造山作用及造山帶

1、 一：基本概念 二：造山帶的分布特點(diǎn) 三：造山帶的基本類型和結(jié)構(gòu) 四：造山作用的階段劃分 五：地體及地體增生 一：基本概念 造山運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)物造山帶(orogenic belt)或褶皺帶(fold belt)是一個(gè)古老的詞匯，在經(jīng)典槽臺(tái)學(xué)說有關(guān)地殼演化理論、區(qū)域地質(zhì)研究地質(zhì)礦產(chǎn)等方面都產(chǎn)生過巨大影響，并得到廣泛的應(yīng)用。 自其提出以來，作為與克拉通相對(duì)照的地殼活動(dòng)大地構(gòu)造單元，在闡諸如阿爾卑斯、喜馬拉雅等具有全球規(guī)模的巨大山系的性質(zhì)、構(gòu)造和成因以及解譯造山作用過程，起到了重要的作用。 但是隨著60年代末板塊構(gòu)造理論出現(xiàn)，特別是近二三十年來，隨著板塊構(gòu)造引入大陸的研究中，取得了許多進(jìn)展，許多原未認(rèn)識(shí)

2、到的地殼活動(dòng)性正愈來愈多地被揭示出來，同時(shí)也出現(xiàn)了許多新的問題，人類的地球觀普遍發(fā)生了深刻變化，造山帶這一古老概念的發(fā)展與原定義已發(fā)生了變化。 造山運(yùn)動(dòng)(orogeny)這一術(shù)語(yǔ)19世紀(jì)在歐洲大陸應(yīng)用，但其應(yīng)用卻因人而異出現(xiàn)了側(cè)重它在地貌方面的表現(xiàn)、側(cè)重它的構(gòu)造含意。 Gilbert (1890)定義造山運(yùn)動(dòng)是不同于造陸運(yùn)動(dòng)(epeirogenic)的、產(chǎn)生山脈的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。 Stifle (1919)給出的被更為廣泛接受的定義是:造山運(yùn)動(dòng)是改變巖石組構(gòu)的幕式過程。這一過程包括褶皺和逆沖等擠壓變形、鈣堿性巖漿活動(dòng)和區(qū)域變質(zhì)作用。 在1993年版大百科全書(地質(zhì)學(xué)卷)對(duì)造山帶(orogen)的

3、定義： 經(jīng)受了強(qiáng)烈褶皺及其他變形而生成的線線狀大地構(gòu)造單元狀大地構(gòu)造單元，由一定地史時(shí)期的活動(dòng)帶演化而成，并相對(duì)于相對(duì)于穩(wěn)定的克拉通而存在。 在地槽學(xué)說中造山帶是地槽演化的終結(jié)產(chǎn)物，又稱褶皺帶。 在板塊構(gòu)造學(xué)中，造山帶是巖石圈板塊會(huì)聚邊界的標(biāo)志，也是板塊碰撞的直接產(chǎn)物。 Davis(1984)在其區(qū)域和巖石構(gòu)造地質(zhì)學(xué)教科書中的定義: “造山帶是地殼中一條巨大的、通常呈直線到弧形的構(gòu)造帶，機(jī)械變形強(qiáng)烈和(或)熱液活動(dòng)集中。山脈是造山帶的一種表現(xiàn)，并不是我們所謂造山帶的全部。古代的造山帶雖然是仍可以辨認(rèn)出的區(qū)域變形帶，但已夷平成大陸內(nèi)部的平原;而目前正在形成的造山帶，主要構(gòu)造部分可能不在山脈中，而

4、位于地表10 km, 50km.甚至I00 km以下。如果山脈確實(shí)存在，則正好是一個(gè)造山帶的頂部”。 造山帶是地殼的縮短帶。伴隨地殼的縮短帶常共生有混雜堆積帶。 造山帶廣泛發(fā)育蠕變、韌性變形、褶皺、沖斷和剪壓等構(gòu)造。 造山帶有廣泛的變質(zhì)作用發(fā)生，巖石組構(gòu)發(fā)生改變。 造山帶有強(qiáng)烈的中酸性巖漿活動(dòng)，有廣泛的熱參與。 造山帶沉積以非史密斯地層為主。 地殼中參與造山作用的主體是硅鋁層陸殼物質(zhì)，洋殼物質(zhì)以殘留體形式存在，在造山帶中所占的比例很小或根本就沒有造山作用造山作用“在一定地質(zhì)時(shí)期局限于一個(gè)相對(duì)狹長(zhǎng)的帶狀區(qū)域內(nèi)在一定地質(zhì)時(shí)期局限于一個(gè)相對(duì)狹長(zhǎng)的帶狀區(qū)域內(nèi)的各種構(gòu)造作用的總和，這些作用是在巖石圈劇烈

