山东重大基础地质问题研究进展

在1∶50万山东省大地构造相图编制和大地构造相综合研究的基础上,作者对山东重大基础地质问题提出了新的划分方案.山东地块是经多期增生和碰撞、镶嵌、叠覆而成的,其漫长的地质构造演化具明显的阶段性,可分为前南华纪、南华纪-中三叠世和晚三叠世-第四纪三大构造演化阶段.大地构造分区分为陆块区、造山系和叠加造山-裂谷系,划分出3个Ⅰ级构造单元、5个Ⅱ级构造单元、18个Ⅲ级构造单元和55个Ⅳ级构造单元.基于鲁东和鲁西地区在地层建造、岩浆活动、构造格局和成矿作用等存在的重大差异性,新厘定的渤海陆块作为华北陆块区之下的Ⅱ级构造单元.厘定大别-苏鲁造山带的北部边界、鲁西陆块与渤海陆块的边界.对古元古代荆山群、粉子山群形成的构造环境进行了深入探讨,认为是弧后盆地靠近大陆边缘一侧的构造背景,在古元古代晚期的造山过程中,粉子山群和荆山群等均卷入了造山过程,其中荆山群发生了深俯冲及高压麻粒岩相变质作用.胶东地区构造-岩浆事件和金矿成矿作用受控于特提斯、古亚洲洋和太平洋三大构造域,金矿形成于中生代构造体制转折和岩石圈减薄的动力学背景,与华北板块和扬子板块碰撞及太平洋板块的俯冲机制存在密切成因关系.     

华北北部中新生代构造体制的转换过程

华北北部位于古亚洲和太平洋两大全球性构造域的交叠部位,其中新生代断裂演化、区域性不整合界面和盆地演化的地质事实显示华北北部中新生代存在5个挤压作用时期。自老至新为:①中三叠世末挤压期(老虎沟组或杏石口组前挤压期,峰值年龄 ≥ 215Ma);②早侏罗世末挤压期(海房沟组或九龙山组前挤压期,峰值年龄 ≥ 178Ma);③晚侏罗世末挤压期(义县组或东岭台组前挤压期,峰值年龄 ≥ 135Ma);④晚白垩世末挤压期(古近系前挤压期,峰值年龄65Ma);⑤古近纪末挤压期(新近纪前挤压期,峰值年龄25Ma).5个挤压期在时间上相对较短,并为6个时间较长,构造运动相对和缓或伸展的成盆沉积期一一隔开。6个成盆沉积期包括:早中三叠世、晚三叠世-早侏罗世、中晚侏罗世、白垩纪、古近纪、新近纪-第四纪。其中,中晚侏罗世、白垩纪、古近纪、新近纪-第四纪具有明显的伸展作用特征。也就是说,华北北部中新生代的构造演化过程是在前中生代华北克拉通岩石圈基础上发育起来的克拉通内(陆内或板内)成盆沉积与挤压变形的交替演化过程,在这一构造演化过程中,挤压作用和伸展作用均占有重要位置,总体来讲,挤压作用由强变弱,伸展作用由弱变强。伸展作用持续的时间长,挤压作用持续时间则相对较短。挤压作用和伸展作用交替出现,挤压构造和伸展构造间互发育。华北北部中新生代这种构造体制的转换过程,记录了从古亚洲洋构造域汇聚构造体制向太平洋构造域俯冲构造体制转换的大陆动力学过程。      

东海陆架盆地南部中生代演化与动力学转换过程

东海陆架盆地处于欧亚板块东南缘,其构造演化、动力学机制转换同太平洋板块与欧亚板块碰撞及印度-澳大利亚板块远程推挤效应有关。中生代以来,该盆地形成和演化过程受到古太平洋板块多期俯冲及多构造体系的叠加改造,地质构造和地球物理场复杂,盆地演化及动力学过程等一直是争论的焦点。本文利用最新调查资料,通过构造物理模拟实验、构造解析和平衡地质复原剖面等方法,结合区域构造背景,系统分析了东海陆架盆地中生代演化过程,探讨了其构造动力学转换过程。研究认为东海陆架盆地自中生代以来经历了晚三叠世前的被动大陆边缘和晚三叠世-中侏罗世活动大陆边缘挤压坳陷型盆地阶段,挤压应力来源于伊泽奈崎板块向欧亚大陆板块的低角度俯冲;早白垩世晚期-晚白垩世活动陆缘伸展断陷型盆地阶段,应力来源于太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤导致的岩石圈减薄作用;古近纪为弧后伸展断陷型盆地阶段。同时认为东海陆架盆地古特提斯构造域向古太平洋构造域转换的时间应该发生在中三叠世末期,古太平洋板块低角度俯冲和俯冲后撤代表华南中生代深部地质过程。     

