雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析.pdf

雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析刘喆昊1,2，王冰3，张建兴1,4，宋永东1,4，庄丽华1,4，栾振东1,2,4*（1.中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室，山东青岛266071；2.中国科学院大学，北京100049；3.山东石油化工学院油气工程学院，山东东营257061；4.中国科学院海洋大科学研究中心，山东青岛266071）摘要：雅浦-卡罗琳海区地处菲律宾海板块、太平洋板块与卡罗琳板块三大板块的汇聚处，发育了复杂的海底地形地貌。利用在该海区采集的多波束测深数据，绘制了高分辨率的海底水深地形图。根据各区相对位置关系，将研究区划分为雅浦弧后盆地地貌体系、雅浦俯冲带地貌体系与卡罗琳海脊地貌体系，并依据板块构造地貌分类方法划分了 4 级地貌类型。通过对研究区精细地貌的研究发现，帕里西维拉海盆内脊-槽地貌具有不同走向，雅浦海沟不同坡面形态存在差异，索罗尔海槽内可识别线状排列的海山与深海洼地。研究结果表明，这些地貌形态不同程度上受到了弧后扩张方向改变、俯冲侵蚀作用与海槽扩张活动等构造环境的影响。研究结果可为西太平洋与雅浦-卡罗琳海区的海洋科学研究提供基础地质信息支撑。关键词：西太平洋；雅浦海沟；卡罗琳海脊；俯冲系统；地形地貌中图分类号：P737.2文献标志码：A文章编号：1671-6647（2023）03-0477-11doi：10.12362/j.issn.1671-6647.20220329001引用格式：刘喆昊,王冰,张建兴,等.雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析J.海洋科学进展,2023,41(3):477-487.LIUZH,WANGB,ZHANGJX,etal.FinegeomorphologicinterpretationandanalysisofYap-CarolineareaJ.AdvancesinMarineScience,2023,41(3):477-487.西太平洋紧邻欧亚大陆，发育了全球最典型的沟-弧-盆体系和复杂多变的海底地形结构，一直是全球地球科学研究的热点区域。雅浦-卡罗琳海区位于菲律宾海板块、太平洋板块与卡罗琳板块三大板块的汇聚交汇处，各种构造应力的相互作用，塑造了该区海底丰富的海底地貌景观。雅浦海沟是该海区最重要的构造单元，由于具有俯冲速率缓慢、沟弧距离较近以及海沟沉积物缺失等特殊的地质特征，被认为是新发育的不成熟俯冲带，具有一定的研究价值1-2。自 20 世纪 70 年代起，围绕板块俯冲机制与海沟演化过程等科学问题，美国、日本在雅浦海沟附近开展了地形、地震、重磁、热流以及岩石的调查工作3-6。我国的“向阳红 10”考察船在 20 世纪 80 年代开展的上海至加罗琳群岛的重力调查中，获取了该海区的重力剖面测量数据7。这些研究都深化了我们对雅浦海沟俯冲模式的理解。然而，前人调查获得的水深数据分辨率低且测量范围局限于雅浦海沟分散的特定区域，使我们无法对雅浦-卡罗琳海区整体的地形地貌特征进行精细分析。