Нанкайский желоб - Nankai Trough

Расположение Нанкайского желоба

В Нанкайский желоб (南海 ト ラ フ, Нанкай Торафу, Южный желоб) это подводная лодка впадина расположен к югу от Нанкайдо регион Япония остров Хонсю, простираясь примерно на 900 км (559 миль) от берега. Лежащий в основе вина, то Нанкайский мегатраст, источник разрушительных Нанкайские мегапрестовые землетрясения, в то время как корыто потенциально является основным источником углеводород топливо, в виде клатрат метана.

В тектоника плит, Нанкайский желоб знаменует собой зона субдукции что вызвано субдукцией Плита Филиппинского моря под Японией, часть Евразийская плита (Канда и др., 2004). Эта граница плиты была бы океанический желоб за исключением большого потока наносов, заполняющих траншею. В пределах Нанкайского прогиба имеется большое количество деформированных отложений желоба (Ike, 2004), что делает один из лучших примеров земных отложений. аккреционная призма. Кроме того, сейсмические исследования отражений показали наличие возвышенностей фундамента, которые интерпретируются как подводные горы, покрытые отложениями (Ike, 2004). Северная часть желоба известна как Суругинский желоб, а на востоке - Желоб Сагами. Нанкайский желоб проходит примерно параллельно Срединная тектоническая линия Японии.

Скорость тектонического движения

Подводные географические особенности западной части Тихого океана

Традиционные геологические оценки скорости движения плит в Нанкайском прогибе затруднительны, поскольку нет хребтов, ограничивающих тектоническая плита. Этой области не было в исходных моделях NUVEL (DeMets et al., 1990). Однако более недавнее исследование, включавшее платформу Филиппинского моря, было основано на данных модели NUVEL-1A (Zang et al., 2002). По оценкам данного исследования, субдукция в Нанкайском прогибе составляет около 43 мм / год. Расчеты на основе REVEL показывают, что в траншее не происходит накопления напряжения. По расчетам, скорость движения находится в диапазоне от 3,0 ± 1,8 мм / год до 11,1 ± 1,7 мм / год (Sella et al., 2002). Как упоминалось ранее, модель движения плиты NUVEL-1A не включает плиту Филиппинского моря. Это потому, что математика этой модели использовала только двенадцать пластин, а Филиппинское море и Евразийский конвергентная маржа не учитывалась. Однако, используя движение плит Евразия - Северная Америка, расчетная скорость составила 2–4 мм / год (DeMets et al., 1990). Это не согласуется с моделью REVEL, что, по-видимому, указывает на то, что модель NUVEL-1A может нуждаться в дальнейшей доработке.

Седиментология

Вклады в основном траншея -клин турбидиты (Spinelli et al., 2007). Есть признаки увеличения сохранения пористости в породе. Обычно пористость уменьшается с увеличением глубины. Однако на буровой площадке 1173 наблюдается аномальное сохранение пористости на глубине. Это было связано с цементированием опалов после осаждения, которое сохраняет пористость (Spinelli et al., 2007). Обломочные глины, в первую очередь, смектит, отображают изменение во времени и местоположении в Нанкайском желобе, а также в бассейне Сикоку. На глубине наблюдается увеличение содержания смектитовой глины в отложениях, что свидетельствует об изменении материнской породы отложений (Steurer et al., 2003). Кроме того, происходит геотермальное изменение смектита, превращающее его в иллитовую глину (Steurer et al., 2003).

