大衛(wèi)·卡爾·施耐德 著；戴長(zhǎng)雷,楊朝暉 譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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中南阿拉斯加構(gòu)造地質(zhì)特征

大衛(wèi)·卡爾·施耐德1著；戴長(zhǎng)雷2,3,楊朝暉1譯

(1.阿拉斯加大學(xué)安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龍江大學(xué) 寒區(qū)地下水研究所，黑龍江 哈爾濱 150080；3.黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

弄清楚全球背景下的區(qū)域地質(zhì)特征，有利于理解阿拉斯加復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象。在梳理地質(zhì)體形成的基礎(chǔ)上，對(duì)阿拉斯加中南部地區(qū)的地質(zhì)體、斷層以及地殼情況進(jìn)行說(shuō)明。指出：中南阿拉斯加絕大部分的地質(zhì)體起源于遙遠(yuǎn)南方的火山島弧及其侵蝕沉積物。在中南阿拉斯加，最古老的地質(zhì)體位于北部更靠近北美克拉通的地方。通常情況下，距克拉通越遠(yuǎn)，地質(zhì)體的地質(zhì)年齡就會(huì)越年輕。威廉王子地質(zhì)體和亞庫(kù)塔特地質(zhì)體是本地區(qū)最年輕的地質(zhì)體；阿拉斯加南部地區(qū)地?cái)鄬佑性S多種成因。在古俯沖區(qū)中、地質(zhì)體內(nèi)、裂谷帶沿線以及兩個(gè)板塊側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑擦的地區(qū)，皆可發(fā)現(xiàn)斷層；中南阿拉斯加的地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜。

地質(zhì)體；斷層；地殼；地質(zhì)；中南阿拉斯加

1 地質(zhì)體的形成

地質(zhì)體(地體)是指與所依附的陸體相比具有獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化歷史的陸殼塊體。它們以活躍或不活躍的地質(zhì)斷層為邊界。每一個(gè)大陸都有一塊由古老穩(wěn)定且受到高度侵蝕的巖體組成，被稱為克拉通(古地臺(tái))的核心區(qū)。在北美洲，克拉通就是指從加拿大北冰洋到哈得遜灣，直至美國(guó)中西部的非常平坦的區(qū)域。北美克拉通的一小部分抵達(dá)阿拉斯加內(nèi)陸東部靠近加拿大邊界的奇肯鎮(zhèn)周邊地區(qū)。在不同板塊長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)的作用下，經(jīng)常有來(lái)自遠(yuǎn)方的地質(zhì)體增生在不同的克拉通之上。地質(zhì)體可能是火山島弧，也可能是一個(gè)板塊從一個(gè)陸體上撕下、搬運(yùn)、并增生在另一個(gè)不同的陸體上的碎片(圖1)。

阿拉斯加內(nèi)陸地區(qū)是年齡較老的陸相沉積物(育空-特納納、迪林格)，南鄰介于合生島弧(蘭格利亞、半島)和內(nèi)陸之間的沉積物(卡希爾特納)。上述諸地體之南，是由侵蝕大陸而進(jìn)入俯沖溝的物質(zhì)；再往南，不是正在俯沖，而是正在生長(zhǎng)的增生楔(楚加奇、威廉王子)。圖1 中南阿拉斯加地質(zhì)體的成因類型

一個(gè)地質(zhì)體不一定是同一種類型的巖石，它可以包含不同地層的巖石。例如，某一地質(zhì)體可能起源于洋殼俯沖區(qū)的火山島弧。組成島弧的火山巖可能在水下硬化。在熱帶地區(qū)，珊瑚會(huì)在這些固化了的火山巖上生長(zhǎng)并形成一層石灰?guī)r。這個(gè)地質(zhì)體可能會(huì)被隆升到洋面之上，遭受風(fēng)和水的侵蝕，并由此另外形成一層沉積巖。過(guò)了數(shù)百萬(wàn)年之后，某些復(fù)活的火山活動(dòng)可能會(huì)在沉積巖中留下花崗巖深成巖體，并使火山巖漿溢流到地體表面。具有上述復(fù)雜演化歷史的地質(zhì)體可能會(huì)被增生到另一塊擁有歷史同等復(fù)雜但演化大為不同的地質(zhì)體或者陸體上。通過(guò)檢測(cè)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這是兩個(gè)相鄰地區(qū)的地層巖體具有差異明顯的起源[1]。

