马里亚纳岛弧的构造近期研究(包括IPOD第60航次)的结果

本文叙述了最近对马里亚纳岛弧系构造活动部位进行的地质和地球物理研究成果。这些新资料中大部分是由国际深海钴探计划协作阶段(IPOD)第60航次以及这一航次以前的一些选择井位的航次提供的。马里亚纳弧前区由帛琉—九州脊 (渐新世裂开)和西马里亚纳脊(晚中新世—早上新世裂开)的残余组成,部分盖有现代岛弧沉积物和火山。弧前被明显的正断层和垂直构遣运动破坏,而最终以为总沉降为主。越接近海沟,断层和沉陷的程度越增加。甚至在海沟的靠近板块会聚处也未观察到挤压特征。也没有找到太平洋板块物质加积到马里亚纳弧前的证据。而是,古岛弧岩石靠近海沟以及马里亚纳弧前明显的整体沉降表明,由于太平洋岩石圈板块俯冲作用它正在受着构造剿蚀。虽然从钴探结果能够说明火山活动的程度有增强或减弱的时期,但是,自从始新世以来马里亚纳岛弧系的火山活动看来一直是连续的。有热液活动的马里亚纳海槽至少在最近5百万年中以1.5—2.0厘米/年的半速率在张开,现在还在近东西方向扩张,所知的一个扩张中心(或转换断层)位于北纬18°附近的轴部地堑处。     

菲律宾海海底的构造单元(沿北纬18°地学断面)

东起太平洋板块的麦哲伦海山,经马里亚纳弧沟系,帕里西维拉海盆、九州—帛琉海岭和西菲律宾海盆,西至琉球海沟的地学断面地带,通过国际合作,运用地质地球物理方法已作了很好的研究。沿该地学断面,在第6、31、59、60航次期间,《格洛玛·挑战者》号船已钻了20口钻井(图1)。关于沿该断面地带所汇集的地球物理情报,海斯已作了很全面的总     

菲律宾海东缘构造——马里亚纳弧和小笠原弧

在过去约四千万年间,菲律宾海东缘区是欧亚、太平洋、菲律宾海等各板块相互作用的场所。马里亚纳弧和小笠原弧就位于该作用场中。两弧的起源虽然一样,但由于岛弧与岛弧或岛孤与浮动脊的碰撞,至使两弧发育生长为今天这种不同的状态。     

边缘盆地火山沉积作用的模式

边缘盆地环境的起源与演化目前普遍认为,大多数边缘盆地是经由多少与洋中脊扩张中心产生新洋壳相类似的扩张作用形成的。Karig(1971)将扩张盆地划分为活动的与不活动的两类。活动盆地现时正在经历着形成新洋壳的扩张过程,例如,汤加、克马德克、马里亚纳、小笠原、新赫布里底以及斯科舍岛弧系的弧后区。不活动盆地是在过去扩张而成的,据地壳热流可进一步分为两类。     

俯冲带和弧后盆地(述评)

在板块构造格架中,海沟—岛弧—弧后体系中发生的基本机制据信是大洋岩石圈的俯冲作用。然而,这种模式多少是作为海底扩张的必然结果而发展起来的。现在的问题是这种俯冲模式能否解释海沟—岛弧—弧后体系的全部主要特征。很多特征是容易解释的,例如逆断型板内地震及和田—贝尼奥夫带上的深震。但要解释弧后区广泛扩张和高热流的发生,以及弧系的火山活动则是十分困难的。解决这类问题的途径或许可在所谓的“比较俯冲学”里找到,所谓“比较俯冲学”,即存在两种基本的俯冲方式:一种是智利型的,其在岛弧和弧后区造成挤压应力体制;另一种是马里亚纳型的,其造成的是引张应力体制。本文根据这两种俯冲方式,对全球俯冲带进行了分类,并讨论了这两种俯冲方式的构造含意和成因。     

弧后盆地中热水气体的生成

海水中的He和CH_4异常己被广泛用于确定和表征海洋中经常发生的地方(如洋中脊和海山)中现代热水活动区。本文描述了冲绳海槽中与明显的δ~3He异常相伴的极高的CH_4浓度,给出了陆内弧后盆地中一个受地幔影响的热水系统的第一手资料。 1988年夏季,德国调查船“太阳号”在SO55—56航次中对冲绳海槽中段进行了热水活动和伴生矿化的调查研究。通过测定海水样品中的CH_4和~3He,确定并描述了热水活动地点和类型。冲绳海槽是一个位于琉球沟—弧系统和中国东海大陆架之间的陆内弧后盆地。琉球岛弧由一条非火山外弧(构成主岛链)和一条位于北部的内弧(代表现代火山前沿)构成。冲绳海槽中的弧后扩张可由中央地堑     

