古方位图的建立

古方位图的建立

古代地形图记录了地质历史时期地表高度的变化。岩相古地理方法对于恢复古地势是有明显优势的,迄今为止,古地势的判别大多依赖岩相古地理资料。作者尝试应用花岗岩和矿床资料并结合古地理资料编制1张中国三叠纪古地势图。三叠纪古地势图主要恢复三叠纪大陆地势变化,不包括海洋。因此,文中仅涉及与大陆有关的资料(包括以陆壳为基底的浅海台地或大陆架),不包括与深海有关的资料。大陆构造的变化主要表现在陆壳的水平运动和垂直运动2个方面,水平运动主要体现在块体的位移、走滑和旋转,垂直运动主要体现在地壳厚度的变化。地壳厚度与地表地势之间存在一定的对应关系,按照地壳均衡作用原理,地壳厚则地势高,地壳薄则地势低。例如现今的中国地势,黄海、东海等浅海台地的地壳厚度大多小于30‚km,华北平原地壳厚度在30～40‚km之间,太行山以西地壳厚度大于40‚km,青藏高原地壳厚度大于50km。因此,反过来,从判断地壳的厚度入手即可恢复地势的高低。水平运动研究的方法很多,理论和方法比较成熟;而垂直运动研究的方法较少,可靠性也较差,尤其缺乏确定地势高低的定量资料。但研究地势的变化很重要,例如地壳加厚形成的高原和山脉,对气候、生物、环境等都会产生明显的影响。青藏高原之所以成为国际学术界关注的焦点,正是因为青藏高原的隆起对东亚乃至全球大气环流、生物变迁产生了重要的影响。横贯中国中部的秦岭虽然不是很高,却是中国南北气候的天然分界线。张旗等(2001)根据花岗岩资料厘定了一个晚侏罗世—早白垩世(160～125‚Ma)的中国东部高原。作者相信晚侏罗世—早白垩世中国东部南北气候的分野可能与这个高原的出现有关。例如,热河生物群位于高原以北,建德生物群位于高原以南;高原以北为温湿环境,盛产煤和石油;高原以南为干热环境,局部出现沙漠化(张旗等,2008)。此外,厚地壳和薄地壳产出的矿产不同。厚地壳出现金铜矿,薄地壳出现钨锡、铀、铅锌矿及石油和煤等(张旗和李承东,2012),故研究地质历史时期不同地域的地势高低,对各种金属和非金属矿产的找矿也有一定的指导意义。1岩相古地理方法的局限性判断地势变化的方法很多,如构造学、沉积学、岩石学、古生物学、古地理学、古气候学、矿物学、同位素地球化学等。上述方法中除了少数可以给出定量的数据外,大多只能给出定性的认识。因此,在大陆构造中研究地势变化的文献很少,原因在于方法上的不足。岩相古地理是一个很有用的方法,几乎可以直接使用。由于岩相古地理依据的是沉积物和古生物资料,因此,它适宜于表述地势低的平原和盆地。如果地层缺失,该方法就有局限性。某些地区缺失某个时代的沉积,可能暗示该区在该时地壳很厚不利于沉积物的堆积和保存,也可能前期有沉积但是后来被剥蚀掉了。因此,岩相古地理方法对于高地的判别可能存在风险。比较起来,花岗岩是一个可用的方法,它可以把地壳厚度分为4级,各级对应于不同高度的地势(张旗等,2010a,2010b;张旗和李承东,2012)。但是,花岗岩也面临古地理同样的困境,如果没有花岗岩出露,花岗岩方法就无能为力了。因此,如果能够将花岗岩资料、矿床学资料与岩相古地理资料配合起来使用,互相弥补,可能会产生极佳的效果,可能把古地理和古地势研究推向新的高度。构造、古生物、沉积、地球化学和地层的资料对于判断古地势高低是很有用的(张旗和李承东,2012),鉴于篇幅这里就不讨论了。下面简要介绍利用花岗岩、矿床学和岩相古地理方法判断地势高低的原理。1.1超基性岩石种类型花岗岩非常复杂,按照Sr和Yb含量以及REE分布可将花岗岩分为不同的类型:埃达克型、喜马拉雅型、浙闽型和南岭型等。不同类型的花岗岩与不同的熔融残留相处于平衡,不同残留相所处的压力不同,反映岩浆源区的深度不同。