南沙海槽前陆盆地热结构

岩石圈热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,从而制约着岩石圈的形成演化。在研究南沙海槽前陆盆地地质构造背景和岩石圈热结构影响参数基础上,文章采用一维稳态热传导方程模拟计算并获得了盆地94N05地震剖面岩石圈热结构。计算表明,盆地区域大地热流平均值约为62mW.m 2;地幔热流值约37—44mW.m 2,对地表热流贡献达60%—70%。南沙海槽前陆盆地处于构造热恢复阶段,地表热流受中中新世挤压构造环境影响相对较低且主要受深部地幔控制,莫霍面温度介于500—600℃,热岩石圈较薄,厚度约60—70km。通过计算岩石圈热结构及居里面深度特征揭示揭示盆地深部岩石圈温度较高以及热活动稳定可能是南沙群岛海域地震发生很少的重要原因。     

沉积速率与基底蓄水层流体活动对冲绳海槽海底热流值的影响

冲绳海槽海底热流值高且离散性强、热液活动发育,这一地热特征主要表现在海槽南段与中段,其形成与沉积过程和浅层基底水热活动密切相关。首先依据居里点深度资料计算海底热流背景值,并与实测热流资料进行对比,分析了冲绳海槽的海底热流异常特征。然后选取一条与海槽扩张中心走向一致的模拟剖面,以实测地热资料为约束,利用热模拟的方法,探讨了沉积速率和基底流体活动对海底热流值的影响。最后,探讨了海槽热流特征形成机制。热模拟结果表明,如果南段与中、北段分别在中中新世和晚更新世开始拉张,在冲绳海槽的形成演化过程中,沉积速率可使海槽南段和中段的海底热流值分别降低7%~16%和4%~12%,沉积速率越大对热流值的影响也越大;在基底流体活动的影响下,海槽热流值表现出极大的离散性,下降流体使得海底热流值进一步降低,上升流体作用则相反,海槽中段的上升流体影响远远超过沉积速率影响,使得局部海底热流值提高到背景值的3倍。在局部上升流体与下降流体运移速率相同的前提下,当沉积速率25cm/ka、流体运移速率为60~66cm/a时最符合海槽南段西部的热异常形成条件;当宫古断裂及海槽中段基底蓄水层内的流体运移速率约为南段流体运移速率的4~6倍,或者蓄水层之下热流背景值约为南段背景值的2~3倍时,最符合宫古断裂带附近和海槽中段的热流异常形成条件,这可能预示着在10km深度处存在岩浆房。     

冲绳海槽海底热流的研究

冲绳海槽为世界上罕见的高热流区之一.迄今在海槽内已取得189个热流数据.热流分析表明,属于西北太平洋活动边缘的琉球弧后地区具有异常高的热流值,尤其是在冲绳海槽中部,测得大于10 000m·W/m2的异常高热流值,为全球热流调查中所仅见,这暗示着冲绳海槽为一迄今尚在强烈活动的弧后裂谷.     

南海西沙海槽地区的海底热流测量

为了解南海西沙海槽区的地热特征,利用Ewing型地热探针在该区开展了地热测量,并利用TK04热导率仪测量了相关站位表层沉积物样品的热导率,获得了7个站位的热流数据。结果表明,研究区7个站位的热导率变化范围为0.88~1.06 W/m.K,平均为0.96 W/m.K,地温梯度变化范围为85~120℃/km,热流值变化范围为83~112 mW/m2,平均达到95 mW/m2。分析表明测量结果与20世纪80年代中美合作在西沙海槽的地热测量结果一致性较好,说明研究区仍具有高热流特征,推测高热流特征可能与本区高热背景、莫霍面埋深较浅、断裂发育、晚期岩浆活动和基底起伏等有关。     

东海地区地热场综述

综述了东海地区地热场的特征及研究进展,根据收集的各航次热流值资料,绘制了东海地区的热流值分布图,并根据热流值的分布特点将东海地区分为陆架区、冲绳海槽区、琉球岛弧和海沟区、菲律宾海盆区等4个区块,详细分析了它们的热流分布成因,在已有的东海南北热结构模型基础上对东海南北热结构差异进行了分析。南冲绳海槽区的地壳热流值和地壳减薄程度都明显高于北冲绳海槽及其它各区,说明高热流值起源于地幔抬升和地壳的减薄,东海的扩张已经从冲绳海槽北部转移到南部。     

