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第十二章大陆构造的变形、变位及其动力学机制万天丰2011中国大地构造的主要特色小地块多拼合板块内强变形一、板内变形的动力学机制•特征•影响因素•动力学机制中国大地构造的基本特征•许多小陆块所组成。•一系列强烈的褶皱、断裂（包括逆掩断层）或十分微弱的构造变形（仅发育张、剪节理），强度不同的构造变形常常可以混杂地组合在一起(并非带状)•陆内构造变形可深入大陆数千千米•发育了各类岩浆活动，动力变质作用•板内变形的强度，明显地低于板块之间的俯冲带或陆-陆碰撞带的（缩短或位移量达数百-上千千米），板内断裂活动的某一构造阶段最大断距或位移距离一般为数十千米大陆板内变形比较强烈的影响因素（1）、中国大陆是由37个小陆块所组成、构造稳定性差；（2）、沉积盖层厚度不均一、陆块上部岩石强度较低；（3）、陆块经受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化带的构造继承性，基底构造影响盖层构造；（4）、元古代以来，尤其是中生代以来，周邻板块构造作用较强，板内应力场多期次、多方向地发生变化。T印支期J-K11燕山期陆壳陆幔型岩石圈陆壳洋幔型岩石圈大洋岩石圈K12-E1四川期E2-3华北期N-Q1喜马拉雅期Q2-4新构造期一、板内变形的动力学机制•板块俯冲模式（BurchfielandDavis，1975；Livacari,BurkandSengör，1981）或碰撞（DunlapandTeyssier，1995），600km；•地幔羽上升、壳-幔拆离和陆内俯冲模式（Martin，1983；邓晋福，1996）；•板块碰撞的远程效应模式（England，1987；BenandvanderPluijm,1997）2000km；北美边部，300km内，由100MPa降为30MPa。一、板内变形的动力学机制-板块构造作用的远程效应5000km减少90MPa，每100km减少1.8MPa塑性变形与弹性变形的传播•岩石塑性（永久）变形（流变），晶格位错为主，消耗能量,应力值降低，岩石强度低，密度小，变形易于传播得远,速度慢。造成不同地区构造强变形的时间不同•岩石弹性变形，质点震动岩石密度大、强度大，地震波易于传播（速度快，传播远）老弱化带的基础上发育新的构造变形•岩石圈内的基底构造控制盖层构造•老断裂在新应力场作用下重新活动较多（新生断裂较小），最大主应力方向与新断裂的夹角很小，因而新的生长断层其优选方向可指示当时区域最大主应力方向老弱化带的基础上发育新的构造变形•仰冲的逆断层之上可形成背斜，古断裂和盖层厚的地方发生强板内变形，稳定地块上浅层构造滑脱•密度大的古地块成盆地，古代的强构造变形-岩浆带（花岗质）成山•只有少量断裂为新生的，研究中、新生代的，一定要关注古老的构造基础与演化•新最大主压应力与断层走向几乎平行二、陆-陆碰撞带研究•多次（13次）会聚、俯冲或碰撞中朝板块内-1800Ma，扬子板块内（南北）-1000Ma，祁连山-阿尔金带400Ma，华夏板块完成拼合400Ma，阿尔泰-额尔古纳、天山-兴安带300-260Ma秦岭-大别带800，400俯冲；205Ma碰撞，绍兴-十万大山带–800俯冲，400？220Ma碰撞澜沧江220金沙江255-227Ma完达山150-140Ma，班公-怒江90~50Ma，喜马拉雅~34Ma鳄鱼Crocodile（楔状Wedging、对冲Ramp）构造•金沙江（赵永贵、钟大赉等，1992）•龙门山（Caietal.,1997）•秦岭（袁学诚,1997）•祁连山（Wangetal.,1997）•阿尔金山（蔡学林等,1998）•天山（邵学忠等,1996）•喜马拉雅山（滕吉文等,1996）•加拿大阿帕拉契亚（林寿发，1994）澜沧江金沙江楔状（wedging）或鳄鱼式（crocodile）碰撞带构造赵永贵等1992；钟大赉，1998秦岭-大别碰撞带平面展布（Indentation）碰撞带平面展布曲折不同地段对冲方式不同秦岭-大别碰撞带深部楔状(鳄鱼式)构造扬子板块俯冲到秦岭地块之下中朝板块俯冲秦岭地块到之下东秦岭南阳-邓州地震剖面扬子板块楔入秦岭地块之中地壳中朝板块俯冲到秦岭地块之下大别山段，扬子板块楔入中朝板块的上地壳诸城-青岛段，中朝板块楔入扬子板块的中地壳（80km）构造混杂岩带，一系列断片多期次变质、变形大比例尺构造研究及其测年构造岩同位素测年的复杂性•Os-Re法，适合古老的年代•Sm-Nd法，可反映多次热事件•U-Pb法，微区测定继承锆石（SHRIMP）•Ar-Ar法，过剩Ar（石英，伊利石），微区研究，大于100Ma较好•Pb-Pb法，物源•K-Ar法，中新生代较适用•同构造期变质矿物的挑选是关键(糜棱岩、韧性剪切带,矿物标型特征研究)研究适合于中国碰撞带的地化图解，谨慎使用已有地化-构造图解岛弧与板内岩浆带差别？