6克拉通1311
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例——
◆石英砂岩建造: 碎屑磨园度及分选性均好,成熟度高(单 一耐风化的石英颗粒占绝对优势)。反映了因地势平坦,需经 长距离搬运、沉积的成岩作用,其大地构造环境则是反映稳定 型的大陆地壳。 ◆石灰岩建造及石膏-白云岩建造:质地纯为特色,与地槽造山区同类型的、混有较多泥沙杂质者明显不同,是洋盆、湖 盆等场所平坦台地型沉积。其大地构造环境代表稳定型的大洋 地壳。 ◆铝土-铁质建造: 出现在海侵岩系底部,多与平行不整合 之古风化壳有关,反映相对稳定的升降运动。华北的本溪组即 是,华南CP之下D之上古风化壳亦有类似建造(秭归宁乡式铁 矿,张庆庆,马仲智等,2011)。规模大者可构成工业矿床(巩 县铝土矿)。 ◆含煤建造:特点略,但大型煤田均发育在克拉通地区。
4、地质构造特征:分别表现为—— ★喜山型(俯冲盘): ①与俯冲反向的褶皱、大型推覆构造发育,台缘强烈变形; ②山前磨拉石巨厚;③台内岩浆活动是由于滞后扩张所致—— 德干高原玄武岩台地形成于K-Q之间,东西1500Km,南北 1400Km,厚3000m(孟买),面积50万平方公里。④一般情况 下,已固结硬化的地台基底是以断块为主的变形,强烈的褶皱 作用少有发生。但若有足够大的作用力也会引起强烈的褶皱和 推覆构造,印度地台北缘就是一例——喜马拉雅山主脉并非地 槽型褶皱带,而是在碰撞作用下印度地台北缘发生了反向(指 向俯冲盘)的逆冲断裂-推覆构造及伴生的紧闭褶皱带,其轴 面与断面均向北倾斜。 ★中亚型(仰冲盘): ①断块运动为主, 形成断块山和相间的断陷盆地,可伴 有褶皱作用;②岩浆活动不强烈;③山前新生代磨拉石堆积巨 厚,在塔里木山前达4-5千米,大致与昆仑山、羌塘高原高度 一致,反映了强烈的断块抬升。
华北克拉通的汾渭地堑/裂谷 扬子克拉通上扬子峨眉地区
二.滨太平洋型(俯冲型)
1、地质构造特征:出现强烈的岩浆活动、断块和褶皱作用;形成大小不等 的陆相盆地,可有厚度大的沉积;内外生矿产丰富。 2、活化机制:区域应力场—板块边界为汇聚挤压性,斜向俯冲为压扭性, 弧后扩张为张性。 洋壳板块俯冲于大陆壳之下,在其上盘的大陆区产生上述活化现象。日 本学者松田和上田(1971)提出太平洋型造山作用的双带概念——靠洋侧的 外带和靠陆侧的内带:前者即沟-弧-盆体系∕地槽系统;后者则是指对大陆地 壳的影响区,即地台活化区,二者是统一的板块俯冲的产物(将地槽形成 与地台活化有机联系起来了)。 3、活化影响范围:活化区的宽度与俯冲带倾角有关。若陡侧窄,反之则宽。 陡者,活化区难易划出,即与岛弧系统难易区分;缓者可达千公里之上。 如西太平洋活化西侧可推测到贺兰-六盘山一带(杨森楠,P326)。 此类活化区包括了其前存在的各种构造单元,不但有俯冲之前的地台, 也有地槽/造山带,即不管其过去构造历史和构造单元如何,凡俯冲作用 扫掠所至,皆卷入构造活化之中。 我国东部受到太平洋板块影响而活化(中新生代);杨子克拉通西部康 滇地轴在古生代-中生代受到西侧洋壳俯冲干扰,中新生代受印度板块影响 也属于此类型活化(骆耀南,1983,地球科学83-3-P93;金性春,1987,P194);藏北白垩纪活化则与特提斯洋壳向北俯冲有关(赵温霞等,1974-1978)。
任纪舜等,1999,2002)。
6、与拆沉作用和岩石圈破坏减薄有关(见后, 郑建平等,
1990-2010 )。
四、活化∕破坏的共识 上述达到的共识,即引出的现代 基本概念是,造山带转化为相对稳定地 台之后,还可出现强烈的构造变动、频 繁的岩浆活动及区域变质作用、不同类 型的成矿作用等现象(地质事件)。板 块观点认为,这些现象实际上是在稳定 的地台区形成新的板块边界(如裂谷两 岸)或受到板块运动影响的地区——远程 效应。
注:A-γ——具有非造山期(Anorogenic)、碱性(Alkaline)和无水 (Anhydrous)之特点,取三词词首 A 而命名。表现出①岩性主要是与碱性花岗岩 和正长岩演化系列有关的黑云母花岗岩; ②花斑结构和晶洞构造发育,证实是近地 表侵入而成,是具有潜火山性质的花岗岩类; ③ 是克拉通区-地台区-地盾区与其活 化∕破坏有关的岩浆活动的产物; ④所代表的大地构造环境是与伸展机制有关的穹 窿或大陆裂谷-陆间裂谷,亦可是造山带深成活动结束后期的最终产物,或是造山期 后松弛阶段的产物。
§4 稳定型沉积盖层地质构造特征 本课程专指前寒武纪结晶基底之上的后寒武纪沉积 盆地,发育于克拉通边缘或内部,可以表现为凹陷=拗 陷=坳陷,也可以表现为断陷、拗拉谷和大陆裂谷。 (一)典型沉积建造 ①石英砂岩建造;②石灰岩建造;③石膏-白云岩 建造;④铝土-铁质建造;⑤含煤建造。
