活動大陸邊緣盆地

活動大陸邊緣盆地是指分布在活動大陸邊緣的盆地，包括弧前盆地、弧後盆地等。活動大陸邊緣為聚合型，其產生與板塊俯衝作用有關，它有一個活動地帶，其後有火山作用，在俯衝帶與地面結合處有深海溝。其沉積物複雜。

基本介紹

• 中文名：活動大陸邊緣盆地
• 外文名：active continental margin basin
• 學科：沉積學
• 作用過程：島弧型、陸源弧型活動
• 演化：海溝、弧前、弧內和弧間盆地
• 影響因素：岩漿及火山活動、變質作用

簡介

西太平洋邊緣是最為典型的代表，那裡發育了全球超巨型俯衝帶和海溝 －島弧 －盆地體系。右圖表現了板塊俯衝產生的深海溝、弧前盆地、弧間盆地和弧後盆地。

跨過我國東海陸架至菲律賓的大剖面顯示了菲律賓海板塊向西俯衝，依次出現了深海溝及加積體、弧前盆地、琉球島弧、沖繩海槽盆地、釣魚島岩漿弧和東海陸架大陸邊緣裂陷。後者是我國海域有重要油氣潛力的大盆地。

事實上，活動大陸邊緣情況極為多種多樣，當俯衝帶與大陸之間形成邊緣海盆時情況更為複雜，如鄂霍茨克海、日本海和南海。以南海及其邊緣盆地的形成為例，其過程極為複雜，既有東側、南側板塊俯衝的影響，又有印度和歐亞板塊碰撞的影響及深部地幔流的控制，所形成的盆地類型也多種多樣。迄今活動大陸邊緣盆地的成因尚有許多疑難問題有待解決。

沉積作用過程

（1）島弧型主動大陸邊緣沉積作用

大洋向大陸方向依次為海溝、弧-溝間隙、岩漿弧、弧後盆地，各單元沉積特徵如下：

海溝：海溝沉積物主要是兩部分：一是來自於板塊俯衝帶來的深海平原沉積物；二是來自於在海溝形成的深海沉積物，包括遠洋鈣質沉積、矽質沉積、深海紅粘土、火山灰沉積以及在海溝形成的濁流沉積物等。受俯衝作用的影響，海溝沉積物保存不完整，並發生強烈變形。

弧-溝間隙：板塊俯衝引起，由已變形的深海平原沉積物、海溝沉積物及洋殼碎塊等組成的構造岩帶。其原始層序完全被破壞，由外來岩塊、原地岩塊、基質三部分組成廣泛遭受剪下變形。

岩漿弧：沉積以火山成因為主，迪金森將岩漿弧的岩石組合劃分成三種成因類型：

1、噴發中心及附近的中心相和近緣相主要以熔岩、火山碎屑岩及某些沉積岩成互層；

2、呈沉積物群或沉積物覆蓋層產出的以火山碎屑岩為主的分散相；

3、沉積在弧邊部的海盆相。沉積作用主要發生在弧邊部海盆和因強斷裂而形成的弧內盆地中，以斷裂為界的張裂盆地，基底為過渡殼或陸殼，其形成與深部岩漿上升使弧地殼隆起產生的拉張構造有關，也與火山和構造作用產生的局部沉降有關。

弧後盆地：由弧後擴張作用引起，其基底為大洋型地殼，盆中濁流沉積非常發育，沉積物來自兩側，大陸提供比較成熟的碎屑物質，岩漿弧則提供給大量火山碎屑特別是凝灰質物質，因而兩側復理石沉積特徵不同。

（2）陸源弧型活動大陸邊緣沉積作用

弧背盆地位於陸源火山弧後側緊鄰的大陸板塊周圍地帶，基底全部為陸殼，對於岩漿弧是弧後盆地，對於大陸板塊內部是前陸盆地。弧背盆地沉降作用，部分是大陸板塊邊緣沿陸內俯衝帶進入到岩漿弧下引起岩石圈繞折的反應，部分是褶皺沖斷岩片的構造負載引起的均衡沉降的結果。

