第四章 历史大地构造

不同大地构造背景下盆地类型及其特征
类型 特征
稳定型
次稳定型
非稳定型
基质含量最低 >90% 石英岩砾岩； 石英 砂岩； 稳定组分的 主要物质成分组 泥岩 （如高岭石粘 合 土岩） 、可燃有机 岩（如孢子煤、树 皮煤） 微量元素分配类 规则型为主 型 沉积旋回韵律 简单
基质含量 石英含量
基质含量较高 基质含量最高 90%_65% < 6 5 % 或< 1 5 % 花岗岩砾石， 长石 碎屑砂岩； 次稳定 组分的泥岩 （如水 云母粘土岩） 、可 燃有机岩 过渡型为主 复杂而节奏清晰 杂砾岩，杂砂岩、 硬砂岩， 火山碎屑 岩屑砂岩， 非稳定 组分的泥岩、 可燃 有机岩 紊乱型为主 沉积旋回相当复 杂， 从节奏明显至 无节奏
二、地槽、地台与板块构造学说
（一）地槽与地台学说 （二）板块构造学说 （三）板块构造与地槽地台的关系
What are a geosyncline & platform
地槽(geosyncline):以发育巨厚海相沉积为主的活动大地构造单元.美国学者J. Hall (1859) and J. D. Dana (1873), 在北美的 Appalachian地区创立陆缘地槽的概 念. 欧洲学者E. Suess (1875), E. Haug (1900)在Alps创立陆间地槽的
沉积体的几何形 固有型，有板状、 条带、收缩体、移 移位体、扩张体 态 席状 位体 裂谷盆地和张裂 洋中脊盆地、 岛弧 代表 克拉通盆地 边缘盆地 （被动边 海沟盆地 缘盆地）
单晶石英
岩屑
沉积组合(建造)分析
概念：在一定时期内形成的、能够反 映其沉积过程主要构造背景的沉积 岩共生综合体
概念核心：1沉积时的构造条件 2较长时期 3一定的区域范围 4综合特征(组分-结构-构造等) 构造背景分类：稳定、过渡、活动三种类型
（二）沉积物厚度分析
沉积物厚度可以反映地壳升 降运动的幅度（与基盘的下 降和物质供给的多少有关）
厚 度 升 降 幅 度 构 造 性 质 → →
沉积物厚度分析的有关概念
补偿：沉积基盘的下降速度等于沉积物的堆积速 度时，水深不变，岩相不变。 非补偿：沉积基盘下降速度大，物质供应不足， 水深变大，表现为海进序列。这类盆地也称饥饿 盆地。 超补偿：沉积基盘下降慢，物质供应多，水体变 浅，表现为海退。
Confirmation of Continental Drift
World
War II technology International Geophysical Year (IGY) 1957-58 Worldwide Standardized Seismic Network 1963-
在地形平缓的平原地区，河流沉积中的碎屑物 质可能来源于千里之外。经过长距离的搬运磨蚀， 大部分不稳定矿物受风化分解不复存在，遗留下来 的矿物经过反复冲刷磨蚀，从成分到结构均较成熟， 其稳定的碎屑成分如石英含量高，圆度和分选较好。 在高差悬殊的山区或山麓带，碎屑物质急剧堆 积，搬运不远，多数岩屑或岩块，成分成熟度和结 构成熟度低。 在平坦的陆架或滨浅海带碎屑沉积物经过滨海 带的长期簸选磨蚀，其成分成熟度高，分选及磨圆 好。 在火山岛弧周围由于地形坡度大，急剧堆积大 量具棱角的火山岩屑，形成岩屑杂砂岩，代表构造 和火山活动地区的快速堆积。 不同构造背景的沉积区具有不同的岩石矿物成分。
How to reconstruct paleoplates
板块构造开始于什么时候？岩石圈形 成以来(3800Ma or 4200Ma) 古板块构造到何处寻？大陆→山脉 为什么？大洋壳的年龄≤J2(130Ma) 古板块构造的识别标志是什么？
1 地缝合线----板块构造的最直接证据
蛇绿岩套：由基性、超基性岩（橄榄岩、蛇纹 岩、辉长岩）、枕状玄武岩和远洋沉积组成的 “三位一体”共生综合体，代表洋壳残片 混杂堆积：为不同时代、不同成因和不同板块 物质的混杂体，是海沟—俯冲带的典型产物 双变质带：指板块碰撞俯冲带附近发育的高压 低温变质带（蓝闪石片岩）、高温低压变质带 （红柱石、矽线石、兰晶石），它们往往沿缝 合线相伴出现
