張志毅，許 冬，韓喜彬，王雁冰，胡智龍，葛 倩，陽凡林

(1.山東科技大學(xué) 測繪科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590；2.自然資源部 海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012；3.自然資源部 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

0 引言

緊鄰最大的歐亞大陸的西太平洋，因其擁有最為獨(dú)特的雙俯沖系統(tǒng)、最完整的“溝-弧-盆”體系、最寬的大陸架、最大的邊緣海、最深的海溝、最老的洋殼、最多樣多成因的復(fù)雜海山群等而成為全球地學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是對我國有著重要戰(zhàn)略意義的區(qū)域之一[1]。雅浦-馬里亞納海溝附近海域是太平洋板塊、加羅林板塊與菲律賓板塊三者相互碰撞、擠壓、俯沖的結(jié)果，形成了世界上最復(fù)雜、最壯觀、最年輕的“溝-弧-盆”構(gòu)造體系[2-3]，催生了世界上最大的深淵[4-5]，有著復(fù)雜的地形地貌特征(圖1)。

研究表明馬里亞納海溝與雅浦海溝是板塊俯沖、擠壓產(chǎn)生向下拉張的構(gòu)造力作用的結(jié)果，它們的演化史幾乎包含了菲律賓海海底擴(kuò)張的全部過程[6-8]。菲律賓海海底的擴(kuò)張導(dǎo)致在廣袤的西太平洋海底表面上發(fā)育了星羅棋布的地形地貌。菲律賓海周邊的深海溝地貌也與該海域地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動密切相關(guān)[9-10]。在西菲律賓海盆內(nèi)和帕里西維拉海盆內(nèi)存在類似于海底擴(kuò)張所產(chǎn)生的構(gòu)造地貌,大量學(xué)者則通過這些海底構(gòu)造地貌的特征來探索和推測海底擴(kuò)張的過程[11-12]。前人對西太平洋菲律賓海海域地貌的研究通常與區(qū)域性大范圍地質(zhì)構(gòu)造與演化等相結(jié)合，對于海底精細(xì)地形地貌特征及其構(gòu)造有關(guān)的研究成果相對較少。因此本文力圖采用最新的全覆蓋多波束數(shù)據(jù)對雅浦-馬里亞納海溝附近海域進(jìn)行精細(xì)地貌的解譯和分析，借此為研究西太平洋板塊構(gòu)造、多圈層構(gòu)造、生物多樣性、環(huán)流起源等關(guān)鍵科學(xué)問題和礦產(chǎn)資源開發(fā)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和重要依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

太平洋板塊的運(yùn)動是導(dǎo)致雅浦-馬里亞納海溝及其附近海域地貌形成發(fā)育與演化構(gòu)造的主要地球動力來源[13]。雅浦海溝與馬里亞納海溝的形成與演化最早可追溯到晚始新世至漸新世早期[6-8]，在大約50 Ma 前，太平洋板塊俯沖到菲律賓板塊下形成古馬里亞納-雅浦海溝，之后隨著太平洋板塊向菲律賓板塊的俯沖、擠壓等構(gòu)造運(yùn)動使得古馬里亞納-雅浦海溝向東發(fā)生后退現(xiàn)象；晚漸新世以來加羅林海脊向菲律賓板塊俯沖、碰撞將古馬里亞納-雅浦海溝一分為二，其中的一部分一直向東后撤，發(fā)育成現(xiàn)在的馬里亞納海溝，而留下的海溝由于被海脊堵塞沒有發(fā)生海溝后退現(xiàn)象，發(fā)育成現(xiàn)在的雅浦海溝。

西菲律賓海盆是弧后擴(kuò)張形成的邊緣海盆，在大約50 Ma前，海盆以中央海盆裂谷帶為中心，沿著新形成的擴(kuò)張軸NE—SW向?qū)ΨQ擴(kuò)張，持續(xù)時間約5 Ma；在NE—SW向擴(kuò)張階段后，擴(kuò)張方向發(fā)生持續(xù)的逆時針旋轉(zhuǎn)，約43 Ma前，海盆開始沿N—S向擴(kuò)張，于大約30 Ma前擴(kuò)張停止[14-16]；在距今30 Ma至26 Ma期間盆地中央發(fā)生無巖漿擴(kuò)張活動，形成較深的裂谷[17]。

