大地构造相的分析

qiang · 发表于 2009-11-27 08:53

大地构造相分析

开展构造相分析：一般构造相分析主要考虑三方面因素，一是沉积建造类型及演化，通过沉积建造类型进行概略盆地分析，并依此判别当时的构造环境。二是岩浆建造特征分析，通过对火山喷发，侵入岩活动的综合分析，判别当时的大地构造环境，并判别具体的构造发育阶段。三是大型变形构造组合分析，判别构造作用的类型及变形形成的地质构造特征，同时根据区域大型构造界线具体确定大地构造相的界线。
1、沉积建造地质构造环境分析
沉积建造的概念据孟祥化(1993年)定义：是指在一定大地构造作用范围（沉积盆地）内形成的岩石和岩相共生组合体，它的形成受全球海平面和区域相对海平面的控制，有特定的沉积层序和沉积格架特征。沉积建造在地史上一般经历了大于千万年以上的较长地质过程、沉积过程中包括了若干个岩相。开展建造分析是判别地质构造环境的重要基础工作。建造分析是一项比较复杂的专题研究工作，为了进行大地构造环境分析，划分大地构造相，我们只能依据区调资料为基础，进行概略分析工作。在此介绍沉积建造的概要特征，以供参考。
板块构造格架类型与沉积建造类型分布关系据孟祥化教授（1993），翟裕生教授（1999）补充了有关矿产内容。

表2-7 盆地类型、沉积建造与主要矿产

沉积盆地类型				主要沉积建造及其所属大类		主要矿产
稳定陆壳地区	均匀沉积的克拉通盆地	克拉通陆表海盆地		单陆屑建造	稳定型建造（S）	铁、磷
				铝土铁质建造		铝、铁
				浅海异地碳酸盐建造（异化粒碳酸盐建造）		煤
				海陆交互含煤建造		盐类
				石膏-白云岩建造（S型蒸发岩建造）		铜、铅、锌（红海）
被动大陆边缘区	裂谷-拉张盆地	陆壳内裂谷断陷盆地		复陆屑建造、复陆屑火山沉积建造、大陆火山建造	次稳定型建造（SS）	铜、煤、油
		原始大洋裂谷盆地		复陆屑建造、蒸发岩建造（SS型蒸发岩建造）		铜、铅、锌等（红海）
		被动边缘盆地		礁碳酸盐建造、碳酸盐复理石、蒸发岩建造（SS型）、榴状碳酸盐建造、黑色页岩建造		MTV型层控铅锌黄铁矿
		陆缘裂陷海槽（拗拉槽）		藻礁碳酸盐建造、沥青碳酸盐建造（静海型碳酸盐建造）、海相火山沉积建造		油气、铜、铅、锌、银、SEDEX型
转换断层盆地（走滑盆地）				复陆屑建造（拖曳型体态）
活动边缘区	挤压俯冲盆地		深海沟	混杂式建造、楔型复理石建造、绿岩建造	非稳定型建造（AS）
			斜坡盆地	复理石建造、火山复理石建造
			岛弧、弧前及弧间盆地	火山硅质建造、火山磨拉石含礁迹建造、火山沉积建造、火山复理石建造		铜、铅、锌、银
			边缘海盆地、前陆盆地	陆源复理石建造、磨拉石建造		油气、铅、锌、铜、铀、金
	弧后盆地			火山复理石建造、拉斑玄武岩建造、蒙脱石粘土-火山沉积建造		磷
洋壳区	大洋中脊、远洋深海盆地			红泥微晶碳酸盐建造、大洋软泥沉积、大洋玄武岩建造、远洋复理石（页岩型）		多金属结核

说明：此表矿产部分根据翟裕生教授（1999）《区域成矿学》，盆地类型建造分类根据孟祥化（1993）《沉积盆地与建造层序》

