西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖編制及玄武巖Nd同位素填圖

王歷星，姚會(huì)強(qiáng)，李正剛，劉麗強(qiáng)，韓冰，彭天玥

1. 自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510075

2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510760

3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州），廣州 511458

4. 自然資源部海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310059

5. 自然資源部第二海洋研究所，杭州 310059

西太平洋是現(xiàn)今地球上巨型俯沖帶發(fā)育區(qū)，區(qū)內(nèi)最深的海溝、眾多的弧后盆地、新生的俯沖作用是西太平洋板塊邊緣的顯著特征。該邊緣構(gòu)造帶地震和火山活動(dòng)強(qiáng)烈，是中生代以來(lái)太平洋板塊與菲律賓海板塊洋洋俯沖、板塊旋轉(zhuǎn)和弧后擴(kuò)張等構(gòu)造過(guò)程長(zhǎng)期作用的結(jié)果。此外，西太平洋板塊是全球海山系統(tǒng)分布最為集中的區(qū)域，海山形態(tài)各異，地貌復(fù)雜，而且海山上發(fā)育了重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源-富鈷結(jié)殼。西太平洋海山的成因機(jī)制及其資源環(huán)境效應(yīng)已成為重要的科學(xué)問(wèn)題。因此，西太平洋是研究板塊相互作用、構(gòu)造演化、海山地形地貌及成因和資源勘查評(píng)價(jià)等研究的天然實(shí)驗(yàn)室。

然而，西太平洋地區(qū)一直缺乏綜合性的地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)圖件，影響了西太平洋整體性的地質(zhì)研究和調(diào)查活動(dòng)。目前西太平洋構(gòu)造圖（1∶2000萬(wàn)）于2016年由全球地質(zhì)圖編圖委員會(huì)（CGMW）編制，其經(jīng)緯度坐標(biāo)范圍為70°S～60°N、100°E～160°W。該構(gòu)造圖主要包含了洋殼年齡、洋中脊和轉(zhuǎn)換斷層、俯沖帶、斷裂帶、震中位置、大洋鉆探站位等海洋地質(zhì)要素[1]，但缺少區(qū)域重磁異常、海山年齡等信息和細(xì)致的構(gòu)造分區(qū)。盡管近年來(lái)一些學(xué)者在西太平洋區(qū)域陸續(xù)編制了多種圖件，如大地構(gòu)造分區(qū)圖、構(gòu)造綱要圖、構(gòu)造地質(zhì)圖、地殼厚度圖、重力和磁異常特征圖等[2-5]，但研究范圍主要限于第二島鏈以內(nèi)，針對(duì)菲律賓海板塊以東的西太平洋海山區(qū)的研究工作較為缺乏。隨著中國(guó)在西太平洋海山區(qū)的調(diào)查活動(dòng)日益增多，對(duì)綜合性的區(qū)域地質(zhì)信息圖件的需求愈加迫切。

整合西太平洋海山區(qū)內(nèi)各方面的地質(zhì)調(diào)查資料，如高精度的海底深度圖、海山分布圖、地質(zhì)構(gòu)造圖、海底重力和磁異常圖以及地球化學(xué)數(shù)據(jù)等，并進(jìn)一步劃分相關(guān)的構(gòu)造單元，編制相關(guān)的構(gòu)造分區(qū)圖件，可以更好地總結(jié)西太平洋板塊相互作用和弧后盆地演變的關(guān)系，發(fā)掘更多的海山分布規(guī)律和成因信息，對(duì)于理解和推進(jìn)西太平洋地區(qū)地質(zhì)演化和資源分布研究非常重要。因此，本文將從編圖的角度，梳理西太平洋海山區(qū)各構(gòu)造分區(qū)單元的地質(zhì)和地球物理特征，同時(shí)系統(tǒng)搜集整理巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)，開(kāi)展研究區(qū)玄武巖Nd同位素填圖的研究。