2 中南阿拉斯加的地質(zhì)體

阿拉斯加有數(shù)量眾多的地質(zhì)體，它們幾乎都是異地起源。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歲月中，這些地質(zhì)碎片隨著板塊構(gòu)造而運(yùn)動(dòng)，并最終依附增生到35億年前開始形成的古老的陸核——北美克拉通之上(圖2)。

阿拉斯加州最古老的地質(zhì)體一般位于北部或者東部。當(dāng)太平洋板塊及其前任之法拉隆板塊和庫(kù)拉板塊帶著更新的地質(zhì)體沿著大陸海岸向北移動(dòng)的時(shí)候，這些新的地質(zhì)體就增生在更老的地質(zhì)體上面。圖2 中南阿拉斯加地質(zhì)體的成因類型

中南阿拉斯加絕大部分的地質(zhì)體起源于遙遠(yuǎn)南方的火山島弧及其侵蝕沉積物。這些物質(zhì)沿著北美洲的海岸向北移動(dòng)，先是由法拉隆板塊攜帶，當(dāng)法拉隆板塊沿著一條東北——西南方向的軸線分裂開來(lái)后，則由新形成的庫(kù)拉板塊攜帶。庫(kù)拉板塊現(xiàn)在已經(jīng)幾乎全部俯沖下潛到阿拉斯加之下了，作為它的繼任者的太平洋板塊將繼續(xù)推動(dòng)未來(lái)地質(zhì)體的材料向北移動(dòng)。

在中南阿拉斯加，最古老的地質(zhì)體位于北部更靠近北美克拉通的地方。通常情況下，距克拉通越遠(yuǎn)，地質(zhì)體的地質(zhì)年齡就會(huì)越年輕。威廉王子地質(zhì)體和亞庫(kù)塔特地質(zhì)體是本地區(qū)最年輕的地質(zhì)體，它們現(xiàn)在仍處于向阿拉斯加依附增生的過(guò)程中。諸如德奈利斷層和博德嶺斷層的大型斷層決定了地質(zhì)體的邊界[2]。

3 中南阿拉斯加的斷層

阿拉斯加南部地區(qū)地?cái)鄬佑性S多種成因。在古俯沖區(qū)中、地質(zhì)體內(nèi)、裂谷帶沿線以及兩個(gè)板塊側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑擦的地區(qū)，皆可發(fā)現(xiàn)斷層。因?yàn)檠刂鴶鄬拥膸r體會(huì)慢慢扭曲并突然斷裂，所以，阿拉斯加的絕大部分地震都發(fā)生在地?cái)鄬訋稀鄬映３槌练e物所覆蓋，但是有一些斷層還是可以從地貌上辨別出來(lái)(圖3)。

中南阿拉斯加斷層交錯(cuò)，諸多斷層還很活躍。當(dāng)向西北方向移動(dòng)的太平洋板塊將許多獨(dú)立的地質(zhì)體向北美洲板塊推擠的時(shí)候，幾條大斷層決定了這些地質(zhì)體的邊界。圖3 中南阿拉斯加構(gòu)造斷層

中南阿拉斯加許多彎曲的斷層組成一些巨大的貫穿阿拉斯加州的弧形斷層帶，這就是斜向彎曲帶。這種弧形斷層帶起源于第三紀(jì)的早期，可能是隨太平洋板塊向北遷移的物質(zhì)與以逆時(shí)針?lè)较蛳蚰弦苿?dòng)的現(xiàn)在的阿拉斯加西部，在當(dāng)時(shí)發(fā)生的碰撞而導(dǎo)致的。

這種弧形斷層帶最形象的例子就是以一個(gè)巨大的弧形貫穿阿拉斯加州的德奈利斷層。德奈利斷層?xùn)|部區(qū)段是一個(gè)活動(dòng)的轉(zhuǎn)換斷層，自白堊紀(jì)以來(lái)，斷層南側(cè)的基巖已經(jīng)被替代了250英里之多。德奈利斷層的中部和西部區(qū)段側(cè)向轉(zhuǎn)形較少，而推擠作用較多。德奈利斷層在坎特韋爾以北的尼納納河大橋處穿過(guò)公園公路，在帕克森以北25英里的坎特韋爾冰川附近穿過(guò)理查森公路。在門塔斯塔通道北面，格倫公路主要在斯德申河沿線與德奈利斷層平行伸展。

