉积物组份的比例不仅影响ＲＥＥ总量的分布，而且影响标准化ＲＥＥ分布模式的形态。     

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。     

冲绳海槽表层沉积物沉积特征的初步研究

海槽表层沉积物沉积特征的研究结果表明,冲绳海槽沉积物具有大陆和大洋之间的过渡性质,大陆及大陆架物质在近期地质历史中,始终是海槽沉积物的主要物质来源;海槽区粗粒沉积物是陆架粗粒沉积物的延续,其性质与陆架区的相似,属于再沉积形成的沉积物;沉积物中的火山物质是区分陆架和海槽沉积物的主要标志之一。     

冲绳海槽晚第四纪沉积硅藻及其古海洋学意义

本文描述了冲绳海槽辫中KL22＋KL18岩芯的硅藻丰度、优势硅藻种的相对含量、微型硅藻的种类和丰度、热带远洋种的丰度的分布特征,讨论了该岩芯的地层年低、古黑潮流等问题。结果表明晚更新世以黑湖主干未流过研究区;岩芯中硅藻丰度和热带远洋种丰度的突然增加系新仙女木（YD）、海因里奇（H1）等古气候变冷事件留下的记录。     

冲绳海槽沉积演化的时空特征

冲绳海槽是晚中新世(9～6Ma)以来形成的与板块俯冲作用密切相关的弧后盆地。将冲绳海槽的沉积演化分成3个阶段：中新世晚期(9～6Ma)-上新世末期(2Ma)、上新世末期-晚更新世(130ka)、晚更新世-现在。研究分析表明,冲绳海槽北段发育最早(中新世晚期),但盆地演化程度最低;中段发育次之而演化程度高;南段发育晚(上新世末期)而演化程度高。现阶段的冲绳海槽,其北段处于衰退期,而中段和南段处于扩阔期。构造活动在盆地的演化中占主导作用,它首先为海槽相当长的地质时期内提供宏观的初始沉积格局,其次为盆地沉积提供部分沉积物质(火山物质和热液)。在构造活动强烈的时期,地壳拉伸对沉积层序的影响大于沉积作用,当构造活动趋于缓和时,相对海平面变化控制了盆地内部沉积结构的变化。     

冲绳海槽地球动力学热模拟

冲绳海槽属太平洋沟弧盆系,长1200km,宽100余公里,平均水深超过1000m,南部最深处2334m。实地地球物理考察表明,海槽全区布格重力异常和空间异常均呈北东向相对正高场值区,平均布格异常值为79.4m Gal,海槽南端可达160m Gal;空间异常平均值为60-100m Gal。根据重力反演计算的地壳厚度为14-20km,因此海槽比西侧大陆架和东侧岛弧的地売(30km)薄10-16km,但比正常洋壳的厚度仍大得多(金性春等,1984)。从海槽区的地震剖面图(Herman et al.,1978)可见海槽盆地东西两侧分别是倾向海槽中央的高角度正断层,表明海槽是张应力控制下的断陷带。地震折射资料(Lee,C.S.,1980)表明,冲绳海槽中央断裂下面的地幔深度约为15km。另外,海槽火山发育和地震频繁。近年来,地热测量结果更引起了研究人员的重视,海橧平均地表热流为151mW/㎡,个别地方如SON84-25-C和HF9-13,热流值分别高达1056mW/㎡和1258mW/㎡ (喻普之等,1992),如此高的热流值在全球地热数据中是罕见的。 冲绳海槽的地表热流、热结构及热演化问题目前在学术界颇引人注目,曾有人应用非稳态的二维热传导方程来计算海槽的热结构1),但这种不考虑对流效应的热传导方程不能模拟介质运动对热结构和热演化的影响,特别是在构造运动的速度大于1cm/a时, 其Peclet数一般大于1,这时介质运动所携带的热量远大于传导热,即对流项起主导作用。所以作者用非稳态的二维热传导——平流方程来模拟构造热演化。     

