13中国克拉通概况1111
3.刚性克拉通奠基
具有确定涵义的稳定盖层起始于震旦纪。虽“北方缺失震旦”这一 概念根深蒂固,但陆块西南缘的上震旦统罗圈冰碛分布普遍,其中豫 西至洛南一带的该组南厚北薄,可在0.3-288m之间变化,陆块上有其 存在应代表古陆统一的盖层沉积。研究者( Windelly ,1977)曾指 出,1000-600Ma期间全球有一次范围很大的冰川活动,即震旦纪大冰 期(6-8亿年,被称为大陆冰川/冰盖/冰盾,杨伦等,2009)。在地 球演化史中有包含此次在内的三次波及全球冰川事件,而震旦纪大冰 期比石炭纪、第四纪的冰川范围还要广泛,很可能代表了联合古陆的 存在。我国的华南、柴达木、塔里木等皆有震旦纪冰碛踪迹。在华北 古陆亦有存在的事实说明其时已是一个统一的陆块。若此,具有大陆 冰盖之属性者也标志刚性古陆的最终形成时间。但当时古陆有多大尚 不清楚,如有人主张华北与塔里木曾是一个统一古陆等仍是悬而未决 的问题。 与“北方缺失震旦”相悖的事实是,在震旦期华北主体是隆起状 态,震旦纪沉积则仅限克拉通少许边缘区段,如吉南的浑江群、辽南 的复县群和辽南群、胶东的蓬莱群、徐淮的淮阳群和淮北群,均属于 稳定类型的沙泥质碳酸盐沉积。
三.克拉通基底形成与演化 (一)古陆核的形成 1991年国际地科联将太古宙划分为始(>3600Ma)、古(36003200Ma)、中(3200-2800Ma)和新太古代(2800-2500Ma)四个代,据此我 国学者将华北台块出露的岩石也作了相应划分(谭应佳、赵温霞、索
书田等,1993-2009)。
华北中生界
华北新生界
华北活化阶段—燕山期侵入岩
向 北
斜
岭
130°
J
盖层构造系统—— 220° 燕山中晚期岩浆底辟构造 与同期热动力变形构造
南 C— T
凤 凰 山 向 斜
C O
大
Ar
寨
(A )
(B)
断
C
O
(C)
第十三章 中国克拉通概况
(马丽芳等,2002 )
§1 华北克拉通
华北地区地质图
长 白 山 赤峰 8 北京 龙 首 山 吕 梁 山 延安 太 行 山 黄 河 济南 泰山 山海关 沈阳 山 青 大 呼和浩特 山
狼
五
台
山
天津
兰州
中
西安
条
山
图0-3
华北克拉通大地构造分区略图 (赵温霞,2003)
四.盖层发展阶段 该阶段的大地构造运动相对稳定,各类地质事件在华北 克拉通区域内演化总体相似。表现出: (1)经原岩恢复并排除后期构造因素,华北区内地层建 造显示出岩性、岩相、厚度均属于稳定型建造之特点,各时 代地层均可在区域上进行对比; (2)地壳运动以相对稳定的升降运动为主,各地层间均 为整合接触或平行不整合接触; (3)构造变动微弱,尤其是大型全形褶皱或紧闭线型褶 皱未有发育; (4)台区,尤其是台内未发现该阶段具有强烈岩浆活动 的迹象或相关报道; (5)变质作用,尤其是区域变质作用在此阶段表现不明 显,盖层岩系所遭受的诸种变质作用皆发生在三叠纪以后; (6)该阶段形成的矿产在整个华北地区类同,以相对稳 定环境中的沉积矿产为主。
Ch 裂 带
Ar
Ar
C—T
(D )
(A
)
(A
(C)
(A)
C— T C— T
)
(B)
C
CO
O
Ar Qn
Ar Qn
房 山
(B
C C
O
Ar Jx m