花岗岩形成于下地壳底部,因此,源区深度即代表地壳厚度,花岗岩判断地壳厚度的依据即在此(张旗等,2010a,2010b)。例如埃达克型花岗岩(Sr>300×10-6,Yb<2.5×10-6,REE无明显的铕异常)熔融留下的残留相为石榴石(+金红石),压力大于1.5GPa,相当于大于50‚km的深度,如现今的青藏高原和安第斯山脉;喜马拉雅型花岗岩(Sr<300×10-6,Yb<2×10-6,REE为中等的负铕异常)与石榴石和斜长石处于平衡,斜长石的出现标志压力的降低(在0.8～1.5GPa之间),相当于40～50‚km深度,如现今的蒙古高原、山陕高原、云贵高原;浙闽型花岗岩(Sr<400×10-6,Yb>1.5×10-6,REE为中等的负铕异常)与斜长石和角闪石处于平衡(没有石榴石),压力小于1.0GPa,相当于30～40‚km深度,代表正常地壳厚度,如现今的中国东部(包括东北、华北、华南等);南岭型花岗岩(Yb>1.5×10-6,Sr<100×10-6,REE具明显的负铕异常)与高钙斜长石处于平衡,压力小于0.8GPa,深度小于30‚km,大部被海水覆盖,相当于现今的渤海、黄海、东海大陆架(张旗等,2008,2011;张旗和李承东,2012)。1.2与岩浆岩的关系矿床学方法与花岗岩方法密切有关,是从花岗岩方法派生出来的:1)斑岩铜矿绝大多数与埃达克型花岗岩有关,只要确定铜矿为斑岩型的,斑岩即为埃达克型花岗岩,很少例外。因此,斑岩铜矿的出现代表了大于50‚km的加厚地壳。2)金矿的类型很多,如果金是原生的(如石英脉型、蚀变岩型、细脉浸染型、斑岩型、卡林型等)且与花岗岩时空有关,则这个花岗岩不是埃达克型的就是喜马拉雅型的。因此,与花岗岩有关的金矿代表的地势是高的或较高的(至少大于40‚km)。3)钨锡成矿主要与南岭型花岗岩有关,少部分与浙闽型花岗岩有关。因此,钨锡矿床代表较低的地势,大多相当于浅海台地。4)铀矿和铅锌矿与钨锡成矿类似。铀和铅锌矿的类型也很多,多数与岩浆岩无关,少数与岩浆岩有关;与岩浆岩有关的铀、铅锌矿床的花岗岩主要是南岭型的,部分为浙闽型。因此,铅锌铀矿的含义大体相当于钨锡矿。5)石油和煤需要温湿的环境和大量的水体,平原中的盆地、海湾、水下三角洲是最有利的成矿场所。青藏高原伦坡拉盆地可能是具有潜力的含油盆地,但是,可能的储油地层是侏罗纪的海相地层(浅海台地),高原应当不利于油气的聚集。因此,煤和石油代表低地地势。1.3深水半海底岩相古地理方法可以给出沉积物分布及其形成环境的详细资料,是极好的判断地势高低的依据。古地理图对沉积相类型有详细的划分(王鸿帧,1985)。本文按下述原则予以归并:1)陆相碎屑岩沉积的广泛发育主要出现在平原区,不同类型陆相沉积物的局部分布则表明可能处于丘陵地势,归入平原和丘陵区;2)海相沉积(以碳酸盐岩为主)和海陆交互相沉积归入浅海台地。沉积学鉴别的深海、半深海沉积,其深度变化很大,可以从1000～4000‚m。但是,如果基底是陆壳,则仍然属于浅海台地地势(如松潘—甘孜海槽,据王鸿帧,1985)。3)古地理图中识别出来的盆地类型很多。盆地是一个相对的概念,指示接受沉积的区域。盆地可大可小,现代盆地可分布在不同的高度,在不同阶梯内均可出现(如青藏高原的伦坡拉盆地、柴达木盆地,中国中部的鄂尔多斯盆地、四川盆地,中国东部的南阳盆地、江汉盆地等)。鉴于高地上的盆地可能保存困难,推测古代的盆地大多保留在低地,但不排除可能有少数保存在高地的。4)与岛弧及蛇绿岩相伴的沉积岩,不论形成深度如何,均属于洋壳,归入海盆或海槽地势,地壳厚度通常在30～5‚km之间,已经不是本文讨论的范围了。2现代地貌分布的表现中国现代地势总的特点是西高东低。