台湾东南部弧-陆碰撞带的海洋地质对新第三纪晚期海岸山脉演化的影响

1 前言南中国海、亚洲大陆和菲律宾板块在台湾和吕宋地区之间发生相互作用(图1,何,1986)。南中国海的洋壳沿吕宋西部岸外的马尼拉海沟俯冲于朝西运动的菲律宾海板块之下。这一会聚构造朝台湾方向变为弧-陆碰撞。自新第三纪晚期以来,菲律宾海板块前缘的吕宋弧与亚洲大陆发生碰撞。Suppe(1984)指出,所产生的碰撞已朝南推进,扩大到台湾东南岸外地区(图1)。     

弧-陆碰撞开始时吕宋火山弧的塌陷:来自台湾东部中新世-上新世不整合的证据

1 前言台湾岛位于菲律宾海板块和欧亚板块之间复杂的会聚板块交界处,北向的吕宋火山弧沿着此边界现今与北东向的欧亚大陆边缘发生了向南推进的弧-陆碰撞(图1)。台湾碰撞作用的特点是欧亚大陆边缘的俯冲、活动的褶皱-逆冲带中地壳的巨大加厚、区域性变质作用和迅速的隆起,后者受到迅速侵蚀的平衡。自早上新世以来,与碰撞有关的造山作用伴有在台湾增生楔西翼(前渊)和东翼(向洋翼)之上同构造深沉积盆地的发育。在东翼盆地(碰撞盆地)中盆地形成和沉降的详细记录在台湾东部海岸山脉的中新-更新世火山岩和沉积岩中被保存     

菲律宾西部民都洛—罗勃朗—巴拉望地区前始新世同变质构造及对东南亚地史的意义

菲律宾群岛位于欧亚边缘和菲律宾海板块间的会聚板块边界处。从台湾至苏拉威西海可区分几个区域(图1),即(1)在台湾的,东亚与吕宋弧北端之间的碰撞带,(2)吕宋弧以西的南中国海沿马尼拉海沟的大洋俯冲区,(3)巴拉望群岛和民都洛—班乃之间具有走向平移运动的复杂碰撞带,(4)苏禄海沿内格罗海沟俯冲在中菲律宾之下的大洋俯冲区,     

台湾─吕宋弧北部火山岩径迹年代测定:喷发年代和地壳混染证据

<正>响应南中国海板块俯冲于西菲律宾海板块下面形成的台湾-吕宋弧的北部现在正在与欧亚大陆板块碰撞(图1)。该弧的北部早已增生到大陆边缘,导致形成了台湾东部的海岸山脉,在那里所有火山活动已停止(Teng,1990)。在它的南端,此弧已与北巴拉望-民都洛陆区相碰,而俯冲作用和相关的岩浆作用在两碰撞带之间的区段内继续着。这种空间构造背景为研究与俯冲作用和弧-陆之间碰撞有关的岩浆活动提供了理想的地方。 本文讨论的是碰撞带北部。该区的火山岩喷发年代在过去已通过一些方法研究过。已获得了29.7～0.14Ma的K-Ar年代、9.4～0.9Ma的Rb-Sr矿物等时线年代,16.0～1.1Ma的Ar-Ar年代。在使用这些方法时有某些假设,即:残留的Ar没有问题,所研究的样品的初始同位素均匀和喷发后有封闭的系统同位素演化。然而,Lan等(1986)和Chen(1989)发     

台湾和吕宋间的双重岛弧:脊俯冲的后果

1引言响应于南中国海板块俯冲产生的台湾-吕宋弧，在弧的南端和北端与欧亚板块相碰。因此，火山作用在碰撞带附近停止或降低到低程度（图1）。沿弧喷出的岩浆地化的有规律时间和空间的变化被认为与俯冲的来自大陆的沉积物或靠近碰撞带的地壳碎片的卷入有关。然而，这些加入的成分的精切性质和它们进入源区的时间现在还是一个争议的问题（Yang等，1995a）。台湾-吕宋弧可分成五段。它们分别是台湾、巴土（Defant等（1989）的巴布延段，包括绿岛、兰屿和小兰屿），北吕宋、巴坦和民都洛段（图1）。以前，南巴士段（包括卡瓜火山）和北吕宋已…     

