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造山带野外工作方法,很有研究指导意义的著 [复制链接]

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内容简介

本书以增生造山理论为指导,以大地构造相和洋板块地质学为物质(建造)基础,以构造变形(改造)解析为主线,基于近30年龙木错-双湖、班公湖-怒江增生造山带的研究成果,系统阐述造山带区域地质调查(填图)野外工作方法。

本书可供从事造山带工作的相关人员阅读,也可作为高等院校地质专业高年级本科生和研究生教学用书。

造山带作为地球表面独特的构造单元,经历了大洋的形成、消减及板块的俯冲、碰撞等一系列复杂演化过程。换而言之,造山带是相邻板块边缘弧盆系受板块俯冲、陆陆碰撞、隆升走滑等构造作用的产物,各类地质体在横向分布、纵向排序上普遍易位、混杂、失序,具有混沌有序的特征,其物质组成及结构、构造极其复杂。实践表明,区域地质调查(填图)是研究造山带物质组成、结构、构造及时空演化最有效的手段和方法之一。

区域地质调查(填图)本质是客观真实地填绘地质作用形成的各种地质体和地质现象(如岩石、地层、构造等)的分布规律及内在相互关系,并用不同的符号、花纹、代号、颜色表示在地形图上。以王根厚教授为首席的团队,以增生造山理论为指导,以多年增生造山带填图实践为基础,以构造解析理论为主线,基于近30年的龙木错-双湖、班公湖-怒江增生造山带的研究成果,编写完成了《造山带野外工作方法》。该书的出版,对于造山带精细解剖及造山带区域地质填图具有重要的参考价值。

该书以造山带增生造山理论为指导,以大地构造相和洋板块地质学为物质(建造)基础,以构造变形(改造)为主线,以造山带地质现象识别、观察、记录与研究为主要内容,系统阐述造山带洋板块地层学、非史密斯地层学、岩浆岩岩石学、变质岩岩石学及构造地质学的野外工作方法,并对不同的地质现象的图面表达进行实例解剖。粗读原稿后,我个人认为该书有如下特点:一是对野外工作非常实用,堪称造山带野外地质工作指南;二是理论和实际密切结合,融造山带研究进展和具体方法为一体;三是以全新的思路和视角,刻画造山带的物质组成与形成演化(如洋板块地层的识别是探究造山带物质组成、非史密斯地层的识别是探究造山带结构特点);四是将遥感、岩石流变学及变质岩石学等的新方法、新理论、新认识融入造山带研究,拓宽了造山带野外地质填图的手段和内容。造山带填图方法,可为深入探索造山带地质奥秘、解决重大基础地质科学问题提供有效的方法和手段。

年以来,以王根厚教授为首席的团队在青藏高原造山带增生杂岩方面开展了持久性、创新性的工作,先后对高喜马拉雅变质杂岩、雅鲁藏布江缝合带增生杂岩及南羌塘嘉玉桥变形变质杂岩、吉塘变形变质杂岩和角木日地区增生杂岩开展系统研究,在中国地质调查局1∶5万地质填图项目支持下,完成了跨越“龙木错-双湖”“班公湖-怒江”缝合带及其夹持的南羌塘增生造山带20幅1∶5万南北走廊区域地质填图,首次提出“南羌塘印支期增生造山带”创新观点。该创新观点,对于重新认识青藏高原结合带地质特征和青藏高原构造单元划分具有重要理论意义,对于资源能源成矿规律的总结和成矿靶区的勘探部署也具有重要现实意义。在此书出版之际,谨以此为序表示祝贺。

绪论

第一节造山带研究现状

一、造山带的研究历程

造山带是相邻陆块边缘弧盆系受板块俯冲、陆陆碰撞、隆升走滑等构造作用的产物,各类地质体在横向分布、纵向排序上几乎普遍易位、混杂、失序。造山带的地质组成及结构、构造极其复杂,其主体是古老大陆(地块)边缘的岩石、地层经过多期次、多阶段强烈构造变形改造与混杂的非史密斯地层体。

多年来,造山带一直是地质科学研究的前缘领域。近几十年来,造山带构造研究历史可概括为以下三个阶段。

1.地槽回返造山研究阶段

20世纪60年代板块构造说诞生以前,地槽说在地质学中占统治地位,它的基本出发点是固定论。造山带是地壳内的沉积槽地及其回返成山,其研究着眼于槽地成因、类型性质和分布演化,发展了古生物地层对比、沉积岩相与建造学说和造山作用等一系列地槽回返理论。该阶段的造山带构造研究,在我国20世纪60年代前起着非常重要的作用。

