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基本介绍

  组成地壳的岩层和岩体,在内外地质作用下(多为构造运动),发生变形和变位后,形成的几何体,或残留下的形迹。

  地质构造因此可依其生成时间分为原生构造(primary structures)与
地质构造
次生构造(secondary structures或tectonic structures)。次生构造是构造地质学研究的主要对象,而原生构造一般是用来判断岩石有无变形及变形方式的基准。 

  地壳或岩石圈各个组成部分的形态及其相互结合方式和面貌特征的总称。地质构造的规模,大的上千公里,需要通过地质和地球物理资料的综合分析和遥感资料的解译才能识别,如岩石圈板块构造。小的以毫米甚至微米计,需要借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到,如矿物晶粒变形、晶格的位错等。贵州位于华南板块内,处于东亚中生代造山与阿尔卑斯-特提斯新生代造山带之间,横跨扬子陆块和南华活动带两个大地构造单元。在已知1400Ma地质历史时期中经历了武陵、雪峰、加里东、华力西-印支、燕山-喜山等5个阶段。雪峰运动奠定了扬子陆块的基底,广西运动使黔东南地区褶皱隆起与扬子陆块熔为一体,以后又经历了裂陷作用、俯冲作用,燕山运动奠定了现今构造的基本格局。多次造山作用的地应力场在变化多端的地应力条件下,形成了挤压型、直扭型和旋扭型三类构造型式,交织成一幅复杂多变的应变图象。其特点是:(1)贵州的地质构造属板内构造,构造的主体为薄皮构造。(2)变形不十分强烈,在贵州发育最完整、最广泛的构造样式是侏罗山式褶皱带。都匀运动:原地矿部第八普查大队(1980)命名,系指发生在贵州中部及南部,奥陶纪末到志留纪初之间的一次地壳运动。该运动的表现是:在毕节-遵义-湄潭-铜仁连线与贵阳-施秉联线之间的贵州中部地区,普遍缺失上奥陶统中上部,下志留统中上部与下伏奥陶系不同层位呈假整合,在不少地区如贵阳乌当附近可见到志留系底部的砾岩层或含砾粘土岩嵌覆于呈数米起伏的间断面上。在黔南地区下志留统中部超覆于奥陶系的不同层位之上,其间缺失地层达数百米,志留系底部常见底砾岩,部分地区见风化壳。这是一次大面积的抬升运动。独山抬升:王约1994年命名,系指独山地区中泥盆统独山组鸡窝寨段与下伏宋家桥段之间的抬升运动。在该区独山组鸡窝寨段之底有风化残积的褐铁矿层,其上为底砾岩。另外,根据遗迹化石组合在区域上的对比,可以确认独山组宋家桥段上部受到不同程度风化剥蚀。鸡窝寨段底部直覆在凸凹不平的基底上。所有这些都表明在独山组宋家桥段沉积之后,地壳有一次极为广泛而明显的上升运动。黔桂运动:赵金科等(1959)年命名,原指广西栖霞组与马坪组之间的假整合。在贵州除部分地区外,绝大部分地区马坪组与其上覆的梁山组、栖霞组为假整合,故沿用此名。根据我国最新公布的地质年表,这次运动发生在中、下二叠统之间。碧痕运动:林树基(1994)命名。命名地点在晴隆碧痕营。在那里早更新世早期地层(如坪地组)发生了明显的褶曲和断层,地层倾角局部达50°~70°,但上覆的早更新世中晚期沉积没有变形。