板塊構(gòu)造與沉積作用

1、板塊構(gòu)造與沉積作用沉積巖類型、沉積相特征與沉積序列是構(gòu)造環(huán)境判別的重要佐證。根據(jù)沉積盆地所處構(gòu)造背景，共可分為26種類第二節(jié)第二節(jié) 被動(dòng)陸緣（大陸邊緣裂谷）的沉積作用被動(dòng)陸緣（大陸邊緣裂谷）的沉積作用一、大陸邊緣的類型一、大陸邊緣的類型按照板塊構(gòu)造觀點(diǎn)，大陸邊緣可分為兩種類型，即被動(dòng)型（穩(wěn)定型、離散型、拖曳型）大陸邊緣（大西洋型大陸邊緣）和活動(dòng)（主動(dòng)）型大陸邊緣（太平洋型大陸邊緣）。1、被動(dòng)型大陸邊緣指大陸向大洋過度的一個(gè)廣泛地帶，包括大陸架、大陸坡、陸隆在內(nèi)。這里沒有海溝、沒有俯沖帶，沒有島弧。地殼為大陸地殼大洋地殼的過度帶。裂谷盆地多呈狹窄帶狀，邊界為斷層為控制。沉積條件：沉積條件：大陸地

2、殼的不斷變薄而使盆地沉降，同時(shí)、兩側(cè)陸塊的不斷剝蝕大陸地殼的不斷變薄而使盆地沉降，同時(shí)、兩側(cè)陸塊的不斷剝蝕和盆地中沉積物的不斷堆積也使巖石圈均衡沉降；不斷隆起的大陸斷塊是主和盆地中沉積物的不斷堆積也使巖石圈均衡沉降；不斷隆起的大陸斷塊是主要的蝕源地，供應(yīng)了大量不成熟的石英一長(zhǎng)石砂或長(zhǎng)石砂，往往還伴隨有大要的蝕源地，供應(yīng)了大量不成熟的石英一長(zhǎng)石砂或長(zhǎng)石砂，往往還伴隨有大陸火山噴發(fā)物質(zhì)，沉積主要在大陸環(huán)境中發(fā)生，形成河，湖相碎屑沉積，晚陸火山噴發(fā)物質(zhì)，沉積主要在大陸環(huán)境中發(fā)生，形成河，湖相碎屑沉積，晚期也可以有海水浸入而形成海陸交互相及濱、淺海相碎屑巖，碳酸鹽沉積，期也可以有海水浸入而形成海陸交互

3、相及濱、淺海相碎屑巖，碳酸鹽沉積，基底斷塊的差異性活動(dòng)對(duì)巖相和厚度的分布有很大影響?；讛鄩K的差異性活動(dòng)對(duì)巖相和厚度的分布有很大影響。充填巖類多樣 以東非裂谷為例，主要充填的火山巖，但同時(shí)也見各種沉積環(huán)境的產(chǎn)物，包括非海相（河流相，湖泊相，沙漠相）、邊緣海相（三角洲相、河口灣、潮坪）和海相（陸架、海底扇） 礫巖、砂巖、頁(yè)巖、濁積巖、煤、蒸發(fā)巖及碳酸鹽巖礫巖、砂巖、頁(yè)巖、濁積巖、煤、蒸發(fā)巖及碳酸鹽巖坳拉谷盆地的沉積坳拉谷盆地的沉積 1、坳拉槽(aulacogen)的形成 在裂谷的初始離散階段，三向聯(lián)結(jié)的裂谷體系不是同等發(fā)育的，其中兩枝有離散作用而向前發(fā)展成陸間裂谷，進(jìn)而演化成大洋裂谷；第三枝則因

4、熱地幔柱衰退或大陸漂移而使裂谷位置離開地下熱柱，地幔上涌終止，不發(fā)生離散作用，導(dǎo)致熱散失，殼下收縮，原有的地塹形式無法保持而轉(zhuǎn)入大 面 積 沉 降 階 段 ， 形 成aulacogen。 注：三聯(lián)點(diǎn)：三個(gè)板塊的會(huì)聚點(diǎn)，即三個(gè)板塊相匯在一起形成的三聯(lián)構(gòu)造。 2、aulacogen的演化階段、前期或地塹階段：包括坳拉谷發(fā)育前的裂前拱起階段和陸內(nèi)裂谷階段。、早期或撓曲下翹階段：此期先前的熱地幔隆起消失，導(dǎo)致殼下失熱收縮和地塹趨向消亡，使巖石圈在寬廣范圍內(nèi)大幅度向下彎曲，大量的堆積也促使巖石圈進(jìn)一步均衡沉降，于是，狹窄的地塹轉(zhuǎn)變?yōu)閷掗煹霓窒荩练e范圍擴(kuò)大到地塹之外。這個(gè)階段是坳拉谷發(fā)展的主要階段，持續(xù)

