历史大地构造学讲义

课前讨论

界线层型的条件第9章

历史大地构造学第9章

历史大地构造学9.1历史大地构造及其分析方法9.2地槽、地台的概念9.3板块构造简介9.4古板块的恢复方法9.5大地构造分区、旋回和阶段历史大地构造的概念

通过对地层沉积特征和与之相关的构造-岩浆-变质特征及其演变的研究,推断地层形成的大地构造背景(环境)、性质和演化过程,称为历史大地构造分析,相应的学科称之为历史大地构造学.大地构造性质稳定型:无或少地震、火山活动，壳幔物质交换不频繁;地壳的升降幅度小。过渡型:介于二者之间。活动型:地震、火山活动频繁，壳幔物质交换频繁;地壳的升降幅度大。八种大地构造学说地质力学（李四光）重力构造（马杏垣）波浪镶嵌构造（张伯声）地洼学说（陈国达）断块学说（张文佑）地槽-地台多旋回构造学说（黄汲清）板块构造学说（尹赞勋，李春昱，郭令智）历史大地构造（王鸿祯）9.1历史大地构造分析9.1.1沉积建造分析法9.1.2岩相及地层厚度分析法9.1.3沉积盆地类型分析法9.1.4构造运动、变质及岩浆活动分析法一、沉积组合(建造)分析概念：在一定时期内形成的、能够反映其沉积过程主要构造背景的沉积岩共生综合体概念核心：