1 西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖編制

1.1 編圖思路

本次西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖編制以洋底地理圖為底圖，并添加了最新的西太平洋地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)等研究成果，包括最新編繪的構(gòu)造圖、近幾年發(fā)表的重磁數(shù)據(jù)、玄武巖的同位素地球化學(xué)和年齡數(shù)據(jù)等[1,4-6]。為了使得主圖圖面整潔大方，我們適當(dāng)?shù)販p少了一些次要的圖面要素，如等深線和洋殼的年齡等。圖件以一主圖、三輔圖的形式呈現(xiàn)（圖1-4），主圖為《西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖》，輔圖則包括《西太平洋海山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖》、《西太平洋海山區(qū)布格重力異常圖》和《西太平洋海山區(qū)εNd（t）等值線圖》。主圖主要反映研究區(qū)構(gòu)造分區(qū)單元的綜合信息（圖1），三幅輔圖分別指示地表、地殼和地幔尺度淺—深層結(jié)合的地質(zhì)信息（圖 2-4）。

1.2 編圖方法

1.2.1 編制地理底圖

根據(jù)研究區(qū)范圍和圖幅要求，我們選取西太平洋海山區(qū) 0°～35°N、135°～180°E 作為編圖范圍。海底地形地貌數(shù)據(jù)融合了全球海底地貌數(shù)據(jù)庫(kù)（GEBCO）及國(guó)內(nèi)大洋航次調(diào)查獲取的多波束地形數(shù)據(jù)，形成了一套分辨率為450 m的網(wǎng)格文件。在此基礎(chǔ)上利用Global Mapper軟件對(duì)該網(wǎng)格文件進(jìn)行地理坐標(biāo)系設(shè)置（WGS 1984）和色階調(diào)節(jié)（六角錐體模型），最后生成GEOTIF文件作為地理底圖（圖 1）。

1.2.2 編制構(gòu)造分區(qū)圖和輔圖

在地理底圖的基礎(chǔ)上，我們編制了比例尺為1∶500萬(wàn)的一主圖和三輔圖。編圖工作主要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有《GB/T 19996-2005 公開(kāi)版地圖質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》和《GB/T 33453-2016 基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)規(guī)范》。

《西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖》主要包含以下信息：磁異常條帶、活動(dòng)和不活動(dòng)的洋脊、轉(zhuǎn)換斷層、斷裂帶與推斷斷裂、俯沖帶、熱點(diǎn)和熱點(diǎn)軌跡、大洋鉆探鉆孔、被正式命名的海底實(shí)體、重點(diǎn)海山與其形成年齡、板塊運(yùn)移方向和速率、構(gòu)造分區(qū)單元及界線、εNd（t）分區(qū)及界線（圖 1）。

《西太平洋海山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖》主要包含以下信息：洋脊與轉(zhuǎn)換斷層、俯沖帶、斷裂帶、洋殼的年齡、減薄/拉張的陸殼、未知的洋陸過(guò)渡帶、地幔剝露雜巖和島嶼等（圖2）。《西太平洋海山區(qū)布格重力異常圖》展示了研究區(qū)布格重力異常分布特征，其填色等值線圖以50毫伽（10-5m/s2）為單位間隔繪制（圖 3）。《西太平洋海山區(qū) εNd（t）等值線圖》展示了我們用Surfer軟件繪制的研究區(qū)玄武巖樣品的εNd（t）同位素填圖結(jié)果，其填色等值線圖以0.5為單位間隔繪制（圖4）。

1.2.3 作圖方法

我們利用數(shù)據(jù)處理成圖平臺(tái)（Surfer、Global Mapper、ArcGIS等）將研究區(qū)地球物理、地球化學(xué)數(shù)據(jù)及地質(zhì)資料進(jìn)行了處理、整合和成圖。圖件坐標(biāo)系為WGS 1984坐標(biāo)系，投影方式為等角正圓柱投影，即墨卡托（MERCATOR）投影，基準(zhǔn)緯線為20°N。

圖4 西太平洋海山區(qū)εNd（t）值等值線圖Fig.4 Contour map of εNd（t） value in seamount area of the Western Pacific Ocean