（1）稳定陆壳克拉通盆地的沉积建造：发育于稳定陆壳克拉通盆地的沉积建造：一般发育于稳定大陆板块内的克拉通盆地，主要形成稳定型单陆屑建造，稳定型内源建造，海陆交互相含煤建造，石膏-白云岩建造，稳定型蒸发岩建
A、单陆屑建造：浅海陆源陆棚相沉积环境，由单一而稳定的陆源碎屑沉积物组成，发育石英砾岩、高岭石粘土岩、海绿石岩等共生组成的稳定克拉通陆表海沉积。
B、单陆屑铁质建造：浅海陆源环境，沉积鲕状和肾状赤铁矿，鲕状海绿石岩、石英砂岩、高岭石粘土等。有的地区形成含磷建造，磷酸盐赋存于石英砂岩，粉砂岩的粒间空隙和砂岩夹层中。有的形成生物介壳磷质岩。有的地区形成铝土建造，赋存铝土矿。
C、稳定克拉通盆地内源建造：海滩、潮坪、浅海盆地、小型生物丘环境下形成。发育条带状页岩，竹叶状页岩，鲕状灰岩、薄纹层灰岩、砂屑灰岩、砾屑灰岩等等。
D、海陆交互相含煤建造：三角洲，泻湖沉积环境，由煤层，碳质页岩，石英砂岩、高岭石粘土组成具有海相石灰岩、粘土岩、海绿石粉砂岩、燧石石灰岩交替特征。
E、石膏-白云岩建造：主要为深湖相、萨布哈潮坪相环境，发育白云岩、石膏与石灰岩、泥灰岩共生，有的含石盐层。
（2）陆壳内裂谷系沉积建造：发育大陆板块内部或边缘拉张断陷盆地，主要有复陆屑建造、大陆火山沉积建造、次稳定型蒸发岩建造。
A、复陆屑建造：陆相沉积环境，包括冲积扇、河流、湖泊、沼泽、内陆盐湖等环境，主要由长石、石英为主的砂岩、砂砾岩以及粉砂岩、泥岩组成，根据气候情况不同可形成红色、灰色、杂色建造，往往面积局限，厚度巨大。
B、蒸发岩建造：与复陆屑建造共生或伴生，含有石盐、石膏、白云岩等。
C、大陆火山沉积建造：由大面积、巨厚层的火山熔岩、凝灰岩沉积，在剖面上可夹有沉积岩夹层、有的形成大面积玄武岩。
（3）被动大陆边缘沉积建造：发育相对稳定静止的陆壳或洋壳边界带上。主要形成：海相复陆屑建造、造礁碳酸盐建造、碳酸盐复理石建造，榴状碳酸盐建造等。
A、造礁碳酸盐建造：生物礁相，生物礁灰岩和泥岩带交替出现、其空间形态和相带根据具体环境变化较复杂。
B、碳酸盐复理石建造：由于边缘断裂活动，出现沉降、形成深水碳酸盐相，构成重力流，颗粒流远洋复理石沉积、有的地区发育外来滑塌碳酸盐块体为滑塌岩。
C、榴状碳酸盐建造：浅水鲕状灰岩、叠层石灰岩和深水碳酸盐序列相间交替。形成红色榴状灰岩以及含铁锰榴结核的红色远洋灰岩。
D、海相复陆屑建造：由海相环境下形成的长石、石英质砂岩、砂砾岩组成。
（4）裂陷海槽沉积建造：横切陆壳边缘或延伸到陆壳内部的深海槽。沉积物厚度巨大常达数千米。
A、海底火山喷发沉积建造：由拉斑~偏碱玄武岩组成，裂陷早期发育。
B、陆屑建造：裂陷中期形成巨厚沉积物由石英岩类或三角洲相沉积组成。
C、内源沉积：深水硅酸盐相、发育巨厚层沥青质硅酸盐和叠层石藻礁碳酸盐沉积。
D、陆源泥质建造：发育于裂陷结束期。形成浅水相泥岩。
（5）活动板块边缘及岛弧带沉积建造：主要指发育于板块会聚俯冲带由洋洋、陆洋、洋陆等环境形成，包括深海沟、斜坡盆地、岛弧、弧前及弧后盆地，前陆盆地与边缘盆地等不同构造环境下形成的非稳定型陆源建造，火山沉积建造，内源建造等。
A、陆源建造：包括混杂建造、陆源复理石建造、陆源磨拉石建造。
