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中国地质构造

 修一切 2011-09-01

第一节 中国自然地理的基本特征

自然地理是地质构造格局的基本反映,地质构造格局控制着自然地理的发展。现代中国自然地理的特征,是中国地质构造在长期发展中,经受了各种内、外地质作用综合结果的集中反映。

地球自其形成以来就在不断地运动着、演变着,迄今已经历了极为漫长、复杂的演变历程。因此,在漫长的地质历史过程中自然地理也经历了极其复杂的演变,现代的自然地理的特征主要是新生代以来的地质历史时期内、外动力地质作用综合塑造的结果。相对而言,内动力地质作用,特别是构造运动对于自然地理特征的形成和改造作用是第一位的,决定性的,远比外动力地质作用巨大。因此,研究中国的自然地理特征有助于我们认识新生代以来的构造运动规律,并可推断更老的构造运动演变历程,能更好地理解中国区域大地构造的轮廓。

地势的四级阶梯

中国地形地貌景观万千,高山、平原、丘陵、盆地等均有分布。全国山地占陆地面积的33%,高原占26%,盆地占19%,平原占12%,丘陵占10%。地势西高东低,自西而东,明显分为四个梯级。

1 一级阶梯

位于横断山脉以西的青藏高原,素有“世界屋脊”之称,平均海拔4000m以上,山高峪宽,湖泊广布,东亚、南亚各大河流多从这里发源。青藏高原西南边缘是雄伟的喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉;北缘是昆仑山脉、阿尔金山脉和祁连山脉;东缘是横断山脉。高原内部山岭、沟谷并列,湖泊众多。著名的山脉有念青唐古拉山脉、唐古拉山脉、可可西里山脉、巴颜喀拉山脉等。珠穆朗玛峰海拔8844.43m,为世界第一高峰;乔戈里峰,海拔861lm,为世界第二高峰。

2 二级阶梯

青藏高原向北跨过昆仑—秦岭、向东越过横断山脉和龙门山脉,地势迅速下降到海拔10002000m,主要有地形崎岖的云贵高原、沟谷纵横的黄土高原、起伏和缓的内蒙古高原,云贵高原西侧则被横断山脉所挡;山清水秀的四川盆地、沙漠广布的塔里木盆地、草原宽广的准噶尔盆地等,它们多数被东西向延伸的山脉间隔,在形态上多呈菱形或四边形。新疆天山山地中的吐鲁番盆地最低点-155 m,是我国陆地上最低的地方,也是世界著名的洼地之一。

3 三级阶梯

大兴安岭、太行山脉、巫山山脉及云贵高原东缘的雪峰山脉一线以东,为海拔1000m以下的丘陵和海拔200m以下的平原。区内分布着略有起伏的三江平原和松辽平原、辽阔坦荡华北平原以及湖泊众多的长江中下游平原等,这些平原海拔多在500m以下至海平面,构成了以第三纪和第四纪沉积物为覆盖的北北东向巨型沉降带;其东侧分布有长白山地、辽东丘陵、鲁东丘陵和东南沿海丘陵等,海拔多在l000m以下,构成了北北东向的巨型隆起带。

4 四级阶梯

我国陆地第三级阶梯的巨型隆起带以东,为广阔的海域,自北而南分布有渤海、黄海、东海和南海,海水自北而南逐渐变深。渤海为我国内海,属大陆平原的延伸,平均水深18m;黄海平均水深44m,深者可达200500m;东海平均水深370m,深者可达5001000m;南海平均水深1212m,最深可达30004000m。位于东海和南海之间的台湾岛,为我国第一大岛,属于西太平洋火山岛弧的组成部分。中部的台湾山脉海拔30003500m,主峰玉山海拔3950m,为中国东部的最高峰;台湾山脉与东部边缘台东山脉之间,为著名的台东纵谷;西部沿海为丘陵和平原,海拔100300m,多为第四纪沉积所覆盖。

中国地势的上述特征是由地壳深部结构所决定的。地表地势高的地区地壳厚度明显增厚,地表地势低的地区地壳厚度明显减薄,即我国地表地势的高低与地壳厚度呈镜像反映。

地貌的东西差异

大致以近南北向展布的贺兰山—六盘山—龙门山—横断山脉为界,中国东部地区与西部地区具有完全不同的地貌景观。

西部地区山脉和盆地延伸以北西西向为主,高山耸立,中间隔以盆地,形成山系与盆地并列的面貌。自北向南由北西西走向的阿尔泰山脉、准噶尔盆地、天山山脉、塔里木盆地、阿尔金一祁连山山脉、柴达木盆地、可可西里一巴颜喀拉山脉、羌塘盆地,冈底斯山脉、拉萨盆地、喜马拉雅山脉等构成。

东部地区的山系、丘陵和盆地则多为北东一北北东向,盆地和丘陵占据了绝大部分面积。北东一北北东向展布的盆地与丘陵或山系相间排列,自西向东有:海拉尔盆地一二连盆地—鄂尔多斯盆地一四川盆地构成的第三沉降带,大兴安岭—大行山一巫山山脉构成的第三隆起带,东北平原一华北平原一江汉平原—北部湾构成的第二沉降带,张广才岭一长白山一辽东丘陵一东南丘陵构成的第二隆起带,勃海一黄海—东海—南海构成的第一沉降带。