1沉积时的构造条件

2较长时期

3一定的区域范围

4综合特征(组分、结构、构造等特征)构造背景分类：稳定、过渡、活动三种类型一、沉积组合(建造)分析1、活动类型沉积建造和特征构造环境：大陆区：主要包括强烈上升的高峻山系和巨大的陆缘火山活动带，海洋区：大陆边缘的弧后海、弧间海、深海沟和远洋盆地为活动型的海洋背景。1）硬砂岩组合：包括硬砂岩、岩屑砂岩和长石砂岩。这些岩石都含有较多的不稳定组分，是在地形高差大、沉积速度快的活动构造、环境中形成的。2）火山岩组合：包括基性岩、超基性岩和远洋深海硅质岩组成的蛇绿岩套组合以及岛弧火山岩、中酸性熔岩和侵入岩两种组合。3）混杂岩与变质岩组合：混杂岩是由时代不同、性质不同、大小悬殊的各种岩块组成的一种构造砾岩。一、沉积组合(建造)分析1、活动类型沉积建造4）复理石组合：复理石是在古代活动深海环境中形成的砂泥质浊积岩。现代弧后边缘海、海沟和大陆基等活动深海环境中，有厚度巨大的浊积岩。5）磨拉石组合：磨拉石组合是在地槽活动后期或大洋关闭时和活动大陆边缘强烈褶皱上升形成山系时，由山间盆地山前凹陷中的砾、砂、泥等碎屑物质堆积形成的，因此也是一种活动型沉积组合。一、沉积组合(建造)分析2、稳定类型沉积积建造在大陆上，稳定定类型的构造背背景主要发育在在广阔的准平原原、内陆盆地及近海平平原，相应的沉沉积组合是游移移盆地湖泊碎屑屑组合、内陆盆地河湖泥质质组合及近海盆盆地含煤碎屑组组合。3、过度类型沉积积建造非补偿的边缘海海、活动陆棚、、大陆斜坡可以以代表过渡型的的构造背景，形成相应的的过渡型沉积组组合，如非补偿偿边缘海碳质、、硅质组合，活动陆棚泥泥质碳酸盐沉积积组合。沉积组合与构造造性质不同大地构造性性质的地层成分分、结构和体态态特征9.1历史大地构造分分析9.1.1沉积建造分析法法9.1.2岩相及地层厚度度分析法9.1.3沉积盆地类型分分析法9.1.4构造运动、变质质及岩浆活动分分析法9.1.2沉积物厚度-相分析沉积物厚度可以以反映地壳升降降运动的幅度（（与基盘的下降和物质供给的多少有关）补偿非补偿超补偿沉积物厚度-相分析的有关概概念补偿：沉积基盘的下降降速度等于沉积积物的堆积速度度时，水深不变变，岩相不变。。非补偿：沉积基盘下降速速度大，物质供供应不足，水深深变大，表现为为海进序列。这类盆地也称称饥饿盆地。超补偿：沉积基盘下降慢慢，物质供应多多，水体变浅，，表现为海退。1.单个地层剖面反映出出的海水进退往往往与：地壳均均衡,沉降,沉积物供应有关关，因而不要与海进进海退相混淆。2.地史中常见的为为补偿类型沉积积，其厚度代表表沉积盆地下降降幅度9.1历史大地构造分分析9.1.1沉积建造分析法法9.1.2岩相及地层厚度度分析法9.1.3沉积盆地类型分分析法9.1.4构造运动、变质质及岩浆活动分分析法沉积盆地的类型型和特征与其所所处的大地构造造位置密切相关关，大地构造状状态决定了盆地地的类型和特征征。通过了解盆地沉沉积物组分、沉沉积相、沉积体体系及其时空关关系、古水流分分布格局等，可可以恢复盆地的的性质和类型，，确定盆地的大大地构造背景及及其演化。克拉通盆地：主要分布于大陆陆板块内部以及及大洋中的微板板块、地块等构构造背景下。被动大陆边缘盆盆地和活动大陆边缘盆盆地：均分布于大陆板板块边缘地带，，前者形成于大大地构造伸展期，后者形成于大大地构造挤压期。大陆碰撞有关的的盆地：形成于岛弧与大大陆板块、大陆陆板块与大陆板板块碰撞的构造造背景下，并形形成碰撞造山带带。所以可以通过沉沉积盆地的性质质、分布去恢复复研究区的大地构造背景景和所处的大地地构造阶段。不同类型盆地的的分布情况板块背景下的部部分沉积盆地分分布示意图（（据Dickinson,1974）大地构造背景与与沉积盆地分类类活动型盆地稳定型过渡型9.1历史大地构造分分析9.1.1沉积建造分析法法9.1.2岩相及地层厚度度分析法9.1.3沉积盆地类型分分析法9.1.4构造运动、变质质及岩浆活动分分析法(1)构造运动构造运动强烈：：地层褶皱强烈，，呈紧闭状态线线型延伸，甚至至出现大型倒转转褶皱，大型逆逆断层或推覆体体，表明这套地地层受过强大的的水平挤压。构造运动较弱：：地层比较平缓或或只有轻微舒缓缓褶皱，断层不不太发育，只有有少数正断层，，表明这套地层层未受过强大水水平挤压，未经经受过剧烈的构构造运动，形成成以后一直处于于相对稳定的构构造环境。(2)岩浆作用与变质质作用构造运动强烈：：地层中岩浆岩越越多，地层岩石石变质越深越普普遍，表明地层层所经受的构造造运动越强烈。。如：地台基底中含大量岩浆岩岩，变质深而普普遍，说明基底底岩系是在强烈烈普遍活动的构构造环境中形成成的。构造运动较弱：：地台的盖层岩系中很少岩浆浆岩和变质现象象，则表明是在在稳定构造环境境中形成的。(2)岩浆作用与变质质作用只有对一个地区区的全部地层作作全面分析，才才能知道这一地地区何时处于地地槽活动状态，，何时处于地台台稳定状态，才才能确定这一地地区的构造分区区中所处的位置置。如，桂北—湘中地区，具有变质变形的的下古生界，上上覆地层则是不不变质不变形的的上古生界，因因此确定其为加加里东褶皱带。。第9章