CO
Q
O
周口店
太平 山向 斜 C —T
2、中新元古代
此间克拉通已进入更为稳定的发育时期,大部处于 隆起状态。虽一些陆内古裂陷中有火山活动或达数千数万米代表强烈升降的沉积建造,然其岩相、厚度已 趋稳定、变质变形轻微、且属非造山型的火山-岩浆活 动。这一时期的陆内古裂陷是古元古代裂陷的进一步 演化,多呈三叉/三向大地构造样式出现: ★燕山三叉裂陷—中心位于蓟县,北东支至朝阳一 带,北西端伸向张家口以西,南西支延入太行山区; 串岭沟组沉积为拗陷幅度最大时期,雾迷山期之后陷 槽逐渐抬升(赵温霞,2003)。 ★熊耳(晋陕豫)三叉裂陷—以豫西熊耳山为中心, 北支过中条伸入山西绛县以北,西支延向华山以西, 南东支至豫南确山一带;熊耳群厚达8000米的火山建 造属碱性火山岩系列并具双峰式特点。
紧闭-柔流褶皱与柔流褶皱(辽河)
2.基底地质构造事件演化特征
① 克拉通最早的物质建造皆经历漫长复杂的多 期次、多体制、多事件变形-变质作用,多以高级 变质体-绿岩带形式出现且构成结晶基底; ② 各类构造形迹皆属塑性流变的产物; ③ 于各区段观察到的构造形迹主要是残存的、露 头尺度的各类小型构造,构造方向性差(面理和线 理无优选方位),区域上显示面状变形 -变质的构 造特色; ④ 因受后期构造和岩浆侵位的强烈改造,基底构 造层空间上支离破碎。 ⑤ 吕梁运动(1 850Ma以后)使得华北克拉通进 入了相对稳定的盖层发展演化阶段。
1.内蒙地块;2.鲁东地块;3.辽东地块;4.山西地块;5.鲁西地块;6.鄂尔多斯构造盆地;7.辽冀构造盆地; 8.燕山板内(陆内)构造带;9.豫淮板内(陆内)构造带;10.贺兰-六盘板内(陆内)构造带
§1 华北克拉通
一、概述 克拉通宛如一个倒三角形,周边被不同性质隆起或造山带 环绕,内部鄂尔多斯盆地、华北盆地分列于山西隆起的东西 两侧。其大致范围包括天山-兴蒙造山系以南,秦-(祁)-昆 造山系之秦岭造山带以北,西与阿拉善地块接壤,东至胶辽 地块与朝鲜地块的广大区域。其北界自西向东为固阳-赤城断 裂带 →朝阳断裂带,南界自西向东为阿拉善南缘断裂带→鄂 尔多斯西缘断裂带→铁炉子-栾川-合肥断裂带,西界被阿尔 金断裂所截,其东主体由郯庐断裂和其分支诸城-海州断裂分 别与扬子克拉通及秦-(祁)-昆造山系之苏鲁造山带为邻。 李春昱先生(1982)曾将塔里木-中朝地区两个克拉通台 块及其边缘构造带统称为中轴大陆,是在中东亚大陆上起着 地质构造分野作用的重要大地构造单元,以此为界,南北构 造体制完全不同。
太古宙业已形成多个微陆块/陆核。其拼合形成统一华北陆块 的构造事件结束于太古宙末。区内最古老的地层以冀东迁西群-麻 粒岩相变质岩系为代表,原岩是中基性火山岩,年龄介于
(3670±23)Ma(中国科学院,1978)—(3515±115)Ma(江博明,1983),
相当于古中太古代。新太古代可以阜平群、泰山群、登封群、太 华群、鞍山群和内蒙乌拉山群等为代表,是一套火山-沉积建造, 由片麻岩、角闪岩、浅粒岩、磁铁石英岩和大理岩等组成,年龄 介于2500~2900Ma。 华北究竟存在几个太古宙陆块尚无统一认识,据目前研究成果 大致可区分为五个陆核。由于这些微陆块的构造线方向各不相同, 表明当时并不存在统一的应力场和显生宙以来的某一种构造体制, 而是以高温-高压环境下的“面状”变质-变形为特色。
