歷史大地構(gòu)造市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第 四 章歷史大地結(jié)構(gòu)學(xué) Historical tectonics第1頁(yè)第1頁(yè)歷史結(jié)構(gòu)分析概念Concepts of Historical tectonics 通過(guò)對(duì)地層沉積特性和與之相關(guān)結(jié)構(gòu)-巖漿-變質(zhì)特性及其演變研究,推斷地層形成大地結(jié)構(gòu)環(huán)境、性質(zhì)和演化,相應(yīng)辦法稱之為歷史大地結(jié)構(gòu)分析辦法,相應(yīng)學(xué)科稱之為歷史大地結(jié)構(gòu)學(xué) 大地結(jié)構(gòu)活動(dòng)論，是以活動(dòng)論觀點(diǎn)結(jié)識(shí)地史時(shí)期大陸和大洋相對(duì)于地極、赤道位置改變以及它們互相之間位置改變。 結(jié)構(gòu)演化階段論是指地球巖石圈由簡(jiǎn)樸到復(fù)雜、有節(jié)奏和分階段安靜演化和急劇變革相交替演化規(guī)律 大地結(jié)構(gòu)單元論則是指在活動(dòng)論和階段論思想指導(dǎo)下，依據(jù)古大陸形成演化歷程去劃分大地

2、結(jié)構(gòu)單元和分區(qū)。第2頁(yè)第2頁(yè)結(jié)構(gòu)性質(zhì)/ Tectonic characters穩(wěn)定: 地震、火山活動(dòng)少，地貌反差強(qiáng)度低活動(dòng): 地震、火山活動(dòng)頻繁，地貌反差強(qiáng)度高過(guò)渡: 介于兩者之間第3頁(yè)第3頁(yè)Tectonic theories in China地質(zhì)力學(xué)（李四光）重力結(jié)構(gòu)（馬杏垣）波浪鑲嵌結(jié)構(gòu)（張伯聲）地洼學(xué)說(shuō)（陳國(guó)達(dá)）斷塊學(xué)說(shuō)（張文佑）地槽-地臺(tái)多旋回結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（黃汲清）板塊結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（尹贊勛,李春昱,郭令智）歷史大地結(jié)構(gòu)（王鴻禎）第4頁(yè)第4頁(yè)一、歷史結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容（一）沉積組分和沉積組合（或沉積建造）（二）沉積物厚度分析（三）沉積相和沉積古地理分析（四）沉積盆地分析（五）結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)面分析第5頁(yè)第5頁(yè)

3、（一）沉積組分和沉積組合（或沉積建造）第6頁(yè)第6頁(yè) 在地形平緩平原地域，河流沉積中碎屑物質(zhì)可能起源于千里之外。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)磨蝕，大部分不穩(wěn)定礦物受風(fēng)化分解不復(fù)存在，遺留下來(lái)礦物經(jīng)過(guò)重復(fù)沖刷磨蝕，從成份到結(jié)構(gòu)均較成熟，其穩(wěn)定碎屑成份如石英含量高，圓度和分選很好。 在高差懸殊山區(qū)或山麓帶，碎屑物質(zhì)急劇堆積，搬運(yùn)不遠(yuǎn)，多數(shù)巖屑或巖塊，成份成熟度和結(jié)組成熟度低。 在平坦陸架或?yàn)I淺海帶碎屑沉積物經(jīng)過(guò)濱海帶長(zhǎng)久簸選磨蝕，其成份成熟度高，分選及磨圓好。 在火山島弧周圍因?yàn)榈匦纹露却?，急劇堆積大量具棱角火山巖屑，形成巖屑雜砂巖，代表結(jié)構(gòu)和火山活動(dòng)地域快速堆積。 不同結(jié)構(gòu)背景沉積區(qū)含有不同巖石礦物成份。第7頁(yè)

