西太平洋是现今地球上超巨型俯冲带发育区, 在这一超巨型的俯冲带与欧亚大陆和澳洲大陆之间集中发育了全球75%的边缘海盆地^{[1, 2]}.作为典型的岛弧型活动大陆边缘, 西太平洋边缘的众多俯冲带, 尤其是台湾北部的琉球俯冲带及台湾以南的马尼拉俯冲带, 一直都是国际地学及海洋界学者研究的热点区域.形成于中新世左右^{[3, 4]}的马尼拉俯冲带是南海板块与菲律宾海板块交互作用的结果, 对这样一条年轻俯冲构造带的深入研究, 尤其是对其俯冲初始特征以及深部构造动力学状态之间关系的探讨势必会对全球其他俯冲带及板块构造演化过程和机制的了解有着极大的帮助.

近年来, 越来越多的国际大型研究计划(InterMargins, InterRidge, ODP/IODP等)将俯冲带、板块会聚边界、边缘海等方面的研究纳入其主要研究内容并已全面开展实施.国内外学者对此方向的研究也已经取得了很大进展^[5~12], 在俯冲带局部精细构造地貌特征所揭示的构造动力学方面也成果显著, 如Schnurle等^[13]及Dominguez等^[14]在1998年证实耶雅玛海脊在123°E与加瓜海脊相交处向北内凹状地形以及南澳海槽与东南澳海槽的分离是加瓜海脊随菲律宾海板块北西向俯冲的结果; Ranero等^[15]提出中美洲哥斯达黎加-尼加拉瓜俯冲带地区的陆缘增生楔正在遭受底蚀而非增生; Eric等^[16]则对Malaita增生楔的层序、构造模式、变形年代进行了深入分析; 李家彪等^[17]对马尼拉海沟中段的增生楔构造研究后发现海山的挤入已经引起增生楔前缘向陆隆起及向海滑塌.从研究方向和内容来看, 当前国内外对于俯冲带的研究已经逐渐走向细腻和深入, 研究方式已经从之前的简单外部特征的描述与总体构造格局的推断上逐渐转变为对俯冲带局部精细构造特征及深部动力学过程的探讨.

九五"期间在南海东部海域进行的全覆盖多波束调查中首次获得了马尼拉俯冲带中部海域的高分辨率地形地貌资料.调查中采用了SeaBeam2112深水多波束系统, 工作频率为12kHz, 定位采用了12通道的SeaStar 3000L广域差分全球定位系统, 并进行了18个站位的实时声速剖面测量.数据经各项改正后又进行了定点重复和交叉测线的精度评估, 结果表明水深误差小于水深值的0.3%.为揭示马尼拉俯冲带增生楔所具有的精细构造地貌特征, 论文专门选取了位于吕宋岛西北角一小块未受弧陆碰撞带改造而数据资料较为清晰的矩形区域作为主研究区进行了深入分析(图 1).为突出精细海底构造及地貌特征, 地形数据经编辑后被处理成为高分辨率海底地貌阴影图与构造地貌解释图.

图 1

Fig. 1

图 1 研究区海底地貌阴影图 左上角实线为地震剖面位置，右下角矩形框中的星号指示研究区所处地理位置. Fig. 1 Geomorphic shadow graph of study area Black segment at upper left corner represents the position of seismic profile while the position of the multibeam bathymetrcc data was indicated by the red star in the box at low right of the map.

同时, 我们也收集到了穿过研究区的一段高分辨率单道地震剖面, 该剖面位于菲律宾吕宋主岛西北角, 其北端起始于南海东北部深海盆, 最南端已经延伸至马尼拉俯冲增生楔顶部, 并处于本次研究所选取的多波束矩形勘测范围内.虽然测线未能全部覆盖俯冲带弧前区域, 但高清晰的深部层位反射特征依然明确揭示出了深部板片俯冲活动对俯冲前缘区浅地层沉积的巨大影响, 为此次研究提供了有力的支持.

