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文檔簡介

二、造山帶(一)概念地殼上的強烈的變形帶,呈長條狀、線狀,是褶皺、斷裂和火山活動十分發育的地帶。(二)基本地質特征形態:線狀沉積厚度巨大。典型沉積建造:復理石建造、細碧角斑巖建造、磨拉石建造、硅質巖建造3.構造變動強烈,變形復雜4.巖漿活動強烈5.廣泛的變質作用沉積建造沉積建造泛指在一定構造背景條件下,當地殼發展到某一階段時所形成的一套具有特定巖相組合的沉積巖系。沉積建造是一定大地構造和古氣侯背景下的巖石共生組合體,包括:建造的巖性巖相共生組合、建造的構造旋回(時代)、建造的區域大地構造環境、建造的古氣侯背景。因此沉積建造分析是構建古構造環境和大地構造相的重要方面。造山帶中典型沉積建造復理石建造:一種有規律的復雜互層的巨厚沉積,絕大部份為很規則的單調的砂巖和泥(頁)巖互層,或夾有少量的泥灰巖、灰巖。典型沉積——濁積巖細碧角斑巖建造:海底基性火山巖。玄武巖發生洋底變質作用后形成細碧角斑巖。磨拉石建造:出現于造山階段之后,由于造山隆起,在造山帶內部或外側形成補償性凹陷,其中堆積的以礫巖、砂巖等粗碎屑物質。一般磨拉石的出現代表一次構造運動的結束。硅質巖建造:深水化學沉積,與細碧角斑巖建造常共生,兩者也叫硅質—火山巖建造。(三)地球物理特征地殼結構厚度大,莫霍面明顯凹入,雙突型2、熱流值:較高,一般為1.5~1.8.卡/cm2.s(HFU)3、磁異常:線性排列,幅值變化大,正值往往對應花崗巖類,負值往往對應大斷裂。4、重力異常:一般負異常,負值一般-200~-300毫伽。

(四)造山帶與地槽

JamesHoll(1859)研究美國東部阿帕拉契亞山脈時發現上萬米的古生代沉積,比密西西比平原幾乎成水平產出的古生代地層厚十多倍,兩者形成鮮明的對比。他指出山脈占據了長條形的沉降地帶,其中堆積了很厚的沉積物,褶皺山系是在地殼上巨大凹陷的部位形成的。J.D.Dana(1873)稱這一巨大凹陷為地槽。歐洲學者研究Alps造山帶后發現,Alps造山帶形成之前并沒有巨厚的淺海相沉積層,但發現厚度不大的深海沉積,他們認為地槽凹陷未必表現在沉積物的巨大堆積厚度上,也可以反映在深海洋殼盆地的出現,沉積物沒有得到補償。因此H.Stille認為地槽的主要特征是后期強烈的褶皺作用。地槽發展的兩階段:早期:下降為主,差異性強,海水總趨勢是不斷加深,沉積物又粗到細,構造變動主要為伸展斷裂,巖漿活動為海底噴發的基性火山熔巖。晚期:上升為主,海侵范圍不斷縮小,直至最后脫離海侵,沉積物由細到粗,構造變動強烈,褶皺和斷裂十分發育,巖漿活動以中酸性為主,并伴隨變質作用,最后形成山脈。

(五)造山作用與造山帶概念起源:起源于早期地質學家們對地球表面山鏈成因的思考,Boue(1874)最早提出造山作用(orogeny)這一術語,指出山脈的的形成是由構造原因引起,Gilbert(1889)指出造山作用就是形成山脈的過程。顯然,早期地質學家們就已把造山作用理解為以山脈為結果的一種構造作用。

