大地构造单元划分与演化历史

构造单元划分~

本研究涉及的北山南带主要指甘肃北山地区，该区地处甘肃省西部酒泉地区，位于亚欧大陆桥的中间地段，闻名中外的古丝绸之路就穿过甘肃北山的南缘进入新疆境内。近EW走向的北山山脉属于北亚造山区的重要组成部分（李锦轶等，2006a），区内构造形迹多样，演化历史复杂，加上研究区处于甘肃、新疆两省区交界部位，因此，长期以来，构造地质学家们对北山地区的构造单元划分以及构造边界的确定存有不同意见。
以李四光为代表的地质力学工作者在研究我国西北部大地构造体系时，提出北山地区属于天山-阴山纬向构造带的西段（李四光，1972）。黄汲清等运用构造演化多旋回造山的学术观点在编制1：4000000中国大地构造图时将中朝—塔里木地台以北近EW向延伸的横贯中国西北、华北、东北的构造带称为天山-兴安地槽褶皱系，而北山则是隶属于天山地槽褶皱系中的一个优地槽褶皱带（任纪舜，1980），在早二叠世末褶皱而结束地槽型沉积。20世纪90年代末期，任纪舜等（1999）根据中国及东亚邻区地质具有显著的多旋回陆-陆叠覆造山作用特色，将中国及其邻区划分为亲西伯利亚、亲冈瓦纳和古中华三个陆块群以及古亚洲、特提斯和环太平洋三大造山区，且认为北山地区属于古亚洲造山区天山-兴安巨型造山系的北山-内蒙古-吉林造山带次级构造单元，该造山系经历了加里东期、晚华力西期、印支期多巡回造山运动，且碰撞-造山具有明显的软碰撞、弱造山特征。
李春昱等首先运用板块构造学说的观点来研究中国及亚洲的大地构造，对亚洲的板块构造轮廓进行了划分，奠定了该区板块构造单元划分的基本格架（李春昱等，1982），他进一步指出（李春昱等，1983），我国的天山、西准噶尔及北山属于哈萨克斯坦板块，而北部的北塔山和阿尔泰则属于西伯利亚板块。在此之后，研究区板块构造的划分方案主要有以下几种：左国朝等（1990，1996，2003）以板块构造和地壳演化阶段性理论为指导思想，对北山地区板块构造特征、各构造单元地质特征及有关的成矿作用开展了富有成效的研究，将北山地区早古生代构造单元以明水-石板井-小黄山蛇绿岩混杂带为板块缝合带，划分为北侧的哈萨克斯坦板块和南侧塔里木板块，再根据演化阶段的不同构造部位分为大陆区、过渡区和大洋区次一级构造单元，相比之下，晚古生代板内构造时期构造单元以时间演化顺序划分为造山期、陆壳伸展作用期、陆壳堆叠作用期和裂谷作用期。刘雪亚等（1995）在研究北山造山带的大地构造时认为，北山地区是中朝、塔里木、哈萨克斯坦和西伯利亚四大古板块汇聚地带，由北向南分别以红石山-黑鹰山断裂带和柳园-大奇山断裂带为界，划分为西伯利亚板块南缘的双沟山-骆驼山造山带、哈萨克斯坦板块东延部分的北山造山带和塔里木板块北部边缘的敦煌地块等构造单元，这三个古板块和中朝古板块之间由一条长约1500 km的NEE向大型左旋走滑断层（阿尔金断裂）相隔，在晚中生代碰撞拼接。