Нанкайский желоб (南海トラフ, Nankai Torafu , Южноморский желоб) — подводный желоб, расположенный к югу от региона Нанкайдо японского острова Хонсю , простирающийся примерно на 900 км (559 миль) от берега. Основной разлом , мегавзброс Нанкай, является источником разрушительных землетрясений Нанкайского мегавзброса , в то время как сам желоб потенциально является крупным источником углеводородного топлива в форме метанового клатрата .
В тектонике плит Нанкайский желоб обозначает зону субдукции , вызванную субдукцией Филиппинской морской плиты под Японию, часть Евразийской плиты (Канда и др., 2004). Эта граница плиты была бы океанической впадиной, если бы не большой поток осадков, заполняющих впадину. Внутри Нанкайского желоба находится большое количество деформированных осадков впадины (Айк, 2004), что делает его одним из лучших примеров аккреционной призмы на Земле . Кроме того, исследования сейсмического отражения выявили наличие возвышенностей фундамента, которые интерпретируются как подводные горы, покрытые осадками (Айк, 2004). Северная часть впадины известна как впадина Суруга , в то время как на востоке находится впадина Сагами . Нанкайский желоб проходит примерно параллельно Японской срединной тектонической линии .
.jpg/1280px-Map00148_(28286522445).jpg)
Традиционные геологические оценки скоростей движения плит затруднены в Нанкайском желобе, поскольку там нет спрединговых хребтов, ограничивающих тектоническую плиту . Эта область не была в исходных моделях NUVEL (DeMets et al., 1990). Однако более позднее исследование, включавшее плиту Филиппинского моря, было основано на данных из модели NUVEL-1A (Zang et al., 2002). Это исследование оценивает, что субдукция в Нанкайском желобе составляет около 43 мм/год. Расчеты на основе REVEL показывают, что в желобе нет накопления напряжений. Скорости движения были рассчитаны 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 плит NUVEL-1A не включает плиту Филиппинского моря. Это связано с тем, что математика этой модели использовала только двенадцать плит, а Филиппинское море и конвергентная окраина Евразии не были включены. Однако, используя движение плит от Евразии до Северной Америки, 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 дальнейшем пересмотре.
Отложения в желобе в основном представляют собой турбидиты траншейно - клинового типа (Spinelli et al., 2007). Имеются признаки увеличения сохранения пористости в породе. Обычно пористость уменьшается с увеличением глубины. Однако на глубине на участке бурения 1173 наблюдается аномальное сохранение пористости. Это объясняется постседиментационной опаловой цементацией, которая сохраняет пористость (Spinelli et al., 2007). Детритовые глины, в первую очередь смектит , демонстрируют изменения во времени и местоположении в желобе Нанкай, а также в бассейне Сикоку. На глубине наблюдается увеличение содержания смектитовой глины в осадках, что позволяет предположить, что произошло изменение в исходной породе осадконакопления (Steurer et al., 2003). Кроме того, происходит геотермальное изменение смектита, в результате которого он превращается в иллитовую глину (Steurer et al., 2003).
Нанкайский желоб активно деформируется и является регионом сейсмической активности. Деформация сосредоточена в самой внешней черепитчатой зоне, при этом значительное количество «внеочередных» надвигов происходит в сторону суши. На основе работы Operto et al., 2006, несколько областей интенсивной тектонической активности в Нанкайском желобе были выявлены с помощью полноволновой томографии. Верхняя часть верхней аккреционной призмы и лежащий под ней упор в настоящее время подвергаются значительному давлению сжатия. Несколько надвигов были выявлены Operto et al., 2006, из которых наиболее активны надвиги, расположенные ближе всего к зоне субдукции. Кроме того, Pisani et al., 2006, идентифицировали протонадвиги и поверхности деколлементации вдоль Нанкайского желоба. В последнее время возрос интерес к выделению воды из иллитовых глин в субдукционных отложениях. Превращение смектита в иллит (иллитизация) в зонах субдукции, вероятно, обусловлено более высокой температурой, обнаруженной в зоне субдукции, по сравнению с не субдуцирующими отложениями (Saffer et al., 2005). Экспедиция IODP 370 будет стремиться найти температурный предел самой глубокой жизни на Земле путем бурения в желобе Нанкай, где тепловой поток особенно высок вблизи его границы с субдуцирующей молодой, горячей тектонической плитой Филиппинского моря. В целевом месте геотермический градиент примерно в четыре раза круче, чем в других местах Тихого океана. Достижение температуры около 130 °C в других районах потребовало бы сбора кернов с глубины около 4 километров под морским дном, а не 1,2 километра, как планировала экспедиция 370. [1] В конечном итоге экспедиция IODP 370 достигла температуры ~120 °C на глубине 1,2 километра под морским дном [2] [3] с минеральными доказательствами, показывающими, что существуют локализованные глубины со значительно более высокими температурами из-за горячих жидкостей. [3]
Нанкайский прогиб является приповерхностным продолжением зоны активной сейсмичности, которая погружается под юго-запад Японии. Зона разрыва была разделена на пять областей относительно сейсмического моделирования (Mitsui et al., 2004). Эти пять подразделений показывают интересные различия в поведении землетрясений : частота землетрясений варьируется в 90-150-летнем цикле (Mitsui et al., 2004; Tanioka et al., 2004), схожие случаи сдвига вдоль сегментов разлома, порядок образования разломов подразделений и, наконец, различные особенности обрушения. Гидрологические обсерватории были размещены в скважинах, пробуренных в 2000 году ( участки IODP 808 и 1173), в попытке количественно оценить изменения давления поровой жидкости, которые являются результатом надвигающейся плиты Филиппинского моря (Davis et al., 2006). Участок 808 расположен в передней части главного надвига, тогда как участок 1173 расположен примерно в 11 км от зоны фронтального надвига (Hitoshi et al., 2006). Другими интересными результатами измерений давления были изменения давления, вызванные деформацией осадков вблизи скважин и эффектом очень слабых роев землетрясений во время изменений давления (Davis et al., 2006). Рабочая гипотеза заключается в том, что изменения давления указывают на изменение упругой деформации внутри формации (Davis et al., 2006).
