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1.
《海洋地质与第四纪地质》2021,41(5)
研究海底热液系统及其岩浆环境,可为了解西太平洋流固界面跨圈层物质与热交换过程,揭示板块俯冲过程的岩浆活动和资源环境效应提供研究支撑。为此,研究了冲绳海槽热液活动的岩浆环境、马努斯海盆的热液柱以及弧后盆地和洋中脊背景下的硫化物与玄武岩的同位素组成,对冲绳海槽热液区附近玄武岩、安山岩、粗安岩、英安岩、流纹岩及其基性岩浆包体进行了岩相学、矿物学以及主量元素、微量元素和同位素组成分析,对马努斯海盆PACMANUS和Desmos热液区的热液柱及海水进行了测量,在海底热液区岩浆混合过程及时间尺度、透视冲绳海槽深部岩浆房及岩浆演化过程和岩浆对热液系统物质贡献研究方面获新进展,揭示了俯冲蛇纹岩对琉球构造带南部岩浆活动的影响,论证了熔体包裹体对弧后盆地岩浆演化的指示,获得了冲绳海槽玄武质岩浆来源新证据,揭示了弧后盆地与洋中脊硫化物和玄武岩中铁、铜、锌的来源及其同位素在硫化物形成和岩浆活动过程中的分馏情况,明确了热液柱的物理、化学空间结构与物质组成特征,以及热液柱的扩散受深度和底流流速的影响,且热液柱扩散过程中溶解铁浓度异常比溶解锰的维持时间更长。未来,发展非传统稳定同位素和挥发份测试技术,进一步了解西太平洋板块俯冲环境下热液活动与岩浆作用的关系,将有助于海底热液系统及其成矿过程研究获得新进展。 相似文献
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西太平洋典型弧后盆地的地质构造、岩浆作用与热液活动 总被引：2，自引：0，他引：2
研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物以及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。
冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由地幔源区部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。
冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素（Mn、Fe、Zn、Pb）的酸性高温（高达320 °C）流体,其热液柱中的Zn2 、Cd2 、Pb2 、Cu2 离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH4、Mn、Al、δ3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体（220–276 °C、pH = 2.5–3.5）相比,DESMOS热液区的喷口流体温度（≥88–120 °C）相对较低,酸性更强（pH ≤ 2.1）,二者较低的δ34SH2S和δD值表明岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。 相似文献
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《海洋科学集刊》2016,(0)
本文研究了西太平洋典型弧后盆地冲绳海槽和马努斯海盆的区域地质背景、岩浆岩、喷口流体、热液柱、沉积物及多金属硫化物。结果表明,冲绳海槽在构造和地球物理特征上南北分异,从北向南地壳厚度减薄,南部重力异常变化大,发育条带状磁异常,中部则具有最高的热流值。马努斯海盆的重力异常变化较小,磁力异常呈东西向展布,海底扩张中心附近出现磁异常条带。马努斯海盆已出现洋壳,冲绳海槽的地壳属于过渡性地壳,在中南部的地堑中可能已出现洋壳。冲绳海槽与马努斯海盆玄武岩的岩浆是由源区地幔部分熔融产生的原始岩浆与板块俯冲组分混合构成。中酸性岩与基性岩具有相同的岩浆物质来源,是玄武质岩浆结晶分异的产物。与马努斯海盆火山岩相比,冲绳海槽火山岩存在不同程度的地壳混染。冲绳海槽的喷口流体为富含金属元素(Mn、Fe、Zn、Pb)的酸性高温(高达320°C)流体,其热液柱中的Zn~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、Cu~(2+)离子浓度明显高于正常海水。马努斯海盆的热液柱呈现出CH_4、Mn、Al、δ~3He正异常及pH负异常的特征。与马努斯海盆PACMANUS热液区的喷口流体(220~276°C、pH=2.5~3.5)相比,DESMOS热液区的喷口流体温度(88~120°C或120°C以上)相对较低,酸性更强(pH≤2.1),二者较低的δ~(34)S_(H_2S)和δD值表明,岩浆演化过程中有酸性挥发分进入岩浆流体。冲绳海槽与马努斯海盆含金属沉积物的分布及其元素含量特征具有差异,相应地,两个弧后盆地含金属沉积物中的微生物群落也不同。冲绳海槽和马努斯海盆热液区均具富Zn型、Ba-Pb-Zn型、Si-硫化物型和Si-硫化物-硫酸盐型热液产物。与冲绳海槽的多金属硫化物相比,马努斯海盆中多金属硫化物的Pb和Au含量较低。 相似文献
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5.