汤中立等（1997）通过对天山-北山结合部位的考察，认为康古尔晚古生代俯冲带是塔里木板块和哈萨克斯坦板块的最后分野，也就是说，北山造山带主体属塔里木板块的东北边缘，哈萨克斯坦板块东端仅延入北山造山带的最北侧，并未构成造山带的主体。任秉琛等（2001）通过对甘肃北山地区早古生代蛇绿岩残片的恢复，认为红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带代表塔里木板块和哈萨克斯坦板块的缝合带，在中新生代受阿尔金NE向左行走滑断裂的影响而分割为红柳河-白玉山（西）、通畅口-牛圈子（中）和白云山-洗肠井（东）三段。龚全胜等（2003）根据北山主造山期大地构造相特点及区域性深大断裂带、各类蛇绿构造混杂岩带的发育情况，将北山造山带自北向南划分为8个构造单元：雀儿山古生代岩浆弧、红石山晚古生代蛇绿构造混杂岩带、北山晚古生代岩浆弧、马鬃山早古生代岩浆弧、牛圈子早古生代弧后盆地、双鹰山早古生代被动边缘、红柳园古生代裂谷和石板墩前陆基底，而红石山蛇绿构造混杂岩代表了晚古生代塔里木板块和哈萨克斯坦板块之间最后的碰撞界限，红柳河-洗肠井蛇绿混杂岩代表了早古生代塔里木板块边缘早期裂解的扩张洋盆。
通过以上简要评述可以看出，北山地区的大地构造归属及构造单元的划分尚存在不同意见，主要表现在：①由于代表古洋壳残余的蛇绿岩片在北山地区出露广泛，且成带分布，因此，塔里木板块和哈萨克斯坦板块之间的最终缝合带位于何处存在多种观点：是明水-石板井-小黄山蛇绿岩带，还是辉铜山-花牛山-帐房山蛇绿岩带，亦或是红柳河-牛圈子-洗肠井蛇绿岩带。②敦煌地块是属于塔里木板块，或是华北板块，亦或是独立于两大板块之外的微陆块?尽管存在不同意见，但绝大部分地质学家都认为北山地区位于塔里木板块、哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块的结合部位，具有多期“开合”历史。本书在系统总结前人成果的基础上，主要采用刘雪亚等（1995）对该区大地构造单元划分的观点，认为北山地区地处西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和塔里木板块交汇处，骆驼山-红石山-黑鹰山深大断裂以北属西伯利亚板块，柳园-大奇山深大断裂以南属塔里木板块，而这两大断裂之间的广大区域属哈萨克斯坦板块（图2-1）。这里对涉及北山南带的几个构造单元做简要介绍。
图2-1 北山地区大地构造纲要图


