区域大地构造复习提纲
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大地构造研究的主要方法:(一)历史-构造分析法(历史分析法)
历史-构造分析法—是以各种地质、地球物理和地球化学等资料为基础,按地史发展顺序,探讨不同阶段大地构造发展的特点,着重研究和比较地壳、地幔各部分构造的发生、发展和转化,找出它们之间的共同性和差异性,阐明它们的运动规律
包括7方面的分析内容:
1、地层-沉积特征分析
根据地层发育及岩性、岩相、厚度、接触关系和古生物组合在时空分布上的变化,恢复各时期的古地理、古气候和古生物地理区,进而了解不同时期构造环境与分区(如隆起与拗陷的位置、时间、性质、大小、形状、幅度等)
2、岩浆活动分析
时空分布、产出特点岩浆演化过程恢复岩浆活动的构造环境总结不同构造区岩浆活动特征
3、构造作用分析
构造运动的时空分布、类型及强度差异重塑地壳构造运动史,划分不同类型构造区
4、变质作用分析
变质岩的时代、岩性、分布、变质相变质作用产生的条件分析构造环境
5、成矿作用分析
据成矿作用与各种地质因素的关系,研究各种矿产的控矿条件,确定成矿大地构造环境和找矿方向。
6、地球物理分析
利用各种地球物理勘查资料,分析地壳深部物质组成和结构差异。
7、地球化学分析
根据各种地球化学资料,研究元素在时空上的分布规律及地球化学场;为构造分区和找矿区划提供重要资料。
还可通过陨石、月岩地化资料的分析对比,探讨地球内部的物质成分
(二)力学分析法
力学分析法是从研究各种构造的力学性质、组构方位、生成次序及成因机制入手,重塑形成各种构造的应力场及其演化规律。
李四光提出。
三)历史比较法(“将今论古”方法)
是把现代地球上所见的各种地质构造类型和地质作用,与地史上保存下来的各种地质记录相比较,找出两者间的类似之处,并推论地史上这些地质构造类型的演变规律的方法。
如:
大陆边缘-发展中的地槽蛇绿岩套-洋壳残留体浊流沉积-复理石建造
注意:一般来说,中生代以来的情况与现代大体相似,可对比性强,古生代以前特别是前寒武纪的情况与现代差别极大,不能简单对比
(四)构造比较法
根据各种地质、地球物理、地球化学和遥感地质资料的综合分析,找出不同地区某一尺度上的相同的本质,划分不同级别、不同类型的构造单元的方法。
如:
地壳类型及其特征:大洋型地壳---是分布于大洋盆地之下的地壳.它的结构总是比大
陆型地壳更为均一,自上而下,系由沉积层和硅镁层(5—6km)组成,平均密度为3.0克/立方厘米,缺失硅铝层。
大陆型地壳----是主要分布在大陆上和被海水淹没的大陆部分(大陆架、大陆坡和内海)的地壳。
它自上而下系由沉积岩层、硅铝层和硅镁层所组成,大陆地壳平均厚度35km,但很不均一。
●岩石圈速度结构的概念:地震波传播速度取决于地球介质的弹性和密度,壳幔速度
结构在空间上存在明显不均一性,壳幔结构具多层性,各分层地震波速度及其梯度明显不同,其间可存在高导低速层;不同Vp、Vs速度层的厚度、埋深、分布范围、稳定性、速度梯度等存在显著差别。
大陆壳速度分层(上地壳vp=5.9-6.3 km/s;
中地壳vp=6.4-6.7 km/s;下地壳vp=6.8-7.6km/s)
Vp、Vs的含义及其在地球分层结构研究中的作用:对地球内部结构有了较为明晰的认识。
壳内低速层的概念及其形成原因:塑性为主,是指地壳内存在的地震波速度低于正常梯度的高导低速层。
(年轻造山带可不只一个)
目前认为;上地壳(15km以上)低速层与含水和岩石破碎有关
下地壳(15-20km以下)低速层与局部熔融有关
●壳幔速度结构不均匀性的表现:壳幔结构具多层性,各分层地震波速度及其梯度明
显不同,其间可存在高导低速层;不同Vp、Vs速度层的厚度、埋深、分布范围、稳定性、速度梯度等存在显著差别。
