第八章 大陆边缘及其地质构造

第八章大陆边缘及其地质构造第一节大陆边缘及其类型第二节被动大陆边缘的地质构造第三节主动大陆边缘的地质构造第一节大陆边缘及其类型一、大陆边缘的一般概念二、大陆边缘的类型三、大陆边缘及其研究意义一、大陆边缘的一般概念概念：大陆表面和大洋底面之间存在着一个广阔的过渡带，它是一个巨大而复杂的斜坡带，称为大陆边缘。在地质上，也是大陆地壳和大洋地壳之间的过渡带，属过渡型地壳。在大陆边缘内部，根据深度和坡度，通常可分成大陆架、大陆坡和大陆裾等三个部分。二、大陆边缘的类型1.据板块构造机理分为三类：发散型大陆边缘聚敛型大陆边缘转换断层型大陆边缘发散型大陆边缘占世界大陆边缘总长度的49％,又称为大西洋型大陆边缘。是大西洋、印度洋周边普遍存在的类型。由宽阔的大陆架、平缓的大陆坡（1—3度）和分布广泛的大陆裾三个单元组成。它是海底扩张过程中形成的。聚敛型大陆边缘占世界大陆边缘总长度的27％,又称为太平洋型大陆边缘，他由大陆架、陡峭的大陆坡（2—3度）和深海沟三个单元构成。太平洋型大陆边缘又可以分出岛弧亚型和安第斯亚型两种。岛弧亚型大陆边缘：主要分布在太平洋西部边缘，大西洋的安德烈斯岛弧和加勒比海也属此类。该类型的大陆边缘由大陆架、大陆坡和包括边缘海盆在内的“岛弧—海沟”系组成。这里存在宽广的大陆架。安第斯亚型大陆边缘：主要分布在南美洲西海岸，并向北延伸到北美西南沿岸。南美西海岸濒临“秘鲁—智利”海沟，海沟深达5000——6000m，陆架及海岸平原极其不发育，代替他们的是陡峭的基岩岸线和海拔5000—6000m以上的安第斯山链，有强烈的地震和“钙—碱”性火山活动。海沟内靠岸侧的坡地上是巨厚的浊流沉积。转换断层型大陆边缘占世界大陆边缘总长度的24％，如北美太平洋东侧加利福利亚湾的大陆边缘，由圣—安德烈斯平移断层和阿拉斯加湾东南的费尔韦瑟平移断层参与塑造。加利福利亚半岛以裂离半岛形成出现，兼蓄发散与平移性质；阿拉斯加湾外有阿留申岛弧与海沟存在，兼蓄发散与平移性质。2、根据大陆边缘形态及构造的组合特征，全球大陆边缘主要分为两大类型：大西洋型(又称被动型、发散型、无震型、稳定型)大陆边缘太平洋型(又称主动型、汇聚型、有震型、活动型)大陆边缘。大西洋型大陆边缘以陆侧是稳定的大陆地块为其特征，自古以来很少变动，在地质构造上长期处于相对稳定的状态。它位于岩石圈板块的内部，缺失海沟俯冲带，被动地随着板块的运动而移动，故无强烈的地震、火山和构造运动。典型者，由宽阔的大陆架、较缓的大陆坡和缓坦的大陆裙组成，主要分布在大西洋、印度洋边缘。稳定大陆边缘图太平洋型大陆边缘是两个汇聚板块的边界，它与毗邻的洋底分别属于不同的板块，常伴有海沟、火山作用、活动性的山脉和强烈的地震。其形态和构造单元比较复杂，除发育有大陆架、大陆坡以外，还伴生有岛弧、边缘海和弧后盆地往往缺失大陆裙。这类大陆边缘因有频繁的火山、地震活动，所以又称为活动大陆边缘，主要分布于环太平洋区。根据太平洋两侧所表现出的不同形态构造特征，又将其分为二种亚类型：太平洋东岸型和太平洋西岸型。前者的特征是，弧形山脉(又称山弧)与大陆架、大陆坡及海沟相连，没有边缘海盆，多分布在太平洋东岸，尤以南美洲西海岸为典型，沿岸为陡峻的安第斯山脉，大陆架和滨海平原极不发育，其向海山麓直接与海沟相连，故亦称安第斯型大陆边缘；后者的特征是，大陆架、大陆坡的外面分布有宽广的弧后边缘海盆，然后是岛弧与海沟，二者地形高差悬殊，有频繁的火山和地震活动，构造运动强烈。三、大陆边缘及其研究意义1、提供信息。由于大陆边缘代表大陆地块生长的边沿，许多现代构造运动均发生在其中，这就为解释内陆山区所看到的褶皱、隆起系列的早期地球历史乃至大陆的成因提供了可靠信息。2、丰富的石油和天然气资源由于大陆边缘海区贴近大陆，陆地为它提供了丰富的陆源碎屑物质。据研究，巨厚的边缘海沉积物可占全部海洋沉积物的一半以上，目前，已知其中含有丰富的石油和天然气资源可供人类开发利用。