马尼拉俯冲带是欧亚板块与菲律宾海板块相互作用的产物, 地处南海海盆东缘, 空间上呈南北向延伸并呈弧形西凸的反"S"形构造, 南、北分别与民都洛地震复杂构造带和台湾弧陆碰撞构造带相连, 是一条正在活动的具有特殊构造意义的重要会聚边界.俯冲带西侧与东亚大陆最南端、面积最大的边缘海-南海东部次海盆相接, 东侧则与西菲律宾海盆直接相邻, 北端止于台湾弧陆碰撞造山带, 并与其东北端的琉球俯冲带呈反转俯冲姿态交汇于台湾陆上区域, 而南端则于菲律宾吕宋岛以南的民都洛区域逐渐隐没.作为一条背离西太平洋陆缘总体俯冲方向的年轻俯冲带, 马尼拉俯冲带的北部已经撞入中国东部陆架边缘, 而中部又被作为古南海扩张中脊的黄岩链状海山挤入, 多处地形特征及构造状态发生明显变化, 形成了具有独特构造特点的复杂构造研究区.

本文所选取的研究区位于菲律宾吕宋主岛西北角, 马尼拉俯冲系统在此区域总体走向转为NNE, 沿垂直于海沟方向可划分为近平行排列、带状分布的4个相邻的次级构造单元, 分别为:靠近南海东部海盆、水深最深的马尼拉海沟; 以线状槽、脊平行相间排列, 叠瓦状逆冲断层岩组为代表的俯冲增生楔; 处于岛坡中部、地势相对平坦的北吕宋深水海槽区; 以及剖面东侧水深急剧减小直至出露水面的吕宋岛上部岛坡区.

在编辑后的高分辨率地貌阴影图上可以看到:海沟前缘海底面较为平坦, 个别区域零星散布有规模较小的海丘、海山等.沟底轴部无明显"V"字型下陷, 与西侧海盆平缓过渡而与东侧增生楔体以突兀的冲断岩片组相分隔.海沟前缘水深总体沿垂直海沟轴方向向SEE逐渐加深, 在海沟轴部最深超过4000 m.夹生于海沟与北吕宋海槽之间的过渡区为增生楔发育区, 以NNE向线性相间排列的亚平行条带状海槽、海脊为特征, 总体水深向岛一侧逐渐变浅, 在靠近弧前盆地附近达到最浅, 约1800 m左右, 之后急剧下降至1400 m, 并与其东侧的北吕宋海槽槽底相接.区域规则排列的冲断岩片组发育明显而有序, 表现出全球俯冲带发育区常见的典型叠瓦状逆冲断层组特点, 其中局部位置发育有弧状或交叉状海脊圈闭而成的微型深水盆地.作为俯冲带弧前盆地的北吕宋海槽是发育在吕宋岛西侧岛坡之上的一条NNE向延伸的"U"型深水槽地, 槽底地形平整、光滑, 只在局部区域发育有个别小型海丘或洼地, 平均水深约为3200 m.海槽西侧以大角度冲断岩片组为界, 槽坡陡峭而平整, 东侧则是近乎直立的吕宋岛坡上半部, 靠近槽底处高低不平、砾状分布的岛坡层理特征显示出与增生楔不同的地质构成.再往东是北吕宋海槽沟底延伸而上, 水深从槽底急剧上升而出露于海面所形成的吕宋岛西侧岛坡.岛坡等深线密集, 断裂分布集中, 由于坡度较大, 多处发育有滑塌构造体.

为了更好地解析马尼拉俯冲带增生楔的精细构造及其内在规律, 我们依照断裂带的分布密度和断裂特点, 以下、中、上三条主构造断裂带(LMT、MMT和UMT)将增生楔区域划分为下构造区、中构造区、上构造区及增生楔脊顶区(LTZ、MTZ、UTZ和ERZ)4个构造地貌区(图 2), 同时与李家彪等^[17]在相邻区域的构造地貌特征进行了对比.

图 2

Fig. 2

图 2 研究区构造地貌解释图 1.变形前锋（DF); 2.主构造断裂带；3.压性断裂带；4.性质不明断裂带；.陡崖；6.海槽；7.褶皱带；8.微型圈闭盆地；LTZ-下构造带；MTZ-中构造带；UTZ-上构造带；ERZ-增生楔脊顶区；LMT-下主断裂带；MMT-中主断裂带；UMT-上主断裂带. Fig. 2 Interpretation map of the morphostructure in study area 1. Deformation Front (DF); 2. Main Tectonic Fracture Zone; 3. Compressive Fracture Zone; 4. Unknown Fracture Zone; 5. Steep Cliff; 6. Trough; 7. Fold Belt; 8. Minisize Trapped Basin; LTZ-Lower Tectonic Zone; MTZ-Middle Tectonic Zone; UTZ-Upper Tectonic Zone; ERZ-Ridge Zone of the Wedge; LMT-Lower Main Fracture Zone; MMT-Middle Main Fracture Zone; UMT-Upper Main Fracture Zone.