不同版本的中国地势图大多采用3级划分法:西部青藏高原为第1阶梯,高度为4000～6000‚m(地壳厚度50～85‚km);以阿尔金山—祁连山—龙门山—横断山为界,以东为第2阶梯(可称为中国中部高地),高度4000～1000‚m(地壳厚度40～50‚km);以大兴安岭—太行山—雪峰山为界,以东为第3阶梯,为平原和丘陵区,高度小于1000m(地壳厚度40～30‚km)。大陆以东的渤海、黄海、东海以及南海的北部为大陆架,不同版本的地势图均未予以考虑,作者称为第4阶梯(仅包括水下0～200‚m的深度,地壳厚度小于30‚km)。青藏高原的抬升与印度板块和欧亚板块的碰撞有关已经尽人皆知了,它所产生的构造应力是南北向的挤压和东西向的拉伸以及北东和南东向的走滑。例如阿尔金山断裂的左旋走滑、龙门山断裂的右旋走滑、红河断裂的左旋走滑等。中国中部第2阶梯的形成也受这个碰撞的影响,是青藏高原的向外发散和延伸。这个碰撞引发的效应至中新世达到令人震撼的程度,其碰撞力从喜马拉雅山南坡的主中央冲断层向北可一直传递到3000‚km以外俄罗斯的东萨彦岭和贝加尔湖地区。在喜马拉雅山和阿尔金山之间的青藏高原为第1阶梯(宽度约1200‚km),在阿尔金以北为第2阶梯(蒙古高原,文中称为蒙古山地,宽度约2000‚km)。贝加尔湖以北才是西伯利亚大平原(第3阶梯)。贝加尔湖为陆块碰撞挤压力派生的北东向裂谷形成的,仍然处于第2阶梯。中国东部平原和丘陵以及东海大陆架的地势主要与西太平洋板块的活动有关,例如华北平原在古近纪初期的垮塌,松辽平原在早白垩世之后的垮塌,渤海的塌陷和南阳盆地的塌陷等,均以伸展构造为主,处于拉伸背景,呈现与西部完全不同的面貌。亚洲很高的地势明显与陆块之间的碰撞有关,南美洲则是另外一番景象。那里有1条南北向的延伸超过7000‚km的安第斯山脉(第1阶梯),面临东太平洋,是东太平洋板块向东俯冲产生的活动大陆边缘,宽度很窄,一般不超过300‚km,最宽处仅500km。地壳加厚(50～70‚km)显然与板块俯冲引发的陆壳垂向增生有关,陆壳受横向挤压的力不大。安第斯后缘为宽广的亚马逊平原和拉普拉塔平原(第3阶梯),平原的东部为规模不大的巴西东部高原(第2阶梯,据张旗和李承东,2012)。现代地势分布给我们的启示是什么呢?1)陆块碰撞和板块俯冲引发的地势(地壳厚度)变化是不一样的。碰撞可以引发大范围的地势变化,形成面型的高原(如青藏高原、蒙古高地);而俯冲导致地势变化的范围小,主要形成垂直挤压力方向的带状延伸的山脉(如安第斯山脉)。2)地势变化与岩浆活动没有明显的依存关系。地壳加厚可以伴随岩浆活动,也可以不伴随岩浆活动。即使有岩浆活动,岩浆的分布与地势的分布也没有关系。例如,虽然伴随青藏高原的抬升有40～10‚Ma的岩浆活动出现,而蒙古山地的形成却没有岩浆活动的伴随。青藏高原是面型分布的,花岗岩却是带状展布的,如沿羌塘—金沙江一带分布的40～30‚Ma的埃达克型花岗岩带,沿可可西里山脉分布的(20～7‚Ma)埃达克型花岗岩带、沿冈底斯山脉分布的(26～14‚Ma)埃达克型花岗岩带和沿喜马拉雅山脉分布的(40～10‚Ma)以喜马拉雅型为主的花岗岩带(张旗和李承东,2012)。3中国三叠纪古地形图3.1中国三叠纪地壳厚度图3地势划分采用4级划分方法(张旗等,2011):第1阶梯为高原(plateau,面型分布)和山脉(mountains,带状分布),高度4000～6000‚m,相应的地壳厚度大于50‚km;第2阶梯为山地(sub-plateau,意为准高原或次级高原)和地脉(sub-mountains,准山脉或次级山脉),高度4000～1000‚m,相应的地壳厚度在50～40‚km;第3阶梯为平原和丘陵(planeandhill,不分形状),高度小于1000‚m,相应的地壳厚度在40～30‚km;第4阶梯为浅海台地(shallowseaplatform,不分形状),高度0～-200‚m,相应的地壳厚度小于30km。