冲绳海槽轴线地质特征

冲绳海槽位于东海大陆架与琉球岛弧之间，海槽中发育着一系列平行轴向延伸的地堑型正断层。穿越海槽的地震剖面证实了海槽扩张中心的存在，扩张轴沿海槽轴线方向延伸。由于地堑构造中心的扩张速率较大，由某引起的海槽中心下陷的速率大于沉积作用的补偿速率，使海槽中心海底出现明显的下陷。在轴线的大陆坡一侧，陆源沉积占绝对优势；轴线的岛坡一侧，以火山坡碎屑、浮岩、有孔虫软泥为沉积特征。     

冲绳海槽晚更新世以来沉积速率的变化与沉积环境的关系

１９９２年６月冲绳海槽进行了热水活动和底质调查。从所采岩芯中挑选有代表性的岩芯６个,对样品进行了放射性同位素Ｔｈ、＾２３０Ｔｈ、＾２３２Ｔｈ、Ｕ、＾２３４Ｕ、＾２３８Ｕ的测定。结果表明,冲绳海槽全新世期间沉积物沉积速率比晚更新世期间低,全新世平均沉积速率为２．１０－８．５０ｃｍ／ｋａ,晚更新世平均沉积速度为７．４０－２０．１０ｃｍ／ａｋ。这揭示了晚更新世低海平面期间大量的陆 火山碎屑冲绳海槽,而全     

冲绳海槽西侧陆坡及其邻区天然气水合物成藏构造特征

为了解特殊地质体与天然气水合物成藏构造特征之间的关系,作者以冲绳海槽西侧陆坡和槽底为例,利用地震资料和地球化学方法对该地区上新世和第四纪沉积物厚度、有机碳含量和断裂系统进行了分析。研究表明,在冲绳海槽西侧及槽底都发育了较厚的上新统和第四系沉积层,上新统厚度约为1000—1500m,第四系厚约为1000—3500m,其中海槽南段存在巨厚的第四系,而且冲绳海槽西侧陆坡沉积物中有机质含量高达0.75%—1.25%,并且沉积速率高达10—40cm/ka,有利于有机质的保存和转化。陆坡发育有与海槽走向一致的NE-SW向断裂系统,以及横切海槽的一系列NW-SE向水平错动扭性断裂系统,其中NE-SW向断层在海槽南段方向变为NEE-SWW,这些断裂系统为烃类气(流)体的运移创造了有利条件。因此,在冲绳海槽西侧陆坡发育的海底峡谷、滑塌体、断块隆脊、泥底辟等特殊地质体与天然气水合物的形成密切相关。     

冲绳海槽西部陆坡地震相模式与沉积体系

对冲绳海槽西部陆坡上两个航次(95航次和99航次)共计2000多公里的单道地震资料进行分析和解译,对斜坡沉积环境下沉积体系发育、分布特征进行了研究。结果表明：a)冲绳海槽西部斜坡环境下,上新世以来的沉积层均不同程度的变形和错动;b)存在两种斜坡相地震反射模式——退覆模式和叠覆模式,这两种模式都反映了冲绳海槽西部陆坡得到充足的沉积物供给;c)斜坡环境下主要发育陆架边缘三角洲、重力流沉积和水道充填等沉积体系;d)沉积层发育特征表明,冲绳海槽西部陆坡具有北段坡度缓、沉积物供应丰富、构造相对不活跃,中段坡度陡、沉积物供应充足、构造活动强烈,南段坡度陡、沉积供应相对较少、构造和火山活动十分强烈3种主要沉积环境。西部陆坡的沉积特征也揭示了东海陆架向陆坡提供了大量碎屑沉积物质。     