下构造区(LTZ)是深部俯冲活动在海底表现的初始区域, 也是增生楔正在强烈活动的构造区.下构造区主要由2~3组亚平行的大型推覆逆掩构造体组成, 地形起伏较大, 空间分布以NNE及NE向沟-脊相间的线状地貌为主.西侧临近海沟部位的增生楔变形前锋(DF), 是俯冲构造活动对增生楔地貌的影响最开始显现的前缘区, 以刚出露的微型逆冲岩片为特点.这些露头岩片的排列方向不定, 以NNE为主, 夹杂有大量更为偏北或偏东的冲断岩片, 呈不连续条带状延伸.值得的注意的是, 出露的岩片具有西倾的特点, 而且与海盆的相对高差由西向东逐渐加大, 显示出深部俯冲板片由西向东逐渐插入而造成的上部沉积物随之挤入并冲断的特点.另外, 由于增生楔变形前锋处于上部加积过程刚开始部位, 沉积物质松散、受力不均, 从而形成不同方向冲断岩片, 而这些不同方向交叉露头的冲断岩片又形成多处被圈闭的微小盆地, 我们称之为微型圈闭盆地.在下构造区靠近DF部位, 几个微型圈闭盆地还未完全成型, 而在靠近中构造区, 这种圈闭盆地受两侧冲断岩片的挤压已完全成型, 甚至面积开始减小.

夹生于下主构造断裂带与中主构造断裂带之间的增生楔变形区域为中构造区(MTZ).中构造区同样由2~3组大型推覆逆掩构造体组成, 但冲断的岩片组排列更为规则而连续, 出露的岩片更为陡峭、密集, 构造体延伸方向呈NNE向扩展且较为一致.由于不断受到西侧新发育的逆冲断层的加积和挤压, 处于中构造区的微型圈闭盆地面积大为减小甚至消失, 残留的部分封闭海盆也被压缩成为平行于海沟方向的狭长海槽, 多处露头的逆冲岩片组受巨大横向挤压作用力被抬升为线状海丘或小海脊, 构造区总体面积也相对下构造区的大为减小.

上构造区(UTZ)位于中主构造断裂带与上主构造断裂带之间, 其中的冲断岩片组受到两侧加积物质的挤压, 其逆冲角度急剧增大, 冲断岩片的间距急剧减小几乎合并为一体.露头的岩片受到底层流的冲刷及岛坡不断输入的沉积物的填充, 在地貌图上已经很难分辨槽与脊的特征, 其中主要构造岩体的走向已经开始模糊.下构造区中很明显的微型封闭海盆在此区域已经完全消失, 甚至部分区域还形成了较为稳定的小型岛坡阶地.

上主断裂带之上紧邻北吕宋海槽的条带状隆起区为增生楔脊顶区(ERZ).区域西侧以阶状地形向下过度, 而区域东侧则是陡峭平直的北吕宋海槽槽坡, 区内主要以大型间断排列的海脊或隆丘为主. NNE向延伸的高耸海脊由南向北逐渐拓宽, 在北端发展成为较大的褶皱形隆丘, 19°N左右的海脊区最顶端处高出海盆底部约2700 m, 较西侧海沟高出近2400 m, 而较东侧弧前盆地也高出近1700 m, 而在18°N左右的最南端, 海脊的隆丘形地貌逐渐消失, 脊顶水深与弧前盆地持平.由于逆冲的岩片角度在此区域急剧增大, 在海脊区的增生楔顶部甚至发生反转、垮塌, 从而形成了部分分布不均的滑塌体与堆积体.

得益于高精度的精细多波束构造地貌图, 我们在增生楔的中、下构造区识别出多个微型的圈闭盆地, 尤其是在靠近俯冲带的前沿变形区, 这种微型圈闭盆地更为明显、密集.为了深入理解此特殊构造体, 我们联合经过研究区的地震剖面数据, 对此特殊构造体的深部构造状态、断裂特点及其发育模式进行了进一步的研究.