①混杂建造：指发育在俯冲带，由斜坡带原始复理石沉积与海沟沉积一并带入俯冲带，发生构造混杂作用形成混杂建造。其主要特征是由不同时代的沉积块体同时出现在构造岩带中，不含蛇绿岩的称砂砾岩混杂岩及含有蛇绿岩的蛇绿混杂岩两类。混杂建造既是某种特殊的建造又是板块拼接过程中典型的标志性构造。
② 陆源复理石建造：主要为深海浊流相、深海峡谷扇相，形成砾—砂—泥粒级层序发育完好的复理石层序（鲍马序列）。
③陆源磨拉石建造：由海相和淡水相双旋回组合结构，由陆源碎屑、火山碎屑、杂质粘土等以及颗粒度不等的砂砾岩、泥岩等组成。
B、非稳定型火山沉积建造：
①大洋玄武岩建造（蛇绿岩套）：发育由超镁铁质岩，拉斑玄武岩、酸性火山岩、海相火山碎屑岩等组成，火山岩成份钠质含量高。
②火山硅质建造：由硅质岩、硅质页岩、伴有硬砂岩、凝灰砂岩等。
③火山复理石建造：主要由火山凝灰物质形成的复理石层以及蒙脱石粘土沉积组成。
④火山磨拉石建造：
C、构造环境特点：
①深海沟：主要发育复理石建造，呈楔形条带体、混杂建造、蛇绿混杂建造。
②斜坡盆地：发育混杂建造、复理石建造、火山复理石建造。
③弧前盆地：发育海底火山沉积建造、由火山岛弧熔岩流、火山灰流、集块岩、凝灰岩组成，可见硅质岩、泥岩等夹层或透镜体。
④弧后盆地：发育岛弧火山来源形成的海相火山熔岩建造、火山复理石建造、蒙脱石粘土火山沉积建造。
⑤边缘盆地及前陆盆地：发育陆源复理石建造、磨拉石建造。
（6）大洋中脊扩张过程的沉积建造：
A、发育远洋泥质复理石建造及深海红泥、硅质软泥沉积。
B、洋壳增生环境下大洋中脊不断新生大洋玄武岩，同时还发育火山硅质建造、硅质复理石建造、红泥、微晶碳酸盐建造。
2、岩浆活动构造环境分析
通过研究岩浆活动特征判别构造环境，已经成为地质工作者的基本手段，在此根据邱家骧《应用岩浆岩石学》（1991）《火山岩》（1996）等诠述把不同构造环境下形成的岩浆岩特征概略介绍，以供参考。
(1)
大洋中脊岩浆岩组合特征：
沿大洋中脊张裂构造形成的玄武质岩浆岩，分布大洋中脊。大洋中脊火山岩组合为：拉斑玄武岩、粒玄岩、辉长岩、绿片岩—角闪岩相基性变质岩、超镁铁质岩类。
大洋拉斑玄武岩：具枕状构造、镁铁比值低，高Ca2O、低K2O、87Sr/86Sr初始值低为（0.7029~0.7035），K/Rb值高（500~2000），出现少量大洋斜长花岗岩类，为M型花岗岩。
（2）大洋岛屿（海山）岩浆岩组合：
分布在大洋深海平原形成的火山岛屿以及海山形成火山岛链。火山岩组合：多由碱性火山岩组成，以碱性枕状玄武岩为主，伴生粗面岩和响岩。一般富K2O、贫Na2O、87Sr/86Sr初始值（0.702~0.706），K/Rb值低（500），富轻稀土贫重稀土。花岗岩为大洋斜长花岗岩类。
(2)
岛屿及活动大陆边缘岩浆岩组合特征：
①
拉斑玄武岩系列~钙碱性火山岩系列
分布于岛弧及大陆边缘带中，规模大，活动强烈，分布广泛。可分两个系列岩石组合：
拉斑玄武岩系列：岩石为岛弧拉斑玄武岩，安山岩、英安岩、流纹岩等组成，以玄武岩、安山岩为主。玄武岩一般贫K2O、Na2O，贫TiO2、87Sr/86Sr初始值0.703~0.705，K/Rb值（500~1000），贫轻稀土。