（一）塔里木板块
塔里木板块是组成中国大陆主体的三大克拉通之一（Wang et al.，1995），其主体即由现在被显生宙沉积地层覆盖的塔里木盆地组成，周边地区前寒武纪地层出露广泛，北山南带仅涉及塔里木板块东北边缘一隅。按聂凤军等（2002a）的意见，北山地区以玉门关-安北-旧寺墩深大断裂为界，断裂以南为塔里木板块的敦煌地块，以北为敦煌地块北缘的安北-旧寺墩构造-岩浆带。
1.敦煌地块
敦煌地块南以阿尔金断裂为界与祁连山分开，在区内呈北东东向展布，主要由太古宙基底岩系敦煌群及零星出露的中新生代盖层组成。关于敦煌群的地质特征将在区域地层一节中加以详细介绍，此不赘述。
2.安北-旧寺墩构造-岩浆带
安北-旧寺墩构造-岩浆带分布于敦煌地块南缘，西起古玉门关以北地区，向东经石板墩、老君庙至金塔县旧寺墩，全长450 km，宽20～40 km。该构造-岩浆带内除分布有大量呈EW向展布的晚古生代花岗岩外，还出露较大面积时代仍有争议的区域中低级变质岩系和石炭系火山-沉积岩盖层（刘雪亚等，1995），两者呈断层接触。对于这套时代有争议的变质岩系，即前人所称的“北山杂岩”，其岩石组合和变质作用完全可与新疆库鲁克塔格地区的兴地塔格群、敦煌地块的敦煌群对比（甘肃省地质矿产局，1989；左国朝等，1990），因此被认为是其南侧的敦煌岩群向北的延伸（李景春等，1996），在本书中也将其划归敦煌群。安北-旧寺墩构造-岩浆带内金矿床（点）分布较多，代表性的金矿床有新老金厂金矿床、小西弓金矿床、金庙沟金矿床、白墩子金矿点和石板墩金矿点等。
（二）哈萨克斯坦板块
哈萨克斯坦板块是位于东欧、西伯利亚和塔里木三大板块之间的一个三角形板块，其主体由克齐尔库姆、木尤恩-中天山、科克切塔夫核汉特-曼西斯克等几个不大的中间地块及若干走向不同的古生代造山带组成（李春昱等，1982）。由于哈萨克斯坦板块缺乏比较古老的陆核，且前寒武纪地块比较分散，因此对于其是否构成一个独立的大板块尚存在疑问，任纪舜等（1999）就将这一广大地区划归天山-兴安造山系的一部分，称为哈萨克斯坦镶嵌地块。在北山地区，哈萨克斯坦板块仅楔入其东端的小部分，由北而南可划分为红石山-黑鹰山地体、公婆泉-月牙山地体、马鬃山中间地块、花牛山地体和柳园-大奇山地体，这里对涉及研究区的几个地体作一介绍。
1.柳园-大奇山地体
柳园-大奇山地体构成北山南带的主体，西起白山，经柳园和音凹峡到白山堂，长460 km，宽约15～30 km。地体的北界以北倾的逆冲断层分别与花牛山地体和马鬃山地块相邻，南界以柳园-大奇山断裂与塔里木板块相隔。该地体主体部分为音凹峡-野马井岛弧带，主要由古元古代基底变质岩系和石炭系海相火山-沉积岩组成，之上不整合覆盖下二叠统双堡塘组海相碎屑岩。柳园-大奇山地体内代表性的金属矿床有古堡泉铁矿床等。
2.花牛山地体
花牛山地体呈EW向紧邻马鬃山中间地块产出，西起辉铜山，经花牛山至墩墩山，长约250 km，宽10～20 km。该地体北界为黑山-碱泉子深大断裂与马鬃山中间地块相邻，南界为红山-明金沟断裂，其南部分布的地层为下元古界北山群片岩、片麻岩和大理岩，其内辉铜山-花牛山-东大泉一线见有蛇绿岩残片（左国朝，1996）。地体的主体部分由奥陶系滨海相陆源碎屑岩夹火山岩组成，其上不整合覆盖泥盆系海陆交互相碎屑岩夹火山岩。泥盆纪火山岩具有岛弧带火山岩的特点，同时在地体北缘见有早古生代花岗岩体断续出露，因此花牛山地体被认为是其北侧的马鬃山中间地块在奥陶纪至泥盆纪向南增生的产物（刘雪亚等，1995）。地体内不仅分布大量海西中晚期花岗岩体，而且还出露早古生代和中生代花岗岩体（江思宏等，2003；2006a）。花牛山地体内代表性的金属矿床有花牛山铅锌银矿床、辉铜山铜矿床、拾金坡金矿床、磨金硐金矿床、明舒井金矿点等。
3.马鬃山中间地块
马鬃山中间地块呈NWW走向产出，西起红柳河，经黑尖山、双鹰山、马鬃山至红山口，长约480 km，宽约20～40 km。地块的北界为红柳河-马鬃山-月牙山深大断裂，南界为黑山-碱泉子深大断裂。该地体最古老的基底地层为下元古界北山群片麻岩、片岩夹大理岩，其上覆盖中元古界滨海相陆源碎屑岩和碳酸盐岩建造。该区寒武系地层为一套浅海相还原环境沉积的硅质板岩夹碎屑岩，其中下部含有磷结核，奥陶系下统仍为稳定的盖层沉积，但中、上统及志留系则出现陆源沉积并伴有岛弧型火山喷发（刘雪亚等，1995）。地体内石炭纪中酸性侵入岩分布广泛，二叠纪和侏罗纪酸性侵入岩亦很发育。地体内代表性的金属矿床有金窝子金矿床、照壁山金矿床、老硐沟金矿床、鹰嘴红山钨矿床、罗雅楚山铁矿床和玉石山南铁锰矿床等。

