造山作用及造山帶課件

造山作用與造山帶第三章造山作用與造山帶第三章1造山作用與造山帶一：基本概念二：造山帶的分布特點(diǎn)三：造山帶的基本類(lèi)型和結(jié)構(gòu)四：造山作用的階段劃分五：地體及地體增生造山作用與造山帶一：基本概念2一：基本概念

造山運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)物造山帶(orogenicbelt)或褶皺帶((foldbelt)是一個(gè)古老的詞匯，在經(jīng)典槽臺(tái)學(xué)說(shuō)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(guò)巨大影響，并得到廣泛的應(yīng)用。自其提出以來(lái)，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(guò)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(lái)，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)到的地殼活動(dòng)性正愈來(lái)愈多地被揭示出來(lái)，同時(shí)也出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題，人類(lèi)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。一：基本概念3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(guò)程。這一過(guò)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。造山運(yùn)動(dòng)(orogeny)這一術(shù)語(yǔ)19世紀(jì)在歐洲大4在1993年版大百科全書(shū)(地質(zhì)學(xué)卷)對(duì)造山帶(orogen)的定義：經(jīng)受了強(qiáng)烈褶皺及其他變形而生成的線狀大地構(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)于穩(wěn)定的克拉通而存在。在地槽學(xué)說(shuō)中造山帶是地槽演化的終結(jié)產(chǎn)物，又稱(chēng)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。在1993年版大百科全書(shū)(地質(zhì)學(xué)卷)對(duì)造山帶(orogen)5Davis(1984)在其《區(qū)域和巖石構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教科書(shū)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?！矫}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，而位于地表10km,50km.甚至I00km以下。如果山脈確實(shí)存在，則正好是一個(gè)造山帶的頂部”。Davis(1984)在其《區(qū)域和巖石構(gòu)造地質(zhì)學(xué)6①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。

②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。③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。

④造山帶有強(qiáng)烈的中酸性巖漿活動(dòng)，有廣泛的熱參與。⑤造山帶沉積以非史密斯地層為主。

⑥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(méi)有①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7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)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，并可能在后期隆升而成山”，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)的8一：基本概念二：造山帶的分布特點(diǎn)三：造山帶的基本類(lèi)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91：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。1：全球造山帶分布10前寒武紀(jì)基底和顯生宙褶皺帶前寒武紀(jì)基底和顯生宙褶皺帶11造山作用及造山帶ppt課件12亞洲地質(zhì)圖亞洲地質(zhì)圖13據(jù)王鴻禎等2006據(jù)王鴻禎等2006142：中國(guó)造山帶的分布a：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。2：中國(guó)造山帶的分布15造山作用及造山帶ppt課件16一：基本概念二：造山帶的分布特點(diǎn)三：造山帶的基本類(lèi)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17(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(lèi)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。1、造山帶的基本類(lèi)型1、造山帶的基本類(lèi)型18Sengor(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(lèi)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(guò)程劃分目;根據(jù)構(gòu)造的對(duì)稱(chēng)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(chēng)性劃分屬，提出了一個(gè)分類(lèi)方案。Sengor(1990)認(rèn)為造山帶只形成于匯聚板塊邊緣。他19造山作用及造山帶ppt課件202、造山帶的基本結(jié)構(gòu)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）2、造山帶的基本結(jié)構(gòu)a：弧前體系俯沖雜巖、弧前盆地、火山島火21西太平洋的殘留弧西太平洋的殘留弧22西太平洋邊緣海盆地西太平洋邊緣海盆地23世界地質(zhì)圖世界地質(zhì)圖24造山作用及造山帶ppt課件25造山作用及造山帶ppt課件26造山作用及造山帶ppt課件27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)、雙峰式弧后體系特征：28洋－洋會(huì)聚邊緣洋－洋會(huì)聚邊緣29洋－陸會(huì)聚邊緣洋－陸會(huì)聚邊緣30陸－陸會(huì)聚邊緣陸－陸會(huì)聚邊緣31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。3、俯沖型造山帶類(lèi)型與結(jié)構(gòu)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（32造山作用及造山帶ppt課件33安第斯弧的演化一前安第斯過(guò)渡期安第斯弧的演化一前安第斯34安第斯弧的演化二安第斯期安第斯晚期安第斯弧的演化二安第斯期35南美安第斯的三階段模式南美安第斯的三階段模式36（1）基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)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，由于碰撞程度、方式、方向、邊界形態(tài)等，可以發(fā)育特殊類(lèi)型。4、碰撞造山帶類(lèi)型與結(jié)構(gòu)（1）基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)型4、碰撞造山帶類(lèi)型與結(jié)構(gòu)37造山作用及造山帶ppt課件38（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?！咎卣鳎孩俚貧づc巖石圈因擠壓而增厚；②冷的俯沖巖石圈向下插入熱而‘輕’的軟流圈中；③巖石圈拆離沉入軟流圈，同時(shí)被加熱引起地殼上升；④巖漿活動(dòng)與碰撞及巖石圈拆離有關(guān)；⑤擠壓背景下存在局部拉張（2）上馱與擠出型39造山作用及造山帶ppt課件40（3）穹隆型碰撞造山帶（3）穹隆型碰撞造山帶41造山作用及造山帶ppt課件42造山作用及造山帶ppt課件43（4）底辟型碰撞造山帶（4）底辟型碰撞造山帶44