林树基将使早更新世中晚期及其以前的晚新生代沉积发生变形的构造运动称为碧痕运动。从已有资料分析,它大致发生在距今约150~120万年前。是贵州地区晚新生代时期发生最激烈的构造运动,大致与云南的"元谋运动"对比。这场运动开始了贵州地壳大幅度整体性自西向东掀斜隆升的新时期。贵州侏罗山式褶皱带:侏罗山式褶皱带的特点是背斜和向斜的变形强度不同,较紧闭的褶皱和较开阔的褶皱相间并列,代表性的构造是隔挡式与隔槽式褶皱。侏罗山式褶皱带占据了贵州扬子陆块的大部份,卷入褶皱带的地层从中元古界至中生界。虽褶皱样式多样,但以隔槽式褶皱最为发育和典型。它是由一系列的紧密向斜和平缓背斜相间平行排列而成,在平面上和剖面上呈雁形排列。在广大范围内,普遍发育有与褶皱轴(主要是背斜轴)平行的冲断层,与上述褶皱一起构成褶皱-推覆构造。冲断面产状一般较为平缓,有时出现飞来峰或构造窗;有的则形成双重构造或叠瓦状冲断岩片。另外,区内另一类重要断层是与上述褶皱和冲断层斜交的走滑(平移)断层,它与前述的冲断层构成复杂的断裂网络。此外,在贵州侏罗山式褶皱带的一些大断裂傍侧,还发育了小型拉伸构造-箕状断裂,常表现为半地堑盆地,其中堆积的晚白垩世磨拉石已发生轻微变形,这显然是喜山运动的表现。四川盆地边缘平缓开阔褶皱带:属四川盆地南部边缘,涉及范围仅限于我省赤水和习水两市(县)。区内构造变形较微弱,地层产状一般平缓,有的甚至水平,褶皱作用极其缓慢,主要由晚三叠世晚期至晚白垩世陆相碎屑地层组成的褶皱一般开阔,其型式以横弯顶薄者为主,仅有一些规模不大的舒缓的背斜和向斜,主要呈近东西向分布。断裂构造亦不发育,仅有一些小型的正断层。据四川深部地球物理资料,盆地基地是硬化程度很高的早前寒武纪结晶基底。上述构造变形显然是稳定克拉通上部的盖层褶皱,属前陆盆地的类日尔曼型褶皱。南盘江造山褶皱带:南盘江地区属华南活动带的西南段。卷入这个带的地层为上古生界至中生界,其中以中上三叠统的陆源碎屑复理式最引人注目。主期构造线呈NW-NWW向,为紧密的褶皱和冲断层。分布最广的中上三叠统陆源碎屑岩,构造变形强烈。常见连续线性紧密褶皱,区域性板劈理发育,并有复杂的中小型构造,如大型平卧褶皱、同斜褶皱、扇形褶皱和尖楞褶皱也屡见不鲜,且十分壮观。值得指出的是,本区三叠系的变形不同于一般简单的劈理直立褶皱。由于这套地层的岩性较为复杂,从而形成复合的褶皱样式,不仅包括无劈理和少劈理的同心-等厚-箱状褶皱,而且还有同劈理的尖棱褶皱,以及它们之间的过渡类型;伴随褶皱劈理、板劈理还出现折射劈理;褶皱纽扭的倾伏角在不同部位也是有变化的、这些表明南盘江地区的褶皱虽属造山型褶皱,但它具有一定的特殊性。江南基底褶皱-冲断带:镇远-凯里-三都连线东南的黔东南地区是雪峰山区的一部分,在那里前寒武系浅变质岩系大面积成片出露。传统观点认为:这里是一个前寒武纪以来长期存在的古陆,称为"雪峰古陆"(即江古陆的西南段)。近年来的研究表明:"雪峰古陆"在新元古代至早古生代并不存在。目前的雪峰山区大致位于当时的上扬子台地陆架前缘到大陆斜坡的位置。志留纪末期的加里东运动,使该区褶皱成山并与扬子陆块焊接在一起。并上升成陆(正因为如此,部分地质学家把雪峰山区视为加里东期江南造山带的一部份),但当时该区并不是一个单独存在的古陆,而是整个上扬子古陆的一部份。