山川的多向展布

中国山脉众多,江河广布,山水相依,源远流长。以中部近东西向的昆仑山—阿尔金山—祁连山—秦岭—大别山山脉和近南北向的贺兰山—六盘山—龙门山—横断山脉为界,中国的山脉分别构成古亚洲山系、特提斯山系和环太平洋山系,与之相应分布的北冰洋水系、印度洋水系、太平洋水系和内陆河流。

古亚洲山系分布于中国北部,呈近东西向并向南突出的弧形,自北而南有阿尔泰山脉、天山山脉、阴山山脉、祁连山脉、昆仑山脉、阿尔金山脉、秦岭山脉和大别山脉等。特提斯山系分布于中国的西南地区,呈北西西向并向北东突出的弧形,自北而南有巴颜喀拉山脉、唐古拉山脉、冈底斯山脉以及喜马拉雅山脉等。环太平洋山系分布于中国东部地区,呈北北东向展布,自北而南有大兴安岭山脉、太行山脉、雪峰山脉以及与之平行的长白山脉和辽东、鲁东、闽浙沿海诸山脉等。

中国的河流分布受主要山脉展布的控制,特别是东西向延伸的山系构成了我国主要大型江河的分水岭,外流河的流域面积占全国陆地面积的63.8%。北冰洋水系以天山为分水岭,分布于新疆北部,向西流,其流域面积仅占全国陆地面积的0.5%,仅有额尔齐斯河。印度洋水系分布于中国的西南部,多向南流,流域面积占全国陆地面积的6.5%,主要有雅鲁藏布江水系和怒江水系等。太平洋水系分布于中国中、东部广大地区,多向东流,流域面积占全国陆地面积的56.8%:东北以大兴安岭为分水岭,有黑龙江水系和辽河水系;阴山和秦岭之间有黄河水系、海河水系和淮河水系;秦岭和南岭之间有长江水系和钱塘江水系;南岭以南有珠江水系等。最大的外流河为长江,主干全长6300km,流域面积达180km2;其次为黄河,主干长5464km,流域面积达75km2。中国内流河流域面积占全国陆地面积的36.2%,主要分布于内蒙古草原、塔里木盆地以及青藏高原内部,最大的内陆河为新疆境内的塔里木河,全长达2179 km

自然地理格局的特色显著

中国大陆的现代自然地理格局,是由几个相对稳定的陆块和几条重要的活动带经过漫长地质时期的发展和演化而形成的。全国以天山—阴山、昆仑—秦岭—大别山、贺兰山—龙门山—横断山、大兴安—太行山—雪峰山为主干,纵横交错,形成各具特点的中国自然地理格局。西北部近东西向分布的塔里木盆地、柴达木盆地和准噶尔盆地,平坦宽阔,分布有大面积荒漠;内蒙古高原,地形起伏平缓;黄土高原,沟谷纵横,塬、梁、峁发育。西南部的青藏高原,山高峪宽,现代冰川发育,冰蚀、风蚀强烈,形成多种冰蚀地貌。中部近南北向斜列的巨型鄂尔多斯盆地和四川盆地,沟岭交错,山水相映;云贵高原石灰岩广布,各种岩溶地貌发育,景观奇特。东部呈北北东向分布的松辽平原、华北平原和长江中下游平原,河湖相连,沃野千里;北北东向展布的吉辽山地、鲁东山地和东南沿海山地,岭峦绵亘,丘陵起伏。这些自然分区的展布方向、表现特征、形成和发展,均与区域地质构造的时空演化一致,是各区区域地质构造长期发展的结果和反映。

第二节 中国大陆板块构造演化历史的阶段性和主要构造事件

 

 

中国大陆构造期(事件)的划分

 

中国地壳包含有地球上最古老的陆壳,是一个历经长期发展演化的复杂拼合大陆,中国大地构造经历了长期复杂的不同演化阶段,万天丰(1994)根据中国岩石圈的基本特点、物质组成与结构及长期不同演化阶段的构造体制与动力学特征,参照联合国教科文组织(UNESCO)与国际地质科学联合会(IUGS)的最新国际地层表(瑞曼等,2000),将中国大地构造演化划分为17个构造期(事件)(表9—2)。这17个构造期(事件)都采用了中国大陆地方性的名称来命名,但为了便于国际对比和淡化构造事件的地方性术语,对每个构造期(事件)命名同时采用了地质年代和同位素年代来命名。这17个构造期(事件)的研究程度差别很大,总的来说是“新细古粗”,“古板块”构造阶段和现代板块构造阶段的8个构造期(事件)的地质资料比较详实、可信,而“始板块”构造阶段的9个构造期(事件)的研究程度较低,许多问题还缺少详细的资料和证据。而且,早古生代和晚古生代的构造事件,其实都不是1个构造事件,而是由多个构造事件组成的构造事件系列,由于目前地质资料还不够精细,暂时各称为一个构造期(事件)。

