巨型构造活动带

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-12
全球有三条规模巨大的构造活动地貌带分别是哪些

环太平洋边缘构造带,地中海喜马拉雅构造带,洋脊裂谷带

巨型纬向构造体系是横亘东西向的复杂构造带,具有全球性规模。我国东部发育以下三个良好的巨型纬向构造体系。
1.阴山构造带(Ⅰ1)
大致位于北纬40°~43°之间,主要由老变质岩系、震旦系、部分古生界与中生界岩层紧密褶皱和压性断层构成,不同时期的侵入岩、喷出岩均较发育。至少从古生代以来,经过反复多次强烈构造运动,其中最晚一次大约在侏罗纪以后,可能属燕山运动末期。在其南部边缘的某些段落,曾发现比较强烈活动的走滑断裂,需要重点关注。
2.秦岭构造带(Ⅰ2)
大致位于北纬33°~36°之间,这个带在秦岭部分大体分为两个亚带:北亚带由古老变质岩系组成,挤压现象极为强烈;南亚带主要由古生界地层组成,挤压现象也相当强烈。有花岗岩和超基性岩带掺杂其中,并有压、压扭、扭、张性断裂伴随。至少从古生代以来,经过反复多次强烈的构造运动,其中最晚一次剧烈变动大约在燕山运动末期,以后喜马拉雅运动时期仍有活动。
在秦岭带的东段,从豫西的崤山、伏牛山可以分为南、北两支,南支受到淮阳山字型构造的干扰。
3.南岭构造带(Ⅰ3)
大致位于北纬24°~25°30'之间,个别可达北纬26°左右。在东段和中段,主要由古生界和中生界岩层的褶皱、大量花岗岩和局部分布的变质岩系构成。西部即桂北、滇北地带,主要由古生界岩层局部褶皱或走向东西的隆起带构成。它们为具有长期发育历史的复杂构造带,古老变质岩系在早古生代、晚古生代、中生代均多次受南北向挤压作用形成东西向剧烈褶皱,致使中生界及下伏岩系普遍发生褶皱和断裂,在A近地质时代,至少部分段落曾有活动。

图6-1 中国主要构造体系图

此外在海南岛及其附近海域和内蒙古及黑龙江省附近,尚有东西向巨型构造带的展布,另外尚有规模较小属于区域性的东西向构造带出现在不同纬度上。

6.4.1 苏鲁折返带

苏鲁折返带(包括鲁东折返带和苏北折返带),是秦岭-大别-苏鲁碰撞造山带的组成部分,位于扬子板块和中朝板块碰撞造山带的东延部分。人们对该带的研究始于20世纪60年代初期,但广泛的研究是从70年代开始的。早期的研究者主要研究榴辉岩,且将榴辉岩作为元古宙侵入岩来讨论,并认为它们是冷侵位的。自80年代末,相继在东海、日照、威海等地榴辉岩中发现了柯石英、金刚石等,使人们认识到这是一条超高压变质带,并将其与板块构造联系起来。因此,榴辉岩的研究受到了愈来愈多的地学工作者的关注。榴辉岩是碰撞造山作用的产物,超高压变质作用是在扬子板块俯冲到华北板块之下时发生的,超高压变质作用的时代代表了板块碰撞、俯冲时代,因此超高压变质岩的形成年龄研究成为苏鲁超高压变质带研究的热点之一。以往研究表明,苏鲁超高压变质岩的同位素年龄值有3个数据集中区间:900~613Ma,435~313Ma,242~202Ma[94]。目前多数研究者认为超高压变质作用发生于三叠纪,但笔者等基于野外地质研究和同位素年龄的多样性,仍然认为存在多期高压、超高压变质作用,其中新元古代和三叠纪是二期重要的高压、超高压变质作用形成期。

