大陆边缘沉积,构造,岩浆,变质作用过程

活动大陆边缘的沉积、构造、岩浆和变质作用过程

活动大陆边缘：是洋陆汇聚、大洋板块向毗邻大陆板块之下俯冲消减形成的强烈活动大陆边缘。它是以深源地震、火山作用和造山作用为特征，强烈不对称性；从洋到陆，包括海沟、岛弧间隙（非火山外弧和弧前盆地）、火山弧和弧后盆地等构造单元。

岛弧—海沟型，大洋板块沿海沟俯冲于以海盆相隔的岛弧和大陆之下，又称西太平洋型大陆边缘；山弧—海沟型，指大洋板块沿陆源海沟俯冲与山弧之下，又称东太平洋（安第斯）型大陆边缘。

一、沉积作用过程

（1）岛弧型主动大陆边缘沉积作用

大洋向大陆方向依次为海沟、弧-沟间隙、火山岛弧、弧后盆地，各单元沉积特征如下：海沟：海沟沉积物只要是两部分，一是由板块俯冲带来的深海平原沉积物；二是海沟形成的深海沉积物，包括远洋钙质沉积、硅质沉积、深海红粘土、火山灰沉积以及在海沟形成的浊流沉积，受俯冲作用的影响，海沟沉积物保存不完整，并发生强烈变形。

混杂堆积：有板块俯冲引起，由已变形的深海平原沉积物、海沟沉积物及洋壳碎块等组成的构造岩带。其原始层序完全被破坏，由外来岩块、原地岩块、基质三部分组成广泛遭受剪切变形。发生在俯冲带和碰撞带，主要特点是1、不同时代，不同来源，不同种类的岩石相混杂；2、岩块大小形状差别很大，并且是构造作用形成的；3、基质普遍遭受剪切；4、混杂堆积是俯冲带和碰撞带普遍剪切的产物，可以看做是仰冲板块前缘的复杂叠瓦构造带。

弧前盆地：地貌复杂，沉积空间变化大，可以出现三角洲相，滨岸相，陆架相，陆坡相及浊积相。沉积物主要来源是岩浆弧，由于物源很近供应量大，沉积以碎屑为主，浊积岩最主要，是复理石沉积最典型的类型

岩浆弧：沉积以火山成因为主，迪金森将岩浆弧的岩石组合划分成三种成因类型：1、喷发中心及附近的中心相和近缘相主要以熔岩、火山碎屑岩及某些沉积岩成互层；2、呈沉积物群或沉积物覆盖层产出的以火山碎屑岩为主的分散相；3、沉积在弧边部的海盆相。沉积作用主要发生在弧边部海盆和因强断裂而形成的弧内盆地中，以断裂为界的张裂盆地，基底为过渡壳或陆壳，其形成与深部岩浆上升使弧地壳隆起产生的拉张构造有关，也与火山和构造作用产生的局部沉降有关。

弧后盆地：由弧后扩张作用引起，其基底为大洋型地壳，盆中浊流沉积非常发育，沉积物来自两侧，大陆提供比较成熟的碎屑物质，岩浆弧则提供给大量火山碎屑特别是凝灰质物质，则两侧复理石沉积特征不同。

（2）陆源弧型活动大陆边缘沉积作用

弧背盆地位于陆源火山弧后侧紧邻的大陆板块周围地带，基底全部为陆壳，对于岩浆弧是弧后盆地，对于大陆板块内部是前陆盆地。弧背盆地沉降作用，部分是大陆板块边缘沿陆内俯冲带进入到岩浆弧下引起岩石圈绕折的反应，部分是褶皱冲断岩片的构造负载引起的均衡沉降的结果。可以部分被海水淹没，形成河流三角洲、浅海陆架相沉积，也可以全部处于大陆环境，形成山麓相、河流相及沼泽相沉积。

二、构造演化

海沟是俯冲洋壳开始下插的地方；从它上面刮削下来的深海沉积和洋壳碎片组成混杂堆积，聚集在上盘板块并形成外弧；下插洋壳随着深度增加发生部分熔融形成岩浆，并上升到浅部而形成火山弧。冷的较高密度的大洋岩石圈热的低密度的大陆岩石圈（活动大陆边缘）

