天山地槽的构造迁移

天山地槽的构造迁移

在当前形势下，我们将共同努力，建设创新型国家和中华民族的复兴。地质和地质科学研究面临着前所未有的机遇和挑战。面对过去几十年来的巨大机遇和挑战，他反思过去，几十年来，他一直在寻求岩石、风、露、流的、点石、构造变化等独特的理解和论点。“中央造山带”和“大十字构造框架”的独特理解和论点。然而,由于没有持续深入研究,回想起来,犹如“虎头蛇尾”,盖了几座“半截楼”。略感欣慰的是,随着相关地质调查和地质科学研究工作的深入,“构造迁移”和“开合构造”所总结的地质现象与科学内涵,“大十字构造格架”所概括的中国大陆地质构造的基本特征,已经被越来越多的地质资料所证实,“中央造山带”已经成为被广泛使用的科学概念。作为一名老地质工作者,撰写本文,对上述认识和想法的产生过程及背景加以介绍,简要说明由此衍生的初步体会,期望以此回报国家与社会,希望年轻一代地质工作者引以为戒,少走弯路,在自己的工作岗位上,为国家的经济建设和地球科学的发展,作出更好更多的贡献。1构造运动学理论1959年秋,当1∶300万《中华人民共和国大地构造图》编制完成时,黄汲清先生又率领研究室全体人员开始编写大地构造图说明书,于1960年基本完成。由于内容涉及矿产资源、地球物理、特别是石油分布等原因,该说明书以地质部地质科学研究院主编(1965)和《中国大地构造基本特征》专著形式出版,封面上清楚印着“内部读物”四个字,因此该书流传不广。该书第七章第五节的标题是:天山地槽的构造迁移(161～165页)。它阐述了古生代北天山由西向东、南天山由东向西的构造迁移,同时也阐述了中新生代天山南北两个山前坳陷总体由东向西的迁移。分出走向迁移和侧向迁移;认为构造迁移是各种迁移的总合,如褶皱幕迁移、沉积作用迁移、岩浆活动及变质作用迁移、成矿迁移等;强调运动序列的联系性,即时间上的联系性、空间上的联系性,以及成因上的联系性;指出“构造迁移显示了地壳的点线面的发展过程”。这就是在综合分析天山实际资料基础上,于1960年首次提出“构造迁移”的起始情况,特别强调了沿带状构造的走向迁移,这是与前人(葛利普,1924;黄汲清,1931,1945)“地槽迁移”(地槽向山前拗陷或前陆迁移,即构造迁移中的侧向迁移)概念的最大区别之一。尽管在黄汲清等(1962)文章中提及构造迁移(116页,125页),在任纪舜等(1980)的专著中,又一次阐述了构造迁移(构造过渡与构造迁移,14～15页;关于构造迁移,76～78页),但都很简要,与1960年提出的构造迁移相比,稍有进展,主要表现在增加一幅迁移图(“图20中国及其邻近地区构造迁移示意图”,68页)。时光飞逝,30年弹指一挥间,姜春发等(1992)发表了《构造迁移论概述》(以下简称迁移论)。迁移论是以构造运动为研究对象,它将不同期次的构造运动联系起来,建立有序的、动态的运动流的概念,试图查明运动轨迹,发掘运动规律。构造迁移是指,在地壳或岩石圈的一定区域和一定演化阶段,构造运动及其相关的各种地质作用沿一定方向依次有规律的位移。如一条长长的造山带、板块缝合带、蛇绿混杂带、断裂带、变质带、岩浆岩带和成矿带等,大多数是多次构造运动形成的。这些运动,是定向先后依次有序的位移。虽然是概述,却比较系统地阐述了构造迁移的研究内容、研究方法、分类,对比构造迁移与前人迁移概念的异同,划分构造迁移区(中国及邻区划分4个迁移区),总结构造迁移特性(5个迁移特性),探索构造迁移基本方向,指出古生代以来全球同时具有向太平洋和大西洋两个方向的迁移,也可以说,全球同时具有向太平洋和大西洋两个方向的海退。