普遍認(rèn)為九州-帕勞海脊是由古老的伊豆-小笠原-馬里亞納島弧分裂而來。追溯到始新世、漸新世期間，九州-帕勞海脊、西馬里亞納島弧、馬里亞納島弧應(yīng)該連為一體，構(gòu)成統(tǒng)一的活動島弧系。在距今約30 Ma，由于帕里西維拉海盆的擴(kuò)張，九州-帕勞海脊從南段首先開始與古伊豆-小笠原-馬里亞納島弧分裂；在距今約27 Ma，四國海盆由北向南開始擴(kuò)張，九州-帕勞海脊北段開始形成；在距今約22 Ma，九州-帕勞海脊則完全與古伊豆-小笠原-馬里亞納島弧分離[18-19]，而帕里西維拉海盆繼續(xù)向東擴(kuò)張；之后在加羅林板塊俯沖、碰撞的作用下海盆逐漸向東北方向擴(kuò)張[17,20]，因此菲律賓板塊開始向東凸出；經(jīng)鉆孔揭示在距今約5 Ma左右[2]，移動至現(xiàn)如今西馬里亞納島弧位置的古伊豆-小笠原-馬里亞納島弧再一次產(chǎn)生分離，繼續(xù)向東移動，而留下的西馬里亞納島弧成為了另外一列殘留弧，其間形成的則是馬里亞納海槽[21]。

圖1 研究區(qū)域位置圖(據(jù)文獻(xiàn)[22-23]修改)Fig.1 Location map of the study area (adapted from references[22-23])

2 數(shù)據(jù)與方法

本研究所使用的數(shù)據(jù)來源有3種：

其一，是向陽紅10號科考船在西太平洋地區(qū)進(jìn)行海洋地質(zhì)調(diào)查時測量的多波束水深數(shù)據(jù)。水深調(diào)查測量使用的是Seabeam 3012全海深多波束探測系統(tǒng)，并結(jié)合姿態(tài)傳感器、差分GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)等；進(jìn)行走航式水深數(shù)據(jù)采集，調(diào)查區(qū)域?yàn)?32.2°N—143°N、10°E—13°E，采集的水深數(shù)據(jù)并未達(dá)到全覆蓋，采集的條帶狀數(shù)據(jù)將在下文中說明。

其二，是全球公開的水深數(shù)據(jù)。其中包含十幾個航次的國內(nèi)外多波束水深數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)均來自于美國國家地球物理數(shù)據(jù)中心(The National Geophysical Data Center，簡稱NGDC, https://www.ngdc.noaa.gov)；該數(shù)據(jù)主要覆蓋的區(qū)域?yàn)?40°E—145°E、9.8°N—13.2°N，覆蓋面積占本文研究區(qū)域的38.5%。

其三，是SRTM15_PLUS全球測深數(shù)據(jù)[24]，這是一種新型的全球地形數(shù)據(jù)，分辨率為15弧秒，約為500 m的格網(wǎng)，用于補(bǔ)充多波束水深數(shù)據(jù)未能覆蓋的地方。

使用Caris 8.1軟件(加拿大Universal公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)海圖制圖軟件)對實(shí)地采集和收集的公開多波束數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到了分辨率為100 m格網(wǎng)的水深數(shù)據(jù)。利用GMT圖像處理工具將格網(wǎng)水深數(shù)據(jù)和SRTM15_PLUS全球測深數(shù)據(jù)合并，得到了雅浦-馬里亞納海溝附近海域高分辨率水深地形圖(圖2)。

圖2 雅浦-馬里亞納海溝附近海域水深地形圖Fig.2 Bathymetric map of the sea area near the Yap-Mariana Trench (I—馬里亞納海溝南部區(qū)域；II—雅浦海溝北部區(qū)域；III—帕里西維拉海盆擴(kuò)張裂谷區(qū)域；IV—帕里西維拉海盆脊-槽地貌區(qū)域； V—帕里西維拉海盆海山區(qū)；VI—西菲律賓海盆脊-槽地貌區(qū)域。) (I—the southern Mariana Trench region； II—the northern Yap Trench region； III—the Parece Vela Basin spread rift region； IV—the Parece Vela Basin ridge-trough region； V—the Parece Vela Basin seamounts region； VI—the western Philippine Basin ridge-trough region.)