巽他海沟和弧前地区的沉积作用

巽他海沟和弧前地区的沉积作用主要是陆源碎屑的搬运,这些陆源碎屑物来自印度洋东北部周缘的造山和火山区。喜马拉雅石英质碎屑物被搬运进入孟加拉湾并沿巽他海沟轴部向南分布远至巽他海峡。在外弧脊发育以前,大多数岛弧来源的沉积物越过前弧盆地沉积在海沟中。几乎所有在新第三纪时期来自爪哇和苏门答腊弧的沉积物都被截阻在弧前盆地内。没有达到海沟区。     

软流圈贯入——日本海弧后盆地张开机制

地幔楔底部被下曳的榄橄岩中闪石和绿泥石的脱水反应控制着岩浆弧中火山前锋的位置,这些脱水反应主要与压力相关(约3.5GPa)。这样,根据古火山前锋的位置就可以估计其下俯冲板块的深度。本文评估了日本东北弧自渐新世以来的火山活动,并参照火山前锋的迁移情况,探讨了日本海弧后拉张期间地幔楔中的物质运移。渐新世期间(约30Ma)火山前锋位于现代日本东北弧的西岸,在23Ma日本海弧后盆地张开之前它向海沟方向迁移了约2000km,因软流圈贯入地幔楔的触发,使俯冲带在30—23Ma间变得越来越陡,而在21—14Ma间日本海弧后扩张则是由于软流圈贯入动力作用的体现。所贯入的软流圈地幔的温度高于其周围的上地幔或岩石圈的温度。这就导致了23—22Ma的特征火山活动:(1)在近海沟地区发育高镁安山岩;(2)火山岩成分横跨岩浆弧不变;(3)火山岩总量向弧后方向增多。15Ma以来火山前锋向内迁移了一段距离(小于100km),这可能是由于地幔楔冷却的结果,因为闪石和绿泥石在较低温度下需要稍高些的压力才能分解。贯入地幔楔并引起弧后扩张的上地幔物质在Sr—Nd同位素组份上与洋中脊玄武岩源相同,因为30Ma以来日本东北弧弧后地区的火山岩的同位素组份具有一个从富集状态到亏损状态的长期变化特征。     

西太平洋内弧后盆地扩张方式

<正>1 引 言 对弧后盆地的形成已提出了几个模式。可是看来还没有一个关于弧后盆地形成的统一解释(Tamaki和Honza,1991)。在西太平洋内与弧有关的大多数弧后盆地似乎是第三纪来形成的(表1)。弧后盆地看来与俯冲活动有紧密关系,俯冲活动也对应于边缘盆地形成的持续时间。这种关系在位于太平洋板块中部和西南缘的第三纪弧链的弧后盆地内得到很好证实 (Honza,1991)。 在弧后盆地内,扩张轴的方向通常不能用来寻找欧拉极,它与转换断层外交。这与洋中脊完全不同,在那里脊在大环内垂直于转换断层走向;可是,起伏出现在大多数脊内。斜向扩张可归因于与张开初期侵入作用有关的低的软流圈粘度,这正如在雷克雅内斯脊内所表明的,在那里该脊与冰岛火山中心相关。 据认为,在大西洋陆缘,在初始大陆裂谷作用期间有岩石圈的拉张,在那里岩石圈拉张通过被动上涌的较流圈的去压作用引起了部分熔融。在弧后盆地的初始裂谷阶段,也被认为有一些拉伸陆块的残余体,如在日本盆地所指出的(Tamaki等,1992)。这些碎块正如在大西洋边缘所认为的有侵入作用。 第二期是洋壳侵位在与扩张作用有关的盆地中心区。在这时期的大多数弧后盆地通过大     

西南日本边缘早中新世演化的另一种板块模式

自晚第三纪以来的西南日本的构造集中了现在在中部日本的海沟—海沟—海沟(TTT)三联点相接的欧亚板块,菲律宾海板块和太平洋板块的相互作用(图1)。菲律宾海板块上的四国弧后盆地与毗邻的日本边缘和太平洋板块的相互作用是了解TTT三联点和西南日本板块边缘演化的关键。伊豆—小笠原弧与九州—帛琉残余弧之间晚第三纪早期的弧后裂谷作用     