4、第7頁(yè) 不同大地結(jié)構(gòu)背景下盆地類型及其特性第8頁(yè)第8頁(yè)巖屑單晶石英第9頁(yè)第9頁(yè)沉積組合(建造)分析概念：在一定期期內(nèi)形成、能夠反應(yīng)其沉積過(guò)程主要結(jié)構(gòu)背景沉積巖共生綜合體概念關(guān)鍵：1沉積時(shí)結(jié)構(gòu)條件 2較長(zhǎng)時(shí)期 3一定區(qū)域范圍 4綜合特性(組分-結(jié)構(gòu)-結(jié)構(gòu)等)結(jié)構(gòu)背景分類：穩(wěn)定、過(guò)渡、活動(dòng)三種類型第10頁(yè)第10頁(yè)沉積組合與結(jié)構(gòu)性質(zhì)flyschmolasse第11頁(yè)第11頁(yè)沉積物厚度能夠反應(yīng)地殼升降運(yùn)動(dòng)幅度（與基盤下降和物質(zhì)供應(yīng)多少相關(guān)）（二）沉積物厚度分析第12頁(yè)第12頁(yè)厚度升降幅度結(jié)構(gòu)性質(zhì)第13頁(yè)第13頁(yè)沉積物厚度分析相關(guān)概念補(bǔ)償：沉積基盤下降速度等于沉積物堆積速度時(shí)，水深不變，巖相不變。非補(bǔ)償

5、：沉積基盤下降速度大，物質(zhì)供應(yīng)不足，水深變大，表現(xiàn)為海進(jìn)序列。這類盆地也稱饑餓盆地。超補(bǔ)償：沉積基盤下降慢，物質(zhì)供應(yīng)多，水體變淺，表現(xiàn)為海退。1）單個(gè)地層剖面反應(yīng)出海水進(jìn)退往往與：eustasy, subsidence, supply相關(guān)，因而不要與海進(jìn)海退相混淆。2）地史中常見(jiàn)為補(bǔ)償類型沉積，其厚度代表沉積盆地下降幅度第14頁(yè)第14頁(yè)（三）沉積相和沉積古地理分析 在不同大地結(jié)構(gòu)背景下，因?yàn)槌练e盆地類型和沉積環(huán)境特性不同，其沉積相也不相同。在穩(wěn)定大陸板塊內(nèi)部多為陸表海淺水碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。而在大陸板塊邊緣多為陸棚海濱淺海沉積、半深海一深海環(huán)境濁積巖、等深巖及泥巖沉積。 利用沉積相恢復(fù)地層沉

6、積環(huán)境能夠幫助重建地層形成古地理。古地理重建熏要手段是經(jīng)過(guò)巖相古地理編圖了解地史時(shí)期海陸分布、地形地貌特性等古地理要素及各地理單元中沉積物類型。 地史分析中主要進(jìn)行大區(qū)域沉積和結(jié)構(gòu)背景分析，普通采取百分比尺小于1 ：1000萬(wàn)概略巖相古地理圖，如本書(shū)地.史分論各章古地理圖。它主要表示沉積組合類型空間分布和結(jié)構(gòu)古地理格局密切關(guān)系。經(jīng)過(guò)概略性古地理分析能夠幫助認(rèn)識(shí)古海洋類型（如陸表海、陸棚海、邊緣海、島弧海和遠(yuǎn)洋)展布。確定板塊邊界(俯沖帶或地縫合線位置等。第15頁(yè)第15頁(yè)（四）沉積盆地分析 沉積盆地類型和特性與其所處大地結(jié)構(gòu)位置密切相關(guān)，大地結(jié)構(gòu)狀態(tài)決定了盆地類型和特性。 不同類型沉積盆地沉積相

7、及其時(shí)空組合不同。因此，經(jīng)過(guò)了解盆地沉積物組分、沉積相、沉積體系及其時(shí)空關(guān)系、古水流分布格局等，能夠恢復(fù)盆地性質(zhì)和類型，確定盆地大地結(jié)構(gòu)背景及其演化。 不同沉積盆地類型和沉積盆地組合，代表不同大地結(jié)構(gòu)背景和不同結(jié)構(gòu)階段。如克拉通盆地主要分布于大陸板塊內(nèi)部以及大洋中微板塊、地塊等結(jié)構(gòu)背景下。被動(dòng)大陸邊緣盆地和活動(dòng)大陸邊緣盆地均分布于大陸板塊邊緣地帶，前者形成于大地結(jié)構(gòu)伸展期，后者形成于大地結(jié)構(gòu)擠壓期。大陸碰撞相關(guān)盆地形成于島弧與大陸板塊、大陸板塊與大陸板塊碰撞結(jié)構(gòu)背景下，形成碰撞造山帶。 能夠經(jīng)過(guò)沉積盆地性質(zhì)、分布去恢復(fù)研究區(qū)大地結(jié)構(gòu)背景和所處大地結(jié)構(gòu)階段。第16頁(yè)第16頁(yè)沉積盆地分類方案第17