3 結(jié)果與討論

3.1 雅浦-馬里亞納地區(qū)海底地形地貌精細(xì)特征及形成原因

3.1.1 馬里亞納海溝南部區(qū)域

馬里亞納海溝南部區(qū)域(141°E—143°E)呈WSW—ENE向延伸，海溝軸線如圖3a所示，軸線長約220 km，整體走向?yàn)?6.5°。海溝兩側(cè)呈不對稱的“V”字形，如圖3b～3f所示，北側(cè)坡度較大，5條剖面(b1～b5)北側(cè)坡度分別為11.9%、10.4%、10.8%、8.7%和14.2%，北側(cè)斜坡中部坡度相對較??；在北坡水深5 000 m以淺的區(qū)域發(fā)育有大范圍的海山群，這些海山排列方向與軸線相同，存在明顯向北凹陷的形狀。海溝南側(cè)斜坡較為平緩，b1～b5剖面南側(cè)坡度分別為9.5%、11.6%、8.6%、6.9%和6.2%。在南側(cè)斜坡上，從海溝底部開始至坡上水深約4 900 m的范圍內(nèi)發(fā)育了大范圍的地壘、地塹地貌(圖3g～3j)，該地貌分布在141°E—143°E范圍內(nèi)，覆蓋面積約為15 000 km2，整體走向與海溝相同。地壘的長度在10～90 km之間，相鄰地壘的距離在6 km左右，分布密度約為7條/50 km，相對起伏在100～650 m 之間；在11.09°N、142.45°E處發(fā)育了較大的地壘，最大起伏約900 m，長30 km，最寬約6 km(圖3j)。南側(cè)斜坡地壘地貌之間還發(fā)育了一條SW—NE向的海山，海山從斜坡上水深5 500 m處的位置(10.8°N、141.65°E)一直延伸到海溝底部，全長約50 km。海山起始處西側(cè)的起伏相對較大，約為500 m；頂部較為崎嶇，寬約3 km；底部寬約10 km；兩側(cè)坡度大致相同，約12%(圖3k)?？拷系撞康耐瑫r海山東側(cè)的高差逐漸增大，約為1 200 m，頂部寬約10 km，底部寬度約20 km，西側(cè)坡度較大，約為18.2%，東側(cè)坡度約10%(圖3l)。海溝南坡上發(fā)育的大范圍地壘、地塹、溝底海山、階地等地貌與此處板塊的特殊性有密切的聯(lián)系，板塊在該地區(qū)俯沖變得更容易發(fā)生擠壓、彎曲、撕裂與翻轉(zhuǎn)。

圖3 馬里亞納海溝南部區(qū)域地形(a)與剖面(b～l)Fig.3 Topography(a) and profiles(b-l) of the southern Mariana Trench region (地形剖面線頂端的紅點(diǎn)處為剖面的起點(diǎn)，后圖同此。) (The red dot at the top of the topographic profile is the starting point of the profile, the following figure is the same.)

馬里亞納海溝南部區(qū)域的底部則是“挑戰(zhàn)者”深淵，此處水深在10 000 m以上。在海溝底部存在1個大型的洼地，水深10 000 m的等深線圈形似紡錘體，洼地東西長約105 km，在142.2°E附近最寬，約12.6 km。在大型的洼地中有3個10 800 m等深線封閉線圈，每個線圈中都存在1個由10 900 m等深線圈封閉的小型洼地(圖4a)。將3個小型洼地按照相對位置分為西部、中部、東部，并對10 900 m的等深線進(jìn)一步加密(圖4b～4d)。3個小型的洼地地形相對較為平坦，中間深度比兩側(cè)較大，從東至西有十幾米左右的連續(xù)起伏，平均坡度在 2.6%～4.8%之間。西部和東部洼地水深相對較大，比中部洼地水深大5 m左右。經(jīng)研究表明，“挑戰(zhàn)者”深淵下的板塊相比馬里亞納海溝其他區(qū)域更短、更年輕、耦合區(qū)域更窄，產(chǎn)生的垂直載荷要小很多[25]；而且該地區(qū)的巖石圈具有上硬下軟的流變學(xué)特性，降低了地幔阻力[26]，因此“挑戰(zhàn)者”深淵才發(fā)育成為地球表面的最深處。

