印度洋大地构造背景及其构造演化——印度洋底大地构造图研究进展

李江海，张华添*，李洪林

(1. 北京大学 地球与空间科学学院 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 100871)

印度洋大地构造背景及其构造演化
——印度洋底大地构造图研究进展

李江海1，张华添1*，李洪林1

(1. 北京大学 地球与空间科学学院 造山带与地壳演化教育部重点实验室，北京 100871)

印度洋底大地构造图(1∶1 500万)基于最新地球物理数据，结合中国大洋调查航次积累的地貌、地质、地球物理和矿产资源资料编制，综合反映印度洋底及周缘地质、地貌、地球物理和资源分布等特征，将为理解和推进印度洋盆构造演化和资源分布研究提供理论支撑。本文介绍了该图编制的思路和方法、数据来源、图面内容和大地构造单元划分，认为印度洋盆具有多微陆块、多期扩张、多洋底高原、无震海岭和“入”字形洋中脊等特征。在前人研究基础上，将印度洋盆地构造演化归纳为3个阶段：(1)冈瓦纳大陆裂解与洋盆初始张开 (侏罗纪-白垩纪中期)；(2)洋盆持续张开与扩张中心跃迁(白垩纪中期-古近纪初期)；(3)印度板块与欧亚板块俯冲碰撞及非洲板块裂解(新生代)。在扩张中心跃迁式的发育形式下，现今印度洋盆多微陆块、多期扩张中心和“入”字形的洋中脊基本构造格局在古近纪早期便已形成。

印度洋；编图研究；单元划分；构造格局；构造演化

1 引言

印度洋是世界第三大洋，面积约74.1×106km2，南北长约9 600 km，东西宽约7 800 km。北部以伊朗、巴基斯坦、印度和孟加拉国为界，东部以马来半岛、印尼巽他群岛和澳大利亚为界，西南与大西洋相接，东部及东南部与太平洋相接，平均深度约3 800 m。

印度洋多微陆块、多期扩张中心的独特构造演化特征[1—4]，无论对认识现今板块构造，还是地史上板块构造，乃至地幔柱活动，都具有重要意义。近年来，以西南印度洋中脊为代表的超慢速扩张洋中脊以地幔岩出露、非对称扩张、海洋核杂岩发育等特征正逐渐成为研究前沿。此外，印度洋还是研究慢速-超慢速扩张洋中脊热液成矿的关键区域，并发育锰结核、钴结壳、天然气水合物、稀土元素、磷块岩等多种资源，具有很好的资源前景，是我国大洋科考和资源调查的前沿阵地[5—7]。

国际上专门针对印度洋开展的大地构造编图研究较少。全球地质图编图委员会(CGMW)于2004年完成Map of the Indian Ocean (1∶20 000 000)，内容包括洋壳年龄、洋中脊、转换断层、俯冲带、震中位置、大洋钻探站位信息、沉积物类型、陆上地质单元等要素[8]，但缺少最新的地球物理数据制约，缺乏资源分布、地质灾害等概念。近20年来，世界地质图编图委员会、联合国教科文组织(UNESCO)、美国国家航空航天局(NASA)、美国地质调查局(USGS)、GEBCO等组织先后完成了侧重点各异的全球大地构造图和海底地貌图，其范围囊括印度洋盆及周缘区域，但对于印度洋来说，资料详实度不高。一些学者发表了印度洋盆地的构造区划图、构造地质简图、重力场解释图[4，9—10]，但普遍比例尺太小，地球物理数据精度低，由此带来印度洋最新大地构造研究成果和思想难以准确表达的问题。如何将较高精度的海底深度图、海底磁异常图等整合，并赋予相关的构造解释，尚未见专门的图件。

因此，从印度洋盆地大地构造特征入手，利用最新的地球物理数据，结合中国大洋调查航次中积累的地貌、地质、地球物理等资料，编制印度洋底大地构造图，对于理解和推进印度洋盆构造演化和资源分布研究是非常必要的。通过印度洋底大地构造图的编图研究[11]，可以为我国印度洋地质的科学和大洋矿产勘探调查研究，提供基础理论支撑。

2 印度洋底大地构造图编图方法与图件内容

2.1 编图思路与方法

本次编图以洋底地形为底图，结合最新印度洋底的地质、地球物理研究成果，编制洋底大地构造图，补充陆上地质信息与海陆联系，以及洋底矿产等资源分布等，具体编图方法如下：

2.1.1 编制统一的地形底图

根据研究区范围和图幅要求，选取30°N～70°S，10°E～120°E为编图范围，采用等距圆柱投影，选用1∶1 500万比例尺。以30″分辨率(约0.9 km)的GEBCO_08 Grid卫星地形数据为基础(下载网址：http://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/)，对地形进行色阶调节，并添加阴影效果以直观表达。根据印度洋底水深特征，选取并生成4 500 m、3 000 m等深线分别作为深海盆地和海底隆起(洋中脊、洋底高原、无震海岭等)界线，形成统一的地形底图。

