09-造山带与造山作用

第九讲造山带与造山作用一、造山带与造山作用概念二、造山带和造山作用类型一、造山带与造山作用概念概述尽管造山带的研究历史已逾100年，但是目前关于造山带的定义，仍然存在重要分歧：•强调地貌上具有山岳地貌形态；•强调其中曾发生过的各种地质作用；•将上述两方面特征综合考虑，对造山带进行定义•强调造山带地貌特征——强调地貌上具有山岳形态的造山带观念•板块构造奠基人加拿大学者Wilson(1990)将造山带定义为“狭长的隆起地带”，并将Mountain和Range的含义作了区分。Range表示简单的隆起，而用Mountain表示褶皱造山带，并提出了：隆升造山(Range)、剪切造山(Mountain)和俯冲造山(Mountain)3大类造山带。•将地貌上的山系等同于造山带(白文吉等1993；赵宗溥1994，1995)——其形成与板块构造碰撞无关；把山系地貌特征与地质作用完全分离开来。•强调造山带中的构造作用•Sengor(1990)认为“造山带仅发育在汇聚板块边缘，造山带是汇聚板块边缘的一种构造集合体”。•李继亮(1992)与Sengor(1990)相似的造山带观念，在他所总结的碰撞造山带十条识别标志中，没有地貌学上的标志，而只有其中各种地质构造作用的标志。强调构造、地貌、空间形态综合造山带(orogenicbelt，orogen，orogene)是“造山旋回中经受强烈褶皱作用和其他变形的地壳中的狭窄线形地带；造山带前期为活动带或地槽，后期遭受构造变动，并在造山作用之后上升隆起成山脉”。这是一个包含了空间展布、构造作用和地貌特征的内涵比较全面的造山带定义。多数构造地质学家的造山带观念•造山带是地壳中一条巨大的、通常呈直线到弧形的构造带•山脉是造山带的一种表现，并不是造山带的全部。•两种含义：1）古代的造山带虽然是仍可以辨认出的区域变形带，但已夷平成大陆内部的平原；2）而目前正在形成的造山带，主要构造部分可能不在山脉中，而位于地下10km、50km，甚至更深。如果山脉确实存在，则正好是一个造山带的顶部。•张国伟等(1993)认为：“可以把造山带广泛理解为呈狭长隆起山脉的由造山作用所形成的岩石圈变形构造带”，既强调了地貌特征，也强调了其中所发生的各种地质作用。•任纪舜等(1990)指出：“造山带与陆—洋过渡型活动带是一对具有成生联系的构造单元，早期岩石圈处于以扩张为主的应力状态，活动带表现为呈带状伸展的负向构造单元——地槽带；晚期，岩石圈壳块之间处于以挤压为主的应力状态，岩石圈缩短、表现为一个呈带状延伸的正向单元，即造山带”。强调了地貌上的正向单元特征，并认为主要是在挤压应力状态下形成•造山带：由岩石圈剧烈构造变动及其物质与结构的重新组建，使地壳挤压收缩所造成的狭长强烈构造变形带，往往在地表形成线状相对隆起的山脉；•造山带与褶皱带、构造活动带等同义或近乎同义，包括地壳挤压收缩（岩层褶皱、断裂，并伴随岩浆活动与变质作用所形成的山脉），以及伸展构造、剪切走滑在形成裂谷、裂陷盆地的同时，相对造成周边抬升，构成山系。•这种横向收缩、垂向增厚、隆升成山而造成构造山脉的作用叫作造山作用或造山运动。造山带含义•造山带标志（张原庆，2002）①造山带是地壳的缩短带。造山带的地壳缩短可以由挤压作用直接产生，也可以由斜向走滑作用衍生；②造山带广泛发育塑性流动、韧性剪切、褶皱、冲断和/或剪压构造带。褶皱和冲断的发育程度仍然是造山带的主要宏观构造区别之一；③造山带有广泛的变质作用发生，岩石组构发生改变。④造山带有强烈的中酸性岩浆活动，有广泛的热参与；⑤造山带沉积以非斯密斯地层为主，大规模造山带通常有蛇绿混杂岩带存在；⑥地壳中参与造山作用的主体是Si-Al层陆壳物质，洋壳物质以残留体形式存在，在整个造山带中所占的比例很小。造山运动(造山作用)•造山作用(Orogeny)源于古希腊文，一般认为是Gilbert(1890)创立了“造山作用(orogeny)”——长期被赋予确定的地质含义。