晚始新世以来雅浦海沟-岛弧构造演化模式

雅浦海沟-岛弧构造体系是菲律宾海板块与太平洋板块、卡罗琳板块相互作用而形成的构造俯冲带,其南北两段俯冲带在海底地形地貌、地球物理场、应力场特征等方面表现出显著的差异。北段俯冲方向为近东西向,总体表现为俯冲角度较小、俯冲深度浅、俯冲速度较快、应力场呈俯冲拉张型等特征;南段由东西方向的俯冲过渡至北北西向,总体表现为俯冲角度大、俯冲深度较深、俯冲速度极慢、应力场呈俯冲挤压型等特征。这些差异的形成经历了2个主要的构造演化阶段:菲律宾海板块与太平洋板块在晚始新世至晚渐新世期间相互作用并形成了古马里亚纳-雅浦海沟;晚渐新世以来菲律宾海板块与卡罗琳板块的相互作用对古海沟构造改造,进而造就了雅浦海沟-岛弧当今复杂的构造形态。     

日本九州俯冲带b值成像及其构造意义 *

日本九州俯冲带是菲律宾海板块与欧亚板块汇聚边界上一个独具特色的区域, 也是研究俯冲带内板块构造作用的理想场所。为了解该俯冲带内的板间应力状态和相互作用, 本研究利用震源深度大于20km的97251个地震事件, 通过b值计算详细刻画了该俯冲板片上表面以及垂直海沟走向的剖面特征。结果发现, b值表现出明显的空间变化, 整体上沿南海海槽和琉球海沟从东北往西南方向逐渐增大, 同时在俯冲的九州-帕劳海脊上存在显著的低值区。从b值与应力的负相关性推断, 进入俯冲带的海脊以及海脊东北侧的四国海盆洋壳与俯冲带上覆板片耦合作用较强; 而在海脊西南侧, 俯冲带内汇聚板片的耦合作用相对较弱。究其原因, 本文认为九州-帕劳海脊两侧俯冲洋壳在形成时代和汇聚速率上的差异起着重要作用。对于九州-帕劳海脊来说, 俯冲带浅部的低b值区主要是由于隆起的海脊增强了与上覆板块的耦合作用。随着俯冲深度的增加和俯冲板片倾角的急剧变陡, 沿海脊可能发生了板片撕裂, 从而释放了海脊与上覆板片间的挤压-剪切应力, 使耦合程度大大减弱。     

菲律宾海板块东南边界地质过程与研究展望

晚中生代期间,由于古太平洋俯冲板片俯冲于欧亚板块之下,从而在欧亚大陆东缘存在一条巨型的类似于现今太平洋东侧的安第斯型俯冲带。岩浆活动记录显示,70 Ma左右,可能由于外来的正地形地体拼贴上该俯冲带,从而导致这条巨型安第斯型俯冲带逐渐消失,欧亚大陆东缘逐渐从主动大陆边缘变为被动大陆边缘。然而,新生代早期以来,伴随着菲律宾海板块从赤道北移,该被动大陆边缘又重新活化,变为主动大陆边缘,并逐渐形成了巨型的沟-弧-盆系统,期间西太平洋地区大致经历了三期的弧后扩张,即始新世、渐新世—中新世、上新世以来,且菲律宾海板块正好包括了这3个扩张期的弧后扩张盆地：西菲律宾海盆、四国海盆-帕里西维拉海盆以及马里亚纳海槽。本文详细总结了太平洋板块与次级的板块—菲律宾海板块及卡罗琳板块的地质演化历史,且详细探讨了以上3个主要板块之间相互作用的典型区域（菲律宾海板块东南侧）的地质学和岩石学特征以及尚存在的重要科学问题,并展望了未来该区域的研究方向。     

