04第四章 區(qū)域大地構造研究方法

1、第四章第四章 區(qū)域大地構造研究方法區(qū)域大地構造研究方法 大地構造研究基本方法：大地構造研究基本方法：歷史歷史構造分析方構造分析方 法法 從各種地質、地球物理、地球化學的從各種地質、地球物理、地球化學的 資料入手，按地史發(fā)展順序，歸納不同大資料入手，按地史發(fā)展順序，歸納不同大 地構造發(fā)展階段的特點，比較地殼、地幔地構造發(fā)展階段的特點，比較地殼、地幔 各部分構造的發(fā)生、發(fā)展和轉化，找出共各部分構造的發(fā)生、發(fā)展和轉化，找出共 性和個性，總結出地殼巖石圈發(fā)生發(fā)展演性和個性，總結出地殼巖石圈發(fā)生發(fā)展演 化規(guī)律?；?guī)律。 出發(fā)點：從區(qū)域地質研究入手出發(fā)點：從區(qū)域地質研究入手 以地質、地球物理、地球化學等資

2、料為基礎以地質、地球物理、地球化學等資料為基礎 以構造為主線的多學科研究方法以構造為主線的多學科研究方法 不同時期、不同構造單元地質綜合對比研究不同時期、不同構造單元地質綜合對比研究 區(qū)域大地構造形成演化過程及動力學探討區(qū)域大地構造形成演化過程及動力學探討 地層系統(tǒng)及其研究地層系統(tǒng)及其研究 地層系統(tǒng)時空分布地層系統(tǒng)時空分布 地層關系及其地質事件地層關系及其地質事件 地層研究地層研究 沉積組合、結構構造研究沉積組合、結構構造研究 沉積相環(huán)境及古地理分布沉積相環(huán)境及古地理分布 沉積盆地成因分析沉積盆地成因分析 沉積作用研究沉積作用研究 幾何學、運動學研究幾何學、運動學研究 流變學研究流變學研究 構

3、造序列及年代學研究構造序列及年代學研究 構造動力學研究構造動力學研究 構造作用研究構造作用研究 巖漿組合及系列巖漿組合及系列 巖漿作用方式及動力巖漿作用方式及動力 巖漿作用構造環(huán)境巖漿作用構造環(huán)境 巖漿作用研究巖漿作用研究 變質巖組合及關系變質巖組合及關系 變質溫壓及變質溫壓及PTtPTt軌跡軌跡 變質作用及構造背景變質作用及構造背景 變質作用研究變質作用研究 典型礦床地質地球化學典型礦床地質地球化學 礦床成礦系列研究礦床成礦系列研究 成礦動力學研究成礦動力學研究 成礦作用研究成礦作用研究 地質作用研究地質作用研究 區(qū)域地球化學研究區(qū)域地球化學研究 不同巖石組合地球化學特征不同巖石組合地球化學

4、特征 構造環(huán)境示蹤信息構造環(huán)境示蹤信息 地球化學研究地球化學研究 地球物理場縱橫向特征研究地球物理場縱橫向特征研究 地表及深部結構構造研究地表及深部結構構造研究 地球物理研究地球物理研究 區(qū)域大地構造研究基本內容區(qū)域大地構造研究基本內容 一、建造分析一、建造分析 沉積建造：沉積建造：泛指在一定構造背景條件下，當?shù)胤褐冈谝欢嬙毂尘皸l件下，當?shù)?殼發(fā)展到某一階段時所形成的一套具有特定巖相組殼發(fā)展到某一階段時所形成的一套具有特定巖相組 合的沉積巖系。合的沉積巖系。 沉積建造是一定大地構造和古氣侯背景下的巖沉積建造是一定大地構造和古氣侯背景下的巖 石共生組合體，包括：建造的巖性巖相共生組合、石共生組

5、合體，包括：建造的巖性巖相共生組合、 建造的構造旋回（時代）、建造的區(qū)域大地構造環(huán)建造的構造旋回（時代）、建造的區(qū)域大地構造環(huán) 境、建造的古氣侯背景。因此沉積建造分析是構建境、建造的古氣侯背景。因此沉積建造分析是構建 古構造環(huán)境和大地構造相的重要方面。古構造環(huán)境和大地構造相的重要方面。 不同環(huán)境常見的沉積建造不同環(huán)境常見的沉積建造 陸棚環(huán)境：陸棚環(huán)境：石英砂礫巖建造、粉砂巖石英砂礫巖建造、粉砂巖- -泥巖建造、泥巖建造、 鐵質巖建造、錳質巖建造、磷質巖建造、火山碎屑沉鐵質巖建造、錳質巖建造、磷質巖建造、火山碎屑沉 積建造、硅質泥巖積建造、硅質泥巖- -硅質巖建造。硅質巖建造。 臺地碳酸鹽環(huán)境：

