印度尼西亚构造地质(中文版)

印度尼西亚地质

罗伯特·霍尔

伦敦皇家霍洛威大学

印度尼西亚位于欧亚大陆的东南边缘，地质情况复杂。其邻接构造活跃地区，特点是由于俯冲作用造成的地震和火山作用频繁。西印尼主要是由大陆地壳支撑，而在东印尼地区，更多的是弧形地壳和蛇绿岩层，和一些年轻海洋盆地。3亿年前，冈瓦纳大陆超大陆块与欧亚俯冲边缘相撞，裂开的地层片段重组形成了印尼群岛。现代印尼地质明显是新生代时在此边缘俯冲与碰撞的结果。

现代地质构造背景

印尼是由超过18000个岛屿组成的巨大群岛，从北纬6度到南纬11度穿过赤道，从东经95度到141度，延伸超过5000公里（图1和2）。其位于三大主要板块的交界处：欧亚大陆，印度-澳大利亚，和太平洋-菲律宾海（图1）。在印尼西部，位于欧亚和印度板块边界上的是巽他海沟（Sunda Trench）。位于苏门答腊岛与此海沟平行的是右行走滑的苏门答腊断层，在海沟和与海沟平行处的进一步向北运动，将斜板收敛分割成普通收敛，形成了此断层。苏门答腊岛的大部分主动变形位于巽他海沟和苏门答腊断层之间。与此相反，爪哇岛东部，主动变形发生于宽可达2000公里的一复杂缝合带中，包括一些小板块和多重俯冲地带；板块边界（图1）为一些海沟和另一个主要走滑带，左行索龙(Sorong)断层，从新几内亚延伸到苏拉威西岛。全球定位系统测量显示印尼板块间有很高的相对移动速度，一般超过了每年几厘米。

火山和地震活动

通过地震带和火山带（图1）大体上可很好地界定俯冲地带，地震带深可达600km（图3）。自从公元1500年，印尼至少有95座火山爆发过，大部分位于下降的岩石圈板块之上100公里到120公里之间。火山爆发指数（VEI）超过4的巨大爆发次数记录有32次；其中19次是过去200年间爆发的，包括1815年的

Tambora火山爆发（VEI=7）和1883年的Krakatau火山爆发（VEI=6）。位于松巴哇岛(Sumbawa)的Tambora火山，因其对全球气候的影响而广为人知，其1815年的爆发造成了北半球的“无夏之年”，致使庄稼歉收，导致饥荒和人口流动。74000年前苏门答腊岛的Toba火山爆发甚至更大（估计VEI为8），是地球过去2百万年内最大的一次火山爆发。

图1 印度尼西亚地理和周围地带，显示现代构造边界和火山活动。印尼以绿色标出，临近国家为灰白色。等水深线为200米，1000米，3000米，5000米和6000米。印尼三大著名火山爆发地点以红字标出。红色箭头指的是板块会聚载体，有印度板块和菲律宾海板块相对于欧陆板块，和澳大利亚板块相对于太平洋板块。在帝汶岛没有什么推力。斯兰岛槽和弗洛勒斯岛-韦塔岛峰是活跃推力地带。

图2 显示印尼地区地势和海洋水深的数值地形图。与图1比较构造和地理特征

巽他大陆

印尼内部（图2），尤其是爪哇海，巽他陆架，和周围突出的，但低地形的，苏门答腊岛和加里曼丹（印尼婆罗洲）区域，大都没有地震和火山活动（图1

和图3）。此构造安定地区组成了此地区的大陆中心，即巽他大陆。

巽他大陆向北延伸至泰国-马来半岛和印尼，在更新世形成了露出的大陆。大多数巽他陆架比较浅，水深显著小于200米（图2），缺少地形起伏使人误认为这是块稳定区域。巽他大陆通常被描述为一个地理屏障或是稳定地层，但是地质观察，热流和地震断层摄影术显示并不是这样。新生代时期，沉积盆地的深处地层和局部但广泛分布的造山提升作用，发生过显著变形。不像广为人知的地理屏障或稳定地层（如波罗的海和加拿大），巽他大陆下没有形成于前寒武纪的冰冷的厚厚一层岩石层支撑。其内部有高表面热流值，一般高于80mW每平方米。在印尼边缘，高热流值反映的是与俯冲作用相关的岩浆作用，但巽他大陆高热的内部可能是造成的。高上地壳热流是由放射性花岗岩及其侵蚀作用的产物，以及沉积物的绝缘作用还有高地幔热流形成的。P和S波形地震断层摄影法显示，巽他大陆此地区的岩石圈和下伏软流圈移动速度较低，与此对照，印度和澳大利亚大陆西北部和东南部的岩石圈更冷更厚。如此低的地幔速度通常解释为高温的原因，这与地区高热流一致，但也部分反映了不同的组成物质或更高的挥发物含量。