从已经获取的清晰地震剖面上(图 3)可以看到, 俯冲前缘区域大体上可以识别出3个重要的反射界面, L1之上为海沟充填沉积层, 反射波表现出近平行、多亚层、高能强振幅反射特征, 层厚度由西向东增加, 在海沟轴部增加至最厚, 双程反射时TWT为1 s左右.俯冲前缘靠近海沟轴部位置, 受到增生加积作用的影响, 层中下部出现局部褶皱, 呈弯曲状态, 而层位上部及海底面则保持平整; L1与L2之间的沉积反射波能量较弱, 亚反射层位模糊, 层厚度较薄, 总体在0.4~0.5 s (TWT)之间, 呈现近似等厚度分布、由西向东略微减薄趋势.L2向海沟方向延伸后, 之下的沉积及板片斜向插入增生楔底部, 而之上的沉积则逐渐被刮擦、剥离, 并逐渐加积至增生楔朝海沟一侧, 由此可确定L2界面同时是俯冲带上下板块相互作用的俯冲拆离面; L2与L3之间的沉积是4套沉积层组中最厚的一层, 平均厚度约为0.85 s (TWT).其内部声波较为透明, 反射层组不太清晰, 显示出密度较为均匀的物质组成; 俯冲带基底之上的最下层沉积以L3不整合面与其上沉积层分离, 反射波能量较弱, 总体呈透明状、近水平方向延伸.该层沉积厚度较薄, 且分布不均, 随剧烈起伏的基底发生明显变化, 在基底高位处减薄或缺失, 而在基底凹陷处则充填并增厚.其下是以十分醒目的强振幅散射波为特征的洋壳基底, 高低起伏不平, 但在增生楔附近逐渐趋缓.

图 3

Fig. 3

图 3 地震剖面及其解释 位置见图 1. Fig. 3 Seismic profile and its interpretation Position seen on Fig. 1.

地震剖面上海沟前缘连续稳定的反射波组对应于构造地貌图上海盆至海沟段平坦的构造地貌区, 光滑的海底面及下部未变形的亚平行反射波组证明此区域沉积还未受深部俯冲活动的影响, 是俯冲变形的准备区; 而从海沟轴部开始, 虽然地貌图上海底面无明显起伏, 但地震剖面上L1中下部至俯冲拆离面之间出现的褶皱变形暗示俯冲活动已经开始影响上部的沉积序列.剖面上第一组逆冲断层展现出明显的叠瓦状北西向倾斜特征, 且倾角随水深的变浅而逐渐放大, 总体向海沟一侧下凹, 生动体现出深部俯冲活动进行时上部沉积的开始变形、加积、挤压乃至冲断这一动力过程.而变形前锋随之成为代表了俯冲活动在地表反映的最开始位置.由于地处增生楔变形区的最前方, 俯冲活动尽管已经造成了浅层沉积的变形与断裂, 但由于沉积物地质状况、构造特点等的不同, 所产生的逆冲推覆体的方向也不尽相同, 从而可以在局部区域形成总体沿海沟方向拓展的微小圈闭地形, 即所谓的微型圈闭盆地.在下构造区中上部, 随着俯冲活动的持续, 更多近似平行于海沟方向的线形褶皱与逆冲断层组大量成形, 而组成圈闭海盆的逆冲推覆体不断受到后续沉积物的挤压从而开始变形, 之前所形成的微型圈闭盆地被压扁、拉长.之后随着垂直于海沟方向的挤压作用力不断增强, 中构造区的叠瓦状逆冲岩片组倾角逐渐加大, 而露头的冲断岩片则被挤压至更为规则一致的NNE向排列, 微型圈闭盆地也受到持续挤压, 面积大幅缩小, 局部位置甚至完全消失成为两个相邻断层组之间的沟状地貌.上构造区中, 冲断岩片的倾角近乎直立, 相邻的叠瓦状岩层已经完全拼贴在一起, 之前所有的微型圈闭盆地已经完全消亡, 甚至相邻断层组之间的沟槽状地貌都已经被更新的沉积物填充而消失.在增生楔脊顶区, 随着深部俯冲活动的进行, 增生楔根部受到巨大的横向压应力拼贴在一起, 而纵向上的张应力则在增生楔顶部造成了地形的急剧隆升, 从而形成大面积的隆丘与海脊.大倾角的冲断岩片在此区域甚至发生反转、坍塌, 形成局部位置的滑塌体与堆积体.

