区域大地构造(第三章(1) 岩石圈构造基本类型-造山带)2013

板块构造理论兴起以来对造山作用的新理解： 板块构造理论造山作用理解为板块边界的相 互作用的过程，而板块边界的相互作用往往是长 期的持续作用过程，从而对造山作用又赋予了许 多新的含义，但也出现许多对造山作用的不同理 解。Monger和Francheteau(1987)指出“造山的形 变发生在会聚板块、离散板块和转换板块等边 界” 。 Sengor(1992)在系统评述前人对造山作 用概念理解的基础上，提出了一个更为严格的定 义，提出“造山作用是一个用以表征会聚板块边 缘所有地质过程的集合名词” ，
（六）造山带类型的划分
不同学者有不同的划分方案 • 按岩石圈板块聚合阶段 1、陆缘造山带——环太平洋 2、陆间造山带——天山—兴蒙、秦祁昆— 大别—苏鲁 3、陆内造山带——燕山
• Sengor的划分 1、转换挤压型 2、俯冲型 3、增生型 4、仰冲型 5、碰撞型
• 李继亮等的碰撞造山带分类 陆—陆碰撞型 陆—前缘弧碰撞型 陆—残留弧碰撞型 陆—增生弧碰撞型 弧—弧碰撞型 陆—弧—陆碰撞型
•年轻的山带常有大的山根，如安第斯、阿 尔卑斯和喜马拉雅；而在较老的山带之下， 莫霍面的起伏很小。
经典拆沉作用概念：最初由Bird(1978,1979)提出，指由于大陆 下岩石圈地幔密度较软流圈大而产生的重力不稳定性，当存在适 当的破裂时，岩石圈地幔沉入于软流圈中，从而与岩石圈拆离开 来，此即为通常所指的狭义的拆沉作用(岩石圈地幔拆沉)。 大陆下地壳拆沉概念：最近人们对造山带的研究发现，除了 岩石圈地幔的拆沉外，还存在大陆下地壳的拆沉，大陆下地壳可 以通过多种方式获取较其下更高密度，如： （1）被构造加厚的造山带地壳下部(大于40km)将形成较其下 部地幔岩石密度更大的榴辉岩(在600MPa和室温下榴辉岩和地幔 岩石密度分别为3.43gcm-3和3.29 gcm-3) （2）基性岩浆底侵于下地壳底部以及下地壳部分熔融产生的 残留体，经过麻粒岩相变质作用同样会获得较高的密度(3.3~3.6 gcm-3) 由这些榴辉岩和基性麻粒岩组成的下地壳也将形成重力的不 稳定性，并将沉入地幔，构成所谓的大陆下地壳的拆沉作用。 洋壳拆沉概念：洋壳俯冲于大陆之下一定深度相变为密度较 大的榴辉岩而导致重力不稳定，从而造成洋壳的拆沉作用。
青藏高原新生代主要构造分布图（引自汪洋等，2006）
图中标示出主要断层的初始活动时间，走滑断层的滑移速度以及主要缝合带位置。MCT—主中央逆 冲断层；MBT—主边界逆冲断层；STDS—藏南拆离系；GCT—大反向逆冲断层；GST—冈底斯逆冲 断层；NLTB—北部拉萨逆冲断层系；GSB—改则—色林错反冲断层；SGAT—狮泉河—改则—安多 冲断层；LRT—鲁谷—绒玛逆冲断层；WKTB—西昆仑逆冲断层带； QT—祁漫塔格逆冲断层； QTNKT—祁漫塔格—北昆仑逆冲断层带；NQT—北柴达木逆冲断层；NTB—南山冲断带；YZS—雅 鲁藏布江缝合带；BNS—班公湖—怒江缝合带；JS—金沙江缝合带；AKMS—阿里玛切—昆仑—木孜 塔格缝合带；SQS—南祁SQS—南祁连山缝合带
