第十章歷史構(gòu)造和古構(gòu)造

第十章歷史構(gòu)造分析和古構(gòu)造一、歷史構(gòu)造分析及分析內(nèi)容二、板塊構(gòu)造簡(jiǎn)介三、古板塊的恢復(fù)方法四、大地構(gòu)造分區(qū)和中國(guó)古板塊的劃分五、構(gòu)造旋回和構(gòu)造階段一、歷史構(gòu)造分析及分析內(nèi)容歷史構(gòu)造分析的概念通過對(duì)不同地區(qū)、不同時(shí)期地層進(jìn)行綜合研究，確定其構(gòu)造發(fā)展?fàn)顟B(tài)和過程，劃分構(gòu)造演化階段和大地構(gòu)造分區(qū)，恢復(fù)不同地區(qū)不同塊體之間的相互關(guān)系及演化過程。構(gòu)造性質(zhì)/Tectoniccharacters穩(wěn)定-stable:地震、火山活動(dòng)少，地貌反差強(qiáng)度低活動(dòng)-active:地震、火山活動(dòng)頻繁，地貌反差強(qiáng)度高過渡-transitional:介于二者之間地質(zhì)力學(xué)（李四光）重力構(gòu)造（馬杏垣）波浪鑲嵌構(gòu)造（張伯聲）地洼學(xué)說（陳國(guó)達(dá)）斷塊學(xué)說（張文佑）地槽-地臺(tái)多旋回構(gòu)造學(xué)說（黃汲清）板塊構(gòu)造學(xué)說（尹贊勛,李春昱,郭令智）歷史大地構(gòu)造（王鴻禎）中國(guó)構(gòu)造理論大地構(gòu)造活動(dòng)論——以活動(dòng)論的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)地史時(shí)期大陸和大洋相對(duì)于地極、赤道位置的變化以及它們相互之間的位置變化。構(gòu)造演化階段論——指地球巖石圈由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、有節(jié)奏和分階段的平靜演化和急劇變革相交替的演化規(guī)律。大地構(gòu)造單元論——指在活動(dòng)論和階段論的思想指導(dǎo)下、根據(jù)古大陸形成演化歷程去劃分大地構(gòu)造單元和分區(qū)。歷史構(gòu)造分析的概念歷史大地構(gòu)造分析的內(nèi)容沉積物組分和沉積組合（或沉積建造）沉積厚度分析沉積相和沉積古地理分析沉積盆地分析構(gòu)造運(yùn)動(dòng)面分析沉積物組分和沉積組合（或沉積建造）石英砂巖長(zhǎng)石砂巖雜砂巖席狀楔狀成分和體態(tài)分析成分和體態(tài)分析-2體態(tài)與構(gòu)造性質(zhì)沉積組合(建造)分析

Sedimentaryassociation(formation)概念：在一定時(shí)期內(nèi)形成的、能夠反映其沉積過程主要構(gòu)造環(huán)境的沉積巖共生綜合體概念核心：1沉積時(shí)的構(gòu)造條件2較長(zhǎng)時(shí)期3一定的區(qū)域范圍4綜合特征(組分-結(jié)構(gòu)-構(gòu)造等)分類：穩(wěn)定、過渡、活動(dòng)三種類型沉積組合與構(gòu)造性質(zhì)Flysch復(fù)理石Molasse磨拉石沉積厚度分析沉積物厚度可以反映地殼升降運(yùn)動(dòng)的幅度（與基盤的下降和物質(zhì)供給的多少有關(guān)）