5、構(gòu)造變動(dòng)的背景的各種構(gòu)造作用的總和，這些作用是在巖石圈劇烈構(gòu)造變動(dòng)的背景下發(fā)生的，期間物質(zhì)與結(jié)構(gòu)重新組建，造成巖石圈垂向增厚，并可下發(fā)生的，期間物質(zhì)與結(jié)構(gòu)重新組建，造成巖石圈垂向增厚，并可能在后期隆升而成山能在后期隆升而成山”， 一：基本概念 二：造山帶的分布特點(diǎn)二：造山帶的分布特點(diǎn) 三：造山帶的基本類型和結(jié)構(gòu) 四：造山作用的階段劃分 五：地體及地體增生1：全球造山帶分布 特點(diǎn)：沿古老的穩(wěn)定的地塊分布、連接這些相鄰的地塊、少數(shù)伸入穩(wěn)定地塊內(nèi)部并消失于其中。 分為：陸緣、陸間、陸內(nèi)造山帶 全球：環(huán)太平洋、地中海、烏拉爾蒙古、北大西洋、北冰洋五個(gè)造山帶。據(jù)王鴻禎等20062：中國(guó)造山帶的分布 a：

6、走向近東西向、近南北向。 b：時(shí)代古生代、新生代。 c：分為：天山-興蒙造山帶、秦祁昆造山帶、青藏-滇西造山帶、西太平洋造山帶。 一：基本概念 二：造山帶的分布特點(diǎn)二：造山帶的分布特點(diǎn) 三：造山帶的基本類型和結(jié)構(gòu) 四：造山作用的階段劃分 五：地體及地體增生 (1)板內(nèi)（克拉通）型:形成于板塊內(nèi)部，依據(jù)基底的性質(zhì)又可分為古克拉通基礎(chǔ)上的板內(nèi)造山(如燕山型)和顯生宙造山帶基礎(chǔ)上的板內(nèi)造山。 (2)碰撞（被動(dòng)大陸）型:在匯聚板塊邊緣由板塊碰撞作用形成的造山帶。實(shí)例喜瑪拉雅和阿爾卑斯造山帶，和Sengor分類中的碰撞型造山帶基本一致。 (3)俯沖（主動(dòng)大陸）型:在匯聚板塊邊緣消減帶上形成的造山帶。實(shí)例

7、有安第斯造山帶及西太平洋廣泛發(fā)育的島弧型造山帶，它們是在洋陸殼邊界進(jìn)行的造山作用的產(chǎn)物。 Sengor(1990)認(rèn)為造山帶只形成于匯聚板塊邊緣。他借用古生物的分類思路，將碰撞造山帶分為4個(gè)目、8個(gè)科和20個(gè)屬。根據(jù)主要的匯聚過程劃分目;根據(jù)構(gòu)造的對(duì)稱性和弧的性質(zhì)劃分科;根據(jù)卷入造山作用的一級(jí)構(gòu)造單元和造山極性的對(duì)稱性劃分屬，提出了一個(gè)分類方案。a：弧前體系b：弧后體系c：被動(dòng)陸緣體系俯沖雜巖、弧前盆地、火山島火山弧之后的半封閉盆地或盆地系列，弧后盆地?fù)?jù)活動(dòng)情況分為：活動(dòng)的、不活動(dòng)的兩種（是否經(jīng)歷伸展擴(kuò)張形成新洋殼）；不活動(dòng)據(jù)熱流值高低分為：正常、高熱流值火山型（紅海）、非火山型（塔斯曼海）