6、臺地碳酸鹽環(huán)境：生物屑亮晶碳酸鹽巖建造、生生物屑亮晶碳酸鹽巖建造、生 物屑泥晶碳酸鹽巖建造、藻紋層藻團粒碳酸鹽巖建物屑泥晶碳酸鹽巖建造、藻紋層藻團粒碳酸鹽巖建 造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質碳酸鹽巖建造、礫屑灰造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質碳酸鹽巖建造、礫屑灰 巖建造、硅質團塊巖建造、硅質團塊- -條帶碳酸鹽巖建造、硅質灰?guī)r建條帶碳酸鹽巖建造、硅質灰?guī)r建 造、瘤狀碳酸鹽巖建造、白云質灰?guī)r造、瘤狀碳酸鹽巖建造、白云質灰?guī)r- -白云巖建造、白云巖建造、 磷質巖建造。磷質巖建造。 陸緣斜坡環(huán)境：陸緣斜坡環(huán)境：陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖 濁積巖建造、滑混巖建造、火山碎屑沉積建造、

7、等深濁積巖建造、滑混巖建造、火山碎屑沉積建造、等深 積巖建造。積巖建造。 陸內裂谷環(huán)境：陸內裂谷環(huán)境：粉砂巖粉砂巖- -泥巖建造、長石石英砂巖建造、復成分泥巖建造、長石石英砂巖建造、復成分 礫巖建造、滑混巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖濁積巖礫巖建造、滑混巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、碳酸鹽巖濁積巖 建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。 大陸邊緣裂谷環(huán)境：大陸邊緣裂谷環(huán)境：粉砂巖粉砂巖- -泥巖建造、有機質泥巖建造、長石泥巖建造、有機質泥巖建造、長石 石英砂巖建造、復成分礫巖建造、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質碳酸石英砂巖建造、復成分礫巖建造、

8、礁碳酸鹽巖建造、瀝青質碳酸 鹽巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、滑混巖建造、碳酸鹽巖濁積巖鹽巖建造、陸源碎屑濁積巖建造、滑混巖建造、碳酸鹽巖濁積巖 建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。建造、火山碎屑濁積巖建造、雙峰系列火山巖建造。 坳陷盆地環(huán)境：坳陷盆地環(huán)境：石英砂礫巖建造、鋁土質巖建造、含煤碎屑巖建石英砂礫巖建造、鋁土質巖建造、含煤碎屑巖建 造、炭質泥巖造、炭質泥巖- -油頁巖建造、泥晶灰?guī)r油頁巖建造、泥晶灰?guī)r- -泥灰?guī)r建造、蒸發(fā)巖建造。泥灰?guī)r建造、蒸發(fā)巖建造。 斷陷盆地環(huán)境：斷陷盆地環(huán)境：復成分砂礫巖建造、復成分粉砂巖復成分砂礫巖建造、復成分粉砂巖- -泥巖建造、泥巖建造、 雜砂巖建

9、造、含煤碎屑巖建造、蒸發(fā)巖建造、火山碎屑沉積建造、雜砂巖建造、含煤碎屑巖建造、蒸發(fā)巖建造、火山碎屑沉積建造、 堿性火山巖建造、堿玄巖建造、雙峰系列火山巖建造。堿性火山巖建造、堿玄巖建造、雙峰系列火山巖建造。 拉分盆地環(huán)境：拉分盆地環(huán)境：粉砂巖粉砂巖- -泥巖建造、雜砂巖建造、復成分礫巖建泥巖建造、雜砂巖建造、復成分礫巖建 造、火山碎屑沉積建造、火山碎屑濁積巖建造、陸源碎屑濁積巖造、火山碎屑沉積建造、火山碎屑濁積巖建造、陸源碎屑濁積巖 建造、炭質泥巖建造、炭質泥巖- -油頁巖建造。油頁巖建造。 前陸盆地環(huán)境：前陸盆地環(huán)境：磨拉石建造（長石石英砂巖建造、磨拉石建造（長石石英砂巖建造、 復成分礫巖建

