中国当今大地构造格局

[转]中国现今大地构造格局中国现今大地构造格局中国地处欧亚大陆东南缘、印度板块和太平洋（菲律宾）板块交汇位置（图1），地表起伏巨大，经历了漫长的地质演化过程，是地球上地质构造最复杂的地区之一。区内青藏高原被称为世界屋脊，喜马拉雅山脉中珠穆朗玛峰全球海拔最高，同时全球海拔最低点也十分靠近中国大陆（陆上海拔最低贝加尔湖，海底海拔最低马里亚纳海沟）。中国大陆同时又受世界两大地震带（环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带）影响，地震等地质灾害频发（最近如2008年8.0级四川大地震和2010年7.2级玉树地震）。中国大陆板块内部构造变形复杂，使之成为世界著名的板内构造和大陆动力学研究的热点地区之一。另外，西北太平洋板块在东亚（以及东南亚）地区的深俯冲作用，形成了世界上最典型的沟-弧-盆（trend-arc-basin）体系，是研究火山活动、板块俯冲、中深源地震等极好的地区。因此，了解和认识现今中国大地构造格局，具有重要的意义。图1.中国及临区主要的构造单元（Zhaoetal.,2011）.说明：彩色指示地形的起伏变化，白线指示板块边界，灰色线指示大断裂以及区内主要的构造板块边界，黑色三角指示主要的火山。相类似的图如下图（HuangandZhao,2006）常用术语：临区板块：PacificPlate太平洋板块PhilippineSeaPlate菲律宾板块IndianPlate印度板块KazakShield哈萨克地盾WestSiberiaPlain西西伯利亚平原Sino-KoreanCraton中朝板块NorthChinaCraton(NCC)华北克拉通Yangtze(para-)Platform(Block)扬子(准)地台(板块)CathaysiaBlock华夏板块(注：对于华夏板块的认识目前比较有争议，这里暂且以“华夏板块”称呼)临区海洋：thePacific(ocean)太平洋SeaofOkhotsk鄂霍次克海JapanSea日本海BohaiBay渤海湾YellowSea黄海EastChinaSea东海SouthChinaSea南海平原盆地：NorthChina(rift)Basin(HBB)华北(裂谷)盆地(平原)SichuanBasin四川盆地JunggerBasin准葛尔盆地TarimBasin塔里木盆地QiadamBasin柴达木盆地OrdosBasin鄂尔多斯盆地山脉（系）：HimalayaMountains喜马拉雅山Pamir帕米尔TianShan天山KunlunMountains昆仑山AltayMountains阿尔泰山QilianMountains祁连山Qinling-Dabie-SuluOrogens秦岭-大别-苏鲁造山带青藏高原：HimalayaBlock喜马拉雅地块LhasaBlock拉萨地块QiangtangBlock羌塘地块SongpanGanziFoldBelt松潘甘孜褶皱带火山活动：Japanislands日本诸岛Wudalianchi五大连池ChangbaiMountains长白山Tengchong腾冲中国大陆主要包括三大板块/克拉通（中朝、塔里木、扬子）以及三大构造域（特提斯、古亚洲、环太平洋），这是对中国大地构造格局的总体概括。图2.东北地区主要构造单元（LiandNiu,2010）中国东部（EasternChina）这里中国东部地区主要包括了东北地区、华北大部分地区、山东江苏部分江淮地区等。之所以将东北地区也划入中国东部考虑是因为东北及华北地区在地球物理上（上地幔结构）均受西北太平洋的俯冲影响。东北地区以东北平原(松辽盆地)断陷盆地为主要特征，板内有火山活动（五大连池和长白山地区），西北为近NS走向的大兴安岭-太行山北段，属兴-蒙造山带的一部分。东北地区总体上构造运动不是十分剧烈，这里不作详述。图3&4.华北克拉通主要构造单元（两图分别来自Chenetal.,2009和Anetal.,2009）华北克拉通（NorthChinaCraton，NCC）华北克拉通（中朝板块中国境内部分）是世界上最古老的克拉通之一，保存有38亿年的基底岩石。NCC经过漫长的地质构造运动，分为三部分：西部鄂尔多斯地块，是一古生代-中生代盆地；中间过渡区（Trans-NorthChinaOrogen）；东部华北地块，变形微弱。西部地块（WestBlock,WB）相对较为稳定，内有银川-河套裂谷系（Yinchuan-Hetaoriftsystem）发育，北部阴山，南部靠近黄土高原。中部过渡区内发育NNE太行山和吕梁山，陕西-山西裂谷系以及汾渭地堑纵贯其中，东北燕山毗邻东部地块。东部华北地块（EastBlock）以渤海湾盆地（BohaiBayBasin,BBB）为中心，东部NNE郯庐大断裂穿过山东，形成大别苏鲁超高压构造变质带东段，其西为鲁西隆起（uplift）。图5.