大地構(gòu)造槽臺(tái)學(xué)說及其評(píng)價(jià)

1、大地構(gòu)造槽臺(tái)學(xué)說及其評(píng)價(jià)（ 1）胡經(jīng)國(guó)本文作者的話本文根據(jù)有關(guān)大地構(gòu)造文獻(xiàn)和資料編寫而成。現(xiàn)將它作為大地構(gòu)造學(xué)科普 文章奉獻(xiàn)給地球科學(xué)愛好者閱讀，并將其作為大家進(jìn)一步了解和研究的參考。 希望能夠得到大家的喜歡和指教！面是正文第一章 地槽學(xué)說一、概述自 18 世紀(jì)末美國(guó)地質(zhì)學(xué)家霍爾、丹納提出“地槽”學(xué)說以來，關(guān)于地球的 結(jié)構(gòu)、組成、演化規(guī)律的探討始終是地質(zhì)學(xué)中占主導(dǎo)地位的研究領(lǐng)域。地槽概 念的提出主要是用地質(zhì)學(xué)方法來研究大陸造山帶的發(fā)生、發(fā)展的歷史和規(guī)律。著名學(xué)者霍爾、丹納、施蒂勒、休斯、奧格、凱依、沙茨基、別洛烏索 夫、奧布英等以及黃汲清和陳國(guó)達(dá)等對(duì)地槽都進(jìn)行了許多研究。 1965 年，奧布

2、英的地槽專著全面地總結(jié)了關(guān)于地槽研究成果，標(biāo)志著地槽學(xué)說的發(fā)展達(dá)到了 高蜂。地槽學(xué)說在 1960 年代以前在大地構(gòu)造學(xué)領(lǐng)域占有絕對(duì)統(tǒng)治地位，被稱為經(jīng) 典大地構(gòu)造理論，深刻地影響了地質(zhì)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。二、地槽的相關(guān)概念1、地槽學(xué)說的初步形成地槽的早期概念是：強(qiáng)烈下降并逐漸被沉積物所充填的坳陷稱為地槽 （ Geosyncline）。18 世紀(jì)末與 19 世紀(jì)初，地質(zhì)學(xué)者在歐洲和北美洲廣泛系統(tǒng)地進(jìn)行了巖層 的劃分和對(duì)比工作。在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，造山帶與相鄰區(qū)域比較，地層發(fā)育情況 差別巨大，由此萌發(fā)了地槽的概念。由于歐、美學(xué)者研究區(qū)域的地質(zhì)情況不同，早期關(guān)于地槽的概念有以下兩 種觀點(diǎn)。、美國(guó)學(xué)者的基本觀點(diǎn)霍

3、爾（ 1859）研究了北美東部和中部的古生代地層。阿帕拉契亞山遭受強(qiáng) 烈褶皺的古生代地層厚達(dá) 10100 米，為密西西比平原近水平產(chǎn)出的古生代地層 的厚度大 10 倍之多，二者形成了鮮明的對(duì)比。他指出，山脈往往占據(jù)了長(zhǎng)條形 的沉降地帶，其中堆積了很厚的沉積物；下沉作用和褶皺作用是由于沉積物在 比較狹窄地帶上的負(fù)荷作用而引起的?；魻栕钤绨焉矫}和沉降地帶緊密地聯(lián)系起來。沉降地帶是山脈的前身，沉 降地帶由于巖層的褶皺作用而成為現(xiàn)在所見到的山系，即褶皺山系是在地殼上 巨大的坳陷部位形成的。它在褶皺之前曾經(jīng)是一個(gè)不斷拗陷、并堆積了巨厚沉 積物的沉降地帶。美國(guó)學(xué)者丹納（1883）在研究北美地質(zhì)構(gòu)造時(shí)也得出

4、了同樣的結(jié)論。他發(fā) 現(xiàn)，同一時(shí)代地層的厚度在有些地方很大，而在另外一些地方則很小甚至尖 滅，并且厚度較大的地區(qū)在平面上常呈桶圓形或狹長(zhǎng)帶狀。丹納把強(qiáng)烈下降并逐漸被沉積物所充填的坳陷稱之為地槽（最早譯為地向 斜Geosyncline）;而將地槽之間沉積巖層變薄或缺失的相對(duì)隆起區(qū)成為地背 斜。、歐洲學(xué)者的基本觀點(diǎn)一些歐洲學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，阿爾卑斯（Alps ）造山帶形成之前并沒有巨厚的 淺海相沉積層，卻發(fā)現(xiàn)了厚度不大的深海相沉積物。他們認(rèn)為，地槽坳陷未必 表現(xiàn)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(xiàn)，深海盆 地中的深水沉積物沒有補(bǔ)償巨大的海盆深度。布勃諾夫（Bubnoff）和施蒂勒（S

