海底构造学 04-大陆边缘构造-稳定大陆边缘

北美东岸大陆边缘陆架外缘坡折处，重力自 由空间异常急剧升高，这可能与不同密度的
洋壳与大陆壳接触所引起的边缘效应 （Worzel 1968）和与地震纵波速度圈定的、 位于陆架海侧边缘被称为边缘基底高的地下
脊有关（Drake等 1959）。
4.1 被动陆缘地质地球物理基本特征
4.1.2 构造变形
1. 稳定大陆边缘普遍发育有张性断裂： 稳定大陆边缘是在引张力作用下大陆发生离散作用而形成的， 在其形成后仍受板块运动拖曳和大陆沉陷作用的影响而发育 张性断裂。这种张性断裂最常见的类型是断面倾角上部陡、 下部缓的犁式断层。断裂往往成组出现，下部的平缓断面常 常聚敛，甚至最终成为同一断面；上部断面则呈扇形。被这 些断裂切割的断块活动，导致断块翘倾而形成一系列地堑、 半地堑和地垒组合。
4.2 被动陆缘类型与展布
20世纪80年代，在北大西洋等被动大陆边缘发现了一套厚达数千米、向 海倾斜的反射层系（SDRS），推测其为火山成因。后经大洋钻探证实， SDRS主要由陆上或浅水环境喷出的玄武质熔岩组成。地震探测发现， SDRS下伏厚约20千米、具有高波速（7.1～7.5千米/秒）的下部地壳层， 可能是底侵的火成岩物质。火山型被动边缘的发现导致将被动边缘划分 为火山型和非火山型两类。
稳定大陆边缘的形成与演化阶段（以欧洲大西洋边缘为例） （据Boillot 1979）
1)大陆裂谷阶段-基础阶段
大陆岩石圈受到上涌的热地幔物质作用发生区域性穹状隆起，岩石圈拉长 减薄。在引张应力作用下，穹隆上产生张性裂隙，进而发育成正断层，并 伴有碱性(alkali basalt)和双峰(bimodal)系列的岩浆喷发活动；随着岩石圈的进 一步拉伸减薄，穹隆顶部断裂陷落，形成地堑系，各穹隆的地堑系彼此连 接成地堑裂谷带、狭长湖泊和谷底。 在大陆裂谷中央的地堑或半地堑中主要为陆相沉积物，沉积作用发生于封 闭环境，因此，有机质得以保存，而且有时还伴有腐殖质和油母质。在沉 积层系中还可见到熔岩流和火山碎屑夹层，表明曾发生过火山活动。 地堑中堆积的沉积物可达数千米厚。
从反射和折射地震综合剖面图 可清晰地揭示这类大陆边缘的 地质特征： ①反射和折射地震资料反映出 向海侧是典型的洋壳； ②陆侧基底深度大于洋侧深度； ③陆壳向洋变薄的趋势； ④陆壳受断裂强烈切割破碎形 成一系列地垒和地堑、半地堑， 它们逐级呈梯状下降，过渡到 洋壳基底； ⑤陆架盆地和陆隆盆地发育， 并充填着巨厚的沉积物。
这就能解释为什么稳定大陆边缘的构造与沉积的演化不仅取决于陆洋 边缘（即老裂谷轴）平行的正断层作用，也取决于变换带等，并界定 某些沉积盆地的横向构造位移。
3. Moho面特征 自陆向洋地壳减薄是稳定大陆边缘普遍存在的现象。地震折射 和重力反演结果也表明，从具有厚地壳的大陆块过渡到具有薄 洋壳的大洋盆地，Moho面呈逐渐升高的趋势。Moho面的抬升 导致了地壳的减薄。
橄榄岩可能出露
掀斜断块
后裂谷期 同裂谷期
①正常厚度洋壳； ⑥变薄、沉陷的陆壳； ⑦未受拉伸变形的地壳。 点线部分代表大陆破裂时 的地层层位。
根据沉积物厚薄，该边缘又有“丰腴”和“贫瘠”之分。
丰腴型：由于陆架前沿连续发生沉积物堆积而向外海延 伸的“推进”作用而生成，如美国东部沿乔治滩边缘；
贫瘠型 ：陆架前沿的“推进”作用缓慢或中止，沉积物 输入较少，如红海两缘、伊比利亚半岛西缘和北比斯开 边缘等。
阿根廷边缘地震剖面（SO85-005）解释图
2）ຫໍສະໝຸດ Baidu火山亚型稳定边缘
岩石圈拉伸作用为主导，有限岩浆活动。脆性断裂、断块作 用、下地壳-上地幔的塑性拉伸变形往往出现于100～300 km 的宽广地带内；岩浆活动局限在岩石圈深部，地壳上部少量 火山活动；边缘下存在着一系列掀斜断块、并经历过快速的 沉陷过程；局部区域与强烈拉张作用伴生的构造剥露使橄榄 岩出露于陆缘麓部。
第四章 被动大陆边缘
4.1 被动陆缘地质地球物理基本特征
4.1.1 地球物理特征 4.1.2 构造变形