华北克拉通主要地质构造单元（ZhaiandSantosh,2011）JiaoliaoBlock(JL),theQianhuaiBlock(QH),theOrdosBlock(OR,上图中作者表示为ER,可能是错误标记,作者注),theJiningBlock(JN),theXuchangBlock(XCH),theXuhuaiBlock(XH)andtheAlashanBlock(ALS)大量研究表明，NCC内各地块在地球化学、岩石学、地球物理等方面具有较大的差差异，其中近年来最关注的热点问题是NCC岩石圈的演化，尤其是东部克拉通（有时华北克拉通NCC这一称呼也专指东部地块，西部称为鄂尔多斯地块(盆地)）岩石圈减薄特别明显，从古生代时的~200km减少到目前的大约80km，而且目前的厚度也远比中生代时减薄很多。关于NCC岩石圈减薄机制，有众多的模型，其中较为流行的两种模型分别是拆沉作用（delamination）和热机械-化学侵蚀（thermomechanicandchemicalerosion）；另外关于岩石圈减薄的时间和幅度，也具有较大的时空差异性，难于达成一致的认识。华南地区（SouthChina）图6.中国大陆构造单元简图（Chenetal.,2010）华南地区（板块）主要包括扬子板块（克拉通，地台等称呼有一定的争议）和华南褶皱带，是由扬子板块和华夏地块（包括华南褶皱带和向东水下部分）拼合而成。四川盆地有时会根据具体研究的需要而被当作独立的单元。印支期华北板块和扬子板块（华南板块）的陆陆碰撞拼合，是一次特别重要的地质事件，形成了秦岭-大别-苏鲁造山带，奠定了现今中国中东部构造格局的基础。扬子板块内部沉积作用明显（如西南大面积石灰岩覆盖区），构造运动不是很强烈。而华南地区（华夏地块）的主要特点是大面积的岩浆岩的出露，是研究岩浆作用极好的地区，晚中生代的岩浆作用被认为与古太平洋板块的俯冲作用有内在的成因联系（请参考南大周新民老师的研究成果等）（当然这一问题还需要更多的研究）。图7.西南地区构造简图（Wangetal.,2010）西南地区构造较为复杂，地处多个板块边缘交汇处，这里常常被当作印度-青藏高原碰撞形成的“挤出构造”。东临四川盆地、扬子板块和华南褶皱带，内部主要有松潘甘孜褶皱带、羌塘地块以及拉萨地块的东南分支部构成，西南毗邻印度板块和孟加拉板块，南部是印支板块，周围及内部有多条断裂（缝合带）发育。西北地区（NorthwestChina）图8.中国大陆构造单元简图（LiandvanderHilst,2010）西北地区以盆山构造体系为特点，东北为阿尔泰山，西北毗邻哈萨克斯坦，内部南北分别发育准葛尔和塔里木盆地，两者之间为天山。西部紧邻帕米尔地区，向东延伸至阿拉善地区以及祁连山区，南部为青藏高原北缘昆仑山脉，昆仑山向东延伸为阿尔金山。青藏高原（Qinghai-TibetPlateau）青藏高原地区受印度板块的强烈快速俯冲作用，在过去的50Ma里迅速隆升形成现今的世界屋脊，吸引了世界范围内的关注。青藏高原的隆升，对中国大陆的构造格局产生了极其深远的影响。但是作者学识有限，这里对于青藏高原的隆升演化过程以及相关的地质构造的时空分布将不作讨论；其内部部分地块以及边界的划分，不同学者可能也有不同的认识。图9.青藏高原地区主要构造单元（Kindetal.,2002）MBT(MainHimalayaThrust),MCT(MainCentralThrust),YZS(Yarlung-Zangbosuture),BNS(Bangong-Nujiangsuture),JRS(JinshaRiversuture),KF(KunlunFault),andATF(AltynTaghFault).青藏高原北缘和塔里木盆地以阿尔金断裂为界，东北为柴达木盆地，由北向南依次主要为松潘甘孜地块、羌塘地块、拉萨地块和喜马拉雅地块，这些地块之间分别以金沙江缝合带、班公-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带为界。这些地块内部根据具体研究目的可能会再细分为一些微地块，这些（微）地块之间的边界可能也具有一定的争议，地块和边界（断裂、缝合带）的名称也会随之略有变化（如图9和10）。图10.青藏高原地区地质构造图（ZhouandMurphy）.AKMS,Ayimaqin-KunlunMutztaghsuture;BNS,Bangong-Nujiangsuture;IYS,Indus-Yalusuture;JS,Jinshasuture;MFT,MainFrontalthrust;MBT,MainBoundarythrust;MCT,MainCentralthrust;STD,SouthTibetdetachment;GCT,GreatCounterthrust;ATF,AltynTaghfault;LM,lithosphericmantle.青藏高原地区的一个突出特点就是具有加厚的地壳（以及岩石圈），地壳厚度达80km；相关的研究也表明青藏高原的地壳厚度在空间上也存在着一定的差异，这与印度板块的俯冲过程可能具有一定的关系，青藏高原周缘其他板块也会有一定的影响。另外一个热点问题是青藏高原下地壳的流动，关于这一问题具有较多的争议，作者学识有限在此不作讨论，可以参考白登海2010年NatureGeoscience文章（中科院对该文章的介绍）。