冲绳海槽宫古段中央地堑中的火山分布及地质意义

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,于20世纪90年代以来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区域内海底火山的形态及其空间分布特征。在本段冲绳海槽发育的中轴火山和岛弧火山,分别位于中央地堑和海槽盆地东部边缘紧靠琉球岛弧的西侧。岛弧火山连续性强,总体上自东北而西南都有分布;中轴火山不如岛弧火山的连续性强,只在崂山段、黄岛段、胶南段、莱西段、城阳段和李沧段分布。中轴火山是在中央地堑之后发育的。中轴火山的发育不仅改变了原来中央地堑的位置,也改变了原来中央地堑的形态。中央地堑的左旋雁行排列,以及其形态的改变都是由于中轴火山发育的结果。中央地堑的右旋展布以及海底火山对中央地堑的改造,标志着冲绳海槽的演化已经在拉张和沉降的基础上进入到一个更高级的演化阶段(海底扩张),在岩浆供应不太充足的条件下,海底火山活动是冲绳海槽低速扩张的一种形式,海底扩张沿中央地堑正在进行。     

冲绳海槽的地质构造属性

冲绳海槽构造属性是地学界争论的问题之一,迄今已提出过断陷盆地、坳陷盆地、弧间盆地、弧后盆地、边缘海盆、张裂盆地等多种看法。本文作者在多次赴冲绳海槽调查和系统总结前人研究成果的基础上提出,冲绳海槽是一条现代活动裂谷,具有一系列典型的裂谷构造特征,其活动机制属于与洋壳俯冲作用有关的弧后裂谷。     

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。     

冲绳海槽中部火山事件的环境磁学记录

对冲绳海槽中部DH180岩心沉积物进行了AMS14C测年、磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度等试验,在含火山物质高的两段层位各磁学参数发生了异常变化。在57.5~82.5和212.5~252.5 cm深度处磁化率、非磁滞剩余磁化强度和饱和等温剩余磁化强度表现出增大的变化趋势,饱和度则出现相对减小的变化趋势。根据磁学参数异常变化的位置和测年数据,对所记录的两次火山事件发生年代进行了计算,它们分别为距今约12.6和6.2 ka,最近一次火山喷发的年代与K-Ah火山喷发的年代基本一致。     

冲绳海槽横断裂初探

冲绳海槽作为一个新生弧后盆地发育了北西向和北北东向两组断裂构造,其中北西向横断裂横切整个琉球沟弧盆体系向两端延伸.此类断裂具有规模大、断面陡、大致等间距分布、形成早并多期活动、分割控制两侧断块等特点.为一类控制海槽形成演化的重要断裂构造.     

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.     

冲绳海槽沉积物干酪根特征

本文采用元素分析、镜下观察、红外光谱、扫描电镜和热解分析等技术,分析了冲绳海槽柱状样中腐植酸、富里酸和干酪根的化学、物理特征,并探讨了它们之间的成因关系和干酪根类型。沉积物的产烃能力甚差,每吨沉积物仅能生成0.49～1.18kg烃类物质。     

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。     

冲绳海槽的形成与演化探讨

冲绳海槽属西太平洋沟弧盆系,其成因各说不一.根据海槽地壳厚度13—20km,为减薄的大陆壳,具有正的空间异常值,中新世至第四纪沉积由两侧向轴部增厚,海底拖网取样见大量中酸性火山岩,活断层和轴部地堑发育,中浅源地震活跃,有理由相信海槽是在陆壳上发生发展而成,是张应力控制下的断陷带,属裂谷型边缘海盆地,现在仍然处于大陆裂谷的裂陷阶段,构造作用与岩浆活动十分强烈.没有明显的、大规模的扩张,新生洋壳尚未形成.     

冲绳海槽岩浆性质的变化特点:斜方辉石提供的信息

对冲绳海槽18个表层样品和11个柱状样品的156个层次中的火山成因斜方辉石进行了电子探针分析,计算了斜方辉石的FS值。结果表明,其FS值具有南高北低的特点,反映出在冲绳海槽从北向南岩浆性质由基性向酸性的变化。各沉积物岩芯中,斜方辉石的FS值自下而上的变化,则反映出冲绳海槽的岩浆性质从早期到晚期,具有由酸性向基性、由基性向酸性、稳定型和波动型四种变化形式。     

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。     

冲绳海槽中部的火山口

冲绳海槽位于中国东海大陆架的东部,与东海陆架相连,是一个新生的孤后盆地,海底火山活动和地震频繁,断裂体系十分发育,沉积了十分丰富的火山碎屑沉积物,根据海底沉积物中的浮岩与磁铁矿含量变化,结合水深资料推测了海底火山口的位置,结果表明Z 14—5测站(27°18′N、127°12′E)附近是一个火山口。     

