科學家揭示弧前盆地的形成過程和早期演化機制

弧前盆地形成於活動大陸邊緣， 通常位於岩漿弧和增生雜岩之間， 因此可以免受俯衝相關的岩漿-構造作用的影響， 它是人們瞭解活動大陸邊緣演化的重要沉積儲庫。 然而， 由於弧前盆地的基底常被覆蓋在數千米的濁積岩之下， 或在後期的碰撞造山作用中遭受嚴重破壞， 目前關於弧前盆地這一重要盆地類型的形成過程和機制尚瞭解較少。

針對弧前盆地的形成和早期演化問題， 中國科學院地質與地球物理研究所岩石圈演化研究室副研究員王建剛及其合作者對西藏南部日喀則弧前盆地的基底地層——沖堆組進行了詳細的地層學、SIMS年代學和物源分析研究。

研究表明， 日喀則弧前盆地沉積於日喀則蛇綠岩基底之上。 蛇綠岩形成（131-124 Ma）之後， 盆地經歷了一個饑餓沉積階段（ca. 123-113 Ma）。 在這一時期， 沉積物以遠洋矽質岩、矽質葉岩和火山灰為主， 陸源輸入少， 反映此時亞洲南緣較低的海拔（大多位於海平面之下， 發育淺海碳酸鹽沉積）。 弧前盆地濁積岩的輸入發生在 ca. 113-110 Ma ， 與亞洲活動大陸邊緣的快速地貌抬升一致。

此外， 日喀則蛇綠岩的形成（為弧前盆地形成提供空間）和亞洲活動大陸邊緣的地貌生長（為弧前盆地提供物源）共同控制了日喀則弧前盆地的形成和早期演化， 而這些地表過程可能都受控於新特提斯洋殼的早期俯衝過程。

有趣的是， 地球上許多弧前盆地（比如美國西海岸的 Great Valley 弧前盆地、菲律賓的 Luzon Central Valley 弧前盆地）的早期演化歷史與日喀則弧前盆地非常相似， 都是在蛇綠岩基底形成之後， 經歷 ca. 10-15 Ma 的饑餓沉積階段（遠洋沉積+火山灰）， 然後源自岩漿弧的濁積岩開始沉積。 這暗示了日喀則弧前盆地的形成模型可能具有普適性。

上述研究成果近期發表於國際學術期刊《地球與行星科學通訊》（Wang et al. The birth of the Xigaze forearc basin in southern Tibet. Earth and Planetary Science Letters, 2017, 465: 38-47）。

圖1 日喀則弧前盆地基底地層柱狀圖和SIMS年代學

圖2 日喀則弧前盆地的形成過程