增生造山带及构造野外工作方法

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2、围绕岩块添加基 质构造岩花纹
显微尺度、露头尺度 旋转斑与基质的关系， 就是岩块 与基质的缩写！ 写实表达 客观存在 是填图的理想
1、正确勾绘岩块的 边界
√
天山石炭纪蛇绿岩
（据徐学义，2006修改）
a) 3,5,2主成分的假彩色合成图像
二、野外区域地质调查
b) 原图像
（一）收集 已有资料和 充分利用遥 感资料
第二部分 造山带区域地质调查技术思考
近年来，有关“俯冲－增生造山 作用”正成为造山带研究的前沿或 热点，尤其是海山、岛弧、海底高 原和外来地质体（allochthones） 等的俯冲、增生作为造山带形成的 重要机制已深受地质学家的关注和 研究。
一、俯冲增生杂岩的表现宏观特征
（Samantha R. BarrFra Baidu biblioteket al. 1999）
F2
N=77
C
2、地质路线调查的主要内容
路线地质调查涉及到岩石学、地层古生物学、构 造变形、变质作用特征、接触关系和层序等方面。 因此，扎实的地质基础知识是野外地质测量的关 键。
1）岩石学方面
岩石学是基础，如沉积岩、岩浆岩、变质岩及构造 增生杂岩或造山带混杂岩中，识别深海复理石建造、 海山建造及超高压榴辉岩、蓝片岩等组成是基础； 对于岩石地层的变质原岩、区域变质岩、动力变质 岩的识别是关键。
通过主成分分析准确把握吐鲁番盆地台北拗陷山前构造带的地层分布
a) 3,5,2主成分的假彩色合成图像
b) 原图像
通过主成分分析准确把握吐鲁番盆地台北拗陷山前构造带的地层分布
二、野外区域地质调查
（二）区域地质调查的程序和组织
填图工作的程序
简单地层区填图以传统的填图为主进行; 复杂地层区（非史密斯地层区）填图的合理程序主要表现在两个方面：
A.M.C. Sengor（1993）
—阿尔泰型（突厥型）造山带
由宽阔的消减一增生杂岩组成， 周期性向洋跃迁的岩浆弧把这些增生 楔体连同洋壳碎片焊接起来。如中亚 、图瓦一蒙古、我国新疆和东北，阿 拉斯加和日本等。
IODP和DSDP研究表明：
俯冲、增生造山作用形成的俯冲杂岩由复理石和 混杂堆积组成。尽管俯冲杂岩在碰撞之后经受 了强烈的构造变形和变质作用，但其仍保留了
色哇组（J1-2s）-色哇大比例尺图
（三）地质路线调查工作
1、地质路线的布置
根据地质构造复杂程度和露头发育情 况，合理布置观察路线。衡量地质路线布 置是否合理，主要根据是否能达到填图比 例尺所规定的研究精度，能否有效的控制 和不遗漏按照填图比例尺应填出的构造地 质现象和地质体。
1）对于线状展布的构造以穿越为主； 2）对于重要的构造现象应辅以追索。
第三部分 构造的野外工作方法
国外地质填 图相关要求 参考书
弧后 盆地 地层 系统
岛弧弧间 盆地 地层 系统
弧前海沟 系统
海 山 地 层 系 统
大洋 盆地 地层 系统
裂离 地块 地层 系统
大洋 盆地 地层 系统
被动 陆缘 地层 系统
2011年
Cowan, 1985
Festa et al.， 2010
Codegone et al.,2012
Wakabayashi et al., 2011 Wakita,2013 Saito et al.,2014
板块俯冲形成的增生－杂岩带
板块俯冲形成的增生－杂岩带
蛇 绿 岩 就 位 机 制
就位方式不同
变形样式
构造组合形态 变质程度 不同
洋壳残片
物 质 组 成
岩 块 台地相岩块
外来岩块
斜坡相岩块 基底岩块
深水细碎屑沉积 基 质
岩块改造而成的细粒物及构造岩
挤压增生岩块及韧性断层 增 生 杂 岩 带 内 部