西太平洋俯冲带是世界上最典型、最活跃的俯冲带,分布众多的海沟-岛弧-弧后盆地（沟弧盆）系统。马里亚纳俯冲带是典型的洋-洋俯冲带,而马里亚纳海槽作为马里亚纳俯冲带的重要构造单元,是研究不受陆壳物质影响的俯冲作用的理想区域。前人对马里亚纳海槽岩浆地幔源区性状、俯冲组分的影响、岩浆演化等进行了详细研究。结果表明：（1）马里亚纳海槽岩浆源区主要为亏损地幔,岩性主要为橄榄岩,且不同区段具有不一致的地幔部分熔融程度;（2）不同区段受到来自蚀变洋壳及沉积物的俯冲组分的影响程度也不同,并由此影响了不同区段的地幔熔融程度和初始岩浆成分;（3）俯冲组分的影响自中段向南北两段逐渐加强,中段主要受到来自沉积物熔体的影响,南、北段受到板片释放的含水流体的影响则更为明显;（4）不同区段甚至同一区段的岩浆在演化过程中,经历了橄榄石、辉石、斜长石等斑晶矿物的差异性分离结晶过程,这也很好地解释了该区丰富的岩石类型和玄武质岩石的不同矿物组合特征。以上研究很好地促进了对马里亚纳海槽岩浆作用过程的认识,也深化了对俯冲带构造-岩浆作用的理解。 相似文献
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基于国内外研究成果对西太平洋岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、扩张速率、水深以及热液硫化物的矿物组成与金属品位等特征进行探讨。西太平洋岛弧-弧后盆地热液硫化物区以活动型热液区为主,受扩张速率的影响明显主要分布在20～60 mm/a地区;水深分布规律主要受所处构造单元的水深特征控制,而非由热液硫化物区的形成特征所决定;研究区内的热液产物主要为富Zn-Cu、富Ba-Zn以及富Fe-Cu型硫化物;热液硫化物中冲绳海槽具有最高的Ag、Pb含量,劳海盆具有最高的Zn含量,马努斯海盆和伊豆-小笠原-马里亚纳海槽具有较高的Au含量,北斐济海盆具有最高的Cu含量。本研究将进一步为西太平洋岛弧-弧后盆地地区热液硫化物资源的勘探与潜在资源量的估算提供参考。 相似文献
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马里亚纳海槽作为正在活动的典型弧后盆地,是研究俯冲作用对岩浆作用和壳幔动力学影响的理想场所。通过对采自该海槽中南部的样品进行系统的岩石地球化学特征对比与研究,并结合前人已发表的岩石地球化学数据,探讨了马里亚纳海槽中南部的地幔富集（亏损）程度、地幔熔融程度、地幔熔融深度以及俯冲物质的加入程度。结果表明：（1）马里亚纳海槽中南部主要发育一套中低钾钙碱性系列玄武岩、玄武质安山岩;（2）海底岩石富集了大离子亲石元素、轻稀土元素,亏损高场强元素、重稀土元素;（3）将马里亚纳海槽沿扩张中心分为三段,对每段地幔熔融的程度和深度进行计算并且消除地幔不均一性的影响,发现在15°N和18°N附近二者呈现负相关关系,其余地区则呈现正相关关系,证明海槽存在两种地幔熔融模式;（4）微量元素比值显示海槽受多种俯冲组分影响,并且马里亚纳海槽南部的南段可能存在另一个富水熔体端元,可能是导致海槽扩张速率较快的原因。对俯冲物质的加入程度进行计算,发现靠近15°N与18°N俯冲组分的影响变弱,这进一步表明,马里亚纳海槽火山岩的变化可能是由于类似N-MORB的地幔源区与类似岛弧的地幔源区混合造成的;俯冲物质是控制地幔熔融程度... 相似文献
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马里亚纳海槽热液活动区玄武岩的岩石地球化学特征 总被引：6，自引：0，他引：6
对拖网采自马里亚纳海槽热液活动区 (18°N附近 )的 8个玄武质岩石样品进行岩石地球化学初步研究。岩石富集 L IL E和 L REE,稀土分布型式呈右倾图式 ,L a N=10 .6 8～ 2 2 .6 4 ,(L a/Yb) N=1.6 1～ 2 .4 7,并略显 Eu正异常。在相对于原始地幔的标准化微量元素分布图中 ,7个样品具较明显的 Nb亏损和 Zr、Hf富集 ,而 1个样品不具 Nb的亏损 ;HFSE/HFSE、L IL E/HFSE、L IL E/L IL E等微量元素比值大都在 N- MORB和 EMI2个地幔端员组分间变化。这表明岩浆起源于受俯冲组分改造或影响的上地幔 ,且地幔源区存在明显的化学不均一性。与冲绳海槽玄武岩相比 ,马里亚纳海槽玄武岩的 Nb亏损明显减弱 ,暗示俯冲组分对地幔源区的影响程度也随之减弱 ,这反映出处于弧后张裂阶段的冲绳海槽与处于从弧后张裂向海底扩张过渡阶段的马里亚纳海槽 ,在岩浆起源及其动力学背景存在明显差异 相似文献