台湾活动造山带的两期碰撞

台湾活动造山带是两期碰撞的产物,即包含了第一期恒春脊(一个增生楔)同中国大陆边缘的碰撞和第二期菲律宾海板块的吕宋槽和火山弧同台湾中央山脉的碰撞。在第一期时,大陆边缘的强度使控制中央山脉最终走向的会聚速率减低,并导致第二期碰撞。根据板块相互作用的运动学,提出了最近4百万年期间的台湾碰撞重建图。     

东南亚地球动力学:台湾弧-弧碰撞模式

1前言台湾山脉是世界最年青山脉之一。关于该碰撞带已提出三种主要假说：1）Suppe（1981）的薄皮构造模式，在该模式中，吕宋弧与欧亚陆缘碰撞。2）Lu和HSS（1992）的模式，该模式是指一外来块体首先与欧亚陆缘碰撞，接着吕宋弧与已经增生的外来决体第二次碰撞。3）Hsu和Sibuet（1995）的弧一派碰撞模式，意指台湾造山运动之前，琉球俯冲系延伸到了现今台湾位置之西。在这一假说中，台湾山脉的形成是由吕宋弧与先前的弧和弧后盆地系碰撞引起的。本文旨在讨论先前假说，并根据台湾陆上和近海的地质制约条件探究Hsu和Sibuete（1995）的新…     

台湾东部海岸山脉弧─陆碰撞地区短命弧内盆地的构造

<正>1 绪 言 过去几年已积累了大量的资料,为吕宋弧和亚洲大陆之间斜向碰撞带的构造演化提供了新见识(图1,略)。在台湾东部,纵谷代表菲律宾海板块的海岸山脉和欧亚板块亚洲大陆的中央山脉变质岩之间的缝合带(图2)。此板块边界以具有左旋走滑分量的逆断作用为特征。 海岸山脉和纵谷由四个构造地层单元组成(图3)。从西至东,它们为:(1)沿板块缝合带的碰撞后磨拉石层(卑南山砾岩);(2)俯冲复合体(利吉混杂岩);(3)沉积在弧前盆地的沉积物重力流堆积(奇美组、水链砾岩和大港口组);(4)被港口和东河礁碳酸盐岩上覆的都峦山层的岩浆弧层序(图3)。弧-陆碰撞已使俯冲复合体、弧前盆地和火山岛变形并增生在亚洲陆缘,形成台湾东部的海岸山脉(图2)。火山作用和沉积作用的顺序终止导致了向南变年轻,这与弧-陆碰撞(图4,略)的向南推进一致。推进速率大约为85～90千米/百万年。目前,碰撞仍在20°N的台湾南岸外地区进行。 本文报道了发育在增生带的晚第三纪火山岛上的二个短命的上新世-更新世弧内盆地的演化,它们可以与邻近的弧前盆地相区分。弧内盆地(或地块内盆地)为狭长的充填着沉积物的位于沉降的、塌陷的岩浆弧上的地堑。所引证的弧内盆地发育机制包括:火口崩塌引起的沉陷、或与走滑运动、弧后扩张、斜向会聚和弧-脊碰?     

台湾晚新生代弧-陆碰撞的构造演化

台湾有一个由吕宋岛弧和亚洲大陆碰撞而构成的活动造山带(Biq,1973)。在过去的20年里,对琉球-台湾-吕宋区域进行了大量地球物理和地质研究,这些研究对了解台湾的碰撞作用提供了重要的基础资料(Bowin等,1978)。尽管已普遍接受岛弧-大陆碰撞的观点,     

台湾地质界对外合作现状

台湾虽属“弹丸之地”，但它处于环太平洋岛弧带的西侧，是“板块学”，“地体构造”研究的难得窗口。更因它位于欧亚大陆板块与菲律宾海板块碰撞带上，地震活动特别频繁，板块运动中的俯冲与碰撞作用使其拥有重要的地质科学研究环境，除马尼拉海沟及琉球海沟两个俯冲带外又有岛弧与大陆的碰撞作用进行着，因此就引起中外地质界的重视和极大兴趣，针对台湾地质特性，开展以弧陆碰撞、地体构造运动等为主要议题的合作研究。自1995年至1996年底已进行过的国际地质研讨会就有：1995年4月台湾的活动碰撞研讨会；1995年4月海峡两岸地质学术研讨会…     

