大地构造演化与成矿.

CSU1大地构造演化与成矿胡祥昭2大地构造学说传统地槽—地台学说地洼学说大地构造是指由于大范围乃至全球范围的地壳运动所造成的地壳构造形态。大地构造学就是研究地壳构造的发生发展规律、分布组合规律、形成机制和地壳运动的原因。现代板块构造学说3地槽－地台学说地槽——地台学说是关于大地构造的传统学说，它形成于19世纪中叶，直到目前还有非常大的影响，在地理学教科书和其他文献中经常出现。基本观点1.地壳地运动主要受垂直运动所控制2.地壳由活动的地槽和相对稳定的地台组成3.地台是由地槽发展演化而来的4.地壳运动的驱动力是地球重力分异和热力作用，即认为地球上的物质是处于均衡状态的，如果一些地方的物质太多，均衡状态遭到破坏，便在重力作用下沉降；同时另外一些地方物质肯定发生减少，均衡状态也遭到破坏，便上升降起，建立新的平衡。另外，在热力作用下，地幔物质膨胀，引起地表拉张，断裂下陷形成地槽或裂谷。之后，由于热量散失，地幔也开始冷却，引起侧向水平挤压，形成褶皱和构造山脉，地表出现了相对稳定的构造单元——地台。4地槽－地台学说地槽的概念关于地槽的概念，首先是美国的霍尔在1859年提出来的。当时他对美国东南部阿巴拉契亚山的研究中发现，山脉的沉积岩厚约一万米，比美国中部平原地区的岩层厚10倍左右。因此，他认为“纽约州的阿巴拉契亚山是由那些原来堆积在一个沉降槽地内的一套巨厚浅海相积物变形升高而成的。”后来（1873年）J.D.丹纳将这种沉积槽称为geosgncline，中文译为地槽。现代一般认为，地槽是地壳上具有强烈活动的狭长地带，早期强烈差异下降接受巨厚沉积，后期强烈褶皱上升形成的巨大山系的“构造单元”。阿巴拉契亚山5地槽－地台学说地槽的发展过程①强烈差异下降阶段：在这一阶段通常认为是地幔物质受热膨胀阶段，地壳被扩张变薄，并出现断裂，在重力作用下沉降。在这个阶段，下降幅度很大，下降速度也很快，由于海侵不断扩大，从而接受了从邻区搬运来的大量沉积物，沉积厚度可达几千米至1-2万米。但是在地槽的不同部分，下降幅度和速度有很大的差异性。同时，地壳的断裂伴随岩浆喷发和侵入。②强烈褶皱上升阶段：在这一阶段，通常认为是地幔接近地表热量散失，并开始收缩，使原来的地槽区在水平挤压作用下，强烈抬升，海水面积不断缩小，海相沉积发生中断。原来沉积的岩石发生大规模褶皱和断裂运动，同时岩浆也大规模侵入，形成以酸性岩浆岩为主的岩基及各种岩脉。广大地区的岩层也发生了强烈的区域变质作用和成矿作用。最后，海水完全退去，岩层褶皱成山脉，地壳活动逐渐稳定，在长期的外力作用下，被剥蚀夷平成地台。6地槽－地台学说地槽的主要特征①巨厚的沉积建造②强烈的构造变动和频繁的岩浆活动，表现为大规模的褶皱和断裂③显著的区域变质作用：地壳大幅度拗陷及上覆巨厚岩层的形成，会使岩层受到地下高温高压的影响，引起区域变质作用的发生。同时岩浆活动也会使固岩发生热液变质，构造运动引起动力变质，形成各种变质岩。④矿产资源丰富：在巨厚的沉积岩中，可形成如煤、石油等有机岩石。石灰岩是重要的建筑材料。岩浆活动形成的各种岩浆中含有多种金属矿藏。7地槽－地台学说地台的概念又称陆台。奥地利地质学家休斯1885年提出的一个概念。他认为地台是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。法国地质学家奥格1900年首次明确地把地槽和地台视为对立的两大构造单元。至于地台的系统理论及构造单元命名等，则是俄国地质学家卡尔宾斯基等详细研究了俄罗斯地台后逐渐提出的。地台是大陆的一部分，其上部覆盖着水平的或缓倾斜的岩层，（主要是沉积岩）其下伏岩层事埋深不同的结晶基底，结晶基底是在更早期变形时固结的。可见地台具有双层结构，下层为褶皱基底，上层为沉积盖层。地台以升降运动为主，但升降幅度和变化都较小，因而沉积盖层较薄，厚度和岩相亦较稳定，构造变动、岩浆活动和区域变质作用都较弱。上述特点都说明地台的活动性比地槽小，地台是地壳中相对稳定的大地构造单元（克拉通的组成部分）。一般认为，地台是由地槽褶皱带转化来的，但地台形成之后，仍在继续发展，并非僵化不变。