很快海水再次进入本区,晚古生代及中生代早期的大部份时间仍位于海水之下,但不时的露出地表。三叠纪末期的印支动动,使雪峰地区成为陆地,结束了该区的海相沉积。燕山期朝向北西叠瓦逆冲作用,使该带前寒武系大面积成片出露,带内以基底卷入变形、广泛发育劈理、出现双冲构造等较深层次变形为特征。本带的西缘为一系列倾向南东向北西凸出的弧形逆冲断层。在凯里以南的舟溪,下江群推掩到二叠系之上,使整个向斜的东南翼被盖住。同一前缘断层在玉屏见到由下寒武统组成的飞来峰。与此相类似,在带的内部与前者平行排列的革东断层也被以寒武系为核部的三穗向斜掩覆。这些材料表明本带出现了较大规模的水平收缩。野外观察表明,叠瓦状逆冲活动发生在晚白恶世以前。根据不同时代内部沉积相带分布及与周围的对比和隆起带前缘主干断裂逆冲量的估算,雪峰隆起是一个淮原地体,其位移距离不超过几十公里。总的看来,本带是一个被燕山期叠瓦逆冲作用破坏和改造了加里东期的造山带。六盘水断陷盆地:系指在晚古生代期间,在峨眉地裂的影响下,沿现今的威宁、水城、六枝、镇宁等地,呈北向展布的一个槽形断陷盆地。盆地的两侧分别受紫云一垭都同沉积断裂及威宁-水城同沉积断裂控制,在盆地内,泥盆系、石炭系及中下二叠统为深水沉积的暗色碳酸盐岩、泥岩和硅质岩,以含浮游生物为主。盆地两侧的相应地层由富含底栖生物化石的浅色碳酸盐岩组成。该槽形盆地夭折于晚二叠世,据物探资料,沿该北西向的槽形盆地分布区内有隐伏的火山岩体分布。断陷盆地的边缘不仅控制着泥盆系、石炭系的铅锌矿及热液菱铁矿的分布,而且还控制着燕山期形成的北西向变形带的分布。贵州西部北西向变形带(又称水城-紫云变形带):系指展布在威宁、水城、六枝、镇宁等地,呈北西向延伸的大型变形带。该带长约250km,宽约20~50km,总体走向北50°西-南50°东。它由上古生界、三叠系、侏罗系组成的一系列倒转褶皱及逆冲断层构成,但在不同的地段其组合方式不同。如在沙子沟-六马段,褶皱倒向及逆冲方向一律向南西;在黄果树-小尖段褶皱和逆冲断层组成对冲格局。值得注意的是,北西向变形带除具挤压特征外,还显示出左行走滑的特点。雷公山过渡性剪切带:系指在台江、雷山、三都等地发育的地壳中深层次(10-15km)的脆韧性或韧脆性的强变形带,带内以剪切变形为主。据朱艾林等(1998)研究,该过渡性剪切带在宏观上表现为一系列呈NE30°-50°延伸,相互平行雁形排列的劈理密集带,并发育有剪切褶皱、剪切透镜体、S-C构造、拉伸线理、顺层掩卧褶皱、无根状褶皱、鞘褶皱等。在微观上以剪切变形为主,矿物成分发生相应变化,产生糜棱岩化岩石。另外,剪切带与围岩彼此过渡,二者之间无明显界线。该区的剪切带主要发育在绿片岩相的绢云母板岩、粉砂质板岩、凝灰质板岩为主的岩石中。原岩的泥质、凝灰质成分较重,矿物粒度较小,经较强的挤压剪切作用,虽有塑性变形现象,但并无明显的研磨作用和变细作用。这种保存较好原岩特征,无粒度明显减小,出现在狭窄地带内具劈理密集和流动构造的岩石称糜棱岩化岩石。据有关测试资料,该过渡性剪切带形成于加里东期,形成深度在14Km以上,温度>350°C,形成的围压在364-390Mpa之间。