冲绳海槽北部陆坡4.4万年以来古海洋环境演化的地质记录

利用AMS^14 C年代测试、氧同位素分析和浮游有孔虫分析重建了冲绳海槽北部陆坡DOC-42孔约44cal．kaBP以来的古海洋环境演化记录。DOC-42孔沉积速率整体较低，呈明显的阶段性变化：在氧同位素3期和LGM期间沉积速率相对较大，分别为7．3和14cm／ka；末次冰消期以来的沉积速率则显著降低，与冲绳海槽冰后期沉积速率高于末次冰期明显不同；自约6．4cal．kaBP以来，沉积物堆积作用基本可以忽略，表明了受黑潮入侵引起的中国东部陆架环流体系的改变，岩心所在区域的沉积格局发生了重大变化。浮游有孔虫氧碳同位素、转换函数古温度和低温、低盐特征种Globigerina quinqueloba等一致反映了冲绳海槽北部在氧同位素3期早期约37．5～44cal．kaBP期间存在明显的低温、低盐阶段，表明该期间冲绳海槽北部的沿岸冲淡水影响明显加强，而在氧同位素3期晚期该区可能受到了黑潮暖流的影响。此外，浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata与氧同位素记录有很好的对应关系，表明它是冲绳海槽末次冰期以来的一个可靠的海洋环境指标。     

冲绳海槽北段表层沉积物中底栖有孔虫分布的研究

对1992年5月取自冲绳海槽北段（水深113-1156m，东经126°58.71'-129°9.06’，北纬28°41.75'-31°40.56'）92个表层沉积物中的底栖有孔虫数据进行R型因子分析。分析表明，黑潮流系有4个不同垂直水团的底栖有孔虫群落组合。其中Pseudorotaliaindopacifica,Bolovinarobusta,Cibicidesmargaritiferus,Textulariasaggitula,Cibicideslobatulus和Quinqueloculinaspp.代表黑潮流系的表层水;Hyalineabalthica，Caribeanelladepressa,Cibicidespraecinctus，Planulinawuellerstorfi和Melonisaffinis代表黑潮流系的次表层水;Globobuliminapacifica,Globocassidulinasubglobosa和Trifarinaspp.代表黑潮流系的中层水;Oridorsalistener,Martionottiellaokinawaensis,Pulleniaquinqueloba和Uvigerinadirupta代表黑潮流系的深层水。     

墨西哥湾北部陆坡天然气水合物成藏系统

为了深入了解墨西哥湾北部陆坡天然气水合物赋存状况、水合物储层特征以及资源评价,借助天然气水合物成藏系统概念,在收集和整理国内外学者的研究成果的基础上提出了散失均衡体系。对该区天然气水合物气体供应、流体运移、聚集成藏及水合物散失均衡体系进行了综合分析,认为散失均衡体系应该作为天然气水合物成藏系统的重要组成部分予以重视。     

南海北部陆缘东部陆坡的蒸发盐沉积

在南海北部陆缘东部、台湾浅滩以南的陆坡上,海底水深1 000 ～3 000 m,海底坡度较小,平均8.6×10-3.从穿过这里的地震剖面上看,新生代早期( 晚渐新世)有一套沉积(T7-T8)发生过强烈变形,其内部无反射,只有杂乱的噪声.从地震声纳浮标探测的结果看,这套沉积的层速度为4.98 km/s.由于这套沉积的变形,使上覆沉积也发生了变形.将这套沉积和大西洋边缘的蒸发盐沉积对比,发现其反射特征和层速度极为相似. 因此,推测它为发生在海底扩张初期的蒸发盐沉积.     

冲绳海槽北部表层沉积物中的放射虫组合

利用取自冲绳海槽北部的80个表层沉积物样品，对其中的放射虫壳体进行了定量分析研究。Q－型因子分析得到3个主因子，方差累积贡献为90．2％；3个主因子划分出了3个放射虫组合，它们的分布和组成与研究区的水团有很好的相关性。组合I以Tetrapyle circu-laris、Tetrapyle quadriloba 和Ommtartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主要分子，分布在西北部陆架和陆皮区，反映陆架水与对马暖流水相互作用的混合水环境；以Lithelius minor、Dic-tyocoryne profunda、Stylodictya multispina、Acrosphaera spinosa、Dictyocoryne truncatum、Spongaster tetrars、Stylodictya arachnia和Ommatartus tetrathalamus tetrathalamus等属种为主的组合Ⅱ，在东南部海槽区占优势，反映黑潮流系影响的海洋环境，同时其分布和组成又受水深的制约；以 Te-trapyle quadriloba和Monozonium pachystylum为主的组合Ⅲ仅解释了总方差的8．3％，其分布没有明显的优势区域，可能代表黑潮水到混合水的过渡环境。这3个组合的分布和变化也反映了各水体的活动范围。     

