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汤加、日本、伊豆-小笠原与马里亚纳海沟俯冲板块正断层模拟：对俯冲板块弱化的影响 总被引：3，自引：1，他引：2
通过对比实际观测与弹塑性变形模型，研究了沿着汤加、日本、伊豆-小笠原、马里亚纳海沟的板块挠曲与正断层特征。观测表明，平均海沟挠曲量在日本海沟最小（3公里），马里亚纳海沟最大（4.9公里），而平均正断层垂直断距在日本海沟最小（113米），汤加海沟最大（284米）。模拟了俯冲板块在三种构造加载的作用下发生弯曲变形并产生正断层的过程：垂向加载（V0）、弯矩（M0）和水平拉张力（F0）。在板块挠曲与正断层特征的双重约束下，反演得到了四个海沟的最佳模型解。结果显示，日本海沟的水平张力分别比马里亚纳、汤加和伊豆-小笠原海沟小33%、50%和60%。汤加、日本、伊豆-小笠原、马里亚纳海沟的正断层最深可达海底以下29，23，32和32公里，这与重新定位后的日本与伊豆-小笠原地震深度一致。此外，反演得到的水平张拉力与观测到的平均垂直断距呈一定正相关性，而计算得到的有效弹性厚度减少量与观测到的海沟挠曲量也相关。这些结果表明，水平张拉力在正断层发展过程中起着关键控制作用，板块弱化可导致板块挠曲量的显著增加。 相似文献
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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。 相似文献
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西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。 相似文献
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菲律宾海板块沿台湾岛和吕宋岛之间东倾的马尼拉海沟向欧亚板块仰冲。板块汇聚边缘自南而北逐渐由南海岩石圈的正常俯冲过渡到台湾造山带的初始碰撞。与俯冲相关的地震遍及台湾附近，往台湾方向增生体急剧增宽。为了认识这种以俯冲一碰撞转换带为特征的汇聚板块边缘，我们分析了12条位于吕宋岛与台湾岛之间横切马尼拉海沟的地震反射剖面。结果显示，南海海盆北部基底通常向东和向南倾。在马尼拉海沟北段，海沟充填沉积物南部比北部多，t0层序界面是近海沉积与海沟充填沉积物的界面。可能由于台湾地区的碰撞作用，t0层序北部坡度更平缓或者被抬升。构造分析显示，马尼拉海沟北段俯冲地壳具有三个特征带：正断层带（NFZ）、原始逆冲带（PTZ）和逆冲带（TZ）。正断层带主要由俯冲地壳顶部或上部的一系列正断层组成，在接近深海沟的部位，这些正断层逐渐被海沟充填沉积物所覆盖，暗示正断层带发生在地壳开始弯曲、并引起上部沉积层重力变化的地方。由于增生体附近板块边缘强烈的汇聚作用，一些被埋藏的正断层而被活化为隐伏逆冲断层。原始逆冲带位于正断层带和增生体的前缘逆冲带之间，含隐伏的逆冲断层或者褶皱而不是逆冲断层。海沟区正断层、隐伏逆冲断层和逆冲断层在地壳结构中的连续分布，指示隐伏逆冲断层是沿着之前拉张正断层的位置发育的。上部沉积层的脆性变形很可能是强烈的挤压作用和水分较少的原因所致，最终隐伏逆冲断层可能向上发展，成为海底逆冲断层。 相似文献
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利用大地水准面起伏模拟琉球海沟南、中、北段岩石圈的挠曲,经非线性最小二乘拟合,得到琉球海沟洋坡各段岩石圈的有效弹性厚度(T4)。模拟结果表明,琉球海沟洋坡的T4中段小,南北段大;南北段相比,南段小,北段大;与其他海沟相比琉球海沟洋坡的T4非常小。不同的Te值表明俯冲板片与岛孤之间不同的耦合程度,为进一步研究西太平洋边缘沟一弧一盆体系的动力学问题提供了新的视角。 相似文献
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西太平洋若干沟-弧-盆体系及板内岩浆成因研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
