大陆边缘

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全球洋底地形图
全球洋底地形图

  大陆边缘汉语拼音:dɑlu biɑnyuɑn;英语:continental margin),大陆与深海洋盆之间的过渡带(也是厚而轻的陆壳与薄而重的洋壳之间的接触过渡地带)。又称大洋边缘。它与大陆、洋盆组成地球上一级构造地貌单元。狭义大陆边缘主要指淹于海下的大陆延续部分,即大陆架大陆坡。常用的广义大陆边缘还包括滨岸陆地大陆隆海沟岛弧弧后盆地(边缘盆地)等。通过大陆边缘的沉积作用、岩浆活动、变质作用和构造挤压等,大陆地壳逐渐增长。大陆边缘是各种地质作用最活跃的场所,也是联系大陆地质和大洋地质的重要环节。大陆边缘的研究可以为大陆和洋盆的形成与演化提供大量信息,在海洋地质学地球动力学研究中占有突出地位。大陆边缘(尤其是被动大陆边缘)又是全球最重要的沉积物聚集区,约占海洋沉积物总量一半以上,富含油气等矿产资源。巨大的经济价值也加快了大陆边缘的研究。

类型[编辑 | 编辑源代码]

  根据大陆边缘的地形和构造特征,通常将大陆边缘划分为被动大陆边缘和活动大陆边缘,有时还划出转换型大陆边缘。

被动大陆边缘[编辑 | 编辑源代码]

  由大陆架、大陆坡和大陆隆组成,地形宽缓,无海沟发育。被动大陆边缘位于板块内部,其邻接的大陆和洋盆属于同一板块,故构造上相对稳定,缺乏地震火山活动。主要分布在大西洋周缘(小安的列斯岛弧斯科舍岛弧除外)、印度洋周缘(印度尼西亚岛弧除外)、北冰洋南极洲周缘。又称大西洋型大陆边缘、稳定大陆边缘、离散大陆边缘、拖曳大陆边缘等。

  作为扩张新生大洋(大西洋和印度洋)的边缘,被动大陆边缘是在大陆分裂、新洋张开的过程中发育起来的。它的前身是联合古陆内部的裂谷边缘,随着大陆裂开,在红海型幼年洋两侧形成窄陡的新生大陆边缘;在海底扩张、洋盆展宽的过程中,大陆边缘逐渐远离中央裂谷,冷却下沉,经长期侵蚀沉积作用塑造成宽缓的陆架–陆坡–陆隆地形。

  被动大陆边缘的地壳自陆向洋逐渐减薄,莫霍界面向上抬升。引张和沉陷构造是被动大陆边缘的显著特征。地壳的引张变薄始于大陆张裂阶段。上部脆性地壳可通过上陡下缓的犁形正断层活动拉张变薄,下部地壳则可能呈塑性拉伸变薄。地壳变薄和冷却收缩伴随着向下陷落。大多数被动大陆边缘在稳定沉陷的背景下接受了基本连续的巨厚沉积,沉积层下部可埋藏着大陆裂谷和幼年洋阶段形成的蒸发岩、陆源粗碎屑及滑塌沉积等。沿剖面向上,沉积物粒度变细,成熟度升高,过渡为陆架–陆坡–陆隆沉积相组合。被动大陆边缘的沉积层记录了大陆裂离、大洋扩张演化的信息。由于巨厚地层的覆盖,被动大陆边缘的深部构造、陆–洋地壳过渡的性质尚待深入探讨和研究。

活动大陆边缘[编辑 | 编辑源代码]

  大陆架狭窄,陆坡较陡,陆隆被深邃的海沟所取代。地形复杂,高差悬殊。与被动大陆边缘位于漂移着的大陆的后缘相反,活动大陆边缘是漂移大陆的前缘,属于板块俯冲边界,地震、火山活动频繁,构造运动强烈。主要分布在太平洋周缘、印度洋东北缘等地。又称太平洋型大陆边缘、主动大陆边缘、汇聚大陆边缘等。

  俯冲作用既形成海沟,也形成与海沟共轭的火山弧(如包括与火山岩同源的侵入岩,又称岩浆弧),统称弧沟系。火山弧可以是岛弧,有边缘海与大陆隔开,构成海沟–岛弧–弧后盆地;也可以是陆弧(陆缘弧),呈陆缘山系形式,缺乏边缘海,又称安第斯型大陆边缘。边缘海弧后盆地为大洋中脊以外次一级的洋壳生长和扩张带,弧后盆地陆侧可视为次一级的被动大陆边缘,如南海、日本海靠大陆一侧。因此,活动大陆边缘不仅有挤压构造,也包含引张构造和被动大陆边缘的要素。

  活动大陆边缘是地球上构造运动最活跃的地带,有最强烈的地震、火山活动和区域变质作用,也是地球上地形高差最大的地带,热流值变化最急剧的地带和最显著的负重力异常带。通常认为,板块俯冲作用是造成这些特征和导致海沟、山系、弧后盆地发育的统一的深部根源(图2)。

  研究表明,活动大陆边缘和俯冲带形式繁多,十分复杂。俯冲带有陡有缓,深浅不一;俯冲速度有快有慢;大洋板块可以俯冲于大陆地壳之下,也可以俯冲于过渡型地壳之下;上覆板块前缘有的因大洋沉积物的刮削添加而增生,有的则遭受俯冲作用的摩蚀而破坏,有的表现为挤压抬升,有的表现为引张陷落。日本的上田诚也将俯冲方式划分为智利型(高应力型)和马里亚纳型(低应力型)。前者俯冲带平缓,上覆板块与俯冲板块之间耦合紧密,大地震常见,弧后区以挤压应力占优势;后者俯冲带陡倾,板块之间耦合不紧,大地震少见,有活跃的弧后扩张作用。另一些学者则提出了增生型和非增生型,压性和张性汇聚边缘的概念。这些类型的划分,反映了人们已经认识到俯冲带具有多种结构和形成机制。但对于这种复杂性的本质、弧后扩张的机理及岩浆活动的起源等问题,仍在继续探讨中。

转换型大陆边缘[编辑 | 编辑源代码]

  转换型(或剪切型)大陆边缘,其形成与沿转换断层的走向滑动有关。这种边缘可以是被动的,其陆架狭窄,如几内亚湾北缘;也可以是活动的,以浅源地震为标志,常构成海脊与盆地间列的大陆边缘地,如加利福尼亚沿岸。

演化阶段[编辑 | 编辑源代码]

  大陆边缘的演化可分为幼年期、成年期和老年期三个阶段。幼年期相当于沉积甚薄的新生大陆边缘。成年期为沉积巨厚、发育成熟的被动大陆边缘。至老年期,在俯冲作用下形成海沟,沉积层遭受褶皱、逆掩和叠覆,显示被动大陆边缘转化为活动大陆边缘。随着大洋关闭、大陆碰撞,老年期大陆边缘将留存于陆内。许多学者将大陆边缘类比于现代地槽,将板块俯冲和碰撞当作造山作用的动力。这样,大多数地槽褶皱山系可能由挤压变形的古大陆边缘沉积物构成。