日本南海海槽俯冲带的地质特征及其构造意义

日本西南部的南海海槽是一个典型的俯冲系统，由菲律宾海板块向欧亚板块俯冲形成，其俯冲板片包含了九州-帕劳洋脊（KPR）、Kinan海山链、四国海盆和伊豆-小笠原岛弧（IBA）等多种地质单元。为了研究不同地质单元的板块俯冲效应，本文系统分析了南海海槽的地球物理和岩石地球化学特征。重力和热流特征显示南海海槽中部具有低的重力异常（-20–-40 mGal）和高的热流值（60–200 mW/m²），而东西两侧的热流值（20–80 mW/m²）较低。地震模拟结果显示俯冲板块的地壳厚度为5–20 km。地球化学结果表明俯冲板块的下覆地幔成分从西到东逐渐亏损。无震洋脊（如KPR、Kian海山链和Zenisu洋脊）的俯冲是控制南海海槽俯冲效应的主要因素。首先，无震洋脊的俯冲可能使上覆板块发生变形，沿着增生楔前缘出现不规则的地形凹陷。其次，无震洋脊的俯冲是大型逆冲地震的止裂体，阻碍了南海海槽1944年Mw 8.1和1946年Mw 8.3地震破裂的传播。此外，KPR和热的、年轻的四国海盆的俯冲会导致俯冲板片熔融，在日本岛弧上出现埃达克质岩浆活动，并为斑岩铜金矿床提供成矿物质。地球物理和地球化学特征的差异表明尽管IBA已经和日本岛弧发生碰撞，但作为IBA的残留弧，KPR仍然处于俯冲阶段，与日本岛弧之间有明显的地形分界，呈现单向收敛的状态。     

从地形与地质构造的关联对台湾附近3-D板块相互作用的新认识

近年台湾地质工作者与法国和荷兰人合作用最近的地形成果分别描绘了台湾南部及东北部沿马尼拉和琉球海沟的南中国海和菲律宾海俯冲板块。特别是根据地形剖面的近视图加上地震震源的分布讨论了台湾之下的 3 -D板块相互作用。其研究表明 :1东倾的南中国海板块可能向北追踪 ,一直到花莲的纬度 ;2大部分台湾岛之下的欧亚板块都俯冲到 670 km的深度不连续面 ;3在花莲所在经度稍西可勾绘出北倾的菲律宾海板块。因此 ,在台湾北部之下有板块的相互作用 ,在这里弧—陆碰撞是爆发性的 ;4可以设想在台湾海岸山脉之下俯冲的欧亚板块北部边沿曾发生板块…     

渤海湾盆地-东海陆架盆地-菲律宾海盆地古近纪沉降中心迁移及其动力学意义

分析了古近纪渤海湾盆地、东海陆架盆地和菲律宾海盆地的总体盆地结构和沉积特征,在此基础上对比分析了三大盆地古近纪沉降中心的迁移规律,提出了印度板块与欧亚板块碰撞的远程效应和太平洋板块后退式俯冲是导致三大盆地演化呈现规律性的原因,且前者是主导因素。印度板块与欧亚板块碰撞引起地幔流自西向东蠕动并上涌,使岩石圈拉伸、减薄、破裂,在中国东部盆地产生NE向断裂的右旋走滑,进一步影响并控制了渤海湾盆地和东海陆架盆地的构造演化。太平洋板块的后退式俯冲为亚洲东部的岩石圈向东伸展、蠕散提供了应变空间,太平洋板块晚始新世俯冲方向的改变对东海陆架盆地和菲律宾海盆地向东的构造跃迁及沉降中心迁移产生了重要影响。     

南海东北部新构造运动及其动力学机制

南海东北部地处欧亚板块与菲律宾海板块的交汇区,新构造运动活跃。根据地震活动性、震源机制解和GPS资料对该区的新构造活动特征进行分析,在此基础上讨论该区新构造运动的动力学机制。分析发现,菲律宾海板块NW向俯冲对该区的影响最为显著,导致了该区较强的地震活动性以及与俯冲方向一致的构造应力场。而印藏碰撞产生的侧向应力传递也影响到该区,控制华南地块向SE方向运动,并与菲律宾海板块的NW向俯冲共同作用,使华南地块在SE向运动的同时伴有逆时针旋转。印藏碰撞的SE向应力传递对俯冲产生的NW向水平挤压的抵消作用,使得地震活动性自东向西减弱以及构造应力场P轴方位角顺时针旋转。在这一背景下,区内滨海断裂带的活动控制了该区的地震、海岸带构造升降等新构造运动。     

台湾及其附近海域区域地质特征与新构造运动

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块的交界带,中中新世开始的吕宋岛弧与欧亚大陆边缘碰撞造山运动形成了现今台湾及其附近海域的基本构造格局和特有的区域地质特征。通过对台湾岛地质考察和研究区各种调查资料的分析,总结台湾及其附近海域区域地质特征,具有出露地层新、构造活动年轻且强烈、受马尼拉和琉球两个俯冲带共同影响等特点;研究区的新构造运动主要受到弧陆碰撞的影响,表现出各种断裂作用极其发育、逆冲-褶皱带多见、火山和地震活动频发、地热温度比较高等特征,研究区中西部麓山带和台东纵谷-海岸山脉以及台湾南部和东北部海域是新构造运动的活跃区。     