台湾之下的三维P波和S波速度结构—弧陆碰撞下的深部构造

台湾岛是以欧亚大陆架为代表的大陆与以律菲海宾板块上吕宋弧的北延部分为代表的岛屿间几次活跃碰撞之一的产物。为了更好地了解这次碰撞的演变和现代构造,我们从由台湾遥测地震台网测定的一套50000个原始地震中选取了1260个记录完好的地震,来测定岛下一维和三维 P 波和 S 波速度结构。无论是速度结构还是地震位置重定的结果都表明,台湾岛在构造上分成三个不同的带。在东部,菲律宾海板块正在下冲于南北界线(它由地震活动和一个高波速区很好地限定)以东的欧亚板块下。在南部,欧亚大陆板块正在下冲于约23°N 的东西边界(它由壳下地震活动和一个低波速区清楚地限定)以南的菲律宾海板块下。俯冲大陆的倾角直到主岛以东50千米的吕宋岛弧为止,一直是较缓的。在23°N 以北的主岛主体部分下的波速结构揭示,在西部25千米深度之上的一条平缓倾斜的低速带在中央山脉之下至少50千米以下深度变窄和变陡。这低速带的倾角由一狭地震活动带显示出来,它伸到100千米深度。此地震带位于速度“鞍部”内,并标志24°N 处的中夹低速区内有一明显错断。因此,关于欧亚大陆俯冲于台湾之下的证据在岛各处都存在。地幔内的低速区证实(但不一定是必要的),约6—16千米的下部陆壳俯冲到了至少50千米的深度。23°N 处的速度结构和地震活动的明显变化及24°N 处的低速区的错断表明,跨这两个纬度的俯冲的性质有很大的变化。这种变化可能由吕宋弧同俯冲大陆架相互作用造成的,在地表它以一种明显的较小的相互关系呈现出来。最后,俯冲的菲律宾海板块的速度结构证实,70千米深度以下的地震没有出现于板块的高波速区,而可能位于板块上缘附近。还存在由地震位置和速度结构证实的俯冲板块分段内的证据,及俯冲作用明显存在于远至南面22°N 的证据。     

台湾北部新生代岛弧岩浆活动的板块运动学模式

<正> 台湾岛是一个由吕宋弧与亚洲大陆碰撞形成的的活动造山带。在这一造山带中,晚第三纪一第四纪火山岩遍布于台湾岛东部的海岸山脉和台湾西部的西部山麓带。海岸山脉的晚第三纪火山岩因与碰撞造山运动有关,故可归属于吕宋弧-沟体系俯冲活动的产物,而西部山麓带的中新世玄武岩则可归属于亚洲大陆边缘裂谷构造作用的产物。同世界上大多数造山带火山岩一样,台湾的晚第三纪火山岩是碰撞前期岩浆的产物,碰撞后岩浆活动就停止了。例     

晚始新世以来台湾—吕宋—民都洛带的地球动力演化

文中叙述了台湾—吕宋—民都洛带(或花彩弧)的构造格架,以及下列三条主要横剖面:1)具有活动俯冲和活动岛弧的吕宋横剖面;2)具有活动碰撞的台湾横剖面;3)具有活动俯冲和不活动碰撞的民都洛横剖面。根据这一地质研究成果和已取得的地球物理资料,提出了菲律宾海板块和欧亚板块边界这一部分的晚始新世至现代的地球动力演化模式系列复原图。主要的地球动力事件是:1)早渐新世时南海开始张开,同时三描礼士蛇绿岩和安加特蛇绿岩仰冲到吕宋岛上;2)晚渐新世至早中新世时,中生代洋盆沿原始马尼拉海沟俯冲;3)中中新世时(14-15百万年),由于运动大改变(南海张开结束),南海洋壳仰冲到中国被动边缘和礼乐滩—卡拉棉被动边缘上;4)在晚中新世(约7百万年)时,吕宋微断块和南海两边缘开始碰撞,在台湾,这一碰撞仍在进行,而在民都洛上新世时业已停止。     