2.2.2 编制洋底大地构造图

在统一地形底图的基础上，结合现有数据库、前人研究成果及大洋钻探报告，叠加洋底地质信息与研究进展，包括：(1)洋壳年龄等时线，表达洋壳年龄信息；(2)洋中脊扩张矢量、板块现今运动矢量，表达板块运动学特征；(3)地应力分布，表达岩石圈浅层应力状态；(4)断裂运动方向，表达板块边界运动和板块内变形特征；(5)补充大洋钻探的基底深度、岩性和同位素年龄等信息；(6)热点、地幔DUPAL同位素异常区、地幔底部剪切波速度异常区(LLSVP)位置，表达深部地幔背景异常；(7)海底扇展布、俯冲带范围、海洋核杂岩、活火山分布等研究进展；(8)弥散型板块边界(其与传统板块边界不同，是稳定板块内部强变形、应变速率快的带状区域[12])。

2.2.3 补充陆上地质信息和海陆联系

以Geological Map of the World-3rd Edition (CGMW) 陆上地质资料为基础，补充主要断裂性质，着重表达陆上一级构造单元(板块)及其边界(造山带、边界断裂带、裂谷系等)。此外，结合洋底地貌特征及前人研究，统一表达海、陆相连的断裂，以体现海陆构造的相关性。

2.2.4 补充洋底矿产等资源分布

在大地构造图基础上，结合前人文献研究及网站公开数据，叠加热液硫化物矿点、热液异常区、铁锰结核、富钴结壳等资源分布。

2.2 主要数据及方法

本次编图主要地球物理数据包括：全球海底地貌数据(GEBCO_08 Grid，GEBCO，2008)、全球磁异常数据(EMAG3，NOAA，2010)、全球重力异常数据(WGM2012，BGI，2012)，洋壳年龄数据(EarthByte，2008)、地壳应力数据库(World Stress Map，GFZ，2008)；地质资料包括：陆上地质(Geological Map of the World-3rd Edition，CGMW，2010)、硫化物矿点数据库(InterRidge Vents Database Ver. 3.2，InterRidge)、洋底断裂名称数据库(SCUFN，GEBCO，2013)、DSDP和ODP航次报告及研究报告等。编图工作利用数据处理成图平台(Global Mapper、ArcGIS等)针对印度洋将上述地球物理数据及地质资料进行处理、成图和整合，对比分析总结印度洋大地构造特征。

2.3 图件反映的主要内容

2.3.1 大地构造单元

本次编图主要进行了两级构造单元划分，一级构造单元为板块，二级构造单元为板块内构造单元。一级构造单元边界包括离散型板块边界(洋中脊、裂谷等扩张中心)、汇聚型板块边界(俯冲带、缝合带)、转换型板块边界(大型边界走滑断裂)以及弥散型板块边界，二级构造单元边界为主要断裂和等深线，分别用不同图例表达，其中等深线为深海盆地、洋底高原等地貌单元的边界，参考前人研究[13—15]，深海盆地以4 500 m等深线围限，洋底高原以3 000 m等深线围限。

2.3.2 各大地构造单元的运动与应力特征

构造单元的运动特征包括现今板块运动矢量(GPS数据)、洋中脊和裂谷系等扩张中心的扩张矢量及主要走滑断裂运动方式等，反映相关构造单元自身和相对的运动特征。应力特征为大洋盆地、洋底高原和无震海岭、洋中脊等构造单元不同位置的应力状态，包括挤压、走滑和伸展应力状态。

2.3.3 各大地构造单元的物质组成与年龄

大洋盆地基底岩性信息是洋底物质组成的主要内容，根据DSDP和ODP大洋钻探资料，使用不同图例表达，包括玄武岩、凝灰岩、辉长岩等。洋底年龄信息包括两类：大洋钻探样品的同位素年龄和磁异常反演获得的洋壳等时线。陆上部分使用不同颜色和底纹的图例表达出露岩石的类型和年龄。

2.3.4 其他地质单元体

包括点状、线状和面状分布的地质单元，使用不同图例表达。点状分布地质单元包括活火山、海洋核杂岩、热点等；线状分布地质单元主要为次要断裂；面状分布地质单元包括地幔DUPAL同位素异常区、非洲地幔底部剪切波低速异常区等。

2.3.5 资源分布

洋底资源分布主要包括热液硫化物矿点、热液异常区、铁锰结核、富钴结壳等资源分布，分别使用不同图例表达。其中，热液硫化物矿点使用不同颜色填充以区别容矿围岩的岩性特征。