图3 1964年到2000年的印尼的地震活动。等水深线为200米到6000米

图4 印尼地区的演变。滇缅泰马和东马来亚-印度支那陆块在三叠纪时碰撞。额外地壳覆盖到了巽他大陆中心，主要是由于后来大陆块的碰撞。现代活跃变形地带以黄色标出。此复杂板块边界地区内以灰色标出的地区，下面是新生代的海洋地壳。

长时间俯冲作用的影响

上地幔移动速度和热流观察显示，此地区下是由薄而不稳固的岩石层支撑。作为对比，在印尼之下的下地幔，移动速度异常快，显示俯冲岩层的积累。

这些特点是印尼边缘长时间俯冲作用的结果。活动地缘是岩浆作用，加热和弱化的结果，但是疲软岩层从火山区延伸数百公里。此岩层的特点，连同导致大陆演变的发生于俯冲作用边缘的反复碰撞一起，对印尼形成有重大影响。

印度尼西亚的前新生代历史

印尼西部，尤其是苏门答腊岛和婆罗洲，内有大部分印尼最古老的岩石。

苏门答腊：基底

苏门答腊代表着马来半岛的地质学延续，大范围分布着古生代和中生代的露出岩。地表最古老岩石是石炭纪的沉积岩，但在马六甲海峡的石油钻孔中，报告发现可能为泥盆纪的岩石，苏门答腊中心地区钻孔中的花岗岩石为志留纪的。岩脉中的捕虏岩，沉积物中的花岗岩碎屑，和苏门答腊不同地区的高品质变质岩，显示为前石炭纪的结晶基底，与马来半岛之下深层的原生代的基底类似。

苏门答腊：华夏系和冈瓦那陆块

在苏门答腊西部，古生代沉积年代范围为石炭纪到三叠纪，二叠纪的火山岩与华夏系有联系。这些被认为组成了印度支那—东马来半岛陆块的一部分（图4），是冈瓦那大陆在泥盆纪时分离出来的，在石炭纪时，位于温暖的低纬度热带地区，形成了独特的植物群落。

与之相比，在苏门答腊东部，包括卵石泥岩的石炭纪沉积，认为是形成于冰川时期的混积岩。这些表明与温度较低的冈瓦那大陆有关。石炭纪的岩石和相关的二叠纪和三叠纪的沉积物属于滇缅泰马陆块（图5）。滇缅泰马陆块在石炭纪处于高南纬度，在二叠纪与冈瓦那大陆分离，并与印度支那—东马来半岛陆块碰撞，在三叠纪时已与华北华南陆块合并。

苏门答腊：三叠纪碰撞

滇缅泰马陆块和印度支那—东马来半岛陆块的碰撞，是印尼地质演进的第一步。泰国—马来西亚锡带内广泛分布的花岗岩石一直延伸到印尼西部，是俯冲作用和碰撞后有关的岩浆作用的产物。

苏门答腊：中生代

中生代沉积记录有限，但仍显示巽他大陆大部，包括印尼大部分地区是突出地层。在中生代，苏门答腊地块重组，很可能是由于活跃地带的走滑断层。同位素测年显示，发生过数次花岗岩的岩浆作用，推测于侏罗纪和白垩纪，发生在类安第斯山脉的地区。海洋沉积岩沉积在洋内弧，洋内弧与苏门答腊地区于中白垩世发生过碰撞。这次碰撞增加了弧岩和蛇绿岩到苏门答腊南端。

婆罗洲：中生代碰撞

西南部的婆罗洲（图4）可能是三叠纪巽他大陆的东部，或者它可能是于白垩纪早期加入的大陆块，处于纳土纳群岛向南延伸的缝隙上。古生代的主要代表是石炭纪到二叠纪的变质岩，尽管在加里曼丹东部发现了河里的鹅卵石是泥盆纪的石灰岩。白垩纪的类花岗岩石深成岩体，与火山岩有关，侵入了婆罗洲西南部