华北中-新元古界
(三)基底主要地质构造事件与地质构造演化特征
1.常见构造形迹: (1)构造面理 是基底构造层内最明显的构造形迹。岩石 中次生面理对原始物质层理的构造置换彻底,原生结构构造消 失殆尽而以构造片理、片麻理、糜棱面理等构造面理为特色, 它们间隔一般为 2-10 mm,具良好的透入性。 (2)构造线理 与韧性剪切相关者如丝带构造、 “拔丝构 造”等;在五台区亦见旋转碎斑和韧性剪切拖尾等经典的塑性 流动构造。 (3)片内褶皱 片内褶皱作用的变形面包括构造面理、片麻 理、糜棱面理等,其构造样式以露头尺度的紧闭型褶皱为主,规 模不大,褶皱波长变化在10cm-50cm之间;褶皱压扁作用明显, 甚者可出现片内无根褶皱。 (4)柔流褶皱 片麻理与混合岩化之脉体/浅色体平行一致, 其内发育较为典型的柔流褶皱是一基本特色。它们规模一般不 大,形态较为复杂。
迁西群之糜棱岩(C面理,冀东曹庄村北)
丝带构造( C面理,承德外八庙)
嵩 山 长 英 质 糜 棱 岩
★拉 伸 新线 生理 线长 理英 及质 其条 特带 征拔
丝 构 造
/ /
拉伸线理
拉伸线理-砾石定向-旋转拖尾流状构造 (平型关,Pt1)
紧闭褶皱(西柏坡,赞皇群,Ar )
杆状构造/流状构造/ 旋转拖尾构造 (泰山,泰山群)
★蒙陕陆核:集宁群、乌拉山群、色尔腾山群和贺兰山群。 ★山西陆核:阜平群、赞皇群和涑水杂岩等。 ★冀东陆核:迁西群、遵化群、单塔子群和双山子群等。 ★辽东陆核:夹皮沟群、鞍山群以及龙岗和铁架山片麻岩等。 ★河淮陆核:太华群、登封群、泰山群等。
另有学者(白谨等,1992;钱祥麟、王仁民等,1985-1994;李继亮 等,2006 )则是以建立太古宙大地构造演化模式来解释, 学者们认为,在这些古陆核边缘或之间有绿岩带分布 (如将五台群等视为绿岩带),①这些绿岩带具含洋 壳残片的岛弧型火山岩组合,是这些古陆核在新元古 代时期相互通过俯冲-碰撞而拼合为统一华北陆块的 记录;②或认为太古宙绿岩带均发育在裂谷性质的洋 盆中,太古宙末,由于小规模热对流和重力均衡推动 了绿岩带的沉没俯冲以及微地体间的对接推覆奠基了 统一华北陆块。
鄂 尔 多 斯 构 造 盆 地
鄂 尔 多 斯 盆 地
★北京
●石家庄
华北-塔里木中轴大陆
二、大地构造演化阶段划分 克拉通大地构造演化史可追溯到25亿年以前,根据其间 物质记录与构造形迹的差异性及诸方面信息,又可将演化历 史综合归纳划分为三大阶段: Ⅰ.克拉通基底形成与演化阶段,(吕梁旋回, ArPt1 ,1800-2500Ma ± ;结晶基底形成); Ⅱ .克拉通盖层发展阶段(前三叠纪,Pt2-T, 2501800Ma ;中元古代-三叠纪地壳构造方式以统一升降运动为 主 ); Ⅲ.克拉通活化阶段(板内造山阶段,三叠纪— , 250Ma- ) ①其地质演化历史总体表现出活动→稳定→再活动之特点, 从三叠纪开始的板内造山演化奠定了克拉通现今基本构造格 局。 ②虽印支运动开始活化,但明显者是燕山运动和喜山运动, 皆有诸多地质事件明显烙印之形迹,但以喜山运动为甚。 注:从现在研究来看,二运动的强弱与原命名域应互换!