第6章-大地构造学(造山带—2碰撞造山带和增生造山带)

二、碰撞造山带和增生造山带Suess的两类造山带•1.特提斯型造山带－从阿尔卑斯到喜马拉雅－碰撞型造山带•2.太平洋型造山带－弧造山带(一)碰撞造山带两大陆碰撞作用所形成的造山带典型碰撞造山带结构Dezes,U.ofLausanne喜马拉雅造山带Threetectonicunits:1.TethysHimalayan(TH)------STD------2.GreaterHimalayan(GH)------MCT------3.LowerHimalayan(LH)------MBT------IndianaPlate阿尔卑斯造山带辛普隆剖面DeLapparent,1885辛普隆剖面格拉鲁斯推覆体碰撞造山带的一些基本现象1.蛇绿混杂岩带：复杂多样的物质组成（复理石等大陆边缘物质、残留大洋岩石圈、海山、洋岛等），构造岩片的组合体2.前陆褶皱冲断及前陆盆地的发育3.与消减作用有关的高压-超高压变质带的发育4.变质级的倒转：较高变质程度的变质杂岩受构造作用叠置在较低变质程度的杂岩之上5.I型与S型双花岗岩带：消减过程中形成的两类花岗岩6.大型剪切带：脆性、脆韧性、韧性不同构造层次7.壳内低速高导层的出现8.块体走滑旋转构造Staub（1924）的阿尔卑斯大地构造剖面各种碰撞作用的示意图A.活动－被动边缘B.弧－被动边缘C.活动边缘－弧后D.弧前－弧后E.活动－活动边缘F.弧前－活动边缘G.弧前－弧前碰撞造山带类型实例•泛非造山带•（陆－陆碰撞）•台湾海岸造山带•（陆－前缘弧碰撞）•阿尔卑斯造山带•（陆－残留弧）碰撞造山带类型实例•喜马拉亚造山带•（陆－增生弧）•太平寨造山带•（前缘弧－前缘弧）•五台山造山带（陆－弧－陆）碰撞造山带类型实例五台山（陆－弧－陆碰撞）木孜塔格山（陆－增生弧碰撞）碰撞造山带类型实例•闽赣湘造山带（陆－增生弧碰撞）碰撞造山带类型实例阿尔卑斯（陆－残留弧碰撞）秦岭造山带（陆－增生弧碰撞）碰撞时限确定下限1、混杂岩带中大洋岩石圈火成岩的最小年龄2.大洋岩石圈俯冲消减过程中形成的高压矿物年龄3.岩浆弧活动时期最晚的火山岩或最晚的花岗岩年龄4.增生弧中最新混杂岩基质时代5.增生弧中弧火山岩和弧花岗岩最小年龄碰撞时限确定上限1、前陆盆地最早磨拉石沉积时代2.主剪切带中最早的新生矿物年龄3.剪切热造成的混合岩的最老年龄4.活化盖层变质岩的最老变质年龄5.碰撞型壳融花岗岩年龄6.两个陆块极移曲线交汇点时代（二）增生型造山带弧前增生地体(洋底高原、海山、大洋岛弧、弧后盆地、大洋岛屿、微陆块)增生反映复杂活动陆缘动力学演化过程弧前增生弧前增生造山带结构特征从俯冲板块上铲刮下来的物质增生到仰冲板块之上下伏沉积物底垫于增生柱之下，拆离带即为板块边界演化形式类似于褶皱逆冲带snowplowanalogyTwoofthelargestaccretionarywedgesintheworldtoday:Alaska(above)andIranianMakran(below).ThewedgeinthePakistaniMakran(notshownhere)isalmosttwiceaswideastheoneintheIranianMakranNankaitrough~geoscmbu/Nankai.htmlLesserAntillesfrom:增生柱中断层及物质运动路径melangeFormationofOlympics•Faulting&Foldingrelatedtosubductionzone1.About50Ma:AccretionaryprismmaterialthrustunderneathNAFormationofOlympics1.About50Ma:AccretionaryprismmaterialthrustunderneathNA2.Largeanticline/domeformedduetosubduction-relatedshortening增生造山带在形成前多具有“多岛海古地理格局”地体增生（TerraneAccretion）地体（Terrane）或构造地层地体（Tectonostratigraphicterrane）起源于对北美科迪勒拉山的研究。宽500－1500km、长8000km的陆缘造山带是由原来互相分离的地体组成，他们是从不同位置拼贴到一起增置到大陆边缘。如：（1）特提斯型蜓科生物群与非特提斯蜓科化石群在空间上并列。（2）古地磁证实温哥华岛（Wrangellia地体）来自南半球1983年美国斯坦福大学举行的第二次环太平洋地体会议上，对地体概念进行的较完整的解释（Howell、Coney、Jones):以断层为边界具有区域延伸的地质实体，每一个地体均有与相邻地体不同的地质历史，每一个地体内的沉积、构造、火山作用、变质作用等应该是统一的和连贯的，两个并列地体之间不存在联系两者之间的过渡岩相。