8地槽－地台学说地台的发展过程①具有两层结构：即地台的下部为岩层经过褶皱并发生变质的古老岩层，称为“褶皱基底”。有些地方地势比较低洼，形成产状大致水平的陆相或湖泊沉积岩层，称之为“盖层”，在褶皱基底和陆相沉积岩层之间有一个角度不整合面。在地势比较高的地方，长期接受风化剥蚀，而没有沉积陆相和湖相沉积物，或陆相沉积物被剥蚀，下部古老的褶皱基底露出地表，这种结构单元称为地盾。它不具有双层结构，只有一层古老变质者。②构造变动和岩浆活动很微弱：所以地台的地貌表现比较开阔平坦，陆相沉积岩的产状多为水平状。③变质作用不明显：由于地台的升降幅度小，构造运动和岩浆活动微弱，故盖层变质不太显著，很少出现区域变质现象。④矿产资源丰富：在盖层中有比较丰富的煤、石油、铁和铝土等，但有色金属矿藏带不多。9地槽－地台学说地槽——地台学说的贡献1）理论上阐明了：①地壳中最早认识的两种构造单元，及其辩证转化关系的一个方面；②地壳发展史中最先认识的一段历程和部分规律。它把当时杂乱分散的资料归纳为有条理的系统，在研究方法上使现象描述变为科学的说明。它是注意到地壳演化的开端，为地质学史上的一件大事。它对地质学的发展起了杰出作用，有着深远意义。2）在实用上，它划分出两种成矿大地构造模型，一百年来运用于找矿勘探以及其他地质领域（水文、工程、地震等）的地质工作。3）它成为地质学各分科的共同基础理论，促进地质学发展，功绩应该肯定。10地槽－地台学说地槽——地台学说的局限性地槽阶段在早元古代已经出现。从晚元古代起，随着地槽体制先后不一地在许多地带相继衰亡，地台体制接着在相应地区先后出现，逐步扩展，终于形成了展布几及全境的十分辽阔的“中国地台”。这段地壳发展史同地槽—地台说的观点是一致的。可是到了中生代中期以后，这些地区却在其地壳发展史中出现了许多与地台性质完全相反的现象：以印支运动（东南）或燕山运动（华北）为开端的强烈褶皱及断裂广泛发育，岩浆大量侵入或喷出。地面大幅度隆起，海水几乎撤退。随着反差强度很大的构造—地貌起伏的出现，便形成了许多以陆相为主的槽形构造盆地。其中产生了具有造山期及期后的典型沉积特征的红层及其他岩系，与磨拉式建造在岩性上十分相似。与此同时，形成了丰富多彩的具有自己特色的各种内生和外生矿产。新构造运动强烈，地震带广布，第四纪火山活跃。这些事实，是地槽—地台说所不能解释的。11地洼学说地台由相对稳定转变为较为活动的过程称为地台活化，有人也称之为“地台回春”。对于地台活化性质的认识存在着不同的看法，一些人认为地台的活化仍属于地台性质，叫活化地台；另一些人认为地台活化后已不属于地台性质，应属于地槽；还有一部分人认为“活化地台”既不属于地台也不属于地槽，而是地壳发展的第三阶段的产物，叫地洼质。关于地洼学说，是中国著名地质学家陈国达于1956年首先提出的，已成为一个关于大地构造的独立学说。该学说认为，由地槽区转化为地台区，只是达到相对稳定，并不是地壳发展的最后形式和阶段，它还可以转化为新的地洼活动区。地洼活动区仍然不是地壳发展的最后形式，它还可以发展为类似地台的构造单元，并可进一步活化成为另一种形式的构造单元。12地洼学说大陆地壳第三构造单元——地洼区（活化区）的提出；1大陆地壳演化规律的新认识——（动“定”转化）递进律；2地洼学说的成矿理论；3地壳动“定”转化、递进发展的力源机制的探索——地幔蠕动、热能散聚交替假说。413地洼学说1大陆地壳第三构造单元——地洼区（活化区）的提出像中国的那个不那样于中生代中期以来在地台上出现强烈构造—岩浆活动的现象，被概括为“地台活化”。陈国达认为，这个新成的活动区并非以前的地槽区的历史重演，而是属于不同的类型，是后地台阶段的新型活动区，又称为地洼区。