8、頁(yè)第17頁(yè)板塊背景下部分沉積盆地分布示意圖 （據(jù)Dickinson, 1974）第18頁(yè)第18頁(yè)（五）結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)面分析 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)面，即不整合和間斷面是地殼運(yùn)動(dòng)直接統(tǒng)計(jì)。 不整合，不論是假不整合還是角度不整合，都是地殼抬升、遭受剝蝕結(jié)果，前者代表了早期形成地層經(jīng)過(guò)不同程度變形，并通常伴有一定程度變質(zhì)改造，遭受剝蝕，而后再接受沉積。后者反應(yīng)早期形成地層經(jīng)整體抬升，遭受剝蝕，而后接受沉積。二者分別反應(yīng)了造山運(yùn)動(dòng)和造陸運(yùn)動(dòng)存在。 沉積間斷是指沉積過(guò)程中沉積作用停止，可能與沉積物供應(yīng)相關(guān)，也可能是地殼快速升降作用結(jié)果。經(jīng)過(guò)對(duì)間斷和不整合研究，也能了解某一地域地殼結(jié)構(gòu)升降歷史第19頁(yè)第19頁(yè)二、地槽、地臺(tái)與

9、板塊結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（一）地槽與地臺(tái)學(xué)說(shuō)（二）板塊結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（三）板塊結(jié)構(gòu)與地槽地臺(tái)關(guān)系第20頁(yè)第20頁(yè)地槽(geosyncline):以發(fā)育巨厚海相沉積為主活動(dòng)大地結(jié)構(gòu)單元.美國(guó)學(xué)者J. Hall (1859) and J. D. Dana (1873), 在北美 Appalachian地域創(chuàng)建陸緣地槽概念. 歐洲學(xué)者E. Suess (1875), E. Haug (1900)在Alps創(chuàng)建陸間地槽 What are a geosyncline & platform第21頁(yè)第21頁(yè)地臺(tái)（platform):含有平整沉積蓋層穩(wěn)定大地結(jié)構(gòu)單元，通常由基底和蓋層兩部分構(gòu)成，其間為大型角度不整合面。奧地利學(xué)

10、者S. Suess(1875) 在東歐俄羅斯平原創(chuàng)建。地臺(tái)定義第22頁(yè)第22頁(yè)大地結(jié)構(gòu)分區(qū)圖第23頁(yè)第23頁(yè)地臺(tái)雙層結(jié)構(gòu)第24頁(yè)第24頁(yè)地槽分帶優(yōu)地槽冒地槽第25頁(yè)第25頁(yè)板塊結(jié)構(gòu): 地球表面是由為數(shù)不多,大小不等巖石圈板狀體拼合而成.這些板狀體(板塊)相對(duì)于赤道或地極可發(fā)生大規(guī)模橫向水平位移. 板塊之間通常以大洋中脊、海溝、轉(zhuǎn)換斷層、大陸裂谷和褶皺帶等為邊界。 板塊間離合碰撞及其相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象主要發(fā)生在板塊邊沿。 該思想創(chuàng)導(dǎo)者是德國(guó)氣象學(xué)家A. Wegener(1912, 50歲殉職), 加拿大學(xué)者W.J.Morgan(1968)對(duì)此進(jìn)行了最早和最系統(tǒng)總結(jié)。板塊結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)第26頁(yè)第26頁(yè)Conf

11、irmation of Continental DriftWorld War II technology International Geophysical Year (IGY) 1957-58 Worldwide Standardized Seismic Network 1963- 第27頁(yè)第27頁(yè)The Geomagnetic Reversal Time Scale第28頁(yè)第28頁(yè)Discovery of Sea-Floor Spreading 第29頁(yè)第29頁(yè)Where Does Ocean Crust Go? Hugo Benioff, 1954第30頁(yè)第30頁(yè)Benioffs Int

