幻灯片1Chapter 4 Historical tectonics第四章历史大地构造学4.1 Methodology of historical tectonics历史大地构造及其分析方法4.2 What are a platform & geosyncline地槽、地台的概念4.3 Outline of plate tectonics板块构造简介4.4 How to reconstruct a paleoplate古板块的恢复方法4.5 Tectonic province, cycle & stage大地构造分区、旋回和阶段幻灯片2第四章历史大地构造学第一节历史大地构造及分析方法地层发育的控制因素:大地构造控制着地层的发育。
一、历史构造分析:通过对不同地区、不同时期地层进行综合研究,确定其构造发展状态和过程,划分构造演化阶段和大地构造分区,恢复不同地区、不同块体之间的相互关系及演化过程即为历史构造分析。
推断地层形成的大地构造环境、性质和演化幻灯片3第一节历史大地构造及分析方法研究岩石的新老关系及确定地质年代根据岩石特征及所含化石确定沉积环境、再造古地理、古气候研究地壳发展演化规律地层的发育和岩相变化严格地受到了大地构造的控制;只有搞清楚了大地构造分区,才能更好地掌握地层分布规律幻灯片4二、构造性质/Tectonic characters 全球构造性质分类1、稳定-stable: 地震、火山活动少,地貌反差强度低2、活动-active: 地震、火山活动频繁,地貌反差强度高3、过渡-transitional: 介于二者之间幻灯片5稳定、过渡型、不稳定型构造环境在海陆的分布1、稳定型:陆:广阔的准平原,内陆盆地,近海平原海:广阔的陆表海,陆棚海2、不稳定型:陆:强烈上升的高峻山系和巨大的陆缘火山活动带。
海:大陆边缘的弧后海,弧间海,深海沟,远洋盆地3、过渡型:陆:近海沉陷盆地,海陆交互带海:大陆斜坡幻灯片6Methodology of historical tectonics三、历史大地构造的分析方法(一) Composition, texture & morphology地层成分、结构和体态分析(二)Thickness-facies厚度-相分析(三)Analysis of sed. association & basin沉积组合和沉积盆地分析(四)Analysis of tectonic movement, metamorphism& magmatic activity构造运动、变质作用和岩浆活动分析幻灯片7(一)地层成分、结构和体态分析Quartz sandstoneArkoseGraywacke成分分析幻灯片8(一)不同大地构造性质的地层成分、结构和体态特征稳定区:成分,结构成熟度均较高,沉积体一般为板状或席状沉,积旋回简单。
石英岩砾岩及等石英岩砾石组成的砾岩(石英质砾石);石英碎屑及等石英碎屑组成的砂岩(石英砂岩);稳定组分的泥岩(如高岭石粘土岩);稳定组分的可燃有机岩(如孢子煤、树皮煤)。
过渡区:花岗岩砾石及等花岗岩砾石组成的砾岩。
长石碎屑及等长石碎屑组成的砂岩(如长石砂岩、长石质石英砂岩);次稳定组分的泥岩(如水云母粘土岩),次稳定组分的可燃有机岩,沉积体一般为楔状带状、收缩体,沉积旋回复杂而结构清晰。
活动区:成分,结构成熟度均较低,沉积体一般为扇状。
扩张体、移位体,沉积旋回复杂,从节奏明显到无节奏。
杂砾岩;岩屑并包含火山碎组分和基质很高的砂岩(杂砂岩、硬砂岩)非稳定组分的泥岩(如杂粘土岩);非稳定组分的可燃有机岩,如杂有机岩类。
