更新时间:2022-08-25 14:42
琉球海沟位于琉球岛弧的东侧,从日本九州延伸到台湾,全长约 1000 公里。海沟南段较深,自琉球到台湾水深超过6000 米,最大深度7507 米,位于琉球附近。北段琉球到九州水深约4000 米。琉球海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的边界,海沟西坡是大陆性质的琉球岛弧,东坡是大洋性质的菲律宾海地壳。
琉球海沟位于琉球岛弧的东侧,从日本九州延伸到台湾,全长约1000公里。海沟南段较深,自琉球到台湾水深超过6000米,最大深度(7507米)位于琉球附近。北段琉球到九州水深约4000米。
琉球海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的边界。海沟的北段(126°E以东)是NE走向,南段(126E°与123°E之间)海沟走向变为EW向,在123°E与台湾之间的西南端变为NWW-SEE走向。在北段,沿海沟向西俯冲到琉球岛弧下面,海沟向东突出呈弧形。在南段,菲律宾海板块向北俯冲到琉球岛弧下面,海沟向南突出呈弧形。琉球岛弧的西边是活动的弧后盆地—琉球海槽,它的走向与岛弧和海沟平行,长度稍短,主要在岛弧的西南段附近。再向北西,是大陆边缘海—中国东海。
20世纪80年代,曾在琉球海沟的中部和北部进行了地球物理探测,地震剖面穿过海沟到达琉球群岛。分析结果表明,海沟的中部与北部的地貌和地壳结构不同。在中部靠近大琉球岛附近,海沟的横剖面表现为缓倾角的V字形,海沟与大琉球岛之间是很厚的沉积楔,它由四层组成,最大厚度在靠近岛弧一侧的陆坡,厚度约10公里。沉积物下是向西倾斜的洋壳,洋壳基底的形态平缓,起伏不大。在北部,海沟沉积楔的最大厚度达12公里,剖面上的层面倾角比较陡,俯冲洋壳的倾角也比较大,基底形态变化强烈,起伏很大。
海沟的西坡是大陆性质的琉球岛弧外带(非火山带),它由古生代基底岩石(年龄174~195Ma)和上覆的新生代沉积构成,具有较低的布格重力异常,最低值20mGal。海沟的东坡是菲律宾海板块地壳,年龄50~60Ma,具有超过300mGal的布格重力异常,而且梯度很大。因此,琉球海沟是大陆与大洋板块的会聚边界的地壳最上层的构造形态,年轻的大洋板沿海沟向较老的大陆下面俯冲。
琉球海沟及其西侧附近地区的地震活动性较强,最大震级一般为5~6级。震源深度分布表明,沿琉球海沟的板块俯冲最大深度不超过300公里,比日本海沟和马利亚纳海沟浅,那里的最大震源深度达600~700公里。但地震层析成像研究认为,沿琉球海沟菲律宾海板块可能也俯冲到600~700公里深度。
从震源分布看,以29°N附近的吐噶喇海峡为界,北边俯冲板的弯曲明显,深部俯冲角约为70°;而南边的俯冲板显得较平直,深部俯冲角55°,比北边小。海沟的四个地震的断层面解都是正断层型,主张应力T轴近于水平,倾角5°E~18°,方位NW向,与海沟走向垂直,表明琉球海沟的浅部受NW-SE向拉张力作用。而在海沟西侧的琉球岛弧,地震断层面解是逆断层或走滑断层型,主压应力P轴的优势方向为NW-SE向,表明岛弧(126°E以东,NE走向部分)受NW-SE向的的挤压力作用。垂直于琉球海沟中部(25°~29°N)剖面的主应力轴分布表明,除海沟外,俯冲板内几乎都是挤压变形,而琉球海槽的浅源地震都是拉张变形。
在琉球海沟的西南段(126°E以西,24°N附近)即台湾以东地区,海沟北侧弧前盆地的地震断层面解都是低角度逆断层型,表明菲律宾海板块沿海沟向北俯冲。在北面的岛弧附近,地震机制仍是南北向挤压,再往北到琉球海槽,地震机制解变成南北向拉张的正断层型。
海沟后退,是指与俯冲板运动方向相反的移动。对于琉球海沟,是向东南或南方向的移动。根据海底探测和岛弧陆地地质调查等资料分析,现在认为琉球海沟、琉球岛弧和琉球海槽是一个统一的活动构造系统,海槽的扩张、岛弧的隆升和海沟的后退都是在上新世末(2Ma前)开始的,区域构造研究估计海沟的后退速率为3~4厘米/a,而根据在热点参考系中板块绝对运动量的分析,估计琉球海沟的平均后退速率大约是2厘米/a。
琉球岛弧的陆上地质特征提供了岛弧与海沟向东后退的证据。岛弧上有5条与走向平行的构造带,东边最靠近海沟的是熊毛带(下第三系,含复理石),向西依次是岛尻带(中新统-上新统),国头带(含白垩纪化石),本部带(含二叠系中上部化石)和石垣带(二叠系以前)。除熊毛带以外,由西向东,岩层越来越年轻,因此可推测岛弧和海沟曾向东移动,不断产生新的凹陷空间形成较年轻的沉积。
1994~1995年的GPS观测曾显示,琉球岛弧的西南段相对于中国上海在向南移动,速率为1.1~4.0厘米/a,东边较小,西边靠近台湾处较大。1995~1998年的在琉球岛弧上3个地点的GPS测量结果可代表整个岛弧的运动状态,相对于欧亚大陆它仍在向东南方向移动。在总体上,岛弧/海沟的中部和北部是向东南方向移动,岛弧/海沟的南部则主要是向南移动。