3 印度洋盆及其周缘大地构造单元划分

在前人构造区划的基础上[8，16]，将本区划分为两级构造单元，一级单元为板块，二级单元为板块内构造单元。具体方案如下。

图幅内一级构造单元主要依据古近纪以来的板块边界进行划分，大型板块包括：非洲板块、南极洲板块、印度-澳大利亚板块、阿拉伯板块；其中印度-澳大利亚板块可依据弥散型板块边界分为印度板块、澳大利亚板块和Capricorn板块，非洲板块以东非裂谷划分出索马里板块；另包括印支板块、华南板块等小板块(见图1)。

一级构造单元边界包括6类，分别为：(1)洋中脊和扩张中心(6个)：塔朱拉-亚丁-希巴洋脊、卡斯伯格脊、中印度洋中脊、西南印度洋中脊、东南印度洋中脊、红海扩张中心;(2)裂谷系(1个)：东非裂谷系;(3)俯冲带(2个)：马卡兰增生楔、安达曼-爪哇-苏门答腊海沟;(4)碰撞造山带(2个)：扎格罗斯造山带、喜马拉雅造山带;(5)大型走滑断裂(3个)：欧文-恰曼走滑断裂、实皆(Sagaing)右旋走滑断裂、红河走滑断裂;(6)弥散型板块边界(2个) (见图1)。

二级构造单元主要围绕印度洋底进行划分，综合考虑地壳的地质和地球物理特征，并以海底地貌和磁异常条带分析为主要依据划分，包括微陆块(9个)、海底扇(2个)、洋底高原(4个)、无震海岭/海隆(5个)、深海盆地(13个)、小洋盆(2个)、陆缘盆地(80个)。

二级构造边界主要为断裂带、海底等深线。本文以4 500 m和3 000 m等深线分别限定深海盆地和洋底高原、海岭的边界。主要二级构造单元边界断裂带包括：马达加斯加西缘戴维(Davie)转换断层、Investigator断裂、不活动的扩张中心(西索马里海盆、马斯克林盆地、沃顿洋脊、爪哇海底西部、南中国海等)。

4 印度洋底构造格局分析

4.1 印度洋盆及其周缘大地构造格局概况

印度洋现今构造格局为侏罗纪以来冈瓦纳超大陆裂解的结果，各种板块构造事件诸如超大陆解体、海底扩张、地幔柱、俯冲-碰撞等均可发现[17—18]，形成多微陆块、多期扩张中心、多洋底高原和无震海岭和“入”字形洋中脊的独特构造格局[1—4]。

本区主要板块包括非洲板块、南极洲板块、澳大利亚板块、印度板块、阿拉伯板块、Capricorn板块、索马里板块、印支板块和华南板块等(见图2)。印度板块、阿拉伯板块和非洲板块总体向北东运动，三者运动速率分别为6.8 mm/a、4.6 mm/a、3.2 mm/a。华南板块向南东东方向运动，速率约7 mm/a，逆时针旋转速率约0.22°/Ma。印支板块逆时针旋转，速率约0.18°/Ma。澳大利亚板块向北东方向运动，速率约9 mm/a。南极洲板块运动速率低，但持续发生顺时针旋转，速率约0.224°/Ma[19—20]。

图1 印度洋盆及周缘大地构造区划图Fig. 1 Tectonic division of Indian Ocean黑粗实线为一级板块边界(包括洋中脊、俯冲带、大型走滑断裂、缝合带等)；虚线为弥散型板块边界范围及推测板块边界(图2)；灰实线为深海盆地和洋底高原的地形围限，具体见数字标注：1.1-索马里深海盆地; 1.2-塞舌尔微陆块; 1.3-马斯克林洋底高原; 1.4-马斯克林深海盆地; 1.5-马达加斯加深海盆地; 1.6-马达加斯加洋底高原; 1.7-纳塔尔深海盆地; 1.8-马达加斯加微陆块; 2.1-莫桑比克微陆块; 2.2-莫桑比克深海盆地; 2.3-厄加勒斯微陆块; 2.4-厄加勒斯深海盆地; 2.5-厄加勒斯海岭; 3.1-恩德比深海盆地; 3.2-Conrad海隆; 3.3-克洛泽洋底高原; 3.4-克洛泽深海盆地; 3.5-凯尔盖朗洋底高原; 3.6-澳大利亚-南极深海盆地; 3.7-Elan Bank微陆块; 4.1-中印度深海盆地; 4.2-东经九十度海岭; 4.3-沃顿深海盆地; 4.4-Exmouth微陆块; 4.5-Cuvier微陆块; 4.6-纳多鲁列斯微陆块; 4.7-Broken脊; 4.8-南澳深海盆地; 5.1-阿拉伯深海盆地; 5.2-印度河海底扇; 5.3-查戈斯-拉克代夫海岭; 5.4-Laxmi脊; 5.5-孟加拉湾海底扇; 6.1-安达曼海小洋盆; 7.1-南海小洋盆Black solid lines indicate first-order plate boundaries (including mid-ocean ridges，subduction zones，major strike slip faults，suture zones，etc.); dashed lines are the borderlines of diffused plate boundary and inferred plate boundary. Grey solid lines are isobaths confining oceanic basins and oceanic plateaus. Numbers are as follows: 1.1-Somali Oceanic Basin; 1.2-Seychelles Microcontinent; 1.3-Mascarene Oceanic Plateau; 1.4-Mascarene Oceanic Basin; 1.5-Madagascar Oceanic Basin; 1.6-Madagascar Oceanic Plateau; 1.7-Natal Oceanic Basin; 1.8-Madagascar Microcontinent; 2.1-Mozambique Microcontinent; 2.2-Mozambique Oceanic Basin; 2.3-Agulhas Microcontinent; 2.4-Agulhas Oceanic Basin; 2.5-Agulhas Ridge;3.1-Enderby Oceanic Basin; 3.2-Conrad Rise; 3.3-Crozet Oceanic Plateau; 3.4-Crozet Oceanic Basin; 3.5-Kerguelen Oceanic Plateau; 3.6-Australia-Antarctic Oceanic Basin; 3.7-Elan Bank Microcontinent; 4.1-Central Indian Oceanic Basin; 4.2-Ninety East Ridge; 4.3-Wharton Oceanic Basin; 4.4-Exmouth Microcontinent; 4.5-Cuvier Microcontinent; 4.6-Naturaliste Microcontinent; 4.7-Broken Ridge; 4.8-South Australia Oceanic Basin; 5.1-Arabian Oceanic Basin; 5.2-Indus River Delta; 5.3-Chagos-Laccdive Ridge; 5.4-Laxmi Ridge; 5.5-Bengal Delta; 6.1-Andaman Oceanic Basin; 7.1-South China Sea Oceanic Basin

