中国开合构造研究的回顾与展望

简介了中国开合构造研究的现状及动向。开合构造是中国学者提出来的一种大地构造理论,它强调开裂运动和聚合运动是统一地球动力体系中的两种基本运动形式。开合构造是从开与合相互对立、相互依存、相互转化中来研究区域地质特征和大地构造演化的。开合构造具旋回性、互补性、层次性、级别性和不均一性等特征。确定开合标志是研究开合构造的基础,建立开合类型是研究开合构造的关键问题。     

开合构造:新全球构造观探索

20世纪60—70年代,是我国大地构造研究领域学术思想最为活跃的时期,1979年全国第二届构造地质学术会上,出现八大学派的领军人物同台亮相阐明各自观点的壮观场面。尔后多旋回学说的领军人黄汲清及其继承人之一姜春发、断块构造学说的领军人张文佑及其继承人之一张抗、区域大地构造学说的领军人马杏垣及其继承人之一杨巍然几乎同时分别提出多旋回手风琴式开合、断块开合和"开""合"构造观点。三大学派殊途同归携手创建了具有中国特色的开合构造理论,开合构造理论是研究开合运动及其形成的地质体的结构构造特征和规律的学科。本文是对开合构造研究的新一轮成果的总结。(1)开合运动的基本属性为:开合运动是一切地质体运动的基本形式;它揭示了各种地质运动之间的内在联系和本质特征;开与合是地球动力学中一对主要矛盾,二者相互依存、相互对立、相互转换,转换点(区)时空的定位具有重要的理论和实践意义。(2)地学开合律为开合运动规律的总结:它包括开合运动规模上的级次性和层次性;时间上的旋回性、空间上的互补性、演化上的方向性,并总结出由简至繁和从点开始、到线、再到面的开合迁移演化模式。(3)开合构造研究中几个重要概念:开合标志是指能确定开合属性的各种地质现象,它是研究开合构造的基础资料;开合建造及建造序列是研究开合过程中物质的组合特征,它们反映了该物质组合形成时的构造环境及开合构造演化的阶段;开合构造类型是根据开合标志的综合,总结出不同级次和层次的开合运动的组合规律,它反映了大陆-大洋开合演化的不同阶段,目前已总结出8种开合构造类型;开合构造单位是开合构造综合特征和开合构造类型空间分布规律的总结,提出了以大陆一级构造单位为开合构造集群的新概念,它强调集群内各地质体具成生联系和它们围绕核心陆块从点(块)到线(带)再到面(体)的演化规律;笔者将亚洲中部划分了4个开合构造集群。(4)在开合运动和旋转运动长期共同作用下,形成了地球的层圈结构和各种地质构造。其中开合运动是主导的,旋转运动则是调整开合运动达到相对稳定的动态平衡状态,称之为开合旋构造体系;动态平衡体系一度或局部被破坏,并经调整达到新平衡的过程称构造运动,诸如导致地史中出现重大地质事件的晋宁运动、加里东运动、海西运动、燕山运动等。旋转运动调整开合运动达到平衡是通过地球旋转速度短暂的细微变化和地球层圈间旋转速度短暂细微的差异而实现的。(5)构造运动是开合旋动态平衡体系一度或局部被破坏,并经调整达到新平衡这一过程的真实记录。构造运动的主要动因是地球的热能和重力能:地核是不断向上提供热能的热能库;重力在核幔边界形成开合构造转换地带,成为以热能为主的综合能量形成和聚集的基地。在一定条件下,富含综合能量的物质,上升至地幔和地壳不同层位与围岩化合或混合成不同特点的熔融热流体,它们是导致各种地质事件的产生和各种地质构造形成的直接原因。(6)活动论和固定论长期争论不休,其焦点是地壳运动是水平运动还是垂直运动为主。通过时空分析,地壳不可能分出是以水平还是垂直运动为主。实际上垂直运动和水平运动共同存在于开合构造体系之中,是开合运动中两种形式——水平开合与垂直开合。因此,垂直运动与水平运动之争无实际意义。     