2.板块构造的俯冲碰撞造山研究阶段

20世纪60年代兴起的板块构造学说认为,造山带是岩石圈板块在其侧向运动中相互作用的结果,是洋壳间、陆壳间碰撞或洋壳对陆壳的俯冲造成的。即造山带的形成与演化主要取决于岩石圈板块相对运动及相互作用,是板块间俯冲碰撞造山(Seng?r,),从而根本改变了地槽说的壳内槽地的沉积堆积作用和回返造山作用的观点。因此,造山带大地构造研究的中心和方法,也随之发生改变,转向板块的形成与演化及古大陆边缘地质、蛇绿岩及混杂岩带、主缝合带和俯冲碰撞构造作用,以及与之相关的岩浆活动、变质作用和成矿作用等基本问题。

3.板块构造深化及多学科结合研究阶段

板块构造学说经历了20世纪70年代大洋与大陆研究的验证,大陆上许多造山带中一系列不同层次的板片岩席不但在板块消减带边缘,而且在大陆内、板块内也发生了大规模侧向位移而形成叠覆堆置、构造变形和地壳增厚,从而构成山系。越来越多的学者发现,大陆岩石圈不是简单得像大洋岩石圈那样的刚体,它是极其不均一的,随深度变化具明显塑性流变特征,具有板块俯冲碰撞造山在内的多种形成机制。涌现出了“内硅铝造山作用”“滑线场理论”“地体说”“碎裂流说”“岩石圈分层说”等多种认识,也出现了诸如马托埃(Mattauer)的俯冲型、仰冲型、碰撞型和陆内型的造山分类。又有学者把阿尔卑斯型、环太平洋型与特提斯型造山分为走滑挤压造山、仰冲造山、俯冲造山、碰撞造山等。

二、造山带的基本组成、类型与研究方法

1.造山带的基本组成

造山带是两个活动陆缘或一个被动陆缘和一个活动陆缘拼合的产物,所以造山带中既含有活动陆缘,也可能含有被动陆缘,而且活动陆缘(老年期陆缘)又是被动陆缘(青年期陆缘)的进一步演化。因此,造山带的基本结构总体可归纳为弧前体系、弧后体系、被动陆缘体系和地体增生带四部分。

(1)弧前体系

现代活动大陆边缘的弧前体系一般由俯冲杂岩、弧前盆地和火山岛弧三部分组成。在西太平洋,以中新世早期以来的吕宋岛弧为代表,自西向东分布有马尼拉海沟及吕宋海槽增生杂岩、三描礼士蛇绿岩、蛇绿岩之上的吕宋中央弧前盆地和中科迪勒拉火山链;在东太平洋,由于俯冲角度变小,大洋岩石圈缓慢插入南美大陆下,形成安第斯陆缘弧,俯冲杂岩和弧前、弧后盆地均不发育。

(2)弧后体系

弧后盆地又称为边缘坳陷或边缘盆地(Karig,)、内硅铝质盆地(Kokelaaretal.,),表现为伸展和地壳减薄,可能出露成熟裂谷及大洋岩石圈。有的表现为被动陆缘坳陷,如北美科迪勒拉内带(洛基山),发育在陆壳之上;有的则是由众多地体构成的岛弧带,多发育在造山带的外带,如科迪勒拉外带。

(3)被动陆缘体系

由于活动陆缘大都由被动陆缘进一步发展而来,所以被动陆缘体系也是造山带的重要组成部分。北美洛基山造山带为克拉通西部被动陆缘,喜马拉雅造山带主体是印度克拉通北部被动陆缘,它们都卷入了造山带。被动陆缘的形成既可以通过纯剪切方式,也可以通过简单剪切方式,前者如红海裂谷,后者如塔斯曼海,西侧为火山型被动陆缘,东侧为非火山型被动陆缘(Johnsonetal.,)。

(4)地体增生带

有些造山带并不表现为不同性质大陆边缘的组合,而是呈现为来自不同环境、不同性质的地质体的复杂组合,这种构造带称为地体拼合带、组合带或地体增生带,这体现了大陆地质的复杂性特点。地体是一些以断层为边界的特殊地质体,一般与相邻地质体在岩石组合及其他地质特征方面无成因联系,根据其主要标志可分为地层地体、火山岩地体、灰岩地体、蛇绿岩地体等,通常认为它们是不同性质的大陆边缘碎块或海洋板片碎块。

Howell()把多个地体在大洋环境中的结合称为拼合作用,把地体沿大陆边缘的结合称为增生作用。因此,地体边界常为混杂堆积带或蓝片岩及蛇绿岩带,有时为逆冲带或冲断层,形成过程复杂,时间跨度很大。北美西海岸,发育贯穿显生宙的地体,来源复杂,时代各异,但都在~60Ma前增生到北美大陆的西部边缘。总之,确定各地体来源和动力学过程是板块构造研究的重要内容。