Изменение давления в сторону моря, измеренное скважинными приборами, вероятно, указывает на релаксацию осадков от предыдущего крупного землетрясения. Кроме того, кратковременная сейсмичность, по-видимому, имеет некоторую степень зависимости от батиметрических возвышенностей, таких как подводные горы. К такому выводу пришли Канда и др., 2004, с помощью инверсионного анализа сейсмических данных. Исторически самое последнее крупномасштабное землетрясение, произошедшее в желобе Нанкай, произошло в 1944 году у полуострова Кии . Используя недавние исследования сейсмографов морского дна, было определено, что большая часть сейсмичности происходит вблизи оси желоба (Обана и др., 2006). Вдоль западной части Нанкайского желоба сейсмичность, по-видимому, связана с неровностями в структуре земной коры, такими как трещины, образовавшиеся в результате субдуцированного морского дна, включая кору задугового бассейна бассейна Сикоку , а также из-за серпентинизации верхней мантии под нависающей плитой (Obana et al., 2006). Недавние крупномасштабные землетрясения, вызванные субдукцией вдоль Нанкайского желоба, произошли в областях крупномасштабного увеличения угла падения субдуцирующей плиты (Hori et al., 2004).
Буровые керны с морского края Нанкайского желоба (где тепловой поток один из самых высоких в регионе) показывают, что осадки там достигают только термической зрелости до нефтяного окна или раннего нефтяного окна. [3] Однако желоб потенциально является крупным источником углеводородного топлива в форме метанового клатрата. Тем не менее, по состоянию на 2014 год [обновлять]коммерческая эксплуатация не ведется.
На глубине в океаническом дне в некоторых случаях вода может образовывать твердую структуру, похожую на лед, в кристаллической решетке которой заперт метан, образуя газовые гидраты . Источником воды для образования газовых гидратов часто является обезвоживание погружающейся плиты, а также перекрывающей плиты (Muramatsu et al., 2006). Газовые гидраты, ближайшие к впадине, по-видимому, в основном поступают из-за обезвоживания, связанного с субдукцией, в то время как по мере увеличения расстояния от впадины источником становится скорее боковое перемещение вод, обогащенных метаном (Muramatsu et al., 2006). Это было определено путем бурения серии скважин и измерения концентрации, а также радиометрического определения возраста галогенных элементов йода, брома и хлора (Tomaru et al., 2007). Определение возраста йода указало на множественные источники метана.
Было подсчитано, что конвергентные окраины могут содержать до двух третей общего объема газовых гидратов на Земле (Kastner, 2001). Нанкайский желоб был описан как содержащий большое количество газовых гидратов и является одним из наиболее изученных мест образования газовых гидратов (Collett, 2002; Saito et al., 2007). Информация о газовых гидратах в Нанкайском желобе была первоначально опубликована в 2000 году Японской национальной нефтяной корпорацией. Данные в пресс-релизе были получены из серии скважин, которые были начаты в конце 1990-х годов. В этой области основными седиментологическими контролями накопления газовых гидратов являются богатые песком области желоба (Collett, 2002). Бурение скважин указывает на наличие по крайней мере трех зон газовых гидратов. Krason, 1994, подсчитал, что в газовых гидратах содержится от 0,42 до 4,2×10 12 кубических метров метана. Сейсмически высокое дно, имитирующее отражатели, считается признаком газовых гидратов (Colwell et al., 2004). Горизонты, богатые метаном, были идентифицированы как области более высокого затухания звуковых частот (от 10 до 20 кГц) и только небольшого затухания сейсмических частот (от 30 до 110 Гц) (Matsushima, 2006).
Аккреционный комплекс Нанкай — это область с высоким тепловым потоком. [1] Его термическая история сложна из-за множественных событий нагрева или изменений свойств. Экспедиции IODP пробурили аккреционный комплекс Нанкайского желоба и выявили термическую историю с помощью анализа кернов. [4] Первоначально эта область была бассейном (бассейн Сикоку) с активной гидротермальной активностью во время ее формирования. [3] Когда формирование бассейна прекратилось и началось осадконакопление, осадки действовали как одеяло, удерживая тепло внизу. Быстрое осадконакопление привело к большему удержанию тепла. Также существовал подземный поток флюидов, причем флюиды были намного горячее современной температуры осадков, [3] что повлияло на минерализацию и, потенциально, на физические и биологические свойства региона.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )