印度尼西亞位于歐亞大陸的東南邊緣，地質(zhì)情況復雜。其鄰接構造活躍地區(qū)，特點是由于俯沖作用造成的地震和火山作用頻繁。西印尼主要是由大陸地殼支撐，而在東印尼地區(qū)，更多的是弧形地殼和蛇綠巖層，和一些年輕海洋盆地。3億年前，岡瓦納大陸超大陸塊與歐亞俯沖邊緣相撞，裂開的地層片段重組形成了印尼群島?，F(xiàn)代印尼地質(zhì)明顯是新生代時在此邊緣俯沖與碰撞的結果。
現(xiàn)代地質(zhì)構造背景
印尼是由超過18000個島嶼組成的巨大群島，從北緯6度到南緯11度穿過赤道，從東經(jīng)95度到141度，延伸超過5000公里（圖1和2）。其位于三大主要板塊的交界處：歐亞大陸，印度-澳大利亞，和太平洋-菲律賓海（圖1）。在印尼西部，位于歐亞和印度板塊邊界上的是巽他海溝（Sunda Trench）。位于蘇門答臘島與此海溝平行的是右行走滑的蘇門答臘斷層，在海溝和與海溝平行處的進一步向北運動，將斜板收斂分割成普通收斂，形成了此斷層。蘇門答臘島的大部分主動變形位于巽他海溝和蘇門答臘斷層之間。與此相反，爪哇島東部，主動變形發(fā)生于寬可達2000公里的一復雜縫合帶中，包括一些小版塊和多重俯沖地帶；板塊邊界（圖1）為一些海溝和另一個主要走滑帶，左行索龍（Sorong）斷層，從新幾內(nèi)亞延伸到蘇拉威西島。全球定位系統(tǒng)測量顯示印尼板塊間有很高的相對移動速度，一般超過了每年幾厘米。
火山和地震活動
通過地震帶和火山帶（圖1）大體上可很好地界定俯沖地帶，地震帶深可達600km（圖3）。自從公元1500年，印尼至少有95座火山爆發(fā)過，大部分位于下降的巖石圈板塊之上100公里到120公里之間?；鹕奖l(fā)指數(shù)（VEI）超過4的巨大爆發(fā)次數(shù)記錄有32次；其中19次是過去200年間爆發(fā)的，包括1815年的Tambora火山爆發(fā)（VEI=7）和1883年的Krakatau火山爆發(fā)（VEI=6）。位于松巴哇島（Sumbawa）的Tambora火山，因其對全球氣候的影響而廣為人知，其1815年的爆發(fā)造成了北半球的“無夏之年”，致使莊家歉收，導致饑荒和人口流動。74000年前蘇門答臘島的Toba火山爆發(fā)甚至更大（估計VEI為8），是地球過去2百萬年內(nèi)最大的一次火山爆發(fā)。
圖1 印度尼西亞地理和周圍地帶，顯示現(xiàn)代構造邊界和火山活動。印尼以綠色標出，臨近國家為灰白色。等水深線為200米，1000米，3000米，5000米和6000米。印尼三大著名火山爆發(fā)地點以紅字標出。紅色箭頭指的是板塊會聚載體，有印度板塊和菲律賓海板塊相對于歐陸板塊，和澳大利亞板塊相對于太平洋板塊。在帝汶島沒有什么推力。斯蘭島槽和弗洛勒斯島-韋塔島峰是活躍推力地帶。
圖2 顯示印尼地區(qū)地勢和海洋水深的數(shù)值地形圖。與圖1比較構造和地理特征
巽他大陸