燕山东段下辽河地区中新生代盆山构造演化

笔者通过分析燕山东段-下辽河地区的前中生代构造背景和中新生代盆山构造演化认为,该区中新生代的构造演化过程是在前中生代华北克拉通岩石图基础上发育起来的克拉通内(陆内或板内)盆山构造与挤压构造的交替演化过程,经历了早-中三叠世、晚三叠世-早侏罗世、中-晚侏罗世、白垩纪、新生代5个盆山构造演化阶段和中三叠世末、早侏罗世末、晚侏罗世末和白垩纪末、老第三纪末5期挤压作用。每次挤压作用都使得早期盆地萎缩或消亡,造成早期盆地反转。中-晚侏罗世、白垩纪和新生代三个阶段的伸展作用形成中-晚侏罗世断陷盆地、白垩纪断陷盆地和新生代裂谷盆地。在这一构造演化过程中,挤压作用和伸展作用交替出现,挤压构造和伸展构造间互发育。      

东北亚早中生代火成岩组合的时空变异:对古太平洋板块俯冲开始时间的制约

本文系统总结了东北亚早中生代火成岩的岩石组合及其空间变异,讨论了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用开始的时间和早中生代岩浆作用与古亚洲洋构造体系、蒙古-鄂霍茨克构造体系以及扬子与华北克拉通俯冲碰撞作用之间的关系。东北亚早中生代岩浆作用划分成3期:早-中三叠世、晚三叠世和早侏罗世。额尔古纳地块上早中生代钙碱性岩浆作用揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生;华北克拉通北缘三叠纪碱性和双峰式岩浆作用揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;吉黑东部晚三叠世A型流纹岩、双峰式岩浆作用与稳定陆缘沉积一起暗示了伸展环境和被动陆缘背景,而早侏罗世钙碱性岩浆作用及其成分极性与陆缘增生杂岩一起揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的开始。     

大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例

大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1∶200万编图研究基础上, 本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究, 借鉴比较大地构造理论, 对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究, 提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TTG杂岩及表壳岩系组成, 新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程, 造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段, 古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合, 形成超级克拉通, 并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后, 华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程, 从超级克拉通裂解, 开始了独立的构造演化, 在伸展构造背景下, 克拉通基底被强烈隆升冷却, 经历风化剥蚀, 发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.      

华北克拉通构造演化

华北克拉通是中国大陆的主要构造单元,从早期到中生代以来的地质记录较完整,受到国际关注,是大陆形成和演化研究的天然实验室。华北克拉通的构造演化可以分为八个大的阶段:陆核形成阶段;陆壳巨量生长阶段;微陆块拼合与克拉通化;古元古代大氧化事件与地球环境剧变;古元古代活动带构造与高级麻粒岩相变质作用;中-新元古代多期裂谷与地球中年调整期;古生代边缘造山;中生代构造转折与去克拉通化。华北克拉通的大陆演化显示了地球的进化和不可逆过程,特别是热体制的演变。早期陆核的成因仍存在争议,但是陆壳由小到大、多阶段生长的过程是明确的。25亿年前后的克拉通化是最具显示度的地质事件,微陆块的拼合是大陆聚合和形成稳定克拉通的主要过程,已经被揭示。但是由绿岩带-高级区构成的穹隆-龙骨构造并不遵从板块构造的基本构造样式。经历了太古宙与元古宙分界时期的"静寂期"之后,华北克拉通记录了与全球休伦冰期以及大氧化事件相关的地质活动。古元古代活动带则记录了裂谷-俯冲-碰撞的过程,具有显生宙造山带的某些特征,伴有高级麻粒岩岩相的变质作用,暗示了早期板块构造的出现。从约18~8亿年长达十亿年或更长的时限里,华北克拉通一直处于伸展环境,发育多期裂谷,有多期陆内岩浆活动,是岩石圈结构和下地壳组成的关键调整期。从古生代起,华北的南、北缘都经历了现代板块构造意义的造山事件,显示了华北克拉通古陆通过古蒙古洋和古秦岭洋与相邻陆块之间的构造活动,分别称为兴蒙造山带和秦岭-大别造山带。中生代的华北克拉通出现构造体制的转折和地壳活化,表现为岩石圈减薄和大量壳熔花岗岩的出现。古太平洋板块的活动显然是重要因素之一,但周边其它陆块的作用也是重要的,克拉通破坏机制及其内涵的研究还有进一步深化的空间。华北克拉通的构造演化有其特点,也具有全球意义。      