收稿日期：2022-03-29资助项目：中国科学院先导专项项目子课题(E0B435101T 和 XDA22050502)；科技部科技基础资源调查专项课题(2017FY100801)；中国科学院关键技术人才项目(2018-2021)作者简介：刘喆昊（1999），男，硕士研究生，主要从事海洋地形地貌、海洋三维可视化方面研究.E-mail:*通信作者：栾振东(1976)，男，正高级工程师，硕士生导师，主要从事深海探测技术及海底地形地貌方面研究.E-mail:（陈靖编辑）第41卷第3期海洋科学进展Vol.41No.32023年7月ADVANCESINMARINESCIENCEJuly,202320142019 年，“科学”号科考船对雅浦-卡罗琳海区及周边海域进行了多次综合考察，系统采集了地形地貌、地球物理、水文环境及生态系统等数据。利用“科学”号搭载的全水深多波束测深系统在雅浦-卡罗琳海区采集的全覆盖高分辨率水深数据，本文绘制了不同尺度、不同类型的海底地形地貌图件，对该海区的复杂地形地貌进行了多角度的解译与分析，并对地貌类型进行了分类，旨在为西太平洋板块构造演化、深海环流、生态系统等研究提供基础地质信息支撑。1区域地质背景雅浦-卡罗琳海区位于西太平洋东南端，地处菲律宾海板块、太平洋板块与卡罗琳板块的交界处，主要包括雅浦海沟中部及其附近的海域，大致范围为（136140E，810N）（图 1）。研究区的中央是雅浦海沟与雅浦岛弧。雅浦海沟北接马里亚纳海沟，走向大致为 NNE 向，并向南转为WNW 向与帕劳海沟相连，整体呈“J”字型，是菲律宾海板块东部连续弓形海沟系统的一部分。在海沟的东侧是卡罗琳海脊，其走向大致与雅浦海沟垂直，并被索罗尔海槽分割为北部的卡罗琳群岛海脊，以及南部的西卡罗琳海隆。索罗尔海槽也是太平洋板块与卡罗琳板块的离散型边界。而研究区的西侧是帕里西维拉海盆的一部分，也是雅浦沟弧盆体系的弧后盆地。目前普遍认为，卡罗琳海脊的碰撞在雅浦俯冲带构造演化过程中起到了重要的作用。中始新世，太平洋板块向菲律宾海板块的俯冲，造成了伊豆-小笠原-马里亚纳俯冲体系（Izu-Bonin-Mariana,IBM）的形成与四国-帕里西维拉海盆的扩张8。晚渐新世，卡罗琳板块的热点作用形成了包含海底高原与14N30N133P.T.W.C.B.Y.T.C.R.M.T.W.P.B.P.S.P.P.P.C.P.P.V.B.2124630S.T.W.M.R.137141 E125135145 E10201060Z/m2 5005 0007 50010 000P.P.太平洋板块 P.S.P.菲律宾海板块C.P.卡罗琳板块P.V.B.帕里西维拉海盆W.M.R.西马里亚纳海脊W.P.B.西菲律宾海盆 M.T.马里亚纳海沟 Y.T.雅浦海沟C.R.卡罗琳海脊 S.T.索罗尔海槽 P.T.帕劳海沟W.C.B.西卡罗琳海盆注：板块运动方向和速率数据来源于文献 17，地形数据来自 GEBCO（GeneralBathymetricChartoftheOceans）。红色实线为多波束测区范围；黑色实线为板块边界，三角形指向上覆板块；黑色虚线为扩张中心，黑色箭头指示板块运动方向和运动速率（nma1）。图 1 研究区区域地质概况、地形和多波束测线分布Fig.1 Geological setting,topography and surveying lines of the study area478海洋科学进展41卷一系列海山的卡罗琳海脊，并随着卡罗琳板块向西北移动，在 25Ma 与雅浦海沟发生碰撞9-10。早期对雅浦岛的岩石学研究表明，卡罗琳海脊的碰撞导致了雅浦岛弧火山活动的消失，并造成了雅浦海沟俯冲活动的停滞11。然而，后来的地球物理及岩石学证据表明，卡罗琳板块目前仍在沿着雅浦海沟以 06mm/a 的极慢速率向菲律宾海板块俯冲2,4,5,12-13。卡罗琳海脊的碰撞阻碍也造成了雅浦海沟与马里亚纳海沟横向的运动差异，使二者分离并在连接处形成了尖端状14。