冲绳海槽地热研究中若干问题的探讨

根据冲绳海槽地区实测海底热流资料,结合该地区最新的地质地球物理调查研究成果,分析了冲绳海槽地热研究中的几个问题,认为(1)相对于其它边缘海盆地,冲绳海槽是一个高热流异常区,同时具有热流值极不均匀的特点;(2)冲绳海槽的壳幔热流比值介于大陆地壳与大洋地壳之间,具有过渡性地壳的性质;(3)冲绳海槽强烈的岩浆作用是造成局部高热流的重要原因;(4)广泛分布的海底热液活动造成了局部热流值强烈的高低变化。     

冲绳海槽--弧后背景下大陆张裂的最高阶段

高热流、强地震活动、火山活动、张性断层作用以及快速沉降等特征表明部绳海槽的演化已经达到了大陆张裂的最高阶段。根据地震折射和重力资料的计算表明冲绳海槽底下存在低密度的异常地幔，冲绳海槽的莫霍面介于15．4－23．8km之间。在我们提出的边缘海盆地演化旋回中，冲绳海槽处于胚胎期，即处在大陆张裂的最高阶段和弧后海底扩张的过滤阶段。冲绳海槽也可视为是威尔逊旋回中连接东非裂谷和红海阶段的一个重要的中间环节。     

东海天然气水合物的区域地质特征及可能的远景区

从水深、沉积物厚度、沉积速率、有机质含量、地形和地貌来看，冲绳海槽盆地具有天然气水合物形成的区域地质条件，水合物出现的水深在500m以上，冲绳海槽南段水合物潜力最大。与智利三联点相类比，该区水合物可能主要分布在陆坡中部浅地层中。从冲绳海槽盆地的海底温度、海底热流和折射地震层速度资料的分析来看，该区具有水合物稳定存在的温压条件，其中南段和北段的稳定带厚度比中段更大一些，从已解释的穿越冲绳海槽盆地的地震剖面来看，有BSR迹象的剖面段约有300km，主要分布在中段的南部，从底水甲烷和卫星热红外异常分析来看，冲绳海槽盆地南段海域因存在经常性的卫星热红外增温异常和高值底水甲烷异常，因而水合物成藏的条件可能最好。     

东海莫霍面起伏与地壳减薄特征初步分析

收集、整理大量由地震剖面提供的沉积层厚度资料,得到东海沉积层等厚图。对完全布格重力异常进行沉积层重力效应改正后,得到剩余重力异常,利用地震资料揭示的莫霍面深度值来约束界面反演得到东海莫霍面埋深。结果表明,东海陆架盆地莫霍面深度在25～28 km之间平缓变化,地壳厚度为14～26 km,西厚东薄;冲绳海槽盆地莫霍面深度为16～26 km,地壳厚度为12～22 km,北厚南薄。东海陆架盆地东部与冲绳海槽盆地南部地壳减薄明显,拉张因子分别达到2.6和3。初步分析认为冲绳海槽地壳以过渡壳为主,并未形成洋壳。     

琉球沟弧盆系的海底热流分布特征及冲绳海槽热演化的数值模拟

以１９９３－１９９５年对琉球沟弧盆系各个航次的热流数值进行了搜集整理，发现这一地区热流的分布特征和构造特征有明显的对应关系，大致上呈出现东西分带南北分块的分布特征，冲绳海槽有极高的热流值，而琉球海沟则有极低的热流值，这和板块的撞碰，俯冲，弧后扩张模式相吻合，用二维热传导平流议程用有限单元法对冲绳海槽进行的地球动力学热模拟显示，冲绳海槽的高热流值和海槽内的岩浆活动有着密切关系，如果不考虑海槽中岩浆因     

冲绳海槽北段的重磁场特征及地质意义

１９９２年之前,国内对冲绳海槽的调查研究主要集中在海槽的中部和南部,而对其北段的调查研究工作却很少。根据实测的重磁异常,较深入地分析了海槽北段的地球物理场特征,构造活动地壳结构及应力状态,结果表明冲绳海槽北段同样具有强烈的地壳构造活动。     