兴蒙造山带的基底属性与构造演化过程

为了解兴蒙造山带基底属性和多个构造体系演化与叠加历史,系统总结了近年来在基础地质研究中取得的新成果,并利用这些成果讨论了兴蒙造山带的基底属性与演化历史.兴蒙造山带是指我国东北地区古生代构造作用影响的地区,这些地区也遭受了中生代构造作用的叠加与改造.兴蒙造山带主要由微陆块和其间的造山带组成.虽然传统上认为属于前寒武纪结晶基底的地质体主要已解体为古生代和早中生代,但随着新太古代和古元古代地质体的相继发现,以及新生代玄武岩中幔源古元古代橄榄岩包体的发现,可以判定兴蒙造山带内微陆块应具有古老的前寒武纪基底,并且壳幔是耦合的.微陆块内部地壳增生以垂向增生为主,且主要发生在新元古代和中元古代,以及次要的新太古代和古生代.相反,陆块间造山带或岛弧地体的陆壳则以侧向增生为主,且主要发生在新元古代和古生代.额尔古纳地块与兴安地块的拼合发生在早古生代早期;兴安地块与松嫩地块的拼合发生在早石炭世晚期;松嫩地块与佳木斯地块的拼合发生在早古生代晚期,中生代早期又经历了裂解与再闭合的构造演化过程;华北克拉通北缘增生杂岩带与北方微陆块群的最终拼合发生在晚二叠世-中三叠世,古亚洲洋的最终闭合发生在中三叠世,且为剪刀式闭合.晚古生代晚期蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生以及早中生代(三叠纪-早侏罗世)的持续南向俯冲,控制了大兴安岭-冀北-辽西地区的岩浆活动,蒙古-鄂霍茨克大洋的闭合发生在中侏罗世,晚侏罗世-早白垩世主要表现为闭合后的伸展环境.古太平洋板块中生代的俯冲起始时间为早侏罗世,晚侏罗世-早白垩世早期东北亚陆缘主要表现为走滑的构造属性和陆缘地体从低纬度到高纬度的构造就位过程,早白垩世晚期-古近纪岩浆作用的向东收缩揭示了古太平洋板块的持续俯冲和俯冲板片的后撤过程,古近纪晚期日本海的打开标志着东北亚陆缘从活动陆缘已经转变为沟-弧-盆体系,并且标志着东亚大地幔楔的形成.     

太行山东麓断裂带中、新生代构造应力场及转换机制

太行山东麓NNE向断裂带,主要由太行山大断裂和太行山山前断裂组成,统称为太行山东麓断裂带。通过节理统计和野外构造观测,对太行山东麓断裂带进行了构造应力场分析,探讨其中、新生代构造应力场差异和应力场的转换机制。研究结果表明,该区自中生代以来发生了5期局部应力场的变化,其最大主压应力轴方位分别为NW向、NE向、NWW向、近SN向(NNE或NNW向)和NEE向。这5期应力场分别对应中侏罗世-早白垩世的燕山期NW-SE向挤压、古新世-始新世NE-SW向挤压、始新世-渐新世NWW向挤压、中新世-早更新世近SN向挤压以及中更新世以来NEE向挤压。区域对比表明,总体上为两大动力系统引发的应力场交替,转换机制可能为:早期挤压受太平洋板块向西俯冲到东亚安第斯型大陆边缘导致华北克拉通破坏的影响;中期受太平洋板块俯冲方向转变制约;晚期伸展则与印度和欧亚板块碰撞激发的软流圈向东的扩张效应和太平洋俯冲带跃迁式东撤的联合效应–区域性"东进西退"深部机制有关。     

南华北盆地与东秦岭—大别造山带的耦合关系

南华北盆地包括周口坳陷和合肥坳陷 ,是横跨在华北地块南部和华北地块南缘构造带之上的具有挤压和伸展双重性质的叠合盆地。受东秦岭—大别造山带的影响 ,它在中生代表现为东秦岭—大别山北麓冲断带前沿的前陆盆地 ,到新生代转化为断陷盆地。区域上 ,南华北盆地和东秦岭—大别造山带跨越四大构造单元 ,由南向北依次为扬子板块、南秦岭—大别 (包括南大别碰撞杂岩带和北大别弧杂岩带 )构造带、北秦岭—北淮阳构造带、华北地块南缘构造带和华北板块。其间分布着 5条主要断裂 ,即襄樊—广济断裂、桐柏—磨子潭断裂、方城—舒城断裂、确山—合肥…