但是，也有学者结合地球物理及构造特征等证据认为加罗林海脊并没有与雅浦岛弧直接发生碰撞15。此外，在 1015Ma 卡罗琳海脊中央在走滑-扩张环境下形成了裂谷，并演化成为索罗尔海槽，使卡罗琳板块与太平洋板块逐渐分离16。2研究数据及方法本研究采用的高分辨率海底地形地貌资料来源于 20142019 年期间“科学”号科考船在雅浦-卡罗琳海区多次调查时采集的多波束水深数据。水深测量使用 ELACNautik 公司生产的 SeaBeam3012全水深多波束测深系统，并结合了运动姿态传感器和高精度差分 GPS 定位导航系统等附属设备。累计完成多波束测线长度 5800km，测区面积 6.6 万 km2。由于研究区内水深与底质类型变化大，导致多波束测深作业时回波信息复杂，易产生错误信息，生成虚假地形。针对这种情况，采取了保持合适船速、调整激发能量、合理布设测线等方法，取得了较好的效果。此外，研究区内海沟区域水深可达 60008000m，根据 SeaBeam3012 全水深多波束系统的测量精度指标（在开角 30范围内波束测量精度为 0.2%），因此在本研究水深测量的误差应小于 20m。本研究主要利用多波束实测数据与 GEBCO 网格为 1的全球水深地形数据，制作了雅浦-卡罗琳海区完整的水深地形图。多波束水深数据利用 CARISHIPS&SIPS 软件进行处理，该过程主要包括潮位校正、吃水校正、声速校正以及数据清理等步骤。之后将获取的数据网格化，并通过空间插值对数据空白点进行计算，得到 200m 网格的 DEM 栅格数据。相比 GEBCO 数据，实测多波束数据有更高的精度与分辨率，可以识别许多小型地貌类型如洼地、陡坡等，以满足精细地貌分析的需要；而在科考船无法进行多波束作业的海岛、珊瑚礁等区域，GEBCO 数据可对多波束资料进行补充。3雅浦-卡罗琳海区地形地貌特征雅浦-卡罗琳海区面积约 85000km2，海区内水深变化较大，水深最大处（位于雅浦海沟）可达 8590m。研究区内地貌单元类型丰富，包含海脊、海沟、海盆等大型地貌单元，并可识别数量众多的海山、海丘，以及深海洼地等小型地貌单元，反映了研究区地貌塑造过程的复杂性。其中，海山主要分布在雅浦-卡罗琳海区的西南区域（帕里西维拉海盆南部）与东北区域（索罗尔海槽与卡罗琳群岛海脊）。它们成因多样，形态各异，加深了研究区海底地形的复杂程度，是研究区内重要的地貌单元类型。海底地形地貌的形成发育受到各种控制因素的共同影响。其中，地球内部营力作用会控制和限制某一地区的大、中型地貌单元的形成以及总体分布格局，而外部营力作用直接对海底进行改造，继而塑造出千变万化的地貌形态。在雅浦-卡罗琳海区，构造活动与火山活动是塑造现今地貌特征的主要控制因素，而外动力地质作用（如侵蚀沉积等过程）也改变了研究区的地貌形态。在研究区中部由于雅浦海沟的存在，使得研究区整体呈现两侧高，中间低的特点。此外，雅浦海沟与雅浦岛弧之间的沟弧距离仅约 40km，远小于其他沟-弧体系中海沟与岛弧的距离，可将二者视为统一的地貌体系，并将整个雅浦-卡罗琳海区自西向东分割成 3 部分：雅浦弧后盆地地貌体系、雅浦俯冲带地貌体系以及卡罗琳海脊地貌体系（图 2a）。