5、時(shí)間達(dá)數(shù)千或數(shù)億年，基底沉降深度和沉積厚度達(dá)12km至515km。、晚期或逆轉(zhuǎn)階段一地槽后擠壓階段：其特點(diǎn)是從拉張轉(zhuǎn)為擠壓，沉積物變形，局部有磨拉石建造形成。3、沉積特征前期和晚期階段以陸相碎屑為主，撓曲階段以海相、海陸過度相和碳酸巖沉積為主。內(nèi)克拉通盆地發(fā)育在穩(wěn)定的克拉通板塊指數(shù)，一般遠(yuǎn)離板塊邊緣，受構(gòu)造作用影響微弱，傾角平緩。平面形態(tài)多為橢圓形，呈碟狀大面積穩(wěn)定下降。沉降機(jī)制：地幔巖石圈增厚、沉積或火山巖負(fù)載沉降多階段性，沉積速率較低橫向相變不明顯，沉積中心與盆地沉降中心基本一致石英砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度通常較高，碎屑顆粒具多旋回特征，厚度較大。大洋深水沉積洋中脊型硅質(zhì)巖：洋殼表層沉積

6、，通常含牙形石和放射蟲化石。地球化學(xué)特征具有明顯的Ce負(fù)異常，貧Ti, Al/(Al + Fe +Mn)0.35不同構(gòu)造位置的硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征判別圖不同構(gòu)造位置的硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征判別圖俯沖相關(guān)的沉積盆地海溝增生楔（可以沒有）弧前盆地弧內(nèi)盆地弧背盆地洋陸俯沖型俯沖相關(guān)的沉積盆地海溝增生楔（可以沒有）弧前盆地（可以沒有）弧內(nèi)盆地弧間盆地弧后盆地洋洋俯沖型The sedimentary input into the deep sea trenches varies considerably. The subducting oceanic plate carries sediments on it

7、s surface ( pelagic sediments from the abyssal plain; pelagos, Greek sea, ocean) and this material can be carried tectonically into trenches. Pelagic deposits can also settle directly into trenches from the thick water column above.Other sediments come from the adjacent island arc, forearc region, a

8、nd continental margin as suspension deposits, turbidity current deposits, and various slump and landslide deposits. These terrigenous sediments (terrigenous, Latin-Greek of the land) are carried into the trench across the continental slope and typically transported over large distances along the tre

9、nch axis by trench-parallel currents. Therefore, most trenches consist of mixtures of pelagic and terrigenous deposits as well as sediments and sedimentary rocks transported into the trench on the subducting lower plate.The amount of sediment in a trench, regardless of origin, is related to the bala

10、nce between the sediment supply and the slow tectonic removal of trench fill. Thick trench deposits are generally favored by a low subduction rate and accompanying slow tectonic removal of trench-fill material.Deep sea trenches as sediment traps滑塌堆積滑塌堆積olistostromeolistostrome又譯為滑來層、滑坡層、滑積巖或泥礫巖等。、概念

11、：由混雜無序且內(nèi)部混合不同類物質(zhì)（如石塊和泥）的物體所組成的一種沉積體。這種沉積體由水下重力滑動(dòng)或塌落的松散沉積物聚集成的半流體沉積而成。它是一種缺乏真正層理但夾在正常地層序列之中的透鏡狀沉積單元。包圍在滑塌堆積基質(zhì)中的滑塌塊（olistolith）是由水下重力滑動(dòng)或塌落而搬運(yùn)來的外來塊體或其它巖石塊，其大小由礫石級(jí)到數(shù)立方公里。該概念是由G.Flores（1955）在研究西西里第三紀(jì)的滑塌堆積時(shí)提出的。、沉積條件：出現(xiàn)在陡的地形環(huán)境中，如海溝內(nèi)壁的臺(tái)階狀沉積盆地。、沉積物特征：a、由沉積物、火山物質(zhì)及變質(zhì)巖礫石等組成；b、可堆積半深海軟泥、火山夾層及陸源粗粒濁積巖等。、沉積條件：出現(xiàn)在陡的地