10、造、陸源碎屑濁積巖建造）。復成分礫巖建造、陸源碎屑濁積巖建造）。 島弧環(huán)境：島弧環(huán)境：鈣堿性鈣堿性堿性火山巖建造、火山碎屑巖堿性火山巖建造、火山碎屑巖 建造、陸源碎屑濁積巖建造。建造、陸源碎屑濁積巖建造。 海溝海溝增生柱環(huán)境：增生柱環(huán)境：混雜堆積，包括滑塌沉積、大混雜堆積，包括滑塌沉積、大 洋板塊表面鏟刮下來的物質（包括洋殼表面的覆蓋洋板塊表面鏟刮下來的物質（包括洋殼表面的覆蓋 物、洋殼、洋島、海山及大陸碎塊等）物、洋殼、洋島、海山及大陸碎塊等） 洋島環(huán)境：洋島環(huán)境：洋島型大洋拉斑玄武巖建造、海山碳酸洋島型大洋拉斑玄武巖建造、海山碳酸 鹽巖建造鹽巖建造 洋盆環(huán)境：洋盆環(huán)境：大洋拉斑玄武巖建造、

11、遠洋放射蟲硅質大洋拉斑玄武巖建造、遠洋放射蟲硅質 巖建造巖建造。 建造分析主要方法建造分析主要方法 沉積建造和火山建造沉積建造和火山建造 野外：厚度、巖石組合、巖相標志、野外：厚度、巖石組合、巖相標志、 室內：巖石化學、地球化學、構造環(huán)室內：巖石化學、地球化學、構造環(huán) 境判別境判別 建造研究的基本手段建造研究的基本手段 巖石地層剖面的測制巖石地層剖面的測制 各種區(qū)域大地構造信息的提取各種區(qū)域大地構造信息的提取 有序地層建造研究的基本內容和方法：有序地層建造研究的基本內容和方法： 1、調查各巖石地層單位主要巖性特征（物質 成分和結構構造）、厚度、接觸關系性質、 疊覆特征及空間變化特點以及地球化學

12、特征， 并廣泛收集沉積相（原生及成巖構造特點， 古生物化石及其遺跡化石和古生態(tài)、古環(huán)境、 古流向等）資料。 2 、總結沉積巖巖性巖相變化和盆地充填序 列,為研究形成演化規(guī)律提供基礎資料。 研究內容 從整體上查明“構造混雜巖”的內部構成和 分布延伸范圍，除對外來巖片（塊）進行系統(tǒng) 的“物態(tài)”、“時態(tài)”、“相態(tài)”、“位態(tài)” 和“變形變質”歷程調查外，還要對外來巖片 （塊）賦存的“基質” 進行系統(tǒng)的物質成分、 時代、變形變質特點調查，即分別收集構造混 雜巖的巖片（塊）和基質兩者各自的巖性、巖 相、時代、構造過程、變質過程依據(jù)。 無序地層無序地層構造混雜巖系研構造混雜巖系研 究的基本內容和方法究的基本

13、內容和方法 物態(tài)分析 （物質組成） 時態(tài)分析 （確定時代） 相態(tài)分析 （確定相環(huán)境） 位態(tài)分析 （確定原始位置） 變形分析變質分析 巖 石 地 球 化 學 生 物 地 層 同 位 素 年 齡 測 定 年 代 地 層 磁 性 地 層 事 件 地 層 沉 積 相 生 態(tài) 相 事 件 相 環(huán) 境 相 巖 石 地 球 化 學 巖 相 古 地 理 生 物 古 地 理 構 造 古 地 理 古 地 磁 構 造 幾 何 學 構 造 運 動 學 構 造 動 力 學 構 造 流 變 學 構 造 變 形 相 構 造 年 代 學 變 質 建 造 原 巖 建 造 變 質 相 帶 與 相 系 變 質 作 用 類 型 變

14、質 巖 地 層 變 質 作 用 期 次 變 質 變 形 研究方法 東昆侖研究實踐東昆侖研究實踐 龍什更公瑪混雜巖地層剖面龍什更公瑪混雜巖地層剖面 Trachysphaeridium sp.(粗面球藻粗面球藻) Prototracheites porus(具穴原始擬導管具穴原始擬導管) Asperatopsephospaera sp.(糙面球藻糙面球藻) Leiosphaeridia sp(光面球藻光面球藻) Buedingiisphaeridium sp(布丁球藻布丁球藻) Ophiceras sp.（蛇菊石）（蛇菊石） 運用大地構造相方法，進 行包括生物古地理、構造古 地理、古地磁、古海盆演