3期刘喆昊，等：雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析47910N136138baba140 E98(a)水深地形和剖面位置分布0501001502002503003504002 0004 0006 0008 000Z/m距离/kmaa501001502002503003504004502 00004 0006 0008 000Z/m距离/kmbb0Z/m2 5005 0007 50010 000(b)剖面 aa 水深(c)剖面 bb 水深雅浦弧后盆地地貌体系雅浦俯冲带地貌体系卡罗琳海脊地貌体系图 2 雅浦-卡罗琳海区水深地形与剖面 aa和剖面 bbFig.2 Topographic map and profiles aa and bb of the Yap-Caroline area在雅浦-卡罗琳海区选取剖面 aa和剖面 bb两个典型地形剖面（图 2b）。剖面 aa位于研究区北部，自西向东依次横穿了帕里西维拉海盆北部、雅浦海沟以及索罗尔海槽，帕里西维拉海盆内地形起伏较小，而索罗尔海槽是研究区内海山发育密集的区域之一，其中许多海山的高度1000m，使地形更加复杂。剖面 bb自西向东横穿了帕里西维拉海盆、雅浦海沟和西卡罗琳海隆的北部边缘，海沟西侧存在海山，而海沟东侧的西卡罗琳海隆地形相对平坦。在这些剖面图中，雅浦海沟地形呈“V”字形，海沟、岛弧及海盆等地貌单元之间的界限都较为分明。3.1雅浦弧后盆地地貌体系雅浦弧后盆地位于雅浦-卡罗琳海区西部，属于帕里西维拉海盆的一部分，整体来看水深随着与雅浦岛弧之间距离的增加而逐渐变大。根据海底地形的差异，雅浦弧后盆地可划分为南、北两部分，二者的界线大致位于恩古卢环礁北部垂直海沟走向的 WNW 方向（图 3a）。从剖面图 cc（图 3b）可知，雅浦弧后盆地北部水深约 4500m，地形起伏相对较小；而南部则发育有大量高度1000m的海山，整体地势较高。脊-槽地貌是雅浦弧后盆地北部最重要的地貌类型，主要有 2 种不同的走向。第一种走向为近NS 向，分布在雅浦海沟与马里亚纳海沟交界处的西侧，长约 4080km，起伏高度为 300500m（剖面 dd，图 4a）。第二种走向为 ENEWSW 向，分布在前者以南的雅浦海沟的西侧，呈雁列状排列，长 5070km，起伏高度为 100200m（剖面 ee，图 4b）。这些脊-槽地貌是帕里西维拉海盆扩张背景下形成的，而这种线状正地貌或负地貌的走向一般垂直于拉伸应力下海底的扩张方向18。因此，雅浦弧后盆地的脊-槽地貌可能一定程度上记录了雅浦弧后盆地扩张方向的改变：NS 向的脊-槽地貌可能是早期马里亚纳-雅浦海沟向西俯冲，帕里西维拉海盆东西向扩张背景下形成的；ENEWSW 向的脊-槽地貌反映了卡罗琳海脊碰撞后，雅浦海沟现今 WNW 向的俯冲方向。雅浦弧后盆地南部相较北部发育有大量的海山，反映了南北岩浆活动的不均衡。通过重力异常解释可知，雅浦弧后盆地南部卡罗琳板块向菲律宾海板块俯冲的深度相较北部太平洋板块的俯冲深度更大，代表了更高的俯冲程度，因此南部岩浆活动也较北部更加丰富19。这些海山的高度多为10001500m，有的甚至可达到 2000m 以上。宫士奇等20统计了这些海山的山顶直径、山底直径和高度等形态参数，认为雅浦弧后盆地尖顶海山数量较多，整体形态变化较小。此外，帕里西维拉海盆内海山的山坡倾角与地面半径具有负相关关系，而与海山高度相关性较差，符合侧向堆积的火山演化特征21。480海洋科学进展41卷10N136图4a图4bccS.Y.B.B.N.Y.B.B.Y.S.Z.137138 E980Z/m1 0002 0004 0003 0005 0006 000(a)水深地形501001502002502 0001 0003 0004 0005 000Z/m距离/kmcc图 例N.Y.B.B.雅浦弧后盆地北部S.Y.B.B.雅浦弧后盆地南部Y.S.Z.雅浦俯冲带(b)剖面 cc 水深注：图 a 中白色实线为雅浦弧后盆地地貌体系与雅浦俯冲带地貌体系的分界线，白色虚线为雅浦弧后盆地南北部分界线。