補(bǔ)償compensation非補(bǔ)償starvation超補(bǔ)償Over-supply厚度→升降幅度→構(gòu)造性質(zhì)補(bǔ)償：沉積基盤的下降速度等于沉積物的堆積速度時(shí)，水深不變，巖相不變。非補(bǔ)償：沉積基盤下降速度大，物質(zhì)供應(yīng)不足，水深變大，表現(xiàn)為海進(jìn)序列。這類盆地也稱饑餓盆地。超補(bǔ)償：沉積基盤下降慢，物質(zhì)供應(yīng)多，水體變淺，表現(xiàn)為海退。沉積厚度分析沉積相和沉積古地理分析相分析依據(jù)：在不同的大地構(gòu)造背景下，由于沉積盆地類型和沉積環(huán)境特征的不同，其沉積相也不相同。在穩(wěn)定的大陸板塊內(nèi)部多為陸表海的淺水碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。大陸板塊邊緣多為陸棚海的濱淺海沉積、半深海-深海環(huán)境的濁積巖、等深巖及泥巖沉積。古地理分析：表示沉積組合類型的空間分布和構(gòu)造古地理格局的關(guān)系。可以幫助認(rèn)識(shí)古海洋類型（如陸表海、陸棚海、邊緣海、島弧海和遠(yuǎn)洋）、展布，確定板塊邊界（俯沖帶或地縫合線）的位置。沉積盆地分析各類背景下的盆地分類伸展背景下的沉積盆地裂谷及夭折裂谷盆地被動(dòng)大陸邊緣盆地大洋盆地坳拉槽盆地，初始洋盆洋島，海山，海底高原陸內(nèi)裂谷，大陸邊緣裂谷，裂陷槽盆地大陸架，大陸坡，大陸隆會(huì)聚背景下的沉積盆地弧后盆地，弧間盆地，弧前盆地，海溝，大洋盆地，洋島，海山等轉(zhuǎn)換或走滑背景下的沉積盆地拉分盆地，走滑盆地大陸碰撞背景下的沉積盆地與A型碰撞有關(guān)的沉積盆地與B型碰撞有關(guān)的沉積盆地陸間殘余盆地，弧后殘余盆地，周緣前陸盆地，弧后前陸盆地，背馱式盆地，山間斷陷盆地，山前斷陷盆地，縫合線盆地小型克拉通盆地內(nèi)克拉通盆地，克拉通邊緣盆地，克拉通內(nèi)裂陷槽盆地板塊背景下的部分沉積盆地分布示意圖

（據(jù)Dickinson,1974）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)面分析不整合：角度不整合和平行不整合間斷面：沉積過程中沉積作用停止，可能與沉積物供給有關(guān)，也可能是地殼快速升降作用的結(jié)果。二、板塊構(gòu)造簡(jiǎn)介板塊構(gòu)造:

地球表面是由為數(shù)不多,大小不等的巖石圈板狀體拼合而成的.這些板狀體(板塊)相對(duì)于赤道或地極可發(fā)生大規(guī)模的橫向水平位移.板塊之間通常以大洋中脊、海溝、轉(zhuǎn)換斷層、大陸裂谷和褶皺帶等為邊界.板塊間的離合碰撞及其相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象主要發(fā)生在板塊的邊緣.該思想的創(chuàng)導(dǎo)者是德國(guó)氣象學(xué)家A.Wegener(1912,50歲殉職),加拿大學(xué)者W.J.Morgan(1968)對(duì)此進(jìn)行了最早和最系統(tǒng)的總結(jié)。概念當(dāng)時(shí)作為一個(gè)青年（32-35歲）氣象學(xué)家，敢于大膽提出較系統(tǒng)的大陸漂移假說（得益于古氣候、古生物和地質(zhì)學(xué)的多學(xué)科結(jié)合），曾受到他岳父的勸阻，但通俗易懂的新穎學(xué)說立即引起學(xué)術(shù)界轟動(dòng)。洋殼到底怎樣運(yùn)動(dòng)?HugoBenioff,1954千島群島Benioff’sInterpretationBenioff’sInterpretationUpdated現(xiàn)代全球板塊離散型會(huì)聚型平錯(cuò)型板塊邊界分類離散型/divergent東非裂谷大西洋中脊會(huì)聚型

B-typesubduction/洋-陸

A-typesubduction/陸-陸

Oceanicplatesubducting

underoceanicplate/洋-洋B-typeA-typeO-type?平錯(cuò)型三、古板塊的恢復(fù)方法1板塊構(gòu)造開始于什么時(shí)候？2古板塊構(gòu)造到何處尋？為什么？3古板塊構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志是什么板塊構(gòu)造開始于什么時(shí)候？古板塊構(gòu)造到何處尋？為什么？古板塊構(gòu)造的識(shí)別標(biāo)志是什么？巖石圈形成以來(3800Maor4200Ma)大陸→山脈大洋殼的年齡≤J2(130Ma)1地縫合線/geosuture

----板塊構(gòu)造的最直接證據(jù)蛇綠巖套：由基性、超基性巖（橄欖巖、蛇紋巖、輝長(zhǎng)巖）、枕狀玄武巖和遠(yuǎn)洋沉積組成的“三位一體”共生綜合體，代表洋殼殘片