不同构造区Moho面特征形态显著不同,壳幔速度结构的不同,与岩石圈物质组成、深部热状况和物相物态及动力学条件密切相关。
●地壳化学结构特点:中、上地壳成分接近花岗质-闪长质层;下地壳接近闪长质-
花岗闪长质层,下地壳底部才可能有基性麻粒岩;大陆边缘可能由薄的大洋型硅镁层和大陆型硅铝层组成,Vp7.7-7.8km/s,厚15-30km。
称过渡壳.洋中脊和大洋盆地中,地壳底部Vp7.1-7.6km/s,为壳幔混合层。
富集地幔、亏损地幔:富集地幔--指大离子亲石元素(K、Rb、U、Th)富集的地幔;
亏损地幔--指大离子亲石元素(K、Rb、U、Th)亏损的地幔;
不同构造区环境玄武质岩石的元素组合特征:岛弧环境玄武质岩石:富集LiL(大离子亲石元素,即K、Rb、Cs、Sr、Ba、Th 等);
大陆内部玄武质岩石:同时富集LREE、LiL和HFS
大陆各种环境(包括克拉通与岛弧)的钙碱性玄武岩:只富集LREE、LiL;
大洋拉斑玄武岩稀土配分模型分为:亏损型(N-MORB),指LREE强烈亏损;过渡型(T-MORB),具平坦或轻稀土富集;富集型(E-MORB),轻稀土不同程度明显富集;
一般认为:N-MORB形成于强亏损地幔源区的高度部分熔融(>15%);E-MORB源于较深的富集地幔源区;
中国岩石圈结构基本特点(7方面):1、大致以贺兰-龙门山(E105-110°)为界,东西两部岩石圈和软流圈结构差异很大:西部的“层状结构”较明显;东部呈“块体镶嵌结构”(或“蘑菇云构造”,袁学诚,2006;见图)。
2、西部岩石圈厚度大,130-200km,软流圈薄,40-100km;东部岩石圈薄,50-100km,软流圈厚且变化大,200-300km。
3、秦岭-华北块体100-150km深区段以低速为主体,50-100km和150-400km都表现为高速体与低速体陡立间列.4、东亚至西太平洋地区深70-250km区段存在一个巨型低速体.5、以贺兰-龙门山构造带为界,可把中国的岩石圈划分为2个岩石圈构造域和6个岩石圈块体:中亚岩石圈构造域(Ⅰ)(1)西域岩石圈块体(Ⅰ-1)(2)青藏岩石圈块体(Ⅰ-2)东亚岩石圈构造域(Ⅱ)3)松辽岩石圈块体(Ⅱ-1),包括西蒙古高原(4)华北岩石圈块体(Ⅱ-2)(5)华南岩石圈块体(Ⅱ-3)(6)南海岩石圈块体(Ⅱ-4)
6、不同类型构造区岩石圈结构明显不同.
7、中国东部岩石圈呈“上老下新”年龄结构
地壳上地幔构造类型划分的依据:应注意不同学术观点的划分和要点。
但基本类型(活动型和稳定型构造单元)及其特点.一、槽-台学说的方案,主要根据大陆地质资料的分析对比,把地壳构造类型分为两种基本单元:地槽-地壳上的强烈活动带,地台-地壳上的相对稳定区二、布鲁内(Brune,J.N,1969)的分类:是一种即考虑地壳又考虑地幔的分类.1、稳定地幔的大陆地壳包括地盾、内陆(地台),很稳定或稳定的构造区
2、不稳定地幔的大陆地壳包括盆-岭、造山带、岛弧、大陆裂谷等,活动性极强
3、稳定地幔的大洋型,地壳指大洋盆地,较稳定
4、不稳定地幔的大洋地壳包括洋脊、海沟等,活动性强
三、黄汲清分类(1980):大陆稳定区-具大陆型地壳的地台,大洋稳定区-具大洋型地壳的地台。
是地史构造单大陆活动带-包括大陆裂谷活动带(东非裂谷)和大陆边缘活动带(中国东部)大洋活动带-即地槽活动带,包括大洋裂谷活动带(洋脊)和大洋边缘活动带(安第斯)
四、板块构造观点的分类:Ⅰ、地壳(岩石圈)分离带---大陆裂谷(如东非红海等)
大洋裂谷(如大西洋脊等)边缘海或小洋盆(如南海、亚丁湾等)Ⅱ、岩石圈板块滑动区(坚稳带)--大洋盆地(如太平洋等)大陆被动边缘(如大西洋沿岸等)地台或结晶地盾(如华北、北美、南非等)转换断层(包括裂谷-裂谷型、裂谷-俯冲带型、俯冲-俯冲带型转换断层)Ⅲ、岩石圈板块汇聚-碰撞带(造山带)--岛弧,安第斯型大陆边缘,深海沟,科迪勒拉型大陆边缘俯冲带(洋壳-岛弧型、岛弧-大陆型俯冲带),板块碰撞带
