環太平洋地質
正文
地質上的環太平洋帶是指太平洋海域中各大洋板塊與周圍大陸板塊自中生代以來相互作用所影響的地區,其範圍除太平洋邊緣海域外,還包括與之毗鄰的歐亞、美洲和印-澳大陸,東界沿落基山-安第斯山,西界從上揚斯克經大興安嶺、太行山、雪峰山至紅河斷裂,南界從伊里安經西南太平洋諸島至紐西蘭,北部包括整個阿拉斯加和楚科奇半島。在上述廣闊範圍內構造線方向總的與洋、陸板塊邊界即大陸邊緣一致,疊置在具有不同性質和歷史的構造單元之上,如在亞洲東部,由侏羅紀—白堊紀火成岩-深成岩組成的北北東向構造帶自北向南分別疊置在近東西向的西伯利亞地台、中朝地台和揚子地台上,充分顯示了它的新生性質。環太平洋帶和特提斯帶(見特提斯地質)是全球最主要的中、新生代造山帶,集中了全球85%以上的活火山和強烈的地震活動。環太平洋帶是大洋消減和弧-陸碰撞的產物,並以長距離遷移的移置地體發育為特徵。板塊構造理論中的一些重要內容,如島弧型和安第斯型活動大陸邊緣、鈣鹼性火山岩系、雙變質帶等,都是根據這一地區的研究而總結出來的。
基本構造格架 如圖1所示。太平洋洋中脊偏於北美洲一側;太平洋板塊在始新世以前向北北西方向移動,距今4000萬年起方向變成北西西向;印澳板塊正向北運動;由於大西洋自晚中生代形成以來的擴展,其西翼的南、北美洲大陸同步向西運動。這些決定了環太平洋帶不同段落在地質演化上的巨大差異。總的來說,自阿留申弧到蘇拉威西島的環太平洋北段和西段,太平洋板塊正向毗鄰大陸下消減,發育典型的海溝、島弧和寬闊的弧後邊緣海。環太平洋帶東段以美洲大陸向西掩覆到大洋板塊上為特點,在美國和加拿大邊境以及加利福尼亞灣北側陸殼蓋在洋中脊上面的部位,出現大規模的伸展構造,南美大陸對納斯卡板塊的逆掩形成了安第斯陸緣弧。晚中生代期間太平洋板塊向北運動,美洲大陸西緣則是大量來自赤道方向的外來地體拼貼增生的場所。環太平洋帶西南段是太平洋板塊和印澳板塊的洋殼相互作用區,兩者的運動方向決定了會聚是斜向的,從而造成了島弧、增生雜岩楔和陸殼碎片的複雜間列。 亞洲東部大陸邊緣區 環太平洋帶西段為一寬闊的洋、陸相互作用區,總的來說可分成內、外兩帶(見亞洲地質)。外帶靠陸側,那裡成熟的大陸型地殼已經生成;內帶靠洋側,新生代以來仍處於地槽發展階段,是太平洋板塊正在俯衝消減的部位。太平洋板塊的西界沿千島、日本和小笠原-馬里亞納海溝分布,向西為同名火山島弧,新生代初通過裂陷作用發育起來的鄂霍次克海、日本海、東海和南海等弧後盆地把它們與大陸隔開。夾持在菲律賓群島與太平洋之間的菲律賓海板塊是始新世以來生成的,正沿琉球和菲律賓弧向亞洲大陸俯衝。內、外帶之間的界線由亞洲大陸邊緣火山-深成岩帶標示出來(圖2)。 古生代期間亞洲東部克拉通與褶皺帶總的是東西展布、南北間列的,與此同時,從西向東還顯示出地層時代變新、構造活動性增加的特徵。如中國南方早古生代時從揚子地台的淺水陸架碳酸鹽向東過渡為深水復理石;晚古生代時西伯利亞和中國的地台上都是台型沉積,但向東從上揚斯克經錫霍特阿林至中國閩北卻變為巨厚的地槽型沉積,台灣大南澳群中更出現洋殼碎片;中國東部的侏羅系-白堊系是陸相地層,向東至台灣海峽為海相地層所代替,菲律賓巴拉望-民都洛島一帶則變為厚逾萬米的復理石、細碧岩和硬砂岩,這些都表明顯生宙期間亞洲東部存在著古大陸邊緣,而且它的性質與輪廓在不同地史階段有很大的差異。
