中国台湾岛地质

一、板块构造边界

中国台湾岛位于亚洲大陆东南（22°-25°N,120°-122°E），隔着台湾海峡（平均150km宽，30m水深）与福建省遥遥相望。台湾岛南北长 394km，东西最宽 144km，面积 36188km²（耿威等, 2014）。

台湾岛除继承华夏陆块晚中生代燕山期的造山活动外，是中国境内新生代地壳运动最为活跃的地带之一，持续的斜向弧陆碰撞、一系列东倾逆冲断层与前陆盆地等，是研究中生代以来欧亚大陆东南缘地质构造演化与新生代板块聚合造山的最佳地质窗口（张开毕等, 2017；李占东等, 2019）。

台湾地区的地质背景

（龙小刚等, 2015）

中国台湾岛作为欧亚板块边缘大陆地壳、菲律宾海板块和南海海洋地壳的汇聚点，是一个仍处于形成期的造山带。以台东纵谷地壳对接带为界，西部属欧亚大陆板块，东部属菲律宾海板块。在台湾南部，欧亚大陆板块以南海洋壳为先导，沿马尼拉海沟向东俯冲到菲律宾海板块下（Zhang et al., 2017）；在台湾东北部，菲律宾海板块沿琉球海沟向北西俯冲于欧亚板块下，形成了独特的双俯冲带——马尼拉海沟与琉球海沟。在这两个俯冲带显著控制了台湾岛及附近海域的地质特征及大地构造，地质构造复杂。因此，可分为三个地块构造系统，即中国台湾的欧亚大陆地壳-吕宋岛弧的弧陆碰撞系统、中国台湾东北部及外海的琉球岛弧-琉球海沟系统、中国台湾西南部及外海的吕宋岛弧-马尼拉海沟两套弧沟俯冲系统（李占东等, 2019）。

二、中国台湾岛的地质地貌特征

台湾岛四周被海包围，大致呈南北向，其主构造线大致呈NNE方向，它的东边是水深超过 5000m深且构造活跃的西太平洋边缘海，西南边为南海陆架及中央次海盆，北边及西边分别为东海大陆架及台湾海峡。台湾岛地貌由西侧海岸平原向东到中央山脉逐渐升高，最高峯玉山 3995m。3000m 高的脊线构成往西流入台湾海峡-南海及往东流入西太平洋（北吕宋海槽及花东海盆）两大河系的分水岭，这条岭线就坐落在中央山脉（黄奇瑜, 2017）。依地形构造单元，台湾岛由西向东可分成海岸平原、西部麓山带、雪山山脉、中央山脉、台东纵谷和海岸山脉（耿威等, 2014）。

台湾地形图及周边海底测深

（Horng et al., 2012）

台湾岛具有出露地层新的特点，除了中央山脉东翼出露晚古生代-中生代地层外，其他各构造单元出露的地层都为新生代地层（耿威等, 2014）。台湾岛受弧陆碰撞造山带影响显著，主构造线呈略向西弧凸的近南北走向，并且具明显的东西分带现象。以台东纵谷为界，划分为西部和东部两个地层区张开毕等, 2017）。

台湾造山带东西向地质横断面示意图

（Xu et al., 2020）

显示了包括西部丘陵、中部山脉和沿海平原在内的构造带

海岸平原为台湾造山带前陆沉积物所组成的冲积平原，记录了晚更新世以来的沉积历史（Chen et al., 2016）。西部麓山带为台湾造山带前缘，由泥岩、砂岩与砾岩等沉积岩所组成，以发育一系列西向倒伏褶皱和逆冲断层为特征，变质与变形作用不明显。雪山山脉由变质砂岩、粉砂岩及少量泥质岩组成，沉积于始新世-中中新世，沉积物主要源于西侧欧亚大陆边缘。中央山脉单元又进一步划分为板岩带、太鲁阁带和玉里带。海岸山脉位于台湾造山带最东缘，为北吕宋岛弧沿着纵谷碰撞加积形成的地质单元，包括火山岛弧、残留弧前盆地、碰撞缝合线盆地和利吉混杂岩（黄博宏等, 2022）。

（a）台湾造山带构造框架、（b）地质简图及（c）东西向剖面图

（黄博宏等，2022）

台湾岛出露超过一万米厚晚中生代及新生代层序，其中既有被动又有活动大陆边缘层序；被动大陆边缘层序大都是原来在东海-南海陆架上沉积的始新世中期（50Ma）以来的由陆相至海陆过渡相及浅海沉积物，其沉积受到全球海平面升降变化影响，见证东海陆架沧海桑田变迁；另外活动大陆边缘层序则大部分为中新世-更新世深海浊流沉积物（黄奇瑜, 2017）。

台湾岛的构造地层

（Huang et al., 2012）

根据岩性、岩相、建造类型、变质变形与构造运动特征，划分为前古近纪、古新世-始新世、渐新世-中新世、上新世-早全新世等4个地层阶段。各断代地层间或为角度不整合接触，或为有明显沉积间断的平行不整合接触，或以显著的变质变形差异区分，且各断代地层分区明显，共划分50个组级与7个非正式地层单位（张开毕等, 2017）。

台湾省岩石地层单位划分

（张开毕等, 2017）

三、台湾岛地质构造及其单元划分

台湾岛位于欧亚板块和菲律宾海板块聚合带上，受中新世以来板块俯冲、聚合、弧陆碰 撞影响，台湾是一个正在进行中的弧陆碰撞造山带。在地质历史上，台湾地质构造背景经历了三次转换，晚白垩世中期，可能经历了一次弧陆拼贴过程；此后的古近纪-中新世末，属于欧亚大陆东南边缘的被动陆缘环境；中新世末发生的北吕宋岛弧与欧亚大陆边缘持续斜向弧陆碰撞造山，使台湾又转换为活动大陆边缘，成为中国境内晚新生代地壳运动最为活跃的逆冲-褶皱造山带（张开毕等, 2017）。