3.1.2 雅浦海溝北部區(qū)域

雅浦海溝北部區(qū)域因受到加羅林海脊以及太平洋板塊俯沖的影響，表現(xiàn)出明顯的空間分段性，本文以海溝軸線的走向?qū)⒑洗笾路譃榱藘啥?，分界點(diǎn)位于11.07°N、139°E附近的海溝拐角點(diǎn)。海溝的拐角點(diǎn)位置也就是加羅林海脊西側(cè)凸出的海山向菲律賓板塊碰撞、擠壓的位置。海溝軸線如圖5a所示，I段全長約100 km，整體走向?yàn)?1°；II段全長約100 km，整體走向?yàn)?04°。

雅浦海溝I段為近南北走向，海溝寬度為50～70 km，兩側(cè)斜坡呈不對稱“V”字形(圖5b～5d，地形剖面b1所在的區(qū)域?yàn)椴杉臈l帶狀數(shù)據(jù))。海溝東側(cè)斜坡上發(fā)育了數(shù)條地塹(圖5k，5l)，在水深約6 500 m處發(fā)育了一條大型的地塹，高差在300～600 m，最寬處約4 km，延綿約58 km，延伸方向與海溝相同，在10.79°N、138.83°E附近逐漸消失。海溝西側(cè)斜坡上水深5 500以淺發(fā)育著一些獨(dú)立的海山。雅浦海溝I段底部較窄，在10.54°N、138.68°E處發(fā)育有一個長軸約12 km、短軸約4 km的橢圓形洼地，洼地被8 700 m等深線圈封閉，其中包含有8 800 m閉合等深線圈，最大水深約8 900 m，洼地內(nèi)部靠近東側(cè)斜坡的位置水深相對較大。沿海溝軸線向北延伸至10.68°N、138.74°E處，海溝以12.5%的坡度開始上升；延伸12 km之后海溝底部變得較為平緩，水深降為7 100 m左右，因此雅浦海溝I段南部水深大于7 100 m 的海溝則可以稱為是被7 100 m等深線圈封閉的深水海溝。7 100 m以淺的海溝兩側(cè)斜坡坡度普遍較大，海溝繼續(xù)向北延伸至拐角點(diǎn)，水深又逐漸增大；拐角點(diǎn)處被7 800 m等深線圈封閉，等深線呈三角形，其中最大水深處是位于三角形中心的由8 300 m 等深線圈封閉的區(qū)域。

雅浦海溝II段整體呈東西走向，兩側(cè)斜坡呈不對稱“V”字形。北坡起始位置(11.33°N、139.25°E)是一座大型的海山，海山頂部水深約300 m(圖5e中剖面b4)，坡度較大，這座大型海山附近平均坡度在20%～25%之間(圖5e中剖面b4的北坡坡度約為24.8%)。隨著海溝向東延伸，北坡坡度逐漸降低，圖5中剖面 b5和b6的北坡坡度分別約為11.8%和9.5%。海山底部有海丘形成，相對起伏在150～200 m；此處的海丘隨著海溝向東延伸，寬度逐漸增加，最大寬度為10 km，相對起伏為600～800 m。海溝南坡起始位置坡度較大，向東延伸，坡度逐漸減小，圖5中的b4～b6剖面南坡坡度分別約為15.9%、10.8%和8%。海溝底部由拐角點(diǎn)處向東延伸水深逐漸減小，在7 200～7 600 m之間；從11.06°N、139.24°E附近，海溝水深逐漸增大，水深最大約8 100 m；沿海溝軸線向東繼續(xù)延伸，海溝水深再一次減??；由于加羅林海脊的擠壓，在10.92°N、139.92°E附近，海溝地貌消失。