历史大大地构造学9.1历史大地构造及及其分析方法9.2地槽、地台的概概念－固定论9.3板块构造简介9.4古板块的恢复方方法9.5大地构造分区、、旋回和阶段9.2地槽、地台学说说（固定论）简简介地槽（geosyncline):以发育巨厚海相相沉积、最后又又褶皱成山系的的巨型槽状凹陷陷，为活动的大大地构造单元。。美国学者J.Hall(1859)andJ.D.Dana(1873),在北美的Appalachian地区创立陆缘地槽的概念。欧洲学学者E.Suess(1875),E.Haug(1900)在Alps创立陆间地槽的概念.9.2地槽、地台学说说简介地槽的特点：1.位置：一般位于大陆边边缘，为规模巨巨大的槽状地壳壳构造活动带，，长达数千公里里，宽数百公里里。2.演化阶段：分为3期初期：下降接收收巨厚沉积，并并伴有海底基性性火山喷发；中期：上升并伴伴有钙碱性火山山岩及陆相沉积积物；晚期：遭受强烈烈造山运动，并并伴有强烈变质质作用、混合岩岩化作用、酸性性岩浆活动及巨巨厚山前Mollass堆积。3.沉积物：硬砂岩、复理石石（Flish）、磨拉石Mollass4.岩浆活动：早期以基性为主，晚期以酸性为主(?)。5.构造活动：强烈，可形成系系列复背斜和复复向斜以及巨大大逆掩推覆构造造。地台（plateform):具有平整沉积盖盖层的稳定大地地构造单元，通通常由基底和盖层两部分组成，其其间为大型的角角度不整合面。。由奥地利学者S.Suess(1875)在东欧俄罗斯平原创立。地台的特征：1.形态：一般为等轴状规规则多边形，周周围一般为高峻峻的褶皱山系（（地槽），内部部地形高差不大大。2.结构：具有双层结构，，褶皱的变质基基底和稳定的沉沉积盖层，之间间为巨大的区域域性不整合。3.构造变形：盖层变形简单而而微弱，褶皱开开阔，断层多表表现为正断层4.岩浆作用和变质质作用：不发育地盾（Shield）：自古生代以来基基本处于隆起并并遭受剥蚀状态态，基底直接出出露地表、往往往缺失盖层的地地区。地槽内部单元的的划分：根据岩浆活动的的有无与沉积物物特征，划分为为优地槽和冒地地槽。优地槽（Eugeosyncline）：含有大量火山物物质的地槽中心心部位。冒地槽（Mio－）：接近前陆（地地槽两侧的稳定定地块）的外部部地向斜，不含含或含极少火山山物质，但厚度度巨大与地台有有别。第9章