图2 印度洋盆及周缘大地构造略图Fig. 2 Tectonic sketch of Indian Ocean洋底高原、无震海岭和微陆块：1-马斯克林洋底高原; 2-马达加斯加微陆块; 3-马达加斯加洋底高原; 4-莫桑比克微陆块; 5-厄加勒斯微陆块; 6-马里昂洋底高原; 7-Conrad海隆; 8-克洛泽洋底高原; 9-Elan Bank微陆块; 10-凯尔盖朗洋底高原; 11-Broken脊; 12-纳多鲁列斯微陆块; 13-Cuvier微陆块; 14-Exmouth微陆块; 15-东经九十度海岭; 16-查戈斯-拉克代夫海岭。不活动的扩张中心：I-西索马里盆地; II-马斯克林盆地; III-Gop裂谷; IV-沃顿洋脊; V-南海。主要海沟和断层：a-红河走滑断裂; b-实皆走滑断裂; c-苏门答腊走滑断裂; d-苏门答腊-爪哇海沟; e-Arakan前陆冲断带; f-喜马拉雅前陆冲断带; g-恰曼走滑断裂; h-马卡兰增生楔; i-扎格罗斯前陆冲断带; j-东非裂谷系; k-戴维走滑断裂Oceanic Plateaus，aseismic ridges，and microcontinents: 1-Mascarene Oceanic Plateau; 2-Madagascar Microcontinent; 3-Madagascar Oceanic Plateau; 4-Mozambique Microcontinent; 5- Agulhas Microcontinent; 6-Marion Oceanic Plateau; 7-Conrad Rise; 8-Crozet Oceanic Plateau; 9-Elan Bank Microcontinent; 10-Kerguelen Oceanic Plateau; 11-Broken Ridge; 12-Naturaliste Microcontinent; 13-Cuvier Microcontinent; 14-Exmouth Microcontinent; 15-Ninety East Ridge; 16-Chagos-Laccdive Ridge.Inactive spreading centers: I-West Somali Basin; II-Mascarene Oceanic Basin; III-Gop Rift; IV-Wharton Ridge; V-South China Sea.Major trenches and faults：a-Red River Strike Slip Fault; b-Sagaing Strike Slip Fault; c-Sumatra Strike Slip Fault; d-Sumatra-Java Trench; e-Arakan Foreland Thrust Belt; f-Himalaya Foreland Thrust Belt; g-Chaman Strike Slip Fault; h-Makran Accretionary Prism; i-Zagros Foreland Thrust Belt; j-East African Rift; k-Davie Strike Slip Fault

本区板块边界可分为4类：离散型、汇聚型、转换型和弥散型。离散型边界包括洋中脊和扩张中心、裂谷系，汇聚型边界包括俯冲带、增生楔和造山带，转换型边界主要为走滑断裂系，弥散型边界有印度-澳大利亚弥散变形带和东非弥散变形带。在印度洋盆周缘发育一系列大陆边缘盆地，包括被动大陆边缘盆地、弧后盆地和弧前盆地。此外，印度洋盆内发育一系列微陆块，是印度洋盆多期裂解的产物[4]。印度洋主要有3个地幔柱活动区域：凯尔盖朗、留尼旺和马里昂热点(见图2)。伴随冈瓦纳超大陆的裂解和印度洋盆张开，热点在板块上形成许多岛链和洋底高原。短期形成的大量溢流玄武岩省的发育通常伴随大陆裂解事件，长期持续的热点作用则在板块上形成无震海岭[18，21]。

