板块构造与沉积作用

1、板块构造与沉积作用沉积岩类型、沉积相特征与沉积序列是构造环境判别的重要佐证。根据沉积盆地所处构造背景，共可分为26种类第二节第二节 被动陆缘（大陆边缘裂谷）的沉积作用被动陆缘（大陆边缘裂谷）的沉积作用一、大陆边缘的类型一、大陆边缘的类型按照板块构造观点，大陆边缘可分为两种类型，即被动型（稳定型、离散型、拖曳型）大陆边缘（大西洋型大陆边缘）和活动（主动）型大陆边缘（太平洋型大陆边缘）。1、被动型大陆边缘指大陆向大洋过度的一个广泛地带，包括大陆架、大陆坡、陆隆在内。这里没有海沟、没有俯冲带，没有岛弧。地壳为大陆地壳大洋地壳的过度带。裂谷盆地多呈狭窄带状，边界为断层为控制。沉积条件：沉积条件：大陆地

2、壳的不断变薄而使盆地沉降，同时、两侧陆块的不断剥蚀大陆地壳的不断变薄而使盆地沉降，同时、两侧陆块的不断剥蚀和盆地中沉积物的不断堆积也使岩石圈均衡沉降；不断隆起的大陆断块是主和盆地中沉积物的不断堆积也使岩石圈均衡沉降；不断隆起的大陆断块是主要的蚀源地，供应了大量不成熟的石英一长石砂或长石砂，往往还伴随有大要的蚀源地，供应了大量不成熟的石英一长石砂或长石砂，往往还伴随有大陆火山喷发物质，沉积主要在大陆环境中发生，形成河，湖相碎屑沉积，晚陆火山喷发物质，沉积主要在大陆环境中发生，形成河，湖相碎屑沉积，晚期也可以有海水浸入而形成海陆交互相及滨、浅海相碎屑岩，碳酸盐沉积，期也可以有海水浸入而形成海陆交互

3、相及滨、浅海相碎屑岩，碳酸盐沉积，基底断块的差异性活动对岩相和厚度的分布有很大影响。基底断块的差异性活动对岩相和厚度的分布有很大影响。充填岩类多样 以东非裂谷为例，主要充填的火山岩，但同时也见各种沉积环境的产物，包括非海相（河流相，湖泊相，沙漠相）、边缘海相（三角洲相、河口湾、潮坪）和海相（陆架、海底扇） 砾岩、砂岩、页岩、浊积岩、煤、蒸发岩及碳酸盐岩砾岩、砂岩、页岩、浊积岩、煤、蒸发岩及碳酸盐岩坳拉谷盆地的沉积坳拉谷盆地的沉积 1、坳拉槽(aulacogen)的形成 在裂谷的初始离散阶段，三向联结的裂谷体系不是同等发育的，其中两枝有离散作用而向前发展成陆间裂谷，进而演化成大洋裂谷；第三枝则因

4、热地幔柱衰退或大陆漂移而使裂谷位置离开地下热柱，地幔上涌终止，不发生离散作用，导致热散失，壳下收缩，原有的地堑形式无法保持而转入大 面 积 沉 降 阶 段 ， 形 成aulacogen。 注：三联点：三个板块的会聚点，即三个板块相汇在一起形成的三联构造。 2、aulacogen的演化阶段、前期或地堑阶段：包括坳拉谷发育前的裂前拱起阶段和陆内裂谷阶段。、早期或挠曲下翘阶段：此期先前的热地幔隆起消失，导致壳下失热收缩和地堑趋向消亡，使岩石圈在宽广范围内大幅度向下弯曲，大量的堆积也促使岩石圈进一步均衡沉降，于是，狭窄的地堑转变为宽阔的拗陷，沉积范围扩大到地堑之外。这个阶段是坳拉谷发展的主要阶段，持续