该文还探讨了产生构造迁移的地球动力学机制,建立地壳或岩石圈点线面开合演化基本模式以及构造迁移在地质学中的应用,即进行各种地质预测等。我曾遇到一单位编制川西和云南构造图,同一弧形构造带北西段划为华力西期,南段划为印支期,两段的划分都有依据,如何接图成了难题。这是一个构造迁移的典型实例,“先来后到”本是常识,那么一条几千公里长的造山带非同时造山有何稀奇。在迁移论中,曾讨论板块斜冲运动产生的构造迁移,也就是板块呈剪刀式俯冲或碰撞,洋盆呈剪刀式闭合,由此而形成的造山带当然也就有先有后,且先后有序。由华力西期造山迁移到印支期造山,合情合理符合实际,遗憾的是我还未曾见过公开发表的这种构造图。几千公里长的造山带,不可否认有同时造山形成的,不难想象也应该有非同时造山形成的。可是现今的大地构造图,一条造山带画成一个颜色,标志一个造山期,尚未见过沿造山带走向画上不同颜色而显示不同造山期,好像一条造山带只有一个造山期。如果我们能详细剖析一条造山带,画出不同造山期,用实例说话,使大多数人实际看到动态有序的构造迁移的“真实画面”,那要比现在的“半截楼”有意义多了。许多年前,中国地质科学院地质所与新疆区调队联合组成科研队测制西准噶尔古生代地层剖面,地质所有2名地层古生物人员和我参加,新疆区调队也派出几个门类地层古生物和岩石、构造方面的专业人员,可谓精兵强将,野外现场找到化石就可定出地层时代。我们测制了不同时代的地层剖面,当测制完含丰富化石的石炭系剖面,在讨论第二天转移营地时,我提出建议,我们测制的石炭系剖面只是下石炭统下部,向上变为陆相。根据构造迁移观点,北天山以北晚古生代海水是由西向东撤退的,即由西准噶尔经蒙古国退向我国东北,那么由我们测制的剖面向东到准噶尔盆地西缘有可能存在下石炭统上部或更高层位的海相地层。大家采纳了我的建议,暂不搬家而向东踏勘。在原测剖面以东几公里处,发现含有丰富化石的上部层位,恰好与原剖面相接,我们又补测一条新剖面,完善了西准噶尔下石炭统地层柱。这是运用构造迁移观点搞预测的成果实例,如果我能多做这样的预测,那么采纳构造迁移观点的人会更多些。构造迁移的概念,初步得到部分学者(莫宣学等,2007;金性春,1984;车自成等,1987,292～293页;朱松年等,1988;陈朝德等,1983;新疆地质局编写组,1973)和日本学者藤田和夫(1984,227页)、矢野孝雄(1986,85页)的引用,有的学者将构造迁移的概念写进高等学校教材(杨森楠、杨巍然主编,1985,325～326页;黄邦强等,1984,159～160页),有的学者论述了花岗岩类的构造迁移(赵春荆等,1988;李佩基等,1982),有的学者论述了缝合带和断裂的构造迁移(潘桂棠等,1983;刘振宇等,2007),有的学者多次论述各种盆地的构造迁移及其与油气藏的关系(王同和,1986;1988;1990;楮庆忠,2009;夏斌等,2007)。王同和先生指出,“构造迁移控制着含油盆地的生、储、盖及其组合方式”。楮庆忠先生认为,“正是由于频繁的构造迁移与反转导致该区没有形成统一的沉降中心和沉积中心,生油岩的沉积厚度及成熟演化都受到了不利影响。”从有关文章论述的实例可见,构造迁移对于油气的生成、运移、储藏以及破坏等,都有一定影响。小到一个盆地,有构造迁移问题,大到中国及邻区,也有构造迁移问题。