中南阿拉斯加構造地質特征

大衛·卡爾·施耐德 著；戴長雷,楊朝暉 譯

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

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中南阿拉斯加構造地質特征

大衛·卡爾·施耐德1著；戴長雷2,3,楊朝暉1譯

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

弄清楚全球背景下的區域地質特征，有利于理解阿拉斯加復雜的地質現象。在梳理地質體形成的基礎上，對阿拉斯加中南部地區的地質體、斷層以及地殼情況進行說明。指出：中南阿拉斯加絕大部分的地質體起源于遙遠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，地質體的地質年齡就會越年輕。威廉王子地質體和亞庫塔特地質體是本地區最年輕的地質體；阿拉斯加南部地區地斷層有許多種成因。在古俯沖區中、地質體內、裂谷帶沿線以及兩個板塊側面相對運動滑擦的地區，皆可發現斷層；中南阿拉斯加的地質情況相當復雜。

地質體；斷層；地殼；地質；中南阿拉斯加

1 地質體的形成

地質體(地體)是指與所依附的陸體相比具有獨特的地質結構和地質演化歷史的陸殼塊體。它們以活躍或不活躍的地質斷層為邊界。每一個大陸都有一塊由古老穩定且受到高度侵蝕的巖體組成，被稱為克拉通(古地臺)的核心區。在北美洲，克拉通就是指從加拿大北冰洋到哈得遜灣，直至美國中西部的非常平坦的區域。北美克拉通的一小部分抵達阿拉斯加內陸東部靠近加拿大邊界的奇肯鎮周邊地區。在不同板塊長期運動的作用下，經常有來自遠方的地質體增生在不同的克拉通之上。地質體可能是火山島弧，也可能是一個板塊從一個陸體上撕下、搬運、并增生在另一個不同的陸體上的碎片(圖1)。

阿拉斯加內陸地區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，是由侵蝕大陸而進入俯沖溝的物質；再往南，不是正在俯沖，而是正在生長的增生楔(楚加奇、威廉王子)。圖1 中南阿拉斯加地質體的成因類型

一個地質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，某一地質體可能起源于洋殼俯沖區的火山島弧。組成島弧的火山巖可能在水下硬化。在熱帶地區，珊瑚會在這些固化了的火山巖上生長并形成一層石灰巖。這個地質體可能會被隆升到洋面之上，遭受風和水的侵蝕，并由此另外形成一層沉積巖。過了數百萬年之后，某些復活的火山活動可能會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。具有上述復雜演化歷史的地質體可能會被增生到另一塊擁有歷史同等復雜但演化大為不同的地質體或者陸體上。通過檢測就會發現，這是兩個相鄰地區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體

阿拉斯加有數量眾多的地質體，它們幾乎都是異地起源。在漫長的地質歲月中，這些地質碎片隨著板塊構造而運動，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體一般位于北部或者東部。當太平洋板塊及其前任之法拉隆板塊和庫拉板塊帶著更新的地質體沿著大陸海岸向北移動的時候，這些新的地質體就增生在更老的地質體上面。圖2 中南阿拉斯加地質體的成因類型

中南阿拉斯加絕大部分的地質體起源于遙遠南方的火山島弧及其侵蝕沉積物。這些物質沿著北美洲的海岸向北移動，先是由法拉隆板塊攜帶，當法拉隆板塊沿著一條東北——西南方向的軸線分裂開來后，則由新形成的庫拉板塊攜帶。庫拉板塊現在已經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推動未來地質體的材料向北移動。

在中南阿拉斯加，最古老的地質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，地質體的地質年齡就會越年輕。威廉王子地質體和亞庫塔特地質體是本地區最年輕的地質體，它們現在仍處于向阿拉斯加依附增生的過程中。諸如德奈利斷層和博德嶺斷層的大型斷層決定了地質體的邊界[2]。

3 中南阿拉斯加的斷層

阿拉斯加南部地區地斷層有許多種成因。在古俯沖區中、地質體內、裂谷帶沿線以及兩個板塊側面相對運動滑擦的地區，皆可發現斷層。因為沿著斷層的巖體會慢慢扭曲并突然斷裂，所以，阿拉斯加的絕大部分地震都發生在地斷層帶上。斷層常常為沉積物所覆蓋，但是有一些斷層還是可以從地貌上辨別出來(圖3)。