在雅浦海溝的拐角點(diǎn)處，沿著雅浦島弧向北延伸，有1條類似于退化的雅浦海溝分支，延伸長度約100 km，本文將其劃分為雅浦海溝III段，其軸線如圖5a所示。雅浦海溝III段底部地形復(fù)雜，在海溝中部11.31°N、138.91°E處是一座溝底海山，將海溝截斷(圖5 中的b7剖面)，海山高出海溝底部1 500～2 000 m；海山東北方向發(fā)育有溝底盆地，盆地被水深7 000 m的錐子型等深線封閉，呈NW—SE走向，長約20 km，寬約9 km，其中包含7 700 m的閉合等深線圈。沿軸線向北延伸至11.61°N、138.82°E附近，海溝底部和東側(cè)邊緣斜坡極度不發(fā)育(圖5中的b8剖面)，海溝地貌形態(tài)缺失，這種地貌南北長約30 km；繼續(xù)向北延伸約15 km后，又再一次恢復(fù)了狹長的海溝地貌(圖5中的 b9剖面)，此處海溝長約15 km， 最深處有水深6 400 m的條帶狀等深線閉合圈，海溝東側(cè)坡度異常地高，平均坡度在40%左右，圖5中的 b9剖面東側(cè)斜坡坡度約為44.8%。

圖5 雅浦海溝北部區(qū)域地形(a)與剖面(b～l)Fig.5 Topography(a) and profiles(b-l) of the northern Yap Trench region

加羅林海脊西部的海山在雅浦海溝處俯沖、擠壓，導(dǎo)致海溝拐角處附近的水深存在明顯的變化：雅浦海溝I段在拐角處南部位置，水深由8 600 m變化至7 100 m，然后到達(dá)拐角處時，海溝水深又增加至8 300 m；海溝的寬度也由于加羅林海脊西北部凸出的海山擠壓而變窄；在海溝洋坡上發(fā)育的數(shù)條大型地壘、地塹也是由于海脊向雅浦海溝俯沖導(dǎo)致板塊擠壓造成的。在拐角點(diǎn)處海溝洋坡(朝向加羅林海脊的斜坡)上地貌十分復(fù)雜，發(fā)育有地壘、地塹和沖溝，縱橫交錯、走勢復(fù)雜，沒有統(tǒng)一的走向。推測拐角點(diǎn)洋坡上的地壘和地塹是由于板塊俯沖導(dǎo)致地表斷裂而產(chǎn)生；沖溝則是由于洋坡上坍塌、滑坡產(chǎn)生重力底流而形成。雅浦海溝II段從拐角處起始，由于加羅林海脊和菲律賓板塊的擠壓，海溝深度逐漸下降至7 500 m，隨后海溝的深度又逐漸增加；在雅浦海溝II段初始階段水深較淺(7 500 m)的位置北側(cè)斜坡上是一座大型的海山，此外雅浦海溝II段北側(cè)斜坡上地勢普遍較高，水深較淺，從圖2中可以看出加羅林海脊與菲律賓板塊相接的位置有向南凸出的趨勢。雅浦海溝III段是由雅浦海溝拐角點(diǎn)向北延伸的發(fā)育不完全的海溝，在拐點(diǎn)處以北的溝底海山是雅浦海溝III段分界線，海山占據(jù)了海溝底部的中間位置，在海山東側(cè)形成了一個封閉的小型溝底盆地；雅浦海溝III段的中間位置(11.61°N、138.82°E)海溝東側(cè)的斜坡極度不發(fā)育，整體水深較淺(水深約6 000 m)，缺失了海溝地貌，而繼續(xù)向北延伸又恢復(fù)了海溝地貌。從雅浦海溝III段中間位置(11.61°N、138.82°E)包括以北地區(qū)的海溝，并不屬于板塊之間的邊緣海溝，這部分海溝發(fā)育在菲律賓板塊之上，是受到加羅林板塊影響而形成的。從大范圍的地形圖上俯瞰，雅浦海溝北部I、II段海溝與發(fā)育不完全的III段海溝構(gòu)成了一個倒轉(zhuǎn)的“丁”字形。