早在任纪舜等(1980)的专著中(114页)指出:“中国的石油资源,东部,特别是大陆架,是十分重要的,但西部也不容忽视,塔里木盆地的含油远景在中国的大陆上可能是首屈一指的。似乎有这样的规律,中国中、新生代的石油资源从昆明—银川一线向东西两侧有愈来愈富集的趋势。这就是说,华北优于鄂尔多斯,大陆架又优于华北;柴达木优于鄂尔多斯,塔里木又优于柴达木;而塔里木的西部又优于其东部。如果确实如此,这将是一个值得探讨的理论问题。”此后我查阅资料又发现,西出国境的卡拉库姆又优于塔里木,再往西到里海更优于卡拉库姆。这种愈来愈富集的趋势,既是理论问题,又具有实用意义,说到底还是构造迁移问题。构造迁移在探讨含油气盆地和油气藏的形成以及找油气预测等方面,必将起到应有的作用,因而石油部门将构造迁移的概念纳入石油地质勘探技术培训教材(143～149页)1。如上所述,总体来看,还没有引起广泛关注。这是“半截楼工程”留下的最大遗憾。如果我能锲而不舍深追下去,一次针对一个内容进行探讨,围绕构造迁移发表系列文章,局面会大有好转。特别是在应用上下功夫,摆出实例,会吸引更多人尝试。由《地球科学大辞典》编辑委员会(2006)编辑的《地球科学大辞典》,在基础科学卷中,关于构造迁移的解释(858页)基本是正确的,不仅用了较多文字,而且还列出5个构造迁移特性,不像“开合构造”和“中央造山带”词目那样的解释误导读者(见下文),借此机会,我向编辑构造迁移这一词目的编辑致谢。2与板块构造区别的研究群体20世纪80年代初,板块构造理论已在中国盛行,板块的俯冲和碰撞成为研究的热点。然而,也有部分学者将槽台转化引申为洋陆转化,出现张与压两种动力机制转换以及大陆裂解形成新洋壳(再生洋)的观点,短短几年,开与合辩证统一的思想很快涌现。黄汲清提出手风琴式运动的概念(1983)2,黄汲清等(1984)认为,板块有开有合,板块“一开一合或一张一压”的“这种运动型式与演奏手风琴时的一张一合型式非常相似,所以我们名之为板块的手风琴运动。”之后,黄汲清等又论述了新疆及邻区的板块开合构造及手风琴式运动(1990)。张文佑先生提出拉张造洋挤压造陆的观点(1984,1～7页;张文佑等,1986,14～16页)。杨巍然先生等发表的《中国构造演化中的“开”与“合”》(1984),陈哲夫先生等对甘肃北山具有扩张-闭合-再扩张-再闭合的演化史的阐述(1983),以及任纪舜等(1980)有关转化特别是洋陆转化的论述(4～10页),指出引张作用与挤压作用交替出现“造成依次向前发展的构造旋回”(11页),上述都是这一时期开合思想的先锋标志。这些开合思想和文章,已显示开与合有它自身的含义、研究内容和研究方法等,为开合构造的提出做好了准备。1988年,开合理念已较成熟,水到渠成顺理成章,我将“开合”二字与“构造”二字连在一起,组合成“开合构造”一词(《昆仑开合构造》送审稿;姜春发等,1992),以便与板块构造相区别以及强调两种动力转化和洋陆转化。开合构造是,以扩张与挤压两种动力及其转化为构造运动的力源,借鉴海底扩张、洋壳俯冲、大陆碰撞以及板块构造、地球物理、地球化学等的先进技术、方法来研究大地构造,即研究构造运动和运动过程及其所产生的构造效应(岩石圈或地壳受力后所产生的各种变化,如物质变化、物理变化和化学变化等)的一门科学。因此,开合构造必然与板块构造既有很多相同之处,也有不少差别。主要差别就是,强调一种动力还是两种动力相互转化,是原生洋还是再生洋。