幻灯片9成分和体态分析席状楔状幻灯片10成分和体态分析幻灯片11(二)沉积厚度分析沉积物的古环境和厚度分析是判断地壳垂向运动的幅度和速率的重要手段。
(1)补偿盆地:基底下降速率和沉积速率大体一致,致使古水深不变,岩相类型不发生较大变化。
地层沉积的厚度大致等于沉积基盘(沉积前的地面)下降的幅度。
(2)非补偿盆地:沉积基底下降速率高于沉积速率,即沉积区的底盘沉陷迅速,而沉积物供给少,沉积物不足以补偿下降幅度,致使水深加大,表现为海进。
(3)超补偿盆地:沉积物的沉积速率高于沉积基底下降速率,使水体深度减小,沉积物厚度大于沉积基底下降的幅度,表现为海退。
幻灯片12补偿compensation厚度→升降幅度→构造性质非补偿starvation超补偿Over-supply幻灯片13(三)沉积组合(或沉积建造)分析(1)、概念:在一定时期内形成的、能够反映其沉积过程主要构造环境的沉积岩共生综合体概念核心:1 沉积时的构造条件2 较长时期3 一定的区域范围4 综合特征(组分-结构-构造等)(2)、构造背景分类:稳定、过渡、活动三种类型幻灯片14沉积组合与构造性质幻灯片15板块背景下的部分沉积盆地分布示意图(据Dickinson, 1974)沉积盆地的类型和特征与其所处的大地构造位置密切相关,大地构造状态决定了盆地的类型和特征。
因此,通过了解盆地沉积物组分、沉积相、沉积体系及其时空关系、古水流分布格局等,可以恢复盆地的性质和类型,确定盆地的大地构造背景及其演化幻灯片16(四)构造运动、变质作用和岩浆活动分析构造运动是通过地层的变形表现出来的,如果地层褶皱强烈,呈紧闭状态线型延伸,甚至出现大型倒转褶皱,大型逆断层或推覆体,表明这套地层受过强大的水平挤压,当时地壳处于活动状态。
如果地层比较平缓或只有轻微舒缓褶皱,断层不太发育,只有为数不多的正断层,表明这套地层没有受过强大水平挤压,没经过剧烈的构造运动,形成以后一直处于相对稳定的构造环境。
地层中岩浆岩越多,地层岩石变质越深越普遍,表明地层所经受的构造运动越强烈。
如地台基底中含有大量岩浆岩,变质深而普遍,说明基底岩系是在强烈普遍活动的构造环境中形成的,相反,地台盖层岩系中很少岩浆岩和变质现象,表明是在稳定构造环境中形成的。
幻灯片17第二节地槽和地台概念一、地槽(geosyncline):是大陆边缘或大陆之间的槽状强烈活动带,早期强烈下降,后期强烈上升,最后上升形成褶皱山系,以发育巨厚海相沉积为主的活动大地构造单元.二、地台(platform):古生代以前固结的,具有平整沉积盖层的稳定大地构造单元,通常由基底和盖层两部分组成,其间为大型的角度不整合面。
幻灯片18三、地槽的特点1、规模巨大的槽状地壳构造活动带,长可达数千公里,宽可达数百公里(狭长的带状);2、早期强烈沉降、呈岛弧海环境,接受巨厚海相沉积及海底火山爆发,岩相厚度变化显著(厚度大,岩浆活动强烈);3、晚期遭受强烈的构造变动(褶皱、岩浆侵入、区域变质),逐步升起脱离海侵,最后转化为高峻的褶皱山系(岩浆活动和构造活动强烈,形成山脉);4、地槽中心含有大量火山物质,称为优地槽;地槽外侧不含或极少火山物质,称为冒地槽幻灯片19四、地台的特点:1、具有双层结构2、面积大,轮廓一般呈方圆形3、基底是由遭受强烈褶皱和岩浆活动的(古生代以前)古老的结晶变质岩系组成,变质前的原岩为巨厚的活动类型沉积4、盖层未遭受重要构造变动,代表地史中稳定的沉积组合类型5、现代地形一般是丘陵、平原、高原或平坦广阔的浅海区6、基底和盖层之间存在明显的区域性角度不整合,反映了地台区地壳构造性质由活动转化为稳定的一次重要质变。