注1:回忆华北后寒武之古生代-中生代;华南武汉、黄石、秭归同时代的建造特征。 注2:拗拉谷( aulacogen )=坳拉槽(李思田等,2004)=奥拉槽盆地(杜远生等, 2009),最早由前苏学者提出(Schatsky & Bogdznoff,1960),是指一些条形沉积 场所从陆块边缘伸入并消失于大陆内部,类似于传统大地构造学的分支地槽或盲地槽, 俗称“台内盲肠”。其成因代表古老的张裂运动;Hoffman(1974)称为裂陷槽 (Aulacogen),并认为是夭折废弃的三叉裂谷的一支;为避免混乱,我国大地构 造奠基学者马杏垣(1985)和王鸿祯(1983,1984,1986)等均专辟论文对其进一步阐 述,建议拗拉谷( aulacogen )应仅限于大陆壳内部受拉伸裂开形成的构造,其特 征是结束时无明显的构造变形(不再褶皱造山,自然夭折),以别于断陷=裂陷 (taphrogeny )、大陆裂谷( Rift )和成因及结构不确定的凹陷=拗陷=坳陷 (depression)。
部=我国东部以及南部则是例外——与稳定盖层发展阶段 无关,是前述的、中新生带环太构造域和特提斯构造域的 产物,已属板内-陆内再造的范畴)。
一、概述 相对其它克拉通区,中国克拉通在经历了古生代稳发展后, 到中新生代表现出与典型克拉通特征不相容的现象(宋鸿林、赵
温霞、张长厚、章泽军等,1995-2010)。
§8 有关活化∕破坏的研究现状与动向 一、活化与中国大陆处于三大大地构造动力学体系有关(任纪舜 等,1999,2002)。在三大大地构造动力学体系背景下铸就的三大 大地构造域多与中国的克拉通活化有成因联系。从地球动力学 角度看,中国及邻区分属于以下三大域—— ●古亚洲构造域:是在古亚洲洋动力体系作用影响下形成的一 个大地构造区,包括古亚洲造山区/系,及其北侧的西伯利亚 克拉通南部边缘和南侧冈瓦纳大陆的北部边缘。古生代中国几 个小克拉通,即中朝、扬子、塔里木等,均属此域。 ●环/滨太平洋构造域:是古太平洋和太平洋两个前后相继的 动力体系作用下形成的一个大地构造区,包括亚洲东部环太平 洋造山区/系、中国东部陆缘活化带和中国东部裂陷盆地带。 ●特提斯构造域:在特提斯洋和印度洋两个前后相继的动力学 体系作用下形成的一个构造区,包括特提斯造山区/系、中国 西部和中亚的新生代复活山脉及其相关盆地系统 。
注:后二者影响显著!
东亚动力学体系
①
① ③
②
② 注:① GY动力体系,② TE动力体系,③HT动力体系
③
三大构造域及其复合交织关系
注:1.古亚洲域,2.特提斯域,3.环太平域域
AR TS JS SL WD DB
• 二、拆沉作用——岩石圈破坏减薄机制与模式 (一)概述 ◆事实: 华北地台在古生代发育金伯利岩,表明当时岩石 圈厚度在200km左右;而新生代的岩石圈厚度仅几十 km(忆前),表明华北地台在中生代期间发生岩石圈 的显著减薄。 ◆复习与提示: ①剥离断层/拆离断层?滑覆构造/ 推覆构造? ②大型断层为何向下延伸会变缓而被称为铲式断层? ◆拆沉作用(delamination)概念: ——岩石圈和岩石圈根部减薄。
三.碰撞型(汇聚性板块边界,挤压性环境) 1、分类:大陆碰撞可引起两方面/两类 型的活化作用—— ①喜山型—发生在原俯冲板块一侧;② 中亚型—发生在原仰冲板块一侧。当难易区 分古缝合线两侧俯冲盘与仰冲盘,或泛指大 陆碰撞引起活化效应时,则可统称为喜山-中 亚活化区。 2、活化机制:大陆壳碰撞作用,具有双 极性。 3、波及范围:从恒河平原到前苏境内, 南北两侧总计宽达数千公里。
§6 克拉通活化 ∕破坏 中国克拉通区的特殊性
东亚构造活化的萌芽思想与原始理论首先是由翁文灏提出 来的,他以华北地台北京西山为例,阐述“静久则动,三叠纪 后变故丛生,褶皱、断裂、火成岩侵入、喷发…,此间不整合 表现的造山运动及构造变动最为重要”,并将其命名为燕山运 动(1920,1927,1929)。 但“活化”(Aclivizalion)这一术语则是上世纪50年代早 期由别乌索夫提出(1954)并用试图说明,前苏远东及中国东部 广大地区中新生代出现的强烈构造运动及岩浆活动等地质现象; 在中国,陈国达(1957-1982)、黄汲清( 1984 )等亦研究发展 这一概念,发表了一系列令人感兴趣的论文、专著等成果。
B
B
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黄石实习区 铁山公园
石香肠构造—翼部,串珠状
石香肠构造—多米诺骨牌状
(三)活化 ∕破坏的几种观点: 中国克拉通区为什么活动?
