弧盆成因探讨

弧前盆地和弧后盆地有着同样的成因,是俯冲洋壳2次脱水的产物。第一次是洋壳的孔隙水脱出导致弧前盆地的形成,第二次是洋壳的晶间水脱出导致弧后盆地成盆。根据物质的热胀冷缩原理,用岩石膨胀因素分析弧盆的成因,实测了6种火成岩的膨胀率。根据膨胀率,模拟计算了弧盆的三维膨胀长度、一维弦张长度和沉降幅度。讨论了脱水过程、陆陆俯冲、岛弧弧形的成因和盆地的成因等问题。认为弧盆的形成和演化是3种力作用的结果:一是岩石体积膨胀作用的三维膨胀力,二是重力沉降作用的一维弦张力,三是洋壳俯冲作用的挤压力。     

弧后盆地形成时地壳引张程度的变化

智利南部的蛇绿岩杂岩代表白垩纪弧后盆地盆底镁铁质部分的残余,此盆地自北而南显著变宽,其长度超过600公里。对呈楔状的原始弧后盆底的北端(萨莱托杂岩)和南端(托图加杂岩)蛇绿岩的详细的野外及地球化学方面的研究表明,在盆地形成期间玄武岩浆侵位到先存的大陆地壳的方式,南北间存在着重大的差异。在原始盆地狭窄的北端,镁铁熔浆侵入到大陆壳的扩散构造带内,造成硅锅质大陆壳的广泛再活化和改造。而在原始盆地的较宽的南部,在所确定的海洋扩张中心的位置上看来已有镁铁岩浆侵入。所观察到的这种北—南变化,造成了从具有洋陆中间型地壳到典型洋壳特征的弧后盆地的形成。这些变化被解释为代表弧后盆地的不同演化阶段。它是由导致弧后盆地地慢对流的俯冲作用与会聚板块边界一边的应力释放之间的微妙作用而形成的,可能与洋脊俯冲作用有关。在应力释放前,热从地幔底辟体传递到地壳底部,引起了南美普遍的硅质火山作用。随着应力的释放,从地幔衍生的熔浆顺着构造通道喷发到地表,导致了岛弧后面断裂带广泛地玄武岩质火山活动和硅质火山作用的终止。起初,玄武岩浆侵入陆壳的扩散带中,引起硅铝质地壳岩石的改造。后来不断形成自地幔来的镁铁岩浆的侵入带,最终导致发育了大洋型扩张中心。在南部智利和另一些地方的观察表明,会聚板块边界一边的水平应力的变化,可能是确定大陆壳区域性响应引起弧后对流的俯冲作用的主要因素,因此是镁铁质地幔熔浆侵位到地壳的机制。可推测,在南部智利观察的各种岩石也可在大洋盆的张开阶段形成,而目前已下伏于大西洋型大陆的边缘。     

板块构造和岛弧(上)

60年代晚期快速发展起来的板块构造概念使得有可能认识岛弧。此前,活动论概念发展缓慢,停滞不前,特别在美国受到了保守的地学团体阻碍。岛弧火山岩带形成于俯冲板块之上约100千米处。会聚板块边界随时间复杂演化,时常沿其长度方向变化很大,地震活动确定了消减岩板的位置,但不能确定消减过程。岩板下垂陡干倾斜,并被推进的上部板块驮覆。俯冲作用每次仅发生在内部刚性的板块一侧之下。在地表加积楔后面的上驮板块内的一般体制是引张,但在碰撞的地方除外,弧后盆地岩石图形成于长度和曲率都在增长的迁移岛弧后面或附近。碰撞可涉及两个活动孤,在这种场合,相间的岩石圈沉降于弧之下,或活动边缘和被动边缘之下。任何类型碰撞一般在轻的地壳组成物质下继以出现新俯冲,在碰撞集合体的外侧形成新海沟,新的俯冲系通常是碰撞副产品。在很多场合,在前沿新海沟内,贴近碰撞集合体遗留着弧后盆地地壳带,成为弧前盆地的基底,由于混杂岩充填其下,其前缘被抬起。海沟内的沉积作用主要是纵向沉积,可来自很远源区。加积楔是动态的,在前端和底部因构造加积而加厚,并因重力向前流动而减薄。混杂岩大部分是构造叠瓦作用和这些作用导生的流动的产物,它不是海底滑动的产物。高压变质岩形成于上驮板块之下,而不发生于上驮板块前沿的楔形体内。弧岩浆通过岩石圈上升,从中并进了很多物质,并随所涉及的岩石圈的组分相应变化。弧壳因侵入岩和热膨胀而隆起成地背斜。海底岛弧火山岩是大规模溢出的,并因与海水发生热水作用使 Na 富集,Ca 亏损。成熟岛弧的下部地壳由镁铁质、中性和长英质—中性组分的麻粒岩相岩石组成。莫氏不连续面可能主要是一个构造界面,代表超镁铁质组分或缺斜长石矿物的巨大岩体结晶的上界限。     

根据Nd-Sr同位素数据的岛弧分类法

根据火山岩中的 Nd 同位素数据,将岛弧分成两种类型:eNd 平均值高的(8.1)A 型和(?)_(Nd)值不定的 B 型。A 型岛弧火山岩或许是由可能带有少量海洋沉积物和海水的俯冲洋壳派生的。这种类型相当于具有弧后扩张的“幼年”岛弧。根据(?)_(Nd)-~(87)Sr/~(86)Sr 关系图,B 型岛弧又可分成 B-1和 B-2两组。B 型火山岩的 Nd 和 Sr 的同位素成分图与地幔的数组一致,表明这种岩浆中包含了少量原始同位素成分与A 型岛弧岩浆相似的地壳组分。这种类型的火山岩可能是在弧后盆地的张性应力场条件下发育良好的岛弧的特征。B 型岛弧的熔岩含有大量陆壳组分,可以在发育良好的大陆弧内发现,该处左弧后盆地中见有挤压应力条件。     