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冲绳海槽浮岩中岩浆包裹体岩石化学成分特征 总被引：7，自引：2，他引：7
系统地分析了冲绳海槽酸性浮岸中玻璃质岩浆包裹体的岩石化学成分，探讨了包裹体的岩石化学成分特征及其在岩浆起源及结晶演化过程中的指示意义，并结合前期及前人工作讨论了冲绳海槽不同岩石类型之间的成因联系及演化关系。结果表明，斑晶结晶时岩浆熔体为钙碱性英安质或流纹质岩浆，是来自地幔的拉斑玄武质岩浆充分结晶分异作用的产物。尽管各斑晶矿物中玻璃质岩浆包裹体的化学成分有所差异，但根据包裹体的岩石化学成分特征可以断定包裹体所代表的岩浆具有同源性，其差异只是反映了岩浆结晶演化的不同阶段或不同矿物结晶期，为进一步详细研究浮岩岩浆的结晶演化过程提供了最直接的资料。对比冲绳海槽酸性浮岩与玄武岩等不同岩石类型的岩石化学特征，可以证明这些岩石类型之间存在着密切的成因联系，包括同源性与继承性，它们分别是岩浆作用不同阶段的产物。另外，包裹体的成分主要取决于包裹体所在斑晶矿物的种类与成分，分析中未发现岩石化学性质明显不同的岩浆包裹体共存的现象，也没有在中酸性矿物中发现基性玻璃质岩浆包裹体，因此可以推断基本不存在不同性质的岩浆之间的直接混合作用。 相似文献
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玄武岩中的斜长石矿物记录了岩浆过程的重要信息,可为揭示岩浆活动规律提供重要线索。马里亚纳海槽玄武岩中斜长石矿物具有两种产出类型:斑晶和微晶。岩相学特征指示,斜长石斑晶常具有聚片双晶结构、环带结构,偶见熔蚀结构和冷凝边;斜长石微晶呈半定向或杂乱分布在火山玻璃中,其中空骸晶结构表明斜长石微晶石在淬冷的条件下迅速形成。海槽18°N附近不同玄武岩样品中环带斜长石斑晶环带数与其寄主岩石Mg#值呈负相关,指示了在马里亚纳海槽扩张中心轴部地堑很小范围内获得的玄武岩样品经历的岩浆滞留时间以及岩浆混合作用周期存在一定程度的差异。海槽18°N,17°N和15°30′N附近3个位置的斜长石斑晶边部及斜长石微晶的An值接近,表明这3个位置的岩浆活动具有相似的岩浆上涌喷发通道结构及海底淬冷环境。与冲绳海槽相比,马里亚纳海槽玄武岩具有更深的产出水深;同时,研究区斜长石微晶An值总体上略高于前两者,这可能反映了水深对斜长石微晶An值的影响。研究区斜长石斑晶的形成温度范围比冲绳海槽更窄,暗示与冲绳海槽(陆缘弧后盆地)相比,马里亚纳海槽(洋内弧后盆地)岩浆过程所经历的物理化学环境可能相对更稳定。此外,微晶斜长石结晶温度略高于冲绳海槽,反映出两个弧后扩张区域岩浆喷出淬冷结晶时的水深的差异。 相似文献
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构造-岩浆作用对热液活动的控制机理: 马努斯海盆为例 总被引：2，自引：2，他引：0
综述了马努斯海盆热液区构造特征、基底差异, 结合马努斯海盆热液区热液活动与构造-岩浆特征, 探讨了二者的耦合关系, 以及构造-岩浆作用对热液活动的影响和控制。马努斯海盆位于西南太平洋俾斯麦海的东北部, 是世界上扩张速度最快的海盆之一。马努斯海盆西部(马努斯扩张中心, Manus Spreading Center, MSC)主要由海盆扩张成熟期产生的大洋中脊玄武岩组成, 属于成熟弧后扩张中心,发育Vienna Woods热液区; 海盆东部(东南裂谷, Southeast Rift, SER)则是一个拉张裂谷, 处于扩张的早期阶段, 属于不成熟弧后扩张中心, 发育PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls三大热液区。