北沖繩海槽不尋常之張裂模式
郭本垣
中央研究院地球科學研究所
沖繩海槽是琉球陸塊張裂系統的一部分。全面了解沖繩海槽發展模式得仰賴地震學方法沿軸分段描繪再綜合解釋。2018-2019，地球所在中研院主題計畫與TORI的支助下，在北沖繩(NOT)之南段布下35部之海底地震儀(OBS)陣列(圖一)。我們捨棄由台灣出發向東延展之作法，而一舉進入一個全然未知的水域，企圖由另一端來探討沖繩海槽的動力學。
本篇主要報導最近的成果：以周遭噪訊法來建立北沖繩地殼的三維速度(Vs)與非均向性模型(ambient noise tomography; ANT) (Chen et al., 2024)。圖二顯示，Vs之側向變化主要彰顯弧後–弧前之快–慢速度差異，並無太多新意。相對而言，非均向性則顯示自淺部地殼起，快方向方位角ɸ主要平行島弧，但到了20 km深度，ɸ轉了90°而與島弧垂直，接近一般對弧後擴張之理解。
為什麼一個張裂中的弧後盆地在地殼內不會產生沿張裂方向的ɸ？答案要從GPS向量說起 (圖一)：琉球島弧之撤退在北沖繩並非與沖繩海槽正交，而是高度斜交。此右旋剪切力施加在沖繩海槽，使其地殼處於在垂直面上平行島弧之剪切形變。大陸地殼礦物如角閃石、雲母等都期望在此應力下排列出地震學足以觀測到的非均向性。未來，地球所需要將OBS陣列部署在沖繩海槽之中段與南段，以求全面瞭解琉球張裂系統之運作機制。
圖一、沖繩海槽，OBS陣列 (圓圈)，與GPS向量(紅箭頭)。
圖二、三維 ANT，深度涵蓋4 – 35 km. Amami Island (AI) 作為地理參考點。Vs 以弧後–弧前差異為主。非均向性之快方向由平行島弧隨深度轉為垂直島弧。
圖三。
參考文獻
Chen, K.-X., Kuo, B.-Y., Lin, T.-J., Lin, P.-Y. P., Gung, Y., Tan, E., Kodaira, S., Ishihara, Y., Nakamura, M., Arai, R., Lee, F.-Y., Hung, S.-H., Chen, K. H., Lin, C.-R., & Wang, C.-C. (2024). Shear‐Dominant Continental Rifting in Northern Ryukyu Revealed by Ambient Noise Tomography. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 129(11), e2024JB029448. https://doi.org/10.1029/2024jb029448