板块俯冲和板内岩浆作用都是导致地表和地球内部物质大规模循环的重要地质过程。但是,两个地质过程的岩浆成因机制,以及成因上的内在联系都存在很大争议。西太平洋是全球沟-弧-盆体系最发育的地区,也是全球板内火山作用(海山和洋底高原)分布最集中的场所。为阐明西太平洋海盆的上地幔软流圈性质、岛弧岩浆形成的控制机制、以及板块内部火山作用(碱性火山岩)的成因机制,在中国科学院战略性先导科技专项(A类)"热带西太平洋海洋系统物质能量交换及其影响"项目的资助下,本文对西太平洋马里亚纳-雅浦俯冲系统、汤加-科玛迪克俯冲带及其俯冲前缘海盆的成因机制、南中国海扩张期海盆玄武岩和板内火山作用、西太平洋海盆上地幔的Dupal异常分布和成因机制等展开了系统的岩石学和地球化学研究,并取得了新的科学认识和成果。主要认识包括:(1)雅浦岛弧主要由变质岩-角闪岩组成,其形成于3—6Kbar温压条件下,代表岛弧下部来自帕里西维拉海盆的变质基底;(2)加洛林洋脊主要由玄武岩组成,其不是一个岛弧,而可能是一个地幔柱形成的洋底高原;(3)汤加-科玛迪克岛弧岩浆组成体现了西南太平洋俯冲板片俯冲速率的直接影响;(4)厘定了汤加-科玛迪克俯冲前缘板块的年龄(103.7Ma),并认识到其代表古太平洋扩张中心并消耗了Ontong Java超级地幔柱的组分;(5)首次在南海发现了碳酸盐化的硅酸岩岩浆向碱性玄武岩转化的现象,提出了板内碱性玄武岩成因的新链条;(6)西太平洋海盆的地幔广泛存在Dupal异常,该异常从西太平洋岛弧俯冲带一直延伸至南海海盆,其中南海海盆的Dupal异常主要受到大陆裂解和海南地幔柱作用的双重影响。通过以上认识,进一步揭示了西太平洋沟-弧-盆体系和板内岩浆体系作用机制,以及俯冲板片物质与板内火山活动之间的成因关联,这对于深刻理解板块构造导致的地球内外物质循环规律有一定的推动作用。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2017,(1)
俯冲侵蚀是一种将地壳及岛弧物质从弧前搬运走的地质过程,会导致弧前物质的缺失,这种地质过程普遍地出现在汇聚型板块边缘。雅浦海沟位于加罗林板块与菲律宾海板块之间,是一个活跃的俯冲带。利用2015年中科院海洋所在西太平洋雅浦海采集的最新的多波束和地震数据,给出了雅浦海沟发生俯冲侵蚀的直接证据:(1)雅浦海沟具有异常短的沟弧间距(41km);(2)海沟呈不对称的"V"字形,增生楔缺失;(3)俯冲板片基底起伏程度大,加罗林洋底高原上洋脊、海山、地垒地堑构造发育;(4)海沟内壁斜坡较陡,弧前斜坡坡度的平均值约8.69°,雅浦海沟的弧前增生楔缺失。揭示了雅浦海沟南北两侧俯冲侵蚀模式的差异,北部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上地垒地堑与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能不是直接接触,存在"剥蚀带";南部的俯冲侵蚀主要由于洋底高原上的海山与上覆板块的摩擦造成,板块之间可能是直接接触的。 相似文献
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西太平洋具有全球最活跃的板块构造与海陆相互作用过程,西太平洋的卡罗琳(Caroline)海盆形成于特提斯海与太平洋之间,处于印尼海道的咽喉区域,海盆范围正好对应了西太平洋暖池的大部分海域。其内部地形复杂,具有特征的隆起和残留洋中脊,而周围具有年轻活跃的俯冲带和洋中脊,并且与菲律宾海、太平洋、Ontong-Java大火成岩省、众多深海沟等相互作用,是研究俯冲带和洋中脊初始形成机理与动力学以及固体地球与海水相互作用的理想场所。过去对Caroline海盆的研究主要是美国和日本科学家在20世纪70—80年代完成的,在很多构造单元的成因和属性的解释上存在很大争议,很少涉及多圈层相互作用方面的研究。国家自然科学基金委重大研究计划"西太平洋地球系统多圈层相互作用"的实施推动了西太平洋基础海洋科学研究的步伐,通过综合地球物理和地球化学分析,对Caroline海盆的构造边界过程和海盆岩石圈蛇纹岩化程度等开展详细研究,探索深部过程与海底过程之间,特别是在水和热流通量方面的联系。Caroline海盆是提出典型海洋微板块演化模式和未来进一步深入研究(包括科学大洋钻探)的关键区域,其复杂多样的边界发育初始俯冲边界、初始扩张边界以及火山链和张裂中心,其板内地质构造也曾存在复杂的海底扩张和构造转换,并且显示强烈的板块边界和板内构造耦合过程。 相似文献