• 1、发育很宽的增生杂岩带，宽度几十—几百公里，主 要成分为形成于大陆边缘半深海—深海相的复理石细碎 屑岩建造与大洋表壳沉积物，以及规模不等的外来岩块 ，这些强烈面理化的碎屑岩以基质的形式存在，包裹蛇 绿岩残块及高压变质岩。 • 2、增生杂岩带中包括规模不等、成分复杂的（刚性） 岩块，这些岩块往往具有迥异大地构造相，岛弧、洋壳 、洋岛、弧前盆地等及陆块残片（包括盖层与变质基底 ）均有可能卷入主动大陆边缘的巨型增生系统（潘桂棠 等，2008；袁四化与潘桂棠等，2009）。 • 3、增生造山带可以分为后退和推进类型。后退的造山 带（如现代西太平洋）响应下盘俯冲区的上冲板块，进 行着长期的扩展并具有弧后盆地​ 的特征。推进造山带（ 如安第斯山脉）发展的环境中，上冲板块朝着下行板块 发展，导致前陆褶皱，冲断带和地壳增厚。
2）构造变形方面
在相同的变形环境和机制下，岩层的 能干性不同，其变形构造特征明显各异。 如石香肠构造、褶皱样式、劈理弯曲与折 射等。调查中除了认识构造变形外，更重 要的是合理划分岩石地层单位。
3）变质作用方面
主要收集区域变质作用中变质相指相 矿物或矿物的组合，了解进变质与退变质 作用，特别注意变质相带界线与岩石地层 与构造关系方面的野外资料，野外要区分 出韧性剪切带相关的糜棱岩。
增生造山带及构造研究方法
王根厚 中国地质大学（北京） 2015年11月25日
第一部分 俯冲增生造山带研究
中国大地构造图
南天山对接带
1:2500000
阿尔泰 -兴蒙造山系
华北陆块区
宽坪 -佛子岭对接带
印度陆块区
扬子陆块区
钦杭对接带
台东弧盆系和南海弧后洋盆
我国造山带区大于稳定克拉通区，必须强化造山带地质调查方法研究，夯实造山带地质填图基础
1、先填图后测剖面；
2、先填图后在进行关键区段重点研究，建立研究区总体构造样式；
填图工作的组织
就复杂地层区填图地质填图而言，组织形式主要突出两个方面： 1、系统学习、对填图区地质现象的统一认识 2、分组、分片填图为主，交流讨论随时进行。
色哇组（J1-2s）-色哇大比例尺图范围
色哇组（J1-2s）-色哇大比例尺图
雪水河 增生杂 岩构造 样式及 变形变 质序列
B处前两期构造特征及其叠加关系
蓝 岭 地 区 变 增 形 生 变 杂 质 序岩 构 列造 样 式 及
蓝岭构造置换样式的自然剖面
A处大理岩的构造变形特征
大理岩紧闭褶皱的转折端
大理岩的构造石香肠
B处大理岩的构造变形特征
C处大理岩的构造变形特征
海洋地球物理勘探和深海钻探已经表明：
下冲板块沉积物在增生楔变形前缘增生的复杂构造地质作 用主要是“前缘增生（frontal accretion）”、“刮削 作用（offscraping）”、“底侵作用（underplating） ”和“前缘构造剥蚀作用（frontal tectonic erosion ） ”。前缘增生和刮削作用实现增生楔侧向增长，底侵作用 同时实现增生楔发生垂向和侧向生长。前缘构造剥蚀作用 为前端新逆冲岩片的形成及其这些活动逆冲岩片顶部沉积 盆地形成提供物源（von Huene and Lallemand, 1990）。 由此可见，增生楔形成过程是引起陆壳侧向和垂向生长过 程(Moore et al.,1991; von Huence and Scholl, 1993; Ye et al., 1997) ，也是山脉的初始形成过程 (Ohmori et al., 1997)。增生楔及其顶部盆地的形成可 为消减带处陆壳生长以及造山带演化提供重要信息 （Sengor, 1991）。
1）客观性：对地质现象进行具体的如实描述和测量准确；
2）完整性：一是总体记录完整性、二是单项记录完整性； 3）连续性：点、线、面有机结合； 4）统一性：理论和指导思想统一，概念、术语和格式统一； 花纹、符号、代号统一； 5）直观性：地质编录要图文并茂，照片和素描必须具备。特 别是构造变形要以素描为主。
• 4、增生杂岩带变质、变形作用强烈，但洋壳俯冲期塑 性流变构造常作为其主体构造样式，发育巨型的韧性剪 切带，并且可能主导了岩块的混杂就位过程（ Liang and Wang et al., 2012 ）。 • 5、增生杂岩带中发育有钙碱性火山岩和花岗岩带，也 可能发育有同碰撞花岗岩带。造山带中增生的火成岩组 合的可分为三种类型，这取决于他们是否来自海山、洋 脊、或者是否与俯冲蛇绿岩有关（Costas Xenophontos,2004）。。 • 6、遍布时空的加积造山作用代表着形成及保存各种各 样矿床类型极端优越的背景。从大陆边缘或者洋内盆地 背景下活跃的岩浆弧，到发展成各种各样的弧壳环境， 例如大陆边缘变形和剥落作用的前弧和后弧。