苏鲁超高压变质带中已报道的榴辉岩印支期年龄数据有:228~221Ma(Sm-Nd法)[211,212]、(217.1±8.7)Ma(U-Pb法)[213]、(228±29)Ma(锆石SHRIMP法)[214]。刘福来等[78,95]采用SHRIMP法测得:苏鲁地区超高压片麻岩中含柯石英微区的锆石及锆石边部的同位素年龄为242~209Ma及230~202Ma,认为242~224Ma是超高压变质年龄,229~202Ma是超高压变质岩的退变质年龄。李锦轶等[91]通过对苏北地区超高压变质岩构造变形及主要变形事件年代学的研究,认为该区超高压变质岩折返过程中角闪岩相变质变形事件发生在220Ma前后,绿片岩相变质变形事件发生在213Ma前后,直到200Ma前后,所研究的超高压变质岩才折返到地壳的中上部。由此看来,中三叠世是超高压变质作用和碰撞造山带作用发生的重要时期,晚三叠世是超高压变质岩重要的折返期。

苏鲁折返带为一北东向延长的狭长隆起区,北起山东威海,向南西经荣成、乳山海阳所、青岛仰口、胶南、日照、莒南至江苏连云港、东海、沭阳、泗阳、洪泽湖,全长600余千米,出露宽20~50km。造山带西界郯庐断裂之安丘-莒县断裂;南东界与响水-淮阴断裂一致;北西界为五莲—王台—即墨—牟平一线,大致与后期的五莲-青岛断裂及牟即断裂一致。

苏鲁折返带根据地理位置可划分为三段(图6.41):东北段指即墨—牟平以东地区,即威海隆起;中段指胶南—日照—莒南—东海地区,即胶南隆起;西南段在苏北的连云港—灌云—清江一带,即海州隆起。

按照地质构造特征的差异,苏鲁造山带可分为南、北两部分:北带(鲁东折返带)包括威海隆起和胶南隆起,基底岩系主要由新元古代花岗质片麻岩类、片麻状花岗岩类、元古宙基性—超基性岩片及新太古代—古元古代表壳岩组合组成,韧性变形构造复杂,榴辉岩广泛发育;南带(苏北折返带)即海州隆起,基底岩系主要由中新元古代浅变质火山沉积岩系组成,变形相对较弱。南、北带在地球物理、构造变形及物质组成等方面均存在较大差异。北带的物质组成(尤其是表壳岩系)、构造变形等与胶北隆起具有一定的连续性,因此该带可能主体属于华北板块南缘带,而南带则可能主体属于扬子板块北缘带。南、北带的界线大致与连云港-嘉山断裂及近岸断裂一致。

图6.41 苏鲁造山带地质构造略图

Fig.6.41 Sketch tectonic map of the Sulu oroginic belt

1—中生界;2—中生代侵入岩;3—残留的蓬莱盆地复理石带;4—昆嵛山边缘花岗岩带;5—威海-东海碰撞杂岩带;6—残留的石桥盆地复理石带;7—连云港变质杂岩带;8—韧性剪切带;9—断裂及隐伏断裂;Ⅰ—华北板块:Ⅰ1—渤海湾盆地;Ⅰ2—鲁中隆起;Ⅰ3—沂沭断裂带;Ⅰ4—胶北隆起;Ⅰ5—胶莱盆地;Ⅱ—苏鲁造山带:Ⅱ1—鲁东折返带(超高压带);

—威海隆起;

—胶南隆起;Ⅱ2—苏北折返带(高压带);Ⅲ—扬子板块

依据高压、超高压变质岩的展布特点,苏鲁折返带自北向南分为7条带(图6.42),分别是:牟平-乳山麻粒岩相—榴辉岩相高压变质带、威海-荣成榴辉岩相超高压变质带、桃林-黄岛榴辉岩相超高压变质带、五莲-日照高压绿片岩相变质带、岚山头-东海榴辉岩相超高压变质带、锦屏山榴辉岩相高压变质带(蓝晶石+黄玉带)和云台山-灌云蓝片岩相高压变质带。7条高压、超高压变质带构成了7个变质岩剪切叠覆岩片,各剪切叠覆岩片均由若干个剪切岩片组成,剪切叠覆岩片之间的界限为韧性剪切带。

图6.42 苏鲁折返带高亚、超高压变质岩带分布

Fig.6.42 Distribution of high and ultra-high pressure metamorphic belts in the Sulu exhumed belt