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俯冲板片为板块运动和地幔流提供了主要的驱动力，地球动力学、地震以及地球化学的研究成为了解板块动力学和俯冲引起的地幔流的工具。以前大多数地球动力学研究都将俯冲带看作沿平行海沟方向无限延伸的（二维）或在宽度上是有限的，而空间位置上是不变的。但是俯冲带及其相关板片在水平方向上（250～7400kin）是有限的，而且它们的三维几何形状随时间将会发生改变。这里我们将介绍板块宽度控制板块构造的两个一级特征——俯冲带的弯曲和随着时间后退的趋势。 相似文献
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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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俯冲带系统是研究地球水圈-岩石圈相互作用的天然实验室。俯冲板片所携带的水进入俯冲带系统,显著影响俯冲板片上地幔蛇纹石化程度、岛弧岩浆活动以及俯冲带地震机制等构造动力学过程。沿着环太平洋俯冲带,由主动源地震探测得到的板片含水量结果可以很好地解释区域相关地震观测,同时由被动源地震探测到的上地幔低速异常区域都与俯冲板片断层发育区相一致。多道反射地震探测与数值模拟都揭示了俯冲板块正断层广泛存在,可穿透莫霍面,深度可达海底下至少20 km。俯冲板块正断层为流体进入地壳与上地幔提供了重要通道,导致上地幔蛇纹石化程度达到1.4%,甚至更高。在洋壳俯冲过程中,随着温压增加,在不同深度脱水形成不同性质流体与地幔反应。通过俯冲带流体包裹体和交代成因矿物等的研究发现水岩相互作用广泛存在。本文旨在回顾俯冲板片含水量探测及水岩相互作用研究,简述近年来取得的重要进展以及对将来相关研究的启示。 相似文献
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<海洋地质与第四纪地质>编辑部 《海洋地质与第四纪地质》1999,19(3):185
致力于俯冲带研究的首次大洋钻探探险（ＯＤＰ１８５航次）将在马里亚纳海沟和伊豆－博宁岛弧完成。大洋板块的俯冲可以引起地震、海啸等灾害事件,也可以带来许多有益的产物,如矿床沉积。俯冲带是一种动力过程,即俯冲的海底和上覆地幔的原始物质进行再循环,并在最上部... 相似文献
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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。 相似文献
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洋中脊-地幔柱、地幔柱-海沟与海沟-洋中脊相互作用 总被引：2，自引：0，他引：2
由热点假说的提出发展到静态地幔柱学说和动态地幔柱模式,到现在研究较多的大型火成岩省、脊-柱相互作用和脊-沟相互作用,海底构造研究取得了巨大进步。柱-脊相互作用可导致洋中脊的分段、跃迁与石化过程,反之,洋中脊的变化也可导致地幔柱的形态与直径等发生变化。洋中脊与地幔柱相遇可以出现不同的柱-脊相互作用。地幔柱除可以出现在离散型板块边缘外,还可以随板块迁移进入俯冲带,并出现柱-沟相互作用。地幔柱在俯冲带出现的位置不同,因而其对俯冲过程的影响和作用效果也相应不同,目前提出了6种地幔柱与海沟或俯冲带相互作用的可能模式。脊-柱相互作用和脊-沟相互作用对传统的板块俯冲作用过程是个重要突破。 相似文献
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《海洋地质与第四纪地质》2017,(6)