5、tille）認(rèn)為，地槽的主要特征是后期強(qiáng)烈 的褶皺作用，他們把構(gòu)造變動(dòng)強(qiáng)度作為劃分地槽的主要依據(jù)。把那些以后產(chǎn)生 了強(qiáng)烈褶皺的 Alps型山系的坳陷稱為地槽，高大的褶皺山系只能在原來的地 槽位置上產(chǎn)生。、美國(guó)和歐洲地槽概念的主要差別美國(guó)歐洲地槽位置大陸邊緣兩大陸之間或大陸邊緣沉積相淺海沉積深海沉積蛇綠巖造山期侵入巖大洋基底沉積速率和沉降速率相等不相等現(xiàn)代地槽的標(biāo)準(zhǔn)例子墨西哥灣的海岸平原印度尼西亞群島2、地槽的現(xiàn)代概念地槽是指地殼上具有強(qiáng)烈活動(dòng)性（包括顯著的差異升降和強(qiáng)烈的構(gòu)造作 用、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和多次內(nèi)生成礦作用等）的狹窄長(zhǎng)條狀地帶。其早期 主要表現(xiàn)為地殼上形成深坳陷，可以被沉積物所補(bǔ)償

6、，從而形成被巨厚沉積物 所占據(jù)的沉降帶，也可以不被沉積物所補(bǔ)償，形成深海盆地；而晚期則表現(xiàn)為 地槽的強(qiáng)烈褶皺，并形成褶皺帶（褶皺山系）。在時(shí)間上，地槽一般是指地殼 上古生代以來曾有過強(qiáng)烈活動(dòng)的地帶。3、地槽的基本類型優(yōu)地槽和冒地槽是地槽的兩種基本類型、優(yōu)地槽發(fā)育有火山巖：早期有基性熔巖噴溢和超基性巖侵入；晚期經(jīng)造山作用形 成山系，并有酸性巖漿巖侵入。、冒地槽巖漿活動(dòng)微弱，缺乏火山巖：它是沿穩(wěn)定的大陸地塊邊緣延伸的沉降帶， 其中為沉積物所充填。4、現(xiàn)代的優(yōu)地槽和冒地槽許多學(xué)者指出，現(xiàn)代的地槽相當(dāng)于現(xiàn)代的大陸邊緣的大陸架、大陸坡、邊緣海、島弧和深海溝（少數(shù)位于兩大陸之間）。其中，大陸架和大陸坡具有

7、硅 鋁質(zhì)基底，上面堆積有淺水沉積棱柱體，沉積物主要為陸源碎屑巖和碳酸鹽 巖，火山物質(zhì)極少，與冒地槽相當(dāng)；而邊緣海、海溝地帶則具有硅鎂質(zhì)基底， 發(fā)育濁積巖、火山碎屑巖和火山巖，沉積物往往不能補(bǔ)償坳陷，與優(yōu)地槽相 當(dāng)。5、濁積巖濁積巖是由濁流沉積作用形成的各類沉積巖的統(tǒng)稱。常見的有硬砂巖質(zhì)濁積巖、碎屑灰?guī)r質(zhì)濁積巖，還有多種濁流沉積成因的巖石類型。濁流是由含多量懸移物質(zhì)的海水順海底運(yùn)移而形成的 密度流 。濁流中的懸 移物質(zhì)主要為砂、粉砂、泥質(zhì)物，有時(shí)還夾帶礫石。在濁流運(yùn)移過程中，對(duì)海 底有 侵蝕作用 ，久而久之形成 海底峽谷 。濁流停止流動(dòng)導(dǎo)致所含懸移物質(zhì)沉積 而形成特定的粒級(jí)層序列，成巖后稱為 濁

8、積巖 。6、大陸內(nèi)部與大洋一側(cè)的地槽 現(xiàn)在位于大陸內(nèi)部的許多地槽褶皺帶，當(dāng)其發(fā)育接受沉積時(shí)，兩側(cè)的大陸 塊是互相分離的，所以這種地槽也是位于當(dāng)時(shí)大陸的邊緣?？拷箨?，基底屬 于陸殼，活動(dòng)性較弱，沉積物以陸源碎屑巖及碳酸鹽巖為主，其中沒有或很少 火山物質(zhì)，屬于冒地槽?？看笱笠粋?cè)，基底屬于洋殼，活動(dòng)性較強(qiáng)，有蛇綠巖套，沉積物以濁流及 火山碎屑巖為主，夾火山熔巖，屬于優(yōu)地槽。二、地槽的主要特征1、位置、形態(tài)、規(guī)模 地槽通常出現(xiàn)在大陸邊緣地帶，并沿大陸邊緣延伸。 一般都具有狹長(zhǎng)的形態(tài)、在地殼上呈帶狀分布。 其規(guī)模很大，長(zhǎng)度往往可達(dá)近千公里到幾千公里，寬度也可達(dá)近百公里到 幾百公里。有些已經(jīng)褶皺成山的地