3.1.3 帕里西維拉海盆擴(kuò)張裂谷區(qū)域

位于研究區(qū)域內(nèi)135.3°E—141.2°E之間的是帕里西維拉海盆，最大跨度約700 km，海盆平均水深4 000～5 000 m。帕里西維拉海盆被一條近南北向的擴(kuò)張中心分為不對稱的東西兩部分[12,27-28]，在本文研究區(qū)域內(nèi)，該擴(kuò)張中心位于13.06°N、138.90°E附近，此處發(fā)育有數(shù)條小型海脊和深海裂谷(圖6)。海脊為NNE—SSW走向，平均高度在700～1 000 m之間，全長約100 km。海脊之間發(fā)育了一條深海裂谷，位于12.79°N、138.96°E附近，裂谷呈不對稱的“V”字形，谷底存在水深7 000 m的橢圓形洼地，長軸約11.5 km, 短軸約4.5 km，最深處水深約7 100 m(圖6c)。這些小型海脊和深海裂谷與擴(kuò)張中心南部的雅浦島弧走向幾乎完全平行。

3.1.4 帕里西維拉海盆脊-槽地貌區(qū)域

帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心西部的海底，在135.38°E—137.80°E之間發(fā)育了大范圍的脊-槽地貌(圖7中的剖面b、c所在的區(qū)域?yàn)椴杉臈l帶狀數(shù)據(jù))。脊-槽地形呈雁形排列，在靠近九州-帕勞海脊附近的海丘為NNW—SSE走向，在136.50°E處起伏地形變?yōu)榻媳弊呦?，?37.2°E附近海丘大致呈NNE—SSW走向。每條脊-槽的長度為30～80 km，起伏之間相隔距離約10 km，分布密度約為東西向10條/100 km，起伏高度在200～1 000 m之間。這些脊-槽是帕里西維拉海盆早期東西向擴(kuò)張形成的，大多數(shù)擴(kuò)張海底形成時期，形成的深海凹陷和線狀海山走向一般垂直于擴(kuò)張方向[11]，因此猜測海盆在早期擴(kuò)張時擴(kuò)張方向存在細(xì)微的改變。

3.1.5 帕里西維拉海盆海山區(qū)

帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心東部，在12.88°N、140.32°E附近的海底(平均水深約4 500 m)矗立著十幾座不連續(xù)的海山(圖8a)，海山平均高度在2 000 m 左右，海山群總面積約15 000 km2。該區(qū)域的海山大致可以分為兩類。I類海山：距離西馬里亞納島弧較遠(yuǎn)，位于平坦的海盆之上，海山形狀發(fā)育完整，兩側(cè)斜坡較為對稱(圖8b)，此外這類海山之間間隔較遠(yuǎn)、分布廣泛；II類海山：海山位于海盆與島弧的交界處，海山靠近島弧一側(cè)的斜坡發(fā)育不完整(圖8c)，分布密度較大。根據(jù)海山的分布情況，作出2條幾乎平行的海山走向線(WNW—ESE)，如圖8d和8e所示，從西到東海山頂部的水深和海山的發(fā)育完整度逐漸減小，而且2條連線的走向和馬里亞納島弧的凸出方向大致相同，由此可以推測該海山群是帕里西維拉海盆擴(kuò)張時老的伊豆-小笠原-馬里亞納島弧遺留下的海山。

帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心東西兩部分的海底地形地貌差異巨大。擴(kuò)張中心東部靠近西馬里亞納島弧，受火山活動的影響較大，沉積了大量的火山成因物質(zhì)，因此在地形圖上顯示出較為平坦的地貌特征?，F(xiàn)有研究表明，在厚厚的沉積層下的基地也是呈高低不平的起伏狀，與擴(kuò)張中心西部的脊-槽地貌相同。擴(kuò)張中心西部脊-槽地貌凸出，并未被沉積物所掩蓋，因此推測在帕里西維拉海盆擴(kuò)張中心西部海底受深海底流的影響，并未覆蓋有大量的沉積物。

圖6 帕里西維拉海盆擴(kuò)張裂谷區(qū)域地形(a)與剖面(b～c)Fig.6 Topography(a) and profiles(b-c) of the Parece Vela Basin spread rift region