Тектоническая структура

Нанкайский прогиб активно деформируется и является районом сейсмической активности. Деформация сконцентрирована в самой удаленной черепичной зоне, со значительной долей "внеочередного" надвига, происходящего в сторону суши. Основываясь на работе Operto et al., 2006, несколько областей интенсивной тектонической активности в Нанкайском прогибе были идентифицированы с помощью полной волновой томографии. Верхняя часть верхней аккреционной призмы и нижележащий блокиратор обратного хода в настоящее время испытывают большое давление сжатия. Оперто и др., 2006 выявили несколько надвигов, из которых наиболее близкие к зоне субдукции надвиги являются активными. Кроме того, Pisani et al., 2006 идентифицировали прототрусы и деколлемент поверхности вдоль Нанкайского прогиба. В последнее время наблюдается рост интереса к высвобождению воды из иллитовых глин в погружающихся отложениях. Превращение смектита в иллит (иллитизация) в зонах субдукции, вероятно, вызвано более высокой температурой, обнаруженной в зоне субдукции, в отличие от непогружающихся отложений (Saffer et al., 2005). IODP Экспедиция 370 будет стремиться найти температурный предел самой глубокой жизни на Земле путем бурения в Нанкайском желобе, где тепловой поток особенно высок вблизи его границы с погружающейся молодой, горячей тектонической плитой Филиппинского моря. На выбранном участке геотермальный градиент примерно в четыре раза круче, чем где-либо еще в Тихом океане. Достижение температуры примерно 130 ° C в других областях потребует сбора кернов примерно на 4 километрах ниже морского дна, а не на 1,2 километре, как планировала экспедиция 370.[1] В конце концов, экспедиция IODP 370 достигла температуры ~ 120 ° C на 1,2 км ниже морского дна.[2][3] с минеральными данными, показывающими, что существуют локализованные глубины со значительно более высокими температурами из-за горячих флюидов.[3]

Сейсмичность

Глубина очагов землетрясений в разрезе, по данным Obana, et al., 2002

Нанкайский прогиб - приповерхностное продолжение зоны активной сейсмичности, которая опускается под юго-западом Японии. При сейсмическом моделировании зона разрыва была разделена на пять участков (Mitsui et al., 2004). Эти пять подразделений показывают интересные различия в землетрясение поведение: частота землетрясений, изменяющаяся с циклом от 90 до 150 лет (Mitsui, et al., 2004; Tanioka et al., 2004), сходные проявления сдвигов вдоль сегментов разлома, порядок разломов подразделения и, наконец, различные разрушения Особенности. Гидрологические обсерватории размещались в скважинах, пробуренных в 2000 г. (IODP участки 808 и 1173) в попытке количественно оценить изменения давления поровых флюидов, которые являются результатом приближающейся плиты Филиппинского моря (Davis et al., 2006). Участок 808 расположен в передней части основного надвига, а участок 1173 расположен примерно в 11 км от зоны лобового надвига (Hitoshi et al., 2006). Другими интересными результатами измерений давления были изменения давления, вызванные деформацией отложений возле скважин и эффектом очень слабых роев землетрясений во время изменений давления (Davis et al., 2006). Рабочая гипотеза состоит в том, что изменения давления указывают на изменение упругой деформации внутри формации (Davis et al., 2006).

Изменение давления по направлению к морю, измеренное скважинными приборами, вероятно, указывает на релаксацию отложений от предыдущего сильного надвигового землетрясения. Кроме того, короткий период сейсмичность кажется, имеет некоторую степень зависимости от батиметрический максимумы, такие как подводные горы. К такому выводу пришли Kanda et al., 2004, посредством инверсионного анализа сейсмический Исторически самое последнее крупномасштабное землетрясение в Нанкайском прогибе произошло в 1944 г. Полуостров Кий. Используя недавние исследования океанского дна сейсмографом, было определено, что большая часть сейсмичности происходит вблизи оси впадины (Obana et al., 2006). Вдоль западной части Нанкайского прогиба сейсмичность, по-видимому, связана с неоднородностями в структуре земной коры, такими как трещины, образованные субдуцированным морским дном, в том числе кора задугового бассейна Бассейн Сикоку, а также за счет серпентизации верхней части мантии под вышележащей плитой (Obana et al., 2006). Недавние крупномасштабные землетрясения, возникшие в результате субдукции вдоль Нанкайского прогиба, произошли в областях с крупномасштабным увеличением угла падения субдуцирующей плиты (Hori et al., 2004).

Нефтяное значение

Распределение идентифицированных местоположений газовых гидратов (зеленый цвет) и расположение выбранных зон субдукции (красные линии) по моделям Collet, 2002.

Керны бурения от морского края Нанкайского прогиба (где тепловой поток является одним из самых высоких в регионе) показывают, что отложения там достигают только пред-нефтяного окна до раннего термического созревания нефтяного окна.[3] Тем не менее, желоб потенциально является основным источником углеводород топливо, в виде клатрат метана. Тем не менее по состоянию на 2014 г. коммерческой эксплуатации нет.

