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板块沉积学与构造古地理分析板块沉积学与构造古地理分析一、概述二、板块沉积学的特点及研究方法三、地层的沉积类型和沉积组合四、板块构造的沉积盆地分类五、主要盆地类型及沉积作用六、沉积盆地的构造背景分析一、概述地球演化或地壳运动形成各种各样的地质记录，基本上可以分为两大类：岩层和构造，也就是建造和改造（形成与形变）。建造的类型和时代反映了其形成时地壳运动的特点和特定的环境。构造的类型包括断裂、褶皱、韧性剪切带等，在恢复古构造环境，了解造山作用类型、造山作用过程及大陆动力学方面都有重要意义。地质学研究中的基本思维方式是反向思维或称反演，即由结果反推作用过程，即由地层中保存的物质记录去分析形成背景和作用过程。“Thepresentisthekeytothepast”（Lyell，1830）（地质学原理）,采用的分析方法是“将今论古”（或称现实主义原理）。Dickinson(1974,1979)提出板块沉积学、板块沉积盆地分类；叶连俊1989年提出造山带沉积学。80年代中期以后，沉积学发展有两个重要趋势：在稳定陆块（台区）---和地层结合-层序地层学在造山带--板块沉积学，造山带沉积学板块沉积学是融造山带地层学、沉积学、板块构造学、地球物理、地球化学等为一体的综合性分支学科，被誉为近年来自层序地层诞生以后，沉积学领域又一次大的跃进。它以造山带构造为背景，以岩石圈动力学为成因解释基础，依据造山带地层、沉积、古生物、构造及岩浆作用等方面基础资料，探讨造山带沉积盆地形成和展布，内部物质组成和演化特征，重塑各板块的古地理、古构造格局及岩石圈动力学特征。沉积地质学：是研究沉积物及沉积岩的形成作用以及和地质背景、古构造地理及其它各种地质作用之关系的科学，它比沉积学的涉及范围更加广阔。沉积学：是研究沉积物和沉积岩及其形成作用的科学，包括沉积物及沉积岩的描述、分类、成因及解释（包括来源、搬运、沉积和后期改造），沉积环境--沉积作用--沉积物。古地理学：是研究地质历史中各时期自然地理景观、陆地和海洋的分布轮廓及其变化的科学。决定古地理轮廓演变的主导因素是构造格局的形成及其发展演化，所以对某一地区古地理轮廓演变过程的分析研究，也就不可避免要涉及对大地构造学（构造轮廓）的研究，故常将两者结合起来，称为构造古地理。根据研究内容，古地理研究包括：（1）沉积古地理（岩相古地理）：反映海陆分布、各种古环境及沉积产物；（2）生物古地理：通过生物相、生物分区研究，确定古代环境（海陆分布，深浅水区）的分布及各种生物群落的分布及对古板块构造的指示意义。（3）构造古地理：是包含了一个时期的古构造格局和古地理轮廓，主要指海区、陆区、剥蚀、沉积区范围、沉积物主要类型及展布、海陆区地壳性质及其相互关系。所谓构造古地理侧重于构造格局，着眼于构造地貌标志，不仅表示各种沉积类型、组合的分布，而且表示构造—地貌单元，如大陆边缘、岛弧、边缘海、裂陷槽等。板块沉积学与构造古地理分析一、概述二、板块沉积学的特点及研究方法三、地层的沉积类型和沉积组合四、板块构造的沉积盆地分类五、主要盆地类型及沉积作用六、沉积盆地的构造背景分析二、板块沉积学的特点及研究方法1.板块沉积学的特点板块沉积学的重点是研究板块边缘，即造山带的沉积作用。造山带内沉积盆地是经后期造山运动强烈影响变形消失了的盆地。其特点：（1）盆地的原型，充填物的原始位态和相互关系，甚至各地质单元之间的相互关系都变得支离破碎而模糊不清；（2）盆地内地层复杂变形，原始层序多不复存在，难以建立正确的地层系统；（3）造山带盆地沉积物一般都经区域变质、动力变质、岩石组分、结构构造不同程度破坏，不易进行沉积学分析；（4）造山带盆地内沉积物性质、厚度侧向变化剧烈，化石少，为区域地层对比和沉积对比带来困难，因此与传统地层学、沉积学、大地构造学相比，从理论上到实际操作都有很大不同。