图 3 雅浦弧后盆地水深地形与剖面 ccFig.3 Topographic map and profile cc of the Yap back-arc basin1042N1363013700dd13730 E10361030Z/m4 0004 2504 7504 5005 00020103050607080404 5004 7505 0005 250Z/m距离/kmdd930N132121362413636ee13648 E924918Z/m4 0004 2504 7504 5005 000201030506070404 5004 4004 6004 7004 800Z/m距离/kmee(a)北部脊-槽及水深地形(c)南部脊-槽及水深地形(b)剖面 dd 水深(d)剖面 ee 水深图 4 雅浦弧后盆地地貌与剖面 dd、剖面 eeFig.4 Topographic map and profile dd and profile ee of ridge-trough landforms3.2雅浦俯冲带地貌体系雅浦俯冲带地貌体系主要包括雅浦海沟与雅浦岛弧两个大的地貌单元，位于研究区的中部，在研究区内走向主要为 NNE 向，长约 300km，宽约 5070km，贯穿南北将雅浦-卡罗琳海区分割（图 2）。雅浦海沟与雅浦岛弧之间的沟弧距离相比太平洋的其他沟弧体系明显较短，张正一等22计算了雅浦俯冲带 70 条剖面中海沟轴部与对应岛弧的间距，得知平均沟弧距离为 41km，远小于北部和雅浦俯冲带直接相连的马里亚纳俯冲带（平均 150km），可能是卡罗琳海脊与雅浦海沟相撞后俯3期刘喆昊，等：雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析481冲侵蚀的结果16,22。研究区内雅浦海沟的水深最深点位于（13754E,826N），水深 8604m，雅浦俯冲带的水深等值线分布见图 5。从沿海沟轴线绘制的水深剖面 ff（图 6）可知，研究区内雅浦海沟轴线地形呈“W”形。以点（13830E,935N）与点（13755E,826N）为中心，存在 2 个水深8000m 的区域。而在这 2 个区域中间点（13815E,902N），是索罗尔海槽与雅浦海沟的相交处，处于太平洋板块、卡罗琳板块与菲律宾海板块的三联点附近。雅浦海沟在该点水深最浅，约 60006500m，海沟的走向也发生了变化。产生这种现象的原因可能是在该点东部的俯冲板块之上存在一座高度1000m的海山，在俯冲过程中进行了阻碍。10N137138 E9雅浦岛海沟水深最浅处海沟水深最深处恩古卢环礁海山fghighif50005001 0001 5002 0002 5003 0003 5004 0004 5005 0005 5006 0006 5007 0007 5008 0009 0008 500高程/m图 5 雅浦俯冲带水深等值线分布Fig.5 Contour map of the Yap Trench501001502002506 5006 0007 0007 5008 0008 500Z/m距离/kmff1020304050604 0003 0005 0006 0007 0008 000Z/m距离/kmgg坡折陡坎1020304050604 0002 0006 0008 000Z/m距离/kmii坡折陡坎1020304050603 0004 0005 0006 000Z/m距离/kmhh海山陡坎(a)剖面 ff 水深(b)剖面 gg 水深(c)剖面 hh 水深(d)剖面 ii水深图 6 雅浦海沟剖面 ff剖面 ii水深分布Fig.6 Water depths for profiles(ffii)of the Yap Trench482海洋科学进展41卷垂直海沟轴线的方向，自北向南作 3 条剖面：剖面 gg、剖面 hh与剖面 ii，其中剖面 hh经过海沟水深最浅处（图 6）。