钙碱性系列：岩石以玄武岩、安山岩、流纹岩为主，火山岩以碎屑岩为主。玄武岩和安山岩高Al，低TiO2，和岛弧拉斑玄武岩比较，K2O偏高。K/Rb值（250~500），富轻稀土，87Sr/86Sr初始值为0.703~0.705，0.706~0.710。
上述两类火山岩一般伴生，海洋一侧以拉斑玄武岩为主，向大陆一侧以钙碱性火山岩为主。
②
碱性橄榄玄武岩：
分布于岛弧—大陆边缘火山带的大陆一侧，离岛弧火山带较远，深入大陆内部。岩石组合：碱性橄榄玄武岩、粗面岩、响岩、碱性流纹岩组合。玄武岩类Na2O+K2O含量高，87Sr/86Sr初始值0.7025~0.7033，长英质岩石，87Sr/86Sr初始值0.703~0.710。
③
细碧角斑岩系列：
主要分布于岛弧、弧前、弧后盆地环境。由富钠质熔岩，凝灰岩组成。岩石组合：细碧岩、角斑岩、石英角斑岩、钠质辉绿岩、钠长斑岩等。富钠、低MgO、低CaO。枕状构造发育。
④
超镁铁质岩：
分布于岛弧—大陆边缘造山带，呈透镜状、似层状、不规则状沿构造线呈带状分布，称为阿尔卑斯型超镁铁质岩。岩石组合以各种橄榄岩为主，其次是辉岩。常与辉长岩、辉绿岩共生。岩体普遍蛇纹石化并受强烈变形，经常见于构造混杂岩带。蛇绿岩套：由阿尔卑斯超镁铁质岩体与玄武岩、辉绿岩、细碧岩以及放射虫、有孔虫硅质岩、泥岩等深海沉积物共生，其中火山岩具有岛弧火山岩和大洋火山岩的性质。属于大洋岩石圈的碎片。蛇绿岩、火山岩、硅质岩经常伴生，称为“三位一体”
⑤花岗岩：岛弧带主要发育大洋岛弧M型花岗岩类、大陆边缘I型花岗岩，S型花岗岩类。
(4 ) 大陆岩浆岩
①高原玄武岩：发育于大陆断裂带或裂谷，由拉斑玄武岩和碱性橄榄玄武岩组成。大陆拉斑玄武岩特点为Na/K比值低，K2O含量高，SiO2饱和，87Sr/86Sr初始值0.704~0.712，K/Rb 120~500。碱性橄榄玄武岩、岩性特征和活动大陆边缘的碱性橄榄玄武岩相同。高原玄武岩分布区同时发育辉绿岩墙群。
②碱性岩类：主要发育于大陆裂谷，岩石组合以似长石碱性岩为主，有白榴玄武岩，白榴霞石岩、碧玄岩、霞石岩、响岩等。
③侵入岩类：S型花岗岩类、A型花岗岩、煌斑岩、碳酸岩等。
综上所述，归纳如下：
裂谷环境：形成高原溢流玄武岩、碱性橄榄玄武岩、可见碱性超镁铁质岩、层状镁铁质—超镁铁质岩、碱性岩、煌斑岩、碳酸岩。花岗岩为A型花岗岩、S型花岗岩。
洋盆：大洋拉斑玄武岩、洋岛玄武岩、蛇绿岩套、细碧岩、玄武岩、花岗岩为M型花岗岩。
俯冲：钙碱性火山岩系列及岛弧拉斑玄武岩系列的：玄武岩、安山岩、流纹岩等。花岗岩为I型花岗岩、M型花岗岩、S型花岗岩。
碰撞：榴辉岩—橄榄岩型侵入岩，伴生麻粒岩、紫苏花岗岩、斜长岩、角闪岩等
3、变形构造组合分析（根据马文璞《区域构造解析》（1992）；傅昭仁、蔡学林《变质岩区构造地质学》（1996）综合）
在板块构造作用过程中，无论是洋壳与陆壳的界面，大陆碰撞缝合带，大型地质体之间，地壳不同深度的多层拆离面，都是以断裂带（或韧性剪切带）的面貌出现的，大地构造相边界线的确定主要是断裂构造（脆性的及韧性的），因此，大型变形构造组合分析，以研究断裂带为主。随着造山带从离散、会聚、碰撞、陆内造山发育过程，相应形成了不同的构造组合：现按拉伸、收缩、剪切三种环境下形成的大型变形构造组合简要介绍如下：