南海东部古扩张脊处于欧亚板块和太平洋板块的汇聚地带,其东侧为马尼拉海沟、北吕宋海槽和西吕宋海槽,由于受到多个构造单元的相互作用,使其处于复杂的构造环境中。南海东部古扩张脊俯冲过程的研究对深入理解南海海盆构造演化、火山及地震活动等具有重要意义,同时也是今后南海构造研究的重要方向之一。在总结前人研究基础之上,探讨南海东部古扩张脊俯冲时间、俯冲深度及动力学过程。南海板块在16 Ma之后,由于菲律宾板块NW向仰冲的作用,使南海东部古扩张脊被动地沿马尼拉海沟进行俯冲,形成了现今马尼拉海沟中段的构造格局。古扩张脊俯冲深度为200~300km,并且在约100km处发生板片撕裂,造成古扩张脊两侧俯冲角度的不同。 相似文献
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菲律宾海构造地貌特征 总被引：1，自引：0，他引：1
菲律宾海地处西太平洋边缘,位于两大俯冲带之间,四周被深海沟所环绕,陆源物质较少汇入,海底保存了较为原始的构造地貌特征。通过收集的精细水深测量数据,结合已有研究成果,以板块构造为基础对该区域划分四级构造单元,并对主要构造地貌进行系统研究。研究结果表明,菲律宾海地貌的形成、分布受构造活动控制,西菲律宾海盆因以中央裂谷带为中心的海底扩张形成了一系列NW—SE向的大型构造地貌;其东侧因太平洋板块的俯冲形成了近南北走向的"沟-弧-盆"体系。西菲律宾海盆中央裂谷带线状海岭、海山,海盆内不断转向的海岭,帕里西维拉海盆雁形裂谷等特殊地貌形态的存在,都与其形成过程中的特殊性有关,能与其复杂发育史相印证。 相似文献
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大洋板块的俯冲消减形成了各种弧状构造,而这些构造之所以成为弧形的原田,长期以来存在着多种解释.本文从地球球面和俯冲板块之间的几何关系(主要是俯冲角的大小和海沟形态的变化)出发,提出几个解析模式,并将解析结果同实际资料对比,初步揭示了地球球面和俯冲板块之间的几何关系是这些弧形构造形态的主要控制因素,并据此对俯冲带几何性质作了进一步的研究.这对板块学说无疑是一种佐证和补充. 相似文献
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汤加北部的两个地幔羽状体对岛弧熔岩形成的贡献证据Ｉ．Ｗｅｎｄｔ等西南太平洋的汤加—克马德克岛弧是一长３０００ｋｍ的活火山链。火山作用与以５～２０ｃｍ／ａ的速率俯冲到印澳板块下的向西的太平洋板块有关。正在向汤加岛弧俯冲的、相当于海沟和无震海脊交叉部分的... 相似文献
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《热带海洋学报》2017,(6)
俯冲的大洋板块在自身的重力以及上覆板块的挤压下,下潜时牵引洋底向下倾伏,从而形成了深邃的海沟。板块及其所携带的沉积物在这里俯冲到地幔深处,构成了全球物质循环的重要部分。海沟地处极端环境,海沟沉积物的沉积作用不同于陆架和浅海地区,其物源和水动力基本控制了沉积模式,但海沟沉积物的物源、沉积环境和沉积机理则更为复杂。海沟沉积物受控于各种类型的构造运动,包括由上覆板块刮削下来的深海沉积物和洋壳碎片堆积而成的沉积增生楔;由海沟重力滑塌、地震等因素引发的浊流沉积;以及由火山活动带来的火山物质等。同时,海沟沉积物也受控于海沟逐渐形成过程中和形成后的各种沉积作用,例如生物化学沉积和漏斗效应。由于海沟沉积物的沉积过程受到漏斗效应的影响,使得海沟沉积一般比深海盆地堆积速度更快,堆积厚度也更大,但在海沟的不同位置或不同海沟之间,堆积厚度也会有所不同。海沟的这些沉积机理和沉积过程的差异,影响了海沟沉积物的性质,包括沉积物粒度、矿物、生物等都有所差异。文章根据海沟以上的沉积特点,分析了不同海沟之间和同一海沟内部海沟沉积厚度以及沉积物的粒度特征、矿物组成和生物特征的差异,并总结了海沟重力滑塌、浊流沉积、火山活动、生物化学沉积、漏斗效应这五种海沟沉积机理对海沟沉积物沉积过程的影响。文章最后展望了海沟沉积物的研究热点,希望在此基础上促进海沟沉积物的进一步研究。 相似文献