4）接触关系方面
接触关系包括不同级别和相同级别岩 石地层单位间的接触关系，尤其构造混杂 带，岩块之间的接触关系。接触关系的识 别是个地质认识和地质思维的问题，要正 确对待。
150
Chc
Ar
2m
34 2 52 5 50
5）地层层序方面
3、地质剖面的测量
剖面工作涉及到剖面工作阶段、选择剖面位置、 解决重要的地质问题、收集各种原始资料、采 集各种样品。
• 大量研究表明，增生型造山带有以下基本地质特 征 • （Sengör, 1991, 1993；李继亮，1999，2004； Cawood, 2007, 2009；袁四化与潘桂棠，2009； 王根厚等，2009，Xiao et al.，2010；李光明 等，2012; Liang and Wang et al., 2012 ）：
1）确立了填图单位和第一阶段填图基础上进行； 2）剖面位置选择在地质内容齐全、露头较好，尽可 能解决重点问题的地段；
3）剖面测制既可以分段，也可以局部追索测制；
4）比例尺一般1：2000——1：5000。
4、地质记录工作（建议：用传统的填图方法 与数字填图结合进行野外描述、记录，加强素 描）
地质记录要保证其客观性，同时还要注意完整性、连续性、统 一性和直观性。
俯冲－增生杂岩带的填图
俯冲－增生杂岩石无论在平面上 还是剖面上都为“透镜状”，变 形分解的作用明显，可划分为三 个区域：核部无应变区，托尾共 轴收缩变形区，边缘单剪变形的 强面理化带。
增生造山带填图理论和方法
以“基质”和“岩块”为基本填图单 位，客观填绘增生杂岩带的物质组成， 通过详细的构造几何学、运动学调查 研究查明变形 - 变质序列，在此基础 上厘定构造环境，探讨演化过程
俯冲期构造
(残留构造)
蛇绿岩变形构造（韧性边界）
逆冲推覆构造岩片
（多为相邻陆缘浅海沉积）
构 造 组 成
碰撞期构造
（主体构造）
脆性断裂 隆升走滑构造
（叠加改造构造）
等厚褶皱
边 界 断 裂
非透入性劈理 韧性剪切带（糜棱岩）
脆性断裂（碎裂岩）
俯冲-增生杂岩特征
变质杂岩系形成过程明显的“集成性”。“集 成性”主要表现为：(1) 岩系内部的等时介面往 往受到复杂的构造置换，难以在宏观填图尺度上 加以追索；(2) 杂岩系所涉及的整体时空范畴往 往是“单向有限”的，类似数学上的“半序空 间”，也就是说，杂岩系通常有比较确切的时代 上限，而其时代下限往往是不确切的，它取决于 杂岩系组构所“集入”的原始成岩空间。杂岩系 时空范畴类似一个“奇异吸引子”，其内部信息 必然是“混沌有序”，并具有“分形”的特点。
蓝片岩与大理岩构造样式(同斜褶皱)
0
S1
N=41
B
0
max. dens.=6.90 (at 134/ 12) min. dens.=0.00 Contours at: 0.60, 1.20, 1.80, 2.40, 3.00, 3.60, 4.20, 4.80, 5.40, 6.00, 6.60,
一定的原始特征（如复理石的碎屑组成、地 层序列、沉积构造和古生物等）和残留各种 变形记录。研究这些残留地质信息如高温低 压变质岩石－蓝片岩、榴辉岩可能残留有岩 石发生高压变质作用之前的矿物组合和构造 样式，记录着洋壳俯冲-增生的演化历史，是 研究解造山带深部构造-热演化的珍贵样品。
（Samantha R. Barr et al. 1999）
E
S2
S1
E
第一期右行剪切
第二期南北向收缩
第三期纵弯褶皱
XY面
XZ面
物性填图意义：俯冲－增生杂岩填图为构造 与岩性双重填图法，不但要根据物质组成差 异圈定不同地质体，而且对圈定的地质体赋 予不同的属性，这对物质组成相同而属性不 同的单元尤其重要。 构造填图意义： 物质变形样式（几何学）是 俯冲－增生杂岩形成温压条件的指示，运动 学组合是岩块就位过程的反映。 俯冲－增生杂岩填图的理想：物性与构造变 形的有机结合！