4.2 被动陆缘类型与展布 4.3 被动陆缘形成与演化
4.3.1 大陆裂解与海底扩张 4.3.2 层序地层特征
4.4 被动陆缘的构造成因模式
4.5 被动陆缘转换
被动大陆边缘（passive continental margin）又称大西洋型大陆边缘（Atlantic type continental margin）。即通常所说的稳定大陆边缘，构造上长期处于相对 稳定状态的大陆边缘。由于新生洋壳的不断增加，被动大陆边缘由原来的离 散边界逐渐演化为包含有大陆岩石圈和大洋岩石圈的统一板块的内部。 其地壳是洋壳到陆壳的过渡，大陆和海洋位于同一刚性岩石圈板块内的过渡 带; 它没有海沟俯冲带，早期裂开阶段位于板块内部，随后被动地随着裂开的板 块而移动，故无强烈地震、火山和造山运动； 它以生成巨厚的浅海相沉积、岩浆活动微弱和地层基本上未遭变形而与活动 大陆边缘形成鲜明对照; 以大西洋为例经历了两个发展阶段：初始裂解和被动陆缘演化阶段。 被动大陆边缘由宽阔的大陆架、较缓的大陆坡以及缓坦的大陆陆基组成。
4. 火山活动 稳定大陆边缘带的地壳中，常见有岩墙侵入和局部火山作用。 引张作用常伴的强烈的火山活动和深部岩浆活动。根据岩石化 学研究，岩浆源位于地壳之下，反映上地幔（主要是异常上地 幔）部分熔融作用和分异结晶作用的玄武岩浆的演化主要产生 碱性岩类，并且可形成自玄武岩（占绝对优势）到流纹岩的连 续系列。
对这种现象，Wegener（1924）指出，尽管由于巨大的大洋盆地形成 了明显的质量亏损，但大洋的重力值几乎总是正常的，因此，这种 质量亏损一定是由深部质量过剩而得到了充分的补偿。由此， Wegener提出在大洋盆地中完全缺失大陆地壳的论断，这就是大陆和 大洋基本不同的根源。这种差别将产生巨大的压力差，它将驱使大 陆区物质被挤出而进入大洋区，同时，产生如大西洋大陆边缘上所 见的阶梯状断层。
4）空间分布
稳定型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，许多学者把它 当作取代的地槽区。
• 分布: 北冰洋沿岸、大西洋（除去西印度群岛弧）和印度洋 （巽他岛弧除外）边缘，以及南极大陆（斯科舍弧除 外）周缘。
Kodjopa et al., 2004 非洲及其周围洋盆的地形纲要图
Mascle et al, 1987
张裂-转换亚型稳定边缘特征： 1. 陆壳和洋壳之间有一个突然过渡的构造陆坡； 2. 大陆和大陆的运动形成了一个狭长特征的系统； 3. 根据平移运动期间形成的主要限制因素，可形成断块、 “雁列状”褶皱、“花状构造” ； 4. 边缘两个沉积序列之间出现强烈的构造不整合。
数字表示稳定边缘的各构成单元。 ①正常厚度洋壳； ②火山亚型边缘陆-洋边界处的巨厚 火成地壳，上部为向洋倾斜的火山质 单元； ③陆壳上的构造高地，通常与巨厚火 成地壳相邻； ④边缘断裂； ⑤变薄地壳上的拉分盆地； ⑥变薄、沉陷的陆壳； ⑦未受拉伸变形的地壳。点线部分代 表大陆破裂时的地层层位。
三种稳定大陆边缘类型组成单元的比较
由地堑连接成的裂谷往往 一分为二，东非大裂谷即 为典型实例。 在演化过程中如果裂谷变 成了大洋张开的地带，则 其中的一个地堑就会“夭 折”，形成拗拉槽，而另 一地堑就成为两个板块的 分离边界。因此，这样产 生的大陆边缘在新生大洋 两侧是不同的。简单的一 侧具有半地堑构造，而较 复杂的一侧则包含着被海 相沉积物掩埋的“夭折” 地堑。
根据对稳定陆缘地质和地球物理特征的研究，特别是根据DSDP钻孔提 供的信息，发现不同大洋或同一大洋不同区段的稳定陆缘，构造上存在 着很大的差异。就目前的研究，可以把稳定型大陆边缘大致分为 火山亚型、非火山亚型和张裂-转换亚型三种不同的亚类型。
1）火山亚型稳定边缘－火山亚型张裂边缘
火山亚型稳定边缘亦称火山亚型张裂边缘(volcanic rifted margin，VRM)， 其最大特点是：地壳拉伸变薄作用有限，岩浆活动占主导地位。故其 宽度比较狭窄，在陆壳与正常洋壳之间有巨厚的火成岩地壳。据地震 资料推测，其上为向海倾斜的火山岩层。