1~5华北板块:1—渤海湾盆地;2—鲁中隆起;3—沂沭断裂带;4—胶北隆起;5—胶莱盆地;6~12苏鲁折返带:6—牟平—乳山榴辉岩相—麻粒岩相高压变质带;7—五莲—日照高压绿片岩相变质带;8—锦屏山榴辉岩相高压变质带;9—云台山-灌云蓝片岩相高压变质带;10—威海-荣成榴辉岩相超高压变质带;11—桃林—黄岛榴辉岩相超高压变质带;12—岚山头—东海榴辉岩相超高压变质带;13—扬子板块

苏鲁折返带基底构造的基本特征是以韧性剪切(变形)带为格架,构成网结状、穹隆状及岩片叠覆构造格局。显示了造山带“根”部复杂的构造变形特征。由韧性剪切带控制的造山带基底构造线的展布总体构成了四个“帚”状构造形态,第一个“帚”状构造位于威海断隆,以乳山海阳所为中心向北、北东东撒开;第二个“帚”状构造位于胶南隆起北部,以胶南王台为中心向南、南西西撒开;第三个“帚”状构造位于胶南隆起中部,以日照丝山为中心向南、南西西撒开;第四个“帚”状构造位于胶南隆起南部,以日照岚山头为中心向南、南西西撒开。韧性剪切带之间夹持着一系列剪切岩片。韧性剪切带的主要特征已在中—新元古代大陆裂解与聚合一章描述,这些韧性剪切带显示了明显的多期多相叠加特征,中生代韧性变形主要发生于三叠纪(242~207Ma)和侏罗纪(159~153Ma)。

6.4.2 沂沭断裂带

该断裂带作为郯庐断裂的山东区段,备受国内外地质学者瞩目。对沂沭断裂带研究的学者众多,涉及其结构特征、活动时代及期次、活动方式、力学性质、切割深度、演化历史等诸多方面,各家观点和认识分歧较大,存在较多有争议的问题。

沂沭断裂带在山东南起郯城以南,北入渤海,大致沿沂河、沭河及潍河的水系方向展布,在山东境内长达330km,宽约20~60km,北宽南窄。断裂总体走向10°~25°,平均18°左右,带内地质构造复杂,每条主干断裂都由一组平行断面组成。在其发展演化过程中,不同性质、不同级别的构造及地质断块共同组成了这一复杂的构造带。沂沭断裂带也是一条重要的中新生代岩浆活动带、成矿带和地震带,带内基岩露头好,大部分构造形迹可直接观察,因此,是揭示郯庐断裂带特征的黄金地段。

沂沭断裂带由四条主干断裂带及其所夹持的“二堑夹一垒”所组成(图6.43),自东向西依次为昌邑-大店断裂(F1)、安丘-莒县断裂(F2)、沂水-汤头断裂(F3)、鄌郚-葛沟断裂(F4)。其中F1、F2之间为安丘-莒县地堑、F2、F3之间为汞丹山地垒、F3、F4之间为马站-苏村地堑。

图6.43 沂沭断裂带结构剖面图

Fig.6.43 Structural profile across the Yishu fault belt

KD—大盛群;KQ—青山群;Pz—古生界;Ar—基底花岗质片麻岩;ξπ—中生代正长斑岩

沂沭断裂带不同时期活动性有明显差异,从青山期至新生代都有表现:①八亩地组形成之前呈透镜体状的古生代地层构造断片、牵引褶皱、固结构造透镜体带;②八亩地组火山作用之前强烈的左行平移;③八亩地组、大盛群形成时的张性或张扭性固结构造角砾岩、齿状断裂边界;④断层泥及其环绕的构造透镜体,为大盛群形成后多期挤压的结果;⑤F4上方的玄武岩被逆冲错断,反映新近纪以后的挤压,兼有左行平移。临朐群分段发育及处于较大的海拔高度,则反映新近纪以前的地势状况及中新世以后F4活动的纵向差异。

沂沭断裂带的形成和演化,是地质界长期争论和探讨的焦点。由于地质构造演化的长期和复杂性,因此对沂沭断裂带形成或“诞生”的认识则有太古宙、元古宙、古生代、中生代等不同观点,认为其是长寿断裂、长期多次活动,并有继承性、各期力学性质均不相同。依据构造岩、构造形迹、构造盆地建造和改造等特征,将沂沭断裂带的演化划分为四个阶段[10]