古代地势有时限于资料很难详细划分,则可将上述4级阶梯合并为2级,即高地(highland)和低地(lowland),高地包括高原和山地2个阶梯(地壳厚度大于40‚km);低地包括平原和浅海台地2个阶梯(地壳厚度小于40‚km)。编图的程序是:(1)首先收集所有能够反映地壳厚度信息的资料,按照时间(分早、中、晚三叠世3段)、地壳厚度(区分厚、较厚、正常、薄四级)标注在图上,圈出不同时段地壳等厚线,得出初步的中国三叠纪地势图;(2)对比不同方法得出的古地势资料,解决可能出现的矛盾;(3)在综合分析的基础上编制古地势图及说明书。3.2未发表的文章的研究图1和附表展示了作者收集的全部三叠纪中酸性岩浆岩和矿床资料(时间截至到2011年4月)。三叠纪已发表的相关资料浩如烟海,但是,还有相当多(估计至少约有一半)是未发表的,因此,这篇文章的资料是很局限的。图1根据埃达克型和喜马拉雅型花岗岩以及金铜矿床的分布勾勒出的范围为可能存在的高地的最小范围。个别地区资料稀少暂未予以考虑,拟待资料较多时再予以划分。3.3古地理与岩石学资料的关系图2是根据中国晚三叠世古地理图(王鸿祯,1985)的资料简化的。该图是据20多年前的资料编制的,目前仍然是中国最全面的一张古地理图。图3为综合了花岗岩、矿床和古地理资料得出的三叠纪古地势图,图中主要勾勒出了高地的范围,除了高地外,其余大多为低地,有些地方无资料则存疑。对比图2和图3,发现存在2种情况:(1)古地理资料与花岗岩资料大体一致,可以互相印证。(2)古地理资料与花岗岩资料发生矛盾。后一种情况以古地理方法判定的高地为多,如古地理图判定三叠纪存在一个古秦岭,推测华北缺失三叠纪沉积为一高地,这大概是对的。但是,古地理图判断东北为高地(图2),而花岗岩大多为南岭型的,指示相当于浅海台地地势,显然是互相矛盾的(图1;图2;图3)。更离谱的是龙门山地区,古地理资料显示为一个海槽,而花岗岩资料指示相当于山脉地势。在古地理与花岗岩资料发生矛盾的情况下怎么处理?应当视资料的可信度决定取舍:如果古地理的资料可信,按照古地理的资料;如果花岗岩的资料可信,则按照花岗岩的资料。例如东北高地,古地理可能是因为缺乏三叠纪的沉积物推测的,把它当成剥蚀区处理的;而花岗岩的资料表明该区南岭型花岗岩占优,代表减薄的地壳。相较之下,前者是推测的,后者有资料可循,因此依后者。如果古地理资料和花岗岩资料均可信,但结论是矛盾的怎么办?这种情况不是不可能的,见下述实例:3.3.1晚三叠世的印支运动该区位于四川盆地以西,古地理资料显示三叠纪时为一海槽(王鸿祯,1985),而作者根据花岗岩和金矿的资料却圈出一个山脉,位于松潘—甘孜海槽的东部(图2)。海槽与山脉重叠是怎么回事?为了解决这个矛盾,作者对该区三叠纪沉积和花岗岩资料进行了仔细的分析,发现松潘—甘孜海槽的三叠纪沉积主要是早、中三叠世的,而出露在该区的埃达克型花岗岩主要是晚三叠世晚期的。埃达克岩的分布大体与龙门山平行,作者称其为古龙门山山脉。松潘地区上三叠统地层的顶界年龄为222‚Ma,止于诺利期,部分可达210‚Ma的瑞替期(西秦岭西北部尖扎和松潘南部,据孟庆任等,2007),而花岗岩绝大多数是220‚Ma以后的,平均的花岗岩峰期年龄在211～215‚Ma之间。看来,川西西部的山脉可能是古特提斯海在晚三叠世海水退出后扬子板块与松潘—甘孜地块发生碰撞快速抬升形成的。