中南阿拉斯加斷層交錯，諸多斷層還很活躍。當向西北方向移動的太平洋板塊將許多獨立的地質體向北美洲板塊推擠的時候，幾條大斷層決定了這些地質體的邊界。圖3 中南阿拉斯加構造斷層

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的早期，可能是隨太平洋板塊向北遷移的物質與以逆時針方向向南移動的現在的阿拉斯加西部，在當時發生的碰撞而導致的。

這種弧形斷層帶最形象的例子就是以一個巨大的弧形貫穿阿拉斯加州的德奈利斷層。德奈利斷層東部區段是一個活動的轉換斷層，自白堊紀以來，斷層南側的基巖已經被替代了250英里之多。德奈利斷層的中部和西部區段側向轉形較少，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公園公路，在帕克森以北25英里的坎特韋爾冰川附近穿過理查森公路。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地質體的輕質花崗巖和沉積巖之下。這一俯沖過程是中南阿拉斯加大部分火山和地震活動的主要根源[3]。

博德嶺斷層當前并不活躍，但是，它一度是曾經孕育過楚加奇地質體的俯沖帶。楚加奇地質體的輕質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體的另一面移動，最終形成科恩臺科特斷層。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。

在楚加奇地質體內部，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理層組成。該復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。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坦納根灣(再回頭灣)，并在坦納根灣的另一邊繼續，通過霍普鎮，直抵復活節溪。

科恩臺科特斷層將楚加奇地質體和威廉王子地質體分開。從太平洋，它在復活節半島遠側的西沃德地區的戴港升出海面，然后，它從戴港穿過基奈山，越過金斯灣，貫過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。在與此遠離的另一側，科恩臺科特斷層折向東，穿過楚加奇山南端而進入加拿大。

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

4 中南阿拉斯加的地殼

中南阿拉斯加的地質情況相當復雜。圖4展示了一個地質剖面，從庫克灣的一座火山——伊利亞姆納火山開始，穿過基奈半島和威廉王子灣，直到阿留申海溝的最北點[4]。

當太平洋板塊下潛時，其上的許多物質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體和威廉王子地質體等陸殼的邊緣。圖4 太平洋板塊向基奈半島和庫克灣下方的俯沖

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，而是在越過海溝之后很遠的地方才受熱熔化。由此導致，在距海溝數百英里遠、庫克灣以東的阿拉斯加山脈地區形成了火山群。

在俯沖區的洋底會聚集大量的沉積物。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早期開始已堆積到庫克灣流域內。

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

5 結 語

地質體(地體)是指與所依附的陸體相比具有獨特的地質結構和地質演化歷史的陸殼塊體。它們以活躍或不活躍的地質斷層為邊界。每一個大陸都有一塊由古老穩定且受到高度侵蝕的巖體組成的，被稱為克拉通(古地臺)的核心區。中南阿拉斯加絕大部分的地質體起源于遙遠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，地質體的地質年齡就會越年輕。威廉王子地質體和亞庫塔特地質體是本地區最年輕的地質體，它們現在仍處于向阿拉斯加依附增生的過程中。

阿拉斯加南部地區地斷層有許多種成因。在古俯沖區中、地質體內、裂谷帶沿線以及兩個板塊側面相對運動滑擦的地區，皆可發現斷層。有德奈利斷層、阿留申大逆沖斷層、博德嶺斷層、科恩臺科特斷層等。

中南阿拉斯加的地質情況相當復雜。

[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家重點實驗室開放基金項目(NO.SKLFSE201310)；國家自然科學基金項目(NO.1202171)

大衛·卡爾·施耐德(1969-)，男，美國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方向的科研和教學工作。

譯者簡介：戴長雷(1978-)，男，副教授，博士，主要從事寒區地下水及國際河流方向的教學及科研工作。

P54

A

2096-0506(2016)10-0024-04