•Stille(1919)把造山作用定义为“改变岩石组构即产生各种断层、褶皱和逆冲断层的幕式过程(episodicprocess)”，最明显的标志即是角度不整合。这种释义被广大地质学家所接受，影响极为深远.•Sengor(1990)认为：“造山作用是聚合板块边缘各种作用过程的一个综合性名词，这些作用都是由板块聚合所引起的，其中包括了变质作用和岩浆作用”.依据这个定义，一个非常明显的问题是承不承认板内造山带的存在造山作用：是在地球深部构造动力学背景下，岩石圈和地壳发生的剧烈构造变动，物质成分重组，结构重建的复杂的物理，化学的漫长连续地质作用过程。世界大地构造略图(都城秋穗，1982)二、造山带和造山作用类型Suess(1875)把造山带分为：环太平洋型（弧型造山带）和特提斯型（碰撞型造山带）2大类。Wilson(1990)根据板块边界3种类型，划分为：垂直隆升、水平剪切和水平挤压三大类型造山带，其定义和分类含有否定板内造山的意思。Sengor(1992)根据碰撞造山带不同的内部构造，把碰撞造山带分类分为3种类型：即阿尔卑斯型,喜马拉雅型和阿尔泰型。阿尔泰型：以增生弧与俯冲板块碰撞为特点。喜马拉雅型：蛇绿混杂带把两个相互碰撞的板块远远隔开为特点阿尔卑斯：具有仰冲到混杂带和前陆褶皱冲断带之上的刚性基底推覆体Sengor(1992)•造山带分类中最重要的是构造背景—成因机制分类方案。按此分类可分为三大主要类型：(1)板内型：形成于板块内部，依据基底的性质又可分为古克拉通基础上的板内造山(如燕山型)和显生宙造山带基础上的板内造山(如天山复活)(2)碰撞型：在汇聚板块边缘由板块碰撞作用形成的造山带。实例喜玛拉雅和阿尔卑斯造山带(3)俯冲型：在汇聚板块边缘消减带上形成的造山带。如安第斯造山带及西太平洋二、造山带和造山作用类型•崔盛芹(1999)在总结全球中新生代造山带时把大陆造山带分成三种类型：•陆(板)缘型：环太平洋陆缘型造山带。•陆(板)间型；特提斯型造山带。•陆(板)内型：前寒武纪克拉通基础上发育的陆内造山带、陆内隆升带，前中生代陆缘、陆间造山带基础上发育的陆内造山带。碰撞型造山作用•A活动-被动大边缘•B弧-被动边缘各种类型碰撞作用（A-G7种）C活动边缘-弧（后）D弧前-弧后（弧-弧）两个俯冲带倾斜一致•Continent-ContinentCollisionOrogenyE活动-活动边缘F弧前-活动边缘G弧前-弧前3类基本类型陆-陆弧-陆弧-弧碰撞碰撞造山带的分类（李继亮等，1999）•参与碰撞的单元：是具有大陆壳或过渡型地壳的地质体,如大陆板块、微板块、微大陆以及各种弧(前缘弧,残留弧,增生弧及大洋岛弧)陆-陆碰撞型造山带——碰撞的2单元可以是2个大陆板块、或者是大陆板块与微板块或两个微板块泛非造山带陆-前缘弧碰撞造山带——碰撞造山作用均发生在弧前位置台湾的海岸山脉造山带和澳大利亚与斐济岛弧碰撞形成的造山带•陆-残留弧碰撞造山带——增生弧大都是由前缘弧向大洋方向增生的。如果把造山作用的变形复原,增生弧的火山岩和花岗岩都有向大洋变年轻的趋势。阿尔卑斯造山带成为了陆-残留弧碰撞型造山带的典型实例陆-增生弧碰撞造山带——增生弧大都是由前缘弧向大洋方向增生的。如果把造山作用的变形复原,增生弧的火山岩和花岗岩都有向大洋变年轻的趋势。•弧-弧碰撞造山带太平寨弧与三屯营弧的碰撞3个参与碰撞的单元在同一地质时期发生碰撞的造山带•陆-弧-陆碰撞造山带碰撞造山的时限阿布山组与雪山组角度不整合接触关系晚白垩世（吴瑞忠，1986，王剑，2005）早白垩世（西藏地矿局，1993；赵政璋，2001）第三系（1：25万区域地质调查，2004）雪山组时代构造事件时限？性质？晚侏罗世（赵政璋，2001；地质部石油地质综合大队，1966)）早白垩世中晚期（方德庆等，2002；蒋忠惕，1983）晚侏罗世－早白垩世（谭富文，2004）阿布山组时代•关于最高海相层位生物地层对构造事件时限约束雪山组以大量生物地层研究资料为基础，得出其主体为基末利期-提塘期，其中7个点发育早白垩世分子，表明雪山组上部进入早白垩世贝利阿斯期-巴雷姆期。