被动大陆边缘形成机理和沉积特征

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1、被动大陆边缘形成机理与沉积特征　　[摘要]大陆边缘作为地球上沉积物堆积的主要区域，其沉积层保存着全球海平面变化、气候变化、岩石圈变形、大洋环流、地球化学循环、有机生产力和沉积物补给等重要信息。被动大陆边缘是板块运动旋回中拉张阶段形成的，主要分为三类：非火山型（或沉积型）、火山型和张裂-转换型（或剪切型）。不同类型的被动大陆边缘的形成机制不同。火山型被动大陆边缘源于主动裂谷，非火山型由于源于被动裂谷模型，剪切型形成演化机制有三个阶段。被动大陆边缘由大陆架、大陆坡和大陆麓组成，其沉积特征也存在差异。陆架上接受陆源沉积（三角洲）或碳酸盐沉积，陆坡上

2、接受浊流沉积和滑塌沉积，陆麓接受浊流、滑塌以及等深流沉积。　　[关键词]被动大陆边缘形成机理沉积特征　　[中图分类号]P736.15[文献码]B[文章编号]1000-405X（2014）-6-73-1　　0前言　　被动大陆边缘（即大西洋型大陆边缘或张裂边缘）是在大陆张裂、破裂以及洋中脊形成的背景下发育起来的，其拉张作用被认为代表了从大陆张裂到海底扩张作用的中间阶段，包含着大陆张裂继之洋壳形成（海底扩张）的重要信息。　　目前全球被动大陆边缘总长度大约105000km，主要分布在大西洋周边，包括北冰洋、挪威海、北大西洋和南大西洋的边缘，此外还包括

3、印度洋（除巽他弧外）、围绕南极的大洋（除斯科舍弧外）以及太平洋的一部分边缘盆地。最新形成的被动大陆边缘是红海，大约形成于5Ma，形成时间最老的被动大陆边缘是非洲东部海岸的莫桑比克部分约180Ma，现代被动大陆边缘平均年龄在104Ma。　　被动大陆边缘位于板块内部，被动地随着板块移动，缺乏海沟俯冲带，故无强烈的地震、火山活动和造山运动，但是曾遭受显著的沉陷和张裂活动，发育有巨厚的沉积物。它基本上是由水深不断增加的大陆架、大陆坡和大陆隆（或称大陆裾）组成。被动大陆边缘主要分为三种类型：非火山型被动大陆边缘（或沉积型）、火山型被动大陆边缘和张裂―转

4、换型边缘（或剪切型）。　　1形成机理　　1.1火山型被动大陆边缘　　火山型被动大陆边缘，一般比较狭窄，地壳拉伸变薄所起的作用有限，岩浆活动占据主导地位，在大陆地壳与正常洋壳之间有巨厚的向海倾斜的火成岩地壳。挪威岸外的沃林海台、西罗卡尔滩和东格陵兰边缘是火山型边缘的典型例子[1]。相对于非火山型被动大陆边缘，火山型被动大陆边缘本身较窄，而且在大陆破裂期间发育一套较厚的岩浆岩地壳[4]。　　不同类型的被动大陆边缘的形成机制不同。火山型被动大陆边缘源于主动裂谷，根据主动裂谷模型，一个比正常地幔热的地幔（例如地幔柱）会通过热作用来减薄岩石圈的底部。由

5、于岩石圈减薄时地幔压力会持续减小，且其速率会随时间而增加，因而会发生绝热的地幔熔融。这两个阶段可能是分开的：（1）溢流玄武岩阶段，同期发生很小的地壳拉张，（2）分裂阶段，与火山型被动大陆边缘的形成有关。分裂相对于和岩石圈变薄有关的拉张力来说是连续的。　　1.2非火山型被动大陆边缘　　非火山型被动边缘以破裂过程中岩浆量稀少为特点。通过地幔去顶作用，地壳和岩石圈在数十至上百公里范围内发生强烈的拉张减薄作用。洋陆过渡带中广泛出现蛇纹岩化地幔橄榄岩。广阔的边缘常出现脆性断裂和断块作用，以及下地壳―上地幔的塑性拉伸变形。红海、伊比利亚半岛西缘、北比斯开

6、湾边缘等为沉积层较薄的贫瘠型非火山边缘；美国东部沿乔治滩边缘则为沉积层较厚的丰腴型非火山边缘。　　板块构造应力在被动裂谷模型中驱动岩石圈扩张，减薄区之下有浮力的岩石圈地幔被动地上升。沉降及沉积作用既发生于同裂谷期，也发生于后裂谷期。当被动伸展发生的时候，地幔熔融是岩石圈动力拉伸的后期结果。　　1.3张裂―转换型边缘（或剪切型）　　张裂―转换型边缘，以张裂形变中伴有颇大的走滑剪切分量为特征，且陆坡比较陡峭，陆隆发育较差，其上缺乏巨厚的沉积楔形体，整个大陆边缘的宽度也较小。ODP159航次对西非象牙海岸―加纳的转换型边缘的钻探，确定它是从陆内剪切

7、错动（如圣安德烈斯断层系）至大洋转换断层带（如加利福尼亚湾）的演化过程中发育而来。　　剪切（转换）型被动大陆边缘与火山型和非火山型被动大陆边缘相比，其形成演化机制差异较大。Kodjopaetal将剪切型被动大陆边缘演化分为三个阶段。在陆内剪切阶段，分开的盆地可能是沿岩石圈尺度的走滑断层位移导致的结果，因为这个阶段伴随着裂谷作用和减薄作用，伸展的大陆岩石圈沿初期的陆内转换与正常厚度的岩石圈并列存在。第二个阶段开始于新的洋壳岩石圈沿一个扩张中心形成并产生一个活跃的洋―陆转换带时。新形成的、热的大洋岩石圈和老的、冷的大陆岩石圈之间的明显接触导致了一

8、些现象，如热交换被预测会导致陆壳的加热和隆升，尤其是在靠近洋―陆边界处。第三个阶段是被动边缘阶段，开始时间是洋脊越过未伸展的西非大陆岩石圈时转换运动停止时，预测这个