（1）伸展构造组合：
马杏垣教授指出：“伸展构造发育于岩石圈演化的所有阶段和广泛不同的构造环境中，它包含着多种构造形迹”，并且把伸展构造划分为三个构造层次：①以脆性块断活动为特征的地壳上层；②由糜棱岩化的热动力变质岩组成的韧性中间层，受层状塑性流动而伸展；③由花岗岩及花岗质、角闪质变质杂岩构成的地壳下层，该层的伸展表现为基性岩墙群和固态对流。
①正断层系：断层倾角较陡，上盘相对下盘下滑的系列断层。
A、非旋转正断层系：断层成平面状、倾角较大，位移过程中两盘断块未发生转动。经常由相向倾斜而形成地堑盆地。露头尺度常见。
B、转动正断层系：断层成平面状，断层倾角逐渐变缓，地层倾向与断层倾向相反，常形成箕状盆地。
C、铲状正断层：断面成铲状，断层倾角浅部陡，到深部变缓，底部并逐渐与顺层滑脱带合并。地层形成不均一掀斜。
②剥离断层系：（滑脱断层、拆离断层）
向深处变缓的大规模正断层，其特征是沿断层的构造滑脱形成构造剥蚀作用和拆离作用，使主动的下盘老岩层被抽拉到地表较浅层次（据宋鸿林等1989，傅昭仁等1992）。
其基本特征：
低角度正断层，位移较大，地壳水平伸展并变薄，出现地层断失，上盘为阶梯状高角度正断层系为脆性变形，下盘岩石为韧性流变构造，形成糜棱岩化剪切带。糜棱面理与剥离断层面平行。一般上盘为未变质或弱变质的沉积火山岩系，下盘通常为角闪岩相、麻粒岩相的深变质岩基底与盖层之间的界面。
有的地区，发育多层滑脱剥离系，构成顺层韧性剪切带，上覆岩系产生顺层位移，变薄和流失，形成近水平的多层滑脱剥离系。
③变质核杂岩
变质核杂岩构造，前已述及，也是伸展构造的一种重要形式。一般指空间上呈穹隆或长垣状背斜，在平面上被盖层环绕的中、深变质基底的构造。经常发育同构造或构造期后侵入岩。在变质基底顶部发育糜棱岩化剪切带，剪切带顶部盖层经常被大型低角度剥离断层切割，上盘盖层直接与变质基底接触。
④断陷盆地：
盆地边界为正断层，经常为同生断层，空间上与造山带并不共生。同生断层的特征如下：断层的断距与地层层位有关，地层越老，断距越大。同一层位，上盘的厚度比下盘大，盆地中心一般靠近断层一侧。此类盆地一般早期为断陷，后期为坳陷。
此类盆地一般发育于板块构造的裂谷及弧后。
（2）收缩构造组合：
收缩构造是板块和地体俯冲、碰撞、拼贴过程中十分重要的构造，收缩构造的发生和演化被认为是造山作用的重要阶段。
根据（蔡学林，傅昭仁，1996年）介绍收缩构造可分三种类型：
第一，
轴水平挤压，形成对称山系和褶皱逆冲互叠扇形构造（如比利牛斯山）
第二，
第二，非共轴水平剪切，形成不对称山系和褶皱—冲断推覆系。（如喜马拉雅山、阿尔卑斯山、阿帕拉契山、秦岭等）；
第三，
第三，斜向挤压，形成侧例山系及各种旋转构造。如多字型、入字型、歹字型褶皱—走滑冲断构造。
①
逆冲和推覆构造系
逆冲断层发生于地壳因挤压而缩短的情况下，老地层推掩到新地层之上，位移很大时，常形成“飞来峰”或“构造窗”。