台湾的火成岩区:被吕宋和琉球俯冲系叠加的大陆裂谷作用的后果

<正>台湾的活动山脉带是由吕宋弧和亚洲大陆碰撞产生的。这种碰撞是琉球-台湾-吕宋地区(图1)的晚新生代地球动力史的重要事件。在台湾造山带中,晚新生代火山岩分布广泛,并以极多的岩石类型为特征,它们大概是在不同的构造背景中形成的,包括板内玄武岩、岛弧安山岩、洋中脊衍生蛇绿岩及碰撞后拉张形成的超钾质岩。 Yen(1958)、(1982)识别出了台湾三个火成岩区,即西区、东区和北区(图2)。Liu和Wang(1982)示出了这些区的地理分布并讨论了基本的构造含意。需指出,每个区反映了台湾周围的一种独特构造环境(表1)。最近十年中已进行了多次火山岩的地球化学研究,目的旨在了解台湾岛地球动力演化及岩浆形成过程。 本文首先提供了台湾的大地构造格架,其次将给出一张火山区简图,并概述火山岩的化学和同位素特征,最后,根据Teng(1990)提出的弧-陆碰撞模式,将讨论台湾的构造岩浆演化,重点在晚新生代岩浆作用和大地构造环境之间的时空关系。     

台湾造山带的大地构造演化

<正> 1 大地构造解释中的问题台湾位于中国大陆东南岸外约150km(图1),台湾与大陆被平均水深100m 的台湾海峡相隔。在台湾以东,水下陆坡以1:10的坡度插入太平洋,在距海岸50km 处,深度达到4km 之多。自从板块构造理论出现以来,许多地质学家把台湾视为由吕宋弧和欧亚大陆相撞形成的     

台湾-菲律宾地区的震源机制和构造

为了阐明台湾和菲律宾一带的构造,对这一复杂地区的地震活动和震源机制进行了研究。震源的垂向剖面和震中的分布证实了整个菲律宾并不是欧亚板块的一部分,而是岩石圈的另一地块,以及菲律宾海板块和欧亚板块间的相对运动由菲律宾东、西两边的消亡作用分担的论点。菲律宾东缘的形变以逆冲型机制为主,菲律宾西缘则以非逆冲型机制为主。在台湾和吕宋之间,板块消减的方式最为复杂。地震活动大都很浅,且分散于一宽200公里的地带内。主要的形变方式有台湾东缘的逆断层、台湾东南近海的平移断层以及马尼拉海沟和北吕宋海槽间的正断层。我们认为,由于板块消亡的位置是从台湾东缘逐渐过渡到东吕宋,因而台湾和吕宋之间的地区构成一左旋剪切带。在这一地区西突的吕宋弧之下,消亡作用现在似乎正在结束;因而可能导致马尼拉沟后沉积楔状体张开。文中提到的正断层可能标志着马尼拉沟后地区张开的初期或者扩张前期。     

台湾的造山作用与变质作用

台湾的主要部分是由晚古生代一中生代的基底杂岩及不整合上覆的新生代盖层组成的;此岩域沿台湾岛东侧的纵谷与海岸山脉(晚第三纪吕宋火山弧和吕宋海槽弧前盆地的北廷部分)斜接。一次大的热动力变动(造成大南澳片岩岩域)中断了晚古生代和中生代沿亚洲东部裂陷边缘的冒地槽型砂岩、页岩、灰岩和玄武岩夹层的堆积。此杂岩由西面的太鲁阁带和被推测断层分开的东面的玉里带组成。太鲁阁带北部有闪岩组合出现外,均以黑云母带绿片岩相组合为特征,并伴有S型花岗岩侵位。玉里带缺乏大理岩层和花岗岩侵入体,却含很少的蛇纹岩及绿帘石闪岩和冻兰闪石闪岩的构造透镜体。此晚中生代的大南澳杂岩显然是由亚洲边缘之下的俯冲作用造成的。玉里带的镁铁质构造块体显示出部分地转变成含兰闪石组合;放射性测量的视年龄为8—14百万年。继早第三纪重新发生裂陷和海底扩张之后,沉积了新生代盖层。该盖层多半由覆盖着亚洲大陆边缘的沉积层(加玄武岩)及向海在南中国海中堆积的陆坡沉积组成。而在与逼近的吕宋弧相邻的地带则形成了加积楔,标志着菲律宾海板块无俯冲的西缘。在上新世—更新世海岸山脉与中国硅铝壳碰撞期间,新生代的陆坡单元曾发生叠瓦作用并向西逆冲;在此加载期间压力与温度的增大明显地造成了基底和被动边缘沉积盖层的重结晶。变质作用由西部山麓的成岩相和沸石相到底岩域变为上部绿片岩相。对比之下,分布于纵谷以东的外来岩域却看来实际上并未变质。可是,在海岸山脉不变质的滑乱层沉积中呈碎屑和滑块出现的台东蛇绿岩,却受到了早中新世(?)阳起石角页岩相洋脊重结晶作用的影响,并带有晚中新世—早上新世洋底沸石化的烙印。因而,台湾的造山运动至少包括两个主要的会聚幕:(1)晚中生代古大平洋岩石圈板块向西下潜,造成成对的高温和高压带;(2)紧接着8—14百万年前的隐蔽俯冲事件之后,在南中国海岩石圈向东下降到菲律宾海板块之下期间,有一个上新世—更新世的碰撞事件,它造成了一套成岩到低级变质的层序。一个外侧钙—硷质火山弧的影响进一步使情况更趋复杂。由该年轻造山区的共生次序所显示出的时—空关系表明变质作用和造山过程是错综复杂的。     