新疆大地构造演化基本特征

新疆大地构造发展演化经历了 :1.古陆核及原始古陆的形成与解体 ;2 .元古宙末期( 80 0～ 90 0 Ma)联合古陆的形成 ;3.震旦—奥陶纪联合古陆裂解、古亚洲洋形成 ;4 .志留—泥盆纪古亚洲洋俯冲、消减 ;5.泥盆—早二叠世古特提斯洋打开 ,西伯利亚、哈萨克斯坦—准噶尔、塔里木板块聚合 ,亚洲北大陆形成 ,陆内裂陷或有限小洋盆发生 ;6.晚二叠—三叠纪北特提斯拉张成洋 ,由冈瓦纳分离出来的冈底斯中间板块于三叠纪末沿中特提斯洋拼贴于羌塘 (华南 )板块之上 ,并沿北特提斯洋 (康西瓦 )与亚洲北大陆聚合 ;7.侏罗纪班公错—怒江板内洋盆打开 ,晚侏罗世闭合 ;8.白垩—第三纪印度板块向北俯冲 ,拼贴于欧亚大陆南缘。由于陆内俯冲 ,山脉迅速抬升并向盆地推覆 ,形成了新疆复杂的构造格局     

海南岛地壳演化的基本特征

本文系采用历史分析法对海南岛的沉积建造、岩浆建造、变质作用、构造型相进行分析.可将其地壳演化划分为前地槽、地槽、烛台、地洼四个发展阶段;采用动力分析法把具有成生联系的构造成分归为一起。作者认为海南岛存在着古北东,古东西、北北东、南北构造系和环状构造系:用历史和动力综合分析法全面探讨海南岛地壳演化与构造格局变迁特点。可得出结论:其前地槽发展阶段受北东古构造系控制,于地槽发展阶段叠加了东西古构造系:地洼初动期北北东构造系又疊加在东西古构造系之上并产生复合;地洼激烈期北北东向构造系与东西构造系产生联合环状构造系:地洼余动期的东西构造系和南北构造系又先后叠加在环状构造系之上.海南岛地壳在长期复杂多阶段的演化过程中,曾几经左,右旋交替的剪切作用,最终导致形成海南岛环形块体.     

横贯亚洲巨型构造带的基本特征和成矿作用

本文将位于西伯利亚地台与中朝、塔里木地台之间的广大地区称为横贯亚洲巨型构造带（The Trans-Asian Tectonic Mega-Belt：TATMB）.按其发育历史和构造位置,横贯亚洲巨型构造带可大体分为：（1）阿尔泰-萨彦-蒙古-鄂霍茨克构造带、（2）巴尔喀什-兴安构造带和（3）乌拉尔-南天山构造带等三个大的构造带.阿尔泰-萨彦-蒙古-鄂霍茨克构造带以中央蒙古构造线为南界,以叶尼塞-穆亚断裂、贝加尔断裂及斯塔诺夫南缘断裂为北界,与西伯利亚地台毗邻.巴尔喀什-兴安构造带位于中央蒙古构造线以南;其南界的西段为尼古拉耶夫线及南天山北缘断裂,东段以中-朝地台北缘逆冲断层与中-朝地台直接相连.这一构造带又可分为南、北两大亚带,即巴尔喀什-准噶尔-北、中天山-内蒙-锡林浩特亚带和斋桑-额尔齐斯-南蒙古-大兴安岭亚带.乌拉尔-南天山构造带从中国新疆境内西延经中亚地区直达乌拉尔.夹持该巨型构造带的南、北两大陆决,都发育有太古宙和古元古代的结晶基底和中元古代开始的沉积盖层,并在中元古代早期陆块的边缘都出现过裂解事件.然而位于这两大陆块之间的横贯亚洲巨型构造带地区却未见有中-新元古代的沉积盖层直接不整合覆盖在古老的结晶地块之上,也未见有地壳裂解的直接证据.在一些地区寒武纪地层与新元古代晚期地层是连续的.古生代时,该区以发育各类成分的海底喷发火山岩系为特征,其中包括被动陆缘火山岩、岛弧火山岩和洋壳上的喷发物等.整个构造带大致表现为西伯利亚地台和中朝、塔里木地台南、北两大陆块的相向运动和相向增生过程.其发育时间大致始于新元古代,主要为古生代,止于中生代.从晚三叠世开始,该带进入西太平洋边缘活动阶段.从区域成矿作用的角度来看,该区可分出相应的构造-成矿单元：（1）阿尔泰-萨彦-蒙古-鄂霍茨克构造-成矿带,包括1）阿尔泰-萨彦带和2）蒙古-鄂霍茨克带;（2）巴尔喀什-兴安构造-成矿带,包括1）斋桑-额尔齐斯-南蒙古-大兴安岭带和2）巴尔喀什-准噶尔-北、中天山-内蒙-锡林浩特带;（3）南天山构造-成矿带.主要矿种有金、铀、银、铜、钼、铅锌、钨、锡、稀有金属、铁、镍、云母、宝石、萤石、石墨、菱镁矿和沸石等.区内的成矿作用主要与古生代的岩浆作用和热液活动有关;但在蒙古-鄂霍茨克带主要发生在中生代.     