15、化 分析，將造山帶內之各種構 造巖片，恢復到原位原態(tài)。 10 0 15 20 0 O 15 0 10 0 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diagram Showing the Late Carboniferous-Early Permian Tectonopalaeogeography the East Part of Eastern Kunlun 1.Old land 2.Carbonate seamount or platform 3.Pyroclastic rock and siliclatic formation of back-arc basin i

16、n north eastern-Kunlun 4.Siliclastic rock formation of south eastern-Kunlun archipelagic sea 5.Neritic shelf clastic rock formation of southern oceanic basin in Animaqing 6.Deep and half-deep sea turbidite formation of oceanic basin in central eastern-Kunlun 7.Turbidite formation of oceanic basin in

17、 Animaqing and subsidiary oceanic basin in Kuhai 8.Volcanic rock formation of volcanic arc in north eastern-Kunlun 9.Basic lava formation 10.Ophiolite melange formation 11.Extension zone 12.Subduction zone Xi-Xiangride; Qi-Qingshuiquan; Hu-huashixia Bayankala masssif Qaidam massif North Eastern-Kunl

18、un archipelagic sea South Eastern- Kunlun archipelagic sea 東昆侖東段構造巖相古地理圖 二、構造分析二、構造分析 幾何學幾何學運動學運動學流變學流變學動力學動力學年代學年代學 構造研究基本思路構造研究基本思路 應用應用構造解析方法構造解析方法，對各種規(guī)模大小，對各種規(guī)模大小 不等的構造變形形跡（包括褶皺、斷裂、不等的構造變形形跡（包括褶皺、斷裂、 韌性剪切帶以及各種面理、線理等）的韌性剪切帶以及各種面理、線理等）的 產狀、性質、規(guī)模、位態(tài)及有關運動學產狀、性質、規(guī)模、位態(tài)及有關運動學 特征等資料進行詳細收集，查明其區(qū)域特征等資料進行詳細

19、收集，查明其區(qū)域 分布特點和組合規(guī)律；研究其構造層次分布特點和組合規(guī)律；研究其構造層次 及構造變形相，建立區(qū)域構造變形序列，及構造變形相，建立區(qū)域構造變形序列， 確定構造變形時限，為探討認識區(qū)域大確定構造變形時限，為探討認識區(qū)域大 地構造演化奠定基礎。地構造演化奠定基礎。 構造研究的基本內容構造研究的基本內容 1、走向和倒向、走向和倒向 2、構造變形運動型式、構造變形運動型式 3、構造組合類型與構造樣式、構造組合類型與構造樣式 4、構造層次、流變學行為、構造層次、流變學行為 5、構造分期與配套、構造分期與配套 6、構造的遷移性、構造的遷移性 7、特殊地質體的構造意義、特殊地質體的構造意義 如蛇

20、綠巖、混雜巖、榴輝巖如蛇綠巖、混雜巖、榴輝巖 8、構造的時間界定、構造的時間界定構造年代學構造年代學 阿爾卑斯造山帶 雙側造山帶雙側造山帶 指在造山變形過程中指在造山變形過程中, , 組成組成 造山帶的物質由軸帶分別向造山帶的物質由軸帶分別向 兩側運移、褶皺一逆沖兩側運移、褶皺一逆沖, , 形形 成兩個共扼的強烈變形帶。成兩個共扼的強烈變形帶。 Dezes, U. of Lausanne 三、巖漿活動分析三、巖漿活動分析 （一）火山巖的研究（一）火山巖的研究 建立火山巖巖石地層層序建立火山巖巖石地層層序 根據(jù)沉積或噴發(fā)疊復或橫向變化關系、噴根據(jù)沉積或噴發(fā)疊復或橫向變化關系、噴 發(fā)旋回、噴發(fā)韻律

21、、巖漿演化特點綜合考發(fā)旋回、噴發(fā)韻律、巖漿演化特點綜合考 慮，正確建立巖石地層層序，合理劃分正慮，正確建立巖石地層層序，合理劃分正 式與非正式巖石地層單位。式與非正式巖石地層單位。 確定火山活動時代確定火山活動時代 通過尋找沉積巖夾層中的化石，為地層時通過尋找沉積巖夾層中的化石，為地層時 代對比提供依據(jù)，在無化石的情況下，采代對比提供依據(jù)，在無化石的情況下，采 集同位素年齡樣品確定其噴發(fā)時代。集同位素年齡樣品確定其噴發(fā)時代。 研究火山作用的大地構造環(huán)境研究火山作用的大地構造環(huán)境 研究與火山活動有關的地質構造特征，研究與火山活動有關的地質構造特征， 結合火山巖巖石學、巖石化學、巖石地結合火山巖巖