9、槽往往因?yàn)閭?cè)向擠壓和消減作用，其寬度可大大縮 減；還有一些褶皺帶由于大陸的碰撞和移離，不僅改變其原有的寬度和長(zhǎng)度， 而且可能發(fā)生很大的移位。2、發(fā)展中地槽的地貌與近代大陸邊緣特征一致 既可以形成寬闊的大陸架大陸坡大陸階；比較簡(jiǎn)單的大西洋型大陸邊 緣，也可出現(xiàn)很窄的大陸架、起伏顯著的大陸邊緣。已經(jīng)褶皺的地槽在地形上通常成為山系，在地球表面形成一系列大致平行的線狀山脈。延續(xù)達(dá)幾百公里至幾千公里。特別是比較年輕的中、新生代褶皺 隆起的山系?，F(xiàn)代地球上所見的許多雄偉山系，基本上都分布在環(huán)太平洋帶和 Alps- Tethys 帶（阿爾卑斯特提斯帶），并且都是中新生代地槽分布的范圍。而古 生代褶皺帶由于長(zhǎng)

10、期的剝蝕和破壞，則一般山系較低，地形起伏不顯著。3、地槽的沉積特征地槽在沉積作用上往往表現(xiàn)為長(zhǎng)條狀的坳陷，有一定的方向性；在地槽發(fā) 育階段沉積物以淺海相沉積為主，有時(shí)還可出現(xiàn)半深海相和深海相沉積；沉積 物分選性差；沉積厚度很大，可達(dá)上萬米或更厚。巖性、巖相和厚度變化顯 著。地槽中常見一些特有的沉積建造，如硬砂巖建造、硅質(zhì)火山巖建造、復(fù)理 石建造和磨拉石建造等。、復(fù)理石與復(fù)理石建造 、復(fù)理石復(fù)理石（Flysch）是一種由半深海、深海相沉積物所構(gòu)成的韻律層系。一 般認(rèn)為，地槽褶皺回返初期，陸地面積逐漸擴(kuò)大，碎屑物質(zhì)逐漸增多，地殼頻 繁地周期性振動(dòng)，由此形成復(fù)理石層。主要特征是：具有多次重復(fù)性韻律層

11、理，每一韻律層都包含由砂巖到泥質(zhì) 巖的順序規(guī)律；單個(gè)韻律層厚度不大，但總厚度巨大；巖石類型單一，主要為 砂巖和粘土巖，其次為灰?guī)r，礫巖少見；象形印痕、波痕發(fā)育，化石罕見。另 外，還有人認(rèn)為，復(fù)理石是深海濁流沉積作用的產(chǎn)物，但是濁積巖并不都限于 有復(fù)理石韻律，對(duì)探討構(gòu)造與古地理環(huán)境具有重要意義。 、復(fù)理石建造A、復(fù)理石建造及其特征復(fù)理石建造（Flysch Formation）是一種有規(guī)律的復(fù)雜互層的巨厚沉積建 造，通常有兩種或兩種以上的巖石在地層剖面上有韻律地交互出現(xiàn)。絕大部分為很規(guī)則的單調(diào)的砂巖和泥（頁）巖互層，或夾有極少的泥灰小 -1小巖、灰?guī)r；單個(gè)韻律厚度較小，為0.52米；韻律底部較粗，

12、向上變細(xì)，頂部韻律常有大量的各種象形印模和沉積物的 滑動(dòng)痕跡。巖層中幾乎不含化石； 層理一般很好，但是巖石分選性差。它們顯然沒有遭受波浪的再造作用和 再沉積作用。多次重復(fù)的韻律性層理（復(fù)理石韻律） , 每一韻律包括砂巖到泥質(zhì)巖或灰質(zhì) 巖的韻律層序（鮑瑪序列），總厚達(dá)數(shù)千米至萬米。主要為砂巖和泥巖，海相 濁流沉積。B、復(fù)理石建造成因愈來愈多的學(xué)者認(rèn)為，形成復(fù)理石建造的構(gòu)造環(huán)境是在地槽處于褶皺回返 前奏的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)，地槽分裂成為幾個(gè)槽型盆地，其間分布有島弧和島列 隆起。正在隆起的山脈遭受強(qiáng)烈的侵蝕，泥砂碎屑物質(zhì)在陡峻的斜坡上一次又 一次地受到重力滑動(dòng)的擾動(dòng)，巨大的沉積體被卷入渦流 （ 濁流）,