北山造山带大地构造相及构造演化

根据1:25万马鬃山幅区调填图资料,从造山带不同构造单元的火山-沉积建造、岩浆岩序列演化、变质变形特征及时空配位关系研究入手,应用大地构造相划分理论,根据北山多旋回复合造山带的特点,识别出15种大地构造相,并探讨了北山古生代构造格局与构造演化模式.     

闽西南地区大地构造演化和矿床时空分布规律

在充分吸收前人工作成果的基础上,讨论了闽西南地区的主要矿床类型及其特征,将闽西南地区的矿床划分为三个矿床成矿系列:晋宁期与海相火山作用有关的铅、锌、银多金属块状硫化物矿床成矿系列;海西-印支期与火成岩有关的铁、铜、铅、锌多金属矿床成矿系列;燕山期与中酸性火成岩有关的铁、铜、铅、锌、钼、钨、锡、金、银、铀等多金属矿床成矿系列。其中,与燕山期有关的矿床成矿系列可进一步划分为侏罗纪早期与壳幔混合源I型花岗闪长岩有关的铁、铜、铅、锌矿床成矿亚系列;侏罗纪晚期与壳源S型花岗质岩体有关的钨、锡、钼、铋多金属矿床成矿亚系列;早白垩世与壳源型中酸性侵入岩有关的层控矽卡岩型铁、铜、铅、锌、钼多金属矿床成矿亚系列;早白垩世与壳幔混合源型中酸性侵入岩-次火山作用有关的金、银、铜、钼、铅、锌、铀等多金属矿床成矿亚系列。总结研究提出了各成矿(亚)系列的形成背景、时空分布规律,初步认为晋宁期VMS型多金属矿床形成于华南联合陆块拉张裂解形成的政和-大埔海底双峰式火山盆地环境,海西-印支期岩浆热液-斑岩型金属矿床形成于陆内伸展与挤压环境交替出现的岩浆侵入过程中,而燕山期成矿(亚)系列则形成于太平洋构造域时期的陆内伸展与挤压环境交替出现的岩浆侵入与火山喷发的过程中。     

江西新构造运动的基本特征与地震分布规律

本文以新编《江西省区域地质志》总结的地质构造新成果为基础,结合江西省地震局提供的地震记录,对江西省新构造格局、地震活动特点和动力机制进行研究.结果表明,江西省地震震中分布与新构造格局密切相关,地震活动主要发生在北北东向的幕阜山—罗霄山地震活动带和怀玉山—武夷山—九连山地震活动带的南部.进一步理清了江西省主要的破坏性发震断裂和主要发震地区的构造环境,为优化地震区划、地震监测和防震工作提供依据.     

东北地区及邻区晚古生代晚期构造特征及演化规律

本文通过区域物探、地质资料的综合分析和野外调查,在重新厘定了东北地区晚古生代晚期区域断裂构造和区域构造格局的基础上,重点探讨了石炭—二叠纪的沉积构造特征。     

秦岭区前寒武纪构造格局与演化问题探讨

秦岭造山带中夹持大量前寒武纪岩层、地块,筛除后期改造与变位,昨原,它们复杂而多样,不仅是秦岭造山带研究的基础,也是研究早期中国大陆壳形成演化的关键地带。现有的地质、地球化学研究,揭示秦岭区早前寒武纪具非统一多块分离拼合特征,晚期已成为早期化南块的边缘带。中新元古代相应于Ｇｒｅｎｖｉｌｌｉａｎ造山事件和Ｒｏｄｉｎｉａ超大陆全球性构造时期,秦岭区从扩张裂谷系与小洋盆兼杂并存的垂向加积增生构造体制向侧向     

