04第四章 区域大地构造研究方法

1、第四章第四章 区域大地构造研究方法区域大地构造研究方法 大地构造研究基本方法：大地构造研究基本方法：历史历史构造分析方构造分析方 法法 从各种地质、地球物理、地球化学的从各种地质、地球物理、地球化学的 资料入手，按地史发展顺序，归纳不同大资料入手，按地史发展顺序，归纳不同大 地构造发展阶段的特点，比较地壳、地幔地构造发展阶段的特点，比较地壳、地幔 各部分构造的发生、发展和转化，找出共各部分构造的发生、发展和转化，找出共 性和个性，总结出地壳岩石圈发生发展演性和个性，总结出地壳岩石圈发生发展演 化规律。化规律。 出发点：从区域地质研究入手出发点：从区域地质研究入手 以地质、地球物理、地球化学等资

2、料为基础以地质、地球物理、地球化学等资料为基础 以构造为主线的多学科研究方法以构造为主线的多学科研究方法 不同时期、不同构造单元地质综合对比研究不同时期、不同构造单元地质综合对比研究 区域大地构造形成演化过程及动力学探讨区域大地构造形成演化过程及动力学探讨 地层系统及其研究地层系统及其研究 地层系统时空分布地层系统时空分布 地层关系及其地质事件地层关系及其地质事件 地层研究地层研究 沉积组合、结构构造研究沉积组合、结构构造研究 沉积相环境及古地理分布沉积相环境及古地理分布 沉积盆地成因分析沉积盆地成因分析 沉积作用研究沉积作用研究 几何学、运动学研究几何学、运动学研究 流变学研究流变学研究 构

3、造序列及年代学研究构造序列及年代学研究 构造动力学研究构造动力学研究 构造作用研究构造作用研究 岩浆组合及系列岩浆组合及系列 岩浆作用方式及动力岩浆作用方式及动力 岩浆作用构造环境岩浆作用构造环境 岩浆作用研究岩浆作用研究 变质岩组合及关系变质岩组合及关系 变质温压及变质温压及PTtPTt轨迹轨迹 变质作用及构造背景变质作用及构造背景 变质作用研究变质作用研究 典型矿床地质地球化学典型矿床地质地球化学 矿床成矿系列研究矿床成矿系列研究 成矿动力学研究成矿动力学研究 成矿作用研究成矿作用研究 地质作用研究地质作用研究 区域地球化学研究区域地球化学研究 不同岩石组合地球化学特征不同岩石组合地球化学

4、特征 构造环境示踪信息构造环境示踪信息 地球化学研究地球化学研究 地球物理场纵横向特征研究地球物理场纵横向特征研究 地表及深部结构构造研究地表及深部结构构造研究 地球物理研究地球物理研究 区域大地构造研究基本内容区域大地构造研究基本内容 一、建造分析一、建造分析 沉积建造：沉积建造：泛指在一定构造背景条件下，当地泛指在一定构造背景条件下，当地 壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组 合的沉积岩系。合的沉积岩系。 沉积建造是一定大地构造和古气侯背景下的岩沉积建造是一定大地构造和古气侯背景下的岩 石共生组合体，包括：建造的岩性岩相共生组合、石共生组

5、合体，包括：建造的岩性岩相共生组合、 建造的构造旋回（时代）、建造的区域大地构造环建造的构造旋回（时代）、建造的区域大地构造环 境、建造的古气侯背景。因此沉积建造分析是构建境、建造的古气侯背景。因此沉积建造分析是构建 古构造环境和大地构造相的重要方面。古构造环境和大地构造相的重要方面。 不同环境常见的沉积建造不同环境常见的沉积建造 陆棚环境：陆棚环境：石英砂砾岩建造、粉砂岩石英砂砾岩建造、粉砂岩- -泥岩建造、泥岩建造、 铁质岩建造、锰质岩建造、磷质岩建造、火山碎屑沉铁质岩建造、锰质岩建造、磷质岩建造、火山碎屑沉 积建造、硅质泥岩积建造、硅质泥岩- -硅质岩建造。硅质岩建造。 台地碳酸盐环境：