На глубине дна океана в некоторых случаях вода может образовывать ледяную твердую структуру, в кристаллической решетке которой находится метан, образуя газовые гидраты. Источником воды для образования газовых гидратов часто является обезвоживание погружающейся плиты, а также перекрывающей плиты (Muramatsu et al., 2006). Источником газовых гидратов, ближайших к желобу, по-видимому, является в основном обезвоживание, связанное с субдукцией, в то время как с увеличением расстояния от желоба источник, скорее, является результатом бокового движения вод, обогащенных метаном (Muramatsu et al., 2006). Это было определено путем бурения ряда скважин и измерения концентрации, а также радиометрического определения возраста галогеновых элементов - йода, брома и хлора (Tomaru et al., 2007). Определение возраста йода показало наличие нескольких источников метана.

Было подсчитано, что сходящиеся границы могут содержать до двух третей всего объема газовых гидратов на Земле (Kastner, 2001). Нанкайский желоб был описан как содержащий большое количество газовых гидратов и является одним из наиболее изученных участков газогидратных образований (Collett, 2002; Saito et al., 2007). Информация о газовых гидратах в Нанкайском прогибе была первоначально опубликована в 2000 году Японской национальной нефтяной корпорацией. Данные в пресс-релизе получены из серии скважин, начатых в конце 1990-х годов. В этой области основными седиментологическими ограничителями накопления газовых гидратов являются богатые песком участки желоба (Collett, 2002). Керон скважины свидетельствует о наличии как минимум трех газогидратных зон. Krason, 1994, подсчитал, что от 0,42 до 4,2 × 1012 кубометров метана в газовых гидратах. С сейсмической точки зрения отражатели, моделирующие высокое дно, считаются признаком газовых гидратов (Colwell et al., 2004). Богатые метаном горизонты были определены как области с более высоким ослаблением звуковых частот (от 10 до 20 кГц) и лишь небольшим ослаблением сейсмических частот (от 30 до 110 Гц) (Matsushima, 2006).