12、erpretation第31頁(yè)第31頁(yè)Benioffs Interpretation Updated第32頁(yè)第32頁(yè)Worldwide Standardized Seismic Network第33頁(yè)第33頁(yè)What Drives It: Convection第34頁(yè)第34頁(yè)How Plates Move第35頁(yè)第35頁(yè)當(dāng)代全球板塊第36頁(yè)第36頁(yè)板塊邊界分類第37頁(yè)第37頁(yè)離散型: 大洋中脊 俯沖型: 海溝會(huì)聚型 碰撞型: 喜馬拉雅山平錯(cuò)型: 轉(zhuǎn)換斷層板塊邊界類型第38頁(yè)第38頁(yè)離散型第39頁(yè)第39頁(yè)匯聚型第40頁(yè)第40頁(yè)平錯(cuò)型第41頁(yè)第41頁(yè)P(yáng)late tectonics第42頁(yè)第42頁(yè)P(yáng)

13、assivecontinental margins第43頁(yè)第43頁(yè)Active continental margin(溝-弧-盆型)大陸邊沿第44頁(yè)第44頁(yè)Active continental margin-安第斯型大陸邊沿海溝火山山弧第45頁(yè)第45頁(yè)P(yáng)late tectonics第46頁(yè)第46頁(yè)威爾遜旋回The relationship between mountain building and the opening and closing of ocean basin is called Wilson Cycle in honor of the Canadian Geologist J

14、Tuzo Wilson 1 胚胎期（東非裂谷） 2 初始洋盆期（紅海） 3 成熟大洋期（大西洋） 4 衰退大洋期（太平洋） 5 殘余洋盆期（地中海） 6 消亡期（阿爾卑斯喜馬拉雅造山帶）第47頁(yè)第47頁(yè)1 胚胎期第48頁(yè)第48頁(yè)2 初始洋盆期3 成熟大洋期第49頁(yè)第49頁(yè)4 衰退大洋期第50頁(yè)第50頁(yè)5 殘余洋盆期地中海第51頁(yè)第51頁(yè)6 消亡期第52頁(yè)第52頁(yè)固定論與活動(dòng)論第53頁(yè)第53頁(yè) 互補(bǔ)關(guān)系：板塊解釋槽臺(tái) 地臺(tái)板塊陸殼部分 冒地槽 被動(dòng)大陸邊沿 優(yōu)地槽活動(dòng)大陸邊沿 地槽旋回Wison旋回（三）板塊結(jié)構(gòu)與地槽地臺(tái)關(guān)系第54頁(yè)第54頁(yè)板塊結(jié)構(gòu)與地槽地臺(tái)關(guān)系第55頁(yè)第55頁(yè)三、古板塊重建1

15、 板塊結(jié)構(gòu)開(kāi)始于什么時(shí)候？2 古板塊結(jié)構(gòu)到何處尋？為何？3 古板塊結(jié)構(gòu)辨認(rèn)標(biāo)志是什么第56頁(yè)第56頁(yè)Model for origin of pre-Archean crust第57頁(yè)第57頁(yè)板塊結(jié)構(gòu)開(kāi)始于什么時(shí)候？巖石圈形成以來(lái)(3800Ma or 4200Ma)古板塊結(jié)構(gòu)到何處尋？大陸山脈為何？大洋殼年齡J2(130Ma)古板塊結(jié)構(gòu)辨認(rèn)標(biāo)志是什么？ How to reconstruct paleoplates第58頁(yè)第58頁(yè)1 地縫合線-板塊結(jié)構(gòu)最直接證據(jù)蛇綠巖套：由基性、超基性巖（橄欖巖、蛇紋巖、輝長(zhǎng)巖）、枕狀玄武巖和遠(yuǎn)洋沉積組成“三位一體”共生綜合體，代表洋殼殘片混雜堆積：為不同時(shí)代、不

16、同成因和不同板塊物質(zhì)混雜體，是海溝俯沖帶經(jīng)典產(chǎn)物雙變質(zhì)帶：指板塊碰撞俯沖帶附近發(fā)育高壓低溫變質(zhì)帶（藍(lán)閃石片巖）、高溫低壓變質(zhì)帶（紅柱石、矽線石、蘭晶石），它們往往沿縫合線相伴出現(xiàn)第59頁(yè)第59頁(yè)Ophiolites: Oceanic Crust第60頁(yè)第60頁(yè)Anatomy of a Mid-Ocean Ridge第61頁(yè)第61頁(yè)蛇綠巖套o(hù)phiolite suite第62頁(yè)第62頁(yè)安第斯型板塊邊界第63頁(yè)第63頁(yè)2 沉積組合和沉積盆地有序分布第64頁(yè)第64頁(yè) 3 特殊沉積類型礁灰?guī)r，厚層灰?guī)r，鋁土礦，冰磧巖批示特殊緯度第65頁(yè)第65頁(yè)4 古地磁學(xué)辦法tanI=2tan (I為磁傾角，為古緯度