历史大大地构造学9.1历史大地构造分分析9.2地槽、地台的概概念9.3板块构造简介－－活动论9.4古板块的恢复方方法9.5大地构造分区、、旋回和阶段9.3板块构造简介9.3.1概念及由来9.3.2板块的边界类型型9.3.3板块构造(空间)模式9.3.4Wilson旋回(时间)9.3.5板块构造与地槽槽地台的关系9.3.1板块构造概念及及由来板块构造:地球表面是由为为数不多,大小不等的岩石石圈板状体拼合合而成的.这些板状体(板块)相对于赤道或地地极可发生大规规模的横向水平平位移。板块之间通常常以大洋中脊、、海沟、转换断断层、大陆裂谷谷和褶皱带等为为边界。板块间间的离合碰撞及及其相关地质现现象主要发生在在板块的边缘.该思想的倡导者者是德国气象学学A.Wegener(1912,35岁殉职),美国学者W.J.Morgan(1968)对此进行了最早早和最系统的总总结.板块运动机制板块的划分以上述板块边界界类型为基础，，可将全球岩石石圈划分为七大大板块（一级））：欧亚板块、、非洲板块、印印度板块、太平平洋板块、南极极洲板块、北美美洲板块和南美美洲板块。（有有的学者据地震震资料划分为12-13个板块）。现代全球板块9.3板块构造简介9.3.1概念及由来9.3.2板块边界类型9.3.3板块构造(空间)模式9.3.4Wilson旋回(时间)9.3.5板块构造与地槽槽地台的关系板块的边界类型型离散型:大洋中脊俯冲型:海沟汇聚型碰撞型:喜马拉雅山平错型:转换断层离散型汇聚型碰撞型汇聚型俯冲型平错型9.3板块构造简介9.3.1概念及由来9.3.2板块边界类型9.3.3板块构造(空间)模式9.3.4Wilson旋回(时间)9.3.5板块构造与地槽槽地台的关系大西洋型大陆边边缘被动大陆边缘西太平洋型(沟-弧－盆型)大陆边缘主动大陆边缘安第斯型大陆边边缘海沟－山弧型主动边缘9.3板块构造简介9.3.1概念及由来9.3.2板块边界类型9.3.3板块构造(空间)模式9.3.4Wilson旋回(时间)9.3.5板块构造与地槽地地台的关系威尔逊旋回胚胎期初始洋盆期（幼年年期）成熟大洋期衰退大洋期残余洋盆期消亡期（用板块构造理论论解释）大洋地盆盆地的起源、发展展及衰亡的过程。。1胚胎期地壳拉张形成裂谷1胚胎期（陆内裂谷谷阶段）：由大陆板块发展为为大陆裂谷盆地，，但未出现海洋环环境，如东非裂谷。裂谷接收陆源碎碎屑及海陆过度沉沉积，出现基性喷出岩。2初始洋盆期2幼年期（陆间裂谷谷阶段）：大陆裂谷进一步拉拉张、拓宽，地壳壳进一步变薄，裂谷中中央陆壳消失，洋壳出现，大陆裂谷变为大大洋裂谷，海水侵侵入，形成微型大大洋。通常有碱性玄武岩和流纹纹质岩石，缺乏中性安山质质类岩石。3成熟大洋期3成年期（被动大陆陆边缘阶段）：陆壳继续分离，大大洋中脊向两侧不不断增生，但大洋洋边缘未出现俯冲冲消减现象，洋壳与陆壳连接在在一起，可出现宽广的大陆陆架、坡、基（被被动大陆边缘），，大陆边缘有厚度很很大的陆源碎屑沉沉积、浊流沉积，，又称大西洋型大洋阶段段。4衰退大洋期4衰退期（主动大陆陆边缘阶段／俯冲冲消减阶段）：大西洋型大洋进一一步发展，在大洋洋边缘形成俯冲带带。大洋板块的俯俯冲消减，形成海海沟、岛弧或褶皱皱山系，大量安山质火山岩喷发发、中酸性岩体的的侵入，双变质带、混杂岩岩是这一活动构造带带的特征，在这一一构造带上岩石变变形、褶皱、推覆覆构造和逆断层非非常发育。海沟和和弧后盆地中接受受巨厚碎屑沉积和和浊流沉积，含大大量火山物质，是是典型优地槽沉积物。该阶段又称为太太平洋型大洋阶段段。5残余洋盆期—地中海5残余期（有限洋盆盆阶段）：。大陆对接，大洋关关闭，但仍有部分分海盆残余，接受受浅海—深海相的各种沉积积物，也可能有蒸蒸发岩，有安山质火山岩和深深成花岗岩类形成成，如现代地中海。。残余海两边的大大陆边缘形成高大大山系。6消亡期洋壳残片混杂堆积蛇绿岩套6遗痕期／终了期（（拼合造山阶段））：最终两侧大陆完全全拼合、碰撞，海海域完全消失，并并转化为高大的褶褶皱山系，山间盆地中接受粗粗碎屑磨拉石沉积积。有大断裂带、、蛇绿岩套、混杂岩岩、中酸性岩浆岩岩、双变质带等。如阿尔卑斯—喜马拉雅山脉（地缝线）。9.3板块构造简介9.3.1概念及由来9.3.2板块边界类型9.3.3板块构造(空间)模式9.3.4Wilson旋回(时间)9.3.5板块构造与地槽地地台的关系9.3.5板块构造与地槽、、地台的关系1二者关系：日心说与地心说2互补关系：板块解释槽台地台→板块的陆壳部分分冒地槽→被动大陆边缘优地槽→活动大陆边缘地槽旋回→Wison旋回第9章历史大地地构造学9.1历史大地构造分析析9.2地槽、地台的概念念9.3板块构造简介9.4古板块的恢复方法法9.5大地构造分区、旋旋回和阶段9.4古板块的恢复方法法板块构造开始于什什么时候？古板块构造痕迹到到何处寻？为什么？古板块构造的识别别标志是什么？大洋海底