印尼內(nèi)部（圖2），尤其是爪哇海，巽他陸架，和周圍突出的，但低地形的，蘇門答臘島和加里曼丹（印尼婆羅洲）區(qū)域，大都沒有地震和火山活動（圖1和圖3）。此構造安定地區(qū)組成了此地區(qū)的大陸中心，即巽他大陸。
巽他大陸向北延伸至泰國-馬來半島和印尼，在更新世形成了露出的大陸。大多數(shù)巽他陸架比較淺，水深顯著小于200米（圖2），缺少地形起伏使人誤認為這是塊穩(wěn)定區(qū)域。巽他大陸通常被描述為一個地理屏障或是穩(wěn)定地層，但是地址觀察，熱流，和地震斷層攝影術顯示并不是這樣。新生代時期，沉積盆地的深處地層和局部但廣泛分布的成山提升作用，發(fā)生過顯著變形。不像廣為人知的地理屏障或穩(wěn)定地層（如波羅的海和加拿大），巽他大陸下
沒有形成于前寒武紀的冰冷的厚厚一層巖石層支撐。其內(nèi)部有高表面熱流值，一般高于80mW每平方米。在印尼邊緣，高熱流值反映的是與俯沖作用相關的巖漿作用，但巽他大陸高熱的內(nèi)部可能是造成的。高上地殼熱流是由發(fā)射性花崗巖及其侵蝕作用的產(chǎn)物，以及沉積物的絕緣作用還有高地幔熱流形成的。P和S波形地震斷層攝影法顯示，巽他大陸此地區(qū)的巖石圈和下伏軟流圈移動速度較低，與此對照，印度和澳大利亞大陸西北部和東南部的巖石圈更冷更厚。如此低的地幔速度通常解釋為高溫的原因，這與地區(qū)高熱流一致，但也部分反映了不同的組成物質(zhì)或更高的揮發(fā)物含量。
圖3 1964年到2000年的印尼的地震活動。等水深線為200米到6000米
圖4 印尼地區(qū)的演變。滇緬泰馬和東馬來亞-印度支那陸塊在三疊紀時碰撞。額外地殼覆蓋到了巽他大陸中心，主要是由于后來大陸塊的碰撞。現(xiàn)代活躍變形地帶以黃色標出。此復雜板塊邊界地區(qū)內(nèi)以灰色標出的地區(qū)，下面是新生代的海洋地殼。
長時間俯沖作用的影響
上地幔移動速度和熱流觀察顯示，此地區(qū)下是由薄而不穩(wěn)固的巖石層支撐。作為對比，在印尼之下的下地幔，移動速度異?？?，顯示俯沖巖層的積累。
這些特點是印尼邊緣長時間俯沖作用的結果?；顒拥鼐壥菐r漿作用，加熱和弱化的結果，但是疲軟巖層從火山區(qū)延伸數(shù)百公里。此巖層的特點，連同導致大陸演變的發(fā)生于俯沖作用邊緣的反復碰撞一起，對印尼形成有重大影響。
印度尼西亞的前新生代歷史
印尼西部，尤其是蘇門答臘島和婆羅洲，內(nèi)有印尼最古老的巖石。
蘇門答臘：基底
蘇門答臘代表著馬來半島的地質(zhì)學延續(xù)，大范圍分布著古生代和中生代的露出巖。地表最古老巖石是石炭紀的沉積，但在馬六甲海峽的石油鉆孔中，報告發(fā)現(xiàn)可能為泥盆紀的巖石，蘇門答臘中心地區(qū)鉆孔中的花崗巖石為志留紀的。巖脈中的捕虜巖，沉積物中的花崗巖碎屑，和蘇門答臘不同地區(qū)的高品質(zhì)變質(zhì)巖，顯示為前石炭紀的結晶基底，與馬來半島之下深層的原生代的基底類似。
蘇門答臘：華夏系和岡瓦那陸塊