1.3 主要資料來(lái)源

海底地貌數(shù)據(jù)來(lái)源于全球海底地貌數(shù)據(jù)庫(kù)（GEBCO）及中國(guó)科考船多波束地形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；《西太平洋海山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖》資料來(lái)源于世界地質(zhì)圖編圖委員會(huì)（CGMW）[1]，作了部分修改；《西太平洋海山區(qū)布格重力異常圖》格網(wǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源于WGM2012[6]；《西太平洋海山區(qū) εNd（t）等值線圖》中的 228 個(gè) εNd（t）值數(shù)據(jù)來(lái)源于GEOROC和EarthChem全球巖石地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，其他133個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于已發(fā)表論文中的數(shù)據(jù)[7-30]；磁異常條帶數(shù)據(jù)來(lái)自公開(kāi)文獻(xiàn)[4,20,31-32]；磁異常條帶對(duì)應(yīng)的新生代和中生代地質(zhì)年代數(shù)據(jù)分別參考相應(yīng)的文獻(xiàn)[33-34]；構(gòu)造單元名稱部分參照已發(fā)表論文[2,35-37]，其他名稱由本文作者根據(jù)單元內(nèi)重點(diǎn)地理實(shí)體名字命名；斷裂和推斷斷裂根據(jù)洋殼年齡數(shù)據(jù)[38]、洋底斷裂名稱數(shù)據(jù)庫(kù)（SCUFN）、大洋鉆探航次報(bào)告[39]和公開(kāi)文獻(xiàn)[31]等資料綜合繪制；大洋鉆探位置數(shù)據(jù)來(lái)源于DSDP和ODP的航次報(bào)告（DSDP6、7、17、20、41、58、59、60、61、89航次和ODP129、143、144航次）；重點(diǎn)海山的年齡數(shù)據(jù)來(lái)源于公開(kāi)文獻(xiàn)[17,40-43]和中國(guó)大洋航次報(bào)告。

2 構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h2>

2.1 構(gòu)造分區(qū)單元

塊體構(gòu)造學(xué)說(shuō)[44-45]是在全球板塊構(gòu)造理論基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。根據(jù)其大地構(gòu)造體系，它將板塊作為一級(jí)構(gòu)造單元，塊體作為二級(jí)構(gòu)造單元。本次編圖以塊體構(gòu)造學(xué)說(shuō)作為指導(dǎo)思想，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造圖、重力圖、磁力圖、玄武巖εNd（t）等值線圖等圖件成果以及其他資料的綜合研究，本文在研究區(qū)內(nèi)共劃分或圈定出了3個(gè)一級(jí)板塊、22個(gè)二級(jí)分區(qū)塊體、12個(gè)三級(jí)分區(qū)塊體和9個(gè)Nd同位素異常區(qū)（表1）。

2.2 構(gòu)造分區(qū)界線的圈定

按照塊體構(gòu)造理論的基本原則，本次研究根據(jù)區(qū)域內(nèi)海底地形地貌特征、地球物理場(chǎng)、構(gòu)造演化歷史、地殼年齡等資料對(duì)西太平洋海山區(qū)的構(gòu)造單元進(jìn)行了塊體劃分。

一級(jí)構(gòu)造分區(qū)劃分為太平洋板塊、菲律賓海板塊和卡洛琳板塊。太平洋板塊與菲律賓海板塊、卡洛琳板塊和菲律賓海板塊的界線都存在明顯的俯沖帶（圖2）。其中，太平洋板塊沿伊豆-小笠原-馬里亞納海溝向菲律賓海板塊之下俯沖，該俯沖帶表現(xiàn)為典型的海溝地形、劇烈的火山和地震活動(dòng)，因此，可以將海溝直接作為太平洋板塊與菲律賓海板塊的構(gòu)造邊界[46]。同樣地，菲律賓海板塊與其東南側(cè)的卡洛琳板塊在研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造界線為雅浦海溝[47]。卡洛琳板塊沿雅浦海溝向菲律賓海板塊下方俯沖，沿海溝發(fā)育有大角度的逆斷層，并引發(fā)了相關(guān)的地震活動(dòng)[48]。

表1 西太平洋海山區(qū)主要構(gòu)造分區(qū)單元Table 1 Main tectonic units in the seamount area of Western Pacific Ocean