从表92中还可以看出,每个构造时期的长短都不相等,而且有的构造期的起始和结束的地质年龄与地质年代划分的相吻合,有的构造期的起始和结束的地质年龄与地质年代划分的“代”和“纪”却不吻合。分析表明,凡是古生物研究得比较仔细的古生代以来的构造期,其起始和结束的地质年龄与地质年代的“代”和“纪”都不吻合,而且构造事件的高潮时期一般都在生物界重大转折点(即生物的灾变时期)之后;凡是古生物研究程度

92 中国大陆的构造期和构造事件


 

 比较低的太古宙和元古宙的构造期,其起始和结束的地质年龄与地质年代的“代”和“纪”都相吻合。实际上,大陆上构造事件的高潮时期与生物的灾变时期经常不同时、各个构造时期的长短不相等是客观的事实。太古宙和元古宙时期的生物种类和数量少,研究程度也低,在确定地质年代方面的作用还不可能达到显生宙时期的重要程度,其地层单位的划分其实主要是构造岩浆旋回法的划分结果,这就造成了构造期起始和结束的地质年龄与地质年代的“代”和“纪”相吻合的假象。

值得一提的是,在表92中,燕山期与四川期构造事件的分界放在135 Ma,相当于早白垩世早期与早白垩世中期之间。这个界线在新的国际地层表(瑞曼等,2000)中被定为侏罗纪与白垩纪的分界,但在该表中也指出国际白垩纪地层分会主张将侏罗纪与白垩纪的分界分界线定在144 Ma,国内比较多的生物地层专家依据最新的研究成果也主张把侏罗纪与白垩纪的分界放在137144 Ma(李佩贤等,2000)。根据中国大部分地区同构造事件岩浆岩同位素年龄的资料,燕山期与四川期构造事件的分界放在135 Ma比较妥当,就相当于早白垩世早期和早白垩世中期之间。

中国主要构造(事件)的命名及由来

1 迁西期(事件)、阜平期(事件)和五台期(事件)

古太古代—新太古代的构造研究方法,在20世纪70年代取得了巨大的进展,使研究工作进入了以构造分析为主的综合性研究阶段,即在构造—岩石单位基础上,以构造—热事件为依据,进行事件序列的研究。在此过程中稳定与非稳定同位素地球化学的研究发挥了重要的作用(Kroner等,1984)。

中国大陆太古宙各个构造时期和构造热事件的名称,按照程裕淇(1994)的意见,与国际地层表对比,暂时统一以各代表性地点来命名:古太古代(PaleoarcheanPA36003200 Ma)构造时期(事件)称为迁西期(事件),中太古代(MesoarcheanMA32002800 Ma)构造时期(事件)称为阜平期(事件),新太古代(NeoarcheanNA28002500 Ma)构造时期(事件)称为五台期(事件)。

2 吕梁期(事件)或滹沱期(事件)

中国大陆古元古代的地层与其下伏的太古宙地层之间的角度不整合,出露最典型的地区是吕梁山,因而,此时的构造事件就称为吕梁事件,此构造期(25001800 Ma)就称为吕梁期(程裕淇等,1994)。另一个著名的、与此相当的构造事件,为五台山地区的滹沱事件(马杏垣,1956;程裕淇等,1994),所以现在也有不少学者将此构造期称为滹沱期(23001800Ma,全国地层委员会,2001)。

3 长城(事件)、蓟县(事件)、青白口(事件)、南华(事件)和震旦(事件)

鉴于中、新元古代的同位素测年数据至今还不够精确,构造期(事件)的划分基本上是按照沉积地层的特征来进行的,划分为五个构造期(事件):长城期(事件)(古元古代晚期一中元古代早期,相当于固结纪Stathanian和盖层纪Calymmian18001400Ma),蓟县期(事件)(中元古代中、晚期,相当于延展纪Ectasian和窄带纪Stenian14001000Ma),青白口期(事件)或晋宁期(事件)(相当于拉伸纪Tonian1000800Ma),南华期(事件)(相当于成冰纪Cryogenian800680Ma)震旦期(事件)(相当于震旦纪一早寒武世,680513 Ma)(全国地层委员会,2001)。

4 祁连期(事件)和天山期(事件)

长期以来,中国早古生代构造期(513386 Ma,中寒武世—早泥盆世)和晚古生代构造期(386257Ma,中泥盆世—早二叠世)的构造期一直没有采用中国大陆的地方性术语,而是沿引欧洲两个构造时期的术语,分别称为加里东期和海西期或华力西期。其原因:一是中国大陆在400 Ma前后和386257 Ma的两次构造事件,在演化时间和生物地层上,的确可以与欧洲的加里东期、海西期较好地对比,几乎是准同时的,并且近百年来在我国已经使用得很习惯了;二是该时期中国大陆各地区构造变形、变质和岩浆活动等表现,都是各不相同的,一直没能选用一个典型构造事件的术语来代表。万天丰(2004)认为,全球构造事件都不是同时发生的观点已经被绝大多数地质学家所接受,直到今天,仍使用欧洲的构造时期(事件)的术语,应该说是不妥当的,有必要改用具有中国大陆地方性特点的构造事件术语。那么,采用何种术语来代替呢?相当于加里东运动的术语,过去曾经有广西运动(丁文江,1929)、江南运动(李四光,1931)、曲靖运动(郭文魁,1941)、祁连运动(李康等,1962)等;相当于海西运动的术语,过去主要有秦岭运动(翁文灏,1927)、天山运动(穆士开托夫,1929)、越南运动(丁文江,1929)、东吴运动(李四光,1931)、昆仑运动(黄汲清,1945)、南山运动、(王鸿祯,1955)等术语。构造时期(事件)一般都是以该时期最主要构造活动的发生地点来命名的,据此,万天丰(2004)根据李廷栋院士的建议,将原来的加里东期(513386 Ma)改为祁连期,相应的构造事件就称祁连构造事件;海西期(386257 Ma)改为天山期,相应的构造事件就称天山构造事件。