1、别洛乌索夫(前苏学者,1954)称后地台阶段或地台活化, 是地台中活动的部分,大地构造属性未变,仍属地台的范畴。 2、谢音曼(前苏学者)认为地台由活化转化为地槽,非台 即槽,非槽即台,全球大陆地壳只有这两种最基本的大地构 造类型或单元。 3、陈国达(1975)称地洼发展阶段,作为与地槽和地台并 列的第三种大地构造单元类型—地洼,非槽亦非台。 4、黄汲清(1959 )提出准地台的概念,与地台活化概念 不同的是指活动性较大的地台,活动性表现在整个发展过程 中,而不仅限于中新生代。 5、与中国大陆处于三大大地构造动力学体系有关(见后,
§ 7 活化∕破坏的基本类型 一.东非型(大陆裂谷型) 1、地质构造特征:(见后,裂谷内容),形成 新的板块边界。 2、活动机制:板块扩张型,伸展环境。 3、波及范围/影响宽度:不大,一般限于裂谷 两侧/两岸。 从演化的角度来看此类活化,地槽多是在断陷 盆地/裂谷构造基础上发育而成,是地槽初始阶段; 从地台演化角度讲,则是地台后期,即克拉通破坏 阶段,因而裂谷型活化可以看作是大陆向大洋转化 的一个突破口。 我国实例:
(二)克拉通内盆地成因
◆地壳伸展:岩石圈细颈化/香肠 化。 ◆热衰减∕热沉降:热穹窿作用及其 后的侵蚀减薄或冷却收缩。 ◆克拉通边缘的构造隆升作用。 ◆陆内∕板内应力作用。
§5 大陆克拉通地球物理特征(略)
•地壳厚度一般35~40km。 •地壳结构简单。 •地热热流值较低,一般1~1.3HFU。 •重力:布格重力异常-10~-50mg,变化幅度 和梯度均较小,显示接近均衡状态。 •地震活动微弱(总体微弱,但据大地构造 环境与背景因地而已,但我国华北-扬子克拉通东
隔槽式— 背斜宽 向斜窄
•
A
B
A
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
隔档式— 背斜窄 向斜宽
N
A B A
亚洲第一人工采矿坑—铁山之逆断层
黄石实习区章山逆断层—推覆构造
主示上盘倒转系统的伴生构造: 次生线理/断层檫痕/滑移线理
黄石实习区曹家湾褶皱-逆冲断层(镜头向西)
主示下盘C-P正常地层系统内次级断层与破碎带
与褶皱相伴的次生线理构造—B型线理观察描述分析要点:①可确定构造部位, 即转折端 ( B处)发育褶皱式窗棂,翼部发育石香肠构造,在此基础上恢复 大型褶皱形态;②庞氏定律的应用,即同一成因的B型线理代表大型褶皱枢纽, 故可经统计确定中间应变轴方位,进一步确定区域应力状态
二.活化∕破坏特征(忆秭归实习所见而不赘述,故举黄石为例)
(1)区域性大断裂(剥离-滑覆-推覆构造、走滑构造)。 (2)盖层式褶皱(侏罗山式褶皱—隔挡与隔槽式)。 (3)盆地构造—我国现确认的中新生代盆地共476个,从成因上可分为断陷 盆地、坳陷盆地、拉分盆地(李思田等,2003 )。 (4)沉积建造以盆内红色碎屑岩建造和山前-山间坳陷带内的磨拉石建造为 特色。 (5)陆内∕板内造山活动(断块造山作用)常见。 (6)陆内∕板内岩浆活动频繁(非造山期),表现出: 1)其规模和形态严格受构造控制。 2)火山活动之成分皆以双峰式为主(火山岩之基性、酸性交替出现)。 3)侵入活动以碱性-亚碱性(A-γ )为主, A-γ显然与硅铝壳富 K 有关。