6、台地碳酸盐环境：生物屑亮晶碳酸盐岩建造、生生物屑亮晶碳酸盐岩建造、生 物屑泥晶碳酸盐岩建造、藻纹层藻团粒碳酸盐岩建物屑泥晶碳酸盐岩建造、藻纹层藻团粒碳酸盐岩建 造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、砾屑灰造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、砾屑灰 岩建造、硅质团块岩建造、硅质团块- -条带碳酸盐岩建造、硅质灰岩建条带碳酸盐岩建造、硅质灰岩建 造、瘤状碳酸盐岩建造、白云质灰岩造、瘤状碳酸盐岩建造、白云质灰岩- -白云岩建造、白云岩建造、 磷质岩建造。磷质岩建造。 陆缘斜坡环境：陆缘斜坡环境：陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩 浊积岩建造、滑混岩建造、火山碎屑沉积建造、

7、等深浊积岩建造、滑混岩建造、火山碎屑沉积建造、等深 积岩建造。积岩建造。 陆内裂谷环境：陆内裂谷环境：粉砂岩粉砂岩- -泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分 砾岩建造、滑混岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩砾岩建造、滑混岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩 建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。 大陆边缘裂谷环境：大陆边缘裂谷环境：粉砂岩粉砂岩- -泥岩建造、有机质泥岩建造、长石泥岩建造、有机质泥岩建造、长石 石英砂岩建造、复成分砾岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸石英砂岩建造、复成分砾岩建造、

8、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸 盐岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、滑混岩建造、碳酸盐岩浊积岩盐岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、滑混岩建造、碳酸盐岩浊积岩 建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。 坳陷盆地环境：坳陷盆地环境：石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建 造、炭质泥岩造、炭质泥岩- -油页岩建造、泥晶灰岩油页岩建造、泥晶灰岩- -泥灰岩建造、蒸发岩建造。泥灰岩建造、蒸发岩建造。 断陷盆地环境：断陷盆地环境：复成分砂砾岩建造、复成分粉砂岩复成分砂砾岩建造、复成分粉砂岩- -泥岩建造、泥岩建造、 杂砂岩建

9、造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造、火山碎屑沉积建造、杂砂岩建造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造、火山碎屑沉积建造、 碱性火山岩建造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造。碱性火山岩建造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造。 拉分盆地环境：拉分盆地环境：粉砂岩粉砂岩- -泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建 造、火山碎屑沉积建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩造、火山碎屑沉积建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩 建造、炭质泥岩建造、炭质泥岩- -油页岩建造。油页岩建造。 前陆盆地环境：前陆盆地环境：磨拉石建造（长石石英砂岩建造、磨拉石建造（长石石英砂岩建造、 复成分砾岩建

10、造、陆源碎屑浊积岩建造）。复成分砾岩建造、陆源碎屑浊积岩建造）。 岛弧环境：岛弧环境：钙碱性钙碱性碱性火山岩建造、火山碎屑岩碱性火山岩建造、火山碎屑岩 建造、陆源碎屑浊积岩建造。建造、陆源碎屑浊积岩建造。 海沟海沟增生柱环境：增生柱环境：混杂堆积，包括滑塌沉积、大混杂堆积，包括滑塌沉积、大 洋板块表面铲刮下来的物质（包括洋壳表面的覆盖洋板块表面铲刮下来的物质（包括洋壳表面的覆盖 物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等）物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等） 洋岛环境：洋岛环境：洋岛型大洋拉斑玄武岩建造、海山碳酸洋岛型大洋拉斑玄武岩建造、海山碳酸 盐岩建造盐岩建造 洋盆环境：洋盆环境：大洋拉斑玄武岩建造、