主要研究成果1．

地殼呈明顯的分層結(jié)構(gòu)

①上地殼特征：厚度：32—35km，天山下缺失C3界面；塔里木與天山接觸帶附近有增厚趨勢(shì)；上地殼內(nèi)存在C1（13—18km）、C2（約23km）兩個(gè)反射面；

②下地殼特征：

M界面埋深：46—56km，天山山區(qū)：52—54km，塔里木：46km左右；準(zhǔn)噶爾：46—47km，阿爾泰山區(qū)：55km左右

45主要研究成果

2．地殼速度結(jié)構(gòu)具有較大差異①

地殼平均速度：準(zhǔn)噶爾：6.40—6.80km/s天山：6.10km/s左右阿爾泰山區(qū):6.30—6.40km/s反映了天山地殼相對(duì)“軟”、準(zhǔn)噶爾地塊的地殼相對(duì)“硬”的特點(diǎn)。②

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，它反映了天山地塊和準(zhǔn)噶爾地塊的差異。

主要研究成果

2．地殼速度結(jié)構(gòu)具有較大差異463.Q值結(jié)構(gòu)與波速比1,Q值結(jié)構(gòu)：天山區(qū)上部地殼Q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)“軟“的特征。2，波速比特征：天山區(qū)地殼波速比Vp/Vs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(shuō)明了天山地區(qū)地殼相對(duì)“軟”的特征。3.Q值結(jié)構(gòu)與波速比1,Q值結(jié)構(gòu)：2，波速比特征：47主要研究成果4．

地殼深斷裂①庫(kù)爾勒地殼深斷裂（110—120km）：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。②那拉提—尼勒克地殼深斷裂（250km左右）：天山內(nèi)部，C2界面以下界面錯(cuò)動(dòng)明顯，M界面變化，兩側(cè)速度結(jié)構(gòu)差異明顯。③博羅科努—阿其克庫(kù)都克深斷裂（320—350km）：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M界面甚至更深。④額爾齊斯深斷裂（720—750km）：兩側(cè)地殼界面、速度變化明顯。⑤烏爾禾深斷裂（610km左右）：速度結(jié)構(gòu)變化明顯，M界面發(fā)生了突然變化。主要研究成果4．

地殼深斷裂48圖4.4c界面和速度聯(lián)合反演得到的基底結(jié)構(gòu)圖4.4c界面和速度聯(lián)合反演得到的基底結(jié)構(gòu)49二維地殼結(jié)構(gòu)模型二維地殼結(jié)構(gòu)模型50主要研究成果

天山地殼動(dòng)力學(xué)意義

較“軟”的天山地殼被“挾持”在塔里木與準(zhǔn)噶爾兩個(gè)較“硬”地塊之間。天山下特殊的Pmˊ反射波所代表的界面深約65—68km，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“硬”地塊的阻擋而形成的“痕跡”。天山下明顯的殼幔過(guò)渡帶的存在和C3界面的缺失，它暗示著這種“碰撞插入”動(dòng)力過(guò)程作用下，天山下地殼遭受變形后導(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，形成了天山下特殊的“雙下地殼”結(jié)構(gòu)。主要研究成果

51天山地殼動(dòng)力學(xué)模型天山地殼動(dòng)力學(xué)模型52主要特征：①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。5、克拉通內(nèi)造山作用主要特征：5、克拉通內(nèi)造山作用53②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(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(méi)有板緣造山帶中的那種常見(jiàn)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。造山作用及造山帶ppt課件54③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(guò)程中整個(gè)巖石圈作為應(yīng)力導(dǎo)層。這與板緣造山帶所具有的薄皮構(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(wú)區(qū)域變質(zhì)作用發(fā)生。③造山帶構(gòu)造變形特征55④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(méi)有垂直造山帶方向的沉積遷移規(guī)律。基底隆起與相間盆地構(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)成分、同位素組成及時(shí)空分布等方面均沒(méi)有板緣造山帶的那種極性特點(diǎn)。具有繼承性和多旋回性。④造山帶構(gòu)造演化的特征56⑤巖漿活動(dòng)方面無(wú)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)。⑤巖漿活動(dòng)方面57據(jù)張長(zhǎng)厚1999據(jù)張長(zhǎng)厚199958一：基本概