4.2 洋盆扩张作用与走滑断裂系

印度洋区域扩张中心由两个三联点控制：罗德里格斯三联点连接西南印度洋中脊、东南印度洋中脊、中印度洋中脊和卡斯伯格脊，阿法尔三联点连接红海、亚丁湾和东非裂谷系，两者以欧文断裂沟通[16]。

图3 印度洋盆地形剖面图Fig.3 Bathymetric profiles of Indian Ocean Basin地形剖面据GEBCO_08 Grid(http://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/)Bathymetric profiles are based on GEBCO_08 Grid (http://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/)

西南印度洋中脊西起布维三联点，东至罗得里格斯三联点，总长约8 000 km，是非洲板块和南极洲板块之间边界[22—23]。其全扩张速率为14～18 mm/a，属超慢速扩张洋中脊，扩张方向与洋中脊轴斜交[24—25]。基岩主要为玄武岩、橄榄岩和辉长岩，转换断层附近出露地幔物质-蛇纹石化橄榄岩，较大断裂处还可见辉长岩出露[26—27]。东南印度洋中脊始于罗德里格斯三联点，东南终止于麦考瑞三连点，长约8 200 km，分隔澳大利亚板块和南极洲板块[28]，为中速扩张洋中脊[29]，全扩张速率57～77 mm/a[30]。卡斯伯格脊北起欧文断裂带，向南延伸至赤道附近，长约1 500 km，是非洲板块与印度-澳大利亚板块的边界[31]，全扩张速率为24.6～34.4 mm/a，属于慢速扩张洋脊[32]，分段性不明显，洋脊轴连续，发育非转换断层间断[33]。中印度洋中脊南起罗德里格斯三联点，北至赤道附近，长约3 000 km，是印度板块与非洲板块(塞舌尔微陆块)的边界[34]。其全扩张速率为34.4～44 mm/a，属慢速扩张洋中脊[29]，显示强烈的构造分段性，转换断层发育[35]。

红海裂谷北起死海转换断层，南接阿法尔三联点，长约2 250 km，是非洲板块和阿拉伯板块的扩张型边界，现处于大陆裂谷向大洋中脊转变的过渡阶段，全扩张速率约20 mm/a[36]。亚丁湾西侧以阿法尔三联点与红海裂谷相连，东侧以欧文断裂与卡斯伯格脊相连，是索马里板块和阿拉伯板块的边界。自东向西发育Socotra，Shukra-El Shiek和Alula Fartak转换断层，形成塔朱拉脊、亚丁脊和希巴脊[37]。其中，亚丁脊分段性明显，以斜向扩张为特征[38]，全扩张速率约30 mm/a[39]。东非裂谷系由一组张断裂系组成，向北连接阿法尔三联点，向南分为两支，共同造成索马里板块从非洲板块裂离[40]。东支伸展速率1.0～4.3 mm/a，自北向南减慢，西支伸展速率1.6～4.1 mm/a，自北向南变快，二者在马拉维湖北侧相连，向东南延伸至印度洋[41]。

陆上邻近区发育许多边界走滑断裂，与洋盆内断裂带、转换断层或俯冲带相连，共同协调板块之间的不同运动方式。恰曼走滑断裂带为欧文走滑断裂的陆上延伸，共同形成印度板块与阿拉伯板块的边界[42]。安达曼海扩张中心走滑断裂北侧与实皆右旋断裂相连，南侧与苏门答腊右旋走滑断裂相连，调节苏门答腊-爪哇俯冲带与印支板块旋转的关系[43]。

4.3 热点作用

印度洋盆广泛发育无震海岭和洋底高原，其占全球20.4%大洋面积中发育35%体积的无震海岭和洋底高原(据文献[44]数据估算)。印度洋盆地主要受3个热点影响：凯尔盖朗、留尼旺和马里昂热点。

凯尔盖朗热点形成凯尔盖朗洋底高原、Rajmahal大岩浆岩省和90°E海岭，最初发育与印度板块和澳大利亚-南极洲板块分离有关[18]。凯尔盖朗洋底高原南部和中部喷发于大陆环境，是冈瓦纳大陆裂解的产物，峰期岩浆作用为119～100 Ma，北部具有典型的洋底高原地球化学特征，峰期岩浆作用为68～69 Ma[45—46]。90°E海岭大致沿90°E延伸，北段埋藏于孟加拉湾海底扇之下，可能与Rajmahal大岩浆岩省相连[47]，以拉斑玄武岩为主，最南端年龄为(18±0.5) Ma，最北端达到80～83 Ma[48]。