5、时间达数千或数亿年，基底沉降深度和沉积厚度达12km至515km。、晚期或逆转阶段一地槽后挤压阶段：其特点是从拉张转为挤压，沉积物变形，局部有磨拉石建造形成。3、沉积特征前期和晚期阶段以陆相碎屑为主，挠曲阶段以海相、海陆过度相和碳酸岩沉积为主。内克拉通盆地发育在稳定的克拉通板块指数，一般远离板块边缘，受构造作用影响微弱，倾角平缓。平面形态多为椭圆形，呈碟状大面积稳定下降。沉降机制：地幔岩石圈增厚、沉积或火山岩负载沉降多阶段性，沉积速率较低横向相变不明显，沉积中心与盆地沉降中心基本一致石英砂岩结构成熟度和成分成熟度通常较高，碎屑颗粒具多旋回特征，厚度较大。大洋深水沉积洋中脊型硅质岩：洋壳表层沉积

6、，通常含牙形石和放射虫化石。地球化学特征具有明显的Ce负异常，贫Ti, Al/(Al + Fe +Mn)0.35不同构造位置的硅质岩地球化学特征判别图不同构造位置的硅质岩地球化学特征判别图俯冲相关的沉积盆地海沟增生楔（可以没有）弧前盆地弧内盆地弧背盆地洋陆俯冲型俯冲相关的沉积盆地海沟增生楔（可以没有）弧前盆地（可以没有）弧内盆地弧间盆地弧后盆地洋洋俯冲型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滑塌堆积滑塌堆积olistostromeolistostrome又译为滑来层、滑坡层、滑积岩或泥砾岩等。、概念

11、：由混杂无序且内部混合不同类物质（如石块和泥）的物体所组成的一种沉积体。这种沉积体由水下重力滑动或塌落的松散沉积物聚集成的半流体沉积而成。它是一种缺乏真正层理但夹在正常地层序列之中的透镜状沉积单元。包围在滑塌堆积基质中的滑塌块（olistolith）是由水下重力滑动或塌落而搬运来的外来块体或其它岩石块，其大小由砾石级到数立方公里。该概念是由G.Flores（1955）在研究西西里第三纪的滑塌堆积时提出的。、沉积条件：出现在陡的地形环境中，如海沟内壁的台阶状沉积盆地。、沉积物特征：a、由沉积物、火山物质及变质岩砾石等组成；b、可堆积半深海软泥、火山夹层及陆源粗粒浊积岩等。、沉积条件：出现在陡的地

12、形环境中，如海沟内壁的台阶状沉积盆地。、沉积物特征：a、由沉积物、火山物质及变质岩砾石等组成；b、可堆积半深海软泥、火山夹层及陆源粗粒浊积岩等。不同的海沟沉积类型增生楔增生楔（accretionary wedge）又称增生柱（accretion prism)、增生杂岩(accretion complex)。为俯冲的大洋板块从海沟下潜时被上盘板块刮削下来的沉积盖层和洋壳碎片，连同原地深海沉积物堆积到海沟的向陆侧而成。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.混杂岩 melange、概念指一种含有外来和原地的、各种大小不同的碎片和岩块并经构造嵌入到遭受更大破坏而已碎裂和普遍剪切的韧性基质中的地质体。或者理解为一种普遍剪切的韧性基质与被构造破碎的

15、外来的和原地的岩块共生在一起的地质体。、沉积特点a、不同时代、不同来源、不同种类的岩石相混杂。有海沟原地形成的浊积硬砂岩、粉砂岩、砾岩，也有俯冲板块上的硅质放射虫等大洋沉积和枕状玄武岩、辉绿岩、蛇纹岩、橄榄岩、榴辉岩等。洋壳地幔的碎块，还可有数量不多的海沟内壁上的蓝闪片石岩及其他基底岩石。基质主要为洋壳的射绿岩质以及海沟和大洋中沉积的泥质岩等。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、岩块的大小和形状差别很大，并且是构造作用形成的。其大小可从显微碎片到数公里不等；形状有透镜状、菱形及其他不规则形状。其边界常为断层面或滑动破裂面。C、基质普遍遭受剪切，基质中破裂面发育，显得非常破碎、挠曲、