学说分类

  中国地处环太平洋构造带和特提斯构造带的丁字接合处,具有中国特色的大地构造特征。“波浪状镶嵌构造学说”、“地质力学”、“多旋回构造”、“地洼说”和“断块构造说”是老一辈地质学家对中国大地构造特征的总结,被称为“中国五大地质构造学派”。

“波浪状镶嵌构造学说”简介

  波浪状镶嵌构造学说,是张伯声教授创立的一种地壳构造和地壳
张伯声教授
运动理论学说。这一学说的思想萌芽于1959年。当时主要阐明的问题是,相邻二地块在不同地质历史时期都以它们之间的活动带为支点带,互作天平式摆动,并相应地引起支点带本身与之同时做激烈的波状运动。1963年,在此基础上提出了整个地壳是由不同级别的激烈运动的活动带与不同级别的相对稳定的地壳块体相结合而形成的一级套一级的镶嵌构造。并把相邻二地块的天平式摆动在空间上扩大范围来统一考虑,引伸出地块波浪的概念。自此以后,经过张伯声教授等不断地研究,逐步系统化、理论化,成为目前的地壳波浪状镶嵌构造说。波浪状镶嵌构造有别于五十年代以来国外学者提起过的地壳的镶嵌构造。他们只是认为地壳的某些部分像一层“巨大的角砾”,杂乱无章地镶嵌在一起。而波浪状镶嵌构造说则认为地壳的镶嵌是有规律的,其空间展布、运动变化都好象是几个系统的波浪的相互交织。

  波浪状镶嵌构造说在理论兼收并蓄了“脉动说”的合理部分,从地球自身的运动探讨了波浪镶嵌构造的形成机制,赋于“地球四面体理论”以新的含义。它指出,由于地球以收缩为主的脉动,使地表产生四个地壳波浪系统。它们各自不停的传播及相互交织,形成地壳的波浪状镶嵌构造网。地球由于脉动所派生的自转速度的变化,又加剧或减弱了一些方向的地壳波浪,并可在上述波浪镶嵌构造网上叠加一些其他构造形象。地壳的波浪状镶嵌构造,就是地球以收缩为主要趋势的脉动以及由此而导致的自转速度的变化所造成的综合效应。

  该学说以地壳波浪运动的三种基本形式(蚕行式、蛇行式和蠕行式)来形象地说明地壳各大小块体的运动是以水平方向传递为主,但“漂而不远,移而不乱”。它有别于“板块构造说”所认为的地壳几大板块在地幔上作远距离漂移的看法。而且波浪状镶嵌构造是由于不同系统的级级相套的地壳波浪交织而成的宏观与微观统一的级级相套的地壳块体的镶嵌构造。

  巨型纬向构造体系

  巨型纬向构造体系又称东西向构造体系,或称东西复杂构造带。在大陆壳上突出的表现为横亘东西的隆起山岭,往往出现在一定纬度上,它的规模很大,是具有全球意义的。

  它主要是受南北向挤压力而产生的。它的主体是由东西走向的

  
怒山山脉
褶皱或压性断裂构成的,同时还有与它垂直的张性断裂和与它斜交的两组扭性断裂。这一系列东西复杂构造体系,不一定具有同样的发展过程,也不一定具有同样的综合形态,但却具有主要的共同特征,作为一个整体的复杂构造体系以及组成它的主要褶皱和断裂,大致都是东西走向的。在中纬度地区比较集中,它在大陆上断续延伸长达几千公里,在大洋底也有它存在的踪迹。它的发展历史很长,经历了反复多次的地壳运动,一般常伴随有东西走向的岩浆岩带分布。所以对各种矿产的分布有着重要的控制作用。

  从中国大地构造轮廓来看,有三条明显呈东西向的山脉,形成三条横亘东西的巨型纬向构造体系。由北往南是:阴山—天山构造带、秦岭—昆仑构造带和南岭构造带。

  经向构造体系

  经向构造体系是一些走向南北的强烈构造带,又称南北向构造体系。
黄汲清教授
其规模不等,性质也不尽相同。它主要由走向南北的褶皱和压性断裂以及伴生的张性、扭性断裂构成。在中国最为显著的南北向构造带出现在四川西部和云南中部,其中以大雪山—戛贡山为主体,称为川滇南北向构造带。该带在地理上称为横断山脉。自西向东并列有高黎贡山、怒山和大雪山,由一系列强烈褶皱和规模巨大的冲断层组成。在中国境内的其它地方,还有一些不太强烈的经向构造体系。在北方如贺兰山区南北走向的构造带与祁吕贺山字形脊柱相复合;在南方,四川东南至贵州中部,有川黔南北向褶皱群出现。此外,还有一些经向构造体系,有的是呈零星分布,有的与“山”字型构造的脊柱相复合。