2、研究方法和技术路线板块沉积学研究是一项复杂的系统工程，这是由造山带本身的结构、沉积和构造的复杂性决定的。在板块沉积学研究中，应着重考虑地层、沉积和构造三个子系统。又分三个层次，根据每个子系统现存的物质记录，通过专题研究和综合分析，分别确定各子系统的系统综合特征。尔后进行更高层次的综合研究，以确定盆地的形成、演化及动力机制。三个子系统：1）区域地层学是板块沉积学研究的基础-等时对比、解释2）沉积学是板块沉积学研究的核心-主要内容、目的3）造山带同沉积构造体制研究是板块沉积学研究的关键-准确的空间格架板块沉积学与构造古地理分析一、概述二、板块沉积学的特点及研究方法三、地层的沉积类型和沉积组合四、板块构造的沉积盆地分类五、主要盆地类型及沉积作用六、沉积盆地的构造背景分析三、地层的沉积类型和沉积组合（SedimentaryTypesandSedimentaryAssociationinStratigraphy）在现代世界（或亚洲）地图上，存在着大陆-陆表海-陆棚海-弧后边缘海-岛弧-海沟-深海洋盆等一系列自然景观（构造地理单元），在各单元中持续地发生着沉积作用，形成沉积物，而这些沉积物的结合在不同单元中是各具特色、不尽相同的。总的来说，他们在较长的时期和较大的范围里是受到所处的地理位置和构造运动性质的明显控制的。我们对现代大陆进行古构造、古地理及演化历史分析，一个重要任务就是通过鉴别各时代地层的沉积类型、沉积组合及展布关系，从而确定古大陆及陆缘区的边界，确定不同时期边缘海和岛弧的位置，确定不同的板块及边界位置，即运用现实主义原理，“将今论古”。三、地层的沉积类型和沉积组合1、沉积类型2、沉积组合3、几种重要的沉积组合1、沉积类型1）定义：指由地壳构造活动程度所决定的地层沉积总貌，这个总貌要在较长时期和较大范围才能显现。2）分类：王鸿祯等（1985）在编制《中国古地理图集》时，根据构造活动程度和基本地理环境划分出六种沉积类型：陆相:稳定/过渡/活动(terrestrial)(stable)(intermediate)(mobile)海相:稳定/过渡/活动(marine)：1、沉积类型3）划分沉积类型的依据，即稳定和活动程度的具体表现：物质成分：成分成熟度以及火山物质的有无和比例沉积结构构造：分选磨园、层面构造和层理类型地层层序和几何形体：韵律、旋回的频度及形态（席状等）其它特征：如厚度（单位时间内）、间断性质（单位时间内）成岩保存、变质、生物生态保存，上述特征在一定程度上反映了构造运动的速度和幅度，指明其形成的构造条件。三、地层的沉积类型和沉积组合1、沉积类型2、沉积组合3、几种重要的沉积组合2、沉积组合1）定义：是在一定地质时期内形成的，能够反映其沉积过程中主要构造环境的沉积岩共生综合体，即指在不同构造部位上，一定时期内形成的沉积物。2）沉积组合及分布：王先生曾对沉积类型组合进行过详细划分，并在《中国古地理图集》（1985）中表示了我国各地史时期的沉积类型和沉积组合分布。沉积类型划分及代表性沉积组合稳定类型过渡类型活动类型陆相游移盆地湖泊碎屑组合内陆盆地河湖砂泥质组合近海盆地含煤碎屑组合（河湖盆地）内陆断陷盆地暗色砂泥质组合内陆断陷盆地火山碎屑-含煤组合（松辽盆地）山麓、山间粗碎屑组合大陆火山喷发-碎屑组合（山间磨拉石、K火山盆地）海相滨、浅海相碎屑或碳酸盐组合海陆交互，含煤沉积组合（∈华北地台碳酸盐岩，现代黄海）边缘海碳质、硅质组合边缘海碎屑及碳酸盐岩组合（日本海）岛弧海硬砂岩-火山喷发组合深海-半深海砂泥质复理石组合（琉球海）三、地层的沉积类型和沉积组合1、沉积类型2、沉积组合3、几种重要的沉积组合1）复理石2）磨拉石3）远洋沉积3、几种重要的沉积组合1）复理石（flysch）在地质文献中昀早使用复理石的是瑞士地质学家Studer（1827）用来描述Alps的J3深灰色含砂岩夹层的泥质岩。