地球科学进展

地球科学进展 ›› 2022, Vol. 37 ›› Issue (3): 277 -289. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.097

“东南亚构造、沉积与资源环境效应”专辑 上一篇    下一篇

帝汶海槽构造与地震特征对深部板块的约束
魏新元 1( ), 栾锡武 2( ), 孟凡顺 1, 冉伟民 3, 鲁银涛 4, 刘泽璇 5, 王嘉 1, 胡庆 2, 张丹丹 6   
  1. 1.中国海洋大学 海洋地球科学学院，山东 青岛 266100
    2.山东科技大学 地球科学与工程学院，山东 青岛 266590
    3.中国地质调查局青岛海洋地质研究所，山东 青岛 266237
    4.中国石油 杭州地质研究院，浙江 杭州 310023
    5.东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318
    6.青岛海洋科学与技术试点国家实验室，海洋矿产资源评价与探测 技术功能实验室，山东 青岛 266237
  • 收稿日期:2021-07-07 修回日期:2021-10-14 出版日期:2022-03-10
  • 通讯作者: 栾锡武 E-mail:weixy08@qq.com;xluan@sdust.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目“孟加拉湾东北部沉积过程与特提斯东段构造变形耦合关系”(92055211);中国—东盟海上合作基金项目“中国—东盟海洋地震数据平台与研究中心建设”(12120100500017001)

Characteristics of Tectonics and Earthquakes in the Timor Trough and Its Constraints on the Deep Plates

Xinyuan WEI 1( ), Xiwu LUAN 2( ), Fanshun MENG 1, Weimin RAN 3, Yintao LU 4, Zexuan LIU 5, Jia WANG 1, Qing HU 2, Dandan ZHANG 6   

  1. 1.College of Marine Geosciences，Ocean University of China，Qingdao 266100，China
    2.College of Earth Science and Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qingdao 266590，China
    3.Qingdao Institute of Marine Geology，China Geological Survey，Qingdao 266237，China
    4.Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Hangzhou 310023，China
    5.School of Earth Sciences，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China
    6.Laboratory for Marine Mineral Resources，Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology （Qingdao），Qingdao 266237，China
  • Received:2021-07-07 Revised:2021-10-14 Online:2022-03-10 Published:2022-04-14
  • Contact: Xiwu LUAN E-mail:weixy08@qq.com;xluan@sdust.edu.cn
  • About author:WEI Xinyuan (1995-), male, Jinan City, Shandong Province, Ph. D student. Research areas include seismic interpretation and tectonic evolution of continental margin. E-mail: weixy08@qq.com
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China "The coupling relationship between the sedimentary process in the northeastern bay of Bengal and orogenic movement in the eastern Tethys"(92055211);China-ASEAN Maritime Cooperation Fund Project "China-ASEAN marine seismic data center"(12120100500017001)
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帝汶海槽位于东南亚班达海与澳大利亚西北帝汶海之间的外班达岛弧，新近纪以来特别是晚中新世—晚上新世期间澳大利亚板块与班达岛弧的碰撞引发了帝汶岛的隆升和帝汶海槽的变形，影响了区域内的构造活动。澳大利亚西北大陆架边缘正断层主要控制了台地、地垒和地堑构造，帝汶海槽北部在弧—陆碰撞引发的帝汶岛隆升与海槽沉降双重作用下形成一系列逆冲和褶皱，海槽底部NE-SW向逆冲断层为海槽变形前锋，控制了海槽形态。构造特征与天然地震特征表明，澳大利亚板块与班达岛弧之间的班达俯冲带位于帝汶岛与内班达岛弧之间的翁拜海峡，以平均约62°的高角度俯冲，俯冲深度超过600 km，深部震源与上部震源之间存在明显的地震带间断，澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲已逐渐减缓趋于停止，但由弧—陆碰撞引发的帝汶海槽与帝汶岛变形仍在持续，内班达岛弧正在沿班达海发生变形。在俯冲作用相对平衡的背景下，澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲可能会转变为造山作用，未来内班达岛弧可能会隆升形成内、外班达岛弧双重造山带。

关键词: 帝汶海槽, 班达岛弧, 俯冲带, 天然地震, 板块构造

The Timor Trough is located at the boundary of the Eurasian and the Australian plates， in the outer Banda Arc between the Banda Sea in Southeast Asia and the Timor Sea in northwest Australia. Since the Neogene， especially from the Late Miocene to the Late Pliocene， the collision between the Australian continent and the Banda Arc caused the uplift of Timor Island and the deformation of the Timor Trough， which affected the regional tectonic activities. A series of normal faults developed at the margin of the Australian Northwest shelf， which mainly controls the platform， horst， and graben features. The northern Timor Trough formed a series of thrust faults under the dual effect of the uplift of Timor Island and subsidence of the Timor Trough caused by arc continental collision. The NE-SW thrust fault at the bottom of the Timor Trough is the deformation front that controls the shape of the trough. The characteristics of tectonics and earthquakes indicate that the Banda subduction zone between the Australian Plate and Banda Arc is located in the Ombai Strait， which is between Timor Island and the inner Banda Arc， subducting at an average high angle of approximately 62° at a depth of more than 600 km. The subduction angle in the south is larger than that in the north， which is related to the compression of the Indian Ocean subduction plate. The front oceanic crust subducted below the northwest Banda Sea showed a horizontal trend below 500 km. There is an obvious discontinuity in the earthquakes between the deep and upper focus zones. The subduction of the Australian Plate beneath the Southeast Asian Plate may have gradually slowed down and stopped； however， the deformation of Timor Island and the Timor Trough caused by arc continental collision continues. The inner Banda Arc is deforming along the Banda Sea. Under the background of relatively balanced subduction， the subduction of the Australian Plate beneath the Southeast Asian Plate may have transformed into an orogeny. In the future， the inner Banda Arc may be uplifted to form an inner and outer Banda Arc double orogenic belt.