地槽理論對造山山作用賦予了構構造含義:地槽理論的推崇崇者們則更多強強調的是其構造造含義,而忽略略了其形態含義義,如Haug(1907)年將造山作用定定義為形成地殼殼起伏時的一個個構造幕,并明明確指出它是一一種可以在褶皺皺地區看到記錄錄的構造作用;;Stille(1919)定義造山作用為為“一個改變巖巖石組構的幕式式過程,這個過過程產生一些肉肉眼能看到的構構造變動,如斷斷層、褶皺、逆逆沖構造等”,,并指出造山山運動的最明顯顯的證據就是角角度不整合。Stille的這一定義具有有很強的的可操操作性,因而很很快被廣大地質質學家所采用,,并成為造山帶帶概念的基礎。。然而,限于當當時的地質認識識水平,Stille的定義過分強調調了造山作用的的短暫的幕式事事件的特征。板塊構造理論興興起以來對造山山作用的新理解解:板塊構造理論造造山作用理解為為板塊邊界的相相互作用的過程程,而板塊邊界界的相互作用往往往是長期的持持續作用過程,,從而對造山作作用又賦予了許許多新的含義,,但也出現許多多對造山作用的的不同理解。Monger和Francheteau(1987)指出“造山的形形變發生在會聚聚板塊、離散板板塊和轉換板塊塊等邊界”。。Sengor(1992)在系統評述前人人對造山作用概概念理解的基礎礎上,提出了一一個更為嚴格的的定義,提出““造山作用是一一個用以表征會會聚板塊邊緣所所有地質過程的的集合名詞”,,大陸內部構造研研究對造山作用用的一些新認識識:Sengor等的定義把造山作作用限制在會聚聚板塊邊界。但但80年代中后期以來來的研究表明,,造山作用并不不局限于板塊邊邊界,板塊內部部同樣會發生強強烈造山作用,,并形成“板內內造山帶”或““陸內造山帶””,楊巍然則用““斷裂造山作用用”來概括板內內造山作用。Weinicker(1981,1985)把強烈拉張區(如美國西部盆嶺嶺區)與強烈擠壓區比比較,劃出一類類“拉張造山帶帶”,顯然,這些對對造山作用的理理解把裂谷等伸伸展構造都納入入了造山帶的范范疇。綜上所述,目前前對造山作用的的一般理解如下下:造山作用是以收收縮擠壓作用為為主導,沿地殼殼或巖石圈的巨巨大狹長地帶發發生的所有地質質過程。強調以收縮擠壓壓作用為主導有有三方面含義::(1)收縮擠壓壓的構造體制可可以發生在會聚聚板塊邊界,也也可發生在大陸陸板塊內部,即即造山作用不局局限于會聚板塊塊邊界;(2)造山作用用是一復雜過程程,以收縮擠壓壓作用為主導并并不排除斜向會會聚擠壓的轉換換壓縮(從應力力角度為壓扭)造山作用;(3)造山作用用是一漫長過程程,形成的造山山帶更是經歷了了長期的發展演演化,因而,以以收縮擠壓作用用為主導形成的的造山帶中可以以出現一些伸展展構造,這些伸伸展構造既可以以是同造山的(造山作用過程程中的短期應力力松弛或伸展),也可以是后后造山的。青藏高原新生代代主要構造分布布圖(引自汪洋洋等,2006)圖中標示出主要要斷層的初始活活動時間,走滑滑斷層的滑移速速度以及主要縫縫合帶位置。MCT—主中央逆沖斷層層;MBT—主邊界逆沖斷層層;STDS—藏南拆離系;GCT—大反向逆沖斷層層;GST—岡底斯逆沖斷層層;NLTB—北部拉薩逆沖斷斷層系;GSB—改則—色林錯反沖斷層層;SGAT—獅泉河—改則—安多沖斷層;LRT—魯谷—絨瑪逆沖斷層;;WKTB—西昆侖逆沖斷層層帶;QT—祁漫塔格逆沖斷斷層;QTNKT—祁漫塔格—北昆侖逆沖斷層層帶;NQT—北柴達木逆沖斷斷層;NTB—南山沖斷帶;YZS—雅魯藏布江縫合合帶;BNS—班公湖—怒江縫合帶;JS—金沙江縫合帶;;AKMS—阿里瑪切—昆侖—木孜塔格縫合帶帶;SQS—南祁SQS—南祁連山縫合帶帶青藏高原下地殼殼層流構造模式式(李德威,2003)1.碎屑巖;2.磨拉石建造;3.花崗巖;4.蛇綠巖;5.韌性下地殼;6.部分熔融;7.逆沖斷層;8.