Тепловая история

Нанкайский аккреционный комплекс - область с высоким тепловым потоком.[1] Его термическая история сложна из-за нескольких событий нагрева или изменения свойств. IODP Expeditions пробурили аккреционный комплекс Нанкайского прогиба и выявили термическую историю с помощью анализа керна.[4] Первоначально этот район был впадиной (бассейн Сикоку) с активной гидротермальной деятельностью во время его формирования.[3] Когда формирование бассейна прекратилось и началось осаждение, отложения действовали как одеяло, удерживая тепло внизу. Быстрое осаждение привело к большему удержанию тепла. Также существовал подземный поток флюидов, причем флюиды были намного горячее, чем современная температура отложений.[3] что повлияло на минерализацию и, возможно, на физические и биологические свойства региона.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Т-предел глубинной биосферы от Мурото». www.deepcarbon.net. Получено 2016-09-08.
  2. ^ Ученые Верена Б. Хойер; Фумио Инагаки; Юки Мороно; Юсуке Кубо; Лена Маеда; и Экспедиция 370. «Предварительный отчет экспедиции 370 Международной программы открытия океана». публикации.iodp.org. Получено 2019-10-24.
  3. ^ а б c d е Цанг, Ман-Инь; Bowden, Stephen A .; Ван, Жибин; Мохаммед, Абдалла; Тонай, Сатоши; Мюрхед, Дэвид; Ян, Кихо; Ямамото, Юдзуру; Камия, Нана; Окуцу, Нацуми; Хиросе, Такехиро (01.02.2020). «Горячие флюиды, метаморфизм погребений и термическая история в надвиговых отложениях на участке C0023 IODP 370, Нанкайский аккреционный комплекс». Морская и нефтяная геология. 112: 104080. Дои:10.1016 / j.marpetgeo.2019.104080. ISSN  0264-8172.
  4. ^ Хойер, В. Б.; Инагаки. "Труды Международной программы по открытию океана, том 370 Отчеты экспедиции". публикации.iodp.org. Получено 2019-10-24.
  • Баба Т., Камминс П. Р., 2005, Прилегающая зона прорыва двух землетрясений Нанкайского прогиба, выявленная путем инверсии формы волны цунами с высоким разрешением. Письма о геофизических исследованиях, т. 32, DOI: 1029 / 2004GL022320.
  • Коллетт, Т. С., 2002, Потенциал энергоресурсов гидратов природного газа, Бюллетень AAPG, т. 86, стр. 1971–92.
  • Колвелл, Ф., Мацумото, Р., Рид, Д., 2004, Обзор газовых гидратов, геологии и биологии Нанкайского прогиба, Химическая геология, т. 205, стр. 391–404.
  • Дэвис, Э., Беккер, К., Ван, К., Обара, К., Ито, Ю., Киношита, М., 2006, Дискретный эпизод сейсмической и асейсмической деформации аккреционной призмы зоны субдукции Нанкайского прогиба и прибывающих Плита Филиппинского моря, Письмо 242 по науке о Земле и планетах, стр. 73–84.
  • ДеМец, К., Гордон, Р., Аргус, Д., Стейн, С., 1990, Текущие движения плит. Международный геофизический журнал, v. 101, pp. 425–478.
  • Демец, К., Гордон, Р., Аргус, Д., Стейн, С., 1994, Влияние недавних пересмотров шкалы времени инверсии геомагнитного поля на оценки текущих движений плит, Geophysical Research Letters, v. 21, n. 20 с. 2191–2194.
  • Хори, Т., Като, Н., Хирахара, К., Баба, Т., Кенеда, Ю., 2004 г., Численное моделирование циклов землетрясений вдоль желоба Накаи на юго-западе Японии: поперечные колебания фрикционных свойств из-за плиты геометрия контролирует положение зародыша, Письмо о Земле и планетологии, т. 22, стр. 215–226.
  • Кастнер, 2001, Уровни газа в конвергентных краях: образование, распространение, геохимия и глобальное значение. Гидраты природного газа: появление, распространение и обнаружение. Геофизическая монография, т. 124. Американский геофизический союз, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 67–86.
  • Krason, 1994, Изучение 21 морского бассейна указывает на широкое распространение гидратов, Offshore, август, стр. 34–35.
  • Айк, Т., Мор, Г., Окано, Т., Курамото, С., Тайра, А., Изменения по простиранию в топографии фундамента и толщине отложений в северной части бассейна Сикоку: переменные входные данные в сейсмогенную зону Нанкайского прогиба, EOS Транзакция, Американский геофизический союз, т. 85, Дополнения к осенним собраниям.
  • Кацусиса, К., Масаюки, Т., 2004, Зоны короткопериодного сейсмического излучения мегапространственного разлома вдоль Нанкай, Желоб, выведенный на основе инверсионного анализа данных сейсмической интенсивности, Журнал сейсмического общества Японии, т. 57, вып. 2. С. 153–177.