太平洋板塊與卡洛琳板塊的構(gòu)造界線則較為模糊。一種觀點(diǎn)認(rèn)為兩者的界線在卡洛琳隆起和東馬里亞納海盆之間，主要依據(jù)是大洋鉆探58站位和59站位的基底分別為漸新世和中生代（圖1），因此板塊界線可能在兩站位之間[49]。另外，卡洛琳高原（卡洛琳隆起區(qū)西部）玄武巖具有低Sm/Yb等地球化學(xué)特征，推斷其下方的卡洛琳板塊年齡更小、巖石圈更薄，可能位于新的卡洛琳板塊上。而卡洛琳群島的Truk、Ponape和Kusaie島則位于古老的太平洋板塊上[43]。但是，卡洛琳隆起和東馬里亞納海盆之間不存在海溝地形，不符合板塊邊界的基本條件。結(jié)合本研究搜集的區(qū)域重力場(chǎng)特征和磁異常條帶資料分析，本文傾向于采納另一種觀點(diǎn)，即太平洋板塊與卡洛琳板塊之間以索倫海槽和穆紹海槽（圖上未顯示）為界[2,50-51]。主要依據(jù)有：（1）索倫海槽和穆紹海槽具有強(qiáng)烈的負(fù)地形，水深分別可達(dá)4 000和7 000 m；（2）索倫海槽和穆紹海槽的板塊邊界剖面具有極不尋常的變形構(gòu)造特征，變形強(qiáng)度向穆紹海槽方向增加[50]；（3）卡洛琳板塊邊界的地質(zhì)和地球物理證據(jù)顯示，在索倫海槽區(qū)域，卡羅琳板塊洋殼往太平洋洋殼上逆沖，而沿著穆紹海槽，卡洛琳盆地正俯沖到太平洋板塊之下，兩者俯沖極性相反[52]；（4）卡洛琳板塊南邊的新幾內(nèi)亞海溝（圖上未顯示）也反映了卡洛琳板塊和澳大利亞板塊之間匯聚的特征，因?yàn)樵谠撨吔缦路酵ㄟ^(guò)地震層析成像檢測(cè)到了俯沖板塊的存在[53]。

二級(jí)構(gòu)造分區(qū)的塊體劃分主要以弧盆體系、地形地貌、布格重力異常等基準(zhǔn)劃分。其中菲律賓海板塊的二級(jí)構(gòu)造分區(qū)以弧盆體系劃分。菲律賓海板塊的盆地和弧（或海嶺）水深差別較大，在地貌上表現(xiàn)出明顯的變化（圖1）。菲律賓海板塊各塊體的布格重力異常差異也很明顯，西菲律賓海盆、四國(guó)-帕里西維拉海盆和馬里亞納海槽表現(xiàn)為基本連續(xù)的重力高值，海盆兩側(cè)的海嶺重力異常值較低（圖3）。3個(gè)海盆的磁異常特征也各有差別，西菲律賓海盆識(shí)別出的磁異常條帶為C22-C24，方向?yàn)楸蔽魑飨颍凰膰?guó)-帕里西維拉海盆識(shí)別出的磁異常條帶為C5-C9，北部為北北西向，南部為近南北向，而南部擴(kuò)張脊東側(cè)未識(shí)別出明顯的磁異常條帶；馬里亞納海槽北部的磁異常調(diào)查結(jié)果識(shí)別出的磁異常條帶為C1-C3，展布方向?yàn)楸北蔽飨颍▓D1）。塊體構(gòu)造屬性和形成年代也是板塊內(nèi)部塊體劃分的重要依據(jù)，西菲律賓海盆形成于32～60 Ma；四國(guó)-帕里西維拉海盆形成于29～16 Ma，兩者都屬于典型的弧后擴(kuò)張盆地，至今已停止擴(kuò)張；馬里亞納海槽從5 Ma之前開(kāi)始形成，也屬于典型的弧后擴(kuò)張盆地，至今仍在活動(dòng)[20,51]（圖2）。伊豆-小笠原島弧與由西馬里亞納海嶺、馬里亞納海槽和馬里亞納島弧組成的塊體沿小笠原高原南緣分為南北兩部分，兩者表現(xiàn)出不同的地質(zhì)特征，包括弧巖漿作用的活動(dòng)時(shí)代和地球化學(xué)特征[2]。