Key words: Timor Trough, Banda Arc, Subduction zone, Earthquakes, Plate tectonics

中图分类号: 

图1 帝汶海槽—班达岛弧二维地震测线位置（a）与天然地震分布及主要断裂带（b）（据参考文献［ 18 - 19 ］修改）
Fig. 1 Location of 2D seismic data （a） and distribution of earthquakes （b） in Timor Trough-Banda Arc （modified after references ［18-19］）
图2 帝汶海槽地层与DSDP-262钻井地层（据参考文献［ 19 ］修改，DSDP-262数据来源于参考文献［ 20 ］）
Fig. 2 Stratigraphy of the Timor Trough and DSDP-262 （modified after reference ［ 19 ］， DSDP-262 data derived from reference ［ 20 ］）
图3 帝汶海槽—班达岛弧构造位置与主要构造活动（据参考文献［ 18 - 19 ， 23 - 27 ］修改）
Fig. 3 Tectonic location of Timor Trough-Banda Arc and main tectonic activities （modified after references ［18-19， 23-27］）
图4 帝汶海槽构造特征地震剖面［剖面位置见图1（a）］
Fig. 4 Seismic profile of tectonic characteristics in the Timor Trough ［see Fig.1（a） for location］
图5 帝汶海槽正断层特征剖面［剖面位置见图1（a）］
（a）东帝汶海槽地震与解释剖面；（b）西帝汶海槽地震与解释剖面（地震数据来源于参考文献［ 30 ］）
Fig. 5 Seismic profiles of normal fault characteristics in the Timor Trough ［see Fig.1（a） for location］
（a） Seismic and interpretation profiles of the east Timor Trough； （b） Seismic and interpretation profiles of the west Timor Trough （seismic data derived from reference ［ 30 ］）
图6 帝汶海槽逆冲断层特征剖面［剖面位置见图1（a）］
（a）东帝汶海槽地震与解释剖面；（b）西帝汶海槽地震与解释剖面（地震数据来源于参考文献［ 31 ］）
Fig. 6 Seismic profiles of thrust fault characteristics in the Timor Trough ［see Fig.1（a） for location］
（a） Seismic and interpretation profiles of the east Timor Trough； （b） Seismic and interpretation profiles of the west Timor Trough （seismic data derived from reference ［ 31 ］）
表 1 帝汶海槽—班达岛弧天然地震震源深度与震级分级统计表
Table 1 Classification and statistical table of focus depth and magnitude from Timor Trough to Banda Arc
震源分类 帝汶岛—帝汶海槽 班达岛弧
震源深度分级地震次数 浅源地震（震源深度0~60 km） 810 4 353
中源地震（震源深度60~100 km） 190 1 069
中深源地震（震源深度100~300 km） 221 5 704
深源地震（震源深度300~500 km） 1 950
超深源地震（震源深度超过500 km） 0 577
震级分级地震次数 弱震（震级小于4） 120 907
中强震（震级4~6） 1 089 11 545
强震（震级6~8） 13 199
超强震（震级大于8） 0 2
合计 1 222 12 653
图7 帝汶海槽—班达岛弧天然地震纵向分布特征与P波走时层析成像
E1~E6为天然地震分布剖面，测线位置见图1（b）；（a）500 km深度P波波速异常 ［ 32 ］；（b）帝汶海—班达海层析成像剖面 ［ 16 ］［位置见图7（a）红色线］
Fig. 7 Vertical distribution characteristics of earthquakes and P-wave travel time tomography in the Timor Trough-Banda Arc
E1~E6 are earthquakes distribution profiles， see Fig.1（b） for location； （a） P-wave wave-speed anomalies tomographic slices at 500 km depth ［ 32 ］； （b） Timor sea-Banda sea tomographic profile ［ 16 ］ ［see Fig. 7（a） red line for location］
表 2 帝汶海槽—班达岛弧天然地震分布剖面规律统计表
Table 2 Statistical table of distribution of earthquakes from Timor Trough to Banda Arc
标号 震源水平分布距离/km 震源深度/km 俯冲角度/（°）
E3 215.96 100.0~474.9 60.0
E4 273.75 200.0~601.3 55.6
E5 221.33 200.0~626.1 62.5
E6 262.78 100.0~675.5 65.5
图7 （b） 320.00 70.0~650.0 61.1
图8 帝汶海槽逆冲、挤压变形特征地震剖面［剖面位置见图1（a）］
（a）东帝汶海槽地震剖面；（b）西帝汶海槽地震剖面（地震数据来源于参考文献［ 31 ］）
Fig. 8 Characteristics of thrust and compressional deformation seismic profiles in the Timor Trough ［see Fig. 1（a） for location］
（a） Seismic profile of the east Timor Trough； （b） Seismic profile of the west Timor Trough （seismic data derived from reference ［ 31 ］）
图9 帝汶海槽—班达岛弧逆冲震源机制与板块俯冲模式
（a）帝汶海槽—班达岛弧震源机制分布与板块俯冲模式；（b）内班达岛弧逆冲震源机制分布剖面；（c）图（a）的位置
Fig. 9 Focal mechanism of thrust fault from Timor Trough to Banda Arc and plate subducting model
（a） Distribution of focal mechanism and plate subduction model of the Timor Trough-Banda Arc； （b） Profile of thrust focal mechanism in the inner Banda Arc； （c） Location of Fig. 9（a）
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