  • Мацусима, Дж., 2006, Затухание сейсмических волн в отложениях, содержащих гидрат метана: данные вертикального сейсмического профилирования разведочной скважины Нанкайского желоба на шельфе Токай, центральная Япония, Журнал геофизических исследований, т. 111, B10101, Дои:10.1029 / 2005JB004031
  • Хитоши, М., Масонори, И., Таданор, Г., Такафу, К., 2006, Текущее состояние исследований и значение мониторинга давления жидкости в Нанкайском желобе, Географический журнал, т. 115, н. 3. С. 367–382.
  • Мицуи, Н., Хирахара, К., 2004, Моделирование цикла землетрясений с помощью простой пружинно-массной модели вдоль Нанкайского прогиба на юго-западе Японии, Pure Applied Geophysics, т. 161, стр. 243302450.
  • Мурамацу, Ю., Дои, Т., Томару, Х., Фен, У., Такеучи, Р., Мацумоте, Р., 2006 г., Концентрации гологена в поровых водах и отложениях Нанкайского желоба, Япония: последствия для происхождение газовых гидратов, Прикладная геохимия, т. 22, стр. 534–556.
  • Обана, К., Кодаира, С., Кенеда, Ю., 2005, Сейсмичность входящей / погружающейся плиты Филиппинского моря у полуострова Кии, центральной впадины Нанкай, Журнал геофизических исследований, т. 110, Дои:10.1029 / 2004JB003487.
  • Обана, К., Кодаира, С., Канеда, Ю., 2006, Сейсмичность, связанная с неоднородной структурой вдоль западного Нанкайского прогиба у острова Сикоку, Письма о геофизических исследованиях, Дои:10.1029 / 2006GL028179.
  • Оперто, С., Вириё, Дж., Десса, Дж., Паскаль, Г., 2006, Сейсмическое изображение земной коры на основе многократных данных донного сейсмометра с помощью томографии полной волновой формы в частотной области: применение к восточному Нанкайскому желобу, Журнал геофизических исследований, т. 111, DOI: 1029/2005 / B003835.
  • Писани, П., Решеф, М., Мур, Г., 2005 г., Целевое трехмерное изображение глубины до суммирования на участках бурения опор 190–196 ODP (Нанкайский желоб, Япония), Письма о геофизических исследованиях, т. 32, DOI: 10,1029 / 2005GL024191.
  • Саффер Д., Андервуд М., Маккирнан А., 2005, Трансформация Смектития в Нанкайском желобе: влияние на механику и гидрогеологию зоны субдукции, Документ, № 245-10, Ежегодное собрание 2005 г. в Солт-Лейк-Сити.
  • Сайто Х., Сузки Н., 2007, Органическое вещество Земли, контролирующее образование газовых гидратов в аккреционной призме Нанкайского желоба, шельф Сикоку, Япония, Журнал геохимических исследований, т. 95, стр. 88–100.
  • Селла, Г., Диксон, Т., Мао, А., 2002, РЕВЕЛ: Модель для современных скоростей плит из космической геодезии, Журнал геофизических исследований, т. 107, н. B4, Дои:10.1029 / 2000JB000333.
  • Спинелли, Г., Мозли, П., Тобин, Х., Хоффман, Н., Беллью, Г., 2007, Диагенезиси, прочность наносов и обрушение пор в отложениях, приближающихся к зоне субдукции Нанкайского желоба, Бюллетень GSA, т. 119 С. 377–390.
  • Стирер, Дж., Андервуд, М., 2003, Глиняная минералогия аргиллитов из опорных участков Нанкайского желоба 1173 и 1177 и участка фронтальной аккреционной призмы 1174, Ms 190SR-211, http://www-odp.tamu.edu/publications/190196SR/211/211_.htm
  • Такахаши Н., Кодаира С., Парк Дж., Дейболд Дж., 2003 г., Гетерогенная структура сейсмогенной зоны западного Нанкай, определенная на основе данных многоканальных отражений и данных широкоугольной сейсмики. Тектонофизика, v. 364, pp. 167–190.
  • Таниока Ю., Кусуносе Т., Бабу Т., Хасекава Ю., 2004, Сильное землетрясение вдоль Нанкайского прогиба, Тананкайское землетрясение 1944 года (Mw 8.0) и два Тонанкайокских землетрясения 2004 года (Mw 7.2 и 7.4) , Транзакции EOS, AGU, т. 85.
  • Томару, Х., Лу, З., Фен, У., Мурамацу, Й., Мацумото, Р., 2007 г., Возрастные изменения йода в поровой воде в восточной части Нанкайского желоба, Япония: данные о различных источниках метана в большом газе месторождение гидратов, Геология, т. 35, вып. 11. С. 1015–1018.
  • Вольти, Т., Канеда, Ю., Зацепин, С., Крампин, С., 2005, Аномальная пространственная картина распространения поперечных волн, наблюдаемая в данных сейсмических исследований дна океана над погружающейся подводной горой в Нанкайском желобе, Geophysical Journal International, v. 163, pp. 252–264.
  • Чжао С., Ву X., Хори Т., Смит А., Канеда А., Такемото С., 2003 г., Локализация деформации и напряжений в зоне субдукции Нанкай, юго-запад Японии, Earth and Planetary Science Letters , v. 206, pp. 145–160.
  • Занг, С., Чен, К., Нин, Дж., Шен, З., Лю, Ю., 2002, Движение плиты Филиппинского моря в соответствии с моделью NUVEL-1A, Geophyiscal Journal International, т. 150, стр. 809–819.