在蘇門答臘西部，古生代沉積年代范圍為石炭紀到三疊紀，二疊紀的火山巖與華夏系有聯(lián)系。這些被認為組成了印度支那—東馬來半島陸塊的一部分（圖4），是岡瓦那大陸在泥盆紀時分離出來的，在石炭紀時，位于溫暖的低緯度熱帶地區(qū)，形成了獨特的植物群落。
與之相比，在蘇門答臘東部，包括卵石泥巖的石炭紀沉積，認為是形成于冰川時期的混積巖。這些表明與溫度較低的岡瓦那大陸有關。石炭紀的巖石和相關的二疊紀和三疊紀的沉積物屬于滇緬泰馬陸塊（圖5）。滇緬泰馬陸塊在石炭紀處于高南緯度，在二疊紀與岡瓦那大陸分離，并與印度支那—東馬來半島陸塊碰撞，在三疊紀時已與華北華南陸塊合并。
蘇門答臘：三疊紀碰撞
滇緬泰馬陸塊和印度支那—東馬來半島陸塊的碰撞，是印尼地質(zhì)演進的第一步。泰國—馬來西亞錫帶內(nèi)廣泛分布的花崗巖石一直延伸到印尼西部，是俯沖作用和碰撞后有關的巖漿作用的產(chǎn)物。
蘇門答臘：中生代
中生代沉積記錄有限，但仍顯示巽他大陸大部，包括印尼大部分地區(qū)是突出地層。在中生代，蘇門答臘地塊重組，很可能是由于活躍地帶的走滑斷層。同位素測年顯示，發(fā)生過數(shù)次花崗巖的巖漿作用，推測于侏羅紀和白堊紀，發(fā)生在類安第斯山脈的地區(qū)。海洋沉積巖沉積在洋內(nèi)弧，洋內(nèi)弧與蘇門答臘地區(qū)于中白堊世發(fā)生過碰撞。這次碰撞增加了弧巖和蛇綠巖到蘇門答臘南端。
婆羅洲：中生代碰撞
西南部的婆羅洲（圖4）可能是三疊紀巽他大陸的東部，或者它可能是于白堊紀早期加入的大陸塊，處于納土納群島向南延伸的縫隙上。古生代的主要代表是石炭紀到二疊紀的變質(zhì)巖，盡管在加里曼丹東部發(fā)現(xiàn)了河里的鵝卵石是泥盆紀的石灰?guī)r。白堊紀的類花崗巖石深成巖體，與火山巖有關，侵入了婆羅洲西南部的Schwaner山脈的變質(zhì)巖層。在北邊，加里曼丹的西北部，或稱古晉地區(qū)，含有富含化石的石炭紀石灰?guī)r，二疊紀到三疊紀的花崗巖，三疊紀的海相頁巖，含菊石的侏羅紀沉積巖和白堊紀混成巖。在沙撈越，三疊紀的植物群落顯示華夏系聯(lián)系和與印度支那相關。古晉地區(qū)可能標志著俯沖地帶從東亞一直往南，在此蛇綠巖，島弧，和微大陸地殼片段在中生代時互相碰撞和變形。
蘇門答臘，爪哇，加里曼丹，蘇拉威西島：白堊紀活躍地緣
這個白堊紀時的活躍地緣，從蘇門答臘延伸到爪哇島西部，然后繼續(xù)向東北穿過婆羅洲東南部進入蘇拉威西島西部，證據(jù)是在爪哇島中部，加里曼丹東南部的Meratus山脈和蘇拉威西島西部分布著的白堊紀時高壓低溫俯沖作用形成的變質(zhì)巖。蘇拉威西島西部和爪哇島東部（圖4）下面，一部分是太古代地殼，地化和鋯石定年顯示，此地殼來自于澳大利亞西緣。此陸塊與巽他大陸碰撞后，在白堊紀晚期，俯沖作用停止了。
巽他大陸：白堊紀的花崗巖石
白堊紀的花崗巖石廣泛分布于Schwaner山脈，沙撈越西部，巽他陸架和泰國—馬來西亞半島。一般認為是活躍地緣類安第斯山巖漿作用的產(chǎn)物，但分布于很大的區(qū)域，而不太可能是俯沖地帶。這些花崗巖很可能是白堊紀時在婆羅洲，爪哇東部和蘇拉威西島侵入的大陸片段，經(jīng)碰撞后的巖漿作用形成。