太平洋板塊和卡洛琳板塊的二級(jí)構(gòu)造單元主要根據(jù)地形地貌、布格重力異常圖（550×10-5m/s2等值線）和磁異常條帶的特征（信號(hào)強(qiáng)度、展布方向及對(duì)應(yīng)的年齡）等綜合信息劃分為海盆和隆起區(qū)（圖1）。首先從水深和地貌情況來(lái)看，太平洋板塊可大致分為北部、中部和南部3個(gè)海盆區(qū)。3個(gè)海盆區(qū)中布格重力異常值為（550～600）×10-5m/s2的海盆有兩個(gè)（圖3），為太平洋板塊西南部的中太平洋海盆和瑙魯海盆，兩海盆中斷裂方向?yàn)楸北蔽飨颍女惓l帶為北東東向（圖1）。其余海盆中都存在大面積布格重力異常值大于600×10-5m/s2的區(qū)域，可以被進(jìn)一步細(xì)分（圖3）。結(jié)合海底斷裂和磁異常特征，北部海盆區(qū)可一分為二，西側(cè)為納杰日達(dá)海盆（Nadezhda），區(qū)內(nèi)斷裂以北西向?yàn)橹鳎鏚ashima斷裂帶，識(shí)別出的磁異常條帶分布方向?yàn)楸睎|向；東側(cè)為卡爾塔格拉夫海盆（Kartagraf），區(qū)內(nèi)斷裂帶以北東向?yàn)橹鳎鏢-Shatsky、Mendocino和Waghenaer斷裂帶，識(shí)別出的磁異常條帶展布方向?yàn)楸蔽飨颉Ｖ胁亢Ｅ鑵^(qū)主要為皮加費(fèi)塔海盆，區(qū)內(nèi)斷裂以北西向?yàn)橹鳎鏞gasawara斷裂帶，識(shí)別出的磁異常條帶為北東向，東南側(cè)磁異常信號(hào)弱，前人稱為“侏羅紀(jì)磁靜區(qū)”[54]。南部海盆區(qū)主要為東馬里亞納海盆，區(qū)內(nèi)斷裂呈北西向，識(shí)別出的磁異常條帶為北東向。中太平洋海盆和瑙魯海盆、皮加費(fèi)塔海盆和東馬里亞納海盆具有相似的斷裂走向和磁條帶特征，它們?cè)缙诳赡芫哂邢嗨频臉?gòu)造演化歷史，后期受斷裂和板內(nèi)海山的影響而形成了獨(dú)立的塊體。因此，由板內(nèi)海山群形成的地殼隆起組成了太平洋板塊的另一種塊體單元。結(jié)合地貌和重力異常特征，太平洋板塊可劃分出Shatsky隆起區(qū)、Hess隆起區(qū)、小笠原-威克隆起區(qū)、中太平洋隆起區(qū)、麥哲倫隆起區(qū)、馬紹爾隆起區(qū)和卡洛琳隆起區(qū)（圖1）。值得說(shuō)明的是，卡洛琳隆起區(qū)僅包含了傳統(tǒng)上的卡洛琳脊，而西卡洛琳脊則位于卡洛琳板塊內(nèi)。近南北向的奧瑞皮克隆起將卡洛琳板塊劃分為兩個(gè)單元，分別為西卡洛琳海盆和東卡洛琳海盆。西卡洛琳海盆從北到南分別被西卡洛琳海脊、雅浦海溝、阿玉海槽和新幾內(nèi)亞海溝所圍饒，東卡洛琳海盆從北至南的界線分別是索倫海槽、穆紹海槽和馬努斯海溝[2,51]。