留尼旺热点形成德干大岩浆岩省、查戈斯-拉克代夫海岭和马斯克林洋底高原，现今仍在活动，最初发育与塞舌尔微陆块和印度板块分离有关[18]。德干大岩浆岩省形成于距今(65±1) Ma(K/T边界)，在约1 Ma内喷发玄武岩达1.5×106km3，是留尼旺热点最初到达地表的产物[49]。查戈斯-拉克代夫海岭北接德干大岩浆岩省，在10°S附近被中印度洋与马斯克林洋底高原分隔。两者在玄武岩年龄上具有连续性，由南向北年龄变老，南部706C钻孔年龄为33 Ma，向北713A钻孔为49 Ma，715A钻孔为57 Ma[48]。

马里昂热点作用形成Morondava溢流玄武岩(马达加斯加东部)、St. Mary溢流玄武岩(印度西部)和马达加斯加洋底高原，现今仍在活动，其最初发育与马达加斯加微陆块和印度板块分离有关[18]。St. Mary玄武岩年龄为93～84 Ma[50]，指示马里昂热点主要作用时间为晚白垩世。古地磁研究认为，其90 Ma至今位置未发生明显变化[51]。

4.4 微陆块

微陆块是地史上增生型造山带中常见的地质单元，现今案例多见于印度洋盆和塔斯曼海[52—53]。在印度洋盆，目前研究认为属于微陆块的洋底隆起包括：塞舌尔微陆块[54—55]、Elan Bank[56]、纳多鲁列斯洋底高原[57]、厄加勒斯洋底高原[58]、莫桑比克微陆块[58]、Laxmi脊[60]、Exmouth洋底高原[61]和Cuvier洋底高原[53]等，其中以塞舌尔微陆块研究最为深入。文献[60]对塞舌尔群岛各岛屿出露的花岗闪长岩进行研究，锆石U-Pb定年结果落在(748.4±1.2) Ma到(808.8±1.9) Ma之间，其具有岛弧岩浆作用地化特征，因此认为塞舌尔微陆块与印度Malani岩体、马达加斯加同为新元古代罗迪尼亚超大陆西北缘俯冲带。

5 印度洋底中、新生代大地构造演化

印度洋盆张开始于东、西冈瓦纳大陆之间三叠纪开始的裂解[2]，裂谷作用逐渐演化为海底扩张，洋盆范围逐渐扩大，同时伴随新特提斯洋的俯冲消亡和碰撞造山，及多个热点的持续发育[17]，此过程可与印度洋各构造单元的发育相对应(见表1)。依据海底磁异常记录和转换断层构造行迹，并结合陆上地质研究成果，许多学者开展了印度洋盆地扩张过程的重建[1，3，16，18，61—62]。据此可将印度洋盆地构造演化归纳为3个阶段：(1) 冈瓦纳大陆裂解与洋盆初始张开(侏罗纪-白垩纪中期)；(2)洋盆持续张开与扩张中心跃迁(白垩纪中期-古近纪初期)；(3) 印度板块与欧亚板块俯冲碰撞及非洲板块裂解(新生代)。

5.1 冈瓦纳大陆裂解与洋盆初始张开 (侏罗纪-白垩纪中期)

中生代冈瓦纳大陆经历了3次主要裂解事件，依次导致非洲板块、大印度板块和澳大利亚板块开始从其上裂解(见图4)。中侏罗世(距今约170 Ma)，Karoo大岩浆岩省喷发之后(距今183～182 Ma)，非洲板块最先开始从冈瓦纳大陆裂解，其东南缘与南极洲板块之间发育莫桑比克和里瑟-拉森海裂谷盆地[63]，在其东缘，戴维右行走滑断裂协调了非洲板块与马达加斯加之间1 000 km的走滑运动，并向北与西索马里裂谷盆地相连[64]。中侏罗世末期(距今约166 Ma)，大印度板块(包括印度板块、马达加斯加微陆块、塞舌尔微陆块、Laxmi微陆块)开始从冈瓦纳大陆裂解，其东缘与南极洲板块之间发育恩德比裂谷盆地，东北缘与澳大利亚板块之间发育珀斯-Cuvier裂谷盆地[65]。早白垩世早期(距今约136 Ma)，澳大利亚-南极洲裂谷发育，造成两者开始分离[66]。

图4 印度洋的中、新生代古板块再造示意图(古板块位置由Gplates软件生成)Fig.4 Mesozoic and Cenozoic reconstruction map of Indian Ocean(position of the paleo-plates are generated with Gplate)

