地球大陸邊緣構(gòu)造與板塊俯沖帶

1、地球大陸邊緣構(gòu)造與板塊俯沖帶（3）胡經(jīng)國第三節(jié) B 型俯沖與 A 型俯沖一、B型俯沖與A型俯沖概述1、B 型俯沖與 A 型俯沖的概念、B型俯沖根據(jù)海底擴張和地幔對流理論，大洋板塊從洋中脊運動到深海溝以后，便 沿著貝尼奧夫帶，在島弧外側(cè)的海溝中向大陸板塊下俯沖消減，而大陸板塊則 相應地向大洋板塊仰沖，這種發(fā)生在大洋板塊與大陸板塊之間的俯沖消減作用 稱為B型俯沖（B-Subduction）。它是為了紀念 H.Benioff （H 貝尼奧夫）而 命名的。B 型俯沖典型實例是西太平洋邊緣太平洋板塊向歐亞大陸板塊下俯沖消 減，導致形成了一系列向大洋板塊逆沖的逆沖推覆體帶。、 A 型俯沖根據(jù)地殼變形和地球

2、物理研究，板塊之間在碰撞以后，板塊運動并沒有終 止，而以陸內(nèi)俯沖方式繼續(xù)；褶皺造山帶向前陸盆地逆沖推覆，而前陸盆地所 在的巖石圈則發(fā)生基底拆離，向褶皺造山帶之下俯沖，這種發(fā)生在大陸巖石圈 內(nèi)部的俯沖作用稱為A型俯沖（A-Subduction）。它是為了紀念1906年首次提 出這種俯沖的 O.Ampferer 而命名的。A 型俯沖也就是大陸板塊內(nèi)的地臺向褶皺造山帶俯沖，表現(xiàn)為褶皺造山帶 向前陸逆沖。 A 型俯沖表現(xiàn)為大陸巖石圈基底滑脫（拆離）和褶皺逆沖構(gòu)造。 北美科迪勒拉造山帶向北美地臺的逆沖以及阿巴拉契亞造山帶向北美地臺的逆 沖均屬這一俯沖作用類型。2、俯沖類型的劃分、洋殼向洋殼島弧俯沖（島弧

3、一海溝型）屬于洋洋匯聚邊緣。主要特點：島弧和火山活動，大規(guī)模的變質(zhì)作用，巖漿侵入較少。、洋殼向大陸俯沖（山弧一海溝型）屬于洋陸匯聚邊緣主要過程：增生楔變形；大陸邊緣變形成為島山帶；山根的高溫高壓變質(zhì) 作用；下行板片上覆地幔部分熔融，導致巖漿分異作用形成安山質(zhì)或更酸性的 巖漿，火山活動普遍。造山帶深部花崗質(zhì)巖基和變質(zhì)沉積巖發(fā)育。例如，安第 斯山。、大陸向大陸俯沖/碰撞例如，珠穆朗瑪峰。二、B型俯沖特征B 型俯沖發(fā)生在大洋板塊前緣深海溝部位。在俯沖過程中，淺部洋殼因機械摩擦作用產(chǎn)生一系列強烈的剪切破裂，其 破裂的洋殼碎片被大量海底沉積物質(zhì)所膠結(jié)形成構(gòu)造混雜巖，并以增生楔形式 加積于大陸或島弧的外側(cè)

4、。在B型俯沖帶上，大部分洋殼沿著深海溝俯沖并下插到地下不同深度，其 中一部分洋殼重熔、上涌形成以鈣堿性為主的島弧火山巖漿；另一部分洋殼在 更深部重熔，返回到地幔中。所以， B 型俯沖可以導致活動大陸邊緣發(fā)生強烈的造山運動和巖漿活動， 以及變質(zhì)作用和成礦作用。在大洋封閉以前，經(jīng)過漫長的 B 型俯沖階段，也是洋殼逐步轉(zhuǎn)化為陸殼的 過程，長英質(zhì)成分不斷增加，鎂鐵質(zhì)成分相對減少。地殼厚度增加，寬度擴 大。三、A 型俯沖的特征A 型俯沖又稱為 “陸內(nèi)俯沖作用 ”、 “硅鋁層俯沖作用 ”、 “薄皮板塊構(gòu)造作 用”、 “板塊內(nèi)俯沖作用 ”。A 型俯沖作用往往與早期 B 型俯沖作用伴生，俯沖作用的結(jié)果常常導致