三級(jí)構(gòu)造分區(qū)的界線主要根據(jù)塊體的地質(zhì)特征、構(gòu)造演化歷史和布格重力異常圖（500×10-5m/s2等值線）圈定（圖1）。在菲律賓海板塊，三級(jí)構(gòu)造界線在四國(guó)-帕里西維拉海盆和伊豆-小笠原島弧內(nèi)圈定。前人根據(jù)海底地形和海盆形成時(shí)擴(kuò)張方向的差異可將四國(guó)-帕里西維拉海盆分為四國(guó)海盆和帕里西維拉海盆，兩者以索夫干斷裂（也稱索夫干構(gòu)造線）為界[2]。大洋鉆探449號(hào)站位對(duì)帕里西維拉海盆西部現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果表明，帕里西維拉海盆形成于大約30至18 Ma之間，大約在四國(guó)海盆形成5 Ma之后[55]。在島弧區(qū)，索夫干斷裂把伊豆-小笠原弧細(xì)分為伊豆島弧和小笠原島弧，因?yàn)樗鞣蚋蓸?gòu)造線是伊豆-小笠原弧南部高伸展區(qū)域和北部很少或沒(méi)有伸展區(qū)域之間的調(diào)節(jié)斷層[39]。在太平洋板塊，三級(jí)構(gòu)造界線只在小笠原-威克隆起區(qū)、麥哲倫隆起區(qū)和馬紹爾隆起區(qū)圈定。小笠原-威克隆起自西向東劃分為小笠原高原、迪亞戈海山群和馬爾庫(kù)斯威克海山群；麥哲倫隆起區(qū)自北向南劃為騏駱海山群、采薇海山群和嘉偕海山群；馬紹爾隆起區(qū)自西向東劃為馬紹爾西海山群和馬紹爾東海山群。

3 Nd同位素填圖

Sm、Nd具有相似的地球化學(xué)性質(zhì)，除了巖漿作用過(guò)程中Sm/Nd的比值能發(fā)生一定的變化，其他地質(zhì)作用很難使其分離。因此，Sm-Nd同位素體系可以用來(lái)判別巖石圈演化過(guò)程中區(qū)域初生地殼加入與殼幔物質(zhì)再循環(huán)機(jī)制、對(duì)巖漿物質(zhì)來(lái)源等重要地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行示蹤研究，而Nd同位素填圖是建立在Sm-Nd同位素系統(tǒng)基礎(chǔ)上的地球化學(xué)研究方法之一。在陸地上，區(qū)域性的Nd同位素填圖主要用來(lái)約束塊體邊界、討論殼幔混合、地幔源區(qū)和巖石成因作用[56-58]。近年來(lái)，海山區(qū)玄武巖的同位素研究主要用于巖石成因和源區(qū)探討，而應(yīng)用Nd同位素填圖的方法來(lái)約束塊體邊界信息的研究較少[20,43]。

我們重新整理和計(jì)算了前人在西太平洋地區(qū)已發(fā)表的同位素?cái)?shù)據(jù)，再采用克里格網(wǎng)格化方法將得到的 εNd（t）值繪制了《西太平洋海山區(qū) εNd（t）等值線圖》。地球化學(xué)異常是相對(duì)背景而存在的值特高或特低的現(xiàn)象，是元素地球化學(xué)分布的特殊模式。地球化學(xué)異常存在的地方稱為異常區(qū)，而西太平洋海山區(qū)玄武巖的εNd（t）異常區(qū)可以為構(gòu)造分區(qū)單元提供深部軟流圈地幔結(jié)構(gòu)和成分的信息。因此，我們?cè)谲浖詣?dòng)生成的εNd（t）等值線圖上，結(jié)合西太平洋海山區(qū)各構(gòu)造分區(qū)單元不同的地質(zhì)屬性和地球物理資料，在研究區(qū)內(nèi)圈定了9個(gè)異常區(qū)（圖4，自西向東依次編號(hào)）。其中，Nd-1、Nd-2和Nd-3為弧和弧后盆地的同位素異常區(qū)，其他為西太平洋海山和海盆構(gòu)造單元中的異常區(qū)。