17、)第66頁(yè)第66頁(yè)印度板塊北移第67頁(yè)第67頁(yè)歐洲和北美極移曲線第68頁(yè)第68頁(yè)生物古地理paleobiogeography生物古地理分區(qū)概念生物古地理實(shí)例第69頁(yè)第69頁(yè)生物古地理分區(qū)主要指因溫度控制和地理隔離兩大原因長(zhǎng)期作用而產(chǎn)生生物分類和演化體系在空間上分異1、不同于生物相（環(huán)境不同產(chǎn)生生物群生態(tài)組合方面差異）2、形成原因：隔離（氣候條件、陸地、海洋）3、分級(jí)：生物大區(qū)、生物區(qū)、生物省、生態(tài)區(qū)第70頁(yè)第70頁(yè)生物分區(qū)第71頁(yè)第71頁(yè)陸生脊椎動(dòng)物分布四足短矮陸地爬行類水龍獸，廣泛分布于南美、南非、印度、南極等地。不也許漂洋過(guò)海，只能通過(guò)陸地遷移河口環(huán)境淡水中生活中龍化石，出現(xiàn)于南非、南美兩

18、地。第72頁(yè)第72頁(yè)6 巖漿巖組合特性 巖石圈內(nèi)各種巖漿組合也受到不同結(jié)構(gòu)環(huán)境密切控制。 比如大洋型拉斑玄武巖含有一定地球化學(xué)特性，僅見(jiàn)于洋殼海域，鈣堿型安山巖、火山巖噴發(fā)是火山島弧或安第斯式陸緣火山活動(dòng)帶經(jīng)典產(chǎn)物，普通出現(xiàn)在俯沖帶附近，是尋找板塊邊界主要標(biāo)志之一;在穩(wěn)定大陸板塊內(nèi)部則出現(xiàn)大面積溢流玄武巖噴發(fā);而拉張裂谷中往往出現(xiàn)玄武巖和流紋巖共生雙峰模式。經(jīng)過(guò)這些巖漿巖組合空間分布格局，也能推測(cè)板塊分布或地縫合線位置。第73頁(yè)第73頁(yè)聯(lián)合古大陸逐步形成C2-P1北美板塊與非洲板塊碰撞，形成阿帕拉契亞褶皺帶P西伯利亞板塊與歐洲板塊碰撞，形成烏拉爾褶皺帶C1/C2天山運(yùn)動(dòng)中間地塊逐步北移 東岡瓦

19、納包括: 澳洲, 南極洲, 印度和西藏. 西岡瓦納: 南美洲和非洲第74頁(yè)第74頁(yè)四、大地結(jié)構(gòu)分區(qū)和中國(guó)古板塊劃分主要依據(jù)地殼結(jié)構(gòu)活動(dòng)（或穩(wěn)定）性及其演化發(fā)展歷史主要強(qiáng)調(diào)空間分異性第75頁(yè)第75頁(yè)Hierarchical tectonic province First level:Plate; plate marginal active beltsSecond level:Aulacogen/坳拉槽; massif/地塊; microplate第76頁(yè)第76頁(yè)北美板塊西部大陸邊沿內(nèi)外來(lái)地體或微板塊第77頁(yè)第77頁(yè)P(yáng)latform area第78頁(yè)第78頁(yè)P(yáng)latform areageosyncline area第79頁(yè)第79頁(yè)中國(guó)古板塊劃分第80頁(yè)第80頁(yè) 華北板塊范圍：西以賀蘭山六盤山為界； 南以秦嶺大別山為界；北以多論（索論）西拉木論地縫合線為界（長(zhǎng)春赤峰商都阿拉善一線以南）。 揚(yáng)子板塊大體范圍：西界為紅河（三江）龍門斷裂以東; 北界為秦嶺以南；東界為武陵山（湘西北沅江以北） -幕府山以西長(zhǎng)江中、下游廣大地域