穆士开托夫(1929)最早在亚洲地质图上使用天山运动的术语,谢家荣(1936)首先将我国的天山运动划分为两期,第一期为泥盆纪末或早石炭世末,第二期为晚石炭世末期。以后被许多学者所引用。整个天山构造期大致延续了一亿三千多万年,相当于半个银河年。此构造期的开始时期,一般是中泥盆世,多数地区是在早二叠世末期结束的。早二叠世末期(257Ma)的构造事件,在华南地区过去叫做东吴运动(李四光,1932),剧烈的构造活动一般并不是发生在二叠纪末期(250Ma),在中国大陆二叠系和三叠系之间通常是连续沉积,没有沉积间断。

5 印支期(事件)

印支(Indochina)运动,最早由法国地质学家Fromaget1934)在研究越南三叠系时提出,后经黄汲清(1945)的倡导,才在我国广泛使用。我国许多老地质学家早就认识到印支事件是中国大陆形成的关键时期(王鸿祯,19811982;赵宗溥,1984;张文佑等,1984;黄汲清等,1987)。

在中南半岛和中国南方,印支事件是指由中三叠统与上三叠统之间的角度不整合所表现的构造事件。现在,一般把从晚二叠世开始到三叠纪末期的构造事件,统称为印支构造事件。在中国大陆上构造变形和碰撞事件主要发生在中三叠世末期和晚三叠世末期这两个时期。在中国大陆上,尽管二叠纪与三叠纪之间,古生物发生了重大的集群性的绝灭、灾变事件,当时我国华南地区生物灭绝率达90%以上(彭元桥等,2002),但二叠系与三叠系之间,普遍表现为整合接触关系,就岩性上来看,许多地区都呈现为连续、过渡的特征,没有任何构造变形的迹象。

6 燕山期(事件)和四川期(事件)

燕山期是翁文灏(19271929)最早提出来适用于中国大陆的地方性构造术语,用来表述以侏罗纪为主发生的构造事件。后来丁文江(1929)、黄汲清(19451960)、赵宗溥(1959)将此构造事件扩大为侏罗纪一白垩纪的构造事件,从此广为应用与流传。但是,许多地质工作者早就发现以侏罗纪为主和以白垩纪为主的构造事件及岩浆活动完全不同。侏罗纪NE—NNE向构造以挤压为主,形成NE—NNE向褶皱、逆断层带,NWW向主要为带走滑的正断层,岩浆活动以钙碱性系列为主;而白垩纪的NE向构造则是以拉张为主的,形成NE—NNE向正断层带,褶皱轴以NWW向为主,岩浆活动则以富碱的、酸性系列为特征。在我国区域地质调查中,许多地质工作者早就把早燕山期(相当于205135Ma)与晚燕山期(13552Ma)分开。因此,恢复翁文灏(1927)原来的定义范围,把燕山期局限在135 Ma以前比较妥当,即把早侏罗世到早白垩世早期(205135Ma)的构造事件定义为燕山期(万天丰,2004),而把早白垩世中期到古新世的构造事件定义为四川期(13552Ma)(万天丰,1993)。对于华南地区(指绍兴—十万大山碰撞带附近及其以南地区),燕山期应该是从晚三叠世开始到早白垩世早期(227135Ma)结束。

四川运动最早由谭锡畴等(1948)和李春昱(1950)在研究四川西部西康地质时提出,他们认识到,这一时期的构造变形特征,与燕山期、喜马拉雅期构造完全不同。由于当时地层资料不够完备,以为主要构造活动发生在白垩纪末期或在晚白垩世内。当时多数人都误以为侏罗纪与白垩纪是一个完整的构造演化阶段,把北东向的侏罗纪挤压构造与白垩纪的伸展构造当作一个完整的构造旋回(Huang1945;黄汲清,1960;赵宗溥,1959)。近50年来的区域地质调查和研究工作,早已发现中国大陆的多数地区白垩系与第三系为整合接触,不存在构造事件,四川期构造作用的高潮是发生在古新世末期或早始新世末期,相当华北地区孔店组与沙河街组之间(按照旧的地层划分方案,为沙四组与沙三组之间),这个时期普遍存在明显的小角度不整合,均为伸展不整合。万天丰等(1989)在认识到以白垩纪为主的构造演化阶段的特征后,根据优先命名的原则,建议恢复使用四川期(事件)的术语。根据地层委员会(2001)关于地层年代的决定,四川构造期应该从早白垩世中期开始,可延续到古新世末期,同位素年龄为13552Ma

7 华北期(事件)和喜马拉雅期(事件)