22、石學、巖石化學、巖石地 球化學以及相關的沉積巖性巖相特點和球化學以及相關的沉積巖性巖相特點和 巖漿侵入活動等資料，探討火山作用的巖漿侵入活動等資料，探討火山作用的 大地構造環(huán)境大地構造環(huán)境 侵入體形態(tài)、組成結構研究侵入體形態(tài)、組成結構研究 包括侵入巖體的產狀、規(guī)模、巖石類型、礦物成分、結構、包括侵入巖體的產狀、規(guī)模、巖石類型、礦物成分、結構、 巖石化學、巖石地球化學、穩(wěn)定同位素、形成的溫壓條件或深度、巖石化學、巖石地球化學、穩(wěn)定同位素、形成的溫壓條件或深度、 巖體原生和變形構造、剝蝕情況、接觸關系性質和產狀、脈巖和巖體原生和變形構造、剝蝕情況、接觸關系性質和產狀、脈巖和 包體、流體（成分、形態(tài)

23、、分布、含量等）特征。包體、流體（成分、形態(tài)、分布、含量等）特征。 侵入巖時代的確定侵入巖時代的確定 根據(jù)有關地層和巖體的相互關系及同位素測年手段確定其侵根據(jù)有關地層和巖體的相互關系及同位素測年手段確定其侵 入時代。入時代。 研究就位機制、構造環(huán)境、研究就位機制、構造環(huán)境、 區(qū)域巖漿演化及成礦作用區(qū)域巖漿演化及成礦作用 在綜合研究不同類型侵入巖資料的基礎上，研究其就位機制在綜合研究不同類型侵入巖資料的基礎上，研究其就位機制 探討各類侵入巖形成的構造環(huán)境，建立區(qū)域巖漿演化旋回或序列，探討各類侵入巖形成的構造環(huán)境，建立區(qū)域巖漿演化旋回或序列， 探討巖漿活動的演化歷史及其與成礦作用的關系。探討巖漿活

24、動的演化歷史及其與成礦作用的關系。 （二）（二） 侵入巖研究侵入巖研究 四四 變質作用分析變質作用分析 變質巖系是在一定大地構造環(huán)境下形成的變質巖系是在一定大地構造環(huán)境下形成的 不同成因類型的原巖建造在地殼演化過程不同成因類型的原巖建造在地殼演化過程 中經(jīng)受多期構造變形、變質作用改造的產中經(jīng)受多期構造變形、變質作用改造的產 物。物。區(qū)域大地構造研究中必須對區(qū)域變質區(qū)域大地構造研究中必須對區(qū)域變質 巖的原巖成分、建造類型及其后期變質、巖的原巖成分、建造類型及其后期變質、 變形疊加改造的特點，以及與巖漿巖作用變形疊加改造的特點，以及與巖漿巖作用 和成礦作用的關系等進行綜合，獲取有關和成礦作用的關系

25、等進行綜合，獲取有關 區(qū)域大地構造演化中的熱歷史和熱動力過區(qū)域大地構造演化中的熱歷史和熱動力過 程信息。程信息。 變質作用變質作用PTtDPTtD軌跡研究軌跡研究 P-T-tP-T-t軌跡的重建需要盡可能完整地建立起整個變質過程序列和成分演化序軌跡的重建需要盡可能完整地建立起整個變質過程序列和成分演化序 列。過程分析的性質貫穿野外地質調查階段、室內的巖相學礦物成分分列。過程分析的性質貫穿野外地質調查階段、室內的巖相學礦物成分分 析階段、溫度壓力計算階段和軌跡的解釋階段，并要求研究者同時具備析階段、溫度壓力計算階段和軌跡的解釋階段，并要求研究者同時具備 構造地質學、大地構造學、礦物學巖石學、巖石物理化學、同位素地質構造地質學、大地構造學、礦物學巖石學、巖石物理化學、同位素地質 年代學等知識。年代學等知識。 基本工作步驟：基本工作步驟： 1 1、明確研究對象所在的大地構造單元和大體的演化歷史；、明確研究對象所在的大地構造單元和大體的演化歷史； 2 2、建立研究對象的構造變形序列；、建立研究對象的構造變形序列； 3 3、建立和劃分研究對象的變質相和變質相系、建立和劃分研究對象的變質相和變質相系; ; 4 4、選取典型露頭，采集能反映變質變形的樣品，樣品所屬的巖石類型應是、選取典型露頭，采集能反映變質變形的樣品，樣品所屬的巖石類型應是 包含變質歷史信息的泥質變質巖和基性變質巖類，鈣質