8、弧后體系特征： 具有洋殼體系的基地磁條帶異常不清析；沉積物有：碎屑（早期少量陸緣碎屑、大量火山弧碎屑）、火山物質(zhì)、粘土沉積；鈣堿性玄武巖（LiL/HFS值增大)。 被動(dòng)陸緣體系： 沉積火山建造由穩(wěn)定大陸組合非穩(wěn)定大洋組合；火山組合由偏堿性、鈣堿性-拉斑質(zhì)、雙峰式俯沖造山帶分為：海溝前進(jìn)擠壓型（安第斯型）、海溝后退拉張型（馬里亞納型）、中型（莫克蘭型）。進(jìn)一步細(xì)分：日本島弧型、新西蘭北島型、科迪勒拉型、安第斯山型、莫克蘭等俯沖型造山帶。前安第斯過渡期安第斯期安第斯晚期（1）基本結(jié)構(gòu)、類型 由高原、逆沖帶、前陸撓曲帶、后陸變形帶等四部分組成。 分為：上馱型、擠出型、底辟式、穹隆式。 另外，由于碰撞

9、程度、方式、方向、邊界形態(tài)等，可以發(fā)育特殊類型。（2）上馱與擠出型 上馱與擠出型碰撞造山帶，即：阿爾卑斯型、喜馬拉雅型?；咎卣鳎旱貧づc巖石圈因擠壓而增厚；冷的俯沖巖石圈向下插入熱而輕的軟流圈中；巖石圈拆離沉入軟流圈，同時(shí)被加熱引起地殼上升；巖漿活動(dòng)與碰撞及巖石圈拆離有關(guān)；擠壓背景下存在局部拉張（3）穹隆型碰撞造山帶（4）底辟型碰撞造山帶 主要研究成果主要研究成果1地殼呈明顯的分層結(jié)構(gòu)地殼呈明顯的分層結(jié)構(gòu)上地殼特征：上地殼特征：厚度：厚度：3235km，天山下缺失，天山下缺失C3界面；界面；塔里木與天山接觸帶附近有增厚趨勢(shì)；塔里木與天山接觸帶附近有增厚趨勢(shì)；上地殼內(nèi)存在上地殼內(nèi)存在C1（131

10、8km）、）、C2（約（約23km）兩個(gè)反射面；兩個(gè)反射面；下地殼特征：下地殼特征：M界面埋深：界面埋深：4656km，天山山區(qū)：天山山區(qū)：5254km，塔塔里里木：木：46km左右；左右；準(zhǔn)準(zhǔn)噶噶爾：爾：4647km，阿爾泰山區(qū)：阿爾泰山區(qū)：55km左右左右主要研究成果主要研究成果2地殼速度結(jié)構(gòu)具有較大差異地殼速度結(jié)構(gòu)具有較大差異地殼平均速度地殼平均速度：準(zhǔn)準(zhǔn)噶噶爾：爾：6.406.80km/s天山：天山：6.10km/s左右左右阿爾泰山區(qū)阿爾泰山區(qū):6.306.40km/s反映了天山地殼相對(duì)反映了天山地殼相對(duì)“軟軟”、準(zhǔn)、準(zhǔn)噶爾地塊的地殼相對(duì)噶爾地塊的地殼相對(duì)“硬硬”的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。天山區(qū)

11、殼內(nèi)存在低速體：天山區(qū)殼內(nèi)存在低速體：天山中部地殼低速層較發(fā)育，它反天山中部地殼低速層較發(fā)育，它反映了天山地塊和準(zhǔn)噶爾地塊的差異。映了天山地塊和準(zhǔn)噶爾地塊的差異。 3.Q值結(jié)構(gòu)與波速比值結(jié)構(gòu)與波速比1,Q值結(jié)構(gòu)：值結(jié)構(gòu)：天山區(qū)上部地殼天山區(qū)上部地殼Q值低于準(zhǔn)噶爾和塔里木地塊的值低于準(zhǔn)噶爾和塔里木地塊的Q值，它從另一角度佐證了天山區(qū)地殼相對(duì)值，它從另一角度佐證了天山區(qū)地殼相對(duì)“軟軟“的特征。的特征。2，波速比特征，波速比特征：天山區(qū)地殼波速比天山區(qū)地殼波速比Vp/Vs顯箸高于塔里木和準(zhǔn)顯箸高于塔里木和準(zhǔn)噶爾地塊的波速比。這一事實(shí)進(jìn)一步說明了天噶爾地塊的波速比。這一事實(shí)進(jìn)一步說明了天山地區(qū)地殼相對(duì)

