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《中国科学院研究生院(海洋研究所)》 2004年
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冲绳海槽南部地震层序与构造复原

郭军华  
【摘要】:冲绳海槽是一个发育在中国东海大陆边缘新生的弧后盆地,其东侧琉球沟弧系,是活动的洋陆俯冲汇聚带,西北倾斜的贝尼奥夫带显示菲律宾板块俯冲于琉球岛弧之下。冲绳海槽北部与日本九州相接。冲绳海槽的南端为台湾-吕宋岛弧,为一比较典型的弧-陆碰撞构造带。研究表明冲绳海槽南部的形成演化与其北部、中部明显不同,不仅形成时代方面,而且在形成的动力机制方面都存在着很大的差异。 本文重点研究的区域位于海槽南部,在文中对海槽南部地震层序与构造特征进行了讨论,用2Dmove软件复原再现了海槽南部的演化进程。通过分析可以得出如下初步结论: 1)海槽南部西侧陆架、盆地内部以及琉球岛弧岛坡地震层序是不同的。 西侧陆架。层序I,在东海陆架区域为第四系浅海相的粘土与粉砂互层,底部灰白色砂砾层夹生物碎屑。层序IV,为上新统海陆过渡相的灰白、浅灰色砂砾岩、粉砂岩、泥岩,往冲绳海槽方向增厚,变为海相。层序V,为中新统沼泽相的杂色砂泥岩夹炭质页岩、煤层,往下可能还含有少量渐新统中细砂岩。层序VI,为始新统浅海、滨海相的浅灰色粉砂岩夹生物灰岩、泥岩,底部为含砂砾岩。层序VII,为古新统浅海、滨海相的深灰色泥岩及灰质砂岩。 海槽内部。层序I,由海槽西北部陆坡可以连续追踪至海槽区域,为全新世松软沉积物。层序II,分部范围仅限于海槽盆地,陆坡处缺失该层序,为中晚更新世半深海软泥沉积与浊流沉积。层序III,分布范围同样仅限于海槽盆地,陆坡处缺失该层序,为早更新世沉积物。层序IV,在陆坡和岛弧地区都有分布,但是在海槽盆地内部区域缺失该层序,为上新世沉积物。盆地内某些区域,在层序III之下,还存在层序V,为残留的中新世沉积物。老第三纪和中生代甚至更古老的地层组成了海槽的声波基底。 琉球岛弧岛坡。层序I,为全新世松软沉积物。层序IV-2,为上新世岛尻群上部粉砂岩、泥岩,靠下夹有砂岩或凝灰岩。层序IV-1,为上新世岛尻群下部砂 WP=5 岩,靠下有泥岩和粉砂岩。层序V-2,为中新世八重山群上部淡灰—淡红灰色极细—细粒砂岩和少量灰质砂岩为主的,与泥岩组成的互层,并夹有沥青质煤和褐煤。层序V-1,为中新世下部层序,近上界面夹有灰岩外,由极细—中粒石英砂岩、及含有石灰质团块和贝壳碎片的黑色页岩组成。该层序之下,剖面质量比较差,反射波组难以识别。 2)海槽南部内有三个基本的地貌单元,即西侧陆坡、海槽槽底和琉球岛坡。海底地形非常复杂,地貌类型众多,总体看来具有东西分带的特征。地震剖面反映的地质构造体主要有断裂系统、海底峡谷、滑塌块体、海山、底辟、地堑等。 3)利用2Dmove,对横贯海槽南部的两条地震剖面进行构造复原和沉降分析,结果表明南部海槽的初始沉降活动中心位于南部海槽西侧陆坡,随后有经由海槽中央部位向东部、向南部迁移的趋势。 4)就目前我们的地震资料以及解释成果,可以建立一个隆升前沉积、隆升剥蚀断陷、弧后初始扩张演化模式。上新统地层在海槽内部不发育,但是它以前在全区确实实存在的,因而我们把上新统沉积期作为第一个演化期,即隆升前沉积阶段,在此阶段,物源为中国大陆的上新统以及更早期沉积物沉积到海槽地区,此时海槽并未张开;上新世末更新世初,大约2 Ma时,南部海槽受到菲律宾海加瓜海岭的碰撞和俯冲,从而地壳拱顶隆升,这一运动使得上新统以及上新统以下的地层暴露,暴露出的地层接受剥蚀,海槽内部的上新统地层完全被剥蚀掉,中新统地层也基本上被剥蚀掉,仅残留一部分,个别区域基底也被剥蚀,导致了区域不整合面的出现,其中中新统地层在海槽区域零星分布,属于残留沉积,并且与上覆地层呈现明显的角度不整合,从地震剖面上识别出中新统地层向北西方向由于坳陷原因而尖灭;由于隆升的地壳拉张,海槽区域开始断陷;早更新统地层汇聚到海槽中来,填充了地壳隆升、断陷形成的小凹陷,随后,中晚更新统以及全新统沉积到盆地中来;海槽南部中央地堑以及某些区域发育的新生海山,说明已经有局部岩浆侵入,海槽南部处于弧后初始扩张阶段。
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