Nd-1異常區(qū)位于帕里西維拉海盆，區(qū)內(nèi)共有7 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，北側(cè) εNd（t）值為 9.95，中部 2 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值為6.43和7.08，南側(cè)較低，4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的值為6.05～6.31，平均值為6.86。Nd-2異常區(qū)位于小笠原島弧，區(qū)內(nèi)共有 48個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為2.89～7.70，平均值為4.58。Nd-3異常區(qū)位于馬里亞納海槽，區(qū)內(nèi)共有29個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為 6.08～11.9，異常區(qū)中部和南側(cè)的 εNd（t）值較北側(cè)高，總體平均值為9.57。Nd-4異常區(qū)位于迪亞戈海山群，區(qū)內(nèi)共有8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為 2.25～8.43，εNd（t）平均值為 5.69。Nd-5 異常區(qū)位于皮加費(fèi)塔海盆中部，共有45個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，εNd（t）值范圍為4.00～15.7，平均值為9.48。Nd-6異常區(qū)位于麥哲倫隆起區(qū)，共有9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為-4.03～2.37，平均值為-1.10。Nd-7異常區(qū)位于卡爾塔格拉夫海盆，共有6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為10.4～14.7，平均值為11.8。Nd-8異常區(qū)位于馬爾庫(kù)斯威克海山群東側(cè)，共有6個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為 6.98～11.0，平均值為 9.17。Nd-9異常區(qū)位于馬紹爾西海山群，共有4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分布，εNd（t）值范圍為-1.52～1.62，平均值為-0.08。對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)，西太平洋海山區(qū)存在四種類型的Nd同位素異常區(qū)：εNd（t）平均值大于11 的為特虧損區(qū)，如 Nd-7 異常區(qū)；εNd（t）平均值在7～11范圍內(nèi)的為較虧損區(qū)，如Nd-3、Nd-5和Nd-8 異常區(qū)；εNd（t）平均值在 0～7 范圍內(nèi)的為弱虧損區(qū)，如 Nd-1、Nd-2 和 Nd-4 異常區(qū)；εNd（t）平均值小于0的為富集區(qū)，如Nd-6和Nd-9異常區(qū)（圖4）。

在板塊構(gòu)造的框架下，塊體構(gòu)造理論是劃分菲律賓海板塊構(gòu)造單元最合適的方法之一。與此同時(shí)，本文另外提出玄武巖εNd（t）值也可以作為塊體劃分的一個(gè)重要手段。帕里西維拉海盆和馬里亞納海槽分別是停止擴(kuò)張和正在擴(kuò)張的弧后盆地，兩者Nd同位素填圖結(jié)果存在著較大的差別。馬里亞納海槽的玄武巖（平均 εNd（t）值為 9.57）Nd 同位素比帕里西維拉海盆的玄武巖（平均εNd（t）值為6.86）更為虧損，經(jīng)向上，帕里西維拉海盆的εNd（t）值由北向南逐漸降低，而馬里亞納海槽的εNd（t）值則有相反的現(xiàn)象，其南部存在εNd（t）的最高值。馬里亞納海槽南部與北部相對(duì)高εNd（t）值區(qū)被中間一個(gè)相對(duì)狹窄的εNd（t）低值區(qū)隔開(kāi)，反映了下伏軟流圈地幔成分的不均一性。小笠原島弧玄武巖的εNd（t）值是弱虧損區(qū)里最低的（平均 εNd（t）值為 4.58），與新生弧后盆地——馬里亞納海槽的玄武巖Nd同位素強(qiáng)烈虧損的特征形成了鮮明的對(duì)比。從馬里亞納海槽往北，玄武巖的εNd（t）值有一個(gè)逐漸降低的趨勢(shì)，其源區(qū)可能經(jīng)歷了巖漿混合、地殼深熔等過(guò)程，是新生島弧成熟化的標(biāo)志[59]。