成都平原被侏罗系—白垩系覆盖,龙门山地区及石油钻井揭露的下伏地层为分布广泛的上三叠统须家河组,其上部(诺利阶和瑞替阶)具有前陆盆地的性质(刘金华等,2010)。川西前陆盆地上三叠统须家河组的物源主要来自松潘甘孜褶皱带地层的再旋回沉积和龙门山前陆冲断带,松潘甘孜褶皱带的形成和剥蚀与川西前陆盆地的发育和沉积具有良好的衔接关系(邓飞等,2008)。因此,推测前陆盆地的形成可能与晚三叠世古龙门山的抬升和剥蚀有关(王二七等,2001;王二七和孟庆仁,2008)。上述对比说明,在晚三叠世诺利期前后,川西发生了翻天覆地的变化。诺利期以前海相沉积占优势,川西一片汪洋,属于浅海台地地势;诺利期后海水消失,埃达克型花岗岩广泛发育,指示川西在晚三叠世末期出现了一次造山事件,形成了一个绵延千里的山脉(古龙门山),从川北一直延伸到滇西北。诺利期前后恰是印支运动造山最强烈的时期,暗示古龙门山的崛起可能与印支运动有关。从全国范围看,晚三叠世的埃达克型和喜马拉雅型花岗岩是最发育的(图1),也说明印支运动对中国三叠纪地势的影响是非常重要的。从图2看,晚三叠世的古地理图显然无法反映印支运动的迹象,因为它包括了印支运动最强烈一幕之前和之后的情况。而早侏罗世古地理图则可能是印支运动影响的最佳反映,如图3所示。图3以早侏罗世古地理图为背景,从图中可以看出下面3个现象:1)川西地区已无海相沉积存在,埃达克型和喜马拉雅型花岗岩分布区为早侏罗世沉积缺失区,非常有意思的是,古地理图还给出了一个时隐时现的山脉(大体沿现今的龙门山),与花岗岩的资料不期相合。2)印支运动以后,海水退缩到斑公湖—怒江和雅鲁藏布江一带,滇西北的埃达克型和喜马拉雅型花岗岩位于该洋盆以东。3)这时,在华南(包括粤桂湘赣闽台的部分地区)还存在一个海湾,是浅海台地性质的,而该区分布的许多三叠纪花岗岩绝大多数是南岭型的,与古地理资料吻合得很好。川西和滇西的资料表明,古特提斯是在晚三叠世闭合的,洋盆闭合,陆陆碰撞造山即是印支运动的反映。因此,川西的资料是有重要启示的,它表明,地势变化的根本原因可能要到构造运动中去找。具体到三叠纪时期,印支运动可能是中国三叠纪地势变化的最大原因,而印支运动的起因与古亚洲洋和古特提斯洋闭合导致的陆陆碰撞密切有关。3.3.2三叠纪时期的岩石学特征古地理图(图2)把缺少三叠纪沉积的东北地区统统归入高地范畴,而据本文资料,东北在华北高原以北三叠纪时期的花岗岩大多是南岭型的,个别为浙闽型(图1,图2,图3)。只在大兴安岭北部有一个中三叠世埃达克岩的资料(隋振民等,2009),推测可能与鄂霍茨克造山带的构造挤压有关(暂不作定论)。因此,东北大部分地区在三叠纪可能是处于浅海台地而非高地地势。3.3.3内蒙古西部、甘肃北平、东北部古地理图(王鸿祯,1985)把该区也归入高地范畴(图2)。内蒙古中西部、甘肃北山和北疆三叠纪花岗岩的资料很少,仅阿尔泰地区较多,记录的也是浅海台地的信息(图1,图2,图3)。因此,内蒙古和北疆也很有可能属于浅海台地地势。3.3.4古地理方法分析古地理图在华南分出了一个湘黔桂高地,而据本文资料,华南在湖南山地南部的花岗岩大多是南岭型的,少量具浙闽型的特征,指示为低地地势,只在海南有若干喜马拉雅型和浙闽型花岗岩并存的资料,但是,资料欠准确。因此,华南的湘黔桂高地并不存在,只存在范围较小的湖南山地。看来,古地理方法判断低地是可靠的,但是,判断高地就需要慎重了。没有沉积物有两种可能:一是原先就没有沉积;二是原先有沉积,后来被剥蚀掉了。被剥蚀处原先可能是高地,也可能不是高地。如东北三叠纪花岗岩大面积分布,表明地壳剥蚀深度至少超过10km。但是,三叠纪花岗岩并不是埃达克型而是南岭型,说明地壳厚度小于30‚km,可能为浅海台地。