構造演化

活動大陸邊緣具有較為複雜的構造特徵，洋殼俯衝到大陸之下形成海溝。海溝是俯衝洋殼開始下插的地方，從它上面刮削下來的深海沉積和洋殼碎片組成混雜堆積，聚集在上盤板塊並形成外弧。下插洋殼隨著深度增加發生部分熔融形成岩漿，並上升到淺部而形成火山弧。冷的較高密度的大洋岩石圈熱的低密度的大陸岩石圈之下的地方，隨著俯衝進行和溫度升高。俯衝板片會脫水甚至部分熔融。產生的流體交代上覆地幔，甚至引起地幔楔的部分熔融。

這種岩漿作用就形成了火山弧中的鈣鹼性玄武岩—安山岩—流紋岩組合。在深部，巨量的花崗岩漿侵入古大陸邊緣之上加積的岩石中，股節後形成岩基。侵位較深形成巨大的低到高級區域變質岩和片麻岩暈圈和混合岩帶。 如果火山弧是疊加在大陸邊緣之上，則稱為陸源弧；若位於大洋內，則形成島弧。島弧和陸源弧的區別在於它與大陸之間還隔著弧後盆地。 活動大陸邊緣具有較為複雜的構造特徵，與其有關的沉積盆地構造主要包括海溝盆地、弧前盆地、弧內盆地和弧間盆地：

海溝盆地 ：大洋板塊俯衝下插，岩石圈彎曲下降到弧溝系之下的結果。俯衝板塊的下彎和沉降是其主要形成機制，這個以大洋殼為基底的地形深淵中並無顯著的岩漿活動。

弧前盆地：俯衝引起的地幔冷卻和俯衝剝蝕以及沉積負載均衡下降是弧前盆地沉降的主要原因。主要堆積來自火山弧的濁積物，這些沉積物不整合地覆蓋在加積體沉積層之上，未發生變形與變質，在殘餘盆地和組合盆地中可見各式各樣的構造變形。

弧內盆地：形成可能與深部岩漿上升使弧地殼隆起產生的拉張構造有關，也可能與火山和構造原因的局部沉降有關，還可能同初期弧間盆地發育有關。由於岩漿弧地殼深處的擴張作用，使得弧間盆地內的岩漿活動很類似於雙峰式火山岩系，以玄武岩流紋安山岩套為特徵。

弧間盆地：由弧內擴張作用從弧內盆地演變而來。由於弧間盆地普遍地進行著海底擴張，因而其岩漿活動與弧後盆地有類似之處。深海鑽探表明弧間盆地中常見玄武岩枕狀岩流，其成分大多類似於洋脊拉斑玄武岩，它們與海底擴張有關。部分玄武岩具有島弧系列玄武岩的成分特徵，從而表明弧間盆地具有兩種不同類型的岩漿活動。

影響因素

岩漿及火山活動

俯衝作用的岩漿效應：具有強烈的火山作用，深部有巨大的深成岩漿活動。 岩漿活動模式分為兩個階段：

第一階段：年輕的火山弧階段，岩漿作用最靠近火山前鋒。在80-100km深部，溫度約650-7500℃，壓力約30-40kPa。洋殼中角閃岩在固態條件下轉變成試音榴輝岩和水蒸氣。這樣釋放水蒸氣引起仰沖板塊地幔楔型區中上地幔岩石發生部分熔融，形成岩漿並底劈上涌。到淺部由於水分壓下降，橄欖石從岩漿結晶析出，遮陽岩漿分宜就生成了見於火山前鋒附近的拉斑玄武岩漿。噴出後形成拉斑玄武岩系列岩石。