从本次论文所收集到的马尼拉海沟中段区域的精细构造地貌图上首次发现了能反映增生楔成长过程的微型圈闭盆地, 这种圈闭盆地在研究区多处存在, 尤其存在于增生楔近海一侧的变形前锋附近, 一般具有面积较小、呈平行于海沟延伸方向的狭长带状特征.这种盆地周围并未发现有明显张裂构造或是处于稳定宽松的沉积环境, 明显有别于受地堑半地堑等张性断裂构造控制而发育的断陷盆地, 或是稳定大陆边缘地带常见的凹陷沉积盆地, 而是受俯冲带变形前缘不断加积而来的不同方向逆冲冲断岩片的推挤与包围, 从而被动圈闭成盆.

从地震剖面图上可以看到, 俯冲的板片在带入部分沉积的同时, 俯冲拆离面之上的沉积则被刮擦、剥离, 并在摩擦力的作用下沿板片俯冲的方向继续缓慢运动, 逐渐拼贴、加积在上部板片的边缘, 源源不断的物质输入, 从而最终形成巨大的叠瓦状逆冲推覆构造体增生楔.相对而言, 最靠近俯冲拆离面的上部沉积水平位移远较海底表层的沉积水平位移大, 同时深部沉积更为直接地受到上覆板片的正面碰撞、阻挡从而受到更为严酷的挤压与弯曲变形; 而中浅层沉积相对运动位移较小, 且碰撞后部分压力可以在垂直于俯冲方向上得到释放, 从而得到相对程度较弱的变形; 但在海底表层, 由于沉积物顶部已经高出上覆板片到更为宽裕的生长空间, 垂直于海底面的张应力可以完全释放, 在不断加积而来的表层沉积的横向挤压作用下, 能够快速挤入并冲断形成典型的叠瓦状推覆构造.这样, 由于横向压应力和释放空间的大小不同, 最终控制并形成了增生楔内部铲状下凹的层叠式逆冲推覆构造.

在垂直海沟的水平方向上, 受深部俯冲活动的控制, 下构造区变形前锋附近增生活动最为活跃.海沟底部的褶皱证明深部的压应力已经开始向上传递, 而DF区多处冲断岩片的露头说明上部沉积所受的挤压力开始逐渐增大, 褶皱已经发展成为断层, 并已经冲出海面.由于此时的上部挤压环境相对宽松, 不同方向的冲断岩片交错排列从而可以局部封闭形成微型圈闭盆地.而在中构造带, 受前方不断加积、拼贴而来的逆冲岩片组的挤压, 先前已经形成的逆冲断层倾角不断加大, 断层组之间的空隙被压缩, 已经成型的微型圈闭盆地的面积也随之开始减小, 形状被压缩成为沿海沟方向延伸的狭长沟槽状.上构造区, 受挤压的逆冲断层组密度急剧增加, 相邻的构造岩体紧紧拼贴在一起, 逆冲的岩片倾角近乎直立.由于区内水平可扩展空间严重不足, 之前的微型圈闭盆地已经完全消失, 甚至残留的沟槽状线性地貌也被增生楔顶部的近代沉积填充而消失.而在增生楔的顶部, 前期的压性逆冲断层表现不再明显, 急剧隆升的脊顶出现多处拱形褶皱, 部分区域受到稳定沉积及底层流的影响开始发生垮塌, 甚至产生方向不定的张性滑坡与断层.

综上所述, 我们将这种伴随俯冲带增生楔发育过程的微型圈闭盆地的生长过程划分为4个主要阶段(图 4):加积断裂阶段、圈闭成盆阶段、挤压消亡阶段和隆升推覆阶段, 其每一发育阶段均具有不同构造特点, 并与增生楔的整体生长过程相辅相成、不可分割.