岩石圈板块对俯冲带的运动:边缘海和活动大陆边缘的形成

具有深地震活动的俯冲带与地幔对流的下降支有关,而且附属于对流下降支。因此,俯冲带的位置对于对流稳定体系来说是相对固定的。上悬于俯冲带上的岩石圈板块可以移离俯冲带,也可以移向俯冲带之上。在前一种情况下,俯冲带后面发生引张作用,形成弧后盆地新洋壳。在后一种情况下,可以见到安第斯型活动大陆边缘。在大多数火山岛弧后面,沿着边缘海盆地边界可找到独立的浅震带。这些浅震带与贝尼奥夫主震带平行,构成岛弧微板块的边界。岛弧微板块可以作为计算消亡板块和上悬板块相对运动的参考系。对千岛等岛弧前沿的浅震带,计算了太平洋板块对西太平洋岛弧微板块的旋转极的位置。根据板块运动的全球闭合度确定,在过去1千万年时间里,欧亚板块和印度板块各自反时针旋转移离西太平洋岛弧体系,为弧后盆地张开提供了条件。与此同时,南美在向俯冲带上移动。有些“热点”如夏威夷等十分缓慢地相对于岛弧体系移动。据推测,西太平洋俯冲带和各个“热点”形成一个独立的参考系,一般可以用来分析板块的绝对运动。     

日本海沟内的俯冲和加积

迄今,在弧前区辨认出的基本地貌单元有:火山链、基底高地、俯冲复杂体和海沟。基底高地的背后或前沿可能存在沉积盆地。这些地貌构造无论就其发育方式还是所处部位都是变化多端的。东北日本边缘的地貌和构造反映了渐新世晚期以来俯冲作用的累积效应。日本海沟弧前区(东北弧前区)的晚白垩世基底之上覆盖着厚达几公里的新生代晚期沉积。弧前区内诸如盆地、断层、沟轴的走向,以及海沟外坡地垒和地堑等构造特征揭示出了一种块状构造,其每个单元的宽度是有限的。弧前区主要受向着岛弧并向岛弧下俯冲的运动所导致的水平挤压应力所控制。然而,弧前区的地表特征又表明有局部的水平引张力。俯冲复杂体主要受逆断层控制,这些逆断层也切割着复杂体下的下冲大洋基底,这表明不存在使俯冲复杂体消亡到大陆板块之下的俯冲带更深部位的方式。     

日本岛弧和俯冲作用

西太平洋俯冲带,包括日本岛弧,通常与东太平洋对应部的俯冲带有明显不同的特征。日本岛弧本身由二个弧系组成;东日本弧和西日本弧,它们也有明显不同的特征。本文对在这些俯冲带上的地质构造及深部结构的最近调查的一些结果进行评论。1 比较俯冲学及日本俯冲带的一般特征日本俯冲带构成了西太平洋边缘俯冲带的重要部分。另一个主俯冲带体系为沿东太平洋边缘的秘鲁-智利俯冲带体系。这两个体系的俯冲带通常有明显不同的特征。特别的是,西太平洋俯冲带形成有孤后盆地     

雅浦海沟北段的地球物理观测：地震、重力和热流

雅浦海沟位于马里亚纳海沟西南(图1略,图2)。雅浦海沟的海底地貌与西太平洋的其他俯冲带明显相似。雅浦海沟的西邻是一个岛弧(雅浦岛弧)和一个弧后盆地(帕雷塞贝拉盆地)。尽管在雅浦海沟地区进行的地球物理工作很少,但已报道了一些有意义的特征。岛弧与     

东海陆架盆地中新生代构造背景及演化

从东海中生界的分布和闽浙东部岩浆构造事件来看,侏罗纪-早白垩世库拉-太平洋板块已对中国大陆有较强的俯冲作用,东海及其以南地区应为弧前盆地性质。晚白垩世晚期-始新世,火山岛弧向东移动,东海陆架盆地变为弧后盆地。古新世的断陷中心在东海陆架盆地西部的长江凹陷、瓯江凹陷。始新世时,断陷中心向东迁移,以陆架盆地东部的西湖凹陷为主。到了渐新世,由于太平洋板块俯冲方向的改变以及菲律宾海板块的作用,东海陆架盆地发生坳陷,坳陷中心以东部为主。中新世晚期,冲绳海槽和疏球岛弧形成。晚中新世(约6Ma),吕宋岛弧在台湾地区与中国大陆发生碰撞,台湾岛上升露出水面,形成了台西盆地现今的面貌。     

东印度尼西亚弧-陆碰撞区地球化学与构造关系及对澳大利亚被动边缘俯冲作用的意义

<正> 当一个被动大陆边缘到达沿岛弧或活动边缘的一条俯冲带时,产生的碰撞就会引起常导致俯冲停止的构造扰动。弧-陆碰撞和陆-陆碰撞发生在大部分的地球史中,例如在从地中海西部到东南亚的特提斯中。在这些背景中陆壳继续进行下冲或俯冲的程度不仅对地表构造过程有重要控制,而且还为地壳物资再循环到地幔提供了基本条件。