阿留申大逆沖斷層是阿拉斯加最重要的斷層之一。順著這一斷層，太平洋板塊密度較大的玄武巖俯沖到阿拉斯加外側(cè)地質(zhì)體的輕質(zhì)花崗巖和沉積巖之下。這一俯沖過(guò)程是中南阿拉斯加大部分火山和地震活動(dòng)的主要根源[3]。

博德嶺斷層當(dāng)前并不活躍，但是，它一度是曾經(jīng)孕育過(guò)楚加奇地質(zhì)體的俯沖帶。楚加奇地質(zhì)體的輕質(zhì)沉積巖并沒有向下俯沖，而是塞入海溝中，并迫使俯沖帶向該地質(zhì)體的另一面移動(dòng)，最終形成科恩臺(tái)科特?cái)鄬?。博德嶺斷層向北沿著馬塔努斯卡河谷延伸，向南則順著楚加奇山和基奈山的山腳延伸向科迪亞克島。

在楚加奇地質(zhì)體內(nèi)部，有兩處形成于海溝中、特征差異明顯的巖體。二者以鷹河逆沖斷層為界。西部的麥克休綜合體是一種混雜巖，主要起源于陸相沉積。東部的瓦爾迪茲集合體由薄層海相沉積的復(fù)理層組成。該復(fù)理層正緩慢地逆沖向混雜巖。鷹河逆沖斷層大體與博德嶺斷層平行推進(jìn)。它形成了部分鷹河河谷，在楚加奇山彎曲，在印地安溪西邊穿過(guò)坦納根灣(再回頭灣)，并在坦納根灣的另一邊繼續(xù)，通過(guò)霍普鎮(zhèn)，直抵復(fù)活節(jié)溪。

科恩臺(tái)科特?cái)鄬訉⒊悠娴刭|(zhì)體和威廉王子地質(zhì)體分開。從太平洋，它在復(fù)活節(jié)半島遠(yuǎn)側(cè)的西沃德地區(qū)的戴港升出海面，然后，它從戴港穿過(guò)基奈山，越過(guò)金斯灣，貫過(guò)卡爾羅斯島的西北角，以及沿著以斯帖島東南緣的韋爾斯港。在與此遠(yuǎn)離的另一側(cè)，科恩臺(tái)科特?cái)鄬诱巯驏|，穿過(guò)楚加奇山南端而進(jìn)入加拿大。

在亞庫(kù)塔特地質(zhì)體與威廉王子地質(zhì)體相遇的地方，科爾多瓦東面的凱阿克島(皮艇島)已經(jīng)被逆沖。

4 中南阿拉斯加的地殼

中南阿拉斯加的地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜。圖4展示了一個(gè)地質(zhì)剖面，從庫(kù)克灣的一座火山——伊利亞姆納火山開始，穿過(guò)基奈半島和威廉王子灣，直到阿留申海溝的最北點(diǎn)[4]。

當(dāng)太平洋板塊下潛時(shí)，其上的許多物質(zhì)并不隨其一起俯沖向到地幔，而是以增生楔的形式貼附在諸如楚加奇地質(zhì)體和威廉王子地質(zhì)體等陸殼的邊緣。圖4 太平洋板塊向基奈半島和庫(kù)克灣下方的俯沖

太平洋板塊正在向半島地體、楚加奇地體、威廉王子地體等地體的陸殼下方俯沖。由于它俯沖的角度較小，所以海溝并不明顯。同樣是由于俯沖角度較小的緣故，太平洋板塊的前緣在海溝處未能獲得足夠的熱量以熔融，而是在越過(guò)海溝之后很遠(yuǎn)的地方才受熱熔化。由此導(dǎo)致，在距海溝數(shù)百英里遠(yuǎn)、庫(kù)克灣以東的阿拉斯加山脈地區(qū)形成了火山群。

在俯沖區(qū)的洋底會(huì)聚集大量的沉積物。我們可以看到，這些沉積物并沒有隨著俯沖，而是以增生楔的形式，依著陸殼被擠碎隆起，形成楚加奇山和基奈山。源自于楚加奇山和阿拉斯加山脈的其他沉積物則自第三紀(jì)早期開始已堆積到庫(kù)克灣流域內(nèi)。