13、 不斷地被沖動(dòng)搬 運(yùn)到槽形盆地中，每一次擾亂的濁流按粒級(jí)分選堆積，從而形成復(fù)理石韻律。、磨拉石與磨拉石建造 、磨拉石磨拉石（Molasse）泛指那些以陸相為主、巨厚的礫巖和砂巖占優(yōu)勢(shì)的沉積 巖層。這種巖層的分選性差、層理不規(guī)則、相變急劇，是造山帶山前地區(qū)的典 型沉積類型。一般在壓陷前陸盆地出現(xiàn)較多。 、磨拉石建造磨拉石建造（Molasse Formation）是以礫巖為主的陸相粗碎屑巖，反映近 源、快速堆積，一般位于造山帶前緣。磨拉石建造是在地槽急劇隆起階段，形成于山前坳陷的巨厚的以粗碎屑為 主的一套巖系。其中礫巖占 70%80%,含砂巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖、鹽類 及煤等。巖層松軟，厚度巨大，

14、常見交錯(cuò)層和波痕，相變急劇。以陸相沉積為 主,也有海相和海陸交互相沉積。成分變化有一定規(guī)律,從山區(qū)到平原往往由 礫巖過渡為砂巖、粉砂巖、粘土巖；縱向上,從上到下由陸相過渡為海相。磨拉石建造（磨礫層）出現(xiàn)于地槽褶皺回返期后階段。磨拉石建造通常分 布在地槽褶皺帶外側(cè)的邊緣坳陷中,這個(gè)坳陷是由于地槽褶皺隆起而形成的補(bǔ) 償性坳陷。巖石組成以礫巖、長(zhǎng)石砂巖、復(fù)礦砂巖等粗碎屑巖占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；此 外尚夾有粉砂巖、粘土巖。邊緣坳陷是一個(gè)不對(duì)稱的坳陷盆地,近地槽褶皺帶 的一側(cè)下陷快而幅度大,發(fā)育大量礫巖夾砂巖,屬快速水流搬運(yùn)和沉積的河流 相、洪積相,具明顯的流水層理,沉積厚度大、變化快,自幾百米到幾千米。 向外它

15、們就迅速變?yōu)楹嗟募t砂巖和泥（頁）巖,夾蒸發(fā)巖沉積；再向外隨著 遠(yuǎn)離山系,碎屑物顆粒就變得更細(xì)。、鮑瑪層序鮑馬層序,又稱為鮑馬序列,由鮑馬本人在 1962 年的時(shí)候提出,并在以后 長(zhǎng)期作為標(biāo)準(zhǔn)的濁積巖沉積相模型為地質(zhì)工作者所參考。然而,將近半個(gè)世紀(jì) 對(duì)濁積巖的研究發(fā)現(xiàn),在野外很難見到完整的鮑馬層序。就連鮑馬本人也曾表 示,他所見到過的完整鮑馬序列的濁積巖不超過所有濁積巖的5%。 1998 年,有不少人提出新的觀點(diǎn)認(rèn)為,鮑馬層序不能作為解釋濁積巖的最終標(biāo)準(zhǔn),無論 是對(duì)廣義的濁積巖還是狹義的濁積巖,它都是存在有一定問題的。不過在中國(guó) 國(guó)內(nèi),地質(zhì)工作者仍然沿用這種模式對(duì)濁積巖進(jìn)行對(duì)比觀察研究。作為濁

16、積巖沉積相模型的鮑瑪 層序,由五種巖性組成,自下而上依次為：、底部粗粒遞變層由礫 -砂- 粉砂組成,具有正粒序,泥土雜基多；底部有沖刷面,含礫石（為下伏頁巖碎屑及生物碎屑等）,巖層底面各種印模構(gòu)造發(fā)育,砂巖中有異 地淺水化石。、下平行紋層由細(xì)砂、粉砂及泥組成，也顯粒序性，具有平行層理構(gòu)造。 、流水波紋層粒度變化不大，多為細(xì)砂、粉砂，具流水波紋狀層理、小型斜層理及變形 層理。 、上水平紋層主要為泥質(zhì)及少量粉砂，可見植物化石及其碎片，具有微細(xì)水平層理。以上四個(gè)小層是一次濁流形成的，共厚幾毫米至 6 米或更厚。 、深海頁巖層由各種深海軟泥組成，多為頁巖或泥灰?guī)r，含有典型的遠(yuǎn)洋生物化石；具 有微細(xì)水平