印度尼西亞的新生代歷史
印尼大部覆蓋著新生代的巖石。這些巖石位于巽他大陸及其周圍的沉積盆地中。這里有俯沖地緣處火山活動的產(chǎn)物，有蛇綠巖，弧巖，和碰撞時侵入的澳大利亞地殼層。 對白堊紀晚期和古新世所知甚少，這是因為缺乏此年代的巖石。從蘇門答臘到蘇拉威西島，巽他大陸南部可能是白堊紀晚期和新生代早起最為突出的地層，侵蝕作用廣泛分布；最古老的新生代巖層一般不整合地位于白堊紀或更老的巖層之上。俯沖作用的跡象很少，盡管在蘇門答臘和蘇拉威西島有很少一點的火山活動。在新生代開始時期，大部分印尼周圍都是不活動地緣。
始新世俯沖作用開始
在白堊紀時期，印度向北移動，并在新生代早起與亞洲碰撞，但又轉(zhuǎn)到蘇門答臘西部。大約4500萬年前始新世時，澳大利亞開始迅速向北移動。此時，印尼之下地層北方向的俯沖作用重新開始，在活躍地緣產(chǎn)生了廣泛分布的火山巖。巽他陸弧從蘇門答臘延伸，穿過爪哇島和蘇拉威西島北海灣，一直到太平洋西部。從始新世到中新世早期，太平洋西部，澳大利亞北部遠端的哈馬黑拉島弧位于北傾俯沖作用區(qū)上，是活躍地帶。
同樣在始新世時，在巽他大陸的北端，原南海的南向俯沖作用開始。從婆羅洲西南部向北帶來的沉積物儲存在此活躍地緣的深海地層中。新生代早期加里曼丹的火山活動時期和特點尚不明確，但可能與此俯沖作用有關。
始新世斷裂作用
在巽他大陸內(nèi)部，廣泛的斷裂作用始于與俯沖作用相近的時期，并導致了很多沉積盆地的形成。這些盆地，有些深度超過了10公里，充滿了新生代沉積物，并富含碳氫化合物。其中一些最大的盆地位于蘇門答臘，爪哇島的近海地區(qū)，和加里曼丹東部。在巽他大陸東南部，始新世斷裂作用導致婆羅洲和蘇拉威西島西部的分離，從而形成了孟加錫海峽（圖2），到漸新世時，加里曼丹東部大部和海峽成為了廣大的深水地區(qū)。在蘇拉威西島西部，淺海沉積繼續(xù)，在南部海灣有大量的臺地相石灰?guī)r。海峽的南部相對狹窄（大約1公里），底下是大陸地殼。海峽北部與西里伯斯海相連，但尚不清楚其下層是海洋地殼還是延伸的大陸地殼，因為在2.5公里深的海床之下有深達14公里的沉積層?，F(xiàn)今孟加錫海峽是太平洋至印度洋水流和熱流的主要通道，在生物地理學上有重要影響。標志著亞洲和大洋洲動物群的重要邊界的華萊士線，就是隨著孟加錫海峽向南，并穿過巴厘島和龍目島之間的。
中新世：大陸碰撞
在中新世早期，由于碰撞蛇綠巖被置于蘇拉威西島的澳大利亞和巽他大陸板塊之間，還有更遠的太平洋東部的澳大利亞大陸板塊和哈馬黑拉島弧之間。蘇拉威西島的蛇綠巖層是巽他大陸和澳大利亞板塊之間前弧段和大洋地殼的殘留物，而摩鹿加群島北部的蛇綠巖是菲律賓板塊弧的片段。中新世早期更遲些時候，北婆羅洲和南中國廣大的被動大陸邊緣相碰撞，在蘇拉威西島東部和婆羅洲形成了山脈。最早的澳大利亞大陸地殼在印尼東部侵入（圖5），但隨著澳大利亞向北移動，在印尼東部發(fā)生延伸變化，微型大陸斷塊沿著平移斷層移動帶來的小型碰撞使得地質(zhì)更加復雜。在巽他弧，爪哇島的火山活動減弱了幾百萬年時間，在隨后中新世后期，蘇門答臘到班達弧的火山活動又增強了。