3.1.6 西菲律賓海盆脊-槽地貌區(qū)域

研究區(qū)域132°E—134°E之間是西菲律賓海主盆地的東南部，此處整體水深為5 500～6 500 m，從西向東水深逐漸減小，直到與九州-帕勞海脊相接。

該地區(qū)的海底以脊-槽地貌為主(圖9，圖中的地形剖面b、c所在的區(qū)域?yàn)椴杉臈l帶狀數(shù)據(jù))。12.5°N 以北海丘為近東西走向，而南部脊-槽的走向則逐漸變?yōu)镹W—SE，從北到南脊-槽地貌發(fā)生了規(guī)律性的順時針偏轉(zhuǎn)。脊-槽地貌呈雁形排列，之間相隔距離為5～10 km，分布密度為南北向15條/100 km，地貌起伏高度在100～700 m之間，北部的脊-槽起伏程度較高，且間隔也相對較寬(圖9b和9c)。在134°E附近，地形起伏減小，間距增大，脊-槽地貌逐漸消失，此處就是海盆與九州-帕勞海脊交界處。此處的脊-槽地貌的演化和分布特征對應(yīng)著西菲律賓海盆以中央裂谷帶為中心經(jīng)歷的兩個階段的擴(kuò)張，其中包含NE—SW和N—S方向的擴(kuò)張?，F(xiàn)代研究表明海盆從中央裂谷帶向兩側(cè)延伸，洋殼年齡逐漸變老[29]，而且在大多數(shù)擴(kuò)張海底形成時期，斷裂帶的走向平行于擴(kuò)張方向，形成海山的走向一般垂直于擴(kuò)張方向[11]。因此越靠近中央裂谷帶的脊-槽地貌越接近東西走向，而遠(yuǎn)離中央裂谷帶的脊-槽則是由早期海盆NE—SW向擴(kuò)張時形成的。

圖7 帕里西維拉海盆脊-槽地貌區(qū)域地形(a)與剖面(b～c)Fig.7 Topography(a) and profiles(b-c) of the Parece Vela Basin ridge-trough region

圖8 帕里西維拉海盆海山區(qū)域地形(a)與剖面(b～e)Fig.8 Topography(a) and profiles(b-e) of the Parece Vela Basin seamount region

圖9 西菲律賓海盆脊-槽地貌區(qū)域地形(a)與剖面(b～c)Fig.9 Topography(a) and profiles(b-c) of the western Philippines Basin ridged-trough

3.2 區(qū)域地貌分類

雅浦-馬里亞納海溝附近海域演化歷史比較復(fù)雜，時間跨度較大, 在整個演化過程中以板塊運(yùn)動為主要控制力，因此本文以板塊構(gòu)造為基礎(chǔ)，與內(nèi)營力、外營力相結(jié)合，在現(xiàn)有海底地形地貌分類研究成果[30-32]的基礎(chǔ)上對該區(qū)域地形規(guī)模、地貌特征、相互關(guān)系等逐級劃分，將研究區(qū)域由高到低劃分為4類地貌構(gòu)造單元，地貌分類表如表1所示。

3.2.1 一級構(gòu)造單元

一級構(gòu)造單元的劃分主要依據(jù)板塊的構(gòu)造環(huán)境和形態(tài)特征，其中包含多個密切相連的二級構(gòu)造單元。雅浦-馬里亞納海域一級構(gòu)造單元可分為洋殼地貌和洋緣“溝-弧-盆”體系過渡性地貌。洋殼地貌主要包含菲律賓海區(qū)域和加羅林海脊區(qū)域，“溝-弧-盆”體系過渡性地貌主要包括雅浦-馬里亞納海溝。

3.2.2 二級構(gòu)造單元

二級構(gòu)造單元的劃分主要依據(jù)地貌形態(tài)、構(gòu)造演化、形成年代和水深等。雅浦-馬里亞納地區(qū)包含的大型地貌有5種：深海海盆、大洋海脊、海溝、島弧和弧后盆地。深海海盆地貌主要指西菲律賓海盆，其平均水深要大于東部，同時發(fā)育年代較早；大洋海脊主要包括加羅林海脊；海溝地貌是發(fā)育在板塊交界處的狹長、深水凹地，在本研究區(qū)主要包括馬里亞納海溝和雅浦海溝；島弧地貌包括九州-帕勞海脊、西馬里亞納島弧、馬里亞納島弧和雅浦島??；弧后盆地是指帕里西維拉海盆南和馬里亞納海槽。