11、远洋放射虫硅质大洋拉斑玄武岩建造、远洋放射虫硅质 岩建造岩建造。 建造分析主要方法建造分析主要方法 沉积建造和火山建造沉积建造和火山建造 野外：厚度、岩石组合、岩相标志、野外：厚度、岩石组合、岩相标志、 室内：岩石化学、地球化学、构造环室内：岩石化学、地球化学、构造环 境判别境判别 建造研究的基本手段建造研究的基本手段 岩石地层剖面的测制岩石地层剖面的测制 各种区域大地构造信息的提取各种区域大地构造信息的提取 有序地层建造研究的基本内容和方法：有序地层建造研究的基本内容和方法： 1、调查各岩石地层单位主要岩性特征（物质 成分和结构构造）、厚度、接触关系性质、 叠覆特征及空间变化特点以及地球化学

12、特征， 并广泛收集沉积相（原生及成岩构造特点， 古生物化石及其遗迹化石和古生态、古环境、 古流向等）资料。 2 、总结沉积岩岩性岩相变化和盆地充填序 列,为研究形成演化规律提供基础资料。 研究内容 从整体上查明“构造混杂岩”的内部构成和 分布延伸范围，除对外来岩片（块）进行系统 的“物态”、“时态”、“相态”、“位态” 和“变形变质”历程调查外，还要对外来岩片 （块）赋存的“基质” 进行系统的物质成分、 时代、变形变质特点调查，即分别收集构造混 杂岩的岩片（块）和基质两者各自的岩性、岩 相、时代、构造过程、变质过程依据。 无序地层无序地层构造混杂岩系研构造混杂岩系研 究的基本内容和方法究的基本

13、内容和方法 物态分析 （物质组成） 时态分析 （确定时代） 相态分析 （确定相环境） 位态分析 （确定原始位置） 变形分析变质分析 岩 石 地 球 化 学 生 物 地 层 同 位 素 年 龄 测 定 年 代 地 层 磁 性 地 层 事 件 地 层 沉 积 相 生 态 相 事 件 相 环 境 相 岩 石 地 球 化 学 岩 相 古 地 理 生 物 古 地 理 构 造 古 地 理 古 地 磁 构 造 几 何 学 构 造 运 动 学 构 造 动 力 学 构 造 流 变 学 构 造 变 形 相 构 造 年 代 学 变 质 建 造 原 岩 建 造 变 质 相 带 与 相 系 变 质 作 用 类 型 变

14、质 岩 地 层 变 质 作 用 期 次 变 质 变 形 研究方法 东昆仑研究实践东昆仑研究实践 龙什更公玛混杂岩地层剖面龙什更公玛混杂岩地层剖面 Trachysphaeridium sp.(粗面球藻粗面球藻) Prototracheites porus(具穴原始拟导管具穴原始拟导管) Asperatopsephospaera sp.(糙面球藻糙面球藻) Leiosphaeridia sp(光面球藻光面球藻) Buedingiisphaeridium sp(布丁球藻布丁球藻) Ophiceras sp.（蛇菊石）（蛇菊石） 运用大地构造相方法，进 行包括生物古地理、构造古 地理、古地磁、古海盆演

15、化 分析，将造山带内之各种构 造岩片，恢复到原位原态。 10 0 15 20 0 O 15 0 10 0 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Diagram Showing the Late Carboniferous-Early Permian Tectonopalaeogeography the East Part of Eastern Kunlun 1.Old land 2.Carbonate seamount or platform 3.Pyroclastic rock and siliclatic formation of back-arc basin i

16、n north eastern-Kunlun 4.Siliclastic rock formation of south eastern-Kunlun archipelagic sea 5.Neritic shelf clastic rock formation of southern oceanic basin in Animaqing 6.Deep and half-deep sea turbidite formation of oceanic basin in central eastern-Kunlun 7.Turbidite formation of oceanic basin in