综上所述，目前对造山作用的一般理解如下： 造山作用是以收缩挤压作用为主导，沿地壳或岩 石圈的巨大狭长地带发生的所有地质过程。 强调以收缩挤压作用为主导有三方面含义： (1)收缩挤压的构造体制可以发生在会聚板块边界 ，也可发生在大陆板块内部，即造山作用不局限于会 聚板块边界； (2)造山作用是一复杂过程，以收缩挤压作用为主 导并不排除斜向会聚挤压的转换压缩(从应力角度为 压扭)造山作用； (3)造山作用是一漫长过程，形成的造山带更是经 历了长期的发展演化，因而，以收缩挤压作用为主导 形成的造山带中可以出现一些伸展构造，这些伸展构 造既可以是同造山的(造山作用过程中的短期应力松 弛或伸展)，也可以是后造山的。
从壳幔相互作用角度，拆沉作用是一种十分重要的动力学过 程：它反映地壳、岩石圈地幔和软流圈地幔三者之间的物质交换 和动力学过程。 1、地壳加厚 2、相变获得高密度 下地壳镁铁质-超镁铁质麻粒岩相变为榴辉岩。大陆深俯冲 过程中部分表壳岩、变基性火山岩和玄武岩质岩石也可以相变为 含柯石英（或微粒金刚石）榴辉岩。 3、密度倒转引起重力不稳定 榴辉岩密度（ρ>3.3 g/cm3）明显大于上地幔橄榄岩密度 （ρ<3.2g/cm）。这种岩石密度的差异引起重力不稳定性和负向 浮力。 4、拆沉 在构造应力的驱动下高密度下地壳和部分岩石圈通过断开和 拆沉作用返回地幔 5、软流圈上涌，下地壳加热，部分熔融形成花岗岩浆上侵， 壳-幔物质再循环。
地槽理论对造山作用赋予了构造含义： 地槽理论的推崇者们则更多强调的是其构造 含义，而忽略了其形态含义，如Haug(1907)年将 造山作用定义为形成地壳起伏时的一个构造幕， 并明确指出它是一种可以在褶皱地区看到记录的 构造作用；Stille(1919)定义造山作用为“一个 改变岩石组构的幕式过程，这个过程产生一些肉 眼能看到的构造变动，如断层、褶皱、逆冲构造 等” ，并指出造山运动的最明显的证据就是角 度不整合。Stille的这一定义具有很强的的可操 作性，因而很快被广大地质学家所采用，并成为 造山带概念的基础。然而，限于当时的地质认识 水平，Stille的定义过分强调了造山作用的短暂 的幕式事件的特征。
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。
造山带中典型沉积建造
• 复理石建造：一种有规律的复杂互层的巨厚沉 积，绝大部份为很规则的单调的砂岩和泥（页） 岩互层，或夹有少量的泥灰岩、灰岩。典型沉 积——浊积岩 • 细碧角斑岩建造：海底基性火山岩。玄武岩发 生洋底变质作用后形成细碧角斑岩。 • 磨拉石建造：出现于造山阶段之后，由于造山 隆起，在造山带内部或外侧形成补偿性凹陷， 其中堆积的以砾岩、砂岩等粗碎屑物质。一般 磨拉石的出现代表一次构造运动的结束。 • 硅质岩建造：深水化学沉积，与细碧角斑岩建 造常共生，两者也叫硅质—火山岩建造。
（五）造山作用与造山带
概念起源：起源于早期地质学家们 对地球表面山链成因的思考，Boue(1874) 最早提出造山作用(orogeny)这一术语， 指出山脉的的形成是由构造原因引起， Gilbert(1889)指出造山作用就是形成山 脉的过程。显然，早期地质学家们就已 把造山作用理解为以山脉为结果的一种 构造作用。
3.构造变动强烈，变形复杂 4.岩浆活动强烈 5.广泛的变质作用
沉积建造
沉积建造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
石共生组合体，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
造山带现象学 标志