台湾及其附近板块的相互作用及应力场

1 引言台湾位于环太平洋地震带范围里。这个地震带恰恰是欧亚板块与菲律宾板块二者的边界。因而台湾及其附近的地质环境引起地质科学领域中专家们的极大注意。许多地质学家(SenoT.等,1978;等,)对台湾及其附近的地震活动性和地震形成机制已经作过研究。他们指出:在台湾东北,菲律宾海板块向下呈弧形俯冲;在台湾的南面,中国南海板块向吕宋岛弧之下也发生类似的俯冲。台湾东南是欧亚板块与菲律宾海板块碰撞带的一部分。最近几年里,在台湾一带曾进行了大比例尺的地球物理调查。上述这些研究积累了大量有关该区构造作用、变质作用和应力场状态等方面的信息。     

台湾东部上新世—更新世碰撞盆地中同造山的沉积作用和沉降作用

台湾东部海岸山脉出露了中新世璔生弧和弧前地体,它们被厚5—6千米由碰撞产生的上新—更新世沉积岩系复盖。当吕宋弧与中国大陆边缘碰撞时,弧前盆地变成碰撞盆地[本文非正式地称其为海岸山脉碰撞盆地(CRCB)],其位于生长山脉带和消亡弧之间。在 CRCB 层序中,底部泥岩、滑乱层和含砾泥岩被浊积岩(要为薄层扇缘和盆地平原相)和暴风雨沉积物(广泛分布的浅水受波浪影响的风暴沉积物)覆盖。局部的河道充填和峡谷充填层序含有大量粗砾—巨砾砾岩,而上更新世的中砾辫状河流沉积角度不整合地覆盖于海相岩石之上,根据该不整合可测定盆地隆起的年代。台湾以南的当代吕宋海槽可能为 CRCB 海相沉积提供了现代类比物,在相应于广泛分布的浅海相上新—更新世层序的宽阔浅陆架区,则明显缺乏这种类比物。这表明,碰撞早期产生的强烈沉降要比现今碰撞向南扩展所产生的沉降小。CRCB 在隆起及合并到造山带中之前,经历了沉降速率和沉积作用加快的过程,与众所周知的前陆盆地的模式是类似的。在中央山脉背翼,背向冲断层和背向褶皱明显地使造山载荷向东朝 CRCB 运移,在盆地隆起之前产生显著的沉降。弧—陆碰撞早期具有区域性沉积对称性,这可能反映了较深的构造作用的对称性。总之,应预期线状造山带从两个方向朝因构造负载作用而加深了的盆地横向散布岩屑。     

台湾东南岸外现今弧-陆碰撞区之海底海脊及海槽

1 前言台湾东南岸外区域是亚洲大陆、南海和菲律宾海三个活动板块间相互作用形成的(图1)。虽已知台湾东部地质构造是弧-陆碰撞的结果,但我们至今对台湾东南岸外海洋地质了解甚少,甚至对现今海底地貌构造单元的特征亦知之甚少。海底地貌构造单元的方位和海底地形应当反映某一地区海洋地质的基本特征,尤其是象台湾那样的活动构造区(图2)。为了更好地了解台湾东南岸外复杂的弧-陆碰撞地质,须精确测定该区海底海脊和海槽的展布及方位。