3、沉积岩相和成岩作用机理的研究陆上许多古代海相地层中的一些沉积特征，可在现代大陆边缘的沉积层中找到。因而，加强对现代大陆边缘的研究，通过古今对比，来解释陆上古代沉积岩的形成环境，对于沉积岩相和成岩作用机理的研究具有非常重要的意义。第二节被动大陆边缘的地质构造一、大陆架的地质构造二、大陆坡的地质构造三、大陆裙的地质构造四、大陆架—大陆坡—大陆裙的成因一、大陆架的地质构造大陆架是大陆周围较平坦的浅水海域，从岸边低潮线开始向外海直至海底坡度显著增加的边缘，这个边缘称为陆架外援，陆架外缘以内的浅海区，便是大陆架。大陆架这一术语，最早由H.R.米尔（Mill，1887）提出和使用。1919—1939期间，约翰逊(D.W.Johnson)认为：大陆架是波浪的侵蚀作用造成的，论证了波浪在陆架表面所进行的侵蚀作用，并注意到这一作用在海底的最大深度，他把600英尺（200米）的水深作为一般波浪侵蚀海底的下限。于是水深200米便成了以后人们所引用的陆架外缘的水深。迪兹和孟拉德(DitzandMenard,1951)指出，大陆架是陆地沉溺于海底的地形，并不是波浪侵蚀作用造成的，他们改用破浪基面来描述陆架外缘的深度。目前许多研究表明，波浪在陆架上的作用是很有限的，约翰逊所举的实例大多数是暴风浪或者台风风浪作用海底时，海底遭受侵蚀的现象。随着海底资源开发事业的发展，大陆架资源的主权归属问题引起了很大的争议，这首先要求划清大陆架和大陆坡的界限。1958年，在日内瓦召开的国际海洋法会议上，对大陆架外缘界线的确定提出了一些建议，当年，国际海底名词术语委员会提出了大陆架的定义是：陆架是围绕大陆的向浅水延伸的浅海地带，其延长深度是到海底坡度向更深海底有剧烈增加之地段。这一地段即陆架。谢帕德（1984）根据大量的实际资料详细研究了世界浅海地形图，否定了以水深200米为陆架外缘深度的概念。实际资料表明：陆架外缘的深度，即陆架外缘的地形由缓变陡转折处的深度，世界各地的差异很大，终于200米水深的陆架外缘是罕见的。有的海区变化很大，如北美东部陆架外缘深度在37——275米之间不等。对于陆架外缘的标志，奈须纪幸，加贺美英雄（1970）等也主张以海底坡度向深处剧烈增加的坡折为限，其上浅水区域为陆架，他们认为划分陆架外缘界线的标志是坡度的变化，而不是水深。也有人试图不采用地形和水深为标准来对陆架下定义，而采用海底地质特征或底栖生物分布状况为依据，这些看法都存在一定的片面性。总的看来，大陆架外缘界限，不应该是某一特定的深度，而是以坡折处的深度为妥，这已经为大多数人接受。关于大陆架的一般特征，谢帕德（1973）总结以下几点：1.平均宽度75km2.大陆架边缘（坡度变化最大处）的水深平均为130m3.最平坦部分的平均水深为60m4.横过陆架的剖面上，有60%为起伏20m的丘陵。5.横过陆架的剖面上，有35%为深度达20m凹地。很多是盆地，另一些则是纵向谷地。6.平均坡度0°7′，内侧较缓，外侧为内侧的1/2。哈韦斯（harves，1964）发现从岸到60m深处坡度为0°12.4′。(一)、大陆架的沉积作用1.影响大陆架沉积作用的因素有：海平面变动；物源补给；水动力条件；气候及其波动；碎屑物粒度；生物作用；化学因素；大陆架地形；海域敝蔽程度；周边陆地区域地质特征；构造背景。2.大陆架浅海沉积模式的认识的发展过程最早的约翰逊(H．D．Johnson，1919)模式认为，大陆架沉积物粒度的分布呈近岸(水浅)者粗、远岸(水深)者细的趋势；随后的大陆架底质调查，尤其是大陆架上发现残留沉积之后证明这种模式与事实不符。谢帕德一埃默里(F．P．Shepard，1932；K．O．Emery，1968)提出了第二种模式，认为全球大陆架的70％分布着残留沉积，并指出陆架上呈镶嵌图案式分布的沉积物主要有六类：①残留沉积物；②残余沉积物；③现代碎屑沉积物；④有机沉积物；⑤自生沉积物；⑥火山沉积物(K．0．