Japan Trench and tectonics of the Japanese Island Arcs

Abstract Seven chronostratigraphic stages were established based on the correlation of magneto‐biostratigraphic marker horizons within the Deep Sea Drilling Project and Ocean Drilling Program cores from the forearc of the Japan Trench. Because the stages are coeval with changes in the rate of sedimentation, lithofacies, magnetic intensity and composition of fossil assemblages, they probably reflect the tectonic situation in the Japan Trench forearc and also in the arc–trench system. The stages correlate to the tectonic events of the Japanese Island Arcs; for example, evolution of the Boso triple junction, initiation of Philippine Sea Plate subduction and the Japan Sea opening.     

Faunal analysis of Neogene planktonic foraminifera from forearc sediments of the Japan Trench, ODP Site 1151, Leg 186

Abstract The present paper describes the general outline of Neogene paleoceanographic changes in the northwestern Pacific by means of planktonic foraminiferal assemblages. Planktonic foraminiferal fossils occur commonly in the upper Miocene to lower Pleistocene sediments of Hole 1151A, Ocean Drilling Program Leg 186 in the forearc basin off northeast Japan, with the exception of 11 barren intervals. These barren intervals are explained as a result of dissolution under organic decomposing processes. Three assemblages of planktonic foraminifers were identified by Q‐mode cluster analysis. The succession of the assemblages can be divided into four paleoceanographic stages: (i) warm‐temperate Tortonian; (ii) cold‐temperate Messinian to lower Pliocene; (iii) warm climatic optimum in the middle part of the Pliocene; and (iv) strong glacial–interglacial oscillation of the upper Pliocene to the lower Pleistocene. Three short warming events—namely, the late Miocene climatic optimum 3, the Miocene–Pliocene boundary and the middle Pliocene events—and a short cooling event of the late Miocene could be determined in the studied section of Site 1151.     

中国大陆科学钻探工程的科学目标及初步成果

中国大陆科学钻探工程的主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县，其穿过的岩石曾位于板块会聚边界的地幔深处，是研究大陆深俯冲及地幔动力学的最佳地区。中国大陆科学钻探的科学目标旨在通过对钻孔中获取的全部连续岩心、液态和气态样品及原位测井数据进行的全方位测量与综合研究，建立5000m孔深的各类多学科精细剖面，再造北中国板块与扬子板块会聚边界深部三维物质的组成和分布及三维结构构造；阐明板块会聚边缘的深部流体作用、壳一幔相互作用及地幔中物质循环和流变学；寻找超深地幔条件下形成的特征矿物，揭示超高压变质成矿机理；建立结晶岩地区地球物理理论模型和解释标尺；揭示超高压变质岩石的形成与折返模型及板块会聚边界的深部动力学机制。通过5km深孔营造的特殊地下空问，研究现代地壳的物理、化学及生物作用，并将建立亚洲第一个大陆科学钻探深孔长期观察实验站。中国大陆科学钻探工程已取得初步成果。主孔2000m岩心的深度和方位准确归位；建立了岩性、地球化学、构造、矿化、岩石物性、地下流体及各类测井等精细剖面；揭示了发现除超镁铁质岩外的各类岩石中的柯石英；通过SHRIMP测年准确确定超高压及退变质事件的年龄；初步揭示了超高压及退变质过程中流体的变化及水一岩作用；划分了构造岩片单元，确定了其边界的韧性剪切带性质，并发现早期构造信息；建立的随岩性变化的弹性波速度和热导率连续剖面对地震反射和热结构提供了岩石物性的制约；VSP地震剖面揭示了孔区深部的构造岩片结构，以及强地震反射层和大型韧性剪切带有关；发现地下特殊气体一甲烷、二氧化碳及氦气的异常，以及气体异常越往深部越频繁出现的规律。经DNA分析，在超高压岩心中发现在极端条件下形成的微生物。     

大洋钻探与中国边缘海沉积地质学

边缘海沉积地质学研究在大洋钻探计划中占据着重要地位，也是我国的优势所在，应该成为我国ＯＤＰ近期工作的主要内容。本文讨论了与ＯＤＰ有关的几个中国边缘海沉积地质学问题：古黑潮的演变与陆海相互作用，长江、黄河入海时间及其对海洋沉积作用的影响，冲绳海槽的沉积相和沉积体系，古季风与海平面变化，这些问题的深入研究与解决将会为实现ＯＤＰ的学术目标，为全球变化研究做出重要贡献。     

ODP与中国固体地球科学

国际大洋钻探计划自１９８３年以来，已成功地实施了６６个航次的深海钻探作业，获取钻探岩芯逾１０００００ｍ。在关于大陆边缘的构造演化，海洋地壳的形成与发展，地壳流体循环和壳幔相互作用海洋沉积结构和古海洋学，地球大气圈、水圈、冰圈、生物圈的长期变化等众多研究领域取得了一系列重大科研成果。     

南海北部ODP 1144站颜色反射率揭示的千年尺度气候波动

南海大洋钻探ODP1144站钻孔长517m，代表近100万年来的沉积记录，其颜色反射率是所有岩心物理性质测试中分辨率最高的，平均约60年一个测值，最高可达年级尺度，是研究千年尺度气候变化的理想材料。通过对颜色反射率、浮游有孔虫氧同位素的小波分析及其与地球轨道参数ETP的交叉频谱分析，表明两者在轨道周期上的变化极为相似，都反映出约70万年以来100ka的偏心率周期明显占优；与格棱兰冰心的对比亦揭示了颜色反射率同样记录了冰期中的类似D／O事件。对此站的颜色反射率短周期的小波分析，揭示出了约3ka、约1．5ka的变化周期，这些周期不仅仅出现在冰期(如MIS2—4、6、8期等)，也出现在间冰期(如MIS15、17、19、25期等)和冰消期(如MIS11／12、15／16)，且在70万年以来冰期信号强、间冰期信号弱，而在70万年之前正好相反，这不仅说明间冰期内部气候也存在不稳定性，而且进一步说明了中更新世的气候转型事件。     