新第三紀：爪哇島—蘇門答臘島
在中新世的早中期，在巽他弧的爪哇島—蘇拉威西島區(qū)域，火山活動大大降低了，盡管北向俯沖作用繼續(xù)。巖漿作用的減弱是由于印尼東部與澳大利亞大陸的碰撞，引起婆羅洲和爪哇島的旋轉(zhuǎn)。俯沖帶向北運動，阻止了上地幔源的補充，直到中新世中期后端旋轉(zhuǎn)停止為止。1000萬年前，從爪哇島沿著巽他弧向東，火山活動又開始大量活躍。中新世后期以來，在蘇門答臘和爪哇島，發(fā)生了逆沖和收縮變形，此變形與海溝上浮特征，或者上沖板塊和下沉板塊之間的增強耦合作用有關。過去的幾百萬年間，兩個群島都被提升至海平面以上。
新第三紀：婆羅洲
婆羅洲山脈的升起，增加了環(huán)婆羅洲地區(qū)沉積盆地的沉積物產(chǎn)量。在加里曼丹東部，從中新世到最近的厚沉積層，充滿了始新世斷裂作用形成的可容空間。大部分源自婆羅洲高原地帶的侵蝕，和西部和北部盆地邊緣較老部分的倒置。這些變化開始于中新世早期。在馬哈坎三角洲和孟加錫海峽近海深水區(qū)，直到今天沉積作用仍在繼續(xù)。
在加里曼丹中心的部分地區(qū)，有中新世的巖漿作用和相關的金礦體，但碰撞后加里曼丹的大部分火山活動停止了。在婆羅洲較小的上新世更新世玄武巖巖漿作用可能反映了深層次原因，如中新世碰撞巖石層增厚之后的分層作用。
新第三紀：蘇拉威西島
蘇拉威西島有一個仍待解開的復雜歷史，還沒有被充分了解。在蘇拉威西東部，碰撞最初導致蛇綠巖層和澳大利亞陸地巖層的逆沖。然而，收縮變形之后是中新世中期的新的延伸。蘇拉威西島北部發(fā)生了中新世核心復雜變質(zhì)，蘇拉威西島南部發(fā)生了拉伸巖漿作用，在蘇拉威西島的海灣之間形成了哥倫打洛海灣和Bone海灣深處的盆地。
上新世時壓縮變形開始了，部分原因是蘇拉威西島東部的Banggai-Sula微大陸塊的碰撞，導致了收縮和提升。地質(zhì)勘查，古地磁的調(diào)查和GPS觀測顯示，新第三紀時期蘇拉威西島發(fā)生了包括延伸作用，陸塊旋轉(zhuǎn)和平移斷層在內(nèi)的復雜地層變形。在突出的Palu-Koro平移斷層附近（圖1），有被迅速掘出的上地幔和下部地殼巖層和年輕的花崗巖石。上新世時期，山脈升起的同時，蘇拉威西島大部進行著粗碎屑沉積。蘇拉威西島西部的褶皺沖斷層帶向西進入孟加錫海峽。現(xiàn)今，在蘇拉威西島北部海灣之下有蘇拉威西海的南向俯沖作用，印尼馬魯古海北部海灣東邊有西向的俯沖作用（圖1）。
新第三紀：班達
班達弧是馬蹄形弧，從弗洛勒斯島延伸至布魯島，包含了帝汶島和斯蘭島，島嶼形成了外部無火山帶弧形，和內(nèi)部火山帶弧形。此年輕的延伸地區(qū)不常見，在澳大利亞—巽他大陸碰撞地帶內(nèi)部演變，在向北移動的澳大利亞板塊內(nèi)由海灣的俯沖作用形成。