3.2.3 三級構(gòu)造單元

三級構(gòu)造單元是在不同內(nèi)、外營力的作用下形成的基本地貌類型。洋殼地貌中，深海盆地的三級構(gòu)造單元為起伏的深海平原，其上發(fā)育了大范圍的脊-槽地貌；大洋海脊的三級構(gòu)造單元為大洋海山、海丘群。洋緣“溝-弧-盆”體系過渡性地貌中，海溝的三級構(gòu)造單元包括海溝溝底盆地、海溝邊緣斜坡、海溝、海山、海丘群；島弧的三級構(gòu)造單元包括島坡海嶺和島坡裂谷；弧后盆地的三級構(gòu)造單元包括弧后擴(kuò)張裂谷，海盆平原，盆內(nèi)海嶺和海山、海丘群。

3.2.4 四級構(gòu)造單元

四級構(gòu)造單元是獨(dú)立的地貌實(shí)體，形態(tài)和成因單一，一般包含在高級的地貌單元中。雅浦-馬里亞納附近海域的四級構(gòu)造單元包括構(gòu)造谷(槽)、構(gòu)造脊、海山、海丘、地塹、地壘、深海凹陷等。

表1 雅浦-馬里亞納地區(qū)海底地貌分類表(根據(jù)文獻(xiàn)[30-32]修改)Tab.1 Classification of seafloor geomorphology in the Yap-Mariana region(adapted from references [30-32])

4 結(jié)論

(1)雅浦-馬里亞納海溝附近海域地貌類型復(fù)雜多樣，海底地形地貌的發(fā)育與演化主要受到了板塊構(gòu)造的作用，其中地質(zhì)構(gòu)造形成的古地貌是研究區(qū)域海底地貌的基礎(chǔ)。

(2)馬里亞納海溝南部的洋坡上發(fā)育有大范圍地壘、地塹型地貌，其中還包含溝底海山、階地等地貌，如此眾多的特殊地貌匯聚在這里，也揭示了此處俯沖板塊所具有的特殊性。在海溝底部“挑戰(zhàn)者”深淵處存在3個水深超過10 900 m的小型洼地，洼地內(nèi)有5～20 m的起伏，其中西側(cè)的洼地水深相對較大。

(3)雅浦海溝北部由于加羅林海脊俯沖、擠壓存在明顯的空間分段性，在海溝拐角點(diǎn)附近海溝I段、II段存在水深快速變化的現(xiàn)象。雅浦海溝在拐角點(diǎn)處存在向北延伸的現(xiàn)象，是受到加羅林板塊影響，在菲律賓板塊靠近邊緣的地帶形成的發(fā)育不完整的海溝，其中大部分地區(qū)都發(fā)育出了水深超過6 500 m的海溝地貌。

(4)帕里西維拉海盆南部由于早期東西向的海底擴(kuò)張形成了大范圍近南北向的脊-槽地貌，通過脊-槽地貌走向的改變可以得出海盆在早期擴(kuò)張時擴(kuò)張方向存在細(xì)微的改變。隨后由于加羅林板塊上伏的加羅林海脊的俯沖、碰撞，使得海底擴(kuò)張方向發(fā)生大幅度的改變，海盆向東北方向擴(kuò)張，并且在海盆擴(kuò)張中心的位置發(fā)育了數(shù)條與島弧相同走向的深海海脊和深水裂谷。海盆東側(cè)大范圍的海山群則是海盆在向東擴(kuò)張時西馬里亞納島弧遺留的海山，通過遺留海山的位置大致可以推斷海底擴(kuò)張的方向。

(5)西菲律賓海盆東南部近東西走向和NW—SE走向的大范圍脊-槽地貌是早期菲律賓海盆海底擴(kuò)張?jiān)斐傻?。?槽的密度約為15條/100 km，由北到南脊-槽地貌發(fā)生順時針的偏轉(zhuǎn)，與西菲律賓海盆早期NE—SW和N—S方向的海底擴(kuò)張相對應(yīng)。

致謝感謝“向陽紅10”科考船的全體工作人員對數(shù)據(jù)采集提供的幫助，感謝審稿老師的指導(dǎo)和建議。