南岭科学钻中与两种岩浆岩有关的矿床成矿系列——年代学、地球化学、Hf同位素证据

南岭科学钻(SP-NLSD-1)位于南岭成矿带与武夷山成矿带的交汇部位——赣南银坑矿田。该钻孔总进尺2967.83 m,钻遇了流纹岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、辉长闪长玢岩等四种岩浆岩。流纹岩为银坑矿田新揭露的岩石类型,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年表明其形成于(381.0±3.1)Ma,补充完善了本区海西期岩浆活动的记录;花岗斑岩、花岗闪长斑岩、辉长闪长玢岩的成岩时代为101.3~161.0 Ma,为燕山期岩浆活动的产物。流纹岩与花岗斑岩具有相似的地球化学特征,球粒陨石标准化稀土元素配分曲线为两翼近平坦的海鸥型,有明显的Eu负异常,显著富集大离子亲石元素,轻微富集高场强元素,锆石εHf(t)值分别为–10.8~–7.1、–23.4~–8.7;花岗闪长斑岩与辉长闪长玢岩的地球化学特征相似,球粒陨石标准化稀土元素配分曲线为右倾型,Eu负异常不明显,显著富集大离子亲石元素,轻微富集高场强元素,花岗闪长斑岩的锆石εHf(t)值为–17.9~–1.9。岩相学、年代学和地球化学研究结果表明,流纹岩、花岗斑岩、花岗闪长斑岩、辉长闪长玢岩应该均为古元古代地壳物质重熔形成的壳源岩浆岩,花岗闪长斑岩和辉长闪长玢岩在形成过程中可能继承了幔源物质。流纹岩与银坑矿田内已知的成矿作用无直接关系,花岗斑岩与钨铋铀矿化有关,花岗闪长斑岩与铜铅锌金银矿化有关。银坑矿田处于特殊的构造部位,即南岭成矿带与武夷山成矿带交汇部位,深达地幔的线型断裂和切入地壳的网格状断裂同时在此处发育,不同的构造环境导致在燕山期形成花岗闪长斑岩和花岗斑岩,分别对应铜铅锌金银矿化和钨多金属矿化,形成两个相对独立的成矿系列。     

Sequence Stratigraphy Study of the Late Quaternary Activity of the Nankou-Sunhe Fault in Its Northern Segment,Beijing

A test drilling exploration was implemented across the northern segment of the Nankou-Sunhe fault in the Beijing plain, and a combined borehole section was built by sequence stratigraphy, lithologic facies analysis, magnetic susceptibilityand absolute chronology to investigate the episodic activities of the fault since 60 ka BP. The results show that the active stages of the fault are 60 ka to 47 ka BP, 36 ka to 28 ka BP, and 16 ka BP to present. Other intervals are relatively stable. The average vertical slip rate is 0.35 mm/a from 60 ka to 37 ka BP, 0 mm/a from 37 ka to 3：2 ka BP,0.78 mm/a from 32 ka to 12 ka BP,and 0.35 mm/a since 12 ka BP. Compared with the conventional analyses on lithology and sedimentary facies, the sequence stratigraphy method has certain advantages in the studies of borehole strata comparison and episodic activity of buried faults.     

中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中重晶石的发现及其意义

在中国大陆科学钻探主孔榴辉岩中发现了重晶石。重晶石以包裹体形式保存在石榴子石中,多为浑圆状,表面积平均约250μm2。通过电子探针测试,重晶石中SrO含量大多超过20%,为锶重晶石,其化学分子式为(Ba0.4836~0.6180Sr0.3787~0.4722Ca0.0064~0.0889)S0.9688~0.9963O4。同时还发现榴辉岩中的石榴子石有柯石英假象,温压条件计算表明该榴辉岩的峰期温压条件为696~730℃,2.9~3.2GPa。电子探针成分测定包裹这些重晶石的石榴子石为峰期变质矿物,这进一步说明重晶石也经历过超高压变质。重晶石通常形成于强氧化和高盐度流体作用的条件下,本文的研究表明超高压变质过程中至少出现了一定范围内的强氧化环境和高盐度流体作用,但其地球动力学意义有待进一步研究。     

中国大陆科学钻探主孔动态地温测量

介绍了大陆科学钻探主孔完钻后4次的钻井测温数据,地温梯度随深度的变化趋势,系统的热导率测试结果及其温压校正. 地温测量显示,浅部（100m以上）的4次测量结果有较大的区别,而100m以下测量温度趋于一致.在900～1600m井段,温度略有波动,可能存在地下水活动.到了深部,温度与深度呈现良好的线性关系. 在0～500m,500～2700m,2700～3600m及3600m以下这4个井段范围内,地温梯度随深度降低或增加的趋势交替变化,平均地温梯度248±34℃/km. 198块岩芯样品测试结果表明,热导率变化范围在1711～36 W/(m·K),平均2716±0403 W/(m·K). 依据实测的温度-深度进行温压校正后,热导率为1989～3652 W/(m·K),平均2808±0363 W/（m·K）. 热导率随深度的变化趋势与地温梯度的变化趋势并不能完全相互补偿,表明影响地温梯度的其他因素不容忽视. 大陆科学钻探温度测量,为今后进一步研究超高压变质带深部地热场及其地球动力学含义提供了可靠的基础数据.