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原创 漫话造山作用与造山带(连载六)

  • yuanzi16
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  • 2018-09-14 14:42:09

七、李继亮等的碰撞造山带的分类及其特征

近年来,碰撞造山带研究取得了很大进展,为碰撞造山带分类奠定了基础。1992年,Sengor提出了一个三分法的分类。但是,这个分类不能涵盖所有的碰撞造山带。同时,其内部还有重叠。李继亮等主要依据参与碰撞的构造单元,即板块、微板块、前缘弧、残留弧和增生弧,提出了一个新的分类,即将碰撞造山带分为陆-陆、陆-前缘弧、陆-残留弧、陆-增生弧、弧-弧、陆-弧-陆6种类型。从世界各地的碰撞造山带看,陆-陆碰撞型是很少的。也就是说,威尔逊旋回不论在现代还是在古代地质历史上都是罕有发生的,而大多数碰撞造山带都是非威尔逊旋回型的。

、引言

19世纪晚期,Suses1875)就已经认识到造山带分类的重要性,并把造山带分为环太平洋型和特提斯型。环太平洋型也就是弧型造山带。后来,人们又进一步把它分为西太平洋岛弧型和东太平洋山弧型。特提斯型即为以阿尔卑斯和喜马拉雅为代表的碰撞型造山带。Suses没有对其作进一步的分类。

地槽学说认为,造山带是地槽回返褶皱的产物。由于在岛弧和山弧内找不到地槽必须具有的巨厚沉积地层,因此它们不属于地槽学说所定义的造山带。至于大陆内的造山带,Stille1924)提出了一个分类,即分为日尔曼型和阿尔卑斯型(图1)。从现在的观点看,日尔曼型不属于造山带的范畴,因此这个分类也就失去了应用的价值。

Deway对碰撞造山带研究做出了重要贡献,但是没有对碰撞造山带分类作出系统分析。然而,Deway的学生Sengor1992)认识到,碰撞造山带有不同类型,把碰撞造山带分为3种类型,即阿尔卑斯型、喜马拉雅型和阿尔泰型。阿尔卑斯型以具有仰冲到混杂带和前陆褶皱冲断带之上的刚性基底推覆体为特点;喜马拉雅型以很宽的蛇绿杂岩带把两个相互碰撞的板块远远隔开为特点;阿尔泰型以增生弧与俯冲板块碰撞为特点。

无论是在自然科学还是在社会科学研究中,分类都是十分重要的研究内容。“科学”一词在字面上就包含着“分类地学问”。科学的分类必须符合下面两个原则:第一个原则是包容性原则,即所有的研究对象都必须包括在分类中,不能有一个对象放不到任一类中去;第二个原则是不可重叠性原则,即在上面所假设的造山带分类中,不能有任何一个造山带,既可以分类为甲,同时又可以分类为乙。

Sengor1992)的碰撞造山带分类不完全符合这两个原则。首先,包容性不够。世界上许多碰撞造山带无法归入这一分类方案中。例如,著名的阿帕拉契亚造山带,其南部由俯冲的北美板块前陆(谷陵带)、西蓝岭杂岩带、东蓝岭-内麓弧、帝王山混杂带、恰洛特弧、海岸平原混杂带和仰冲的非洲板块组成。该造山带经历了3次碰撞作用,无论是整体上还是分解开来,都无法归入Sengor的分类方案中。中国古元古代五台造山带、古生代闽赣湘造山带和滇西保山-澜沧-哀牢山造山带,都属于陆-弧-陆碰撞造山带。它们在Sengor的分类方案中业找不到位置。就第二个分类原则而言,Sengor划分的喜马拉雅型和阿尔泰型是重叠的。在该文作者认识了天山的增生弧(李继亮,1992)和华南的增生弧(李继亮等,1993)之后,对喜马拉雅造山带的研究也证实,雅鲁藏布蛇绿岩以南的“特提斯复理石”(Gansser1966)并不是印度板块被动边缘的大陆坡沉积,而是混杂带与增生弧的联合体,是冈底斯前缘弧向南增生的增生弧(郝杰等,1995)。这一研究成果表明,喜马拉雅型和阿尔泰型碰撞造山带分类是重叠的。

上述情况表明,碰撞造山带的分类目前依然是一个尚未解决的问题,需要进一步改进和完善。

、非威尔逊旋回造山作用

在造山带分类上,“威尔逊旋回”在很大程度上制约了我们的分类思想。这个问题应首先予以澄清。

威尔逊旋回”主体讲述的是大洋开合的历史,即:大陆张裂的初期,形成大陆裂谷;然后逐渐发展成为红海型的初生洋盆和大西洋型的年轻大洋;最后发展成为太平洋型的成熟大洋。太平洋型的成熟大洋通过向活动大陆边缘之下的消减作用而逐渐萎缩,当大洋最后消亡的时候,原来位于大洋两岸的大陆相互碰撞形成碰撞造山带。