之下的地方，随着俯冲进行和温度升高。俯冲板片会脱水甚至部分熔融。产生的流体交代上覆地幔，甚至引起地幔楔的部分熔融。这种岩浆作用就形成了火山弧中的钙碱性玄武岩—安山岩—流纹岩组合。在深部，巨量的花岗岩浆侵入古大陆边缘之上加积的岩石中，股节后形成岩基。侵位较深形成巨大的低到高级区域变质岩和片麻岩晕圈和混合岩带。如果火山弧是叠加在大陆边缘之上，则称为陆源弧；若位于大洋内，则形成岛弧。岛弧和陆源弧的区别在于它与大陆之间还隔着弧后盆地。

（1）盆地构造单元

活动大陆边缘具有较为复杂的构造特征,与其有关的沉积盆地主要包括海沟盆地、弧前盆地、弧间盆地和弧后(边缘海) 盆地。

海沟盆地:是大洋板块俯冲下插,岩石圈弯曲下降到弧沟系之下的结果。俯冲板块的下弯和沉降是其主要形成机制。这个以大洋壳为基底的地形深渊中并无显著的岩浆活动。

弧前盆地:俯冲引起的地幔冷却和俯冲剥蚀以及沉积负载均衡下降是弧前盆地沉降的主要原因。主要堆积来自火山弧的浊积物，这些沉积物不整合地覆盖在加积体沉积层之上，未发生变形与变质，在残余盆地和组合盆地中可见各式各样的构造变形。

弧内盆地:形成可能与深部岩浆上升使弧地壳隆起产生的拉张构造有关,也可能同火山和构造原因的局部沉降有关,还可能同初期弧间盆地发育有关。由于岩浆弧地壳深处的扩张作用,使得弧间盆地内的岩浆活动很类似于双峰式火山岩系,以玄武岩流纹安山岩套为特征。

弧间盆地:弧间盆地被认为是由弧内扩张作用从弧内盆地演变而来。由于弧间盆地普遍地进行着海底扩张,因而其岩浆活动与弧后盆地有类似之处,深海钻探表明弧间盆地中常见玄武岩枕状岩流,其成分大多类似于洋脊拉斑玄武岩,它们与海底扩张有关。部分玄武岩具有岛弧系列玄武岩的成分特征,从而表明弧间盆地具有两种不同类型的岩浆活动。

弧后前陆盆地:对于岩浆弧而言为弧后盆地,对于大陆板块内部而言是前陆盆地。两者区别不仅表现在基底地壳的不同,还表现在盆地边缘的弧侧有与弧平行并向弧后(向大陆) 逆冲的褶皱冲断带存在,因此盆地内的应力状态通常是挤压的或中性的。盆地的沉降作用,部分是大陆板块边缘沿陆内俯冲带进入到岩浆弧下引起岩石圈挠折的反应,部分是褶皱冲断岩片的构造负载引起均衡沉降的结果。钙碱性安山岩、碱性岩以及高钾质陆缘弧后岩浆活动产物乃是弧后前陆盆地中主要的火成岩组合类型。

三、岩浆及火山活动

俯冲作用的岩浆效应：1、具有强烈的火山作用，深部有巨大的深成岩浆活动。岩浆活动模式分为两个阶段：

第一阶段：年轻的火山弧阶段，岩浆作用最靠近火山前锋。在80-100km深部，温度约650-7500C，压力约30-40kbar。洋壳中角闪岩在固态条件下转变成试音榴辉岩和水蒸气。这样释放水蒸气引起仰冲板块地幔楔型区中上地幔岩石发生部分熔融，形成岩浆并底劈上涌。到浅部由于水分压下降，橄榄石从岩浆结晶析出，遮阳岩浆分宜就生成了见于火山前锋附近的拉斑玄武岩浆。喷出后形成拉斑玄武岩系列岩石。

第二阶段：即钙碱性岩浆作用阶段，当俯冲板块的洋壳冲至更深处（100-300km），温度超过7500C时，洋壳中石英榴辉岩发生部分熔融产生富硅的岩浆，上升至上覆的地幔楔型区，和那里的橄榄岩发生反应使之转变为辉岩。由于辉岩比上覆橄榄岩轻，含水的辉岩就底劈上升，到60-100km处，部分熔融产出新的岩浆。当后者上升到较浅的位置，随着温度水压下降，结晶析出石榴石辉石。使得残留的岩浆含钾上升，含铁下降，最终在近地表处生成钙碱性岩浆，喷出称为钙碱性系列的火山岩。

（1）、岛弧火山活动

是洋壳板块俯冲作用的结果。随着俯冲作用的发生、发展与演化,花岗质岩石与蛇绿质