当时的板块构造强调原生洋,突出研究的是俯冲碰撞及缝合带,即重点在挤压动力而轻视扩张动力。事实是,在地质历史演化中,始终存在扩张与挤压的相互转化,大到超级大陆裂解形成洋壳,经俯冲碰撞再形成陆壳;小到陆相盆地的初始期、极盛期至萎缩期的演变,都是两种动力转化的结果。杨巍然等(2002)认为,到20世纪90年代,已形成4个开合构造研究群体。我认为4个群体的提法很好,符合实际。除赞同他对4个群体所作的评议,我再做点补充:4个群体各有侧重,从不同方面推进了开合构造的研究。杨巍然群体,人员最多涉及面最广,发表文章也最多(杨巍然,1987,1989,1992,1993,1999,2004;杨巍然等,1984,1990,1991,1997,2002;邓清禄等,1995,1996a,1996b,1997,1998,2004;郭铁鹰等,1991;袁哲平,1999;郑剑东等,1989;邱家骧,2004;邱爱金等,2002;杨坤光等,2004),特别在开合构造基础理论和方法以及造山带和大陆裂谷的实际研究中取得了丰硕成果,成为开合构造研究的领军团队。张抗群体,张抗先生于1998年提出断块开合说。后又修改完善(2004),出版了《断块开合与油气勘探》专著(1998),群体发表了多篇文章(周雁等,2004;汤良杰,2004),在中国盆地研究和油气寻找方面做出了积极贡献。陈哲夫群体,结合系统研究新疆地质的实际资料,发表了多篇论文(陈哲夫,1995,2004;陈哲夫等,1983,1991,1993,1997;徐新,1998;梁云海等,2004),出版了《新疆开合构造与成矿》专著,划分了新疆开合构造带和开合成矿带,总结了新疆开合特征和开合成矿规律,推动了开合构造研究,成效显著。姜春发群体,研究开合构造包含的内容,试图完善开合构造体系,强调开合序列,探索将构造迁移融入开合构造,以助于建立岩石圈或地壳点线面开合演化模式(姜春发,1994;2004;姜春发等,1992,2000;徐志刚,1995,2004;邱小平,2004)。经过多人多年的努力,开合构造已初步形成体系,出版了《开合构造专辑》(地质通报,2004年第3期),展示了开合构造研究的多方面成果,从中可以看到,从理论基础到实际应用以及研究内容和方法等开合构造的全貌。开合构造研究能取得今天的成功,是与其它3个群体的努力分不开的,特别是杨巍然本人忙前忙后奔走宣讲,为发展开合构造做出了突出贡献,令人敬佩。相比之下,我感到非常惭愧。做事有始无终、浅尝辄止的性格弱点,害我未能按自己原来的设想完善开合构造使之系统化。反思之后,不能不向其他3个研究群体,致以衷心的谢意。遗憾的是,尽管发表了不少有关开合构造的文章、专著以及出版专辑,不少同行已经知道开合构造一词,但是该词反而不能作为一条词目列入《地球科学大辞典》中,列出的却是“开合构造旋回”(858页)。然而,对它的解释更让人目瞪口呆。为说得清楚,照抄原文的一句话:“【开合构造旋回】将陆壳裂解成洋壳再拼合成陆壳的过程,或者说是由地台裂陷成裂谷或地槽再转化为褶皱带或地台的过程,所构成的一个构造旋回,称为开合构造。”应该说,错误非常明显,要解释的是旋回,“称为”的是构造,这哪跟哪啊。“所构成的一个构造旋回,称为开合构造”,这不乱套吗!开合旋回是开合构造的一个研究内容,正像构造旋回是大地构造研究的一个内容,整体和局部哪能等同,两个概念两码事,还是少犯这种概念错误为好。