  扭动构造体系

  上述的巨型纬向构造体系和经向构造体系,反应了经向或纬向的水平挤压或引张作用,都是具有全球性的构造体系,也是地壳构造运动的两个基本方向。但是,由于地壳组成的物质的不均一性,而使沿着纬向或经向的作用力发生变化,导致局部地壳发生扭动,便形成各种扭动形式的构造体系。

  扭动构造体系的形式很多,根据作用力方式不同,可分为直线扭动和曲线扭动,前者一般称为扭动构造,如“多”字型、“山”字型构造;后者一般称为旋扭构造或旋卷构造,如帚状构造等。

  根据地质力学的观点,前面所说的东西向或南北向水平应力,是由于在重力的作用下,地球自转速度改变时所引起的离心力(一种是南北向的,一种是东西向的)产生的结果。

  
地质构造
在漫长的地质年代里,地球自转速度是有变化的。就是由于地球自转速度的变化而产生的切应力,使地壳产生运动。切应力在赤道上为最大(因为地球转速最大),两极为最小(地球转速等于0),因此在赤道附近出现巨型张裂、扭裂以及大的旋卷构造。

  地球不是一个理想的刚体,当自转角速度变快时,它的扁度就要变大,地球表层—地壳物质就向赤道拥挤,中纬度地带受挤压最强,于是就出现大规模的纬向(横向)构造带。同时,在纬向切应力方面,当自转加速度变快时,就使地壳中的结合不牢固的部分物质,因跟不上转速加快的步伐而掉队,犹如车速急增时,乘客后仰一样。这就使部分地壳相对地向西滑动,如美洲大陆相对于欧非大陆落后,便在它们之间出现了大西洋;美洲大陆西缘遇着太平洋底硅镁层的阻挡,形成南北向的巨大挤压带—纵向大山脉,伴生的山字型弧顶也向西凸出。

“多旋回构造运动”学说简介

  “多旋回构造运动”学说,即地壳运动的多旋回理论,是黄汲清教授于一九四五年提出来的。该学说是在地槽发展单旋回观点上的进一步发展。所谓单旋回,是德国地质学家史蒂勒提出来的地槽褶皱带发展的模式。他认为,地槽发展初期以下沉为主,有大量蛇绿岩出现;以后地槽型沉积褶皱成山,与此同时有大量花岗岩侵入,随后有安山岩喷发和各种小侵入体;最后褶皱带遭受剥蚀,地槽转化为地台,并有玄武岩喷溢。这就是有名的地槽发展单旋回的基本观点。

  该学说认为,板块运动说与多旋回构造运动说不但没有矛盾,而且可以互相补充,互相结合。在研究中国大地构造过程中,把这两种学说密切结合起来,是地质工作者的长期任务。

“断块构造”学说简介

  断块构造学说,是中国科学院地质研究所张文佑教授等,继承与发展李四光教授的地质力学思想,吸取了“地槽地台说”、“板块说”等的合理部分,在分析与综合中国及世界
陈国达院士
大量地质、地球物理资料的基础上发展起来的。