MSC与大洋中脊的热液活动相似, 而SER因受到火山、俯冲作用影响更为显著, 其热液流体具有岩浆流体和俯冲流体的特征。与Vienna Woods热液压相比, PACMANUS、DESMOS以及SuSu Knolls三个热液区的水深相对较浅(1 150～1 740 m), 是地球内部热物质由内向外迁移的结果, 其下部岩浆作用强烈。此外,岩浆脱气作用和数值模拟结果表明, PACMANUS热液系统中具有岩浆流体的输入。与Vienna Woods热液区相比, PACMANUS、DESMOS、SuSu Knolls热液区的热液活动强度及流体组成主要受控于岩浆作用。 相似文献
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对东马努斯盆地高镁安山岩做了全岩主微量和Sr-Nd-Pb同位素分析,并结合前人测试数据,探究了岩浆物质来源及演化过程。由主量元素[MgO、CaO、FeOT(全铁)、Al_2O_3、TiO_2和P_2O_5]含量随着硅含量的升高而降低和La/Sm随着La含量的升高而保持不变可知,岩浆在演化过程中只发生了矿物的分离结晶,分离的矿物可能为橄榄石、辉石、斜长石、钛铁矿和磷灰石。东马努斯盆地高镁安山岩的Pb和大离子亲石元素(K,Rb,Sr,Ba和U)的富集、高场强元素(Nb,Th,Ta和Ti)的亏损说明岩浆受到了俯冲板块脱水作用的影响。推测该区高镁安山岩是流体交代的地幔楔部分熔融形成的。由Sr-Nd同位素混合模拟结果可知东马努斯盆地高镁安山岩主要来源于马努斯MORB(洋中脊玄武岩),少量来自于太平洋蚀变洋壳和海底沉积物。根据Sr-Nd-Pb同位素特征推测岩浆混合作用发生在地幔源区,属于源区混染,岩浆在喷发的过程中没有发生同化混染作用,也没有加入其他体系的物质。 相似文献
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冲绳海槽的地质构造属性 总被引：12，自引：4，他引：12
冲绳海槽构造属性是地学界争论的问题之一,迄今已提出过断陷盆地、坳陷盆地、弧间盆地、弧后盆地、边缘海盆、张裂盆地等多种看法。本文作者在多次赴冲绳海槽调查和系统总结前人研究成果的基础上提出,冲绳海槽是一条现代活动裂谷,具有一系列典型的裂谷构造特征,其活动机制属于与洋壳俯冲作用有关的弧后裂谷。 相似文献
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冲绳海槽是因菲律宾海板块俯冲于欧亚板块之下,在陆壳上发育起来的一个初始的弧后盆地,是研究弧后扩张作用早期盆地演化、岩浆作用和壳幔过程的天然实验室.尽管迄今对冲绳海槽已经做了大量的调查研究工作,但仍存在一些颇有争议或亟待解决的科学问题,如:冲绳海槽酸性浮岩与基性玄武岩之间的成因联系,冲绳海槽不同区段构造背景对岩浆作用的控... 相似文献
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东马努斯海盆位于巴布亚新几内亚的俾斯麦海域，是一个正在扩张的弧后盆地，与其活动热液喷口相关的热液产物，是现代海底系统中富含铜最丰富的矿产资源之一。火山岩与这种成矿作用有着密切的关系，然而通过海水对火山岩的淋滤作用是否可以为富含Cu的硫化物提供充足的Cu元素。PACMANUS热液区位于东马努斯海盆，质量守恒模拟在该热液系统的应用表明，由于水岩反应中较低的淋滤、转移和沉淀效率，通过热液流体对稳定反应区（0.144 km3）的简单淋滤无法满足硫化物矿床中Cu的需求。即使在100%的淋滤、转移和沉淀效率条件下，为了满足PACMANUS热液区硫化物中Cu的总量，仍需要0.166 km3体积的火山岩参与淋滤作用。
形成富含金属元素的岩浆流体的关键在于金属元素可以在挥发分中富集。首先，俯冲物质对地幔楔的交代作用，导致了东马努斯海盆地区生成的岩浆具有较高的氧逸度，进而使其岩浆房中富集Cu元素。其次，Pual Ridge的安山岩包裹体的气泡中富含Cu元素，进一步证实了在东马努斯海盆，Cu元素通过岩浆脱气作用向挥发分中运移。数值模拟结果显示，每1 km3体积的岩浆就可能向热液系统中运移0.236 Mt Cu。因此，岩浆脱气作用可能比淋滤作用更显著。 相似文献