板块地层断裂是台湾俯冲极性反转的机理

构造背景台湾造山带位于欧亚板块和菲律宾海板块边界处。自早第三纪以来菲律宾海板块即向北至北西向移动,在台湾北部俯冲于欧亚板块之下,但台湾南部仰冲于欧亚板块之上,这两个板块之间的会聚产生了台湾北部东南面向的琉球岛弧和台湾南部北西面向的吕宋岛弧,台湾位于这两个相反面向岛弧间的转换带上。中新世时（碰撞之前）,吕宋岛弧位于它现在位置的东南方约５００ｋｍ之外,与菲律宾海板块一起沿北至北西向移动。琉球岛弧位于石垣-季马（Ｊｉｍａ）岛的北东方向,俯冲的菲律宾海板块的西边缘位于琉球岛弧南部北至北西向直线延伸。这个边界的西…     

东海陆架盆地西部坳陷中—新生界构造特征

东海陆架盆地西部坳陷为整个盆地内重要的二级构造单元之一,发育有多个次级凹陷,完整记录了盆地及周边晚白垩世以来的构造变形信息,能够为解决太平洋板块俯冲、东亚陆缘类型转换等相关科学问题提供参考。基于二维地震剖面解释,并综合前人研究成果,通过对东海陆架盆地西部坳陷的构造分析认为,该坳陷发育有中—新生界两大构造层,由一系列中—新生代裂陷盆地组成,为早白垩世晚期应力场由挤压环境转换为拉张伸展环境下的产物,以伸展构造样式为主,半地堑、掀斜断块、多米诺式断裂等上述伸展构造样式发育。同时,伴随晚白垩世末期的应力反转,坳陷内长江凹陷局部可见有正反转构造样式。坳陷内断裂展布具有不同时期、方向不同、性质各异的特征,而岩浆岩发育则表现出了广泛分布、不同时代、规模和岩性各异的特点,二者皆与区域构造方向基本一致。白垩纪以来,太平洋板块的漂移方向、俯冲角度的多次变化为坳陷现今中—新生代构造格局形成的主要因素,此外后期菲律宾海板块向欧亚板块的碰撞、挤压、俯冲作用使得整个构造格局更加复杂化。     

南桑威奇俯冲带大地水准面异常及其地幔对流特征分析

以南桑威奇俯冲带为例,根据EGM2008超高阶地球重力场模型、卫星重力数据为基础,利用移去-恢复原理计算了研究区大地水准面,实现了研究区不同场源深度大地水准面异常信息的分离,根据Runcorn模型计算了研究区小尺度地幔对流应力场,并结合天然地震空间展布和前人研究成果,对俯冲带结构特征与地幔对流模式进行了探讨。结果表明:南桑威奇俯冲带具有俯冲倾角较大、地震震级较低、弧前侵蚀明显等典型的马里亚纳型俯冲带特征,俯冲带南北部俯冲深度存在明显差异,中段偏北俯冲深度可达500 km;受到软流圈与上地幔上部物质密度差异的控制,东斯科舍海脊下存在沿海脊轴向南流动强地幔流;俯冲带结构与小尺度地幔对流应力场具有很强的相关性。本研究对于搞清南桑威奇俯冲带深部构造特征,理解俯冲运动、地幔对流方向及其动力控制机制提供了新的研究思路和方法。     

台湾增生楔的构造单元划分及其变形特征

台湾增生楔位于欧亚板块、菲律宾海微板块和南海的结合部位,是现代弧陆碰撞研究的理想场所。通过对南海973航次在该区域的多道地震剖面的解释,对该增生楔进行了构造单元的划分,并分析了变形特征。认为台湾增生楔是由3个部分,即弧陆碰撞产生的增生部分、洋内俯冲产生的增生部分和增生楔后端在恒春海脊和北吕宋海槽之间的构造楔组成,研究区的高屏斜坡、恒春海脊和北吕宋海槽西端变形带分别是3个部分的反映。自中中新世以来,南海洋壳开始沿着马尼拉海沟向菲律宾海微板块俯冲,形成增生楔中洋内俯冲增生部分;与此同时菲律宾海微板块开始向NW方向移动,前缘的吕宋岛弧自6．5Ma B．P以来与亚洲陆缘斜向碰撞,形成增生楔中弧陆碰撞增生部分。碰撞首先发生在台湾岛的北部,由于弧陆强烈的挤压作用,增生楔后端部分向北吕宋海槽倒冲楔人,使得上部的北吕宋海槽的沉积发生隆升变形。滨海的各个地貌单元可以和台湾陆上的地貌单元相联系,它们具有相似的地质特征,但是由于陆上部分增生历史久,不仅抬升为陆,而且地层的年代也更老。     