地洼区之所以能够并有必要从地槽区、地台区中划分出来，是在于它具有多方面的明显的自有特征（见表—地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表）地洼区分布的广泛性：•中国—中国东部大部，西部一部分•亚洲—西伯利亚南部、朝、蒙、越、印、中亚•欧洲—“西欧活化区”、“北欧活化区”、顿巴斯、南斯拉夫•非洲—东非大裂谷带、南非•北美—加拿大西部科迪勒拉、大熊湖、落基山、科罗拉多高原、大河裂谷•南美—巴西•澳洲——东部，以后加里东及后海西地台为基础•南极洲—西部（中央山脉以西）14地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表构造单元主要特征①地槽区地台区地洼区（活化区）（活动区）（“稳定”区）（活动区）结构②单层（X+Ⅰ）双层（X+Ⅰ+Ⅱ）三层（X+Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ）构造反差强度大小大沉积建造分布特点长带状，有一定的方向和系统，Ⅰ1受地槽及背斜控制；Ⅰ2_3受山前及山间坳陷控制，同Ⅰ1方向一致。分布于X上多作面状，覆盖于Ⅰ及（或）X上多短带状，有一定方向和系统，受地洼盆地控制，呈小片散步于Ⅱ③、Ⅰ及（或）X上沉积相岩石种类Ⅰ1砂页岩为主，常夹火山碎屑岩，有时有灰岩（多夹泥质条带）；上部渐过渡为Ⅰ2_3。Ⅰ3多砾岩砂页岩，较多灰岩，偶有砾岩（多在Ⅱ1_3），但一般不很发达大量砾岩，尤以扇砾岩为特色；多砂页岩，偶有灰岩。有时多含火山碎屑岩岩相及化石相Ⅰ1主为海相，浮游生物化石较多见，底栖生物化石较少。Ⅰ2_3上不渐变为陆相Ⅱ1、3陆相或海相；Ⅱ2海相为主。时有海陆交互相。海相或底栖生物化石繁多陆相（山麓洪积相、山间河流相及湖泊）为主，偶＋灰岩、泻湖相或海陆过渡相，多在Ⅲ1、3分选性成份、粒度、圆度均分选不良，Ⅰ2_3最著。多复矿砂岩分选较好，Ⅱ2最著。多单矿砂岩。圆度多为Ⅲ～Ⅵ级，分选系数一般S0＜2.15分选多不良，Ⅲ3最著，复矿砂岩发达。圆度多为0-1级别，一般S0＞2.15。有的达7-8，偶达10稳定性（变化性）岩性、岩相、厚度变化大，横切地槽或山前、山间坳陷延伸方向最著。Ⅰ1地槽中较厚（常可大于万米）；地背斜上较薄或缺失。Ⅰ2_3只在山前、山间坳陷中，常较厚变化较小，Ⅱ2的细屑岩、沉淀岩最著。台陷、台凹中较厚（单层以百米计，总厚可达数千米或更大）；台隆、台凸上较薄或缺失变化大。粗屑岩最著。地洼中较厚（常以千米计，可大于万米），分布较广；地穹上分布较少，较薄或缺失沉积韵律Ⅰ1常具海相复理式或类复理式韵律、多属期断型，个数多，单个厚度小（多以厘米计）韵律性也有显示、多属连续型，一般个数少，单个厚度大常具陆相复理式韵律。多属间断型，个数多。单个厚度大（以米或十米计）主要建造类型Ⅰ1复理式建造及硬砂岩建造常大规模发育。有时有细碧角斑岩建造。Ⅰ2_3磨拉石建造大量碳酸盐建造鲕状结构建造，石英砂岩建造华夏式（类磨拉式）建造。可分萍乡式（含煤）、南雄式（红层）、建德式（红层、含火山物质）、丹霞式（红层、特多粗屑）亚建造沉积连续情况及各分层接触关系时见不整合，但Ⅰ1与Ⅰ2_可相过渡沉积间断频繁、多为假整合不整合多见与下伏构造层关系不整合不整合通常为不整合15地洼区与地槽区及地台区主要特征比较简表（续表Ⅰ）构造单元主要特征①地槽区地台区地洼区（活化区）（活动区）（“稳定”区）（活动区）结构②单层（X+Ⅰ）双层（X+Ⅰ+Ⅱ）三层（X+Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ）岩浆建造Ⅰ1_2强烈、规模大，岩石复杂。总顺序：基性超基性→中酸性：喷发→侵入④。喷出主在Ⅰ1，多海相；大量中酸性侵入在Ⅰ2。Ⅰ3较弱。岩石化学：K、Na较低，Fe、Mg较高较弱。规模较小，较简单，多以基性岩为主。多见于Ⅱ1、3强烈、规模大，岩石复杂。总顺序：中酸性、碱性→基性、超基性；侵入→喷出④。喷出多陆相；大量中酸性侵入多在Ⅲ1_2。基性喷出多在Ⅲ3。岩石化学⑤：K、Na较高，Fe、Mg较低变质建造Ⅰ2区域性变质、浅（或深）；Ⅰ3偶有、较弱一般缺乏Ⅲ1_2可生动力及接触变质，断裂变质尤著。浅至深。Ⅲ3较弱构造型相变动强烈、规模大、次数多，褶皱多紧闭型（Ⅰ3较多宽展型），长线状；大规模逆掩。育一定方向和系统，连续成列出现，差异升降反差大，构造线明显变动较缓。褶皱多断续型，边缘地带