大洋玄武岩与幔源玄武岩的区别？大力加强微量元素与微区研究运动量估算•大洋扩张速度、扩张时间和扩张量•缩短速度、缩短时间和缩短量•方法：由岩石化学成分估算；由形变、应变估算（褶皱较好，逆掩断层较困难），结合地球物理资料碰撞带与两盘地块的综合研究三、大型走滑断层带研究•多期构造活动的解析两盘应力分析与断层带研究相结合走滑标志研究•标志带尽量窄些，与断层尽量垂直•常用：岩相界线，变质带、岩体，陡倾斜断层，微量元素分布等值线，化探异常，地球物理异常•慎用：盆地、化石带、岩相带、褶皱带、古地磁资料印支期左行最大走滑350km上地壳滑脱、无岩浆活动，切断深度小于20km基底断层，古裂陷槽基础燕山期挤压，几乎无走滑主断面内无岩浆活动，岩浆起源深度20km四川期走滑-正断层（北左南右）北延至远东岩浆贯入切到莫霍面地壳断层滑距小于10km华北期南段挤压、逆断层，北段右行走滑几乎无岩浆活动喜马拉雅期正-左行走滑1-20km幔源包体、碱性玄武岩深切到50-80km岩石圈断层新构造期右行走滑-逆断层断面封闭，浅部20km以上断裂活动，走滑100-200米四、板内拉张断层、盆地构造及其形成机制•表面为松散沉积的盆地,为什么重力高?•板内拉张带多数在古弱化带、断层带基础上发育•当该带与某一期构造的最大主压应力方向呈小角度相交时，就可以形成板内拉张断层或形成断陷或凹陷盆地板内拉张断层与断陷盆地•燕山期板内拉张（纵或横向）断层多，断陷盆地小，NWW向为主，东部地壳以缩短（几十km）增厚为主•四川期板内拉张断层和断陷盆地大量发育，NNE向为主，东部地壳减薄为主（渤中，15-25km）•华北期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，近E-W向为主（渤中，25-29km）•喜马拉雅期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，NNE向为主（坳陷期）•新构造期板内拉张断层和断陷盆地局部发育，近E-W向为主2)成盆机制假说的争论中科院地球物理所刘光鼎,郝天珧,张岭等2005水平运动?垂直运动?最新地震层析资料:深部存在高速体(可能为高密度,较冷的地块),而不是热的地幔柱,盆地为正高重力异常，因而沉降盆地边界受控于水平位移为主的断层(3~2:1)盆地形成机制•深部存在高密度侵入体，造成正高重力异常，使地壳相对下沉•呈拉张状态的正断层控制了盆地边界•不是底辟、地幔上隆或地幔羽上升的产物里海东北地区盐丘底辟构造（盐类垂直向上）陆块变位（运动学）板块间上千km，陆内几十-上百km•缩短带（褶皱、逆掩断层）•伸展带（古大洋，盆地，裂谷，拆离断层，变质核杂岩带）•平移带（走滑断距）•古地磁，古纬度变化，古磁方位变化，（精度问题）板块构造动力学•大陆动力学处在定性的探讨、猜想与假说阶段•不能脱离海洋板块的研究五、关于陆壳类型陆壳类型•S.Marshak,VanderPluijm,M.Hamburger1999TectonicsofContinentalInteriorsTectonophysics,305:1-31997年9月GSAPenroseConference陆壳类型近二百年来大陆地质构造研究陷入困境非要对动态变化中的陆壳给予一个固定的称谓陆壳类型过去的认识是含糊不清的•造山带（地槽）与非造山带（地台）•陆内造山带（活化地台、台褶带），碰撞造山带，俯冲造山带可受多期构造-热事件的作用，宜按演化史（时间）分类（10类）陆壳类型•现代活动汇聚边界（俯冲带）的陆壳（日本）（A）•现代活动碰撞带的陆壳（喜马拉雅山）（B）•现代活动裂谷的陆壳（东非裂谷）（C）•现代板块转换边界的陆壳（美国加州）（D）中生代重新活动的陆壳（E），中生代以来至少没有构造-热活动，然而有低温、变形中生代汇聚边缘带的陆壳（F）但其后再没有受到汇聚边缘构造作用的影响中生代裂谷的陆壳（G），现在处在或邻近于被动边缘区的重新定向的裂谷中受到太古宙构造-热事件的作用，太古宙以后没有发生穿透性变形或变质作用的陆壳（J）受到元古宙构造-热事件的作用，元古宙以后没有发生穿透性变形或变质作用的陆壳（I）•受到古生代构造-热事件的作用，古生代以后没有发生穿透性变形或变质作用的陆壳（H）应该按不同构造期来划分构造单元只编一张构造单元划分图是不能反映长期历史演化的，是不妥当的完全按古大陆再造图来编图，现缺乏大量的洋壳资料，空缺区太大