冲绳海槽热流机制浅析

冲绳海槽是一个高热流区，平均热流值极高，但不均匀，实测最小值与最大值相差三个数量级以上，结合海槽地区的构造和地球物理特征，探讨了导致这一高而分散热流特征的多种因素。包括异常壳幔结构。海底热液循环以及地下水对流等，并分析了相应的控制机制。     

冲绳海槽高热流值区的特征

研究表明,冲绳海槽是一个罕见的高热流值区,是个活动的弧后裂谷,而且热水活动,地震活动,火山活动与之有密切的联系。     

The sedimentation rates in the Okinawa Trough during the Late Quaternary

On the basis of accelerator mass spectrometer radiocarbon （AMS ^14C） dating, sedimentation rates of 11 cores collected from the northern to southern Okinawa Trough are discussed. The sedimentation rates in the Okinawa Trough roughly range from 11 to 39cm/ka, and the average is 23.0cm/ka. China＇s continental matter is the main sediment source of the middle Okinawa Trough and has important contribution to the northern and southern Okinawa Trough. The sedimentation rates during the marine oxygen isotope （MIS） 2 are uniformly higher than those during MIS 1 in the northern and middle Okinawa Trough while they are on the contrary in the southern Okinawa Trough. Sedimentation rates in the Okinawa Trough can be one of the proxies of sediment source and an indicator of cooling events.     

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。     

Elemental geochemical records of seafloor hydrothermal activities in the sediments from the Okinawa Trough

The major and minor element contents in the sediment core H9 from the hydrothermal fields of the Okinawa Trough show a sharp change at the depth of 80 cm. The elements enriched in the upper 80 cm core are those enriched in the hydrothermal deposits and in the surface sediments recovered from the hydrothermal fields in the trough, which indicates the input of hydrothermal materials. Comparing with other hydrothermal sediments from Mid-ocean Ridges or the Lau Basin, the degree of the enrichment of elements iron, copper,cobalt, and nickel is relatively low. However, the enrichment of elements manganese, lead, arsenic, antimony and mercury is remarkable. The average contents of these elements in the upper 80 cm core sediments are three to six times those in the lower section, and 3~12 times those in the surface sediments which are not influenced by hydrothermal activities. Hydrothermal activities have contributed significant manganese, lead, arsenic, antimony and mercury to the sediments, and these elements are distinct indicators for the hydrothermal activity in the Okinawa Trough. The significant enrichment of these elements in Core H9 upward from the depth 80 cm indicates the start or the significant enhancing of the hydrothermal activity in this area at about 5 740 aB.P. The average accumulation rate of manganese during this period is about 40 461 μg/(cm2·ka), which is similar to the hydrothermal sediments in the Lau Basin or the East Pacific Rise.     

冲绳海槽海底地形的补偿模式初步研究

从区域补偿模式和实验均衡理论出发,利用重力和地形资料计算了冲绳海槽的均衡响应函数,结果表明：冲绳海槽南段弹性板有效厚度和补偿深度明显大于中段,结合其它地质地球物理资料解释认为,产生这种差异的原因主要是南,中两段岩石圈温度和补偿机制的不同所致。     

南海南沙海槽深部热状态及其构造意义

南沙海槽是古南海俯冲消亡、南沙地块与婆罗洲碰撞的关键区域, 其构造演化史记录了南海前世今生的重要信息。为深入认识对其构造变形有重要影响的南沙海槽深部热状态, 本文首先利用热传输方程分析了滑坡体快速堆积的热披覆效应对海槽底部深水区海底观测热流的影响, 然后利用磁异常的频谱分析技术获取南沙海槽及其邻区的居里面深度。结果表明, 受沉积物快速堆积的影响, 南沙海槽底部深水区文莱滑坡范围内现今海底热流测量值仅为深部背景热流的60%~77%, 推测该区深部背景热流约为77~98mW·m^-2; 南沙海槽内居里面深度一般小于16km, 比位于其北侧的南沙岛礁区居里面深度(18~24km)小。现今南沙海槽区深部具有较高的背景热流, 该区较高的热状态与其地壳强烈减薄特征对应, 是华南陆缘裂陷和南海形成演化的结果。     

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。