黄汲清(19451965)曾将中国大陆整个新生代的构造事件都称为喜马拉雅运动,并得到广为流传并普遍应用。然而,在新第三纪以前,喜马拉雅及其附近地区实际上处在特提斯洋之中,冈瓦纳大陆的离散地块正在逐渐地向北运移、会聚以至发生碰撞,先后形成了班公错—怒江和雅鲁藏布江碰撞带,但是并没有造成喜马拉雅山脉。喜马拉雅山脉的形成及其强烈的构造变形是发生在新第三纪到早更新世时期,因此,将新第三纪—早更新世称为喜马拉雅构造期,才名副其实(万天丰,1993)。

唐智(1979)最早注意并指出,早第三纪始新世—渐新世的构造事件肯定不属于喜马拉雅构造运动的产物,他把由孔店组和沙河街组之间的不整合面所代表的构造事件命名为华北运动第一幕,把渐新统和中新统之间的不整合面所代表的构造事件命名为华北运动第二幕。所谓的华北运动第一幕,相当于谭锡畴等(1948)和李春昱(1950)所命名的四川构造事件;华北运动第二幕,才是唐智(1979)最早提出来的。为尊重前人的研究,万天丰(1992)建议将始新世—渐新世的构造阶段,称为华北构造期,其末期的构造事件就称为华北构造事件。值得一提的是,华北期的结束时期,即华北构造层顶部不整合面的形成时期,在全国各地是不大相同的,东海地区在渐新世中期,大陆东部地区为渐新世末期,而在云南和西藏地区则发生在中新世中期(万天丰,19921993)。

8 新构造期(事件)

新构造学(Neotectonics)最早由原苏联地质学家奥布鲁契夫于1948年提出,他把新构造运动定义为造成现代地形的构造运动。他的学生尼古拉耶夫认为,新构造运动的起始时间是中新世或渐新世。由于中国大陆普遍存在下更新统与中更新统之间的角度不整合,中更新世以来构造活动的特征基本一致,并与新第三纪—早更新世的喜马拉雅构造期(23.50.78 Ma)的构造活动完全不同,因此,万天丰(1993)建议,在中国大陆上,把新构造期定义为从中更新世开始到现代的构造时期。按照万天丰(1993)的定义,新构造期只有78万年,它只是一个刚刚开始的、新的构造演化阶段。与中生代和新生代的其他构造时期相比,新构造期的构造作用相当微弱,应力作用的主应力方向也具有全新的特征。恰恰是这个最新的、比较微弱的构造活动,对于地表资源的找寻、环境的变化和地质灾害的发生,起到了明显的控制作用,造成了巨大的影响,从而引起了地球科学家的格外重视。应该说,新构造期构造活动的研究,在整个中国大地构造学中,是研究得最详细、定量化程度最高的部分。

一 中国的大地构造位置

任何地区的大地构造发展都与其周围的地质构造环境有密切的联系,其基本轮廓与特征受其所处的大地构造位置控制。因此,在研究中国区域大地构造轮廓时,必须注意它所处的大地构造位置。从全球板块构造来看,中国大地构造位置位于欧亚大陆东部,处于西伯利亚板块、印度板块和太平洋—菲律宾板块之间,三者所处的空间位置和边界形态及方向,对中国大地构造格局有明显的控制作用。

因此,自古生代以来,中国大地构造的发展主要由三个因素控制和制约,一是以古亚洲洋与北靠西伯利亚板块相隔(图91),随着古生代呈东西向延伸的古亚洲洋的演化,中国古生代造山带主要呈东西向延伸,形成了古生代构造演化的主要特征,并奠定了现今大地构造基本轮廓;二是西南以古特提斯样与接印度板块相望,伴随中、新生代以来印度板块向北

 


91 古生代以来中国大地构造位置示意图

俯冲、最后与欧亚板块碰撞,中国西南部中、新生代造山带主要呈向北东方向突出的弧形展布,形成了中国西南部中、新生代构造演化的主要特征;三是东临太平洋,中、新生代以来,中国恰好处于太平洋洋壳与陆壳交接与转化的地带,由于陆壳和洋壳的交接线呈北北东向展布,所以太平洋板块的活动在中国大地构造演化和地质构造发展中起着极为显著和特殊的作用,致使中国东部北北东向构造特别强烈,并在中国北东部与东西向延伸古生代造山带成交叉的形式。这三个大地构造因素造就了中国大地构造具有近东西向和近北北东向分区的特征。

中国板块构造的划分

中国各地区具有不同的地质构造特征和发展演化历史,长期以来,从槽台学说出发将中国区域大地构造划分为不同的地台区和不同时期的造山带,并进一步划分出更详细的内部构造单元。这种综合了几十亿年复杂构造演化历史并编制成一张大地构造分区图,对于研究和论述不同地区的地质构造特征和发展演化历史有一定的积极作用,而且对初学者掌握不同地区的地质构造特征和发展演化历史也较为方便。但是,随着板块学说的兴起和发展以及中国区域大地构造学研究的深入,越来越多的地质学者认识到,对区域大地构造进行综合的构造区划分是大地构造学思维方法上的一种误区,是缺乏运动变化思想的结果,因为它忽略或轻视了区域大地构造某一部分在地质演化历史中的巨大差异和多次活动的事实。