12、山地區(qū)地殼相對(duì)“軟軟”的特征的特征。 主要研究成果主要研究成果4地殼深斷裂地殼深斷裂庫(kù)爾勒地殼深斷裂（庫(kù)爾勒地殼深斷裂（110120km）：）：塔里木與天山的接觸帶，地殼結(jié)構(gòu)變化明顯，速度結(jié)構(gòu)塔里木與天山的接觸帶，地殼結(jié)構(gòu)變化明顯，速度結(jié)構(gòu)差異顯著，延伸至下地殼。差異顯著，延伸至下地殼。那拉提那拉提尼勒克地殼深斷裂（尼勒克地殼深斷裂（250km左右）：左右）：天山內(nèi)部，天山內(nèi)部，C2界面以下界面錯(cuò)動(dòng)明顯，界面以下界面錯(cuò)動(dòng)明顯，M界面變化，兩界面變化，兩側(cè)速度結(jié)構(gòu)差異明顯。側(cè)速度結(jié)構(gòu)差異明顯。博羅科努博羅科努阿其克庫(kù)都克深斷裂（阿其克庫(kù)都克深斷裂（320350km）：）：準(zhǔn)噶爾與天山的接觸帶、殼

13、內(nèi)界面深度陡變或錯(cuò)斷顯著準(zhǔn)噶爾與天山的接觸帶、殼內(nèi)界面深度陡變或錯(cuò)斷顯著，M界面變化劇烈，速度差異明顯，向下延伸界面變化劇烈，速度差異明顯，向下延伸M界面甚至更深界面甚至更深。額爾齊斯深斷裂（額爾齊斯深斷裂（720750km）：）：兩側(cè)地殼界面、速度變化明顯。兩側(cè)地殼界面、速度變化明顯。烏爾禾深斷裂（烏爾禾深斷裂（610km左右）：左右）：速度結(jié)構(gòu)變化明顯，速度結(jié)構(gòu)變化明顯，M界面發(fā)生了突然變化界面發(fā)生了突然變化 。主要研究成果主要研究成果天山地殼動(dòng)力學(xué)意義天山地殼動(dòng)力學(xué)意義較較“軟軟”的天山地殼被的天山地殼被“挾持挾持”在塔里木與準(zhǔn)噶在塔里木與準(zhǔn)噶爾兩個(gè)較爾兩個(gè)較“硬硬”地塊之間。天山下特殊

14、的地塊之間。天山下特殊的Pm反射波所反射波所代表的界面深約代表的界面深約6568km，其上部的上地幔頂部出現(xiàn)，其上部的上地幔頂部出現(xiàn)的低速異常體可以被解釋為在印度板塊向北推擠的作的低速異常體可以被解釋為在印度板塊向北推擠的作用下，塔里木地塊向北擠壓并插入天山下，其北緣又用下，塔里木地塊向北擠壓并插入天山下，其北緣又受到準(zhǔn)噶爾較受到準(zhǔn)噶爾較“硬硬”地塊的阻擋而形成的地塊的阻擋而形成的“痕跡痕跡”。天山下明顯的殼幔過渡帶的存在和天山下明顯的殼幔過渡帶的存在和C3界面的缺失，界面的缺失，它暗示著這種它暗示著這種“碰撞插入碰撞插入”動(dòng)力過程作用下，天山下動(dòng)力過程作用下，天山下地殼遭受變形后導(dǎo)致了地殼縮

15、短、天山隆起，同時(shí)使地殼遭受變形后導(dǎo)致了地殼縮短、天山隆起，同時(shí)使得塔里木和準(zhǔn)噶爾地塊下的地殼物質(zhì)被帶入天山下，得塔里木和準(zhǔn)噶爾地塊下的地殼物質(zhì)被帶入天山下，形成了天山下特殊的形成了天山下特殊的“雙下地殼雙下地殼”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。主要特征：大地構(gòu)造位置及背景 板內(nèi)造山帶形成于相對(duì)穩(wěn)定的大陸板塊內(nèi)部。在造山作用發(fā)生以前，均經(jīng)歷了結(jié)晶基底的形成和穩(wěn)定的蓋層發(fā)育階段，板內(nèi)造山帶發(fā)育在相對(duì)較老且強(qiáng)硬的巖石圈基礎(chǔ)上。造山帶構(gòu)造格局與構(gòu)造單元 碰撞和俯沖造山帶可以劃分出不同的構(gòu)造單元數(shù)量，盡管構(gòu)造單元體特征有所不同，卻存在有標(biāo)志俯沖和域碰撞的蛇綠巖帶和(或)構(gòu)造混雜巖帶，且造山帶的兩側(cè)往往是具有不同演化歷史和

