冲绳海槽构造地质特征及形成演化研究

摘要

冲绳海槽是张裂于东亚大陆边缘的弧后盆地,以其独特的大地构造位置、强烈的构造-岩浆活动、复杂的地球动力学过程以及伴随经济社会发展而日益显现出的资源环境效应而备受关注。本文依托973项目,以板块构造理论为指导,开展相关研究,目的在于揭示冲绳海槽深浅部构造地质特征和形成演化过程,为维护国家海洋权益和满足国家资源需求提供技术支持。
　　全面收集和整理了冲绳海槽及邻区的重力、磁力、地震和区域地质资料,在此基础上,开展冲绳海槽及邻区的深浅部构造特征及构造演化研究。对重磁异常首先进行了定性描述和解释,然后采用向上延拓、方向导数计算等方法分别研究了深、浅部构造,计算了莫霍面埋深,并对浅部断裂和岩浆岩分布进行了推断。以大量多道反射地震资料为基础,开展地震地层学和构造学研究。根据地震剖面解释的结果,查明了地层和局部构造发育状况,对主要构造单元的特征和属性进行了阐述,并在前人研究成果的基础上编绘了新的构造刚要图。重建了冲绳海槽不同部分的构造演化历程,并探讨了其可能的控制因素。
　　作为半深水弧后盆地,冲绳海槽具有较高的空间重力异常和布格重力异常,暗示了其深部存在高密度地幔物质的上涌。东海ΔT磁异常和化极磁异常具有东西分带,南北分块的特征,磁异常走向和分布与菲律宾海盆存在显著不同,琉球岛弧和冲绳海槽的磁异常分布受到菲律宾海板块俯冲的显著影响。
　　布格重力异常分区上延的结果较好地反映了研究区深部构造特征,莫霍面深度计算结果表明冲绳海槽之是介于东海陆架和琉球岛弧之间的莫霍面隆起区,其埋深与水深呈镜像对称关系。南部莫霍面埋藏较浅,约14-18km;中部约18-24km;北部普遍大于24km。以重磁定性解释及方向导数的计算结果为基础,对冲绳海槽及邻区断裂带和火成岩分布进行了解释和推断,认为规模较大的 NW向断裂带可能由多条雁列状的断层组成,东段随海槽走向的变化自北向南由 NWW向为主逐渐变为以NNW向为主,而在东海陆架区则变化不大,近平行展布,体现了东海构造演化过程中构造应力场的迁移。海槽东侧、轴部、西侧槽底及东海陆架东缘存在多条不连续的岩浆岩带。
　　地震地层学研究表明,冲绳海槽基底之上发育了中新统-第四系沉积地层。海槽不同地区地层发育状况不同,中-北部存在较厚的中新统和上新统地层,而南部以第四系地层为主,仅局部残留了较薄的上新统和中新统。海槽内发育大量断裂、火成岩体、海底峡谷和埋藏海底峡谷,是海槽形成演化过程中和现今强烈构造运动的体现。龙王构造带是位于陆架东缘至槽底西侧不连续的基底隆起,分隔了西侧的陆架前缘坳陷和东侧的冲绳海槽盆地,在断块和岩浆共同作用下形成,具有残留弧的性质,向南与钓鱼岛隆褶带的主体部分共同终止于鱼山-久米断裂带附近。鱼山-久米断裂带以南的陆架边缘至冲绳海槽槽底西侧存在棉花构造带,包含了上新世-第四纪岩浆岩以及逐渐隐没的钓鱼岛隆褶带南段。
　　综合重磁反演计算、折射/广角反射地震探测、岩浆作用等研究成果,认为冲绳海槽地壳已发生了明显减薄并夹杂了来自地幔的基性、超基性物质,大部分地区属于“洋-陆混合型地壳”,但南段局部已出现了新生洋壳,开展进一步的调查工作将有助于确定其位置。
　　冲绳海槽构造演化史的研究认为,以鱼山-久米断裂带为界,海槽中-北段和南段形成时代和演化过程存在差异。中-北段的张裂始于中中新世陆架前缘坳陷的裂陷,后于晚中新世向东跃迁至海槽并持续至今。海槽南段的初始裂陷始于晚中新世,但在上新世出现停滞并发生区域沉降,上新世末-更新世初的隆升剥蚀之后开始了快速裂陷,现今局部已进入扩张阶段。分析认为,琉球俯冲带的南北差异、台湾碰撞造山作用以及加瓜海台的俯冲拼贴共同构成了冲绳海槽南、北演化时空差异的主控机制。

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1 前言

1.1 选题依据及意义

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.3 研究内容与技术路线

2 研究区概况

2.1 位置和海底地形

2.2 区域地质特征

3 重磁数据处理及地质解释

3.1资料来源

3.2重磁场宏观特征及地质解释

3.3 重磁异常的向上延拓和方向导数计算

3.4 重磁资料解释的冲绳海槽及邻区断裂和火成岩分布

4 地震地层学及构造学研究

4.1 资料来源

4.2 地震层序划分方案

4.3 地震剖面解释

4.4 冲绳海槽局部构造发育特征

4.5 构造单元特征及属性探讨

5 冲绳海槽地壳结构与性质

5.1根据重力资料计算的冲绳海槽地壳厚度

5.2广角反射/折射地震探测揭示的冲绳海槽地壳速度结构

5.3岩浆作用和磁异常研究揭示冲绳海槽地壳组成成分

5.4 小结

6 冲绳海槽构造演化

6.1 冲绳海槽形成演化的板块构造学背景

6.2 冲绳海槽南北构造演化的时空差异

6.3 冲绳海槽南北构造演化时空差异性的主控机制探讨

7 主要结论及创新点

7.1主要结论

7.2 主要创新点

参考文献

致谢

个人简历

博士期间完成的主要学术论文