5、地 殼的縮短加厚。俯沖下去的巖塊大多數(shù)是沉積巖楔形體，發(fā)育有疊瓦狀逆斷層 帶和復雜的推覆體，很少出現(xiàn)深源地震。北美科迪勒拉造山帶向北美地塊的逆沖以及阿巴拉契亞造山帶向北美地塊 的逆沖，都屬于這種類型。第四節(jié) 海溝俯沖帶（ B 型俯沖）俯沖作用有兩種不同的情況：一種是俯沖加積（增生）作用，產(chǎn)生構(gòu)造混 雜巖加積（增生）；另一種是俯沖侵蝕作用，導致陸殼侵蝕后退。俯沖加積（增生）作用和俯沖侵蝕作用，都是俯沖邊緣重要的構(gòu)造地質(zhì)作 用。它們中的任何一種都可以在板塊演化階段起主導作用。俯沖加積（增生）作用和俯沖侵蝕作用，都發(fā)生在匯聚型板塊邊界上。為 了便于區(qū)分和反映活動大陸邊緣的特征，將前者所在邊界稱為擠壓

6、匯聚型板 塊邊界，將后者所在邊界稱為拉張匯聚型板塊邊界。、俯沖加積（增生）作用在大洋地殼沿著俯沖帶向下俯沖時，洋盆上沉積的深海相碳酸鹽巖、硅質(zhì) 巖、或深海軟泥以及海溝附近的陸源濁流沉積物，由于固結(jié)差，多未成巖，因 而在強烈的擠壓、剪切在作用下，容易沿著洋殼基底界面被刮削下來。其下伏 的洋殼熔巖基底也有一部分被刮削下來形成洋殼碎片。從而，在大陸邊緣形成 加積體（增生楔形體，簡稱增生楔）。隨著洋殼不斷俯沖，在大陸邊緣的增生 楔或構(gòu)造混雜巖不斷增長，逐漸向大洋方向擴展。這種現(xiàn)象被稱為俯沖加積 （增生），這種作用過程稱為俯沖加積（增生）作用。、俯沖侵蝕作用由于環(huán)太平洋海溝是匯聚型板塊邊緣，因而它們理應

7、全部以構(gòu)造混雜巖為 特征。但是，事實并非如此。環(huán)太平洋海溝普遍沒有增生楔發(fā)育，反而被俯沖 的洋殼拖拽到深部，導致大陸邊緣的崩塌，形成含有以大陸邊緣陸殼碎塊為特 征的重力滑塌堆積。此時，海溝向大陸方向遷移，大陸邊緣被侵蝕后退。這種 現(xiàn)象被稱為俯沖侵蝕，這種作用過程稱為俯沖侵蝕作用。第五節(jié) 火山（島）弧一、火山（島）弧概述火山（島）弧主要分布在環(huán)太平洋活動大陸邊緣，是指由現(xiàn)代活火山組成 年輕的火山島弧或弧形火山島鏈。其次，還有加勒比海東側(cè)的安第列斯火山 （島）弧和印度洋東北測的東印度火山（島）弧。環(huán)太平洋周圍分布有包括歷史的和現(xiàn)代的活火山弧 32 個。其中， 9 個位于 美洲西部匯聚（活動）邊緣。