17、甚至塑性流动、出现错综复杂的褶皱。difference between melange and olistostrome、产生的水动力条件不同：滑塌堆积是沉积作用产生的；混杂堆积是构造作用形成的。、基质的力学状态不同：滑塌堆积的基质滑动是泥砂而不是岩石，因富水而象烂泥一样流动；混杂堆积的基质是页岩，它之所以流动，是因为页岩在高压下发生塑性流动。、岩块的成因不同：滑塌堆积的岩块是崩塌、滑动过程中打碎的，并且主要是来自海沟内壁的岩石；而混杂堆积的岩块是俯冲过程中俯冲板块基底断片楔入或高度剪切作用下破碎裂解而成的，大多数岩块的外形基本上反映了形成时的断裂网络。、滑塌堆积是一种地层单元，一层状或似层状

18、产出，层序正常的厚度在1Km，它的上下均为普通的沉积物，彼此间为沉积接触；而混杂堆积则为一个构造单元，它以冲断岩片的形式产出，其上下是普遍未被剪切的建造，其间为断层接触，层序和厚度均无法确定。、滑塌堆积象沉积岩一样，只需要很短一段地质时间就可形成；而混杂堆积的形成则是整个剪切运动所经历的时间，起可长可短。、滑塌堆积虽多见于造山带，但可在十分不同的构造环境中形成，只要有陡坡或地震活动就可能形成，其分布范围受古地理格架限制；混杂堆积是板块俯冲的重要标志之一，且有重要的板块构造意义。它发育是区域性的，有的是可达数千Km2的地质体。、郭令智（1977）指出：在滑塌堆积区，可以看到滑塌堆积逐渐过度到序粒

19、的浊积层；而在混杂堆积区，可以看到不同发育程度的碎裂和混杂作用，从内部完整的岩片过度到碎裂建造，然后过度到普遍剪切和紧密混杂的混杂堆积。 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壳，陆壳或两者兼有。弧前盆地的基底可以是洋壳，陆壳或两者兼有。 接受的沉积主要来自于附近的火山弧、增生楔。在碎屑沉积作用占优势时，浊接受的沉积主要来自于附近的火山弧、增生楔。在碎屑沉积作用占优势时，浊流和其它块状流沉积常过渡为三角洲和河流沉积。流和其它块状流沉积常过渡为三角洲和河流沉积。 理想理想的弧前盆地沉积序列是：底部为大洋或岩浆弧的火山岩、深成岩，它也可的弧前盆地沉积序列是：底部为大洋或岩浆弧的火山岩、深成岩，它也可能是沉积盆地的基底岩系；下部由深水蒙脱石质

21、页岩、火山灰和少量细的浊积岩能是沉积盆地的基底岩系；下部由深水蒙脱石质页岩、火山灰和少量细的浊积岩组成。向上逐渐变为较粗的浊积岩、陆架碎屑岩，并可出现碳酸岩盐。如果盆地组成。向上逐渐变为较粗的浊积岩、陆架碎屑岩，并可出现碳酸岩盐。如果盆地逐渐变浅，上部可出现三角洲、滨海及陆架相碎屑沉积逐渐变浅，上部可出现三角洲、滨海及陆架相碎屑沉积 在俯冲期间通常以海相沉积作用占优势，一个弧前盆地可包含多种沉积相，不在俯冲期间通常以海相沉积作用占优势，一个弧前盆地可包含多种沉积相，不同相带的出现受到海沟同相带的出现受到海沟-陆坡坡折的海拔、沉积物输送速率、盆地沉降速率等因素陆坡坡折的海拔、沉积物输送速率、盆地