浅海台地位于海平面以下,应当有广泛的海相沉积物,如碳酸盐岩、海相碎屑岩等,但是东北却缺少三叠系。是原先没有还是统统剥蚀掉了?不清楚。但是,现代近陆的浅海(渤海、黄海、东海以及南海北部)地壳厚度大多低于30‚km,中国东部海岸线对应的地壳厚度是在30～32‚km之间,而花岗岩研究表明,南岭型花岗岩形成的深度通常小于30km。看来,东北很可能属于浅海台地,虽然没有任何三叠纪海相沉积物的显示。这个认识对学术界来说可能很难接受,需要进一步探讨。3.4中国三叠纪古地形3.4.1中国三叠纪海槽图7中国三叠纪古地势(着重于晚三叠世)可归并为6大块:(1)东北的北部和北疆主要属于第4阶梯;(2)从华北至北山为一东西向巨型山脉,东部在华北扩展为高原,为第1阶梯;(3)东西向的羌塘—秦岭和北东向的古龙门山山脉位于中国的中西部,第1阶梯;(4)准噶尔—塔里木—柴达木—祁连—鄂尔多斯夹持于两条山脉之间,是西北地区最大的低地,属于第3阶梯;(5)中国南方地势呈现复杂的情况,华中、西南和东南大部属第3阶梯,中心有一个不大的湖南山地(第2阶梯),山地之南有一个华南海湾(第4阶梯)。(6)西南和东北的东端以及台湾东部是中国三叠纪有海槽出现的地方。早三叠世海槽范围较大,包括滇西、川西及青海南部、西藏北部和新疆西南部(图3)。至晚三叠世后期,古特提斯闭合,仅存班公湖—怒江和雅鲁藏布江两条海槽,海槽周边的浅海台地归入第4阶梯。图3表明,中国三叠纪时期可能出现过1个高原、3个山脉和1个山地:另有4个低地和浅海台地。除了上述高地和浅海台地外,其余可能皆为丘陵和平原,以古地理图的结论为主要依据。3.4.2高原、山脉和山脉1晚三叠世盆地沉积和地壳沉积的性质位于华北克拉通的东部,北界在长春—锡林浩特一带,大体沿华北克拉通北缘分布,西抵鄂尔多斯盆地东侧,南达皖北(不包括大别),东达延边(图3)。高原的北部岩浆活动发育,几乎都是埃达克型的,指示地壳很厚。北京以南没有花岗岩出露(可能被新生代沉积物掩盖了?),高原的范围向南推到皖北主要是依据下述几条证据:①高原形成与碰撞有关,据对现代地势的研究,高原的范围可能较宽,不拘泥于花岗岩分布的范围。②早—中三叠世期间,鄂尔多斯盆地范围较宽,华北被包括在内(王鸿祯,1985)。晚三叠世的印支运动使盆地缩小到现今的鄂尔多斯一带,盆地内晚三叠世沉积物来源于北东南3个方向,说明盆地东边的华北地势升高了。③下扬子早—中三叠世海相沉积广泛发育,晚三叠世逐渐变为以陆相沉积为主,暗示地势从第4阶梯转变为第3阶梯。晚三叠世的沉积物来源于北部(程日辉等,2004),暗示下扬子之北当时地势较高,为第2或第1阶梯。有人以为大别三叠纪地势也比较高,但大别(及苏鲁)三叠纪花岗岩很少,仅发现1个,且为南岭型的,表明其为低地地势。至于华北高原的南部是否地势略降低,部分为山地也是可能的,这需要今后的继续探讨。大别在三叠纪和侏罗纪古地理图中均标示为山脉,而花岗岩资料显示的却是低地,二者是否有矛盾?作者不知道大别的山脉是根据什么厘定的,而是据本文资料判断大别三叠纪可能为低地。低地同样可以有山脉。因为,山脉的定义只是与周边比较相对地势高而言的,与地壳厚度没有关系。地壳厚的地方可以有山脉,地壳薄的地方也可以有山脉。例如喜马拉雅山脉、昆仑山脉在第1阶梯,太行山脉、秦岭山脉在第2阶梯,武夷山脉、南岭山脉在第3阶梯。大别有三叠纪的高压和超高压变质岩,据研究大多认为与板块俯冲有关,可深入到地幔中去。在大别以北的合肥盆地的侏罗系中有高压和超高压变质岩和变质矿物存在,表明侏罗纪之前高压变质岩已经被剥蚀出露地表了(王道轩等,2001;李任伟等,2002,2004)。但是,这个剥蚀并不表示地壳厚度很厚,属于高地地势。