地槽的概念:地槽是地壳上具有强烈活动的狭窄长条状地带,早期强烈差异下降接受沉积,后期强烈上升形成巨大褶皱山系,它是与地台相对立、相比较而区别的,在时间上一般是指古生代以来曾有过强烈活动的地带。
地槽的基本特征:外形--狭窄长条状地带;性质--强烈活动带,经历强烈下降褶皱上升过程时间--古生代以来曾有过强烈活动的地带,如中国的天山、秦岭、祁连山、昆仑等. 1、沉积特征--总体特征:沉积物呈带状分布,厚度巨大(可达万米),以海相为主,岩性、岩相及厚度在横向上变化显著。
硬砂岩建造----分选性和磨园度差,成分复杂,多含易分解的长石、岩屑和暗色矿物的碎屑岩。
硅质-火山岩建造------由硅质页岩、碧玉岩及细碧岩、安山玄武岩、石英角斑岩及其凝灰岩等组成的岩石建造。
复理石建造---由砂岩和泥(页)岩呈有规律交替出现的复杂巨厚海相碎屑沉积。
磨拉石建造--以陆相为主,以紫色砾岩、长石砂岩、复矿砂岩占绝对优势,夹泥质岩,厚度变化很大的砂岩。
沉积建造序列——一定构造单元中,随构造演化阶段的不同,沉积建造类型出现的先后顺序。
地槽的沉积建造序列为:硬砂岩建造硅质-火山岩建造复理石建造磨拉石建造双(对)变质带:一侧为高温-低压带及广泛发育花岗岩为特征;另一侧为高压-低温变质带及大量基性-超基性岩为特征。
地槽偶的概念-----地槽的特征在不同地区的地槽或同一地槽不同构造带的反映程度不同。
地槽偶(Geosynclinal couples)--在空间上成对出现的优地槽和冒地槽组合模式。
1)单偶—由不对称极性的优地槽和冒地槽组成。
2)复(双)偶—由对称极性的优地槽和冒地槽组成
地槽的发展---1、下降阶段2、上升阶段3、地槽期后阶段(褶皱系发展阶段)地槽发展结束。
在褶皱山系中及边缘形成新的拗陷,堆积陆相磨拉石建造,不整合于地槽期沉积建造上
地槽迁移---原有的地槽因褶皱成山而并入稳定地壳单元,使后者范围扩大,新的地槽又在它的边缘形成;这个新形成的地槽以后又褶皱成山,在它的边缘又有新的地槽出现。
这种在平面上表现出来的地槽迁徙现象被称为地槽迁移。
地槽旋回--槽台论者将地槽从开始形成坳陷,继之强烈沉降到地槽回返闭合,褶皱上升形成山系的演化过程称为地槽旋回。
构造旋回--又称造山旋回,大地构造旋回“槽台论”把一段时间内,在其中原来的活动带通过前造山带、造山带和后造山带演变为稳定的造山带(或称年青地台)
褶皱幕--地槽发展中存在能量相对宁静和爆发的时期,把能量爆发时期称褶皱幕
构造层---某一特定构造旋回中形成的地质综合体,包括沉积建造、岩浆建造、变质建造和构造变形特征等。
褶皱系--是由若干个褶皱带和夹持其间的中间地块所组成的一个大尺度的、地壳上的一级构造单元。
造山带---经受强烈褶皱及其他变形而形成的规模巨大的线(带)状大地构造单元。
由一定地质历史时期中的活动带演化而成,并相对于稳定的克拉通存在。
地台的概念:是指前寒武纪以来地壳上的稳定地区,它具有双层结构,即有强烈褶皱变质的基底和较稳定的沉积盖层组成,两者之间为角度不整合。
地台的基本特征:1、结构特征,双层结构2、盖层的沉积特征, 沉积厚度较小,一般只相当于地槽的1/10;岩性以砂质岩、泥质岩和碳酸盐岩为主;岩相以浅海相为主,部分海陆交互相和陆相;岩性岩相及厚度变化小,发育典型的地台型沉积建造:
石英砂岩建造(石英及硅质岩屑含量>95%),碳酸盐岩建造,铝土-铁质建造(铝土岩+铁质岩及耐火粘土,形成于海侵岩系底部),含煤建造, 红色碎屑岩建造3、构造特征,盖层的构造变形较微弱,主要由平缓开阔的断续型褶皱,断裂构造以正断层为主,主要发育在地台边缘。
4、岩浆活动,地台阶段的岩浆活动无论规模、岩性和活动方式均与地槽不同.