(1)诞生阶段

关于沂沭断裂的早期活动,前人论述颇多,有人依据汞丹山地垒上发育的大量韧性变形带,认为沂沭断裂是始于前寒武纪的继承性长寿断裂;有人依据土门群的分布特征认为沂沭断裂控制土门群,至少从青白口纪即开始活动。多数人基于沂沭断裂对晚侏罗世以后的地质建造控制明显及沂沭断裂切错了印支期强烈活动的大别-苏鲁造山带等特征认为,沂沭断裂作为浅表层次脆性断裂的初始活动时间不会早于中生代。

在鲁西平邑盆地,晚侏罗世三台组不整合沉积在同位素地质年龄为189~164Ma的东西向铜石杂岩体之上,在蒙阴盆地则有坊子组含煤线建造,是该盆地最早的沉积建造。因此,三台组形成前,岩体肯定抬升了几千米并遭受风化剥蚀,这种差异运动无疑是在坊子组建造形成过程中产生的。坊子组的时代为早侏罗世末至中侏罗世,说明鲁西地区经历了约60Ma从没有建造到开始沉积的转变,这种现象是沂沭断裂活动的标志。因此,我们认为沂沭带诞生于早侏罗世末。

(2)左行平移阶段

沂沭带在诞生或启动之时就已开始了左行剪切运动。从中侏罗世到早白垩世的莱阳群形成,其剪切平移是持续的并逐渐增强的。在此期间,沂沭带活动和演化的连续性和不均衡性都表现了出来。

淄博期的坊子组,主要是一套含煤碎屑沉积;三台组则主要显示浅水、近源或干旱环境下物理风化为主的沉积。这种变化无疑是构造活动的反映,为沂沭带平移所致。从坊子组的建造局限到三台组分布较广泛,盆地规模的扩展是沂沭带平移加快的表现。

莱阳期是沂沭带左行平移的高潮期,该期在沂沭带内形成了许多巨型的构造形迹,如带内的土门群至古生界的断片、牵引褶皱;汞丹山地垒上的压扭性盆地;沂沭带东部中楼、莒南、临沭、甚至胶莱盆地的形成;沂沭带西侧的盆地最大限度地扩展,并以湖泊相为主等。

从沂沭断裂带两侧盆地建造特征对比分析,它的活动和演化是持续加强的。带内没有莱阳群的沉积,反映当时处于压扭隆起状态;沂沭带东侧的中楼盆地莱阳群厚达6000m以上,以湖泊相沉积为主,普遍含火山岩、火山碎屑岩,并以酸性岩为主,见有海相碳酸盐夹层,为深水快速堆积;胶莱盆地则为粗-细-粗的建造层序,上部出现火山物质,并由少到多,不含火山熔岩,由山麓洪积相、河流相→湖泊相→河流相(冲洪积相)组成;沂沭带西侧的盆地下部不含火山物质,上部火山物质由少到多,顶部以火山物质为主,由西向东靠近沂沭带,相同层位火山物质增多。莱阳期的建造特征反映了沂沭带的演化特征,即沂沭带是在平移的过程中逐渐下切的。

经过莱阳期的演化,沂沭带的四条剪切断裂同时形成,断裂切割逐渐深达下地壳,由于压扭机制,晚期初具“堑垒”结构。

(3)张扭类裂谷阶段

青山群八亩地组形成期为类裂谷的火山作用阶段,大盛群和王氏群形成期为沉积阶段(裂谷阶段)。

由于莱阳期平移过程中断裂持续下切,青山期断裂切割已深达下地壳,同时地幔隆起,驱动沂沭带横向扩张,大规模火山喷发,形成了青山期一次最广泛的中基性火山岩及火山碎屑岩建造。根据同位素地质年龄,这套火山岩变化年龄在131~79Ma之间,多集中在120~110Ma之间,为早白垩中晚期。