冲绳海槽中部表层沉积物的重矿物分布和来源

根据冲绳海槽表层沉积物的重矿物含量变化、物源、成因、地貌和沉积特征划分出东海陆坡、琉球岛坡和海槽槽底三个矿物组合区以及六个矿物组合亚区，并对其物质来源和影响范围作了讨论。     

冲绳海槽北部表层沉积物中放射虫的分布与环境

对冲绳海槽北部80个表层沉积样品中放射虫进行的定量研究表明，其丰度和分异度西北部低，东南部高，由西北向东南递增；从西北陆架到东南海槽放射虫分布可分为陆架低值区，海槽边缘中值区和中央高值区，放射虫的组成以泡沫虫目占绝对优势，总体面貌为热带大洋暖水动物群，沉积物中放射虫的分布与现代表层海水温度，盐度的分布和变化趋势一致，但与营养盐和实级生产力的分布呈负相关关系；同时，放射虫的分布又与研究区的海流和水团有密切关系，其中黑潮对其有控制性影响，沉积物类型极大地影响着放射虫的分布，放射虫的丰度和分异度明显地随粒度的增大和陆源物质含量的增加而减小，此外，放射虫的分岂有此理也显示了与沉积物中火山物质含量的密切相关性。     

冲绳海槽北部表层沉积物中底栖有孔虫分布及其与海洋环境的关系

对1999年6月采自冲绳海槽北部的62个表层沉积物样品进行了底栖有孔虫分析。研究表明，该区属种多为中外陆架和上部陆坡常见底栖有孔虫，其中Cibicides pseudoungerianus在研究区域内广泛分布。底栖有孔虫群落明显受研究区水团的制约，该区底栖有孔虫Q型因子分析反映的4个组合分别对应不同的水团影响：组合1以Cibicides pseudoungerianus、Uvigerina sp.、Ammonia ketienziensis、Textularia pseudocarinata为主，代表陆架混合水团影响环境；组合2以Uvigerina peregrina、Beregrina、Bulimina mexicana、Bulimina submarginata、Globocassidulina subglobosa为主，代表黑潮暖流中层水影响下的环境；组合3以喜营养分子Bulimina marginata和Bolivina robusta为主，代表冷涡沉积和上升流沉积区的环境；组合4以Cibicides pseudoungerianus、Globocassidulina subglobosa为主，代表了对马暖流水团影响下的环境，其中水团的氧含量水平和营养状况是影响底栖有孔虫组合变化的主要因素。底栖有孔虫的丰度从西往东依次出现两个丰度高值带，一个位于研究区西部100—140m水深的陆架区，另一个位于400—600m水深的上陆坡，后者可能反映了冲绳海槽大陆坡普遍发育的陆坡上升流现象。     

南冲绳海槽海域微震活动的初步探讨

通过解析在南冲绳海槽海域投放的海底地震仪（ＯＢＳ）记录到的天然地震资料，得到近垂直海槽走向的微震震中分布．根据震中分布与海底地形、地质构造的对比，提出：南冲绳海槽海域的微震活动频繁且多数集中于海槽轴部的地堑和琉球岛弧中部．     

冲绳海槽海底热液活动区玄武岩的矿物学和岩石化学特征及其地质意义

１９９２年５月－１９９２６月对绳海槽热液活动区进行调查采样，对拖网采到的新鲜的玄武岩样品做了斑晶矿物学及岩石化学研究。结果表明，冲绳海槽玄武岩的斑晶矿物主要由橄榄石、单斜辉石、斜方辉石和斜长石组成，副矿物有铬铁尖晶石和磁铁矿，因而将样品定为橄榄玄武岩。     

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动的若干特征

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动为弧后盆地型热液活动。在水深 ６５０～７７０ｍ处发育有活烟囱，喷出的热液温度（２７０℃）临近当地沸点（２７５℃），热液 中富含ＣＯ２气泡。稳定同位素研究表明，热液活动与岩浆活动有关。根据热液沉积 物的矿物学及化学特征可将其划分为４种类型，它们是富硅热液沉积物、富硫酸盐 热液沉积物、块状富硫化物热液沉积物和碎屑状富硫化物热液沉积物。热液沉积物 中至少含有２７种矿物，并富集了Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｇ等成矿元素。     

ODP与冲绳海槽海底热水活动研究

本文简要介绍了ＯＤＰ与海底热水活动研究，冲绳海槽中部现代海底热水活动区热水活动研究简况及其热水活动特征；就冲绳海槽中部热水活动研究中存在的问题与ＯＤＰ在冲绳海槽热水区钻探的科学目标进行了讨论。