  断块说在研究方法上,强调运用地质力学与地质历史分析相结合的方法,对地球的构造形成与形变进行辨证分析,将构造旋回的划分与构造形成、形变过程联系起来。认为地壳的形变,一般是从褶皱到断裂;但一经产生断裂,它便对以后的变形起决定性作用,即第一期的断裂控制第二期的褶皱,第二期的褶皱改造第一期的形变,也就是基底控制盖层,盖层改造基底,所以断块学说,侧重于研究断裂的形成与发展。该学说认为,地壳形变主要取决于力和介质两个因素的相互作用,二者都是不均一的,应力的集中与释放往往发生在介质的不均一处。由于受力方式、边界条件以及介质物理力学性质的不同,断裂常以不同型式组成“X”型、“Y”型等断裂体系,可表现为拉张、挤压、剪切、剪切—挤压,以及层间滑动等不同活动方式。按不同深度,断裂可划分为岩石圈断裂、地壳断裂、基底断裂和盖层断裂四级。同样,被各种断裂网格所切割成的断块,也相应地划分为四级。随着深度及温度压力的增加,褶皱与断裂具分层性,这种分层性与地球各圈层之间,“软”、“硬”层之间的层间滑动有关。构造层划分要考虑形成与形变两个方面,从形成到形变是构造发生和发展的一个旋回。每一个构造旋回的形成控制该旋回的形变,而前一构造旋回的形变又控制下一旋回的形成,所以基底断裂构造常可控制盖层的构造发育。在区域应力场的演化中,压、张、剪是同时存在的,一个地区挤压,相邻地区必然拉伸,反之亦然。同样一个时期挤压,必然在另一时期拉张,反之亦然。挤压区常以水平运动为主,拉张区常以垂直运动为主,水平和垂直是一个运动的两种方式,何者为主,依时间、地点、条件为转移。由于断块学说吸取了有关大地构造学说的优点,使许多疑难问题从理论上得到科学的解释,因此受到国内外地质界的普遍重视,并已在石油、铁矿、地震地质、水文工程等项生产实践中收到一些实际效果。

地洼学说简介

  地洼学说是中南矿冶大学教授、中国科学院长沙大地构造研究所所长陈国达院士所倡导的学说。该学说认为,自一八五九年以来,地质界传统的理论是大陆地壳大发展过程只有两个阶段:先出现活动区—地槽区,后来变为“稳定”区—地台区。一九五六年,陈氏在总结中外地质资料的基础上提出,中生代中期以来地壳演化进入了新阶段,经受断裂作用和拱曲作用后所形成的狭长形或长圆形的凹地或凸起,其大地构造性质既非地台区,也与地槽区有别,而是一种新型活动区,是大陆地壳的第三构造单元。因它是地台区向活动区转化的产物,故取名为活化区;又因其最主要的特征是区内出现地洼盆地,故称地洼区。地洼学说认为,在地壳演化史上,不只活动区可以转化为“稳定”区,而“稳定”区也可转化为新的活动区。大陆地壳的发展过程,并非如地槽—地台说认为的那样,直线地仅由地槽阶段发展到地台阶段,而是多阶段、螺旋式的升进。通过活动区与“稳定”区之间的互相转化递叠,按照“否定之否定”法则向前发展,这叫“动、定转化递进律”。它的力源机制在于上地幔软流层的物质运动,叫散聚交替说,它与板块构造活动有关。

  该学说认为,地洼阶段是一个重要成矿期,其特点是形成丰富的有色金属稀有金属分散元素放射性元素等矿床;汞、氟、金刚石等也很重要。世界上80%的钨、85%以上的钼、50%的锡、40%的铜产于中、新生代;金刚石以中生代为产出的高峰期。

  地洼盆地中也产生石油、天然气、煤、油页岩、石膏、盐,以及沉积铜、铀、铁等矿。其矿床特点常以小面积内可以集中大储量著称。

  该学说还认为,地洼区常可继承先成的构造单元的矿产,形成矿床叠加,其成矿作用又可将先成矿床改造富化,形成新的矿床或使先成地层中分散的成矿物质富集形成工业矿床。

  因此,在地洼区内矿产综合多样,且常见大而富的多因复成矿床。由于地壳演化新阶段具有如此的成矿作用,因此引起国内外成矿学者的高度重视。有人把第三构造类型与板块构造并列为决定当代地质学家发展的新学说。

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