正斷層和剝離斷斷層;9.下地殼層流方向向對造山帶的概念念新理解造山帶(orogenicbelt)是一與造山作用用既有聯系又有有區別的術語第一,它首先是是經歷了造山作作用過程而形成成的地殼或巖石石圈中的巨大狹狹長的構造活動動帶,有其特有有的地質特征;;第二,造山帶的的發展并不僅限限于造山作用階階段,它具有更更為長期的地質質演化過程和復復雜的物質組成成、多期強烈的的構造變形和強強烈的熱液活動動。(六)造山帶類類型的劃分不同學者有不同同的劃分方案按巖石圈板塊聚聚合階段1、陸緣造山帶帶——環太平洋洋2、陸間造山帶帶——天山—興興蒙、秦祁昆——大別—蘇魯3、陸內造山帶帶——燕山Sengor的劃分1、轉換擠壓型型2、俯沖型3、增生型4、仰沖型5、碰撞型許志琴按構造類類型劃分1、疊覆型造山山帶山鏈2、增生弧型造造山帶山鏈3、雙向型造山山帶山鏈李繼亮等的碰撞撞造山帶分類陸—陸碰撞型陸—前緣弧碰撞撞型陸—殘留弧碰撞撞型陸—增生弧碰撞撞型弧—弧碰撞型陸—弧—陸碰撞撞型(七)造山作用用與成山作用造山作用(Orogeny)以收縮擠壓作用用為主導,沿地地殼或巖石圈的的巨大狹長地帶帶發生的所有地地質過程。1、造山作用不局限限于板塊邊界2、造山作用是是一漫長過程成山作用(Mountainbuilding)指山脈的形成過過程。1、造山作用可可以包含成山作作用,也可以不不包括成山作用用,即造山不成成山2、造造山帶帶必然然包含含造山山作用用和成成山作作用兩兩階段段3、不不是所所有的的山脈脈都屬屬造山山帶(八))造山山帶其其它相相關術術語概概念拆沉作作用(delamination)拆沉作作用概概念最最初由由Bird(1978,1979)提出,,指由由于大大陸下下巖石石圈地地幔密密度較較軟流圈圈大而而產生生的重重力不不穩定定性,,當存存在適適當的的破裂裂時,,巖石石圈地地幔沉沉入于于軟流圈中中,從從而與與巖石石圈拆拆離開開來,,此即即為通通常所所指的的狹義義的拆拆沉作作用。。最近近人們對造造山帶帶的研研究發發現,,被構構造加加厚的的造山山帶地地殼下下部(大于于40km)將形成成較其其下部地地幔巖巖石密密度更更大的的榴輝輝巖(在600MPa和室溫溫下榴榴輝巖巖和地地幔巖巖石密密度分分別為3.43gcm-3和3.29gcm-3),另外,,基性性巖漿漿底侵侵于下下地殼殼底部部以及及下地地殼部部分熔融融產生生的殘殘留體體,經經過麻麻粒巖巖相變變質作作用同同樣會會獲得得較高高的密密度(3.3~3.6gcm-3),因此,,由這這些榴榴輝巖巖和基基性麻麻粒巖巖組成成的下下地殼殼也將將形成成重力的的不穩穩定性,,并將將沉入入地幔幔,構構成所所謂的的大陸陸下地地殼的的拆沉沉作用用。洋洋殼俯俯沖于于大陸陸之下一定定深度度也會會相變變為密密度較較大的的榴輝輝巖而而導致致重力力不穩穩定,,從而而造成成洋殼殼的拆沉作作用。。綜合合起來來,拆拆沉作作用應應泛指指由于于重力力的不不穩定定而引引起的的巖石石圈地地幔、、大陸下下地殼殼或洋洋殼沉沉入軟軟流圈圈或地地幔的的過程程。重重力不不穩定定是拆拆沉作作用的的驅動動力,,直接結結果是是巖石石圈地地幔和和下地地殼沉沉入軟軟流圈圈,并并引起起熱的的軟流流圈與與下地地殼直直接接觸,,從而而對下下地殼殼迅速速加熱熱而發發生廣廣泛的的部分分熔融融,引引起造造山帶帶范圍圍內廣廣泛的酸性性巖漿漿活動動。由由于重重的榴榴輝巖巖和麻麻粒巖巖等基基性物物質組組成的的巖石石圈地地幔或或下地殼沉沉入于于軟流流圈或或地幔幔中,,因而而下地地殼或或地殼殼總體體成分分將向向長英英質方方向演演化。。