形成富含金属元素的岩浆流体的关键在于金属元素可以在挥发分中富集。首先，俯冲物质对地幔楔的交代作用，导致了东马努斯海盆地区生成的岩浆具有较高的氧逸度，进而使其岩浆房中富集Cu元素。其次，Pual Ridge的安山岩包裹体的气泡中富含Cu元素，进一步证实了在东马努斯海盆，Cu元素通过岩浆脱气作用向挥发分中运移。数值模拟结果显示，每1 km3体积的岩浆就可能向热液系统中运移0.236 Mt Cu。因此，岩浆脱气作用可能比淋滤作用更显著。 相似文献
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为了进一步理解构造地质过程对弧后盆地热液活动及成矿作用的影响和控制,以实测和收集的多波束资料为基础,对冲绳海槽南部多个海底热液活动区的地形地貌特征进行了精细刻画。结合前人研究成果,从构造地质学的角度分析了热液区地形地貌的成因机制。结果表明,冲绳海槽南部热液区均为海底火山成因地貌,不同热液区的海底地貌分属于不同类型岩浆作用的产物:D海丘受岛弧和弧后盆地岩浆作用的双重影响,A海丘群由岛弧为主的多源岩浆作用产生,C海丘和B海丘群属于琉球火山岛弧,雨花海丘形成于造山期后地壳伸展导致的岩浆上涌。冲绳海槽中央地堑与琉球火山岛弧的交汇处有利于形成大规模岩浆和地热活动。琉球火山岛弧的岩浆活动存在时空迁移,与海槽构造演化过程中由分散式裂陷向中心式裂陷的转换有关。唐印热液区的存在表明台湾北火山带在槽底北缘及陆坡区仍具有较强的岩浆和地热活动性,是未来冲绳海槽南部海底热液调查的重要靶区之一。 相似文献
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冲绳海槽沉积的孢粉、藻类组合 总被引：4，自引：0，他引：4
冲绳海槽又称冲绳舟状海盆,为西太平洋的年轻弧后盆地。国内外不少学者对冲绳海槽进行过地球物理、地质、古生物的研究,但有关孢粉的研究,至今尚未见报道。1975年以来,我们先后对冲绳海槽沉积的孢粉、藻类进行了系统的研究,共分析表层沉积21个站和12个站柱状剖面的100多块样品,鉴定统计15,000多粒孢粉、藻类,为海洋孢粉研究取得了大量资料。 相似文献
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西北太平洋各个边缘海盆虽同处于环太平洋构造活动带,但构造特征、形成机制和构造演化各不相同。例如南中国海发育在东亚大陆边缘,经过多次扩张形成了中央海盆,发育了大洋地壳,但洋陆壳边缘无火山弧发育,亦无明显的构造活动特征,地磁场平静,因此属于大西洋型边缘海盆。另一类边缘海盆如马里亚纳海槽,发育在两个海洋板块的汇聚带上,发育了活动的火山弧(马里亚纳弧)和残留弧(西马里亚纳弧),两列弧在北端合并为小笠原弧。四国海盆和帕里斯维拉(Parece Vela)海盆也属此类。
冲绳海槽与以上两类海盆不同,它发育在东亚大陆边缘地壳上,由陆壳张裂而成。在冲绳海槽和琉球海沟之间既发育了活动的火山弧(吐喀喇火山弧),也发育了大陆地壳性质的非火山弧(琉球弧主体)。东南亚地区的日本海、苏禄海槽(Sulu Trough)、班达海(Banda Sea)、安达曼海(Andaman Sea)属于这种类型的边缘海盆。但是如果把具有复杂的斜向张裂的安达曼海除外,冲绳海槽是世界上唯一一个典型的发育在大陆边缘,由陆壳张裂而成,处于裂谷作用最高阶段,海底扩张即将出现的弧后活动盆地。因此,冲绳海槽的现代构造演化将是这类边缘海盆演化的典型例证,对冲绳海槽构造活动性的深入分析研究将具有全球意义。
世界各国学者对冲绳海槽进行了许多调査研究,但主要集中在海槽的南部和中部,对海槽北部调查研极少,研究程度也最差。本文根据中国科学院海洋研究所自1988年以来在冲绳海槽北部完成的大量实测地质、地球物理资料,结合国内外其它单位的洋洋地球物理调查资料(包括海洋反射地震测量、海洋重力测量、海洋地磁场测量和水深测量),对冲绳海槽北部进行了较为详细的地质构造学研究。结果表明,冲绳海槽北部表现出强烈的构造活动特征,而不同于国内外本研究领域内流传的“冲绳海槽构造活动性南强、北弱”的观点。 相似文献