开合构造与沉积层序结构样式

开合运动是地球运动的基本形式,开合构造是地质演化的基本构造。其存在具普遍性,时间上具旋回性,平面上具互补性,垂向上具层次性,规模上具级别性,演化上具不均一性。开合构造与沉积层序结构关系密切。在开裂作用阶段,海侵体系域优势明显,层序结构样式以T型为主;在开裂高峰期或开裂向闭合转换期,海侵体系域与高位体系域优势均不明显,层序结构样式以TH型较多;在闭合阶段,高位体系域优势明显,层序结构样式以H型为主     

马杏垣先生开合构造思想的提出、形成及最新进展

概述了马杏垣院士的学术生平与创建开合构造史实.开合构造提出是中国地球科学"百花齐放,百家争鸣"发展的结果;是黄汲清院士、张文佑院士、马杏垣院士领导的青年团队,在国际板块构造革命的新潮中,根据板块构造登陆存在的巨大问题,结合中国地质构造的特色,依据坚实的实际资料进行深入的全新探索.3位院士领导的团队又联合起来,进行开合构造的长期研究.2002年在构造地质专业委员会支持下,成立了开合构造研究组,召开了开合构造第一次学术研讨会,总结20多年研究成果,出了专刊书集.2015年研究组聚首北京,总结开合构造研究的新成果,并吸取地球物理研究新成果,准确地阐明开合构造的定义,提升了研究方法,总结了开合构造运动和开合构造体系特征,将构造动力来源初始点建立在古登堡面的开合构造转换带上,全新解析了转换带的重要作用,站在星球角度认识开合构造.最后,强调青年研究力量的培养,是开合构造走向世界的重要途径.     

中更新世以来不同时间尺度亚洲中纬度气候演化的区域差异

亚洲中纬度气候主要受两大环流控制,继而划分出受亚洲季风控制季风区和受西风环流控制的西风区。已有研究发现在年代际至千年尺度上,两气候区的湿度演化存在错相位、甚至反相位的现象。文章综述了中更新世以来,多千年至轨道尺度上,两气候区的湿度演化模态的异同,以此深入了解亚洲气候演化的系统性。结果表明：二者的间冰期气候演化的整体趋势存在明显差别,尤其MIS 13以来,二者的演化趋势基本相反。在间冰期的多千年至万年尺度上,二者的气候演化模态呈现非同相位：高精度的释光测年结果显示天山地区的湿度变化滞后于黄土高原地区大概3~5 ka,且该现象在更早的间冰期可重复。在冰期的千年尺度上,两地的湿度演化基本一致,但西风区湿度的波动幅度更大。

     

东北亚地区晚侏罗—白垩纪构造格架主体特点

将东北地区主体构造特征置于东北亚大地构造背景中进行分析,可将东北亚地区晚中生代—古近纪的构造演化划分为3个时段:1)中—晚侏罗世,特提斯洋扩张及古北美大陆板块与古欧亚大陆之间的碰撞,致使蒙古—鄂霍茨克湾闭合,形成大规模深层次逆冲构造;并在南蒙古和华北地块北缘产生远距离的构造叠加效应。2)晚侏罗—早白垩世,特提斯洋板块、古太平洋构造域(包括古太平洋和伊泽纳奇板块)与古欧亚大陆之间的联合作用,导致亚洲东部大陆地壳向东蠕散、伸展和断块活动,伴随发育小型断陷盆地和变质核杂岩。3)早白垩世末(阿尔布晚期)—新近纪(中新世),特提斯洋板块(后期包括印度大陆)、太平洋构造域与欧亚大陆间的联合作用,导致古太平洋(或伊泽纳奇板块)消失及鄂霍茨克海微板块与欧亚大陆之间的碰撞,在大陆边缘叠加形成火山-深成岩带和坳陷盆地。在100～40Ma期间,太平洋构造域与欧亚大陆之间的相互作用,对欧亚大陆东部边缘产生重大影响,在导致大陆岩石圈-地壳减薄、地幔类型转变和强烈深成构造-岩浆活动的同时,也产生一系列与大陆边缘断块活动有关的浅层效应。     