雅浦海沟北段的地球物理观测：地震、重力和热流

雅浦海沟位于马里亚纳海沟西南(图1略,图2)。雅浦海沟的海底地貌与西太平洋的其他俯冲带明显相似。雅浦海沟的西邻是一个岛弧(雅浦岛弧)和一个弧后盆地(帕雷塞贝拉盆地)。尽管在雅浦海沟地区进行的地球物理工作很少,但已报道了一些有意义的特征。岛弧与     

俯冲带的发生:对岛弧演化和蛇绿岩发育的涵义

海沟相对于大陆边缘的原始位置对弧前区性质及其后来的演化,以及对蛇绿岩的解释,都是关键性的因素。尽管近年来对古大陆边缘和已高度演化的岛弧的研究表明,一些宽广的洋壳带往往被捕获于海沟与火山弧之间,但对年轻活动岛弧的考察却并不支持这一结论。晚第三纪的海沟绝大多数是紧靠着洋壳与陆壳或较老的岛弧壳的分界面形成的。为数不多的岛弧是沿着转换带发育起来的,但没有一个可以认为是由于大洋板块破裂而成的。很显然,正常的大洋岩石目的强度很大,从而导致初始断裂只能沿着诸如被动边缘一带的下弯和破裂的地壳分界面而产生。因此,初始断裂作用形成园滑及半径很大的岛弧,并同时把洋壳捕获于凹部的说法看来并无物理基础。而且相邻于大陆或岛弧边缘产生的洋壳或蛇绿岩,应该由其上覆沉积物中陆源及火山碎屑成分含量很高而暴露出这种继承性关系。在大洋扩张带斜切弧前区而具有较特球板块几何形态的地区,可能发育一些堪称弧前板状体的席状大型蛇绿岩体。在许多情况下,破裂的蛇绿岩可能代表加积于大洋岛弧并引起大洋岛弧增长的洋壳和上地幔的板片。根据马里亚纳弧加积板片的形迹和大洋岛弧的各种弧前几何形态,可以确立一个演化序列,其中,初始的陡而窄的海沟形状被大洋壳片的断续加积分成了上下两部分。因此,就象在中美弧南部所表现出来的那样,上部海沟的坡裙向岛弧方向旋转,并可能上升而形成盆地。     

内弧中的成盆运动和区域构造——以九州北部第三纪沉积盆地为例

<正> 1 前言 在九州北部,广泛发育着在始新世至中新世时堆积于内弧盆地的所谓含煤第三系。内弧盆地位于当时的火山前沿和外弧增生带之间。山阴和朝鲜半岛东部的火山岩和火山—深成复合体为始新世至中新世时的火山前沿,推测四万十南带的日向群和日南群代表外弧增生带。 通常,内弧盆地的沉积物受到的构造变形比组合在增生带的具有复杂构造的外缘边缘沉     

中国—菲律宾海—太平洋地学断面

本文概述了苏、日、中三国学者就国际地学断面计划所完成的研究成果。本断面穿过华北平原—中国东海—琉球半岛孤—菲律宾海—马里亚纳岛弧—西北太平洋海盆中的东马里亚纳海盆(图1)。选择这一断面的理由是,本区通过多次国际合作计划曾做过广泛的地质地球     

弧—弧结合区的构造:以日本九州岛为例

<正>弧-弧结合区不仅地貌上特殊而且有各种构造特征,如走滑断层、山脊和槽地。这些构造的发育归因于弧内横推断层端部内的局部应力集中。然而这些解释一般缺乏详细的陆上地质和地球物理论证的基础。我们将评述位于西南日本弧和琉球弧结合处的九州岛的最近研究（图1）,着重于九州所经历的三次不同地质事件:弧内走滑断层位移、火山构造凹陷的形成和反时针构造旋转。所有这些事件发生在最近的6Ma期间和自菲律宾海板块俯冲在九州之下以来。本文将提出一个构造模式,把这些事件归因于菲律宾海板块俯冲的开始,并把重点放在相对这两岛弧的俯冲方向的差异。     