目前,人们已经普遍认识到:从活动论的观点出发,采用一个简明的分类方案,编制一张综合了几十亿年复杂构造演化历史的区域大地构造分区图,是十分困难的;而采用过分复杂的分类方案来描述、区分经历过漫长的、复杂构造演化的区域大地构造分区图,使用起来又不方便。另一方面,除现代板块构造体制存在大陆一大洋的完整记录和沟一弧一盆系统之外,古生代和前寒武纪的板块构造仅仅表现为大陆地壳中不完整的地层、岩石和构造等遗迹,所以,恢复不同历史时期的板块构造实际上只能采用不同的研究方法,支持不同地质历史时期板块构造也采用了不同证据。因此,没有时间概念或者缺乏精确时间概念的区域大地构造区划,对于解决区域大地构造的问题没有太大的作用。换句话说,在讨论区域大地构造区划时,必须明确地指出其适用的时间区段。当然,现在也没有人要求把一个地区所经历过的不同构造环境综合在一张区域大地构造区划图上,而是要求根据区域大地构造的演化特点、按构造演化阶段编制区域大地构造区划图。

根据不同地质历史时期不同的板块构造证据,以及板块构造体制可能随时间发生变化的设想,本书将中国大陆板块构造的基本格局分为前南华纪、南华纪—三叠纪、侏罗纪—第四纪三个阶段分别进行阐述。

1 前南华纪板块构造格局

前南华纪的板块构造,主要是根据变质结晶基底的性质、主要的构造一热事件、构造变形样式和同位素年代学数据等,并结合对航磁异常的地质—构造解释进行对比分析和恢复的。

因不同时期同造山挤压推覆或后造山伸展抬升等复杂构造变动而出露在地壳上部的变质结晶基底岩石,代表现在地壳中最强硬的介质组分。对不同地区结晶基底露头进行详细的岩石学和构造分析,可以提供该区结晶基底形成演化历史和构造性质的直接证据。被后期盆地沉积覆盖地区的结晶基底的性质,主要是依靠对各种地球物理探测和结果的解释,其中航磁异常被认为跟结晶基底岩石有着更为密切的联系。

根据长波航磁正异常的分布、性质和内部结构特征,中国大陆的结晶基底的航磁异常特征大体上可分为三种类型:第一类以华北、塔南和上扬子地块为代表,表现为整体呈面性分布、异常值普遍较高的航磁正异常区,对应于高级变质的早前寒武纪结晶基底;第二类以下扬子地块为代表,表现为面性分布和异常值较低的正异常区,对应于中—低级变质的中一新元古代褶皱基底;第三类以天山为代表,表现为宽的长条状正高异常带,对应于被造山带改造的变质结晶基底和同造山侵入的岩浆岩体。根据与上述正航磁异常分布相关的露头岩石特征和对我国结晶基底构造演化的地质证据的理解,把我国结晶基底划分为华北陆块、塔里木陆块、柴达木—阿拉善陆块、准噶尔—哈萨克斯坦陆块、兴一蒙陆块、华南陆块、冈底斯陆块几个主要块体(图92)和阿尔泰地块、松辽地块、华夏地块、印度一喜马拉雅地块,以及海南、西沙地块等一些较小的由变质结晶基底组成的地块。

在全国中波航磁异常图上,根据线性航磁异常展布的长度及其与已知地质—构造的相关性,可以把我国的主要构造带分为:①以区域宽的正异常条带为特征的阿尔泰造山带、天山造山带、蒙古一兴安造山带、祁连—贺兰—秦岭一大别造山带以及巴颜喀拉和念青唐古拉造山带等;②以区域弧形线性异常带为特征的华甸—郯城(古郯庐)韧性剪切带、太行山前韧性剪切带、大同一环县韧性剪切带、吉兰泰—民勤韧性剪切带、古浪一鄂陵韧性剪切带、安西一若羌韧性剪切带、罗布泊一于田韧性剪切带和星星峡一阿尔干一喀什韧性剪切带、阿尔金韧性剪切带等。

2 南华纪—三叠纪板快构造格局

 


92 中国大陆主要陆块结晶基底划分

古生代板块构造,主要根据造山带中残留的古板块边界的证据、同期的地层—古生物记录等,结合古地磁学方法划分板块并恢复它们的运动历史。古生代,中国大陆可以划分为五大构造域,即:亲西伯利亚构造域、中朝构造域、扬子构造域、西域构造域和亲冈瓦纳构造域(图93)。

 