雅浦海沟中心的剖面呈“V”字型，说明未被沉积物填充。海沟洋侧斜坡的坡度较弧侧斜坡更陡峭，且发育了许多陡坎，可能是由于俯冲洋壳板块弯曲形成的正断层。剖面图gg与剖面 ii显示海沟弧侧斜坡水深范围 40006000m 的沟壁上存在地形趋势发生变化的坡折，Dong 等16在弧前斜坡的地震剖面上识别了空白反射，以及 2 期内部地震反射近似平行的滑塌体，因此该处存在海底滑坡。雅浦海沟北部的宽度相较南部更窄，但对称性更好，反映了太平洋板与卡罗琳板块俯冲活动的差异。雅浦岛弧走向与雅浦海沟大致平行，整体连续性较好，宽约 2540m，呈现出中段窄、南北两段宽的特点（图 5），反映了岛弧形成时不同部分岩浆供应量的差异。岛弧链顶部水深大致1000m，有多处500m，其中仅有雅浦岛及恩古卢环礁出露水面。通过地震剖面，可识别出雅浦岛弧顶部被一定数量的正断层所切断，呈现出阶梯状形态，反映该处曾受到伸展应力作用23。3.3卡罗琳海脊地貌体系研究区东部是太平洋板块与卡罗琳板块的一部分，主要属于卡罗琳海脊的西端，地势整体较高，索罗尔海槽将其分割为南北两部分：北部为卡罗琳群岛海脊（太平洋板块）、南部为西太平洋海隆（卡罗琳板块）（图 7a）。在卡罗琳海脊与雅浦海沟之间，存在一块新月形的水深较深区域。剖面 jj自北向南纵切了卡罗琳海脊（图 7b），剖面地形显示出卡罗琳群岛海脊与西卡罗琳海隆地势较高，并且发育陡崖与索罗尔海槽相连，界线明显。卡罗琳群岛海脊水深约 3000m，西卡罗琳海隆水深约2500m，而索罗尔海槽水深较深，平均水深约 4500m。在卡洛林群岛海脊与索罗尔海槽分布有海山和海丘，而西卡罗琳海隆整体较为平坦。10N138jjH.G.B.C.I.R.S.T.W.C.R.W.C.R.M1M2Y.S.Z.139140 E90水深/m2 5005 00010 0007 500(a)水深地形50C.I.R.S.T.W.C.R.1001502002502 0001 0003 0004 0005 000水深/m距离/kmjj 图 例H.G.B.地垒地堑带C.I.R.卡罗琳群岛海脊S.T.索罗尔海槽W.C.R.西卡罗琳海隆不同地貌单元的分界线(b)剖面 jj水深图 7 卡罗琳海脊水深地形图与剖面 jjFig.7 Topographic map and profile jj of the Caroline ridge卡罗琳群岛海脊地形起伏较大。地震剖面显示，与西卡罗琳海隆相比，卡罗琳群岛海脊之上发育有更多正断层，使得被错断的沉积地层向北倾斜，说明卡罗琳海脊北部的构造活动比南部更为强烈24。南部海山与索罗尔海槽相邻，与海槽相同走向平行线状排列，可能是海槽扩张背景下岩浆多期喷发作用形成的。M1 海山是卡罗琳群岛南部的典型海山，中心位于（14000E,925N），南北宽约 15km，东西长约 40km，呈长条状。M1 海山高度约 2000m，水深最小处约 1200m，海山南坡的坡度小于北坡，且坡面形态不规则，反映了海槽扩张应力的影响。在卡罗琳群岛海脊的北部分布有数个大型平顶海山，有的顶部还发育有环礁。M2 海山是卡罗琳群岛海脊北部的典型海山，中心位于（14006E,1028N），东西宽约 15km，南北长约 30km，高度近 2500m，水深最浅处50m。