裂谷作用持续发育并先后进入洋盆扩张阶段，造成印度洋盆的初始张开(图4)。晚侏罗世(距今约155 Ma)，西南印度洋最早开始扩张，并向北延伸与西索马里盆地扩张中心相连，形成统一的扩张洋中脊，造成非洲板块彻底从冈瓦纳大陆裂解[63]。早白垩世(距今约136 Ma)，恩德比裂谷和珀斯-Cuvier裂谷盆地开始出现洋壳，形成东南印度洋中脊和沃顿洋脊[67]，两者之间可能通过一系列转换断层相连[66]，由此造成大印度板块彻底从冈瓦纳大陆分离。白垩纪中期(距今约100 Ma)，澳大利亚-南极洲裂谷发展到顶峰并开始出现初始洋壳，向西与东南印度洋中脊及沃顿洋脊相连，形成扩张洋脊三联点[66]。与此同时，凯尔盖朗热点开始发育，形成凯尔盖朗洋底高原南部大岩浆岩省(距今119～100 Ma[46])和Rajmahal大岩浆岩省(距今118 Ma[68])。

表1 印度洋盆地中、新生代重要单元发育时代

续表1

5.2 洋盆持续张开与扩张中心跃迁 (白垩纪中期-古近纪初期)

白垩纪中期扩张格局形成后，印度洋盆范围逐渐增加，此过程伴随两次扩张中心的跃迁，分别为：西索马里盆地扩张中心跃迁至马斯克林盆地扩张中心、马斯克林盆地扩张中心和Gop-Palitana扩张中心跃迁至卡斯伯格脊。

早白垩世(距今约120 Ma)，西索马里盆地扩张中心停止扩张[63]。随着马里昂热点发育(距今约90 Ma)，马达加斯加微陆块开始从大印度板块分离，形成马斯克林盆地(距今约87 Ma)，扩张中心从西索马里盆地跃迁至马斯克林盆地。晚白垩世(距今约70 Ma)，印度板块西缘发生裂谷与初始洋盆扩张，形成Gop裂谷和Palitana新生洋中脊[72]，造成马斯克林微陆块和Laxmi微陆块整体从印度板块分离，该扩张中心仅持续不到10 Ma[59]。留尼旺热点在K/T边界到达地表，在印度板块西缘喷发，极短时间内(约1 Ma)形成德干高原玄武岩。同时，卡斯伯格脊开始扩张，造成塞舌尔微陆块和Laxmi微陆块分离[18]，并伴随马斯克林盆地和Gop裂谷-Palitana脊停止扩张[59]，由此，扩张中心从马斯克林盆地和Gop裂谷-Palitana脊跃迁至卡斯伯格脊。

伴随两次扩张中心跃迁，北印度洋形成了多微陆块、多期扩张中心相间发育的现今构造格局(见图4，图5⑥)。此外，始新世早期(距今约53 Ma)，沃顿洋脊停止扩张[74]，印度洋盆“入”字形洋中脊格局基本形成。

5.3 印度板块与欧亚板块俯冲碰撞及非洲板块裂解 (新生代)

白垩纪后期，印度板块向北运动速率迅速增加，在60 Ma前后达到峰值16.2 cm/a[78]。始新世(距今约55 Ma)，大印度板块北缘与欧亚板块发生初始碰撞，印度板块运动速率迅速降低，新特提斯洋开始闭合，在其东段形成苏门答腊-爪哇前陆冲断带[80]。新特提斯洋在距今43 Ma左右完全闭合，青藏高原隆升并形成孟加拉湾海底扇和印度河海底扇[81]。印度板块和欧亚板块碰撞在印度洋及周缘产生一系列调整事件，包括距今50～42 Ma中印度洋中脊的半扩张速率从65 mm/a降为20 mm/a，扩张方向发生顺时针40°旋转[10]，距今53 Ma左右沃顿洋脊停止扩张[74]，距今32～30 Ma红河左旋走滑断裂开始发育[82]等。

始新世(距今约38 Ma)红海裂谷开始发育，目前处于大陆裂谷向大洋中脊转变的过渡阶段[36]。渐新世初期(距今约30 Ma)，亚丁湾开始发育初始裂谷，中新世形成洋中脊。中新世(距今25～22 Ma)，东非裂谷开始发育，与红海、亚丁湾形成阿法尔活动三联点，并造成索马里板块开始从非洲板块裂解[73]。

图5 印度洋多期次裂解-洋盆扩张作用示意图Fig.5 Diagrammatic map showing the multi-stage rifting and spreading of Indian Ocean①东、西冈瓦纳裂解(距今约170～155 Ma)；②印度与澳大利亚-南极洲板块分离(距今约160～136 Ma)；③马达加斯加与印度板块分离(距今87 Ma)；④Laxmi微陆块与印度板块部分分离(距今70 Ma)；⑤塞舌尔微陆块与Laxmi微陆块(印度板块)分离(距今65 Ma)；⑥沃顿洋脊停止扩张(距今约43 Ma)①Splitting of East and West Gondwana (～170-155 Ma BP)；②Separation of Indian Plate from Australia-Antarctic Plate (～160-136 Ma BP)；③Separation of Madagascar Plate from Indian Plate (87 Ma BP)；④Splitting of Laxmi Ridge from Indian Plate (～70 Ma BP)；⑤Separation of Sey-chelles from Laxmi Ridge (～65 Ma BP)；⑥Cessation of Wharton Ridge spreading(～43 Ma BP)