8、這里有地球上最長的俯沖帶，被斷裂帶分割成 6 個主要的火山弧。其余 23 個火山弧分布在環(huán)太平洋匯聚（活動）邊緣。它們位 于大洋潛沒帶的基巖上。100500公里長的火山弧，一般形成于微板塊鑲嵌的 復雜構(gòu)造背景下，稱為小?。?5002500公里長的火山弧，主要形成于板塊邊 界（如巽他弧、阿留申阿拉斯加?。Q為大弧。二、火山（島）弧類型、按地殼類型分類火山（島）弧分別位于以下3種類型的地殼上：、洋殼上的火山弧，非 常少（如南桑威奇、伊豆-笠原群島）；、過渡殼上的火山?。ǖ貧ず穸?1535公里），非常普遍；、陸殼上的火山弧（地殼厚度大于 35公里）， 包括大陸碎片上的（新西蘭）、大陸半島上的（堪察

9、加半島），或者活動大陸 邊緣上的。、基底性質(zhì)分類按其基底性質(zhì)，火山（島）弧可分為陸緣火山弧和洋內(nèi)火山弧兩大類。1、陸緣火山弧陸緣火山弧發(fā)育在太平洋邊緣，與大陸邊緣毗鄰。它是大洋板塊向大陸邊 緣俯沖時，在古老陸殼基底上發(fā)育的火山弧。若有弧后邊緣海發(fā)育，則雖然使 火山弧移離大陸，但是仍然具有陸殼的特征。例如，日本島火山弧陸殼厚約為 2540公里；安第斯山火山弧陸殼厚達 3070多公里。2、洋內(nèi)火山弧 洋內(nèi)火山弧發(fā)育在大洋板塊之上。當大洋板塊俯沖于另一個大洋板塊之下 時，上馱板塊除了毗鄰海溝的部分以外，普遍發(fā)生拉張作用而加寬，逐步發(fā)育 成為一個新的構(gòu)造區(qū)；在其基礎(chǔ)上形成以拉斑玄武巖為主的小型火山弧，

10、如馬 里亞納島弧和湯加島弧等；侵入巖以輝長巖和閃長巖為主；其地殼厚度相對減 薄，但是比正常洋殼厚。洋內(nèi)火山弧將后側(cè)的洋盆圈閉而形成弧后盆地。此弧后盆地具有比洋內(nèi)火 山弧較古老的原生洋殼，而非后期擴張的新洋殼。三、火山（島）弧巖漿作用 火山弧巖漿作用有強烈的火山噴發(fā)?；鹕絿姲l(fā)若由海水之下過渡到地面， 則火山噴發(fā)范圍也隨之擴大?；鹕交r漿以鈣堿性安山巖為特征，它的主要成 分屬于中性巖到長英質(zhì)巖石，與陸殼的平均化學成分一致。火山弧火山噴發(fā)活 動的過程也是陸殼生長成熟的過程。板塊構(gòu)造理論認為，洋中脊是新生洋殼的地方，而匯聚型板塊邊界的火山 弧則是新生陸殼的地方。四、火山（島）弧沉積作用 在火山弧前、后

11、和內(nèi)部盆地中，都發(fā)育有以海相為主的沉積物。它們是以 火山弧火山巖為物源的島弧型碎屑巖?；鹕交〕练e與盆地類型密切相關(guān)。、火山弧盆地類型劃分其主要依據(jù)盆地基底的地殼類型和盆地相對于板塊的位置以及盆地沉積過 程中板塊的相互作用等。1、弧前盆地位于火山弧與非火山弧之間的弧溝間隙，是一個封閉的沉積凹陷，可出 現(xiàn)很厚的海相火山巖碎屑沉積。2、弧間盆地位于火山弧內(nèi)部的拉張型地塹盆地，主要是火山弧碎屑沉積，經(jīng)過持續(xù)發(fā) 育，過渡為弧后盆地。3、弧后盆地位于火山弧與大陸之間，又稱為邊緣海盆地。主要由于洋殼俯沖誘發(fā)地幔 上隆、巖石圈拉張而形成。其基底為過渡殼和洋殼。、弧后盆地沉積弧后盆地主要發(fā)育在火山弧與大陸邊緣之

