我国大陆造山带研究进展

作者&投稿:钟解 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
 造山带研究展望~

造山带研究是地球科学的组成部分,是当前大陆动力学前沿研究领域,在迈向21世纪的进程中,随着研究层次与涉及学科跨度增大,高新科技的飞跃发展,全球构造及造山带研究将进入一个崭新的时期,能为新世纪人口、资源、环境、经济持续发展作出新贡献。
我国是造山带最多、类型最全的国家,选取典型造山带进行深入研究,可望在大陆动力学理论研究方面获得重大进展,进入当代地球科学研究队伍的先进行列,并作出应有的贡献。
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1)提出了造山带新的分类方案
过去简单的运动学分类不足以说明造山带的复杂性,新的造山带分类把岩石圈的变形作用和板块运动结合起来,深入细致地刻画了造山带的动力学特征,从成因上建立了造山带类型。如Colal Sengor进行了系统全面的造山带分类,他按照汇聚作用过程把造山带分成四大种类,20个类型。
2)古板块的俯冲和碰撞作用过程细节与古大陆边缘变形作用研究
现已了解到相对板块运动的方向和速率明显控制着汇聚板块边界带中的变形行为;不同规模和性质的块体之间的碰撞造成不同构造样式和变形强度的造山带;通常块体之间的对接并不是边界平直、同时拼合到一起的。斜向汇聚作用实际上是块体对接的普遍形式,它往往导致相邻块体之间的相对旋转,形成发散性的冲断作用和走滑作用的构造产物;在碰撞造山带中,从内部变质核带向外部褶皱冲断层带的变形迁移要持续几千万年;从构造上来看,造山带由发生过位移的碎块组成。这些以断层为边界的块体可视为两种基本类型:一类是没有被俯冲下去的地质体,如岛弧、微大陆、大型增生杂岩,它们通常碰撞增生到大陆核部,构成原始的造山组分;在这种增生过程中及之后,原始的造山组分被分别或一起切成推覆体、走滑双重构造、拉伸移置体,形成第二类的造山杂乱组分。
3)造山带的地壳增厚和剥露过程研究
造山带的地壳增厚和剥露过程是造山带地壳形成的主要构造物理过程。早期板块构造理论认为,这一过程是通过前陆盆地的褶皱-冲断,蛇绿岩片的仰冲而增厚,之后通过侵蚀作用使岩石剥露地表造成今天的造山带地貌。然而,近年来的研究表明,造山带的增厚过程可以在板块汇聚作用期间由刚性大陆板块俯冲作用和上部板块的板下作用来完成,而在地壳增厚同时或之后,伸展作用则造成深部岩石剥露出地表。
在挤压造山期间,沿着被动大陆边缘发生的刚性大陆板块的俯冲作用,造成大多数岩石向下运移形成根部而不是向上运移形成高地形。只是在挤压停止、去掉了对上浮根部的支撑后,随之而来的伸展作用才引起造山带的抬升。
上部板块以仰冲作用为主的地壳缩短作用,仍是地壳增厚的一个主要因素,并且在时间上可能早于俯冲作用。
高压变质岩出露在许多造山带的地表。近年来研究表明,这些岩石曾处于几十公里至几百公里的深处,并与周围岩石关系之间缺乏连续的中间地壳剖面,呈构造接触。现认为这些岩石是造山带伸展过程中板下作用和抬升作用所引起的剥离作用造成的。
造山带的增厚和剥离过程记录在变质岩的p-T-t轨迹中。同一造山带中不同变质岩块的p-T-t轨迹可以是不同的,反映了其不同的埋藏和剥离历史。综合考虑这些块体的轨迹,可以揭示造山带的增厚机制和剥离机制。
4)造山带演化中不同变形作用的表现和相互关系
造山带中除挤压作用形成的逆冲推覆构造为主要构造外,还有走滑作用和伸展作用造成的变形构造。近几年来增强了对走滑作用和伸展作用在造山带形成过程中重要意义的认识。