地壳很厚必然伴随强烈的剥蚀作用,但是,低地同样可以剥蚀,如果低地的地势相对高度不同、低地地势局部存在抬升的话。2叠纪盆地低地北山山脉有2个延伸方向,一个是向东连到内蒙古大青山,东界大约在呼和浩特以北,再向东则与华北高原相连。另一个是向东南延到银川以南,由于银川之南只有一个数据(埃达克型花岗岩),还不能最终确定。在内蒙古阿拉善巴音诺尔一带有一些南岭型和浙闽型花岗岩分布,位于鄂尔多斯盆地的北西方向,作者将其归入三叠纪的鄂多斯盆地(低地)范围。此外,在呼和浩特北边的内蒙古陶勒盖地区也有几个南岭型和浙闽型花岗岩分布,也并入鄂尔多斯盆地范围(图2)。3成岩年龄及西部分布该山脉东到豫西伏牛山,西达新疆青海交界处的东昆仑,再向西与羌塘相连(图4)。山脉内埃达克型花岗岩和金矿广布,部分地区发育斑岩铜矿(如青海西部)。羌塘地区以喜马拉雅型花岗岩为主,至青海南部的金沙江一带才出现埃达克型花岗岩,表明山脉的西部地势可能略偏低。该山脉的花岗岩主要是晚三叠世的,早三叠世花岗岩分布在甘肃夏河至青海都兰之间,中三叠世花岗岩分布零星(图1),说明该山脉也是在晚三叠世大规模抬升的,是印支运动的结果。4晚三叠世至早侏罗世该山脉形态很不规则,呈“S”型分布,表明可能受到后期构造的强烈改造。山脉的东北部与羌塘—秦岭山脉相连(界线大体在四川若尔盖之北),但是,二者仍然是有区别的:后者从早三叠世即已存在,在晚三叠世最发育,局部地区(甘肃南部)山脉可持续到早侏罗世;而龙门山山脉主要是晚三叠世的,目前还未见有早—中三叠世的埃达克岩出露。山脉的西界在甘孜—理塘蛇绿岩带以东,主要是根据几个金矿的资料确定的,金矿类似卡林型的特征,但是,无确切的年龄资料。因此,西界的可靠性存疑。山脉的西南端止于滇西北的德钦—维西地区,从埃达克型与南岭型花岗岩的紧邻分布看,似乎是被新生代的断裂切割了一般。5山地南界和存在一个明显的湘黔桂异地该山地规模相对较小,向东可能延到赣东北地区(图4)。主要以早—中三叠世的喜马拉雅型花岗岩为主。该山地的南部和东南部有同时代的浙闽型和南岭型花岗岩分布,古地理图给出了一个海湾地势,因此,山地的南界很容易确定。西部和北部是根据古地理的资料试拟的,西部把贵州东部也包括进来,那里有一些金矿分布,金矿类型与湘南金矿类似,但时代不清楚,是否可以包括在山地范围内存疑。古地理图推测该区存在一个范围很大的湘黔桂高地(图2)。资料表明,湘黔桂高地可能不存在(除北部的湖南山地外)。3.4.3低地和平坦的平台低地地势主要依据古地理图的资料,按照花岗岩和矿床学的资料作了一些修改。有些改动比较大,有些是补充和修正。1小兴安岭—)东北浅海台地。位于佳木斯和兴凯地体以西(当时还没有上述2个地体),华北高原以北。包括黑龙江、吉林和内蒙古的东北部(不包括大兴安岭的北段)。在小兴安岭—张广才岭、大兴安岭的南部以及内蒙古东部有不少南岭型花岗岩分布,只在伊春以东和沈阳以北有两处浙闽型花岗岩出露(图2)。时代从早三叠世直至早侏罗世,主要是晚三叠世。看来,根据花岗岩资料,东北三叠纪地势一直是很低的,除了个别地区(如早三叠世的辽宁—吉林一带和中三叠世的伊春地区)外,连正常地壳厚度也达不到,更没有高地出现的迹象。2新疆是一个平坦的平台花岗岩出露极少,主要分布在阿尔泰地区,统统是南岭型的。浅海台地范围多大不清楚,估计可与东北浅海台地相连。3西昆仑是一个浅海的平台位于塔里木西南,出露的花岗岩大多是南岭型的,指示地势很低。4岭南及岭南地区位于湖南山地之南,花岗岩出露较多,大多在南岭地区,部分在湘赣边界、赣闽边界、粤桂边界及海南岛地区。花岗岩大多为南岭型的,部分为浙闽型。4关于物物理性图4是将三叠纪古地势图与中国大地构造图叠在一起,能看出什么问题呢?1)北山山脉和华北高原沿华北克拉通北缘分布(图4),以北的古亚洲洋是石炭纪—二叠纪期间闭合的,碰撞主要发生在二叠纪—三叠纪。