17、 Animaqing and subsidiary oceanic basin in Kuhai 8.Volcanic rock formation of volcanic arc in north eastern-Kunlun 9.Basic lava formation 10.Ophiolite melange formation 11.Extension zone 12.Subduction zone Xi-Xiangride; Qi-Qingshuiquan; Hu-huashixia Bayankala masssif Qaidam massif North Eastern-Kunl

18、un archipelagic sea South Eastern- Kunlun archipelagic sea 东昆仑东段构造岩相古地理图 二、构造分析二、构造分析 几何学几何学运动学运动学流变学流变学动力学动力学年代学年代学 构造研究基本思路构造研究基本思路 应用应用构造解析方法构造解析方法，对各种规模大小，对各种规模大小 不等的构造变形形迹（包括褶皱、断裂、不等的构造变形形迹（包括褶皱、断裂、 韧性剪切带以及各种面理、线理等）的韧性剪切带以及各种面理、线理等）的 产状、性质、规模、位态及有关运动学产状、性质、规模、位态及有关运动学 特征等资料进行详细收集，查明其区域特征等资料进行详细

19、收集，查明其区域 分布特点和组合规律；研究其构造层次分布特点和组合规律；研究其构造层次 及构造变形相，建立区域构造变形序列，及构造变形相，建立区域构造变形序列， 确定构造变形时限，为探讨认识区域大确定构造变形时限，为探讨认识区域大 地构造演化奠定基础。地构造演化奠定基础。 构造研究的基本内容构造研究的基本内容 1、走向和倒向、走向和倒向 2、构造变形运动型式、构造变形运动型式 3、构造组合类型与构造样式、构造组合类型与构造样式 4、构造层次、流变学行为、构造层次、流变学行为 5、构造分期与配套、构造分期与配套 6、构造的迁移性、构造的迁移性 7、特殊地质体的构造意义、特殊地质体的构造意义 如蛇

20、绿岩、混杂岩、榴辉岩如蛇绿岩、混杂岩、榴辉岩 8、构造的时间界定、构造的时间界定构造年代学构造年代学 阿尔卑斯造山带 双侧造山带双侧造山带 指在造山变形过程中指在造山变形过程中, , 组成组成 造山带的物质由轴带分别向造山带的物质由轴带分别向 两侧运移、褶皱一逆冲两侧运移、褶皱一逆冲, , 形形 成两个共扼的强烈变形带。成两个共扼的强烈变形带。 Dezes, U. of Lausanne 三、岩浆活动分析三、岩浆活动分析 （一）火山岩的研究（一）火山岩的研究 建立火山岩岩石地层层序建立火山岩岩石地层层序 根据沉积或喷发叠复或横向变化关系、喷根据沉积或喷发叠复或横向变化关系、喷 发旋回、喷发韵律

21、、岩浆演化特点综合考发旋回、喷发韵律、岩浆演化特点综合考 虑，正确建立岩石地层层序，合理划分正虑，正确建立岩石地层层序，合理划分正 式与非正式岩石地层单位。式与非正式岩石地层单位。 确定火山活动时代确定火山活动时代 通过寻找沉积岩夹层中的化石，为地层时通过寻找沉积岩夹层中的化石，为地层时 代对比提供依据，在无化石的情况下，采代对比提供依据，在无化石的情况下，采 集同位素年龄样品确定其喷发时代。集同位素年龄样品确定其喷发时代。 研究火山作用的大地构造环境研究火山作用的大地构造环境 研究与火山活动有关的地质构造特征，研究与火山活动有关的地质构造特征， 结合火山岩岩石学、岩石化学、岩石地结合火山岩岩