走滑作用不仅贯穿造山带演化的各个阶段,而且还造成某些走滑型的造山带。走滑作用常常和挤压作用联合造成扭压型造山带,其特征是由横推断层和冲断层带共同构成的中地壳尺度的滑脱体系。在走滑构造样式研究的基础上研究了花状构造和走滑双重体、拉分盆地。近年来又进一步提出了挤出构造和构造逃逸的概念,丰富和发展了造山带构造研究。
伸展作用同样贯穿在整个造山带的演化过程中。伸展分离有3种型式:纯剪切、单剪切和拆离型式。拆离又细分为5种类型:岩石圈楔、分层剥离、剥离+纯剪切(包括大侧向分离和小侧向分离两种)以及分层剥离+下地壳纯剪切类型。其分离的规模可以拉出洋壳,也可以不拉出洋壳,因此早期伸展作用对造山带后来的演化影响很大。在汇聚作用期间,在局部地区一直发育平行于汇聚带的上部地壳弯曲拉伸带。由于地壳增厚所需的均衡补偿高程引起的体力和俯冲带后退产生的体力,都可驱动岩石圈的伸展作用,造成平行或垂直于造山带的伸展构造。犁式断层、剥离断层、变质核杂岩和岩浆核杂岩等概念的提出,进一步丰富和发展了伸展构造的研究。特别是变质核杂岩的结构构造、形成过程及动力学机制研究的成果,更能反映伸展构造的研究现状与进展。
5)造山带的深部结构
近期研究已揭示出造山带的深部结构,其整体上往往呈双向俯冲构造扇型式及其变种,而造山带内部的地壳和壳下岩石圈呈复杂的凹槽与指状交织的形式。通常上部地壳发育有大型滑脱构造,中部显示出双重构造和鳄鱼构造,而下部地壳中有的有强烈倾斜的地震反射,有的为平坦的地震反射;莫霍面有的起伏有山根,有的较为平坦无山根。
6)造山带岩石圈的流变学结构和动力学意义
造山带岩石圈流变学的性质是探讨造山带动力学的基础。近10年来大陆岩石圈的流变分层和下地壳的流变学颇为引人瞩目。
不同构造单元的流变分层是不一样的,它主要取决于其岩石圈的深部物质组成分层和热结构以及流体特性。对造山带地区得出的2个最典型的流变学分层剖面为:
(1)“三明治”结构,韧性的下地壳夹在脆性的上地壳和最上部地幔之间;
(2)“四层”结构,两个韧性带(一个为20~30km,另一个为40~60km)分割开两个脆性地壳层和一个地幔脆性层。
下地壳的流变学近年来之所以备受人们注意,主要是因为它强烈地影响着许多一级地壳构造的性质和演化。造山带的许多动力学过程与之相关,如:
(1)镁铁质和超镁铁质岩浆的板下作用和地幔底辟作用;
(2)重熔作用;
(3)与增厚作用或减薄作用有关的构造应变。
这些作用通过改变热流和地温梯度、压力-温度轨迹及局部地球化学环境等而影响下地壳的流变学。
7)造山带的壳-幔循环
从造山作用过程来看,在俯冲阶段存在着强烈的壳-幔物质的交换现象,其结果记录在造山带中。碰撞作用导致造山带岩石圈发生强烈的壳-幔交换作用和壳内再循环。上地幔剥离作用和均衡调整作用加剧了壳-幔边界的玄武岩板下作用和麻粒岩相变质作用。逆冲作用和俯冲作用使地表岩石和流体插入地下,重熔成花岗岩浆再侵入上来。这一系列作用都引起造山带组成元素分异和运移及再循环。这一阶段的壳-幔再循环是造山带壳-幔循环研究的主要内容和特色。此外,在某些地壳剖面中发现有些下地壳比上地壳年轻,表明存在重要的玄武岩板下作用事件。
8)造山过程中变质作用的演化
近年来造山带变质作用研究的重点从俯冲阶段的变质作用转向碰撞阶段增厚-剥露过程中的变质作用演化史。
造山带的变形作用、抬升和剥离对变质岩的分布有重要的影响。这些变质岩的分布可以指示变质岩的抬升和剥离过程。
不同阶段造山作用,其变质作用表现型式不一样。从总体来看,从俯冲到抬升,其变质温度从高到低。

