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基于构造动力体制与复合造山作用探析(山体结构构造)

基于构造动力体制与复合造山作用探析(山体结构构造) 基于构造动力系统和复合造山作用的分析

本文旨在以前人研究成果为基础,对全球构造动力体制和复合造山作用的一些基本问题提出认识,供大家讨论,而有关不同构造动力体制下形成的区域成矿地质环境及其专属的成矿作用将另文再行讨论。

全球构造动力系统

1.海洋动力系统

全球构造动力系统决定全球构造体系。海底扩张板块构造理论自20世纪五六十年代提出以来,经过几十年的丰富和发展,其理论体系日趋成熟和完善,逐渐成为固体地球科学领域统一全球构造研究的经典理论。板块构造理论成功地回答了以前其他构造理论难以解释的一些地质问题,如大陆裂解、大洋扩张、板块俯冲、火山地震、板块(大陆)边缘成矿等。其最大的成功在于解决了这些现象的动力来源,认为板块的相互作用是构造活动的根本原因。关于板块构造理论的基本观点、基本理论、基本知识和最新发展的文献很多,不一一赘述。板块构造起源于海洋,描述和解释了以水平运动(水平运动刺激垂直运动)为主的板块构造引起的大陆边缘增生和大洋板块消失,以及相关的构造、岩浆(火山)、成矿、地震和运动现象。

虽然目前仍没有完整的理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制,但板块构造的动力系统可能被称为基于板块运动从海底扩张开启的海洋动力系统,基于海洋动力系统研究的科学是海洋动力学(马宗晋和高祥林,2004;李金义,2009)。在现代地球上,大西洋和印度洋属于海洋动力系统演化的早期阶段,太平洋中脊和东西海岸属于顶峰,而地中海属于其晚期阶段。在地球化学历史上,可能与超大型大陆旋回相一致,许多地区经历了大洋构造动力系统的演化。例如,在青藏高原和西南三江地区,李光明等(2000)论证了班公湖-怒江和雅鲁藏布江之间的冈底斯构造带是一个复杂的多岛弧-盆地系统,具有从晚古生代到中生代的演化历史。潘桂堂等(2001)系统论述了东特提斯古生代-中生代-新生代多岛弧盆地体系的演化过程。显然,它在历史上经历了典型的海洋构造动力系统的控制。

2.大陆电力系统

& ldquo板块构造学;并不直接等同于全球结构(马宗晋和高祥林,2004;张琦,2008)。现代大陆岩石圈流变学、地震反射剖面和大陆科学钻探的结果揭示,与简单的海洋刚性块体不同,大陆岩石圈是一个具有不均匀、不连续、多层结构和复杂流变特征的复合体(许志琴等,2008)。大陆下面的软流圈也没有全球意义。一些古大陆的山根深入地幔(可达400km),形成稳定的大陆核,大陆岩石圈& ldquo内流层& rdquo它的刚性明显不足,它的化学边界层和热边界层比海洋厚得多,也老得多。大陆的流变结构和演化过程非常复杂,其动力学过程不同于海洋岩石圈。因此,人们越来越发现,用经典的板块理论很难解释大陆地质,具有复杂流变特征的大陆岩石圈使得板块构造理论& ldquo登录& rdquo阻力很大。正如大陆动力学计划(1989)所指出的& ldquo大陆物质的增减过程至今仍是个谜& rdquo,& ldquo板块构造理论并没有阐明大多数动力作用,尤其是那些发生在大陆地区的动力作用。因此,当国际岩石圈计划在20世纪90年代从结构演化转向过程和动力学时,大陆动力学作为一个优先领域出现,现在它已经迅速成为当代地球科学的一个重要前沿。

近年来,随着大陆岩石圈流变学、现代大陆变形、热点和地幔柱理论、大陆深俯冲、岩石圈减薄、陆内造山、盆山耦合以及大陆构造环境与陆内成矿作用的交织或关联等研究的重要进展,大陆动力学理论正在得到极大的丰富和完善。可见,在上述大陆动力学研究领域中,除了大陆岩石圈流变学,现代大陆变形、盆山耦合等。,属于基本原理和表象层面,其他涉及壳幔相互作用(垂直运动)主导的动力系统,描述和解释的主要是大陆内部(包括大洋板内)而非边缘的大陆(板内)物质的增生和消失,以及相关的构造和岩浆(火山)。相应地,大洋板块中也发生了类似的以垂直运动(垂直运动刺激水平运动)为主的构造现象,可能与大陆(内陆)的相应现象具有类似的动力学机制。但由于海洋板块的结构远没有大陆复杂,而且由于是在深水中进行,很难观察到,所以人们自然把目光聚焦在大陆上。

显然,只要大陆内部的问题搞清楚了,大洋板块相应的现象也就迎刃而解了。因为人们的研究重点是大陆(内部),不妨称之为大陆动力系统,基于大陆动力系统的科学就是大陆动力学(马宗晋、高祥林,2004)。已经证明,中国大陆是由几个不同规模的陆块组成的,被认为是欧亚板块的重要组成部分。然而,从岩石圈的结构状态来看,其深部特征是不均匀的。如中国东部和北部较早结束了海洋演化和洋陆转换的历史,现在进入了典型的陆内构造期,受大陆构造动力系统控制。由于中国大陆多陆块的历史,中国大陆的地质过程和成矿作用更加丰富多彩和复杂。而西南(青藏高原)结束海洋演化过程较晚,目前处于碰撞-伸展造山阶段。其北部和东部(三江地区)已与大陆基本整合,处于陆内阶段,但其主体(印度板块与欧亚板块的碰撞带)尚未完全实现整合过程,统一的大陆岩石圈尚未定型。

3.改变动力系统。

虽然大洋岩石圈与大陆岩石圈有着显著的不同,大洋板块与大陆板块也有着明显的不同,但它们并不是完全独立不变的,而是有着复杂的相互关系,可以相互转化。大洋板块向大陆板块下的俯冲使大陆增生,大洋板块物质通过复杂的方式添加到大陆上,解释了一部分大陆的形成。而现代相对稳定的大陆中占主导地位的岩石组合都是深海沉积物或海相火山岩,这似乎表明大陆的主体是被覆盖的海洋通过一定的体系直接隆升形成的。此外,在海洋板块上,持续的火山爆发和随后的地质过程可以导致新的大陆的形成。另一方面,新的海洋大多是由大陆分裂形成的。已有研究表明,自地球形成以来,超大陆和泛大洋之间可能发生过几次转换,这种转换被称为超大陆旋回。次大陆和海洋之间的转化和相互作用更加广泛和普遍。海洋和大陆之间的过渡不是一夜之间形成的,而是需要很长时间,有特定的机制。以上说明,板块的俯冲导致大陆边缘的增生而没有新的大陆形成,海底的火山活动可以形成一个小的大陆(大陆核),逐渐发展成为一个新的大陆。只有板块缝合、碰撞、拉伸才能形成真正的大陆(马文普,1999),大陆通过更深的开裂才能形成新的海洋。可见,碰撞和延伸过程是海洋和陆地转换的关键。

 
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