3关于本地区所含地区的认识姜春发(1993)在《中央造山带主要地质构造特征》一文中,提出中央造山带的概念:近东西向横亘于中国中部的西昆仑、东昆仑、西秦岭、东秦岭、祁连、大别和苏鲁造山带等及其之间所夹的地块,构成一条长约5000多公里的巨型造山带,将中国地质、地理、资源和生态环境等分为南北两大不同区域,为强调其分隔作用和处于古亚洲构造域与特提斯构造域交合的构造枢纽地位,以及长期影响其南方与北方两大陆块群演化的整体特征,所以称其为中央造山带。中央造山带是条“金腰带”,不仅金、铜等矿产资源丰富,也将是宝玉石的重要产地(姜春发,1994)。由于一些单位和学者不断深入研究中央造山带的各造山带,积累了大量资料,1997年,由中国地质大学(武汉)主持召开了“中央造山带学术研讨会”。继而于1998年,由中国地质大学(武汉)、国家自然科学基金委员会和国际地质科学联合会共同主办,隆重召开了“中国中央造山带国际学术研讨会”。由此,中央造山带引起国内外地学界的更多关注,掀起更大的研究热潮。特别从国土资源部开展国土资源大调查以来,中国地质调查局在中央造山带不同地段陆续部署多幅地质填图及多项专题研究,以及早已展开的高压、超高压作用的深入研究和大陆科学钻探获得的新成果,将中央造山带的研究推上一个新的高度。有关中央造山带的文章越来越多,涉及面越来越广(张国伟等,2003;杨文采,2005;索书田等,2004;刘光祥等,2007;程胜高等,1999),对其重要性的认识,众口一辞;对其范围的认识,虽有不同说法,却大同小异(许志琴等,2006;张国伟等,1998;任纪舜,2004;殷鸿福等,1998;陆松年等,2006;边千韬等,2002;姜春发,2002;姜春发等,2000;杨经绥等,2003;李锦轶,2004),绝大多数学者都认同上述的提法,即西起西昆仑(包括帕米尔)、东至大别和苏鲁造山带等及其之间所夹的地块。小有差别的是,除上述外,张国伟等(1998)认为还应包含天山,许志琴等(2006)和陆松年等(2006)认为应包含巴颜喀拉和羌塘的北部地区。关于名称,少数学者有不同称呼。除任纪舜(2004)认为称昆仑-秦岭造山系比称中央造山带更响亮、更明确,对中央造山带有不同称呼的多数人还是强调其居中的地位,张国伟等(1998)从大处着眼将“带”改成“系”称之为“中央造山系”,杨经绥等(2003)称为中央碰撞造山带,李锦轶(2004)称之为中央造山区3。陆松年等(2006)虽然提出南界可南移,‘但考虑到“中央造山带”已在国内广泛使用,并限定它仅包括秦-祁-阿-昆和苏鲁-大别造山带’(1369页),暂时仍将其南界划在康西瓦断裂带至勉略带一线,并赞同在国内广泛使用的中央造山带一词和限定的范围。中央造山带的上述范围,是指我国境内而言,严格地说应称为中国中央造山带。实际上,中央造山带可以延出国境,西出帕米尔经阿富汗、伊朗延至地中海一带,东出国境延至朝鲜临津江一带,绕地球断续出露构成一圆环,将地壳分为南北两部分。这两部分,是否与黄先生所称谓的南地壳和北地壳相当或相近4,需进一步研究。可不可以这样说,中央造山带分割开古亚洲洋与特提斯洋、劳亚大陆与冈瓦纳大陆?多年前,王作勋先生曾面告,从全球看中央造山带的提法是合适的,因为这一造山带可延至欧洲。早在2000年出版的《中央造山带开合构造》专著中也指出(第1页),西出国境经帕米尔向地中海延展,东越过郯庐断裂,经山东五莲、荣城,东出国境向朝鲜延展。由此看来,随着研究的不断扩展,“中央造山带”有可能冲出中国走向世界,构成全球的中央造山带,但愿梦想成真。