近年来,我国大陆造山带研究已进入了“板块动力学”研究的阶段,主要包括了古板块体制的重塑,陆内“收缩”、“伸展”、“平移”作用及其伴随的变质-岩浆事件的全过程,以及岩石圈结构的地学大断面所揭示的三方面内容。秦岭造山带、北祁连造山带、横断山造山带及青藏高原是碰撞造山的典型;燕山造山带是板内造山的典型。

1)秦岭造山带

研究认为,秦岭造山带是由北秦岭造山带和南秦岭造山带拼合而成的复合型造山带。北秦岭造山带是以出现大推覆构造和发育有两条与之平行的高压榴辉岩变质带为特征的古生代造山带;南秦岭造山带是印支期造山带,以盖层、基底间深层、多层次滑脱构造为特点,其间自南而北发育着近于对称的3~4条中—低温、高—超高压变质带。秦岭造山带经历了后期的构造叠加与改造,特别是中新生代以来的构造性质已由原来的挤压碰撞转向了以垂向隆升为特点的构造运动,并伴有大量花岗岩侵入。对此,建立了秦岭复合型造山带的造山模式,即前寒武纪板块俯冲碰撞造山、古生代断裂造山、中生代滑覆-推覆造山而形成了统一的秦岭造山带,尔后又经历了晚白垩世以来的断块造山,整个造山过程都是在岩石圈内部完成的。研究还发现秦岭造山带岩石圈结构具有明显的流变分层性和“立交桥”式的宏观构造型式,即深部的下地壳和岩石圈地幔以下具有与中国现今大区域地球物理场一致的近南北向异常特征,而上部则以近东西向结构构造为特征,表明深部的下地壳和地幔具有更大的塑性流变特征,而中上地壳强度较大,更多保留了主造山期的构造残迹。

2)北祁连造山带

北祁连造山带研究得知,阿拉善地块与祁连地块之间的走廊南山带为一条加里东古俯冲杂岩带,包括了多重火山增生弧、高压变质带、弧前增生楔、滑脱糜棱岩带和蛇绿岩残片,其俯冲变质演化经历了低压变质→高压变质→低压退变质的俯冲-折返过程。此外,在北祁连两侧发育着形成于晚古生代的两条平行山链方向的韧性右行平移剪切带,切割了加里东褶皱带。这些都证实了北祁连造山带中存在古俯冲型、平移型和滑脱型韧性剪切带等三种类型,进而确立了北祁连造山带古俯冲型韧性剪切带的“海沟倒退俯冲动力学”成因模式。