沉积盆地的分类方案
板块背景下的部分沉积盆地分布示意图 （据Dickinson, 1974）
（五）构造运动面分析
构造运动面，即不整合和间断面是地壳运动的直接 记录。 不整合，不论是假不整合还是角度不整合，都是地 壳抬升、遭受剥蚀的结果，前者代表了早期形成的 地层经过不同程度的变形，并通常伴有一定程度的 变质改造，遭受剥蚀，而后再接受沉积。后者反映 早期形成的地层经整体抬升，遭受剥蚀，而后接受 沉积。二者分别反映了造山运动和造陆运动的存在。 沉积间断是指沉积过程中沉积作用停止，可能与沉 积物的供给有关，也可能是地壳快速升降作用的结 果。通过对间断和不整合的研究，也能了解某一地 区地壳的构造升降历史
1）单个地层剖面反映出的海水进退往往与：eustasy, subsidence, supply有关，因而不要与海进海退相混淆。 2）地史中常见的为补偿类型沉积，其厚度代表沉积盆地下降幅度
（三）沉积相和沉积古地理分析
在不同的大地构造背景下，由于沉积盆地类型和沉积 环境特征的不同，其沉积相也不相同。在稳定的大陆板块 内部多为陆表海的浅水碎屑岩和碳酸盐岩沉积。而在大陆 板块.边缘多为陆棚海的滨浅海沉积、半深海一深海环境的 浊积岩、等深岩及泥岩沉积。 利用沉积相恢复地层的沉积环境可以帮助重建地层形 成的古地理。古地理重建的熏要手段是通过岩相古地理编 图了解地史时期的海陆分布、地形地貌特征等古地理要素 及各地理单元中沉积物类型。 地史分析中主要进行大区域沉积和构造背景分析，一 般采用比例尺小于1 ：1000万的概略岩相古地理图，如本 书地.史分论各章的古地理图。它主要表示沉积组合类型的 空间分布和构造古地理格局的密切关系。通过概略性古地 理分析可以帮助认识古海洋类型（如陆表海、陆棚海、边 缘海、岛弧海和远洋)展布。确定板块边界(俯冲带或地缝 合线的位臵等。
汇 聚 型
平 错 型
Plate tectonics
Passive continental margins
Active continental margin ( - ) 沟 弧 盆 型 大 陆 边 缘
Active continental margin----安第斯型大陆边缘
海沟－火山山弧
Plate tectonics
（四）沉积盆地分析
沉积盆地的类型和特征与其所处的大地构造位臵密切相 关，大地构造状态决定了盆地的类型和特征。 不同类型的沉积盆地的沉积相及其时空组合不同。因此， 通过了解盆地沉积物组分、沉积相、沉积体系及其时空关 系、古水流分布格局等，可以恢复盆地的性质和类型，确 定盆地的大地构造背景及其演化。 不同的沉积盆地类型和沉积盆地组合，代表不同的大地 构造背景和不同的构造阶段。如克拉通盆地主要分布于大 陆板块内部以及大洋中的微板块、地块等构造背景下。被 动大陆边缘盆地和活动大陆边缘盆地均分布于大陆板块边 缘地带，前者形成于大地构造伸展期，后者形成于大地构 造挤压期。大陆碰撞有关的盆地形成于岛弧与大陆板块、 大陆板块与大陆板块碰撞的构造背景下，形成碰撞造山带。 可以通过沉积盆地的性质、分布去恢复研究区的大地 构造背景和所处的大地构造阶段。
互补关系：板块解释槽台 地台→板块的陆壳部分 冒地槽 →被动大陆边缘 优地槽→活动大陆边缘 地槽旋回→Wison旋回
板块构造与地槽地台的关系
三、古板块的重建
1 板块构造开 始于什么时候？ 2 古板块构造 到何处寻？为 什么？ 3 古板块构造 的识别标志是 什么
Model for origin of pre-Archean crust
构造性质
稳定: 地震、火山活动少，地貌反差强度低 活动: 地震、火山活动频繁，地貌反差强度高 过渡: 介于二者பைடு நூலகம்间
一、历史构造分析的内容
（一）沉积组分和沉积组合（或沉积建造） （二）沉积物厚度分析 （三）沉积相和沉积古地理分析 （四）沉积盆地分析 （五）构造运动面分析