（三）地球物理特征 1. 地壳结构 厚度大，莫霍面明显凹入，双突型
2、热流值： 较高，一般为1.5~1.8.卡/cm2.s (HFU) 3、磁异常： 线性排列，幅值变化大，正值往往对应花 岗岩类，负值往往对应大断裂。 4、重力异常： 一般负异常，负值一般-200~-300毫伽。
（八）造山作用与成山作用
• 造山作用（Orogeny）
以收缩挤压作用为主导，沿地壳或岩石圈的巨大狭长地带发 生的所有地质过程。
1、造山作用不局限于板块边界 2、造山作用是一漫长过程 • 成山作用（Mountain building）
Mountain building（成山作用）通常指地形学上的山脉的形成 过程，没有特定的成因含义，而Orogeny有其地质成因含义， 两者最好不应混用。
（四）造山带与地槽
James Holl（1859）研究美国东部阿帕拉契亚山 脉时发现上万米的古生代沉积，比密西西比平原几乎成 水平产出的古生代地层厚十多倍，两者形成鲜明的对比。 他指出山脉占据了长条形的沉降地带，其中堆积了很 厚的沉积物，褶皱山系是在地壳上巨大凹陷的部位形成 的。J.D.Dana(1873)称这一巨大凹陷为地槽。 欧洲学者研究Alps造山带后发现，Alps造山带形成之 前并没有巨厚的浅海相沉积层，但发现厚度不大的深海 沉积，他们认为地槽凹陷未必表现在沉积物的巨大堆积 厚度上，也可以反映在深海洋壳盆地的出现，沉积物没 有得到补偿。因此 H.Stille认为地槽的主要特征是后期 强烈的褶皱作用。
综合起来，拆沉作用泛指由于重力的不稳定而引起 的岩石圈地幔、大陆下地壳或洋壳沉入软流圈或地幔的 过程。重力不稳定是拆沉作用的驱动力，直接结果是岩 石圈地幔和下地壳沉入软流圈，并引起热的软流圈与下 地壳直接接触，从而对下地壳迅速加热而发生广泛的部 分熔融，引起造山带范围内广泛的酸性岩浆活动。由于 重的榴辉岩和麻粒岩等基性物质组成的岩石圈地幔或下 地壳沉入于软流圈或地幔中，因而下地壳或地壳总体成 分将向长英质方向演化。岩石圈的减薄将导致重力重新 调整，其结果是深部物质抬升，大规模花岗岩岩浆向上 地壳的侵入会加剧这一抬升过程。
1、造山作用可以包含成山作用，也可以不包括成山 作用，即造山不成山。 2、造山带必然包含造山作用和成山作用两阶段。 3、不是所有的山脉都属造山带
（九）造山带其它相关术语概念
1、拆沉作用（delamination) ——岩石圈根与岩石圈减薄 （1）基本事实
•华北地台：古生代发育金伯利岩，表明当 时岩石圈厚度在200km左右，而新生代的岩 石圈最薄仅60-80km；
被 动 大 陆 边 缘
陆 陆 碰 撞 造 山 带
陆 内 弧 后 扩 张 盆 地
岛 弧
洋 内 岛 弧
洋 内 弧 后 扩 张
Hale Waihona Puke 大陆 克拉通二、造山带（一）概念 地壳上的强烈的变形带，呈长条状、线状， 是褶皱、断裂和火山活动十分发育的地带。 （二）基本地质特征 1. 形态：线状 2. 沉积厚度巨大。
典型沉积建造：复理石建造、细碧角斑岩建造、 磨拉石建造、硅质岩建造
地槽发展的两阶段： 早期：下降为主，差异性强，海水总趋势 是不断加深，沉积物又粗到细，构造变 动主要为伸展断裂，岩浆活动为海底喷 发的基性火山熔岩。 晚期：上升为主，海侵范围不断缩小，直 至最后脱离海侵，沉积物由细到粗，构 造变动强烈，褶皱和断裂十分发育，岩 浆活动以中酸性为主，并伴随变质作用， 最后形成山脉。