最初,人们普遍接受了“威尔逊旋回”是碰撞造山作用必然经历的过程的认识,并将许多造山带,如阿尔卑斯、阿帕拉契亚和喜马拉雅,都划归为“大陆张裂→大洋形成→大洋俯冲、消减→大陆碰撞”的经典实例。然而,那时也有人提出例外的情况。例如,中国台湾地质学家毕庆昌指出,台湾海岸山脉是欧亚大陆与吕宋岛弧碰撞的产物,而不是大陆开合的结果(Biq1973)。后来,随着碰撞造山带研究的逐渐深化,越来越多的事实证明,作为陆-陆碰撞经典造山带的阿尔卑斯造山带并不是欧洲与非洲两个大陆碰撞的产物(Hsu1995)。中国许多造山带的研究也表明,它们是在多岛海古地理环境中逐渐碰撞拼合而形成的,而不是陆-陆碰撞的结果(李继亮,1988Sunetai.1990)。这些研究表明,没有经历“威尔逊旋回”碰撞造山带的数目远远超过“威尔逊旋回”导致的造山带。这些不受“威尔逊旋回”制约的造山带,可以称为“非威尔逊旋回造山带”。这类造山带的研究已成为趋势。在第30届国际地质大会上已成为一个专题的主题,受到广泛的重视。

、碰撞造山带的碰撞单元

19世纪中叶以来,造山带研究进入了内部构造研究阶段。然而,不可讳言,至今对许多造山带的内部构造的认识仍然是模糊不清的。因此,运用造山带内部构造特征进行分类,如Sengor1992),还缺乏必要的资料基础。所以,目前要做出比较完善的碰撞造山带分类,必须依赖于参与碰撞的单元。

参与碰撞的单元,是具有大陆壳或过渡型地壳的地质体,如大陆板块、微板块或为大陆以及各种弧(前缘弧、残留弧、增生弧及大洋岛弧)。对大陆板块、前缘弧和残留弧,已有许多文献阐述过了,不需要做特别的解释。这里,对微板块、增生弧和大洋岛弧作一说明。

1、微板块

一些具有大陆壳基底的小型陆块(片),其规模比起大陆板块来显然要小得多,因此称其为微板块或微大陆。这些微板块可能长期漂泊在洋盆中。例如,羌塘-保山微板块,它们在原特提斯和古特提斯洋中,早古生代时期靠近扬子板块,而晚古生代时期则靠近冈瓦纳大陆。还有一些微板块,刚刚从别的大陆裂离出来不久,就又碰撞到另一个大陆上。例如,帕米尔造山带中的一些微板块(Searle1990)。有的微板块具有显生宙各个时期的沉积盖层,而有的微板块的沉积盖层则被剥蚀殆尽或者沉积甚少。但是,在碰撞造山带中的微板块上不应该有岩浆弧成因的火山岩和深成岩。若有的话,则应称为弧,而不应再叫做微板块。

2、增生弧

增生弧并不是新发现的一种岩浆弧,而是过去没有把它作为单独的类型给予独立的名称。Parada1990)在讨论南美洲安第斯的深成作用时,就描述出从早古生代持续增生到新生代的岩浆弧(图3)。1990年,该文笔者等在天山冰大坂之南的后峡剖面观察到巨大的花岗岩基中,有许多来自蛇绿杂岩带的顶垂体。顶垂体的岩类有:变质橄榄岩、方辉橄榄岩、辉石岩等超镁铁岩;有辉长岩、辉绿岩、玄武岩等铁镁质岩;有硅质岩、复理石砂岩和板岩等。这说明,花岗岩是侵入到蛇绿混杂岩之中的。在穿过天山干沟剖面的库米什地区,也可以观察到同样的现象,其顶垂体更为巨大。其中,有一个长达7千米、宽5千米,由复杂的蛇绿混杂带组成,包括作为基质的变复理石砂岩、板岩和作为混杂块体的超镁铁岩、镁铁质岩和硅质岩;还有一条宽约400米的韧性剪切带,其中包含经历了角闪岩相变质的镁铁岩和复理石杂砂岩。我们把这种岩浆弧与混杂带的共性体称为增生弧大地构造相(李继亮,1992a1992b)。Sengor1992)把具有这种现象的造山带称为阿尔泰造山带。后来,我们在华南(李继亮等,1993)和藏南(郝杰等,1995)等地,都见到了同类现象。由此看来,增生弧是一种常见的地质现象,在碰撞造山带中可以作为参与碰撞的单元出现。

3、大洋岛弧

大洋岛弧也是碰撞造山带中比较常见的大地构造单元。在现代大洋环境中,有很多大洋岛弧的实例。例如,大西洋和太平洋之间的巴拿马岛弧和南极附近的三明治岛弧。在碰撞造山带中,也有若干实例。例如,与澳大利亚碰撞的斐济岛弧和与台湾碰撞的吕宋岛弧。这些大洋岛弧在岩石组成和构造特征上与一般前缘弧没有太大的不同。只是完全没有或者几乎没有独立结晶基底。因此,我们在造山带分类中把它们与前缘弧等同看待。但是,需要特别指出的是,在前寒武纪早期,大洋岛弧具有极为重要的地质疑义。大洋岛弧之间的消减作用形成了早期的大洋岛弧型的过度地壳,大洋岛弧与大洋岛弧的碰撞形成了早期的大陆壳(Li1992)。


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