南海北缘中段近岸陆区晚中生代以来构造应力场反演——以广东樟木头地区为例北大核心CSCD

利用樟木头及其邻区断层擦痕数据,采用"多重逆解法"反演该区晚中生代以来的构造应力场,为华南陆缘地区晚中生代以来构造演化过程的研究提供参考。通过5个野外断层擦痕测点观察与数据测量,采集了125组有效断层滑动数据,反演得到八种应力状态,进一步区分了晚中生代以来该区4个期次的构造应力场,即1NNW—SSE方向(254.9°~355.7°)的拉张应力体制;2ENE—WSW方向(64.9°)的拉张应力体制:3最大主应力优势方位为NE—SW向(约46.8°~59.9°)的走滑应力体制;4最大主应力优势方位NW—SE向(约329.5°~339.7°)的走滑应力体制。应力场的变化反映出控制该区不同时期的大地构造背景差异,即由早期的太平洋板块的俯冲带后撤、古太平洋俯冲方向的改变,之后的印度-澳大利亚板块与欧亚板块碰撞及印支块体顺时针旋转,最后,菲律宾海板块俯冲方向以及强度的变化。     

南海北缘中段近岸陆区晚中生代以来构造应力场反演——以广东樟木头地区为例

利用樟木头及其邻区断层擦痕数据,采用"多重逆解法"反演该区晚中生代以来的构造应力场,为华南陆缘地区晚中生代以来构造演化过程的研究提供参考。通过5个野外断层擦痕测点观察与数据测量,采集了125组有效断层滑动数据,反演得到八种应力状态,进一步区分了晚中生代以来该区4个期次的构造应力场,即1NNW—SSE方向(254.9°~355.7°)的拉张应力体制;2ENE—WSW方向(64.9°)的拉张应力体制:3最大主应力优势方位为NE—SW向(约46.8°~59.9°)的走滑应力体制;4最大主应力优势方位NW—SE向(约329.5°~339.7°)的走滑应力体制。应力场的变化反映出控制该区不同时期的大地构造背景差异,即由早期的太平洋板块的俯冲带后撤、古太平洋俯冲方向的改变,之后的印度-澳大利亚板块与欧亚板块碰撞及印支块体顺时针旋转,最后,菲律宾海板块俯冲方向以及强度的变化。     

冷、暖俯冲变质作用的地震结果:以日本西南部和东北部为例

在俯冲作用期间 ,洋壳中易变的含水玄武岩和辉长岩转化成榴辉岩 ,这是一种密度较大的主要由石榴石和榴辉石组成的岩石（Ｎａ -Ｃａ单斜辉石类）。含水变质玄武岩转化成榴辉岩释放出大量的Ｈ２Ｏ ,因而增加了俯冲板块的密度。Ｋｉｒｂｙ 等指出脱水反应触发了中等深度（５０～３００ｋｍ）的板内地震 ,并且指出在冷俯冲带观测到的较深板内地震可能反映了榴辉岩形成的动力阻挡作用。对某个俯冲带来说 ,榴辉岩形成的深度和性质以及板块的脱水作用依赖于俯冲洋壳所造成的压力（Ｐ） -温度（Ｔ）条件。俯冲带温度随深度而异是因为聚合速度、热结…     

东海陆架外缘隆褶带的形成与构造演化

东海陆架外缘隆褶带是菲律宾海板块俯冲带陆侧弧后裂陷盆地(陆架盆地与冲绳海槽)之间的水下残留火山弧.其地球物理特征、地层组成、岩浆活动及地质构造等均具有“东西分带、南北分块”之特征.本隆褶带的形成始于第三纪初,当时为陆缘弧;中新世末以后,由于琉球弧后冲绳海槽的张裂作用,遂成为古琉球弧的残留弧.其形成机理受东海构造格局控制,与菲律宾海板块的俯冲作用及俯冲带的东向迁移有关,东海隆褶带的形成和构造演化大致经历了四个阶段:(1)断隆火山弧(E₁₊₂)、(2)褶隆火山弧(E₃)、(3)褶隆残留弧(N₁)和(4)消亡残留弧(N₂～Q).最后一个阶段隆褶带与陆架盆地整体沉降,接受了厚约1500m的上新世-第四纪浅海相沉积.     