3)横断山造山带

横断山造山带也是复合型造山带,但有别于秦岭复合型造山带,区别在于它是经历了俯冲造山、碰撞造山、走滑造山相互叠加而成的复合型造山带。

4)青藏高原与喜马拉雅造山带

青藏高原隆升机制的研究是大陆造山带研究的主要内容之一。亚东-格尔木断面成果显示喜马拉雅造山带具有多层结构的特征,同时也揭示了青藏高原是一个拼合的大陆。以安多-丁青断裂为界,高原可分为南、北两大部分,地壳结构各异。研究还指出喜马拉雅造山带不仅是世界上最年轻的造山带,而且是具俯冲和叠置的新型造山带。在第30届国际地质大会上,肖序常等根据地质和地球物理等资料提出,青藏高原的隆升机制是多因素、多阶段和多层次的不均匀隆升。高原地壳缩短、加厚和隆升受到三大力源控制:一是来自南面印度板块的挤压及四周的塔里木、扬子以及中朝地台的滞后阻力,产生向高原内不均匀的汇聚挤压和导致高原内各块体位移速率的差异,以及在空间上出现不同类型、层次的构造变形,是控制高原地壳缩短、加厚和隆升的基本因素;二是高原内的热力作用、热效应,它们不仅能增强地壳的蠕动变形,造成地壳的缩短、加厚,而且促使地壳发生重熔、热扩散,从而产生低密度空间,为地壳上浮、隆升提供有利条件;最后是均衡调整对高原隆升的控制作用。显然由于高原地壳-岩石圈结构的不均匀性、热扩散存在差异等原因,高原隆升在时间和空间上是不均匀的,是受各种因素约束的。但对高原隆升尚有不同看法,法国地学家如P.Tapponnier仍强调在高原隆升中,走滑断层起主导作用;而B.C.Burchfiel和曾融生等认为高原地壳加厚、缩短和隆升,主要是下地壳的韧、塑性物质向东流出,致使高原深部为韧、塑性和“虚弱”层,易于缩短和加厚;K.D.Nelson等则强调高原熔融层、流体对地壳缩短、加厚和隆升起重要作用。

在青藏高原隆升机制的研究中,还获得以下进展:

(1)西藏及邻区特提斯构造域可划分为晚古生代—三叠纪古特提斯、晚三叠世—始新世末新特提斯和渐新世以来陆内汇聚与变形三个构造演化阶段;

(2)南、北两大陆对接后,该区经历了白垩纪末—始新世的陆-陆碰撞、渐新世—中新世高原雏形的形成和上新世以来高原快速隆升的陆内变形三个阶段,在最后的快速隆升阶段,隆升速度越来越快。与此同时,有更确切的资料证明晚古生代—早中生代时期青藏高原不存在特提斯大洋,而是具洋盆和海湾间古陆并存的构造格局。研究还表明,目前印度板块仍在继续向北运动挤压高原,高原现仍在上升中。

5)燕山造山带

具有板内造山特征的造山带,主要分布在我国东部,以燕山造山带为其典型。近期研究表明,燕山造山带是在前寒武纪克拉通基础上形成的陆内型造山带,属大陆造山带的一个类型。该造山带的演化可分为:中生代以前的漫长地史时期的稳定克拉通构造演化阶段的前造山期、三叠—白垩纪期间多期伸展→收缩构造演化阶段的主造山期和新生代断块→隆升构造演化阶段的重造山期。火山活动与岩浆侵入是中生代燕山陆内造山作用的重要组成部分。因此,中生代岩浆底辟作用、伸展、火山喷发、断陷盆地形成、岩浆侵位引起的隆升及其收缩所引起的多期次构造变形、叠加与改造等,是燕山造山带的重要造山机制。目前所见的燕山造山带,是新生代时期以伸展构造为主,地壳表层表现为断块运动,形成盆-山的差异性升降的产物。

目前,我国正在结合1:25万区域地质调查,对西部不同类型造山带——东准噶尔造山带、北山造山带、东昆仑造山带、秦岭-昆仑结合部造山带、松潘-甘孜造山带以及三江造山带的基本特征及其构造演化等进行研究,已取得一批新成果。



青藏高原碰撞造山作用的地质效应及现代研究进展如何?
答:在探索青藏高原的地质奥秘中,碰撞造山作用及其效应的研究为我们揭示了这片神秘土地的历史演变。首先,第一篇着重于南部,藏南缝合带的形成过程由第一章详细解析,通过分析冈底斯岩浆岩的生成,揭示了地壳构造的变迁。第二章深入探讨喜马拉雅区的变质岩和构造特征,揭示了地壳动态的复杂性。第二篇转向北部,...

研究现状与存在的问题
答:代表中新生代地壳生长主要部位之一的环太平洋岛弧活动大陆边缘的侵入岩浆活动亦以 TTG 和花岗岩浆为特征,许多显生宙造山带也具有类似性。实验岩石学研究证明,地幔橄榄岩的部分熔融不可能产生具 TTG 典型特征的岩浆,TTG 岩浆的产生主要通过玄武质榴辉岩部分熔融产生,其形成压力≥1. 6GPa ( Rapp et al....