麥哲倫隆起區(qū)、小笠原-威克隆起區(qū)的海山群是中國(guó)大洋調(diào)查的重點(diǎn)區(qū)域。從前人資料來(lái)看，兩個(gè)隆起區(qū)的海山群地貌、形成時(shí)代和底質(zhì)分布都有較大的差異，本文討論的Nd同位素填圖結(jié)果也體現(xiàn)了這一特征。麥哲倫隆起區(qū)具有富集的Nd同位素異常區(qū)（平均 εNd（t）值為-1.10），現(xiàn)有數(shù)據(jù)點(diǎn)都分布于采薇海山群南部和嘉偕海山群北部，大面積低的εNd（t）值指示了海山玄武巖巖漿源區(qū)可能包含少量古老地殼的組分[60]。小笠原-威克隆起區(qū)存在一個(gè)Nd同位素弱虧損區(qū)和一個(gè)較虧損區(qū)。Nd同位素弱虧損區(qū)位于迪亞戈海山群（數(shù)據(jù)來(lái)自Himu海山和 Golden-Dragon 海山，平均 εNd（t）值為 5.69），同時(shí)還有數(shù)據(jù)顯示，迪亞戈海山群的玄武巖具有異常高的206Pb/204Pb比值，反映了該區(qū)存在一個(gè)特殊的地幔源區(qū)[20,61]。小笠原-威克隆起區(qū)的較虧損區(qū)位于馬爾庫(kù)斯威克海山群（平均 εNd（t）值為 9.17），以上說(shuō)明了小笠原-威克隆起區(qū)與麥哲倫隆起區(qū)下伏地幔的成分存在顯著的差別。據(jù)前人研究，馬紹爾隆起區(qū)的海山和麥哲倫隆起區(qū)的海山形成年代都為100～80 Ma，海山鏈近平行展布，距離小于1 000 km，同位素組分都接近南太平洋同位素和熱異常區(qū)（SOPITA）[20-21]。根據(jù)本文統(tǒng)計(jì)的資料，馬紹爾隆起區(qū)的海山玄武巖（平均 εNd（t）值為-0.08）具有和麥哲倫隆起區(qū)玄武巖（平均 εNd（t）值為-1.10）相近的εNd（t）值，都屬于 Nd 同位素富集區(qū)，更加說(shuō)明了它們具有相似的巖漿源區(qū)。

皮加費(fèi)塔海盆和卡爾塔格拉夫海盆的玄武巖Nd同位素?cái)?shù)據(jù)較少，且數(shù)據(jù)基本上都集中于一個(gè)站位。皮加費(fèi)塔海盆存在一個(gè)Nd同位素富集區(qū)，而卡爾塔格拉夫海盆存在研究區(qū)平均εNd（t）值最高（11.7）的Nd同位素特虧損區(qū)。海盆里的所有玄武巖樣品都是通過(guò)大洋鉆探的方式獲得的，它們都屬于MORB成因。皮加費(fèi)塔海盆所處的洋殼（801站位）形成時(shí)代是中侏羅世，而卡爾塔格拉夫海盆所處的洋殼（307站位）形成時(shí)代是晚侏羅世（圖2）。與東馬里亞納海盆中侏羅世洋殼玄武巖（802站位）的 εNd（t）值（6.39～7.14）相比，皮加費(fèi)塔海盆的Nd 同位素更為虧損（平均 εNd（t）值為 9.48），這可能與不同時(shí)代洋殼的源區(qū)性質(zhì)差異有關(guān)。而卡爾塔格拉夫海盆玄武巖的Nd同位素（平均εNd（t）值為11.76）比東馬里亞納海盆虧損得多，可能是由于中侏羅世不同的古洋中脊（伊澤納奇板塊、法拉隆板塊和太平洋板塊之間的洋中脊）[62]下方軟流圈地幔性質(zhì)差異造成的。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)研究人員在西太平洋海山區(qū)內(nèi)多年的調(diào)查成果，繪制了西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖，包括1幅主圖和3幅輔圖，主圖為《西太平洋海山區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖》，輔圖分別為《西太平洋海山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖》、《西太平洋海山區(qū)布格重力異常圖》和《西太平洋海山區(qū) εNd（t）等值線圖》。

（2）總結(jié)了西太平洋海底地貌、地質(zhì)和地球物理等綜合信息，初步對(duì)海山區(qū)進(jìn)行了構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑矂澐殖隽?個(gè)一級(jí)板塊、22個(gè)二級(jí)分區(qū)塊體、12個(gè)三級(jí)分區(qū)塊體。

（3）首次搜集整理了西太平洋地區(qū)玄武巖εNd（t）同位素?cái)?shù)據(jù)，在研究區(qū)圈定了9個(gè)Nd同位素異常區(qū)，并將異常區(qū)大致分為特虧損區(qū)、較虧損區(qū)、弱虧損區(qū)和富集區(qū)四類。其中，麥哲倫隆起區(qū)南部和馬紹爾隆起區(qū)西部玄武巖的εNd（t）值接近于0，Nd同位素具有相對(duì)富集的特征，小笠原島弧玄武巖的Nd同位素具有相對(duì)較虧損的特征，而皮加費(fèi)塔海盆和卡爾塔格拉夫海盆玄武巖的Nd同位素具有相對(duì)虧損或強(qiáng)烈虧損的特征。