IPOD日本海沟横剖面上的新生代构造史概述

国际大洋钻探计划(IPOD)沿日本海沟横剖面的调查表明:在早白垩世——早第三纪板块聚敛俯冲期和晚第三纪晚期板块聚敛俯冲期之间曾存在一个没有岛弧火山活动的新生代中期构造作用时期。白垩纪至早第三纪早期聚敛的证据是与一大型向斜(或许为一弧前盆地)有关的安山质火山活动。该盆地向海—翼是一套因构造作用而增厚的沉积层系,推断为一套加积复杂体。这些弧、向斜和增厚的沉积层系的大小和构造,类似于加利福尼亚由大峡谷弧前盆地和弗朗西斯科加积复杂体组成的弧—沟体系,它们可能是虾夷地槽的延伸部分,与其有关的层系还向北出露于北海道。该弧—沟体系与毗邻的东京湾西南面的四万十弧—沟体系是同期形成的。早第三纪早期,火山活动停止,白垩纪至早第三纪增厚沉积层系的部分边缘出露呈一个160公里宽的陆块,在地震记录上可看出该陆块为早第三纪晚期的沉积物源。早第三纪末期,该陆块开始下沉,火山再次开始活动。但是火山活动起先短暂地位于东部,然后出现于本州北部现代火山弧一带的白垩纪弧以西。在多道反射地震记录上,陆块的侵蚀表面呈—清晰可见的角度不整合面;笔者根据深海钻探计划取得的岩芯,研究了晚第三纪沉积物的层系、火山喷发作用和底栖有孔虫组合所记录的从陆地条件到现代半深海这一沉降过程。白垩纪的俯冲作用似乎遣成了非常广泛的加积复杂体,而晚第三纪俯冲的结果则似乎是:在弧前地区几乎没有形成有效的加积,但却在聚敛边缘的前锋引起了大幅度的沉降和一定的侵蚀作用。     

岛弧系的沉积

岛弧系的主要地貌单元包括:海沟,隆起或岛弧,以及弧后凹地或边缘海。隆起包括火山脊和弧—沟过渡带。并非所有的边缘海都属于岛弧系。P.J.Coleman(1975)说的对,大多数边缘海在     

玄武岩的气孔率——弧后盆地火山作用的标志

弧后盆地玄武岩的化学成分与洋中脊的拉斑玄武岩非常相似,但它与后者的区别是具有高含量的挥发组分。因此在弧后盆地的剖面中观察到含大量气孔的岩石类型和较近似于岛弧拉斑玄武岩分异、鲍文方式岩浆分异。     

三塘湖盆地及其周缘地区古生代构造演化及原型盆地研究

在早古生代,三塘湖地区是吐哈地块的组成部分,位于地块北缘,具有弧—沟—盆系统的结构特征。到志留纪末期,阿尔曼太古洋盆发生闭合碰撞作用形成了阿尔曼太碰撞带。进入早泥盆世,在吐哈地块北部、三塘湖地区早古生代岛弧南侧发生裂解、扩张作用,形成了克拉麦里古洋盆,从而使三塘湖地块从吐哈地块中分裂出来。在中泥盆世—早石炭世时期,克拉麦里古洋盆发生双向俯冲作用,北侧的三塘湖地块再次形成火山弧火山—沉积建造,南侧形成了哈尔里克火山弧及弧后裂谷盆地并接受相应的火山沉积岩系;早石炭世末期,克拉麦里古洋盆发生持续时间较为短暂的闭合碰撞作用,形成了克拉麦里碰撞带,之后进入后碰撞伸展演化阶段;至晚石炭世,该碰撞带又发生拉开,形成后造山伸展裂谷。结合石炭纪—二叠纪构造岩浆事件,以及构造地质学、沉积学的一些证据研究认为,早石炭世三塘湖盆地及其周缘原型盆地为岛弧环境(弧后盆地);晚石炭世三塘湖盆地南缘及其相邻区域发育后造山伸展裂谷,大约以三塘湖盆地石头梅潜伏隆起及其以东为界,东部为大黑山裂谷,西部为石头梅裂谷。     

西太平洋东马里亚纳盆地的地震地层学和沉积史

对东马里亚纳盆地的地震地层学和沉积史的解释,是运用最近收集到的地震反射和折射资料完成的。这个位于马绍尔群岛和马里亚纳海沟之问的中生代(?)盆地可分为三个区域。沉积物厚约1000米的中区可能记录了侏罗纪到晚白垩世的远洋生物和富含粘土的沉积层,其上为从附近火山台地流来的主要是新生代的厚碳酸盐层所覆盖。西区除了由于附近几个火山高地而上层较薄之外,都是以薄沉积盖层和具有类似沉积史的