22、石学、岩石化学、岩石地 球化学以及相关的沉积岩性岩相特点和球化学以及相关的沉积岩性岩相特点和 岩浆侵入活动等资料，探讨火山作用的岩浆侵入活动等资料，探讨火山作用的 大地构造环境大地构造环境 侵入体形态、组成结构研究侵入体形态、组成结构研究 包括侵入岩体的产状、规模、岩石类型、矿物成分、结构、包括侵入岩体的产状、规模、岩石类型、矿物成分、结构、 岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素、形成的温压条件或深度、岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素、形成的温压条件或深度、 岩体原生和变形构造、剥蚀情况、接触关系性质和产状、脉岩和岩体原生和变形构造、剥蚀情况、接触关系性质和产状、脉岩和 包体、流体（成分、形态

23、、分布、含量等）特征。包体、流体（成分、形态、分布、含量等）特征。 侵入岩时代的确定侵入岩时代的确定 根据有关地层和岩体的相互关系及同位素测年手段确定其侵根据有关地层和岩体的相互关系及同位素测年手段确定其侵 入时代。入时代。 研究就位机制、构造环境、研究就位机制、构造环境、 区域岩浆演化及成矿作用区域岩浆演化及成矿作用 在综合研究不同类型侵入岩资料的基础上，研究其就位机制在综合研究不同类型侵入岩资料的基础上，研究其就位机制 探讨各类侵入岩形成的构造环境，建立区域岩浆演化旋回或序列，探讨各类侵入岩形成的构造环境，建立区域岩浆演化旋回或序列， 探讨岩浆活动的演化历史及其与成矿作用的关系。探讨岩浆活

24、动的演化历史及其与成矿作用的关系。 （二）（二） 侵入岩研究侵入岩研究 四四 变质作用分析变质作用分析 变质岩系是在一定大地构造环境下形成的变质岩系是在一定大地构造环境下形成的 不同成因类型的原岩建造在地壳演化过程不同成因类型的原岩建造在地壳演化过程 中经受多期构造变形、变质作用改造的产中经受多期构造变形、变质作用改造的产 物。物。区域大地构造研究中必须对区域变质区域大地构造研究中必须对区域变质 岩的原岩成分、建造类型及其后期变质、岩的原岩成分、建造类型及其后期变质、 变形叠加改造的特点，以及与岩浆岩作用变形叠加改造的特点，以及与岩浆岩作用 和成矿作用的关系等进行综合，获取有关和成矿作用的关系

25、等进行综合，获取有关 区域大地构造演化中的热历史和热动力过区域大地构造演化中的热历史和热动力过 程信息。程信息。 变质作用变质作用PTtDPTtD轨迹研究轨迹研究 P-T-tP-T-t轨迹的重建需要尽可能完整地建立起整个变质过程序列和成分演化序轨迹的重建需要尽可能完整地建立起整个变质过程序列和成分演化序 列。过程分析的性质贯穿野外地质调查阶段、室内的岩相学矿物成分分列。过程分析的性质贯穿野外地质调查阶段、室内的岩相学矿物成分分 析阶段、温度压力计算阶段和轨迹的解释阶段，并要求研究者同时具备析阶段、温度压力计算阶段和轨迹的解释阶段，并要求研究者同时具备 构造地质学、大地构造学、矿物学岩石学、岩石物理化学、同位素地质构造地质学、大地构造学、矿物学岩石学、岩石物理化学、同位素地质 年代学等知识。年代学等知识。 基本工作步骤：基本工作步骤： 1 1、明确研究对象所在的大地构造单元和大体的演化历史；、明确研究对象所在的大地构造单元和大体的演化历史； 2 2、建立研究对象的构造变形序列；、建立研究对象的构造变形序列； 3 3、建立和划分研究对象的变质相和变质相系、建立和划分研究对象的变质相和变质相系; ; 4 4、选取典型露头，采集能反映变质变形的样品，样品所属的岩石类型应是、选取典型露头，采集能反映变质变形的样品，样品所属的岩石类型应是 包含变质历史信息的泥质变质岩和基性变质岩类，钙质