晚侏羅世到早白堊世為主要活動時期的亞洲大陸邊緣火山-深成岩帶的出現,標誌著環太平洋西帶新演化階段的開始。這個帶從楚科奇半島向南,經錫霍特阿林和朝鮮半島東南,日本本州西北至中國閩浙沿海,長度超過5000公里,向西可到大興安嶺-太行山以西的蒙古和山西高原,由安山岩-英安岩-流紋岩組合的陸相火山岩、火山碎屑岩和相應的深成岩組成。岩漿活動時代向東南方向變新而鉀及全鹼含量向西北方向增高,反映了晚中生代時大洋板塊向亞洲大陸的強烈消減。晚白堊世和新生代的海相地層和火山活動總的只限於此帶以東。新生代以來是亞洲大陸東部一系列邊緣海形成的時期,日本、菲律賓的巴拉望和北加里曼丹等就是因此而從亞洲大陸裂離的;松遼盆地和華北盆地等是同一過程在陸上的表現。在裂陷作用較強烈的南海、日本海和菲律賓海,中心已有洋殼生成。鄂霍次克海東南部的千島海槽和東海南部的沖繩海槽則是未來洋殼將出現的部位。
美洲西部大陸邊緣區 北美地台和巴西地台所代表的美洲大陸原地沉積沿落基山和安第斯山分布,由此向西是中生代以來的洋陸相互作用區。對北美洲來說,大陸邊緣的前鋒由落基山指向北美地台內部的大規模疊瓦式逆掩斷層帶標示出來,向西是以盆嶺區為代表的新生代地殼伸展區和以北的新第三紀哥倫比亞河泛流玄武岩區。緊挨太平洋的海岸山脈帶是中、新生代的優地槽,構造複雜。1980年聖海倫斯火山的爆發以及頻繁的地震活動說明這裡仍處於活躍的地殼變動階段。安第斯帶(見南美洲地質)。
北美西部中、上元古代和下古生代的地層厚度由西向東變小,並向東依次超覆的情況表明,自晚前寒武紀以來科迪勒拉帶即為北美大陸的西部邊緣。地台內部由純石英砂岩和灰岩構成的寒武系-奧陶繫到內華達一帶相變為巨厚的粗碎屑岩,燧石和火山岩(見北美洲地質)。晚古生代和中生代北美大陸西部邊緣曾存在過類似於西太平洋的島弧環境,索諾馬造山運動就是二疊紀-三疊紀時火山弧與大陸的碰撞,當時的貝尼奧夫帶向西傾,造成克拉馬斯山和山地內華達北部廣泛向東逆掩的消減雜岩。隨著新的向東傾斜的貝尼奧夫帶在增大了的大陸西緣出現,開始了晚中生代的洋陸會聚,加利福尼亞地區自東向西並列的大致同時的山地內華達岩基、大谷群和聖弗朗西斯科群,曾分別被認為代表當時岩漿弧、弧前區和海溝混雜堆積。現在普遍認為北美西部太平洋一側的大陸邊緣,從海岸向內地方向,平均500公里寬度範圍內,實際上是由各種具有不同性質和歷史的準原地和外來地體鑲嵌拼貼起來的。
受到太平洋板塊向東俯衝和北美大陸因大西洋擴展而西移的雙重作用,本區新生代仍處於高度活動狀態,表現為華盛頓州奧林匹克山和阿拉斯加南緣老第三紀的優地槽沉積,新第三紀沿喀斯喀特山近南北向的安山岩噴發,哥倫比亞河高原玄武岩,盆嶺區的大規模低角度地殼伸展,科羅拉多高原也是始新世以後才出現,使得那裡的蓋層仍保持水平產狀,形成壯觀的大峽谷,而與周圍變形的同時代地層相對照。但高原抬升的原因還不清楚。
礦產資源 環太平洋帶礦產資源豐富,礦種的分布、時代與板塊構造演化密切相關。大陸邊緣海域是石油天然氣富集帶,亞洲東部從蘇聯遠東,中國東部陸上和海域油田到汶萊、馬來西亞、印尼的一部分油氣田都位於弧後盆地中,與新生代以來地殼的次生擴展作用有關。美洲西緣的油田,如加利福尼亞至墨西哥,阿拉斯加和厄瓜多等則多位於太平洋沿岸的陸架盆地中。加拿大艾伯塔,美國蒙大拿、懷俄明等地的油氣資源則產於前陸盆地中,與沿落基山的疊瓦式逆沖構造有關。
與島弧及大陸邊緣火山-深成作用有關的礦產品種多,規模大,不少是全球最主要的產地,如智利、秘魯的斑岩銅礦,北美西部的鉬,中國雲南至馬來西亞的錫,中國華南和波利維亞的鎢等。巴布亞紐幾內亞和菲律賓的銅,日本的多金屬黑礦,中國台灣的金-銅礦床等則與更近期的島弧火山活動有關。這些礦床的成礦時代都在晚中生代至新生代。成礦時代更早的礦產儘管也位於環太平洋帶的範圍之內,但成因已與中生代以來的洋陸相互作用無關。