日本海陨击事件与新生代东亚大地构造演化

北太平洋及东亚地区在始新世左右发生了一系列重大地质事件:日本海发生开裂;日本西南和中国板块北部发生顺时针旋转(>20°);NNW向运动的太平洋板块突然改变方向开始NWW向运动;郯庐断裂带由强烈断陷造成快速冷却事件;渤海湾盆地出现地幔热异常开始形成裂谷系;阿尔金断裂开始脉冲式走滑;贝加尔湖裂谷开始形成。这些重大地质事件的发生都与日本海陨击事件相关。     

东亚及其大陆边缘新生代构造迁移与盆地演化

构造迁移是盆地发展演化过程中十分普遍的地质现象,但西太平洋地区相关研究程度较低,本文基于近10年来对中国东部海域渤海湾盆地、南黄海盆地、东海陆架盆地和南海盆地等所开展的大量研究工作,并综合前人研究成果,对西太平洋地区中最具有代表性的中国东部及邻近海域的新生代构造迁移特征进行了系统讨论.西太平洋活动大陆边缘位于欧亚、太平洋和印度三大板块的交汇处,占据了全球板块汇聚中心的独特位置,并同时受到印度板块的挤入、太平洋板块的后退式俯冲、台湾造山带的楔入的联合作用,自新生代以来,形成了宽阔的自西向东后退式的沟弧盆体系.中国东部及邻区作为西太平活动大陆边缘的重要组成部分,在这个大地构造背景下,新生代的构造特征总体也表现出自西向东的迁移规律,具体表现在盆地的断裂活动性、沉积作用、断陷的萎缩与消亡等自西向东变新逐步演化,新生代的生、储、盖、圈、运、保六大油气成藏要素也表现出西早东晚、自西向东迁移的特征.这种成藏规律的识别对于中国东部油气、天然气水合物勘探具有非常重要的指导意义.最后,从板缘、板内和板下过程和机制,探讨了盆内和盆间的新生代构造迁移机制,这种构造-岩浆-成盆-成藏等的向洋变新迁移和跃迁是晚中生代以来挤出构造和新生代北西向壳内伸展、印度和欧亚板块碰撞诱发的软流圈向东流动的远程效应及太平洋俯冲带的跃迁式东撤的联合效应.     

开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制

开合构造总体上可以表述为:地球膨胀为开,收缩为合;垂向上地球物质离心(地心)运动为开,向心运动为合;水平方向上地球物质相背运动为开,相向运动为合。从驱动机制角度,我们把以热力(热能)为主体驱动的上浮物质运动定义为开;将重力(势能)为主体驱动的下沉物质运动定义为合。因此,开与合是一个高度综合的概念,具有广阔的内涵,开合运动是联系一切地质运动和地质科学的纽带。开合运动具有同步统一性,即垂向的开在水平方向也表现为开;垂向开得强烈,水平方向同样开得强烈,反之亦然。地球刚形成时诸多开合构造是无序的,地球的旋转运动统领地球上所有物质、能量、运动和大大小小的各种开合构造于旋转运动中,并将它们调剂到有序状态。简言之开合构造体系是开合旋运动长期作用下形成的不同时期、不同层次、不同级别的开合旋回组成的动态平衡构造体系。本文总结了地球开合旋构造体系物质组成、结构构造特征和规律,建立了开合旋复杂构造体系简要模型。提出平衡体系的形成机制是开合旋运动遵循地球重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何淘汰生长(垂直地心生长)和物质均匀化四条自然演化规律,其中重力均衡准则是主导的。由于地质事件(构造运动)在破坏开合旋平衡体系的同时,经常直接或间接向体系内输入新能量,往往使新的旋回比老旋回的结构构造更符合地质演化的自然规律,于是使地球显得更强大而有活力。这一次又一次的地质事件(构造运动)是开合旋构造体系螺旋式向前发展的动因。本文最后用开合构造观点探讨了地球的形成和演化,分析了板块构造运动的动力学过程。     