巖石圈圈的減減薄將將導致致重力力重新新調整整,其其結果果是深深部物物質抬抬升,,大規規模花花崗巖巖巖漿向上上地殼殼的侵侵入會會加劇劇這一一抬升升過程程。從殼幔幔相互互作用用角度度,拆拆沉作作用是是一種種十分分重要要的動動力學學過程程:它它反映映地殼殼、巖巖石圈圈地幔幔和軟軟流圈圈地幔幔三者者之間間的物物質交交換和和動力力學過過程。。1、地殼殼加厚厚2、相變變獲得得高密密度下地殼殼鎂鐵鐵質-超鎂鐵鐵質麻麻粒巖巖相變變為榴榴輝巖巖。大大陸深深俯沖沖過程程中部部分表表殼巖巖、變變基性性火山山巖和和玄武武巖質質巖石石也可可以相相變為為含柯柯石英英(或或微粒粒金剛剛石))榴輝輝巖。。3、密度度倒轉轉引起起重力力不穩穩定榴輝巖巖密度度(ρ>3.3g/cm3)明顯顯大于于上地地幔橄橄欖巖巖密度度(ρ<3.2g/cm)。這這種巖巖石密密度的的差異異引起起重力力不穩穩定性性和負負向浮浮力。。4、拆沉沉在構造造應力力的驅驅動下下高密密度下下地殼殼和部部分巖巖石圈圈通過過斷開開和拆拆沉作作用返返回地地幔5、軟流流圈上上涌,,下地地殼加加熱,,部分分熔融融形成成花崗崗巖漿漿上侵侵,殼殼-幔物質質再循循環。。拆沉沉作作用用的的基基本本模模型型(Nelson,1992,Geology)(DaviesandvonBlanckenburg,1995)板片斷斷離模模式Simplethermomechanicalmodelingsuggeststhatthepreceedingoceanicplatemaydetachandsinkintothedeeperasthenosphericmantle.Theensuingheatingwillgeneratesyncollsionalbimodalmagmatismandalsotheriseofhigh-pressuremetamorphicrocks.ThemodelhasbeencomparedtoobservationsintheAlpsandotherorogens.2、斜斜壓變變形(transpressivedeformation)研究表表明,,大部部分造造山帶帶表現現出斜斜向匯匯聚縮縮短,,而非非正向向壓縮縮,斜斜向縮縮短除除引起起垂直直造山山帶方方向的的縮短短和增增厚作作用外外,還還將引引起平平行造造山帶帶方向向的剪剪切分分量。。剪切切引力力分量量或者者沿平平行造造山帶帶的一一系列列彌散散的走走滑斷斷層分分布,,或者者集中中分布布于一一些平平行造造山帶帶的較較寬闊闊的壓壓紐性性剪切切帶中中。這這種由由于斜斜向匯匯聚作作用而而引起起的垂垂直造造山帶帶方向向的縮縮短、、增厚厚作用用和平平行造造山帶帶走向向方向向的走走滑作作用并并存的的現象象即為為斜壓壓變形形。3、側向擠擠出作作用(lateralextrusion)造山帶帶的研研究過過去多多側重重垂向向方向向,綜綜合考考慮造造山帶帶三維維運動動圖像像則是是現代代造山山帶研研究的的基本本特點點,側側向擠擠出作作用概概念的的提出出就是是典型型成果果之一一。這這一概概念是是從Tapponier運用滑滑線場場理論論解釋釋青藏藏高原原的隆隆升及及東亞亞的構構造逃逃逸的的綜合合運動動圖像像延續續過來來的,,Ratschbacher等(1991)通過過東阿阿爾卑卑斯造造山帶帶的構構造分分析及及模擬擬正式式提出出這一一概念念。