9-3  中国古生代大地构造单元图

阿拉伯数字代表地块,英文字母代表碰撞带(褶皱带或造山带),具体名称见正文

亲西伯利亚构造域(图93,括弧内为地块的序号,下同)包括:阿尔泰(1)、准噶尔—东哈萨克斯坦(2)、伊犁—巴尔喀什(3)、吐鲁番—星星峡(4)、库鲁克塔格(5)、红石山(6)、雅干(7)、巴彦卓尔北(8)、托托尚—锡林浩特(9)、额尔古纳(10)、松嫩哈尔滨(11)、佳木斯—布列亚(12)、兴凯(13)等地块。各地块尽管可能都存在局部的太古宙一古元古代结晶基底,但是它们在中元古代—古生代早期可能是一直随着西伯利亚板块,从南半球向北运移的,并基本上保持离散状态。佳木斯一布列亚和兴凯地块形成统一结晶基底的时间为早寒武世。阿尔泰、准噶尔一东哈萨克斯坦、额尔古纳地块与蒙古中部地块一起,在奥陶纪开始向北与西伯利亚板块外围的外贝加尔带拼合、发生碰撞作用,形成中国大陆最北部的阿尔泰一准噶尔—额尔古纳早古生代碰撞带(图93A)。早石炭世一早二叠世末期,天山构造事件把上述构造域内尚未拼合的地块都并入天山一兴安碰撞带(图93B),即全部并入劳亚大陆板块。

中朝构造域,即中朝板块(20),从中元古代到古生代末期,中朝板块一直保持着比较稳定的构造状态,在地块东部形成了胶辽一徐淮凹陷带,出现一系列古地震的迹象。震旦纪中朝板块运移到冰川覆盖区边部,其南缘发育罗圈组冰积层。早古生代中朝板块稳定地从南纬15℃移动到赤道附近,同时经历了一个从海侵到海退的过程,形成浅海泥质碳酸盐沉积;中奥陶世到志留纪普遍隆升成为陆地,除西南边缘地区发生构造变形外,大部分地区并未产生构造变形。晚古生代中朝板块移动到北纬15℃附近,早二叠世晚期与亲西伯利亚构造域的各地块发生碰撞,从而拼合成为劳亚大陆板块的一部分。

亲扬子构造域,包括:扬子板块(32)、湘桂(扬子南部)(33)、华夏板块(34)、台湾(华夏东部)(35)、松潘—甘孜(21)、秦岭中部(22)、武当(23)、大别(24)、胶南(苏鲁)(25)、中甸(30)、兰坪—思茅—印度支那板块(31)、三亚(印度支那板块的东北部)(36)等地块,其中扬子板块由北扬子板块与南扬子板块在中元古代末期(四堡期)发生俯冲、碰撞拼合而成,青白口纪(即晋宁期),整个扬子板块构成统一的结晶基底。青白口纪末期,扬子板块与秦岭一大别带的中间地块发生俯冲作用,与华夏地块之间可能也发生了局部洋一陆俯冲作用。早古生代时期,扬子板块稳定地从南纬15°向北运移到赤道附近,秦岭—大别带处在大洋及其边缘的环境中。早古生代末期,秦岭—大别带发生洋、陆间的俯冲作用,扬子板块的北缘和中朝板块的西南角出现了局部的构造变形,但是中朝和扬子板块的主体没有受到变形的影响。三叠纪晚期,秦岭—大别带发生真正的陆陆碰撞作用,形成秦岭—大别碰撞带(图63D),扬子板块的南部出现板内褶皱。晚古生代晚期,扬子板块受峨眉山地幔柱上升的影响,明显地发生伸展、张裂现象。华夏板块在整个古生代一直处在南半球的低纬度地区,早古生代末期出现普遍的绿片岩相区域变质作用、岩浆活动和构造变形,并构成统一的结晶结晶基底;中三叠末期,华夏板块与扬子板块碰撞,形成绍兴—十万大山碰撞带(图93中未标出)。松潘—甘孜、兰坪—思茅地区以及滇东拗拉槽,整个早古生代一直呈现为浅海沉积环境。

西域板块构造域,是一个过渡型的构造域,包括塔里木板块(14)、阿拉善—敦煌—阿尔金(15)、中祁连(16)、柴达木(17)、化隆(18)和西昆仑中部(19)等地块。中元古代时期,各地块都属于中朝板块构造域。中元古代,塔里木和柴达木地块的四周发生裂陷现象,祁连山与阿尔金裂陷沉降带使塔里木、柴达木与阿拉善等三地块略有分离,但是在青白口纪的中后期祁连山与阿尔金带发生缩短、碰撞,使塔里木、柴达木板块与阿拉善重新合并。南华纪—震旦纪,祁连带再次裂陷,使塔里木和柴达木地块已位移到接近扬子板块的地方;奥陶一志留纪,阿拉善东缘和祁连—阿尔金带强烈裂陷,塔里木、柴达木、阿拉善、西昆仑和化隆等地块前后转入亲扬子构造域,但仍呈离散状态,直到志留纪晚期形成祁连—阿尔金碰撞带(图93C),它们才一起拼合而成独立的西域板块。但是西域板块独立存在的时间并不太长,主要是在泥盆纪。在早石炭世西域板块就向北东方向、朝亲西伯利亚构造域运移,发生碰撞,形成天山一兴安碰撞带,从而也同中朝板块一起并入劳亚大陆板块。

亲冈瓦纳构造域,包括:羌塘(包括东昆仑)(26)、冈底斯(拉萨)(27)、喜马拉雅(28)、保山中缅马苏(Sibumasu(29)、印度板块(37)等。各地块在中、新元古代的构造演化特征尚不清楚,在新元古代晚期—震旦纪时期,普遍发生区域变质作用和构造变形,形成统一的结晶基底。古生代时期,各板块一直位于南半球的中纬度地区,处于构造稳定状态;中三叠世末—晚三叠世,羌塘、保山等地块群与亲扬子构造域的松潘—甘孜、兰坪—思茅等地块群以及西域板块构造域的早古生代碰撞带碰撞,形成可可西里—澜沧江、金沙江碰撞带,从而一起并入劳亚大陆板块。(图93D)。