雅浦俯冲带北段地球物理场及构造活动性分析

雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端均受加罗林岛脊俯冲影响,但是二者的地球物理特征存在显著差异。通过分析雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带的地球物理特征,对比了二者之间的海底地形、重力异常、地震活动和应力场等特征。结果表明：①雅浦海沟北段外缘发育垒堑构造带,马里亚纳海沟西南端加罗林岛脊俯冲区域水深明显变浅,加罗林岛脊俯冲最前端形成凹角。②雅浦岛弧北段和马里亚纳岛弧西南端加罗林岛脊俯冲区域高布格异常值反映了强烈的构造侵蚀可能导致火山弧地壳缺失,岛弧之下高密度物质上涌。③雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端地震活动性弱并且缺乏高震级地震,说明加罗林海脊岛脊的俯冲阻塞降低了俯冲带的构造活动性。马里亚纳俯冲带西南端存在少量的中源地震,表明该区域板片俯冲深度比雅浦俯冲带北段更深。④马里亚纳俯冲带西南端的地震存在更多的走滑分量,与加罗林板块的倾斜俯冲、加罗林岛脊的倾斜碰撞有关。⑤加罗林岛脊相对于海沟走向的俯冲角度是造成雅浦俯冲带北段和马里亚纳俯冲带西南端的地球物理特征存在差异的主要原因。     

新西兰弧后塔拉纳基地区地幔楔各向异性

太平洋板块沿希库兰吉海沟俯冲至新西兰北岛下方300km左右,向南与新西兰南岛发生碰撞,导致北岛发生顺时针旋转。该区域为研究俯冲带地幔楔变形,理解俯冲过程中地幔物质运动及其动力学过程的理想场所。本研究利用近震(深度范围在70～150km) S波分裂计算获得了北岛弧后塔拉纳基地区的地幔楔各向异性特征,结果显示快波方向和延迟时间在空间上存在一定的变化。深度在120km之上的地震对应的快波优势方向为NE—SW,近似平行于海沟走向,反映了地幔楔中平行于海沟方向的地幔流动引起的橄榄岩晶格优势排列;而120km之下地震主要集中在塔拉纳基地区北部,快波方向为NNE—SSW向,且延迟时间随深度增大而增加。由于太平洋板块俯冲到100～150km处的俯冲角度急剧变陡至近似直立,引起深部地幔楔强烈变形。因此,推测弧后北部深度>120km地震的NNE—SSW快波方向可能是受到地幔楔中平行于海沟走向的地幔流动,以及俯冲角度变陡而使深部地幔楔强烈变形的共同作用的结果。弧后北部地幔楔深部的拉张作用更为强烈,是造成各向异性在空间上变化的主要原因。     

冲绳海槽的形成与发展

冲绳海槽是位于东海大陆架外缘、东海陆架边缘隆褶带与琉球岛弧之间的一个狭长带状弧间盆地.关于它的成因,已有古琉球弧直接张裂和断裂下陷两种观点,而笔者认为,它是由于菲律宾海板块从早中新世末以来,向欧亚大陆板块下俯冲所形成的沟-弧-盆系列的一个组成部分,在其生成和发展过程中,先后经历了拗陷、断陷和扩张三个阶段.然而,扩张刚刚开始.今后它将进一步裂开,琉球弧将更加向菲律宾海方向推进.因受调查程度的限制,本文将以冲绳海槽北半部的资料为主要依据.     

千岛-勘察加俯冲带俯冲特征的空间差异性及成因的初步探讨

基于地震震中分布、地震层析成像方法,系统阐述了俯冲带从南到北俯冲角度、俯冲深度、形态以及板上地幔楔熔融程度等方面的空间差异特征,同时结合岛弧火山岩中的Sr、Nd、Pb同位素信息进一步探讨了该区域岩浆作用的空间差异性,最终将千岛-勘察加俯冲带分为6段。综合以往研究可知,俯冲带分段性的成因比较复杂,与岩浆源区地幔中流体成分和含量、板片与海沟的汇聚速率、沿贝尼奥夫带的应力状态等皆有着密切的联系,而基于板块运动模型,板片的汇聚速率与俯冲结构的空间差异性有着较好的对应关系,因此本研究认为板片的汇聚速率是影响该地区空间差异性的重要因素,而更系统的成因有待进一步研究。综合分析千岛-勘察加俯冲带的俯冲特征对于丰富研究区板块构造理论,深入理解俯冲带动力学过程具有重要意义。