12、形環(huán)境中，如海溝內(nèi)壁的臺(tái)階狀沉積盆地。、沉積物特征：a、由沉積物、火山物質(zhì)及變質(zhì)巖礫石等組成；b、可堆積半深海軟泥、火山夾層及陸源粗粒濁積巖等。不同的海溝沉積類型增生楔增生楔（accretionary wedge）又稱增生柱（accretion prism)、增生雜巖(accretion complex)。為俯沖的大洋板塊從海溝下潛時(shí)被上盤板塊刮削下來的沉積蓋層和洋殼碎片，連同原地深海沉積物堆積到海溝的向陸側(cè)而成。Increased pressure and temperature occurs in the deeper parts of accretionary wedges. Th e

13、rocks are metamorphosed and deformed by dynamic processes acting within the wedge. Deformation structures like scaly fabric in shear zones form at shallow depths shortly aft er entering the subduction. Such a fabric is characterized by a large number of polished fault planes (slickensides) on small,

14、 cm-sized rhombohedra-shaped blocks of claystone. With continuing deformation penetrative narrow cleavage planes develop (“slaty cleavage”) and with increasing pressure and temperature, metamorphism begins.混雜巖 melange、概念指一種含有外來和原地的、各種大小不同的碎片和巖塊并經(jīng)構(gòu)造嵌入到遭受更大破壞而已碎裂和普遍剪切的韌性基質(zhì)中的地質(zhì)體?；蛘呃斫鉃橐环N普遍剪切的韌性基質(zhì)與被構(gòu)造破碎的

15、外來的和原地的巖塊共生在一起的地質(zhì)體。、沉積特點(diǎn)a、不同時(shí)代、不同來源、不同種類的巖石相混雜。有海溝原地形成的濁積硬砂巖、粉砂巖、礫巖，也有俯沖板塊上的硅質(zhì)放射蟲等大洋沉積和枕狀玄武巖、輝綠巖、蛇紋巖、橄欖巖、榴輝巖等。洋殼地幔的碎塊，還可有數(shù)量不多的海溝內(nèi)壁上的藍(lán)閃片石巖及其他基底巖石?；|(zhì)主要為洋殼的射綠巖質(zhì)以及海溝和大洋中沉積的泥質(zhì)巖等。Formation of melange in an accretionary wedge and subduction zone. Inserts show variations across different portions of the mel

16、ange. The outcrop photo shows a typical melange structure. Melange is characterized by a block in-matrix structure. Mud-volcanoes develop by explosive dewatering of sediments under high pressure.b、巖塊的大小和形狀差別很大，并且是構(gòu)造作用形成的。其大小可從顯微碎片到數(shù)公里不等；形狀有透鏡狀、菱形及其他不規(guī)則形狀。其邊界常為斷層面或滑動(dòng)破裂面。C、基質(zhì)普遍遭受剪切，基質(zhì)中破裂面發(fā)育，顯得非常破碎、撓曲、

17、甚至塑性流動(dòng)、出現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜的褶皺。difference between melange and olistostrome、產(chǎn)生的水動(dòng)力條件不同：滑塌堆積是沉積作用產(chǎn)生的；混雜堆積是構(gòu)造作用形成的。、基質(zhì)的力學(xué)狀態(tài)不同：滑塌堆積的基質(zhì)滑動(dòng)是泥砂而不是巖石，因富水而象爛泥一樣流動(dòng)；混雜堆積的基質(zhì)是頁(yè)巖，它之所以流動(dòng)，是因?yàn)轫?yè)巖在高壓下發(fā)生塑性流動(dòng)。、巖塊的成因不同：滑塌堆積的巖塊是崩塌、滑動(dòng)過程中打碎的，并且主要是來自海溝內(nèi)壁的巖石；而混雜堆積的巖塊是俯沖過程中俯沖板塊基底斷片楔入或高度剪切作用下破碎裂解而成的，大多數(shù)巖塊的外形基本上反映了形成時(shí)的斷裂網(wǎng)絡(luò)。、滑塌堆積是一種地層單元，一層狀或似層狀