幻灯片20大地构造分区图格陵兰地台区燕山褶皱带加里东褶皱带西伯利亚地台区喜马拉雅褶皱带加里东褶皱带北美地台区东欧地台区加里东褶皱带燕山褶皱带海西褶皱带加里东褶皱带海西褶皱带塔里木地台区中朝地台区喜马拉雅褶皱带燕山褶皱带扬子地块海西褶皱带阿拉伯地块印度地台区燕山褶皱带喜马拉雅褶皱带海西及印支褶皱带非洲地台区喜马拉雅褶皱带南美地台区喜马拉雅褶皱带澳大利亚地台区海西褶皱带地台和地槽空间上相互过渡,时间上可以相互转化。
地槽旋回:是一个地槽从开裂沉降、闭合褶皱、升起成山的·全过程海西褶皱带幻灯片21第三节板块构造简介大陆和海洋的空间位置,包括互相之间的位置以及对于地级和赤道的位置,在地史发展中到底是基本未变抑或发生过大规模漂移?“一、板块学说地球表面是由为数不多,大小不等的岩石圈板状体拼合而成的.板块之间通常以大洋中脊、海沟、转换断层、大陆裂谷和褶皱带等为边界.板块间的离合碰撞及其相关地质现象主要发生在板块的边缘.岩石圈板块能够在塑性的软流圈上逐渐滑动、这些板状体(板块)相对于赤道或地极可发生大规模的横向水平位移。
板块边界(各种构造活动带)是地球表面构造运动最活跃、最集中的地带幻灯片22世界六大板块幻灯片23全球地震灾害分布图幻灯片24板块学说认为,大陆板块和大洋盆地在地质历史时期并非一成不变和永恒存在的。
大陆板块的分离导致大洋盆地的形成;大洋盆地的萎缩、封闭导致大陆板块的聚合;大陆板块之间的碰撞导致造山带的形成。
加拿大地质学家威尔逊(1973)根据现代大陆和大洋的实例归纳了大陆板块离合和大洋盆地演化的发展旋回模式,即威尔逊旋回。
他把洋盆演化分为六个阶段:幻灯片25幻灯片26联合古陆的组成:北方陆块群(劳俄、西伯利亚、哈萨克斯坦)华夏陆块群(早古生代末,扬子、华夏(包括黄海-东海-南海古陆)、中朝、柴达木、塔里木、昆仑-北羌塘-昌都-印支等陆块曾一度拼贴在一起,形成统一的大陆)特提斯洋冈瓦纳大陆:南极大陆、美洲、非洲、澳大利亚以及印度半岛和阿拉伯半岛。
北方大陆(劳亚大陆)幻灯片27二、板块边界分类离散型边界:如洋中脊、大陆裂谷聚合型边界:如太平洋两侧的海沟带(即发生洋壳俯冲消减的Benioff带)平错型板块边界:以转换断层为特色东非裂谷大西洋中脊幻灯片28B-typeA-typeO-type?会聚型/convergentB-type subduction/洋-陆A-type subduction/陆-陆Oceanic plate subductingunder oceanic plate/洋-洋幻灯片29平错型幻灯片30三、板块构造的空间模式(大陆边缘类型)1、主动大陆边缘类型:洋壳板块与陆壳板块间俯冲消减B式俯冲:如太平洋板块与欧亚板块的俯冲,存在海沟—火山岛弧—弧后盆地(边缘海)体系(西太平洋型),又如南美西缘,存在海沟—火山岛弧(安底斯型)A式俯冲:如阿尔卑斯—喜马拉雅山系,古洋壳板块已全部俯冲消失,两块大陆板块直接碰撞(阿尔卑斯型)幻灯片31Plate tectonics沟-弧-盆型安第斯型幻灯片32幻灯片33幻灯片342、被动大陆边缘(稳定大陆边缘或大西洋型大陆边缘):是地壳从洋壳到陆壳的过渡的过渡壳,与活动大陆边缘相比仅见大陆斜坡,未见火山岛弧和海沟的存在,也未出现洋壳俯冲和消减,这里的作用主要是沉积作用,形成的沉积岩系呈透镜体,朝大陆和大洋方向尖灭,在陆坡陆隆位置最厚,宽一二十公里至数百公里,如大西洋两侧的大陆边缘被动大陆边缘主要发展阶段幻灯片35板块学说认为,大陆板块和大洋盆地在地质历史时期并非一成不变和永恒存在的。