混雜堆積：為不同時(shí)代、不同成因和不同板塊物質(zhì)的混雜體，是海溝—俯沖帶的典型產(chǎn)物

高壓變質(zhì)帶：指板塊碰撞俯沖帶附近發(fā)育的高壓低溫變質(zhì)帶（藍(lán)閃石片巖），它們往往沿縫合線相伴出現(xiàn)這種堆積物由不同成因，不同時(shí)代、不同粒徑的巖塊和深海細(xì)粒沉積混雜相處，也導(dǎo)致同一層位中不同時(shí)代的化石混雜共生。后一種現(xiàn)象無法用地層學(xué)中的一般原理解釋，顯然與混雜堆積的特殊成因機(jī)制有關(guān)。安第斯型板塊邊界混雜堆積高壓變質(zhì)帶2古大陸邊緣的識(shí)別板塊縫合線和大陸板塊之間——大陸邊緣被動(dòng)大陸邊緣活動(dòng)大陸邊緣被動(dòng)大陸邊緣類似于大西洋的大陸邊緣，沒有洋殼俯沖帶，不存在島弧-海溝體系。陸棚淺海、陸坡-陸隆的深水沉積和海底濁積扇發(fā)育活動(dòng)大陸邊緣類似于太平洋的大陸邊緣，具有洋殼俯沖帶，洋殼俯沖形成島弧-海溝體系（西太平洋）或大陸火山弧-海溝體系（東太平洋）活動(dòng)大陸邊緣島弧火山巖及共生的海溝深水濁積巖發(fā)育

與洋中脊的洋殼增生相對(duì)立，太平洋東西兩側(cè)的海溝帶，即經(jīng)常發(fā)生地震的畢鳥夫(Benioff)帶，則是發(fā)生洋殼俯沖和消減的場(chǎng)所。

這種俯沖一般以地震學(xué)家Benioff的第一個(gè)字母為名，稱為B式俯沖，代表洋殼板塊與陸殼板塊間的聚合型邊界（convergenceboundary）以亞洲大陸東緣為例，自太平洋洋殼海域至陸棚海陸殼海域之間，存在典型的海溝---火山島弧---弧后盆地(邊緣海)構(gòu)造古地理格局，也可簡(jiǎn)稱為溝---弧---盆體系。

南美大陸西緣僅見海溝---火山山弧(安底斯山脈)構(gòu)造古地理格局，未見弧后盆地或邊緣海。

現(xiàn)代阿爾卑斯---喜馬拉雅山系中，古洋殼板塊已全部俯沖消失，兩個(gè)大陸板塊直接碰撞(collision)，繼續(xù)俯沖的陸殼板塊內(nèi)部產(chǎn)生一系列逆沖斷層，并導(dǎo)致硅鋁殼明顯增厚。由于這種陸殼內(nèi)的逆沖現(xiàn)象最早由德國(guó)人安普菲雷爾(O．Ampferer，1906)指出，也稱為A式俯沖。3古地磁學(xué)方法tanI=2tanλ

(I為磁傾角，λ為古緯度)根據(jù)采樣點(diǎn)位置，可以確定古板塊當(dāng)時(shí)的古緯度，通過統(tǒng)一板塊不同時(shí)期的古地磁古維度分析，可以推斷板塊的運(yùn)動(dòng)方向和距離。印度板塊的北移通過古地磁研究可以計(jì)算出古磁極的位置。極移軌跡：對(duì)不同板塊不同時(shí)期的古磁極進(jìn)行系統(tǒng)研究，可以得出各個(gè)板塊不同時(shí)期古磁極的變化軌跡。4生物古地理生物古地理分區(qū)主要指因溫度控制和地理隔離兩大因素的長(zhǎng)期作用而產(chǎn)生的生物分類和演化體系在空間上的分異1、不同于生物相（環(huán)境不同產(chǎn)生的生物群生態(tài)組合方面的差異）2、形成原因：隔離（氣候條件、陸地、海洋）3、分級(jí)：生物大區(qū)、生物區(qū)、生物省、生態(tài)區(qū)

溫度控制對(duì)陸生生物來說主要受氣候分帶制約，有時(shí)也與地形高低所反映的垂直氣候分帶有關(guān)，海生生物則主要受與緯度高低有關(guān)的海水溫度控制，有時(shí)也受到不規(guī)則海流分布范圍的影響。

地理隔離對(duì)陸生生物來說主要是海洋阻隔，對(duì)海生生物來說既有大陸、地峽的陸地隔離因素，還有廣闊洋盆的深海隔離因素，后者對(duì)于底棲生物的分布也有明顯的影響。生物分區(qū)KangarooKiwiLion上新世晚期