18、產(chǎn)出，層序正常的厚度在1Km，它的上下均為普通的沉積物，彼此間為沉積接觸；而混雜堆積則為一個(gè)構(gòu)造單元，它以沖斷巖片的形式產(chǎn)出，其上下是普遍未被剪切的建造，其間為斷層接觸，層序和厚度均無法確定。、滑塌堆積象沉積巖一樣，只需要很短一段地質(zhì)時(shí)間就可形成；而混雜堆積的形成則是整個(gè)剪切運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間，起可長(zhǎng)可短。、滑塌堆積雖多見于造山帶，但可在十分不同的構(gòu)造環(huán)境中形成，只要有陡坡或地震活動(dòng)就可能形成，其分布范圍受古地理格架限制；混雜堆積是板塊俯沖的重要標(biāo)志之一，且有重要的板塊構(gòu)造意義。它發(fā)育是區(qū)域性的，有的是可達(dá)數(shù)千Km2的地質(zhì)體。、郭令智（1977）指出：在滑塌堆積區(qū)，可以看到滑塌堆積逐漸過度到序粒

19、的濁積層；而在混雜堆積區(qū)，可以看到不同發(fā)育程度的碎裂和混雜作用，從內(nèi)部完整的巖片過度到碎裂建造，然后過度到普遍剪切和緊密混雜的混雜堆積。 The forearc basinForearc basins are zones of crustal subsidence that lie between the outer ridge and the mountain range of the volcanic arc. They are generally dominated by great thicknesses of marine sediment and sedimentary rock

20、that form in depths that range from abyssal to shallow 弧前盆地的基底可以是洋殼，陸殼或兩者兼有?；∏芭璧氐幕卓梢允茄髿ぃ憵せ騼烧呒嬗?。 接受的沉積主要來自于附近的火山弧、增生楔。在碎屑沉積作用占優(yōu)勢(shì)時(shí)，濁接受的沉積主要來自于附近的火山弧、增生楔。在碎屑沉積作用占優(yōu)勢(shì)時(shí)，濁流和其它塊狀流沉積常過渡為三角洲和河流沉積。流和其它塊狀流沉積常過渡為三角洲和河流沉積。 理想理想的弧前盆地沉積序列是：底部為大洋或巖漿弧的火山巖、深成巖，它也可的弧前盆地沉積序列是：底部為大洋或巖漿弧的火山巖、深成巖，它也可能是沉積盆地的基底巖系；下部由深水蒙脫石質(zhì)

21、頁(yè)巖、火山灰和少量細(xì)的濁積巖能是沉積盆地的基底巖系；下部由深水蒙脫石質(zhì)頁(yè)巖、火山灰和少量細(xì)的濁積巖組成。向上逐漸變?yōu)檩^粗的濁積巖、陸架碎屑巖，并可出現(xiàn)碳酸巖鹽。如果盆地組成。向上逐漸變?yōu)檩^粗的濁積巖、陸架碎屑巖，并可出現(xiàn)碳酸巖鹽。如果盆地逐漸變淺，上部可出現(xiàn)三角洲、濱海及陸架相碎屑沉積逐漸變淺，上部可出現(xiàn)三角洲、濱海及陸架相碎屑沉積 在俯沖期間通常以海相沉積作用占優(yōu)勢(shì)，一個(gè)弧前盆地可包含多種沉積相，不在俯沖期間通常以海相沉積作用占優(yōu)勢(shì)，一個(gè)弧前盆地可包含多種沉積相，不同相帶的出現(xiàn)受到海溝同相帶的出現(xiàn)受到海溝-陸坡坡折的海拔、沉積物輸送速率、盆地沉降速率等因素陸坡坡折的海拔、沉積物輸送速率、盆地

22、沉降速率等因素控制?？刂啤?弧前盆地與增生楔之間可以是地層接觸，也可以是構(gòu)造接觸。弧前盆地與增生楔之間可以是地層接觸，也可以是構(gòu)造接觸?；?nèi)盆地弧內(nèi)盆地（intra-arc basin)、噴發(fā)中心及其附近的中心相和近源相，主要是熔巖、火山碎屑巖及某些沉積巖呈互層產(chǎn)出。、呈沉積物裙或沉積蓋層層產(chǎn)出的火山碎屑巖為主的分散相。、沉積在弧邊的海盆相。、沉積條件弧內(nèi)盆地通常平行于弧的走向延伸，是以斷層為界的拉伸盆地，基底為過度型地殼或陸殼，與深部巖漿上升使地殼隆起產(chǎn)生的拉張有關(guān)，也可與同構(gòu)造原因的局部沉降有關(guān)。、沉積特征物源來源與巖漿弧，物質(zhì)成分以火山碎屑和深成巖為主，可包括陸相層到深水濁積巖序列。弧后