第二階段：即鈣鹼性岩漿作用階段，當俯衝板塊的洋殼沖至更深處（100-300km），溫度超過7500oC時，洋殼中石英榴輝岩發生部分熔融產生富矽的岩漿，上升至上覆的地幔楔型區，和那裡的橄欖岩發生反應使之轉變為輝岩。由於輝岩比上覆橄欖岩輕，含水的輝岩就底劈上升，到60-100km處，部分熔融產出新的岩漿。當後者上升到較淺的位置，隨著溫度水壓下降，結晶析出石榴石輝石。使得殘留的岩漿含鉀上升，含鐵下降，最終在近地表處生成鈣鹼性岩漿，噴出稱為鈣鹼性系列的火山岩。

島弧火山活動是洋殼板塊俯衝作用的結果。隨著俯衝作用的發生、發展與演化，花崗質岩石與蛇綠質岩石的比例增加。在洋殼俯衝過程中，由於加壓和緩慢升溫，在不超過幾千米的深度，儲存在礦物晶格中的水被陸續釋放出來。洋殼脫水後，由於密度低，流體會向上遷移進入上覆地幔楔中，成為地幔楔熔融的重要因素，從而產生大量島弧和大陸邊緣岩漿弧。

根據俯衝帶(島弧區) 岩漿活動構造環境及岩漿成因的差異,可將其進一步劃分為三種主要的亞類：

洋內島弧環境：大洋岩石圈板塊俯衝到另一洋殼板塊之下所形成的火山島弧，常被弧後次級海底擴張形成的邊緣海盆所分隔。當洋殼板塊俯衝時，上層的海洋沉積物常在弧前區形成一個增生楔。通常認為，洋內島弧環境的玄武質岩漿

活動主要與俯衝板片之上的地幔楔形區的部分熔融有關。

活動大陸邊緣岩漿活動：與洋內島弧不同的是仰沖在俯衝洋殼之上的不是洋殼板片，而是大陸岩石圈板塊。陸緣弧岩漿活動以鈣鹼質系列火山岩為主，安山岩是主要的岩石類型，安山岩岩漿可能直接導源於俯衝的大洋殼。

弧後盆地(邊緣海盆)：邊緣海盆可能有多種成因，其中某些海盆具有類似於在擴張洋脊處形成大洋岩石圈那樣的作用過程。最可能成因是橄欖質地幔的分離熔融和在緩慢擴張岩石圈中的侵位。

部分邊緣海盆是陸緣弧或大陸邊緣地殼裂陷擴張形成。其演化與裂谷帶的演化相類似。弧後盆地的形成可能歸結於俯衝大洋岩石圈板片頂面摩擦生熱,使地幔克服粘滯阻力而浮升，產生大量熱的低密度異常地幔或岩漿以底辟上升，引起地表迅速拉張，高熱流導致弧後地殼擴張。弧後盆地的岩漿作用以類似於洋中脊的低鉀拉斑玄武岩係為典型特徵，它們是由於橄欖質地幔分離熔融和在緩慢擴張岩石圈中侵位結果。堆積大量火山岩系和火山沉積岩系。

變質作用

主要是區域變質分以下三種變質類型：

1、低壓變質型，區域地熱梯度很高，所需的熱通常與岩漿和熱流的遷移有關；

2、高壓變質型，發生在低地熱梯度下；

3、中壓型或中間變質型，發生在上述兩種溫度、壓力截然不同且兼具甚遠的條件下，主要是反映了先存的岩石溫度-壓力變形史。

俯衝帶的變質作用僅限於一狹窄的地質體中，它具有較高的壓溫比，洋殼物質組成基底並廣泛存在疊瓦剪下；相反，包括深成岩的火山弧則是具有相對較高的高溫重結晶作用的非常寬闊區域，其特徵是具有大陸殼基底核垂直構造運動，這裡的高熱流可以促使含水矽鋁質地殼的地步發生部分熔融。這樣的俯衝帶和火山弧就構成了一個成對的變質帶。

由於俯衝帶物質快速深埋，在火山弧和海溝之間的加積稜柱體內，將發生高壓低溫區域變質作用，出現藍片岩甚至榴輝岩的岩塊。雙變質帶在加積稜柱體中出現高壓低溫變質作用，而島弧區出現高溫低壓區域變質作用。