地体分类按组成的分类：1、地层地体（1）大陆碎块（2）大洋盆地碎块（3）火山弧碎块（4）大陆边缘盆地碎块2、变质地体3、混杂地体——相当于混杂堆积4、联合地体按活动性的分类：1、移置地体2、外来地体地体运移过程1、地体拼合：形成联合地体的过程2、地体增置：地体增置到大陆边缘的过程3、地体分散：地体增置到大陆边缘后分散解体的过程，包括张裂和平移滑动下限：1.卷入增生造山事件中最年轻的地质体或者组分增生造山作用结束时限的确定2、卷入增生造山事件中最年轻的角度不整合(Prokopiev,Toroetal.,2003)上限：未卷入增生造山事件中最老的角度不整合大陆边缘“多岛海”或“多岛弧盆系”构造格局决定了增生造山作用的广泛性增生造山作用类型潘桂棠（2007）总结的东南亚多岛弧盆系的3种增生造山作用类型东南亚多岛弧盆系现今的地质地貌特征主要是由新近纪三大岩石圈板块相互作用的结果而形成，即菲律宾海板块ＮＮＷ向运动（8cm/a）、印度洋板块NNE向运动（7cm/a）、亚洲板块缓幔向ＳＥ向运动（约0.4cm/a）(据T.O.Simandjuntaketal,1996)◆受大洋俯冲制约的岛弧增生造山作用◆受弧后洋盆消减制约的弧后增生造山作用◆受大陆克拉通俯冲控制的碰撞增生造山作用在印度尼西亚前锋弧及其北的东南亚多岛弧盆系的发展过程中，除弧后扩张盆地的形成以外，尤其表现为3类受不同动力学机制制约的增生造山作用第一类：受大洋俯冲制约的岛弧造山作用受俯冲汇聚制约表现出来的造山型式，如苏门答腊造山作用和爪哇造山作用苏门答腊造山作用受印度洋板块斜向俯冲制约，表现为科迪勒拉型造山；俯冲系统包括增生杂岩和弧前盆地，火山弧位于前第三纪陆壳基底之上，发育巴里桑右旋走滑断裂带，火山弧之北发育第三纪弧后盆地。受印度洋板块正向俯冲所制约(见下图)，岛弧造山作用的火山弧在不同区域表现为不同的基底，西爪哇火山弧及其北的弧后盆地形成于陆壳之上，中爪哇和东爪哇火山弧形成于中生代增生杂岩之上，松巴岛和弗洛勒斯岛形成于洋内火山弧及其北第三纪弧后洋壳之上。火山弧内晚新第三纪岩浆侵入，还引起弧北缘的弧后反向逆冲体系形成及弧后盆地沉降爪哇造山作用马鲁古弧后洋盆向西侧桑义赫火山弧和向东哈马里拉弧俯冲，两者弧前带已相碰撞，极性相反的两弧之间均为俯冲消减杂岩，并形成塔劳海岭，两者的弧前区均向后逆冲于各自依附的弧体之上。第二类：受弧后洋盆消减制约的造山作用表现为弧-弧碰撞或弧-陆碰撞等不同造山型式，马鲁古弧－弧碰撞造山作用是现今全球构造上弧-弧碰撞造山的唯一实例。印尼的马鲁群岛海域弧－弧碰撞造山带SilverandMoore,JournalofGeophysicalResearch,1978从澳大利亚大陆板块分裂出来鸟头状的布通－图康伯西和邦盖－苏拉两个微陆块，与苏拉威西岛弧东部碰撞引起。碰撞导致蛇绿岩仰冲于微陆块之上，中苏拉威西变质带向西逆冲于火山岩浆弧上，并导致第三纪地层形成前陆逆冲褶皱带苏拉威西:弧-微陆块碰撞造山作用澳大利亚帝汶岛南的变形带中二叠-上新世地层发生褶皱冲断和叠瓦作用。帝汶海槽的增生杂岩和蛇绿岩仰冲于前陆之上。帝汶弧前区宽达100km，向西在松巴岛东的弧前区宽达400km，碰撞作用近期才开始；向东在帝汶岛东北只有40里宽，向北火山弧及几近消失的弧前区向北逆掩于班达海底洋壳之上，班达海底向南俯冲进入澳大利亚陆缘之下。第三类：受大陆克拉通俯冲制约的碰撞造山作用如班达陆－弧碰撞造山作用，由澳大利亚北部被动边缘俯冲于班达弧及其前渊帝汶海槽杂岩之下引起它是澳大利亚大陆俯冲于早第三纪火山弧之下，并被认为是新几内亚大洋岛弧的碰撞造山作用。蛇绿岩混杂岩带仰冲隆升成中央山脉带。澳大利亚北缘形成前陆褶皱－逆冲带，火山岛弧向北逆冲于加罗林洋壳板块之上，新几内亚北部走滑横断剪切带是加罗林板块相对澳大利亚以12.5cm／年速率西移引起的。新几内亚地区的美拉尼西亚陆－弧碰撞造山作用东南亚地区新第三纪以来的碰撞造山过程示意图爪哇造山作用苏门答腊造山作用马鲁古造山作用苏拉威西造山作用班达造山作用美拉尼西亚造山作用从第一类→第二类→第三类造山作用，其时限依次变新第一类：受大洋俯冲制约的岛弧造山作用第二类：受弧后洋盆消减制约的造山作用第三类：受大陆克拉通俯冲制约的碰撞造山作用日本增生拼贴造山带剖面（据Taira,2001）中亚造山带Şengör,A.M.C.,Natal’in,B.A.,andV.S.Burtman,EvolutionoftheAltaidtectoniccollageandPaleozoiccrustalgrowthinEurasia,Nature,364,299-307,1993.Şengör,A.M.C.andNatal’in,B.A.,Turkic-typeorogenyanditsroleinthemakingofthecontinentalcrust,AnnualReviewsofEarthandPlanetarySciences,24,263–337,1996.阿尔泰(突厥)型造山带中亚造山带中亚造山带中亚造山带天山准噶尔内蒙古东北北山阿尔泰中国北部中亚造山带ModifiedafterŞengöretal.,1993Şengör等模式强调：自西伯利亚由单一岩浆弧向外（南）弧前增生大规模同造山走滑叠置