Emery，1952，1958)。70年代，斯威夫特一柯雷(D．J．P．Swift，1971；D．J．Stanley和J．R．Currey，1964，l972，1976)将前二种模式结合起来，提出了第三种模式，即海侵—海退模式，认为既要考虑更新世末期以来的海平面上升，也要注意大陆表面随海侵而出现的现代动力作用过程，并指出大陆架上主要有三种沉积相：①大陆架残留砂表层相；②近滨现代砂柱相；③现代大陆架泥表层相；还把真正的残留沉积与经受现代海洋动力加工和改造过的变余沉积区别开来。日本星野通平(1973)则按海洋环境将大陆架沉积分为四类：①河口海区沉积物；②海峡沉积物；③海湾沉积物；④开阔大陆架沉积物。90年代初，我国学者沈锡昌(1991)提出全世界大陆架浅海的第四种沉积模式—水动力模式。该模式认为，现代大陆架浅海的沉积物类型、特征、分布，反映了大陆架自更新世以来的历史过程。残留沉积是海侵前的产物，现代沉积是海侵后浅海环境的产物，变余沉积为过渡类型。残余沉积归入现代沉积，现代沉积和残留沉积都可细分为碎屑、生物和化学三个亚类。现代大陆架的碎屑沉积(硅质)明显地受到水动力的控制，冲淡水、波浪、潮流和海流分别形成了各具特点的沉积物。在沉积速率较快、地形较陡的地段，可局部出现水下块体运动，形成滑塌堆积和重力流沉积物。大陆架沉积可分为三类：现代沉积残留沉积变余沉积现代沉积沉积物的属性与目前所处的沉积环境相一致，处于一个统一的动态平衡系统之中，这类沉积物称为现代沉积或现代原生沉积。如目前大河口的三角洲相沉积，热带浅海的碳酸盐沉积，海底火山周围的火山碎屑沉积。主要分布在内陆架，沉积物主要为陆源碎屑。但现代碳酸盐沉积却一般都分布在外陆架，因为那里离岸较远，陆源碎屑物质较少，沉积物的主要成分是砂质的生物碎屑，如有孔虫、介形虫、藻类和软体动物等碎屑。现代沉积物的性质与其所处的环境一致1、现代沉积物在分布上的表现：高纬度地区，为冰运碎屑物、巨大漂砾、冰碛砂和泥等堆积成的冰碛丘状堆积体；中纬度地区，为砂、泥质沉积；低纬度地区，沉积物中钙质含量高，正常盐度浅水区为珊瑚礁，低盐度浅海区为牡蛎礁沉积。2、现代沉积的性质与其物质来源也是一致的。如墨西哥湾现代沉积物主要是密西西比河搬运来的；而我国黄海、东海陆架上的现代沉积物则由黄河、长江搬运而来。3、现代沉积的性质与其所处的水动力环境是统一的。从滨岸向外，随着水深加大，沉积物逐渐变细，表现出明显的分带性。如墨西哥湾中，从滨岸向外，现代沉积物的分带是：石英和贝壳砂砾、贝壳砂、藻屑砂、鲕状砂，最外为有孔虫砂。4、现代沉积物的性质与其所含生物遗骸的性质也具有一致性。如一般近岸以底栖生物为主，深水区浮游生物不断增加，海峡区水浅，虽有利于生物栖息，但因那里水动力较强，生物含量反而稀少。一般海湾区，现代沉积物颗粒细，海草丰富，河流带来的养分多，生物量亦多，但其种类有限。现代大陆架浅海沉积模式大类亚类小类现代沉积(硅质)碎屑沉积1．冲淡水控大陆架浅海碎屑沉积2．波浪控大陆架浅海碎屑沉积①正常波浪控大陆架浅海碎屑沉积②风暴浪控大陆架浅海碎屑沉积3．潮流控大陆架浅海碎屑沉积4．海流控大陆架浅海碎屑沉积生物沉积1．骨骼碳酸盐——生物礁等2．非骨骼碳酸盐3．有机沉积化学沉积1．自生沉积2．残余沉积(硅质)碎屑残留沉积残留沉积生物遗体残留沉积化学沉积物残留沉积变余沉积埃默里（1952）将现代沉积分为：1.碎屑沉积（风、水、冰川带来的）2.生物沉积（贝壳等生物骨骼）3.火山沉积（火山附近的火山碎屑）4.自生矿物沉积（磷灰石和海绿石等）星野通平（1973）根据沉积环境不同，将现代沉积分以下四类：1.开阔陆架区：一般在水深20-30m以内浅水区为沙质沉积；这个深度以下出现泥质沉积，54m水深以下全为泥质沉积。54m又称泥线深度。2.河口区：河口区现代沉积一般组成三角洲，属于快速堆积区，比降大的河流出口区出现砾石分布。海水、河水相混促进泥质的凝聚作用和沉积下来。3.海湾区：沉