根据板块构造理论,由于大陆岩石圈板块的张裂作用、俯冲作用和剪切作用,形成三种不同性质的大陆边缘:张裂型(被动陆缘)、汇聚型(主动陆缘)和转换型陆缘(Wilson, 1965)。长久以来,在三大类大陆边缘中转换型陆缘岩石圈张裂、减薄、破裂过程研究最为薄弱,转换型陆缘的地壳结构及构造演化过程研究相对较少。
东非大陆边缘发育了转换型陆缘,主要由三个大型转换断层相关的断裂带(大卫断裂带DFZ、莫桑比克断裂带MFZ、厄加勒斯-弗兰克岛断裂带AFFZ)所控制形成(图1)。2016年中国-莫桑比克大陆边缘海洋地球科学联合调查航次在莫桑比克南部转换型陆缘穿过MFZ采集了高精度地震资料,为研究莫桑比克南部陆缘的构造属性和形成演化过程提供了最新证据,恢复了莫桑比克南部转换断层控制大陆边缘的形成演化过程,揭示了古冈瓦纳大陆裂离过程中转换断层对莫桑比克南部大陆边缘的控制作用。
图1 莫桑比克南部转换型大陆边缘及地震测线位置
海底演化与动力过程团队李赫博士等与法国海洋开发研究院(IFREMER)合作,基于穿过莫桑比克断裂带(MFZ)的高精度地震资料(图1),结合研究区域的钻井资料以及深部折射地震研究成果,深入解释了莫桑比克南部转换型陆缘洋陆过渡带的地壳结构以及转换型陆缘岩石圈张裂-破裂过程。得到了以下认识:
莫桑比克南部转换型陆缘的洋陆过渡带区域开展了不同级别的层序界面识别、标定、解释,建立了莫桑比克南部转换型陆缘层序地层格架,识别出陆内张裂活动结束和转换断层走滑活动结束对应的构造层序界面,与东-西冈瓦纳大陆裂离以及莫桑比克海盆的打开时间相对应(图2)。
图2 东西向穿过MFZ地震剖面解释
在中生代侏罗纪地层中发现了大量岩浆-沉积地层(VSS),局部区域发现向海倾斜反射地层(SDRs),与晚侏罗纪时期冈瓦纳大陆裂陷剧烈的岩浆活动有关。莫桑比克南部转换型陆缘洋陆过渡带区域西侧发现大规模隆南-北走向的基底隆起,可能与陆缘张裂过程中岩浆底侵作用有关(图3)。同时对比前人研究发现,冈瓦纳大陆裂离与Karoo地幔柱活动有关,莫桑比克中部大陆边缘岩浆活动剧烈,洋陆过渡带区域发育向海倾斜反射地层和下地壳高速体,形成了富岩浆型被动大陆边缘。研究同时发现在莫桑比克海盆南北向海底扩张之前,在莫桑比克南部陆缘发生东-西向伸展-走滑陆内裂陷,洋陆过渡带区域地壳减薄,且伴随岩浆底侵、岩墙侵入等在内的剧烈岩浆活动。随着冈瓦纳大陆的裂离方向发生逆时针旋转,莫桑比克海盆南-北向扩张,东-西冈瓦纳大陆开始沿转换断层南北向走滑运动。因此本研究将莫桑比克南部转换型陆缘的构造演化过程可以分为陆内岩石圈伸展-走滑裂陷期、转换断层-走滑活动期、被动沉降期。
图3 莫桑比克南部转换型陆缘构造特征
上述研究成果近期在线刊登在国际学术期刊Marine Geology,海底演化与动力学过程团队李赫博士为第一作者,李家彪研究员与唐勇研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金(41830537, 41890811)、国家重点研发计划 (2017YFC1405504)、以及全球变化和海气相互作用项目等联合资助。
文章信息:Li H(李赫), Tang Y* (唐勇), Moulin M, Aslanian D,*, Evain M, Schnurle P, Leprˆetre A, Li J,B*(李家彪). Seismic evidence for crustal architecture and stratigraphy of the Limpopo Corridor: New insights into the evolution of the sheared margin offshore southern Mozambique. Marine Geology, 2021, 435: 106468. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106468