图 4

Fig. 4

图 4 微型圈闭盆地发育的4个主要阶段 (a)加积断裂阶段；（b)圈闭成盆阶段；（c)挤压消亡阶段；(d)隆升推覆阶段.DF-变形前锋；FFDF-变形前缘的褶皱与断裂；AW-增生楔；MTB-微型圈闭盆地；SCSP-南海板块；PSP-菲律宾海板块；BOW-脊顶区隆起；SB-滑塌体. Fig. 4 Four main stages for the development of the minizise trapped basin (a) Accretion and break stage; (b) Traped and basin formation stage; (c) Extrusion and extinction stage; (d) Elevation and nappe stage. DF-Deformation Front; FFDF-Folds and Failures at Deformation Front; AW-Accretionary Wedge; MTB-Minisize Trapped Basins; SCSP-South China Sea Plate; PSP-Philippine Sea Plate; BOW-Bulges on top of Wedge; SB-Slumping Bodies.

在俯冲带形成初期或者海沟向海一侧的增生楔发育前缘, 随着下部板片的俯冲动力活动, 其上部沉积不断被刮擦下来并受到上部板片及其沉积物的阻挡而形成压性褶皱; 这些褶皱随着俯冲活动的继续而不断堆积、叠置并最终形成分散、独立的微型断裂.这些断裂大致沿海沟方向延伸, 但具体的每个微小断裂同时具有方向不均一性, 这种不均一性即成为后来交叉、围捕从而可圈闭成盆的先决条件.此阶段也是微型圈闭盆地发育的初期, 盆地形态已初具雏形, 而浅层沉积中的加积与断裂也是此阶段增生楔发育的标志性构造活动, 因此我们将此阶段称之为加积断裂阶段.另外, 由于在此阶段形成的断层受到海沟两侧的压力相对较小, 因此各个断层的断距较小, 且断裂深度也有限.此时的海沟依然处于这些微型断裂带与之前形成的增生楔之间.在高分辨的地形地貌图上, 这种排列不均、分布广泛的微型褶皱型断裂特征明显, 极易识别.

在圈闭成盆阶段, 前期所形成的微型断裂受到俯冲板片不断拖曳、上部沉积物挤压, 相互靠拢, 断层断距增大, 个别断裂带之间可能因挤压而首尾相连, 这样由于原本的方向不均一性而逐渐拼贴在一起的断裂带之间空隙就被圈闭, 从而形成典型的微型圈闭盆地, 而之前夹生于断裂带与岛坡之间的俯冲海沟则向俯冲前缘迁移, 迁移至还未发生明显褶皱与断裂的地方.处于此发展阶段的微型圈闭盆地多处于增生楔下构造带, 尤其多见于未被台湾弧陆碰撞而影响到的马尼拉俯冲带中段.此时的微型圈闭盆地面积最大, 形状多呈沿海沟方向拉伸的狭长条带状或菱形, 个别呈椭圆甚至圆形.

在俯冲带中、上构造带, 随着俯冲活动的继续, 更多的褶皱与断裂带形成, 并不断向岛坡一侧加积、挤压, 海沟也不断向靠海一侧迁移.受到两侧沉积物的阻挡与挤压, 之前作为微型圈闭盆地围栏的逆冲断裂带断距与倾角继续加大, 对应的增生楔中部地形明显上升, 而之前被不同角度断裂带围捕而形成的微型圈闭盆地面积则相应减小.这种面积的减小在越靠近增生楔上部越明显, 在增生楔中构造带还可以看到个别残留的椭圆型小盆地, 而在上构造带这些微型圈闭盆地则完全消失, 残留的只是一条条大致平行于海沟走向的岛坡沟槽, 这个阶段我们将其划分为微型圈闭盆地发育的第三阶段-挤压消亡阶段.

微型圈闭盆地发育的最后阶段是隆升推覆阶段, 对应着增生楔发育的脊顶区.源于深部俯冲活动的控制作用, 海底表层被挂擦下来的沉积重复不断地在俯冲前缘形成褶皱、断裂, 然后被推挤、加积至老的冲断岩片一侧.如此继续, 随着冲断岩片的倾角加大到近乎直立、地形抬升至最高, 在靠近弧前盆地一侧的部分区域甚至发生地形反转、推覆、甚至滑塌, 从而形成脊顶区以张性断裂为特征的表层沉积, 这也标志着前期形成的微型圈闭盆地至此终于完全消失.