16、(或)巖石圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的構(gòu)造單元。造山帶中各構(gòu)造單元和構(gòu)造變形形跡都大體與造山帶平行，呈帶狀分布，構(gòu)成最顯著的線狀構(gòu)造格局， 然而，板內(nèi)造山帶總體上具有相對(duì)狹長(zhǎng)的帶狀外貌，但其中的各種不同構(gòu)造具有線狀分布特征，而是呈面狀散布于造山帶中。如隆起一沉降相間的基底與盆地構(gòu)造格局、逆沖斷裂構(gòu)造與相伴褶皺構(gòu)造、巖漿巖與火山巖分布、同造山變質(zhì)帶等。板內(nèi)造山帶中沒有板緣造山帶中的那種常見的蛇綠巖帶或構(gòu)造混雜巖帶，造山帶的兩側(cè)是具有相同的巖石圈結(jié)構(gòu)與演化歷史的同一個(gè)巖石圈板塊。造山帶構(gòu)造變形特征 板內(nèi)造山帶構(gòu)造變形最顯著的特征之一是具有基底卷人的厚皮構(gòu)造特征，在變形過程中整個(gè)巖石圈作為應(yīng)力導(dǎo)層。這與板緣造山帶所

17、具有的薄皮構(gòu)造性質(zhì)形成明顯對(duì)比。此外，板內(nèi)造山帶構(gòu)造變形中，以脆性斷裂變形為主，而褶皺作用較弱，韌性變形在整個(gè)造山帶中呈點(diǎn)式局限于變質(zhì)核雜巖附近。具有普遍意義的特征的是基底中存在的古構(gòu)造界面在板內(nèi)造山作用期間活化并引起蓋層構(gòu)造變形。 無區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生。造山帶構(gòu)造演化的特征 碰撞和俯沖造山帶的構(gòu)造演化在標(biāo)志造山作用的前陸磨拉石盆地沉積作用、巖漿侵人、火山活動(dòng)的巖石成分變化、時(shí)空分布方面，及同造山變形、變質(zhì)作用等方面具有顯著的極性特征。 板內(nèi)造山帶的構(gòu)造演化不具備上述極性特征。沒有垂直造山帶方向的沉積遷移規(guī)律?；茁∑鹋c相間盆地構(gòu)成網(wǎng)狀構(gòu)造格局。即使有比較強(qiáng)烈和廣泛的火山活動(dòng)，但在火山巖巖石化學(xué)

18、成分、同位素組成及時(shí)空分布等方面均沒有板緣造山帶的那種極性特點(diǎn)。 具有繼承性和多旋回性。巖漿活動(dòng)方面 無安山質(zhì)火山巖及相應(yīng)的侵入巖、海洋沉積；中酸性侵入巖早期幔源，后期具有地殼重熔特點(diǎn)，火山巖以堿性或雙峰式組合為特點(diǎn)。據(jù)張長(zhǎng)厚1999 一：基本概念 二：造山帶的分布特點(diǎn)二：造山帶的分布特點(diǎn) 三：造山帶的基本類型和結(jié)構(gòu) 四：造山作用的階段劃分 五：地體及地體增生 前造山作用階段、造山作用階段、后造山作用階段后造山作用特點(diǎn)： 構(gòu)造表現(xiàn)：逆沖推覆、伸展作用（伸展拆離、垮塌）、拆沉作用。 一：基本概念 二：造山帶的分布特點(diǎn)二：造山帶的分布特點(diǎn) 三：造山帶的基本類型和結(jié)構(gòu) 四：造山作用的階段劃分 五：地體及地體增生 地體 以斷層為邊界的區(qū)域地質(zhì)實(shí)體。每個(gè)地體內(nèi)各自都有統(tǒng)一的 、在成因上連貫相關(guān)的沉