23、盆地(backarc basin)也稱邊緣海盆地，鄰近大陸，物源復(fù)雜，既有火山碎屑，又有各種陸緣碎屑。與典型大洋沉積相比，確實(shí)重要的大洋底流沉積物，而含較多的火山碎屑和火山灰。濁流沉積發(fā)育，尤其是持續(xù)擴(kuò)張的海盆。據(jù)海底鉆探資料，弧后盆地靠近陸緣一側(cè)，主要為復(fù)理石沉積；遠(yuǎn)離陸緣，常為深海沉積、半浮游生物沉積與火山巖互層?？赡軙?huì)有枕狀玄武巖。地層層序通常能較好的保存下來。1、一般特征位于陸緣山弧或陸緣島弧后緊鄰的大陸板塊周圍，基地全為大陸地殼，這個(gè)盆地對(duì)巖漿弧而言是弧后盆地，而對(duì)大陸板塊而言則是前陸盆地。前陸盆地有如下特征：弧后前陸盆地弧后前陸盆地、在大陸地殼之上；、有一個(gè)特征的前陸沖斷帶，代表擠

24、壓應(yīng)力狀態(tài)，褶皺沖斷帶位于盆地邊緣弧側(cè)與弧平行，向盆地（弧后）逆沖；、沿褶皺帶可以有向大洋傾斜的震源帶或俯沖帶發(fā)育,即陸內(nèi)俯沖。弧后前陸盆地與邊緣海盆地的區(qū)別弧后前陸盆地與邊緣海盆地的區(qū)別、基地性質(zhì)不同：弧后前陸盆地為陸殼；邊緣海盆地為洋殼。、應(yīng)力狀態(tài)不同：弧后前陸盆地為擠壓狀態(tài)；邊緣海盆地為拉伸狀態(tài)。3、沉積特征弧后前陸盆地可以被海水淹沒，形成河流三角洲相、淺海陸架相的沉積、也可以全部為大陸環(huán)境，形成山麓相、河流相以及湖沼相等磨拉石建造沉積。沉積物主要來源于巖漿弧和隆起區(qū)的褶皺沖斷帶的巖石，也有來源于大陸Craton的。弧間盆地(interarc basin)沉積物主要來自火山弧的火山碎屑與

25、蒙脫石粘土、生物軟泥以及大陸揚(yáng)塵，極少陸源物質(zhì)輸入。沉積作用明顯差異，靠近火山弧有沉積火山碎屑裙發(fā)育，以外堆積棕色遠(yuǎn)洋粘土和火山玻璃質(zhì)。遠(yuǎn)端沉積鈣質(zhì)、硅質(zhì)軟泥。大部分弧間盆地最終會(huì)消減掉，其沉積物一部分保存在殘留洋中，成為增生楔的疊瓦片，或成為碰撞帶內(nèi)的推覆體。復(fù)理石建造（flysch formation）：半深海、深海相沉積所構(gòu)成的韻律層系。一種有規(guī)律的復(fù)雜互層的巨厚沉積，通常很少含化石，具有薄層的遞變層理，絕大部份為很規(guī)則的單調(diào)的砂巖和泥（頁(yè)）巖互層，或夾有少量的泥灰?guī)r、灰?guī)r。典型沉積濁積巖復(fù)理石分為兩類。活動(dòng)大陸邊緣型活動(dòng)大陸邊緣型。這一類型比較典型，常發(fā)育碎屑質(zhì)復(fù)理石。它又分為砂巖中多火山物質(zhì)、石英碎屑含量較低的島弧型或弧后盆地沉積形成的復(fù)理石和砂巖中缺少火山物質(zhì)的安第斯型復(fù)理石。被動(dòng)大陸邊緣型被動(dòng)大陸邊緣型。常為碳酸鹽質(zhì)復(fù)理石和富石英砂的陸源碎屑質(zhì)復(fù)理石。按板塊學(xué)說還常把野復(fù)理石定為一種混雜沉積巖，而強(qiáng)調(diào)其構(gòu)造影響。粗碎屑砂巖濁流沉積泥質(zhì)沉積大部分為濁