它是活动带特有的、由海相碎屑沉积所构成的韵律层系，韵律的厚度为几cm–几十cm，目前一般认为是深海碎屑沉积，但总的具有以下四个特征：（1）均为海相；（2）岩性为陆源碎屑岩类，主要为砂泥质，而且粗碎屑在剖面中所占比重非对称地从盆地一端向另一端减少，从而显示明显的极性；（3）韵律性，常常厚达几千米的岩系都是由少数几种岩性规则互层组成，鲍马层序（BoumaSequence）就是对这些韵律组合的概括；（4）特征的结构，递变层理、槽模、沟模，层理良好，组分选差，生物贫乏。浊积岩中鲍马层序1）复理石早期有关复理石成因和环境看法很多，从三角洲、滨浅海一次深海均有，并归因于地壳的垂直振荡运动。1950年Kuenen（奎恩）等根据水槽实验把复理石中的递变层理与高密度浊流（比重为1.5-2.0）联系起来，揭示出复理石的浊流成因，发表的《浊流是递变层理的形成原因》一文被誉为是现代沉积学的开始。复理石是一种浊流沉积，但复理石≠浊积岩。复理石一词的使用常和构造相联系，槽台观点认为它代表地槽充填的晚期，在造山以前及同造山期的各个不同槽部所沉积的一套沉积建造。板块学说认为复理石形成于不同板块部位的相对活动的深水的海盆中，如大西洋型大陆边缘、弧后盆地（日本海）、弧前盆地、海沟等环境中，而且不同环境形成的复理石具有不同的特征。其他成因的砂泥岩互层（如浅海、潮坪、河流环境中形成的）不是复理石；而浊积岩有湖相、海相中也有沟道充填沉积等层理不明显的成分，也不能称为复理石。Alps复理石韵律祁连山Pz1复理石西南天山Pz2碳酸盐岩浊积岩三、地层的沉积类型和沉积组合1、沉积类型2、沉积组合3、几种重要的沉积组合1）复理石2）磨拉石3）远洋沉积3、几种重要的沉积组合2）磨拉石（Mollasse）也来自瑞士，其历史稍早于flysch，1824年斯图德（B.studer）首先用其来命名Alps第三系的由砂岩和砾岩组成的粗碎屑岩系。与形成于造山带主形变期以前的复理石不同，磨拉石是主变形作用本身的产物，它的出现反映了山岳存在，充填于山前、山间盆地中。Mollasse由各种碎屑岩组成，可含有泥灰岩或灰岩夹层，按不同气候条件还可出现石膏，芒硝等盐类沉积或煤等有机质的的湖泊堆积，其中粗碎屑占绝对优势，常组成厚达千米的巨厚岩系，由于它直接来自相邻高地的快速侵蚀作用，所以磨拉石砾石和重矿物组分沿垂直层序的变化顺序就反映了毗邻高地的母岩性质。2）磨拉石（Mollasse）磨拉石特征：（1）为巨厚的粗碎屑岩系；（2）陆相沉积为主，有些地区磨拉石剖面由地步向上是由海相-泻湖相-陆相，相应岩石颗粒逐渐变粗，颜色由灰-红反映海域消失，地形反差逐渐增大的过程，所以有灰色磨拉石和红色磨拉石之分，但典型磨拉石是指后者。（3）磨拉石在空间上呈楔状，近造山带一侧厚度大，物质也昀粗，其形成的原因是由于剥蚀区主要来自一侧，故磨拉石盆地在结构上强烈不对称。（4）磨拉石是造山主变形作用的直接产物，所以与下伏地层为角度不整合，基本不变形，变质强度也要低的多，一般称为后造山堆积。在经典地槽理论中，磨拉石出现是地槽封闭的昀重要标志之一，在板块构造学说中，是大陆或弧陆焊接（碰撞）的标志，具有重要构造意义。2）磨拉石（Mollasse）王岳军等（1999年，地质科技情报，第18卷2期，）简介了盆地沉积物示踪源山脉隆升剥蚀的几种方法，包括：（1）盆地碎屑组分对源区构造环境示踪；（2）盆地沉积物颗粒锆石年龄谱对源区物源类型及山脉热构造事件的示踪；（3）盆地沉积物钕同位素对山脉的隆升剥蚀及物源贡献比例的示踪；（4）盆地沉积物的矿物热年代学方法反演山脉隆起速度。前陆盆地层序为前陆地层的逆顺序图解三、地层的沉积类型和沉积组合1、沉积类型2、沉积组合3、几种重要的沉积组合1）复理石2）磨拉石3）远洋沉积3）远洋沉积远离大陆的深海洋盆中，陆源碎屑颗粒无法达到，又处于碳酸钙沉积临界深度（即CCD面）以下，碳酸盐矿物都被溶解。仅见硅质岩（生物化学或火山热液化学成因）和粘土岩（悬浮沉积）。远洋深水生物现代钙质壳有孔虫灰岩现代硅质壳放射虫硅质岩深海沉积资源分布于水深4000－6000米的海底，富含Cu、Ni、Co、Mn等金属的多金属结核，仅太平洋底具有商