（一）沉积组分和沉积组合（或沉积建造）
地台的定义
地台（platform):具有平整沉积盖层 的稳定大地构造单元，通常由基底和 盖层两部分组成，其间为大型的角度 不整合面。 奥地利学者S. Suess(1875) 在东欧俄 罗斯平原创立。
大地构造分区图
地台的双层结构
地槽的分带
冒地槽
优地槽
板块构造学说
板块构造: 地球表面是由为数不多,大小不等的 岩石圈板状体拼合而成的.这些板状体(板块)相 对于赤道或地极可发生大规模的横向水平位移. 板块之间通常以大洋中脊、海沟、转换断层、 大陆裂谷和褶皱带等为边界. 板块间的离合碰撞及其相关地质现象主要发生 在板块的边缘. 该思想的创导者是德国气象学家A. Wegener(1912, 50岁殉职), 加拿大学者 W.J.Morgan(1968)对此进行了最早和最系统的 总结。
威尔逊旋回
The relationship between mountain building and the opening and closing of ocean basin is called Wilson Cycle in honor of the Canadian Geologist J Tuzo Wilson
The Geomagnetic Reversal Time Scale
Discovery of Sea-Floor Spreading
Where Does Ocean Crust Go?
Hugo Benioff, 1954
Benioff’s Interpretation
Benioff’s Interpretation Updated
1 胚胎期（东非裂谷） 2 初始洋盆期（红海） 3 成熟大洋期（大西洋） 4 衰退大洋期（太平洋） 5 残余洋盆期（地中海） 6 消亡期（阿尔卑斯－喜马拉 雅造山带）
1 胚胎期
2 初始洋盆期
3 成熟大洋期
4 衰退大洋期
5 残余 洋盆 期—地 中海
6 消亡期
固 定 论 与 活 动 论
（三）板块构造与地槽地台的关系
molasse
沉积组合与构造性质
稳定 过渡
flysch
活动
游移盆地湖泊碎 屑组合；内陆盆 近海盆地碎屑泥 山麓山间粗碎屑（磨 大陆 地 河 湖 泥 质 组 质组合； 海陆交互 拉石）组合；大陆火 合；近海盆地含 相碎屑泥质组合 山喷发—碎屑组合 煤碎屑组合 岛弧海岩屑杂砂岩 非补偿边缘海碳 —火山岩组合； 滨浅海碎屑岩或 质、硅质组合；活 海洋 半深海至深海砂泥 碳酸盐岩组合 动陆棚泥质碳酸 质复理石组合；蛇绿 盐岩组合 岩组合
Ophiolites: Oceanic Crust
Anatomy of a Mid-Ocean Ridge
蛇绿岩套 ophiolite suite
安 第 斯 型 板 块 边 界
2 沉积组合和沉积盆地的有序分布
3 特殊沉积类型
礁灰岩，厚层灰 岩，铝土矿，冰 碛岩
指示特殊的纬度
4 古地磁学方法
Worldwide Standardized Seismic Network
What Drives It: Convection
How Plates Move
现代全球板块
板块边界分类
板块的边界类型
离散型: 大洋中脊 俯冲型: 海沟 会聚型 碰撞型: 喜马拉雅山 平错型: 转换断层
离散型
第四章 历史构造分析和 古构造
历史构造分析的概念
通过对地层沉积特征和与之相关的构造-岩浆-变 质特征及其演变的研究,推断地层形成的大地构造环 境、性质和演化,相应的方法称之为历史大地构造分 析方法,相应的学科称之为历史大地构造学
大地构造活动论，是以活动论的观点认识地史时期 大陆和大洋相对于地极、赤道位臵的变化以及它们 相互之间的位臵变化。 构造演化阶段论是指地球岩石圈由简单到复杂、有 节奏和分阶段的平静演化和急剧变革相交替的演化 规律 大地构造单元论则是指在活动论和阶段论的思想指 导下，根据古大陆形成演化历程去划分大地构造单 元和分区。