17、層理，層薄、層面平坦。這是一個(gè)完整的鮑瑪層序系列。由于離濁流發(fā)源地的遠(yuǎn)近不同，在不同地 方可以完全或不完全地出現(xiàn)某幾個(gè)層段。、軟泥沉積常見的軟泥沉積物有：含硫化鐵的藍(lán)泥和灰泥、含氧化鐵的紅泥和含海綠 石的綠泥。而在深海帶則主要為各種生物軟泥，如抱球蟲軟泥、硅藻軟泥、放 射蟲軟泥。（5）、硬砂巖建造 、硬砂巖硬砂巖，也稱為雜砂巖，是一種暗色堅(jiān)硬的巖石，主要由各種棱角狀巖屑 （包括基性噴發(fā)巖、淺變質(zhì)巖、砂質(zhì)、頁巖和凝灰?guī)r等）以及石英和長(zhǎng)石碎屑 組成，常含有粘土雜基（1540% ）。硬砂巖主要是海相的，代表造山帶的產(chǎn)物。在穩(wěn)定的克拉通地區(qū)通常沒有 硬砂巖。 、硬砂巖建造 碎屑巖成分復(fù)雜，分選不好，磨

18、圓度差。多含易于分解的長(zhǎng)石、巖屑和暗色礦物；按礦物成分比，分別組成硬砂巖、長(zhǎng)石砂巖、復(fù)礦砂巖。若沉積巖中 出現(xiàn)大量的硬砂巖，則可稱為硬砂巖建造。代表地形起伏比較大、迅速剝蝕、搬運(yùn)和堆積的條件下形成的沉積。 多出現(xiàn)在地槽形成的初期構(gòu)造不穩(wěn)定的環(huán)境下。、硅質(zhì)-火山巖建造與細(xì)碧角斑巖建造一般由硅質(zhì)頁巖、碧玉巖等硅質(zhì)巖為主組成，并與細(xì)碧巖、安山玄武巖、火山角礫巖及凝灰?guī)r伴生。這些火山巖為海底噴發(fā)、富含鈉質(zhì)。 當(dāng)火山巖中細(xì)碧巖和角斑巖大量出現(xiàn)時(shí)，稱為細(xì)碧角斑巖建造。 大多數(shù)硅質(zhì)火山巖都是地槽坳陷中的深水相沉積，形成于地槽強(qiáng)烈下降 階段；而有的則認(rèn)為是洋殼的組成成分。沉積鐵礦和錳礦，常與硅質(zhì)火山巖 建造有

19、關(guān)。細(xì)碧巖：在水的參與下形成的變質(zhì)基性火山巖，或是變質(zhì)玄武巖。 角斑巖：一種中性海底噴發(fā)巖，呈致密角巖狀，大多為斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主 要是鈉長(zhǎng)石或鈉長(zhǎng)石更長(zhǎng)石。4、地槽發(fā)展晚期劇烈的構(gòu)造變動(dòng) 地槽發(fā)展晚期，一般經(jīng)歷了劇烈的構(gòu)造變動(dòng)，地槽中的巖層發(fā)生褶皺和斷 裂，形成十分復(fù)雜的構(gòu)造格架。地槽褶皺帶中經(jīng)常見到緊密褶皺、大型斷裂和逆掩推覆構(gòu)造，以及由它們 復(fù)合組成的復(fù)背斜、復(fù)向斜、斷裂帶和褶皺帶。5、廣泛而強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng) 有不同時(shí)期、不同巖性、不同類型和產(chǎn)狀的火山巖與侵入巖，在時(shí)間和空 間分布上具有明顯的規(guī)律。在早期，不少地槽有劇烈的海底火山噴發(fā)，與沉積巖相伴生，形成特殊的 火山沉積建造系列。有些地槽還有基性、超基性巖的侵入，其中有些部位就 是洋殼的組成部分。在地槽發(fā)展中、晚期，有大規(guī)模的花崗質(zhì)巖侵入，形成巨大的巖基。 晚期，為堿性系列的噴發(fā)活動(dòng)和小型淺成侵入活動(dòng)。早、晚期巖漿活動(dòng)多受深斷裂控制，呈帶狀分布；中期花崗巖類巖基侵入 體多分布于復(fù)背斜核部。6、一般伴隨褶皺具有一定程度的區(qū)域變質(zhì)作用 經(jīng)受過強(qiáng)烈變動(dòng)的地槽，由于變動(dòng)期中巖石在異常明顯的壓力、