5、变质特征,沉积盖层一般未受区域变质,局部可见动力变质和接触变质。
6、矿产特征(1)基底岩系中的矿产,以变质型为主,主要矿种有Fe、石棉、石墨、Au、斑岩铜矿和与基性-超基性岩有关的Cr、Ti等(2)盖层中的矿产,以外生矿产为主,主要矿种有Mn、
Fe、P、Al 、V煤、石油天然气、盐类及建材等. 7、地球物理特征,地台区有固结的基底,地壳刚性较大,厚度中等,稳定性较好。
8、外形特征,多呈面状,面积可达数十-数百万km2,最大的非洲地台2000万km2
地台的发展的一般过程----1、地台发展早期(差异升降期),差异升降较明显,内部隆拗分异仍较大,边缘出现带状隆起和拗陷,沉积岩相及厚度变化亦较大,局部有火山、褶皱、断裂活动。
2、地台发展中期(相对稳定期),主要表现为整体缓慢升降,沉积厚度小,岩性、岩相、厚度在大范围稳定,发育典型的地台型沉积建造(石英砂岩建造、碳酸盐岩建造、含煤建造和铝土-铁质建造),构造活动、岩浆活动十分微弱。
3、地台发展晚期(断块差异升降时期),地壳活动性开始增强,全区上隆,脱离海浸,内部出现较明显的断块差异升降,形成大小不一的陆相断陷盆地,其中堆积红色碎屑岩建造、含煤、含油及膏盐建造,有的出现陆相火山岩建造。
结晶基底--混合岩化、花岗岩化普遍,变质程度深的基底,常形成绿岩带.
褶皱基底--混合岩化、花岗岩化不发育,变质程度浅的基底。
地槽褶皱系及地台中的二级构造单位和划分依据:
深断裂的概念及鉴别标志:是一种在空间上或平面上规模很大,延伸很远的断裂带,长达数百-数千km,宽数-数十km;它在时间上具有长期发展过程或多期活动的特征;在组合上是一种巨型破碎带.
深断裂按深度及动力学条件划分的类型及其特征或鉴别标志:(一)按深度的分类-- 1 超岩石圈断裂2 岩石圈断裂3 地壳断裂4 基底断裂超岩石圈断裂特点:切穿岩石圈并进入软流圈,一般为大陆与大洋或岩石圈板块的分界线,断裂带上发育良好的蛇绿岩套(Ophiolite suite)、混杂堆积(Melange),伴有双变质带(Paired metamorphic belts),火山和深源地震强烈(震源深>70km),是重要的地球物理分界线。
岩石圈断裂特点:切穿岩石圈,但未进入软流圈,一般为二级构造单元的分界线;断裂带上发育超基性岩,但缺乏典型的蛇绿岩套;是强大的深源地震活动带;重、磁异常明显,形成陡梯度带。
地壳断裂特点:切穿地壳到达Moho 面;常控制基性岩及中性岩分布;有中浅源地震活动(震源深<70km);磁异常和地热异常较明显。
基底断裂特点:切穿地壳上部,未到达Moho 面;常控制中酸性岩分布;可出现浅源地震活动;磁异常和地热异常较明显。
(二)按动力学条件的分类--1、挤压型深断裂,由区域挤压作用下形成,常与造山带的强烈褶皱伴生。
以推覆构造和挤压俯冲带为代表。
推覆构造——由一系列彼此叠置的巨型平卧褶皱及低角度逆掩断层构成的复杂构造带。
俯冲带或地缝合线——前者位于大陆边缘,为洋壳向大陆俯冲的构造带。
后者为大陆与大陆碰撞带。
标志--蛇绿岩套、混杂堆积,双变质带等;蛇绿岩套完整剖面(由上而下):(4)深海沉积,以放射虫硅质岩最为典型(3)枕状玄武岩(2)辉长岩侵入体,有的为辉绿岩墙群(1)底部橄榄岩,以斜辉辉橄岩为主混杂堆积--指时代和成因不同的各种外来岩块的堆积体。
2、引张型深断裂
由区域性引张作用形成的深断裂。
也称为伸展构造(马杏垣,1982),包括八种型式:地堑、裂谷、半地堑(箕状盆地)、盆-岭构造、大型断陷盆地、深断槽、滑脱断裂和韧性流动带、岩墙群等。
裂谷(rift或rift valley)-指地壳上延伸很长,切割很深的张裂带。
大陆裂谷的类型穹隆-火山型裂谷(东非肯尼亚和埃塞俄比亚),裂缝型裂谷带(贝加尔裂缝带深5-7千米,最大水深1620m)
3、平移断裂
是区域剪切作用下形成的深断裂。
特点:主断裂面平直,两侧断块相互进行水平(或沿
走向)错移,水平位移量巨大,可达数km-数百km;断裂两侧不同时代地层岩相带、构造带、岩浆岩带、成矿带和地球物理异常带有规律的按时代顺序成对应比例错移。
4、层间滑脱断层,是岩石圈内近水平的巨大滑动面,产生于地壳和岩石圈的不同深度,将岩石圈分割成叠板式的成层结构。
由于是层间滑动所造成,故也称拆离构造。