在八亩地组形成期,由于地幔隆起、火山作用,沂沭带左行走滑机制受到影响,但没有改变其左行走滑的趋势,只是变为以差异升降为主,整个沂沭带没有明显变宽。

火山作用之后,沂沭带下部地壳由于火山喷发,产生断陷,在火山岩台地基础上形成了地堑内的拉分盆地,进入大盛—王氏期。从拉分盆地的建造分析,由于火山作用后物源丰富,建造特征表现为浅水、近源、快速堆积的特点。地堑盆地也快速沉降,沂沭带的活动则表现为同沉积断裂。在马站盆地大盛群中部出现了补偿性沉积,安丘-莒县盆地则不明显,表明沂沭带东地堑盆地物源丰富。在大盛群中,局部夹有安山质玄武岩、粗面玄武岩等,表明此时沿断裂仍有火山活动,断裂深切达上地幔。

大盛—王氏期,区域应力场以张扭为主,左行平移幅度进一步减小,马站盆地两侧的位移量不会大于其长度的一半,安丘-莒县盆地则可能有较大的位移。

(4)挤压断块运动阶段

新生代以来,沂沭断裂带进入挤压隆起阶段,沂沭带活动时伴随微弱的左行平移,导致沂沭断裂带活动的几个激发期。这在盆地建造上表现最为明显。

官庄期早期大致相当于古新世末或始新世初,沂沭断裂带经历一次强烈的挤压活动激发期。在该带以西,形成一套以河流相为主的冲洪积粗碎屑建造;沂沭断裂带内汞丹山地垒上,由于近东西向挤压导致的引张形成了早期的五图群沉积;沂沭断裂带内及其以东则表现为结束了王氏群的建造,龙口盆地发育了相应古近纪沉积,盆地建造也进入稳定的细碎屑湖泊相沉积;开阔水域的济阳坳陷则有油页岩、油气、煤等矿产生成;北部五图一带含矿建造特征与济阳盆地相似,而中部沂源盆地则由于隆起的幅度大,仅保留下来官庄群的早期粗碎屑沉积,反映沂沭断裂带活动对水系的控制。官庄期晚期沂沭断裂带挤压活动再次出现激发期,形成官庄群上部粗碎屑岩建造。中新世玄武岩喷发后差异升降明显,受济阳坳陷沉降影响又有整体抬升,结束了沂沭断裂带内及其两侧地块上的盆地建造。而北部的济阳坳陷则有较大幅度的沉降。该期沂沭带活动的构造形迹主要为带内地层的挤压褶皱,尤以大盛群、王氏群表现最强,构造岩则为由大盛群、王氏群岩石形成的弱固结构造透镜体及断层泥。

新近纪的临朐期,沂沭断裂带活动有两个激发期,在持续发展期沉积了山旺组硅藻土矿,而大部分地区则表现为玄武岩间夹有较薄的松散砂砾石层堆积。新近纪与古近纪相比,沂沭带的活动有明显衰弱的趋势,如临朐期玄武岩主要分布在沂沭断裂带附近的北部区段,而古近系在大部分盆地没有发育,并且基本限制在沂沭断裂带东界断裂以西,玄武岩喷发主要为中心式,这些都表明沂沭断裂带活动影响范围逐渐减小,并表现为纵向差异。从沂源、临朐、昌乐三个新生代活动明显的盆地建造特征分析,这种变化趋势更加明显。

中新世至上新世,沂沭断裂带仍维持断块运动状态,整个沂沭断裂带及其两侧表现为隆起,直至第四纪。

第四纪以来,沂沭断裂带的活动主要表现为晚更新世晚期的激发期,表现为地堑盆地内叠加了全新世的几个盆地,大盛群由于挤压隆起推覆在晚更新世以前的松散堆积物之上,中新世玄武岩被错断,局部逆冲,第四纪沉积物内产生断面,地震活动频繁、小震不断、大震时现,温泉分布等。

概括起来,沂沭断裂带从启动直到现在,经历了燕山运动和喜马拉雅运动两个阶段的演化。在燕山阶段,沂沭带早期以剪切平移为主,后期以张扭为主,伴以火山及沉积。喜马拉雅阶段则以挤压为主,兼有微弱左行平移,沂沭断裂带主体区段为挤压隆起,只是局部有沉积建造。沂沭断裂带内及两侧地区表现特征不一,总体表现为活动性由强到弱,影响范围逐渐减小,并表现出活动强度和方式的纵向差异,南部区段以隆升为主,北部则形成断陷—凹陷盆地。



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