12、間的弧后地區(qū)。若弧后陸殼被拉 張發(fā)育成為過渡殼和洋殼者，則稱為邊緣海盆地，而屬于深海沉積環(huán)境。在西太平洋火山弧系與大陸之間，展布著一系列各自獨立的邊緣海。自北 向南有：白令海、鄂霍茨克海、日本海、東中國海、南中國海、珊瑚海、塔斯 曼海等。在這些邊緣海內(nèi)，幾乎都有水深 2000 米以上的深海盆地。例如，白令 海中的阿留申海盆、鄂霍茨克海中的千島海盆、日本海中的日本海盆、東中國 海中的沖繩海槽、南中國海中的中央海盆等。由于它們位于火山弧的后側(cè)（相 對于大洋而言），因而一般叫做弧后盆地。又由于它們位于大陸邊緣，因而又 叫做邊緣盆地?；『笈璧卦谄矫嫔铣柿庑位蜷L條形，多呈 NESW 向延伸。五、火山（島

13、）弧變質(zhì)作用、雙變質(zhì)帶與變質(zhì)相在匯聚型板塊邊界，由于大洋板塊的俯沖，海溝內(nèi)壁和火山（島）弧主體 所受壓力和溫度不一致，因而導致火山（島）弧地區(qū)的區(qū)域變質(zhì)類型不同，形 成成對成雙的變質(zhì)帶。例如，環(huán)太平洋地區(qū)就發(fā)育有典型的雙變質(zhì)帶。通常，按地溫梯度將變質(zhì)相分為：高壓、中壓和低壓 3 種類型：高壓變質(zhì)相：地溫梯度小于10C /km中壓變質(zhì)相：地溫梯度約為 2030C /km低壓變質(zhì)相：地溫梯度大于 40 C /km注意：高壓、中壓和低壓不是根據(jù)壓力數(shù)值來劃分的。、三類變質(zhì)帶的特征1、高壓低溫變質(zhì)帶高壓低溫變質(zhì)帶位于海溝俯沖帶內(nèi)壁的構(gòu)造混雜巖增生楔內(nèi)部；其深度 約為25公里（57kb壓力），溫度低于2

14、50400C。主要由洋殼碎塊的基性 和超基性巖、硬砂巖和硅質(zhì)巖等原巖組成；后經(jīng)變質(zhì)，屬于藍閃石片巖相，以 藍閃石類為特征礦物。其變質(zhì)程度和沉積物年齡向陸側(cè)遞增。在高壓帶中尚伴 有中壓變質(zhì)作用，后者形成深度較淺。藍片巖由于沖斷作用和地殼均衡上升， 經(jīng)剝蝕而出露于地表。2、高溫低壓變質(zhì)帶高溫低壓變質(zhì)帶主要分布在火山（島）弧鈣堿性系列火山巖地區(qū)。其地 溫梯度大于 40150C/km 以上。由于大量巖漿上升的熱流和熱傳導而形成高溫 環(huán)境，以紅柱石為特征礦物。高溫低壓環(huán)境，往往處于強烈?guī)r漿作用地段， 適宜于產(chǎn)生斑巖銅礦等金屬礦產(chǎn)。3、中溫中壓變質(zhì)帶中溫中壓變質(zhì)帶在溫度壓力圖解上，位于高壓與低壓變質(zhì)區(qū)之間，以 藍晶石為特征礦物。、三類變質(zhì)帶的相互關(guān)系 在構(gòu)造上，高壓低溫變質(zhì)帶和高溫低壓變質(zhì)帶，是極其重要的，而中 溫中壓變質(zhì)帶，是高壓低溫變質(zhì)帶和高溫低壓變質(zhì)帶之間的過渡類型。成對變質(zhì)帶出現(xiàn)的部位，反映了所處的構(gòu)造單元性質(zhì)和與海溝、火山 （島）弧的