A、叠瓦扇：一系列倾向相同的逆冲断层呈叠瓦状排列，浅部产状较陡（指造山带形成时的地表），向下部变缓，并向下部倾向收敛，形成共有的产状平缓的底部冲断层。
B、双冲构造：冲断层群向上和向下收敛，由共同的底板断层连接，其间形成叠瓦状排列的夹块群组成。
②板岩劈理带：一般发育于浅变质的浊流沉积岩类及细粒凝灰质地区。其特征如下：板劈理十分发育，常见直立紧密到等斜褶皱，节理发育，常见褶劈理和膝析带叠加于板劈理之上，存在多期变形，褶皱作用过程中纵向构造置换强烈，新生轴面劈理取代原生层理，构成假陡倾单斜岩系。
②
构造混杂岩带：
前已述及构造混杂岩是在板块碰撞作用过程中形成。在造山带，广泛形成的沿带状断续分布的特殊地质体，由受剪切和破碎的岩层或岩体的上下或侧向连续均已受到破坏，不同时代，不同成分，不同构造层次和成因的岩石被混杂堆积在一起。结构上由软弱破碎的基质和不同时代的块体组成，成份上分为含有蛇纹岩、变辉长岩、枕状玄武岩的蛇绿混杂岩，以及不含以上成份的混杂岩。
③
拗曲盆地：
盆地呈长条状，边界为逆冲断层，位于下盘一侧，盆地长轴方向与逆冲断层一致，盆地沉积沿边界断层下盘老地层之下。盆地沉积物来自邻近逆冲抬升的山体，以粗碎屑岩为主。
板块构造的前陆盆地都是坳曲盆地类型，主要形成于造山带前缘比邻克拉通部位，或者和造山带有成因联系的陆块内。
（3）走滑构造组合:
走滑构造的定义是指断裂具有近直立的断裂面,沿其两侧的断块发生相对水平剪切运动,相对位移可达数十公里至数百公里。一般表现为扭性为主，压扭性，张扭性三种形式。
①
走滑断层：
走滑断层是调节变量变化和转换不同性质构造活动的主要形变产物。因此巨型走滑断层的研究对解释大陆地质构造和成矿问题意义十分重要。走滑断层穿切很深，有的穿切地壳至岩石圈。浅部形成脆性变形，向下渐变为韧脆性和韧性剪切带。其寿命和穿切深度相关。
A、
造山带纵向走滑构造：
一般沿山系延伸或低角度相交，产状陡倾，平面较平直，延伸可达数十，数百公里，呈平行排列或斜列，宽可达10-20km，常形成韧性剪切带，拉伸线理产状近水平。一般继承地体拼合面发生；在板块斜向俯冲拼贴过程中经常可形成和海沟平行的纵向逆冲走滑构造，常见位于仰冲板块一侧。
B、
横穿大陆的走滑构造：
横切大陆克拉通和周边造山带的巨型走滑构造，例如：郯庐断裂，长达5000km，宽达数十到数百公里，切割深达莫霍面，左旋平移，地表大部分中新生代地层被盆地沉积物覆盖，有大陆玄武岩喷发。对其位移距离，发育演化历史，构造性质及成因，众多研究者尚有不同的解释。
②
拉分盆地及推隆构造
在雁行排列的走滑断层系中，沿剪切破裂走向滑动时，在走滑断层重叠部分，由于断层运动的应力再分配，形成次生拉张和挤压，当走滑断层沿走向弯曲时，也可形成类似现象。其中由张扭性应力形成凹陷盆地，称为拉分盆地。由压扭性应力形成地垒状隆起，构成压力脊，称为推隆构造。
拉分盆地边界为走滑断裂，沿走向延伸不远，形态近菱形，具有类似的长宽比，盆地内次级褶皱或断层与边界呈大角度相交。此类盆地一般在板块构造活动中形成转换盆地。
推隆构造：一般和拉分盆地在空间上相邻，形态特征和拉分盆地相似，发育平行冲断层，形成双冲构造。http://bbs.3s001.com/