3 侏罗纪—第四纪板块构造格局

洋中脊、B型俯冲带和转换断层是侏罗纪—第四纪板块构造的三种基本边界。但对于大洋已消失的大地板块构造来讲,由于缝合带是两大陆块之间洋壳消失、大陆俯冲一碰撞的最终产物,因此寻找两板块之间的接合带或缝合带是确定侏罗纪—第四纪板块构造边界的关键。如班公湖—怒江缝合带可以作为早侏罗世—中侏罗世晚期昌都地块与拉萨地块之间的界线,印度河—雅鲁藏布江缝合带可以作为晚侏罗—早白垩世拉萨地块与印度克拉通之间的界线。

印支运动及其以前,中国大陆的主体先后并入劳亚大陆。进入侏罗纪—第四纪构造阶段,中国及邻区大地构造演化总体表现为冈瓦纳大陆北部边缘的裂解和劳亚大陆的向南增生。劳亚大陆东部与古太平洋大陆板块、今太平洋板块间发生的相互作用,形成了环太平洋构造域;南部与印度板块间发生的相互作用,形成了特提斯构造域。特提斯构造域、滨(环)太平洋构造域的形成与演化为中国及邻区大地构造格局形成及发展奠定了基础和提供了动力来源。这些构造域的相互干涉或先后叠置,使得中国及邻区大地构造格局具有明显的东西差异和南北差异。

环(滨)太平洋构造域是在古太平洋和太平洋两个前后相继的动力体系作用下形成的一个极为壮观的构造区,其影响深入板内,并使大陆受到了大面积、大规模的改造。波及范围大致在东经102°一106°,即贺兰山—龙门山—康滇南北向构造带以东的广大地区。空间上,环太平洋构造域的构造面貌明显呈北东—北北东向,并依次从西向东呈现向洋分带的特点,包括鄂尔多斯一四川坳陷带、大兴安岭一太行山一武陵山隆起带、松辽一华北一江汉断陷带、长白山一诸广构造隆起带和晚白垩世以来的中国东部陆缘海域沉降带、达山一台湾碰撞造山带。它们以大角度斜截叠加在古亚洲构造域之上,使得这一地区构造面貌整体呈现东西分带、南北分块的构造面貌。环(滨)太平洋构造域的主构造域在大兴安岭一太行山一武陵山及其以东的地区,这些地区已经成为横亘中国东部的中、新生代陆缘活化岩浆带。环(滨)太平洋构造域的演化包括中生代古西太平洋大陆板块演化阶段和新生代今太平洋大洋板块演化阶段两大构造演化阶段,两大构造阶段的构造叠置,呈现不同构造的交置叠合现象。

特提斯构造域是在特提斯洋和印度洋两个前后相继的动力体系作用下形成的一个构造区,目前普遍接受的中国境内的特提斯造山域主要包括昆仑—秦岭造山带以南、扬子陆块以西的青藏高原地区,分属于华南古板块的西部陆缘带、藏滇板块和印度板块北缘,各地块之间由含有蛇绿岩带的缝合带相隔,呈现条带状的构造格局。中国西部新生代复活山脉的形成与特提斯洋和印度洋演化有关的认识也被广大地质者所接受,因此也可以归入特提斯构造域。

从上述三个阶段的演化可以看出,中国大地构造的突出特征是多旋回造山作用,这是由中国所处的全球构造位置所决定的。显生宙期间古亚洲洋、特提斯洋一印度洋、古太平洋—太平洋三大全球性动力学体系在中国的交切、复合,使同一地带在不同构造阶段经受不同的动力体系之作用,因而造成十分复杂的构造面貌和演化过程。昆仑一秦岭造山系就是一个良好的例证,古生代时期,它受古亚洲洋动力体系作用,形成祁连期一天山期造山系,属古亚洲造山区;中生代阶段受特提斯动力体系控制,形成印支一早燕山造山系,属特提斯造山区;现今之昆仑一祁连一秦岭山脉则是印度洋扩张,特提斯封闭,印度与亚洲碰撞产生的新生代复活山系(回春山系)(任纪舜等,2000)。因此,昆仑一秦岭造山系在不同构造演化阶段具有不同的性质,它明显属于古亚洲构造域与特提斯构造域的转换地带,在其东段秦岭一大别和苏胶一临津则受太平洋动力体系的影响。阿尔金一松辽构造区在古生代时期受古亚洲动力体系作用,属古亚洲构造域的产物;中生代阶段受蒙古一鄂霍茨克动力体系作用,在古亚洲构造域的不同大地构造单位上形成统一的中生代裂谷盆地群;新生代时期由于受特提斯构造域和印度板块的强烈俯冲碰撞,明显具有走滑性质,并形成新生代的拉分盆地。在其东部的松辽盆地,由于受环太平洋构造动力体系的作用转变成为环太平洋构造带的重要组成部分

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