总之, 这种从增生楔下构造区大量圈闭盆地的形成, 到中构造区圈闭盆地面积的减小、形状的拉伸, 再到上构造区规则的槽-脊相间排列甚至完全消亡, 乃至海脊区的大面积隆丘褶皱甚至滑塌, 反映了微型圈闭盆地发育的一个完整过程, 代表了增生楔发育成型的一种较为新型的构造模式.而微型圈闭盆地这种特殊构造地貌单元的产生与消亡, 同时也是深部俯冲动力学应力状态在增生楔表层的构造显示, 反映了增生楔根部沿俯冲方向横向压应力不断增强的特征.这种微型圈闭盆地的生长过程与增生楔构造区的排列位置一一对应, 之间虽然没有绝对的分界线, 但其构造特点与地貌特征却鲜明而有序, 本质上是深部板片俯冲所产生的压应力在海底面的表现, 一定程度上反映了增生楔成长的内在动力学机制.

经过对所获取的菲律宾吕宋岛西北角岛坡区的一块高精度多波束地形数据及附近一条地震剖面的综合分析, 深入探讨了马尼拉俯冲带中部增生楔的精细构造地貌特点及其与深部俯冲动力过程之间的关系, 主要研究结论有以下几点:

(1) 首次在增生楔构造模式的探讨中引入微型圈闭盆地的概念, 将马尼拉俯冲带中部增生楔中、下构造区中发现的多个由逆冲的岩片组圈闭、围捕而成的小型被动型盆地定义为微型圈闭盆地, 并总结其一般具有面积较小、沿海沟方向拉伸的特点;

(2) 马尼拉俯冲带增生楔从变形前锋至脊顶区其表层构造地貌特点有很大不同.从变形前缘区的松散型褶皱、非均一性断裂带分布向上, 逆冲断层倾角与密度不断加大, 高度不断增长, 在脊顶区推覆变形甚至发生部分垮塌, 表明深部俯冲活动对增生楔表层构造形态的影响在不同部位作用也不相同;

(3) 微型圈闭盆地在下构造带开始成形、中构造带面积减小、上构造带消亡、脊顶区部分隆升, 分别对应于其初期的加积断裂阶段、中期的圈闭成盆阶段、后期的挤压消亡阶段乃至最终的隆升推覆阶段, 这样一个完整的发育过程揭示了一种新型的增生楔成长模式;

(4) 这种微型圈闭盆地的生长过程与增生楔构造区的排列位置一一对应, 同时受深部俯冲构造活动的控制, 本质上是深层俯冲活动所引起的压应力在海底面的释放.

值得注意的是, 在本次研究中我们同时发现, 在增生楔顶部区域海底地形的隆升较其南北两侧变化明显, 而此处的俯冲作用远离台湾造山带, 同时也距其南部古南海扩张中脊有一定距离, 如果仅将其归因于东侧吕宋主岛的阻挡作用并不能完全解释这种特征.经过同俯冲带中部的挤入构造^[17]进行对比之后, 我们可以提出一种可能的推断, 那就是增生楔之下有可能已经有一个完整的海山挤入, 这种脊顶区隆升高度的异常是其完全俯冲后的一个外部表现.另外可以支持此判断的证据是增生楔在此区域SE向的微凸及北吕宋海槽在对应位置的收窄, 而宽阔的变形前缘区分布方向极为不均的多个断裂带及微型圈闭盆地的发育则不单是增生楔发育初期的正常表现, 同时也可能受到海山俯冲后物质亏损的影响, 从而在此区域特别密集.当然, 如果真有海山挤入, 那么根据增生楔的隆升高度及变形宽度来看, 此海山也只是微型海山.由于缺少此区域高精度的重磁异常数据及多年的深部震源分布数据, 此推测还未能完全证实, 这也成为我们以后努力的一个方向.

另外, 文中所提的微型圈闭盆地在马尼拉俯冲带中部增生楔中多次出现, 尤其分布于增生楔中下部构造区, 特征明显, 但它是马尼拉俯冲带增生楔发育过程中所独有的构造地貌特征, 还是更为普遍存在的现象.由于缺失全球其他区域的俯冲带的精细构造地貌数据, 暂时还未定论, 但其本身所揭示的增生楔发育模式特点鲜明、过程完整, 对其深入的了解将对全球其他俯冲带增生楔发育过程有很好的借鉴作用.

感谢国家海洋局海底科学重点实验室提供的MBchart多波束数据处理软件, 同时感谢美国国家地球物理数据中心(NGDC)提供了免费全球水深数据资料.