由于ODP钻孔资料已经实证了巨 厚火成地壳之上存在着向海倾斜 的火山岩层，这样就有可能应用 地震资料圈定火山亚型稳定陆缘 的分布范围。
北大西洋火山亚型边缘沿格陵兰 东缘延伸达2000 km，而另一侧与 其共轭的挪威西海岸和苏格兰附 近也有将近2000 km。另外，由大 西洋里奥·格兰德海岭和维尔沃 斯海岭分别毗邻的南美东缘和非 洲西缘、印度西海岸、澳大利亚 西海岸、美国东海岸以及南极洲 等地的部分边缘也都属于火山亚 型稳定陆缘。
一系列裂谷-裂谷-裂谷三节点串连的大陆裂谷演化成稳 定型大陆边缘的发展趋势（Deway和Burke 1974）
总之，大陆裂谷与岩石圈受到有限引张作用 的地区相一致。在那里，地壳要减薄数千米， 并出现断槽，其中堆积着巨厚的陆源沉积物及 火山物质。一旦裂谷转化成大洋增生带，其构 造及沉积物即分别归属于相对稳定的两个稳定 大陆边缘。
• 3）张裂-转换亚型稳定边缘
• 地壳拉伸变形过程中，因不同段落拉伸速度的差异伴生横 向剪切滑动形成。是一种从薄洋壳向厚陆壳快速转换的剪 切边缘，以一个窄的、陡的洋-陆过渡带为特征，陆壳和 洋壳之间存在直接的耦合关系。其中陆壳可能具有正常的 厚度，也可能发生了伸展和减薄。
• 一般这种剪切错动从大陆一直延伸进海洋，并与转换断层 带相连。
红色：火山型 黄色：非火山型 绿色：转换型
4.3 被动陆缘形成与演化
4.3.1大陆裂解和海底扩张
稳定大陆边缘的形成和发展演化，与大陆岩石圈的分裂和 扩张作用密切相关。大陆岩石圈在引张作用下减薄、裂解， 随着裂解地块的漂移和新海底的扩张，形成新生的大陆边 缘。与此同时，大陆边缘通过沉陷和沉积作用，逐渐塑造 成稳定型大陆边缘。 其形成与演化大致经过“大陆裂谷”、“红海”、“窄大 洋”（或“内海”）和“大西洋”四个连续阶段，它们与 大洋张开的连续阶段相对应。
4.1 被动陆缘地质地球物理基本特征
4.1.1 地球物理特征
稳定型大陆边缘或被动型大陆边缘往往存在着明显的重力异常和磁 力异常特征。
在20世纪初，Helmort（1909）就已指出了大陆边缘存在边缘效应， 其具体表现为具有清晰的重力异常。陆架外部重力高，而陆隆地区 出现重力低，在远离大陆的大洋盆地区则为正常值。
2. 大型横向构造是稳定边缘的局部性特征：包括火山成因或构造成因 的无震海岭以及转换断层(transform fault)，甚至走滑断层（strike-slip fault）和变换断层（transfer fault）或变换带（transfer zone）：
•火山成因的无震海岭以连续的海底隆起或海山链的形式出现。它们可 与稳定边缘相接于一点，在那里发生火山活动。构造成因的海岭很可 能起源于破裂带，破裂带是一种非常重要的横向构造带，在它们与稳 定边缘相交处，边缘往往发生错动。如南大西洋的Folkland-Agulhae破 裂带，长达1200 km，通过裂谷的切割和边缘断片的错动可以形成边缘 高地和微大陆； •转换断层也是横穿大陆边缘的横向构造。边缘的沉降幅度在老的大陆 裂谷的地堑处最大，朝大陆方向逐渐减小。在裂谷两侧板块漂移并产 生新的大洋之前，原始断裂的形状严格支配着该大洋边缘上沉降带沿 大陆边缘的分布。当裂谷被变换带等横向切穿时，边缘上与此相应的 沉降带必将被变换带等以同样的方式所错动。
①正常厚度洋壳； ②火山亚型边缘陆-洋边界处的 巨厚火成地壳，上部为向洋倾 斜的火山质单元； ③陆壳上的构造高地，通常与 巨厚火成地壳相邻； ⑥变薄、沉陷的陆壳； ⑦未受拉伸变形的地壳。点线 部分代表大陆破裂时的地层层 位。
在火山型边缘，地壳拉伸变薄所起的作用有限，强烈的岩浆 活动可能在大陆破裂中起决定作用。反射层系和下伏底侵物 质组成巨厚的火成岩地壳，后者可构成边缘高地，位于陆壳 和正常洋壳之间。陆壳裂开和早期海底扩张应发生在海水较 浅的环境，而不是非火山型被动边缘，高度变薄陆壳所对应 的2.5～3千米的深水环境。 火山型被动边缘巨厚火成岩的形成要求有异常高的地幔温度， 其成因可能与地幔柱和巨型火成岩区的发育有关。