地貌图图9.4古板块的恢复方法法板块构造开始于什什么时候？岩石圈形成以来古板块构造到何处处寻？大陆→山脉为什么？大洋壳的年龄≤J2(130Ma)古板块构造的识别别标志是什么？9.4古板块的恢复方法法一、板块边界的识识别1）蛇绿岩套的识别别2）混杂堆积的识别别3）双变质带的识别别4）深大断裂的识别别5）大陆边缘的识别别6）岩浆组合的分析析7）沉积组合类型的的识别二、古板块活动的的分析1）古地磁分析；2）古生物地理区系系分析3）古气候分析地缝合线----板块构造的最直接接证据1、蛇绿岩套：由基性、超基性岩（橄榄岩、蛇纹岩岩、辉长岩）、枕状玄武岩和远洋沉积组成的“三位一体”共生综合体，代表表古洋壳残片。一、板块边界的识识别橄榄岩辉长岩蛇绿岩套2、混杂堆积：为不同时代、不同同成因和不同板块块物质的混杂体，，是海沟—俯冲带的典型产物物。其中既有被一系列列逆冲断裂切碎和和推覆上来的古洋洋壳或陆壳构造残残片，又有因板块块俯冲而刮下来的的浊流、远洋沉积积物以及浅水区崩崩塌下来的早先形形成地层的外来岩岩块。这种堆积物由不同同成因、不同时代代、不同尺度的外外来岩块和深海细细粒沉积的基质混混杂相处，也导致致同一层位中不同同时代的化石混杂杂共生。混杂堆积成因模式式示意图3、双变质带：指板块碰撞俯冲冲带附近发育的高压低温变质带（（蓝闪石片岩）、岛弧附近高温低压变质带（（红柱石、矽线石石、兰晶石），它们往往沿缝合合线相伴出现。4、深大断裂：两个板块碰撞接触触界线，表现为一一个又深又大的断断裂带，它切割岩岩石圈，进入上地地幔，长可达数百百至数千公里。如如我国的雅鲁藏布江深断裂裂带。5．古大陆边缘的识识别：主动大陆边缘、被被动大陆边缘。沟-弧-盆；陆架、陆坡、陆基基。安第斯型板块边界界混杂堆积双变质带6岩浆组合分析不同大地构造环境境下的岩浆活动的的类型具有不同特特点：大洋型：拉斑玄武岩组合；；火山岛弧、安第斯斯山型陆缘带：钙碱性火山岩稳定板块内部：溢流玄武岩喷发拉张裂谷盆地：玄武岩和流纹岩共生的双峰模式7沉积组合和沉积盆盆地的有序分布可帮助恢复古板块块可以利用陆表、陆陆棚海—边缘海—岛弧海沉积组合的的有规律分布趋势势，推测板块俯冲冲带或地缝合带的的可能位置。1.古地磁学方法tanI=2tanλ(I为磁倾角，λ为古纬度)二、古板块活动的分析印度板块的北移欧洲和北美的极移移曲线欧洲及北美大陆寒寒武纪以来的磁性性迁移曲线2.生物古地理区系分分析生物古地理分区的的概念生物古地理的实例例生物古地理分区：：主要指因温度控制制和地理隔离两大大因素的长期作用用而产生的生物分分类和演化体系在在空间上的分异。。1、不同于生物相（环境不同产生的的生物群生态组合合方面的差异）2、形成原因：隔离（气候条件、陆地地、海洋）3、分级：生物大区区、生物区、生物省、生态区区现代的亚洲与澳洲洲之间存在一个深海峡－华莱士线，它将亚洲与澳洲洲的动物群分隔为为两个明显不同的的生物地理区系，，前者以异它类动物物群为特征，有猴猴、狐、獏、鹿等等，后者发育有有袋类类、极乐鸟等特殊殊动物群。利用特殊的沉积类型进进行分析礁灰岩、煤、铝土土矿－热带气候冰碛岩－寒带气候3古气候分析第9