2.造山带的主要类型

造山带及造山作用(orogeny)的研究一直是地球科学研究的热点和重点,对于揭示地球动力学过程意义重大。尽管板块构造理论经历了20世纪70年代大洋与大陆研究的验证和发展,但同时经典的板块构造和造山带理论也遇到了新的挑战。80年代以来,新的地球物理探测技术和深部地质研究发现,大洋和大陆岩石圈有本质的差别:大陆上的许多造山带不但出现在板块消减带边缘,而且在大陆内、板块内也存在,它们同样发生了大规模侧向位移造成岩片堆叠、构造变形和地壳增厚,从而构成山系(张长厚,;张国伟等,)。总之,大陆造山作用和造山带可以由包括板块俯冲、碰撞造山在内的多种多样的地质机制所造成,地质学家们提出了“陆内造山作用”“薄皮板块构造”“滑线场理论”“地体说”“碎裂流说”“岩石圈分层说”等多种成因造山说(Hsu,;Kroner,;Mattaueretal.,;Tapponnier,;Mattaueretal.,;Seng?r,)。早在19世纪晚期,Suess()就认识到造山带分类的重要意义,并将造山带分为环太平洋型和特提斯型。自板块构造理论诞生以来,众多学者对造山带提出了更多的分类方案(表1-1)。

表1-1代表性的造山带分类表

尽管对造山带的类型划分尚没有明确、统一的认识,但国内外典型造山带的研究已经揭示:造山过程中变形体制的幕式转换是板块俯冲增生作用或陆块碰撞作用的重要过程(Listeretal.,;Vanderhaeghe,;Fossen,)。

最新研究表明,以变质核杂岩为代表的大规模地壳伸展拆离事件也可以出现在以挤压为主要动力学背景的增生型造山带中(Lister,;Listeretal.,;Fossen,)。例如,在希腊爱琴海中南部,特提斯洋向北俯冲形成了Cycladic高压变质带,区域构造样式表现为以榴辉岩—蓝片岩为核部的变质核杂岩群(Lister,;Caoetal.,);再如,华北克拉通早白垩世经历的大规模地壳伸展破坏事件被证实很可能与古太平洋板块的俯冲后撤作用(roll—back)相关(朱日祥等,,;Kuskyetal.,)。科迪勒拉、阿巴拉契亚、阿尔卑斯和喜马拉雅等经典造山带调查均发现了四个构造阶段,每个阶段呈现出不同的变形样式(Vanderhaeghe,)。因此,不能用单一的动力学过程来解释某个造山带的演化,并进行简单的造山带类型划分。例如,在喜马拉雅造山带,雅鲁藏布江缝合带和藏南拆离系之间夹持的“特提斯喜马拉雅”构造单元被厘定为(蛇绿)混杂带与增生弧的联合体(郝杰等,;李继亮等,b),表明在陆陆碰撞前的洋壳俯冲阶段,造山作用具有阿尔泰式增生型造山带(李继亮等,a;Xiaoetal.,)的特征。

3.造山带研究的基本方法和原则

作为板块构造的主要表现,研究造山带的方法同区域大地构造的研究方法一样,通过历史—构造分析方法进行研究,即从各种地质记录、地球物理、地球化学等资料入手,按地史发展顺序,归纳不同大构造发展阶段的特点,比较地壳、地幔各部分构造的发生、发展和转化,找出共性和个性,总结出地壳岩石圈发生、发展、演化规律。即从区域地质研究入手,而造山带区域地质填图即是最直接、最客观和最贴近事实的手段。基于地质事实进行构造单元的划分、时空结构的分析,即大地构造相鉴别和大地构造环境恢复,是研究造山带构造演化历史最重要的基础。

构造单元划分的基本原则是:以地层、沉积、岩浆、变质变形等地质记录为基础,以板块构造理论和大陆动力学思想为指导,以大地构造相环境恢复为主线,突出特定区域主构造旋回的优势大地构造相,对地层、岩石、构造及其时空关系进行良好配置,进行高度的概括与总结、归纳与演绎。另外,鉴于造山带的复杂性和全球各造山带的特殊性,需要明确的学术思想,不能简单套用经典板块构造理论。

三、增生造山带研究现状与进展

增生型造山带是由土耳其地质学家Seng?r于20世纪90年代初提出的,典型代表为横贯中亚的阿尔泰造山带,西起乌拉尔山经哈萨克斯坦向东延伸至我国新疆阿尔泰山,再经蒙古延伸至鄂霍次克海(Seng?r,;Xiaoetal.,)。近20年来,该类型造山带已逐渐成为地学界研究的热点,其中“俯冲—增生造山作用”正成为造山带研究的前沿,尤其是海山、岛弧、海底高原、外来地质体等的俯冲、增生作为造山带形成的重要机制,得到了国内外地质学者的
  次:年6月北京第1版


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  号:ISBN-7---7

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