羌塘盆地早白垩世生物点分布阿布山组完成2条实测孢粉分析，Biretisporitessp.,Classopollissp.,Psophospheragranadissp.，Deltoidospsrasp.,Densoporitessp.，Taxodiaceaepollenitessp.,Cicatricosisporitessp.,Classopollissp.,Undulatisporitessp.,……等，反映其时代主体早-晚白垩世。构造事件双湖西阿布山组实测剖面双湖笙根阿布山组实测剖面双湖笙根阿布山组实测剖面柱状图80.4±8.0Ma94.9±9.4Ma69.0±7.0Ma采样地点层位ESR（Ma）资料来源时代多格错仁地区雪山组上部85方德庆（2001）K2晚期(Santonian）半岛胡地区雪山组上部101方德庆（2001）K1晚期(Albiana期）多格错仁地区雪山组下部102方德庆（2001）半岛胡地区雪山组下部105方德庆（2001）双湖地区雪山组下部144本次研究K1早期(Berriasina期)双湖地区雪山组下部138本次研究双湖地区雪山组下部141本次研究羌塘盆地雪山组ESR测年结果ESR年代地层学约束•阿布山组时代：94.9-69.0Ma，为上白垩统•雪山组时代：处于范围144-85Ma，主体位于101-144Ma，属于下白垩统双湖雪山组磁性地层柱及对比图雪山组（108件样品）主体处于超静磁带，与标准地磁极性年表GPTS白垩纪超静磁带C34n（CNS）对应，综合对比为早白垩晚期。双湖雪山组地层磁极性地层研究•阿布山组（96件样品）：N2-N6分别对应于74.5-72.5几个极性转换带，N7与N6对应于71.5由正极性转换为负极性的边界，时代为晚白垩世66-79.9Ma。•阿布山组火山岩U-Pb年代本次在阿布山组下部发现了粗安岩夹层，包括上下2层，下部火山岩厚度63.7m，上部厚度21.4m。果根错地区火山岩采样点位置69.83±0.56Ma75.9±0.5MaABK2aK2aJ3xT3x海相盆地演化阶段盆地改造阶段阿布山组与下覆地层不整合关系羌塘盆地本次构造事件的时限为：K1/K2之间（阿尔布期-坎潘期之间）即羌塘盆地经历的第一次构造改造事件时限。新特提斯洋最后关闭时间：巴通（Bartoninan）早期（40Ma）地点：西藏南部定日-岗巴地区1）为非碳酸盐的陆源碎屑沉积；2）岩相系残留海浊流和三角洲砂页岩相；3）钙质超微化石带（NP15和NP16）显示准确时代为鲁帝特中期到巴通期早期，延时约10Ma；8700290029008700010203040kmTingriGanggarKemaKongcuo13INDIAASIAPengquRiver23SAMPLESNANNOFOSSIL98S20W1Reticulofenestrabisecta,Tribrachiatusorthostylus,Nannotetriafulgens,Cribrocentrumreticulatum,Chiasmolithusmodestus,Sphenolithusradians,Coccolithuspelagicus,Miculadecussata,Helicosphaerasp.98S19W8Tribrachiatusorthostylus,Micrantholithuspinguis,Discoastermultiradiatus,D.barbadiensis,D.circularis,Coccolithuspelagicus,Miculadecussata98S19W1Reticulofenestrabisecta,Sphenolithusradians,S.pseudoradians,Lophodolithusnascens,Discoasterbarba