老挝及邻区构造单元划分与构造演化

藏东南三江—印支地区是世界构造地质研究的热点地区之一,而老挝位于中南半岛中北部,相比于周边邻区地质研究程度较低。文章结合近年来参加项目研究成果,综合前人研究资料,通过区域对比分析,总结归纳区内各构造单元的延伸趋势及其相互关系,对老挝及邻区进行构造单元划分,并初步概括了老挝及邻区的大地构造演化史。基于区域构造-岩石组合的分布发育及时空属性特征,文章将该区划分为7个三级构造单元:景洪—素可泰火山弧、难河—程逸缝合带、思茅—彭世洛地块、奠边府—黎府缝合带、万象—昆嵩地块、色潘—三岐缝合带、长山地块。研究区在不同地质历史阶段具有多重大地构造属性,总体上经历了3个重要大地构造演化阶段:前特提斯演化、特提斯演化和中新生代陆内演化阶段。前特提斯演化时期,主体表现为昆嵩、长山古地块的形成,一直到早古生代都具有亲扬子—华南地块的大地构造属性。自中晚古生代至早中生代为古特提斯演化时期,表现为以奠边府—黎府洋、色潘—三岐洋、难河—程逸弧后洋及邻区马江洋为主导的洋陆构造演化格局。晚中生代—新生代则为板内伸展、走滑、地壳物质均衡调整及伴生的盆地形成、碱性岩浆活动等作用期,也是区内现今地质构造格局的定形期。     

中国东部中—新生代大陆构造的形成与演化

20世纪60年代提出的"威尔逊旋回"以关闭洋盆两侧板块的碰撞作为板块运动旋回的终结,然而板块构造学说"登陆"20多年来的实践说明这种认识是不全面的。大陆弥散而宽广的陆内变形说明洋盆闭合两侧板块的碰撞并未终止板内构造作用。古亚洲大陆形成后中国东部中—新生代广泛发育的板内构造变形、岩浆活动、克拉通内盆地的形成都和古亚洲大陆南、北,印度洋和北冰洋洋脊的持续扩张、西太平洋和菲律宾洋壳的俯冲相关。本文拟厘清中国东部中—新生代大陆构造形成与演化的重大事件、构造性质、形成背景及其时空展布:(1)晚海西—印支期古特提斯洋关闭陆块拼合碰撞古亚洲大陆雏形形成;(2)晚侏罗—早白垩世蒙古—鄂霍茨克海闭合,陆-陆碰撞古亚洲大陆形成,挤压逆冲推覆构造在陆内变形中形成高潮,西太平洋伊佐奈岐洋壳板块的斜俯冲叠加了自东而西的影响;(3)早白垩世晚期—古近纪加厚地壳-岩石圈减薄、转型,陆内伸展变形达到高潮,大陆克拉通泛盆地、准平原化;(4)始新世晚期—早中新世(40~23 Ma)太平洋板块运动转向对东亚大陆NWW向的挤压和印度洋脊扩张印—澳板块对古亚洲南部陆-陆碰撞挤压的叠加,形成中国东部新生的构造地貌;(5)中-上新世—早更新世受东亚—西太平洋巨型裂谷系和印度洋中脊扩张的叠加影响,中国东部岩石圈地幔隆升、地壳减薄,陆缘、陆内伸展变形相继形成边缘海、岛弧、裂谷型盆地和剥蚀高原地貌;(6)早更新世晚期(0.9~0.8 Ma)—晚更新世末(0.01 Ma)中国东部大陆构造地貌基本形成。     

塔里木盆地、柴达木盆地的开合旋回

塔里木、柴达木显生宙盆地演化经历了3个开合旋回,即震旦纪—中泥盆世(Z—D2)开合旋回、晚泥盆世—三叠纪(D3—T)开合旋回和侏罗纪—第四纪(J—Q)构造旋回,可能与古亚洲洋和特提斯洋在不同阶段伸展张裂、俯冲消减和闭合作用有关。塔里木、柴达木显生宙盆地演化可进一步划分为6个演化阶段:震旦纪—早奥陶世为克拉通内裂陷盆地阶段,中奥陶世—中泥盆世为克拉通内挤压盆地阶段熏晚泥盆世—早二叠世为弧后裂陷盆地阶段,晚二叠世—三叠纪为弧后前陆盆地阶段熏侏罗纪—古近纪为前陆盆地阶段,新近纪—第四纪在塔里木前陆盆地性质明显,而在柴达木则表现为强烈挤压坳陷。