3期刘喆昊，等：雅浦-卡罗琳海区精细地貌解译与分析483海山顶部四周地形陡峭，随深度增大坡度变缓，四周坡面形态相似。索罗尔海槽是在晚中新世走滑-扩张应力下卡罗琳海脊裂解形成的17,25，走向大致为 NWSE 向，大致沿水深 40004500m 界线与卡罗琳群岛海脊和西卡罗琳海隆分隔开来，最大水深5000m。索罗尔海槽西部对称性较差，宽度约 45km；自西向东对称性变好，宽度变宽至 95km，此外，东部水深也较西部更大。在海槽内深海洼地与海山链相间分布，他们的走向整体上与海槽走向一致。大型海山在海槽的南北两侧分布较多，呈线状排列，高度为 12002400m，顶部较为平坦，坡度也较缓。甘雨等21统计发现该处海山的赫斯特指数与体积存在一定的线性关系，反映了早期形成的海山受到了更多后期的地貌改造，加大了表面的粗糙程度。深海洼地表现为狭长的凹陷地形，深度较周围海底明显增大 200300m。位于索罗尔海槽南端的西卡罗琳海隆虽然曾与卡罗琳群岛海脊都是卡罗琳海脊的一部分，但二者地形特征相差较大，可能反映了后期构造应力的差异。西卡罗琳海隆地形起伏变化较小，北部与索罗尔海槽边界处水深约 2000m，向南水深缓慢增大至 2700m 左右，趋于平缓，除西部含有少量高度小于 1000m 的小型海山外，整体较为平坦，属于海底高原地貌。在雅浦海沟与卡罗琳海脊之间的水深较大的区域，长约 200km，自北向南宽度变窄，平均深度约4500m，该区域地貌最显著的特征是发育了一系列的地垒地堑地貌。通过地震剖面，Lee19识别出了大量朝向海沟、切割半地堑的正断层，并认为这些正断层是俯冲板片受到挤压发生挠曲进而形成的。张臻等15则认为该区域为帕里西维拉海盆扩张方向改变而重新暴露的俯冲洋壳板片。结合高分辨率的多波束地貌分析，我们可在该区域识别 2 种走向不同的地垒地堑断裂带，故推测二者是在不同构造应力下形成的：在 907N 以北，地垒地堑构造断裂的走向大致呈近垂直于俯冲方向的NS 向，可能是卡罗琳群岛海脊向雅浦海沟俯冲，板块前缘的挠曲导致伸展环境下正断层的发育，进而演化出北部的地垒地堑构造；在 907N 以南，断裂带的走向大致呈平行于海槽扩张方向的NESE 向，可能是索罗尔海槽在扩张背景下地幔上涌，地壳减薄，拉张应力作用下使南部形成地垒地堑。4雅浦-卡罗琳海区地貌分类雅浦-卡罗琳海区有着复杂的构造演化历史，在不同历史时期受到了多种地质作用的影响，基于高分辨率的多波束海底测深数据，可以对雅浦-卡罗琳海区进行地貌分类，以满足后期成图和基础研究的需要。本研究依据海洋调查规范：第 10 部分海底地形地貌26中“以构造地貌为基础，内-外营力相结合，形态-成因相结合，分类和分级相结合”的原则，基于板块构造地貌分类方法27-28，并在综合前人海底地貌划分研究成果的基础上29-30，将雅浦-卡罗琳海区逐级划分为 4 级板块构造地貌类型（表 1）。1）一级地貌类型的划分根据现代全球板块构造环境与形态特征，同一地貌类型应处于相同的构造环境，并且可进一步划分为若干个二级地貌类型。一级地貌类型规模巨大，板块构造控制了其发育的基本格局。在雅浦-卡罗琳海区，可将卡罗琳海脊区域划分为大洋地貌类型，将雅浦俯冲体系划分为洋缘沟-弧-盆地貌类型。2）二级地貌类型的划分主要考虑地形水深、演化历史等要素。二级地貌类型直接反映了板块构造活动的基本特征，同一地貌类型内构造性质应相同。雅浦-卡罗琳海区可以识别的二级地貌类型有深海盆地、海沟、岛弧和弧后盆地。俯冲板块即卡罗琳板块为深海盆地地貌类型；海沟与岛弧分别指雅浦海沟及雅浦岛弧；帕里西维拉海盆是马里亚纳海沟与雅浦海沟俯冲作用下弧后扩张产生的弧后盆地地貌类型。3）三级地貌类型的主要划分依据是地貌形态，一般反映了成因不同的内、外营力作用。