圖4還標(biāo)示了庫(kù)拉板塊的殘余部分。這個(gè)古老而遲緩的板塊，在過(guò)去的時(shí)候，曾經(jīng)比現(xiàn)在的太平洋板塊向阿拉斯加大陸下方的俯沖幅度還要大，但是現(xiàn)在它幾乎是靜止了。庫(kù)拉板塊的一部分在白令海的南部仍舊露出水面。

5 結(jié) 語(yǔ)

地質(zhì)體(地體)是指與所依附的陸體相比具有獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化歷史的陸殼塊體。它們以活躍或不活躍的地質(zhì)斷層為邊界。每一個(gè)大陸都有一塊由古老穩(wěn)定且受到高度侵蝕的巖體組成的，被稱為克拉通(古地臺(tái))的核心區(qū)。中南阿拉斯加絕大部分的地質(zhì)體起源于遙遠(yuǎn)南方的火山島弧及其侵蝕沉積物。

在中南阿拉斯加，最古老的地質(zhì)體位于北部更靠近北美克拉通的地方。通常情況下，距克拉通越遠(yuǎn)，地質(zhì)體的地質(zhì)年齡就會(huì)越年輕。威廉王子地質(zhì)體和亞庫(kù)塔特地質(zhì)體是本地區(qū)最年輕的地質(zhì)體，它們現(xiàn)在仍處于向阿拉斯加依附增生的過(guò)程中。

阿拉斯加南部地區(qū)地?cái)鄬佑性S多種成因。在古俯沖區(qū)中、地質(zhì)體內(nèi)、裂谷帶沿線以及兩個(gè)板塊側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑擦的地區(qū)，皆可發(fā)現(xiàn)斷層。有德奈利斷層、阿留申大逆沖斷層、博德嶺斷層、科恩臺(tái)科特?cái)鄬拥取?/p>

中南阿拉斯加的地質(zhì)情況相當(dāng)復(fù)雜。

[1] Mann, Daniel H, Crowell, et al. Holocene Geologic and Climatic History around the Gulf of Alaska[J]. Arctic Anthropology, 1998, 35(2) :112-131.

[2] Beikman, H M, compiler. Geologic Map of Alaska[R]. Washington: Geological Survey, 1980.

[3] Plafker, George. Tectonics of the March 27, 1964 Alaska Earthquake[R]. Washington: Geological Survey, 1969.

[4] Reger R D, Pinney D S, Burke R B, et al. Catalog and Preliminary Analyses of Geologic Data Related to Middle to Late Quaternary Deposits, Eastern and Northern Cook Inlet Region, Alaska[R]. Alaska: Alaska Division of Geological & Geophysical Surveys, 1996.

Regional geological characteristics in Alaska

Written by David K.Snyder1; Translated by DAI Changlei2,3, YANG Zhaohui1

(1.UniversityofAlaska-Anchorage,Anchorage99508,USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

Understanding the place of Alaska in the big picture of Earth’s geology is conducive to understand it’s complicated geology. This paper explains the terranes, the faults and the crust in Southcentral Alaska on the basis of combing the formation of terranes foundation. It points out: Most of Southcentral Alaska’s terranes originated far to the south as volcanic island arcs and the sedimentary material that eroded off of them. In Southcentral Alaska, the oldest terranes are located in the north, closer to the North American Craton. Generally, the farther from the carton, the younger the age of the terrane. The youngest terranes are the Prince William and Yakutat Terranes; The faults of southern Alaska from for many reasons. They can be found in ancient subduction zones, within terranes, along rift zones or regions where two plates slide alongside each other; The geology of Southcentral Alaska is fairly complicated.

terranes; faults; crust; geology; Southcentral Alaska

中科院寒旱所凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(NO.SKLFSE201310)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NO.1202171)

大衛(wèi)·卡爾·施耐德(1969-)，男，美國(guó)阿拉斯加州安克雷奇市人，助理教授，主要從事自然地理及地理信息系統(tǒng)方向的科研和教學(xué)工作。

譯者簡(jiǎn)介：戴長(zhǎng)雷(1978-)，男，副教授，博士，主要從事寒區(qū)地下水及國(guó)際河流方向的教學(xué)及科研工作。

P54

A

2096-0506(2016)10-0024-04