冲绳海槽北部表层沉积物中的钙质超微化石及其环境特征

为探讨冲绳海槽表层沉积物中钙质超微化石的分布规律及其影响因素 ,对海槽北部槽坡区 ( 2 9°5 8.33′— 31°31 .2 3′N ,1 2 7°39.5 5′— 1 2 8°5 9.61′E) 34个表层样品进行了分析和研究。共发现 35种钙质超微化石 ,其中优势种为Gephyrocapsaoceanica、Emilianiahuxleyi和Florisphaeraprofun da ;G .oceanica、E .huxleyi等的百分含量变化和特征属种U .tenuis的出现 ,表明该区钙质超微化石组合面貌与东海外陆架相似 ,和东海及南海都属于北太平洋中央水团组合。G .oceanica的含量与海水营养盐存在一定的关系 ,但两者之间并不存在明显的正相关性 ;暖水分子U .irregularis、U .sibogae和O .fragilis的较高含量和冷水分子G .caribbeanica和Calcidiscusleptoporus的较低含量 ,进一步反映该区钙质超微化石的分布受到黑潮及对马暖流的影响 ,其中温度、盐度和表层海水结构性质 ,如海水透明度等因素可能为主要控制因素。     

南海北部陆坡神狐海域沉积物失稳类型探讨

利用广州海洋地质调查局采集的2D和准3D地震资料,从整体形态、期次性和内部结构等方面对南海北部陆坡神狐海域内广泛发育的沉积物失稳进行了类型划分和特征描述,并将沉积物失稳的分布特征和陆坡限制型海底峡谷群的分段性进行耦合关联,进而分析沉积物失稳的空间变化规律。研究结果显示,沉积物失稳可以划分为两种类型：第一种类型位于峡谷群的下游段,几乎不受峡谷群地貌的影响,表现为多期次、内部连续和自北向南的块体运动方式,主要以“残留”的形式位于峡谷群脊部;另一种类型主要表现为沿峡谷群脊部向谷底的块体运动方式,受到峡谷群地形起伏的影响,在峡谷群头部,主要为多期次滑移体,中游段变形强度最大,滑塌体是主要的类型,而在下游段-嘴部,表现为滑移块体。第四纪以来,源自北部珠江水系充足的沉积物供给和自北向南较陡的海底地形,是沉积物失稳发育的关键控制因素;陆坡限制型海底峡谷群可能造成了沉积物的再次变形作用,使得沉积物失稳的空间变化规律与峡谷群分段性具有对应关系。此外,神狐海域含气流体的垂向运移以及水合物矿体的存在,也是研究区内沉积物失稳的重要控制因素。     

南海西部灾害性地质研究

灾害地质学(hazard geology)是研究对海底工程,特别是海洋石油工程能够产生直接危害,或具有潜在性危害的地质因素的特征及分布规律的科学。在过去几十年的海上石油开发中,由于事先未能对灾害性地质进行详细调查而造成重大损失的事件不乏其例。1973年3月,墨西哥湾一钻井平台,因浅层天然气喷发引起火灾,数千万美元的仪器设备毁于一旦。1977年南海莺歌海盆地作业的一架自升式钻井平台,在水深75m处插桩时,由于埋藏古河道的影响,地层分布不连续，两只柱腿插在古河岸上,至海底以下3m即稳定,另一只桩腿落入古河床,插入21m尚不稳定,致使钻井平台倾斜,后被迫移位才免遭于害。灾害性地质问题的研究已成为海洋石油和天然气开发成败的关键问题之一,因而引起了国内外有关部门的极大重视。1985-1987年,中国科学院海洋研究所受南海西部石油公司的委托,对珠江口以西至北部湾东部的广大海域,进行了大规模的灾害性地质、工程地质的普查及井位调査。调查中先后使用了“科学一号”科学考察船和“南海502”、“南海503”等工程物探及工程地质调查船,在海上进行了七千余公里的综合性工程物探测量,为研究调查区灾害性地质问题积累了丰富的资料。