6 结论

(1) 综合最新的地球物理资料，结合中国大洋调查航次中积累的地貌、地质、地球物理和矿产资源资料，从印度洋盆地大地构造特征入手，完成了印度洋底大地构造图编图，将为理解和推进印度洋盆构造演化和资源分布研究提供理论支撑。

(2)将研究区印度洋盆及周缘划分为两级构造单元，一级单元为板块，其边界可分为离散型(洋中脊和扩张中心、裂谷系)、汇聚型(俯冲带和缝合带、造山带)、转换型(走滑断裂系)和弥散型。二级单元为板块内地质地貌单元，包括微陆块、海底扇、洋底高原、无震海岭、深海盆地、小洋盆和陆缘盆地，其边界主要为断裂带和海底等深线。

(3)印度洋盆具有多微陆块、多期扩张中心、多洋底高原和无震海岭和“入”字形洋中脊的独特构造格局。其中，微陆块和扩张中心(活动洋中脊、不活动洋中脊、夭折裂谷)相间排列的特征在印度洋盆北部尤为明显。

(4)印度洋盆地构造演化可归纳为3个阶段：①冈瓦纳大陆裂解与洋盆初始张开 (侏罗纪-白垩纪中期)；②洋盆持续张开与扩张中心跃迁 (白垩纪中期-古近纪初期)；③印度板块与欧亚板块俯冲碰撞及非洲板块裂解 (新生代)。在扩张中心跃迁式的发育形式下，现今印度洋盆多微陆块、多期扩张中心和“入”字形的洋中脊的基本构造格局在古近纪早期便已形成。

致谢:中国大洋矿产资源研究开发协会和国家海洋局第二海洋研究所为本文多位作者提供了参加2013，2014印度洋大洋航次调查的宝贵机会，在此表示感谢。感谢国家海洋局第二海洋研究所初凤友研究员、陶春辉研究员、韩喜球研究员、李怀明副研究员对本文及编图提出的意见建议。

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The tectonic setting and evolution of Indian Ocean——Research progress of tectonic map of Indian Ocean

Li Jianghai1，Zhang Huatian1，Li Honglin1

(1.KeyLaboratoryofOrogenicBeltsandCrustalEvolution，MinistryofEducation，SchoolofEarthandSpaceScience，PekingUniversity，Beijing100871，China)

The Tectonic Map of Indian Ocean(1∶15 000 000) is compiled to reflect the integrated geology，geomorphology，geophysics，and resource character of Indian Ocean. It is based on newly updated geophysical data，and combines materials obtained through COMRA cruises. The map aims to provide theory support for promoting the research of Indian Ocean tectonic evolution and resource distribution. The compiling methods，data，map content，and tectonic division is introduced in this paper. This paper further analyzed the tectonic pattern of Indian Ocean，which is recognized as various micro-continents，multiple spreading episodes，enriched oceanic plateaus and aseismic ridges，and λ-pattern mid-ocean ridges. Based on previous studies，three stages of tectonic evolution of Indian Ocean is revealed: (1)Breakup of Gondwana Continent and initial seafloor spreading (Jurassic-Mid Cretaceous)，(2) seafloor spreading accompanied with spreading center jump (Mid Cretaceous-early Paleogene)，and (3) closing of Neo-Tethys Ocean and rifting of East African Rift (Cenozoic). The modern pattern of various micro-continents，multiple spreading episodes，and λ-pattern mid-ocean ridges took shape in early Paleogene．

Indian Ocean; map compilation research; tectonic division; tectonic pattern; tectonic evolution

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.001

2014-10-31；

2015-01-15。

印度洋脊多金属硫化物成矿潜力与资源环境评价(DY125-12-R-03);西南印度洋脊合同区多金属硫化物资源评价(DY125-11-R-01)。

李江海(1965—)，男，山西省太原市人，教授，博士生导师，从事全球构造、洋中脊成矿研究。E-mail:jhli@pku.edu.cn

*通信作者：张华添(1989—)，男，山东省淄博市人，博士生在读，从事洋中脊构造、洋中脊成矿研究。E-mail:htzhang@pku.edu.cn

P285; P544+.4

A

0253-4193(2015)07-0001-14

李江海，张华添，李洪林. 印度洋大地构造背景及其构造演化——印度洋底大地构造图研究进展[J]. 海洋学报，2015，37(7): 1-14，

Li Jianghai，Zhang Huatian，Li Honglin. The tectonic setting and evolution of Indian Ocean——Research progress of tectonic map of Indian Ocean[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(7): 1-14，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.07.001