因此,北山山脉和华北高原是陆块碰撞形成的。2)羌塘—秦岭山脉大体沿西昆仑—秦岭—伏牛山分布,可能与古特提斯的最后闭合和华北与杨子的碰撞有关。但是,古山脉主要分布在西部,东部大别—苏鲁一带资料很少,仅有的2件资料(大别和胶东)反映的却不是山脉而是低地的信息(图1)。什么原因?山脉的出现指示有强烈的构造挤压作用,推测可能与华北和扬子地块在向北移动过程中,华北地块逆时针旋转,扬子地块顺时针旋转的动力学背景有关(黄宝春等,2008)。华北和扬子的对接可能以桐柏一带为轴,强烈的挤压可能发生在晚三叠世,以西呈现强烈的挤压而以东出现伸展拉张,类似跷跷板原理,故导致西部(秦岭—昆仑)地势高,东部(大别和苏鲁)地势低。3)龙门山山脉位于扬子地块的西部,可能是古特提斯闭合后与扬子地块的挤压形成的,挤压的方向可能是从SE向NW。后期印度板块与欧亚板块碰撞的影响,该山脉被走滑构造肢解、变形、扭曲了(图2)。4)湖南山地位于扬子地块内,该区印支期的构造活动很强烈,大多是NE走向的,据李三忠等(2011)研究,湖南印支期构造为NE和SN向构造叠加的产物,或许是这种构造的力学机制造成了湖南山地现在的形态。5讨论5.1主要研究问题采用花岗岩和矿床学资料结合古地理资料厘定的三叠纪古地势是一个初步的尝试,作者相信它开辟了一个新的研究古地势的方法,该方法可以作为岩相古地理方法的一个补充。尤其重要的是,它可能解决许多没有地层记录地区的古地势归属问题,将古地势研究提升一个水平。存在的问题主要有:1)厘定的三叠纪古地势图与岩相古地理图比较还是比较粗糙的,尤其某些细节方面还相当欠缺。由于早三叠世和中三叠世的资料较少,作者仅着重探讨了晚三叠世的古地势图。2)由于花岗岩资料分布的不均衡,有的地方资料多,有的地方资料少,因此,古地势图的可信度不同地区是不一样的,特别是西部地区,由于资料的欠缺,相同阶梯之间的连接和不同阶梯之间的区分情况并不是很清楚。3)由于方法本身的限制,文中圈定的高原、山脉、山地大体反映了原有高原、山脉、山地的最小范围。有些部分按照构造情况外推了一些,由于无相关资料予以证实,存在很大的不确定性。例如华北高原,向南可以外推,但是外推多远?南部是高原还是山地?均不清楚。5.2大别不存在地壳成山的研究花岗岩能否判断地壳厚度是一个有争议的问题,目前,岩石学和矿床学界的多数学者并不认可作者的研究。例如关于埃达克型花岗岩的成因即存在许多不同的认识,许多中外学者认为埃达克岩不需要加厚的地壳,岩浆混合作用和岩浆分离结晶作用均可形成具有埃达克岩特征的花岗岩(Castilloetal.,1999;汪洋,2007;Moyen,2009;汪洋和程素华,2009,2010;黄方和何永胜,2010;Clemensetal.,2011)。研究表明,岩浆混合作用肯定是存在的,但是,混合作用主要发生在花岗岩的源区下地壳底部,因此,无论岩浆怎样混合,混合程度多寡,都不会影响花岗岩形成的压力。其次,笔者认为花岗岩不可能发生分离结晶作用,因此,认为富含重稀土的副矿物(如榍石等)的分离结晶会形成埃达克岩般(adakite-like)的岩石的论断(Castilloetal.,1999)是不可信的(张旗等,2008,2011;张旗和李承东,2012)。本文是作者研究的阶段性成果,其他研究者完全可以对作者的认识提出质疑,欢迎学术界对这篇文章提出不同的观点和建议,作者将乐于与大家进行讨论。大别是学术界关心的热点地区。许多人根据大别三叠纪出现高压—超高压事件而认为大别在印支期存在强烈的挤压造山作用,指示地壳可能很厚。而作者根据零星的花岗岩资料指出大别在三叠纪不存在