由于造山带南向扩展，将不同的构造剖面作为造山的不同时间阶段，现今在台湾岛从南到北同时发生着俯冲、碰撞和冲退三种主要构造过程。马尼拉海沟、Chuchih逆冲断层和纵谷等三级构造边界约束着台湾造山带的构造格局。马尼拉海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的俯冲缝合带；Chuchih逆冲断层标志着台湾造山带的前缘增生边界；纵谷代表台湾造山带与吕宋弧的碰撞缝合。Chuchih逆冲断层以西为西山麓、前陆盆地楔顶带和未变形前陆盆地。纵谷以东是海岸山脉，包括弧前盆地和吕宋岛弧（Xu et al., 2020）。

台湾造山带构造组成图

（Xu et al., 2020）

台湾地区主要构造单元的形态构造图及5个演化剖面

（Molli et al., 2010）

根据岩性特征和地理分布，台湾弧⁃陆碰撞造山带可划分为 5 个地质单元，由西至东依次为海岸平原、西部麓山带、雪山山脉、中央山脉以及海岸山脉。综合上述 5 个地质单元的岩石组合、变质作用、年代学和构造属性，黄博宏等（2022）将台湾造山带划分出 6 个构造单元，由西至东依次为：西部前陆盆地、中央山脉褶皱逆冲带、太鲁阁带、玉里-利吉蛇绿混杂岩带、纵谷磨拉石盆地和海岸山脉岛弧系统。

（a） 台湾造山带构造单元分区和（b）地貌图

（黄博宏等, 2022）

CR-海岸平原；OFH-西部外麓山带；IFH-西部内麓山带；HR-雪山山脉；SB-中央山脉板岩带；TB-中央山脉太鲁阁带；YB-中央山脉玉里带；CR-海岸山脉

台湾造山带各构造单元地质事件与定年数据总结

（黄博宏等, 2022）

四、台湾岛的地质演化简史

台湾造山演化依地质及地球物理特征分成洋-洋隐没、初期弧陆碰撞、成熟期弧陆碰撞、岛弧下陷/隐没4个步骤。弧陆碰撞使得台湾剧烈造山，并提供沉积物，向西输送堆积于前陆盆地。今日台湾既处压缩构造区（正在造山），又受张裂构造影响（山脉正在崩解）。台湾地区白垩纪晚期可能有一次弧陆碰撞，中新世晚期之前是被动大陆边缘，之后发生弧陆碰撞转换为活动大陆边缘，新生代时期经历了伸展张裂-裂陷、板块俯冲、弧陆碰撞造山-山体垮塌过程（张开毕等, 2017）。

黄奇瑜（2017）认为台湾岛在晚中新世（~6.5Ma）时开始出露，经新生代古近纪断陷构造（50~39Ma）、渐新世-中期中新世南海张裂（33~16Ma）、早中新世（19~18Ma）至今欧亚大陆-南海岩石圈沿马尼拉海沟向东俯冲于西进的花东海盆-菲律宾海板块之下，及 6.5Ma至今由北向南迁移的斜向弧陆碰撞，导致中央山脉隆升出露海平面之上，形成原始台湾岛。由此原始台湾岛，台湾河流系统开始发生，随着弧陆碰撞的持续进行，台湾岛出露的面积也随之变大；1Ma 的吕宋火山岛弧北段更向西仰冲，形成海岸山脉，拼贴在中央山脉东侧；最后又因<1Ma冲绳海槽弧后张裂，中央山脉东北部又发生断陷，产生宜兰平原，形成今日台湾岛的形貌（黄奇瑜, 2017）。

台湾的构造演化

（黄奇瑜, 2017）

晚中生代以来板块运动和弧陆碰撞对中国台湾大地构造形成过程中起到了主要作用，李占东等（2019）研究认为中国台湾总体经历了 4 个关键期：

（1）晚中生代太平洋活动大陆边缘时期（约 80 Ma），在华南陆缘形成造山带和俯冲沟弧盆系统；

（2）古近纪到早中新世被动大陆边缘时期（约 80 ~16.5 Ma），形成了由向陆（向西）倾斜的边界断层控制的伸展断陷盆地，形成新生代台西盆地和台西南盆地雏形；

（3）中中新世-晚中新世末板块初始碰撞期（16. 5 ~ 6 Ma），菲律宾海板块以西北方向朝欧亚大陆碰撞，南海沿马尼拉海沟俯冲到菲律宾海板块下方，生成吕宋岛弧及弧前盆地，位于马尼拉海沟北段的俯冲增生楔为中央山脉、恒春半岛前身，向南连接恒春海脊，部分南海洋脊因碰撞挤压形成中国台湾东部蛇绿岩套；

（4）晚中新世末期至今强烈碰撞挤压造山期（6 Ma 至今），菲律宾海板块朝欧亚大陆向西碰撞、向北俯冲，分别形成西部麓山带、雪山山脉、高屏斜坡和大屯火山区-琉球火山弧、宜兰平原-冲绳海槽；北吕宋岛弧向欧亚大陆碰撞和逆冲，形成花东纵谷和利吉混杂岩体、海岸山脉（李占东等, 2019）。

中国台湾新生代构造演化过程及 P 波层析成像图

（李占东等, 2019）

（a-d）中国台湾新生代构造演化图；（e）P 波层析成像图

（限于篇幅参考文献略）