在中新世中期，班達灣的侏羅紀海洋巖石圈開始向爪哇海溝俯沖。俯沖軸很快向南向東方向回滾，使得地殼上層延伸。蘇拉威西島的延伸作用開始于中新世中期。俯沖軸回滾到班達海灣，形成了新第三紀班達火山弧形地帶，并開始形成北班達海，佛洛瑞斯海，和后來的南班達海。三四百萬年前，在帝汶島火山弧地帶和澳大利亞地緣碰撞，產(chǎn)生逆沖作用。在帝汶島推覆體的最上層和其它班達島嶼發(fā)現(xiàn)了亞洲邊緣和早第三紀的巽他弧的殘部。 碰撞之后，帝汶島地區(qū)的收斂作用和火山活動停止了，盡管其西邊和東邊火山活動仍在繼續(xù)。在弧的北部介于弗洛勒斯島和韋塔島（圖1）之間，在俯沖極性倒轉(zhuǎn)作用影響下，形成了新的板塊邊界。班達地區(qū)現(xiàn)在正在收縮。在過去的三百萬年中，班達地區(qū)明顯縮短，并可能對斯蘭島海溝南部多貝拉伊微大陸的南緣進行內(nèi)大陸俯沖作用。
新第三紀：北摩鹿加群島
在印尼東部，哈馬黑拉島和桑義赫弧是現(xiàn)在地球上唯一碰撞的弧。這兩個現(xiàn)在活躍的火山弧線帶形成于新第三紀期間。桑義赫弧位于始新世海洋地殼之上，最初形成于新生代早期巽他大陸緣?，F(xiàn)今哈馬黑拉島弧基于更早的弧上，其中最古老的是太平洋內(nèi)形成的中生代內(nèi)海洋弧。中新世早期弧與澳大利亞陸塊的碰撞，終止了北向俯沖作用，北澳大利亞板塊邊界在新幾內(nèi)亞內(nèi)變成了主要為左行走滑的地帶?；鹕交顒油Ｖ沽?，到處分布著淺洋性石灰?guī)r的礦床。在索龍斷層地帶內(nèi)，弧形巖層被向西移動。在斷層系統(tǒng)的西端，桑義赫弧之下有俯沖作用，從新幾內(nèi)亞切下的大陸碎片蘇拉威西島內(nèi)有碰撞作用。
哈馬黑拉島的東向俯沖作用的起因可能是其在蘇拉威西島的西端的索龍左旋斷層帶缺乏層線的緣故?，F(xiàn)今的印尼馬魯古海雙俯沖系統(tǒng)開始于中新世中期，哈馬黑拉島弧的火山活動開始于約1100萬年前。自那時起印尼馬魯古海的東邊和西邊被俯沖作用消減掉了。這兩個弧形地帶首次接觸于大概300萬年前，此后就是哈馬黑拉島的前弧和后弧對著活躍火山弧形地帶的反復逆沖。碰撞形成了印尼馬魯古海中部的巖楔，包括從桑義赫弧基巖切下的蛇綠巖。這些是索龍斷層斜面間的大陸地殼小碎片。
新第三紀：新幾內(nèi)亞
在新幾內(nèi)亞，三疊紀晚期的斷裂作用形成了中生代時澳大利亞大陸北部的不活躍地緣，新生代時期那里廣泛分布著碳酸鹽沉積物。在此不活躍地緣北部有若干海洋盆地和弧形地帶，形成于俯沖地帶之上；此地區(qū)可能和現(xiàn)今的太平洋西部一樣復雜。在中新世初期，弧形地帶和澳大利亞大陸的碰撞將弧形和蛇綠巖層侵位，然后在復雜走向滑距地帶向西移動。哈馬黑拉島弧是其中之一?，F(xiàn)今，新幾內(nèi)亞北部的下面就是這些弧形和蛇綠巖層，由于斷層作用變成了碎片。在上新世，俯沖作用可能開始于新幾內(nèi)亞海溝（圖1），因為現(xiàn)在有一個不確定的南向俯沖作用，深達150公里。那有孤立的，但重要的巖漿作用。此巖漿作用與包括格銅金礦和艾斯伯格復合礦在內(nèi)的世界級銅礦和金礦的形成有關。新幾內(nèi)亞的主山脈加速升起，山脈達到了其現(xiàn)今的海拔高度，山峰超過了5000米高度（圖2）并被冰川覆蓋。