特别强调指出,在《地球科学大辞典》基础科学卷中,关于中央造山带的解释是非常错误的,起了误导读者的作用。在该卷“学科分类词目目录”的“大地构造学”下的“主要构造单元”中,列出词目有“中央造山带……869”。然而,进入869页却见不到中央造山带词目。看到的是未列在“目录”里的“秦岭-大别造山带”词目,而对它的解释更让人发懵。照抄原文开始的一句,以明辨为何说是误导:“【秦岭-大别造山带】QinlingDabieorogenicbelt,又称中央造山带(CentralOrogenicBeltofChina)。包括秦岭、大巴山、米仓山、大别山和积石山以北的广大地区。”在上述一句之后,编者用了较多文字叙述秦岭-大别造山带的演化史。这里,“又称”之后的英文是中国中央造山带。1993年首次公布中央造山带的概念,经两次主题研讨会又发表多篇含有中央造山带标题的文章(见上文的参考文献),2000年出版了《中央造山带开合构造》专著,2002年《地质通报》第8～9期以“中央造山带构造机制与资源、环境效应专辑”形式出版,可以说中央造山带的概念已广为流传。参加过会议的人或浏览过地质书刊的人,应该知道它的大体含义。在中央造山带的概念多年流行之后,于2006年却出现秦岭-大别造山带又称中央造山带的错误说法,而且还是在《地球科学大辞典》里,这不能不让人感到吃惊和遗憾。这种错误说法,可能来自“秦岭-大别中央造山系南缘勉略古缝合带的再认识”这篇文章(张国伟等,2004),正文中提及“秦岭-大别造山带等中央造山系”,我猜想文章作者意在强调中央造山系才有“秦岭-大别中央造山系”的提法。不管这提法是否合适,反正出现了秦岭-大别造山带又称中央造山带的误解。以秦岭-大别造山带替换中央造山带不仅产生概念错误,就是从“包括秦岭、大巴山、米仓山、大别山和积石山以北的广大地区”这句话,也够让人犯糊涂。这秦岭等“以北的广大地区”,北到何处编者未说。既然无北界,而且又是“广大地区”,那么,阿拉善、鄂尔多斯和华北都应是秦岭-大别造山带“包括”的地区,这不是闹笑话吗。作为工具书,给读者灌输错误概念,其危害可想而知。本来很简单,编者照抄或稍加改动撰稿人提供的材料即可,错就错在另起炉灶,另搞一套。提出中央造山带的概念,并在地质界流传开来,本应乘势猛攻以求更大发展,我却在此停滞不前,即使在许多同志当面劝告,要深入研究,我仍未醒悟。因为在1994年,我曾草拟一份论述中央造山带是条金腰带的提纲,从区域地质、构造特征和成矿条件等对比列出几条理由,如能在此基础上继续深挖,会提出一点新东西。可惜,草拟提纲后就束之高阁。如果不是地质大学和有关单位高瞻远瞩先后两次召开中央造山带学术研讨会,交流、推广中央造山带的研究成果和进展,那么就不会有中央造山带研究的今天局面。我对那些为提高中央造山带研究水平和知名度的单位和个人表示感谢。人们常说要抓住机遇,如能以两次研讨会为契机,与大家一起深入研究中央造山带的整体特征,定会使中央造山带的研究上一个新台阶。4地质构造格架的性质1998年,我与王宗起共同发表了《中国大十字构造的地质意义及其对资源和生态环境的影响》(姜春发等,1998),后改称为中国大十字构造格架,简称大十字构造格架。《地球科学大辞典》中列出了该词目(870页),释义非常准确、简洁、完美,我向这一词目的编辑致谢了。为求更加完美,在大辞典释义的基础上稍加改动,大十字构造格架的含义如下:近东西向横亘于中国中部的中央造山带与近南北向纵贯于中国中腹的南北构造带(由贺兰山