形成

巴拿馬地峽有胎盤類&有袋類同屬不同種陸生脊椎動(dòng)物的分布四足短矮的陸地爬行類水龍獸，廣泛分布于南美、南非、印度、南極等地。不可能漂洋過海，只能通過陸地遷移河口環(huán)境淡水中生活的中龍化石，出現(xiàn)于南非、南美兩地。5古氣候分析古氣候分析主要研究古氣候的各種生物和沉積標(biāo)志，確定生物化石、礦物或巖石與氣候（干濕、熱冷）的關(guān)系，恢復(fù)不同地區(qū)不同時(shí)期的古氣候。熱帶海洋：生物礁、鮞粒灘、疊層石等特殊沉積物發(fā)育，風(fēng)暴沉積發(fā)育炎熱蒸發(fā)量大的淺海：石膏、石鹽、甚至鉀鹽，伴生有泥裂、晶痕及紅色沉積層溫暖潮濕的陸上：豐富的煤及大量植物化石大陸冰川附近海域：冰海沉積發(fā)育；碳酸鹽沉積中缺乏顆粒，菊花石為其特征；生物貧乏，多為一些冷水的典型分子6巖漿巖組合特征巖漿巖組合受不同構(gòu)造環(huán)境的控制，通過巖漿巖組合的空間分布格局，可以推測(cè)板塊分布或地縫合線的位置。大洋型拉斑玄武巖具有一定的地球化學(xué)特征，僅見于洋殼海域鈣堿型火山巖噴發(fā)時(shí)火山島弧或安第斯式陸源火山活動(dòng)帶的典型產(chǎn)物，一般出現(xiàn)在俯沖帶附近，是尋找板塊邊界的重要標(biāo)志。穩(wěn)定大陸板塊內(nèi)部則出現(xiàn)大面積的溢流玄武巖噴發(fā)拉張的裂谷中出現(xiàn)玄武巖和流紋巖共生的雙峰模式四、大地構(gòu)造分區(qū)和

中國(guó)古板塊的劃分主要依據(jù)地殼的構(gòu)造活動(dòng)（或穩(wěn)定）性及其演化發(fā)展歷史主要強(qiáng)調(diào)空間分異性一級(jí)大地構(gòu)造分區(qū)：穩(wěn)定的板塊區(qū)、板塊間活動(dòng)的狹長(zhǎng)的活動(dòng)構(gòu)造帶二級(jí)構(gòu)造分區(qū)：穩(wěn)定的板塊區(qū)內(nèi)較活動(dòng)的裂陷槽和陸內(nèi)碰撞帶板塊間（大陸邊緣和古大洋）內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的地塊和微板塊北美板塊西部大陸邊緣內(nèi)的外來地體或微板塊中國(guó)主要古板塊邊界準(zhǔn)格爾松遼地塊北界的鄂爾濟(jì)斯-卡拉美里線、賀根山線準(zhǔn)格爾松遼地塊華北-塔里木板塊北部邊界的艾比湖-居延海至索倫-西拉木倫線塔里木地塊華北地塊華北-塔里木板塊、柴達(dá)木板塊、秦嶺微板塊、揚(yáng)子板塊的修溝-瑪沁-勉略線、北祁連線、丹鳳-信陽線揚(yáng)子板塊、義敦微板塊、昌都-思茅微板塊、東南亞板塊、羌塘微板塊、岡底斯微板塊、印度板塊之間的甘孜-理塘線、金沙江-藤條河線、瀾滄江-昌寧-孟連線、班公錯(cuò)-怒江線及雅魯藏布江線。分隔揚(yáng)子板塊與華夏板塊、南海板塊的江紹-欽防線和瓊州海峽線五、構(gòu)造旋回和構(gòu)造階段（一）威爾遜旋回洋殼海域的發(fā)生、發(fā)展、衰退到消亡的整個(gè)過程叫做威爾遜旋回。

1胚胎期

2初始洋盆期

3成熟大洋期

4衰退大洋期

5殘余洋盆期

6消亡期1胚胎期地殼拉張形成裂谷在陸殼基礎(chǔ)上因拉張開裂而形成大陸裂谷，但尚未出現(xiàn)海洋環(huán)境，如東非裂谷帶2初始洋盆期3成熟大洋期陸殼繼續(xù)開裂，開始出現(xiàn)狹窄的海灣，局部已出現(xiàn)洋殼，如紅海由于大洋中脊向兩側(cè)的不斷增生，海洋邊緣又未出現(xiàn)俯沖、消減現(xiàn)象，所以大洋迅速擴(kuò)大，如大西洋。4衰退大洋期大洋中脊雖然繼續(xù)擴(kuò)張?jiān)錾?，但大洋邊緣一?cè)或兩側(cè)出現(xiàn)強(qiáng)烈的俯沖、消減作用，海洋總面積漸趨縮小，如太平洋。5殘余洋盆期—地中海始新世隨著洋殼海域的縮小，終于導(dǎo)致兩側(cè)陸殼地塊相互逼近，其間僅存殘留的內(nèi)陸海，如地中海。6消亡期最后兩側(cè)大陸直接拼合、碰撞，海域完全消失夕轉(zhuǎn)化為高峻山系，沿碰撞帶可以出露擠壓、侵位的古海洋洋殼殘余(蛇綠巖套)，稱為地縫合線(suture)。

威爾遜旋回客觀地反映了大陸板塊離合和大洋盆地演化的歷史，每個(gè)旋回的大致時(shí)限為（1.5～2）×1