22、沉降速率等因素控制。控制。 弧前盆地与增生楔之间可以是地层接触，也可以是构造接触。弧前盆地与增生楔之间可以是地层接触，也可以是构造接触。弧内盆地弧内盆地（intra-arc basin)、喷发中心及其附近的中心相和近源相，主要是熔岩、火山碎屑岩及某些沉积岩呈互层产出。、呈沉积物裙或沉积盖层层产出的火山碎屑岩为主的分散相。、沉积在弧边的海盆相。、沉积条件弧内盆地通常平行于弧的走向延伸，是以断层为界的拉伸盆地，基底为过度型地壳或陆壳，与深部岩浆上升使地壳隆起产生的拉张有关，也可与同构造原因的局部沉降有关。、沉积特征物源来源与岩浆弧，物质成分以火山碎屑和深成岩为主，可包括陆相层到深水浊积岩序列。弧后

23、盆地(backarc basin)也称边缘海盆地，邻近大陆，物源复杂，既有火山碎屑，又有各种陆缘碎屑。与典型大洋沉积相比，确实重要的大洋底流沉积物，而含较多的火山碎屑和火山灰。浊流沉积发育，尤其是持续扩张的海盆。据海底钻探资料，弧后盆地靠近陆缘一侧，主要为复理石沉积；远离陆缘，常为深海沉积、半浮游生物沉积与火山岩互层。可能会有枕状玄武岩。地层层序通常能较好的保存下来。1、一般特征位于陆缘山弧或陆缘岛弧后紧邻的大陆板块周围，基地全为大陆地壳，这个盆地对岩浆弧而言是弧后盆地，而对大陆板块而言则是前陆盆地。前陆盆地有如下特征：弧后前陆盆地弧后前陆盆地、在大陆地壳之上；、有一个特征的前陆冲断带，代表挤

24、压应力状态，褶皱冲断带位于盆地边缘弧侧与弧平行，向盆地（弧后）逆冲；、沿褶皱带可以有向大洋倾斜的震源带或俯冲带发育,即陆内俯冲。弧后前陆盆地与边缘海盆地的区别弧后前陆盆地与边缘海盆地的区别、基地性质不同：弧后前陆盆地为陆壳；边缘海盆地为洋壳。、应力状态不同：弧后前陆盆地为挤压状态；边缘海盆地为拉伸状态。3、沉积特征弧后前陆盆地可以被海水淹没，形成河流三角洲相、浅海陆架相的沉积、也可以全部为大陆环境，形成山麓相、河流相以及湖沼相等磨拉石建造沉积。沉积物主要来源于岩浆弧和隆起区的褶皱冲断带的岩石，也有来源于大陆Craton的。弧间盆地(interarc basin)沉积物主要来自火山弧的火山碎屑与

25、蒙脱石粘土、生物软泥以及大陆扬尘，极少陆源物质输入。沉积作用明显差异，靠近火山弧有沉积火山碎屑裙发育，以外堆积棕色远洋粘土和火山玻璃质。远端沉积钙质、硅质软泥。大部分弧间盆地最终会消减掉，其沉积物一部分保存在残留洋中，成为增生楔的叠瓦片，或成为碰撞带内的推覆体。复理石建造（flysch formation）：半深海、深海相沉积所构成的韵律层系。一种有规律的复杂互层的巨厚沉积，通常很少含化石，具有薄层的递变层理，绝大部份为很规则的单调的砂岩和泥（页）岩互层，或夹有少量的泥灰岩、灰岩。典型沉积浊积岩复理石分为两类。活动大陆边缘型活动大陆边缘型。这一类型比较典型，常发育碎屑质复理石。它又分为砂岩中多火山物质、石英碎屑含量较低的岛弧型或弧后盆地沉积形成的复理石和砂岩中缺少火山物质的安第斯型复理石。被动大陆边缘型被动大陆边缘型。常为碳酸盐质复理石和富石英砂的陆源碎屑质复理石。按板块学说还常把野复理石定为一种混杂沉积岩，而强调其构造影响。粗碎屑砂岩浊流沉积泥质沉积大部分为浊