勘查历史与研究现状
答:秦岭造山带勘查找矿历史悠久,新中国成立后即正式开始了大规模的地质找矿工作。20世纪50~60年代,通过人海战术普查找矿,实现了秦岭勘查空白区域找矿的重大突破,在秦岭发现了肉眼易于识别的柞水县大西沟铁矿、华县金堆城钼矿、略阳县鱼洞子磁铁矿、略阳县阁老岭磁铁矿、略阳县杨家坝铁矿、宁强县黎家营锰矿、商南县松树沟...

中国东部内蒙古造山带的构造特点及造山作用(摘要)
答:王瑜 (国家地震局地质研究所,北京 100029)位于华北地块和蒙古造山带之间的内蒙古造山带经历了一段较长的地质演化史。基于晚二叠世—中三叠世(200~225Ma)的大陆-岛弧-岛弧-大陆碰撞,最终在该区域完成俯冲这一模式,一种复杂的双重构造框架,即褶皱推覆和逆冲推覆的超覆构造得以形成。造山带的...

...大陆,华北东部克拉通陆壳的改造和燕山期造山带陆壳的形成
答:图2-67强调了地球内的三个长期演化的储库,包括地幔,下地壳和上地壳,和一个短期的在造山带环境下上述三个储库输入造山带的动力学相互作用(dynamic interac-tion)形成造山带新地壳(图2-67的带黑点的柱)。图2-68展示铅(探测)构造模型预示的三个长期储库以及它们短期输入形成的造山带新储库的铅同位素演化曲线...

印支期、燕山期构造运动与陆内造山作用
答:1.印支期的陆内造山作用 根据印支期的活动程度,在西太平洋海西-印支期陆缘型褶皱带之西,划出东、西两条陆内构造-建造带,即中国东部大陆外侧活动带、中国东部大陆内侧稳定带;在横向上以秦岭-大别北侧断裂带、阴山北侧断裂带为界,可将其各分为南、中、北三段,分别主要包括中国南部、华北及东北南部、东北北部及...

中央造山带内部的两个超高压变质带
答:近年来国内外地质学者的研究成果显示,在巨型的昆仑-秦岭-大别山系或中国大陆“中央造山带”内,发现有两个超高压(UHP)和高压(HP)变质带。其一是自阿尔金山西段始,经柴达木盆地北缘的大柴旦、都兰及沙柳河,向东延至秦岭的河南省卢氏县官坡和狮子坪一带(胡能高等,1994,1995,1996;杨经绥等...

东昆仑及柴达木北缘造山带地质构造概况
答:带内分布着不同时代、不同环境、不同来源、不同规模和形态的但均由断裂围限并长轴方向平行造山带的不同岩块。通过区域综合对比分析并结合新的研究成果可将这些岩块归属为4个构造层岩石组合,与不同构造环境和沉积建造相对应,即古元古代(Pt1)基底变质岩块、中新元古代—早古生代(Pt2-3—Pz1)被动...

大陆岩石圈和深部作用研究进展现状
答:(2)研究成果表明,大陆地壳深部由一系列水平或近水平和一些倾斜反射体组成。据此推测大陆深部地壳在造山带和伸展地带都是由一系列水平构造片体组成的,它们在纵向和横向上极不均一,产生了大规模的、多层次的板片、岩片的推叠和侧向伸展位移,于是出现了薄皮构造、拆离构造、逆冲推覆构造、鳄鱼构造、韧性剪切带、构造...

复杂性状遗传基础研究已经取得的研究成果有哪些?越详细越好!!!急...
答:二、“中国大陆科钻1井”初战告捷 被称为“伸入地球内部的望远镜”的国家重大科学工程“中国大陆科钻1井”历时10个月,于5月20日顺利完成先导钻孔任务,并取得了2000米十分珍贵的新鲜连续岩芯及液、气态样品、原位测量数据,进行多学科综合研究,揭示大陆造山带深部物质组成与结构构造,研究超高压变质...