基本限限制條條件::(1)造山山帶一一側存存在一一強硬硬的剛剛性體體,另另一側側是向向造山山帶楔楔形擠擠入的的地質質體或或塊體體;(2)造山山帶內內部是是一已已增厚厚的、、熱的的、重重力上上不穩穩定的的軟弱弱帶;;(3)側邊邊界缺缺乏限限制因因素。。結果::造山帶帶核部部隆起起,隆隆起形形成的的地形形高度度差,,導致致造山山帶核核部發發生伸伸展塌塌陷,,同時時造山山帶物物質沿沿造山山帶走走向向向外大大規模模擠出出逃逸逸(escaping),物質的的逃逸逸被限限制在在與造造山帶帶平行行而運運動方方向呈呈對偶偶的兩兩條邊邊界走走滑斷斷層之之間,,構造造逃逸逸速度度的差差異則則引起起眾多多平行行造山山帶走走向的的走滑滑斷層層,兩兩條邊邊界走走滑斷斷層最最為明明顯,,與此此同時時,由由于造造山帶帶的伸伸展塌塌陷和和構造造逃逸逸還導導致平平行造造山帶帶的伸伸展,,從而而使地地殼減減薄,,深部部物質質剝露露地表表。側側向擠擠出作作用模模型很很好地地解釋釋了東東阿爾爾卑斯斯造山山帶漸漸新世世-中中新世世以來來走滑滑和正正斷層層的綜綜合構構造變變形運運動型型式。。滑線場場理論論的模模擬結結果滑線場場理論論模型型向東擠擠出Tapponnieretal,1982,1986Armijoetal.,1989連續變變形模模型大陸逃逃逸模模型(Tapponnieretal.,1982)(EnglandandHouseman,1986)4、多多島洋洋與軟軟碰撞撞對中國國許多多造山山帶構構造古古地理理恢復復的研研究結結果表表明,,造山山帶的的前身身并非非是干干凈的的大洋洋,其其內部部結構構實際際極為為復雜雜,存存在著著一系系列的的不同同性質質的島島或島島弧,,包括括大陸陸碎塊塊、大大洋火火山島島以及及海山山等,,洋的的寬度度也遠遠不及及現代代的大大洋大大,介介于揚揚子地地臺與與華北北地臺臺間的的秦嶺嶺-大大別古古生代代洋是是如此此,華華南古古生代代洋如如此,,特提提斯洋洋也如如此。。殷鴻鴻福等等將這這種內內部含含有許許多地地塊、、島弧弧等所所構成成的小小洋盆盆稱之之為多多島洋洋。多島洋的特點決定定了大陸之間的碰碰撞不是一次完成成的,而是經過多多個次一級過程才才完成,碰撞造山山的總動量被分解解為多個小塊體、、多次性的小碰撞撞分動量,并且常常表現為與面對面面碰撞方式所不同同的追上碰撞方式式,碰撞強度不大大,另外眾多小塊塊體在碰撞過程中中還起一定的緩沖沖作用,使碰撞強強度進一步減弱,,因而,每一次小小碰撞常常難以立立即達到動力學焊焊合和造山的程度度,即往往粘連不不焊合、碰撞不造造山。這種小塊體體間的碰撞,任紀紀舜(1994)稱之為軟碰撞,,以區別于巨大陸陸塊間的強烈硬碰碰撞。構造遷移指各種構構造變動、巖漿活活動、沉積中心隨隨時間的發展而發發生有規律的遷移移的現象。構造遷遷移是多島洋造山山過程的重要特點點,一系列小塊體體依次有規律與大大陸碰撞造成橫向向構造遷移。大陸陸或陸塊間的碰撞撞常常不是面狀碰碰撞,而往往是從從一點開始逐漸發發展,從而造成平平行碰撞邊界的縱縱向構造遷移。5、構造遷移6、造山、后造山山與非造山構造階階段劃分碰撞、后碰撞與碰碰撞后1.碰撞作用(collision):指兩個或多個““大陸”板塊最初初的主碰撞,以大大型逆沖斷層和高高壓變質作用為特特征。2.后碰撞作

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