索罗尔484海洋科学进展41卷海槽是晚中新世卡罗琳海脊洋脊裂解形成的中央裂谷地貌类型。雅浦海沟除海沟沟底盆地与海沟洋向斜坡外，弧前斜坡应划分为俯冲侵蚀型海沟弧向斜坡。岛弧的三级地貌类型包括岛架斜坡与岛弧海岭。弧后盆地即帕里西维拉海盆之上发育了大范围不同走向的脊-槽地貌。除弧后盆地的主体海盆平原外，分布较为集中的海山与海丘组成了海山海丘群。4）四级地貌主要依据形态进行划分，可在不同的高级地貌类型中被识别。作为地貌分类中最低一级的地貌类型，四级地貌一般规模较小且成因要素较为单一。研究区内主要的四级地貌类型包括海山、海丘、海底平原、深海洼地和断层陡坡等。表 1 雅浦-卡罗琳海区地貌类型Table 1 Classification of seafloor geomorphology of the Yap-Caroline area一级地貌类型二级地貌类型三级地貌类型四级地貌类型大洋地貌深海盆地中央裂谷海底高原海山海丘群海山海丘海底平原深海洼地断层陡坡洋缘沟-弧-盆地貌海沟海沟沟底盆地海沟洋向斜坡俯冲侵蚀型海沟弧向斜坡岛弧岛架斜坡岛弧海岭弧后盆地脊-槽地貌海山海丘群海盆平原5结语雅浦-卡罗琳海区受板块运动及其他营力作用，演化历史复杂，地形变化丰富。本研究获取的船载多波束测深数据，相较前人工作覆盖范围更广，精度及分辨率更高，可以识别海山海丘、脊-槽地貌与断层陡坡等小规模地貌类型，以支撑精细地貌分析。研究发现帕利希维拉海盆内脊-槽地貌具有不同走向，可能记录了雅浦弧后盆地扩张方向的改变。索罗尔海槽内分布有线状排列的海山与深海洼地。卡罗琳海脊与雅浦海沟之间水深较深的区域存在两种走向不同的地垒地堑断裂带，是不同构造环境控制下形成的。依据板块构造地貌分类方法，可将雅浦-卡罗琳海区的海底形态划分为 4 级地貌类型，其中大型地貌类型包括大洋地貌类型和洋缘沟-弧-盆地貌类型，小型地貌类型包括海山、海丘、深海洼地和断层陡坡等。参考文献(References)：KOPPH,FLUEHER,CJPETERSEN,etal.TheJavamarginrevisited:evidenceforsubductionerosionoffJavaJ.EarthandPlanetaryScienceLetters,2006,242(1/2):130-142.1OHARAY,FUJIOKAK,ISHIZUKAO,etal.PeridotitesandvolcanicsfromtheYaparcsystem:implicationsfortectonicsofthesouthernPhilippineSeaPlateJ.ChemicalGeology,2002,189(1):35-53.2WEISSELJK,ANDERSONRN.IsthereaCarolineplateJ.EarthandPlanetaryScienceLetters,1978,41(2):143-158.3NAGIHARAS,KINOSHITAM,FUJIMOTOH,etal.GeophysicalobservationsaroundthenorthernYapTrench:seismicity,gravityandheatflowJ.Tectonophysics,1989,163(1/2):93-104.4KOBAYASHI K.Origin of the Palau and Yap trench-arc systemsJ.Geophysical Journal 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