【任务描述】 ①了解槽台学说的主要内容；②理解板块学说；③掌握中国的古板块划分；④认识中国的地貌图及大地构造分区图。
一、槽台学说
槽台学说即传统大地构造学说。它认为地壳以垂直运动为主，一个地区地壳持续上升可成为陆地或山脉，反之可能成为海洋，其位置是固定不变的，所以槽台学说即固定论。槽台学说把地壳分为较稳定的地台区和活动的地槽区两种基本构造单元。
◎地台：地壳上巨大的构造稳定区（术语来源于东欧俄罗斯平原）。地台具有双层结构，即下部前古生代变质基底和上覆古生代开始的未变质沉积盖层，其间被明显的区域性角度不整合面所分割（图6-6）。地台上缺失沉积盖层、变质基底直接出露地表的部分称为地盾；沉积盖层发育巨厚的断陷带称为裂陷槽。

图6-6 地台的双层结构

（据ЛеоновГП，1980，简化）
◎地槽和褶皱带：地壳上垂直沉降接受巨厚海相沉积，最后又回返褶皱并上升成山系的巨型槽状凹陷带。以北美阿巴拉契亚山脉和南欧阿尔卑斯山脉为典型代表。两者由于当前在大陆上的位置不同，区分为阿巴拉契亚陆缘型和地中海陆间型两种类型。
地槽两侧的稳定地块称为前陆。地槽内部又可区分出次一级的地向斜（凹陷带）和地背斜（隆起带）。接近前陆的地槽外带不含大量火山岩，称为冒地槽。远离前陆的地槽内带含大量火山岩，称为优地槽（图6-7）。
◎地槽旋回：地槽的发展过程可分解为地壳下降和接受沉积（含基性火山岩喷发）为主的早期阶段，以及回返褶皱、酸性岩浆侵入和山脉升起的晚期阶段。由于在上述过程中无论在沉积作用、岩浆活动、构造变动和成矿作用等方面，都存在一定规律性的巨型旋回现象。所以，把一个地槽发展的全过程称为地槽旋回。

图6-7 优地槽、 冒地槽和前陆的主要特征

（据Aubouin J，1961）
二、板块学说
板块构造学说归纳了大陆漂移、海底扩张的重要成果，及时吸收了当时对岩石圈和软流圈所获得的新认识，从全球整体的角度，系统地阐明了岩石圈活动与演化的重大问题。板块构造学说的基本思想是：在固体地球的上层，存在比较刚性的岩石圈及其下伏的较塑性的软流圈；地表附近较刚性的岩石圈可划分为若干大小不一的板块，它们可在塑性较强的软流圈上进行大规模的运移；海洋板块不断新生，又不断俯冲、消减到大陆板块之下；板块内部相对稳定，板块边缘则由于相邻板块的相互作用而成为构造活动性强烈的地带；板块之间的相互作用控制了岩石圈表层和内部的各种地质作用过程，同时也决定了全球岩石圈运动和演化的基本格局。
三、大地构造分区和中国古板块划分
大地构造分区主要是根据构造活动程度及历史分析的原则按不同的构造阶段进行的。一级构造分区有稳定的板块区和板块间的构造活动带两类。二级构造分区包括稳定板块区内较活动的裂陷槽、陆内的碰撞带、板块间相对稳定的地块和微板块等。
根据地缝合线的分布及古生物、古地理、古气候分析，可将我国古大陆分为不同的古板块。它们以若干古缝合线相隔，这些古缝合线包括：华北-塔里木板块北部边界的艾比湖-居延海至索伦-西拉木伦线，分隔华北-塔里木板块、柴达木板块、秦岭微板块、扬子板块的修沟-玛沁-勉略线、北祁连线、丹凤-信阳线，扬子板块、义敦微板块、昌都-思茅微板块、东南亚板块、羌塘微板块、冈底斯微板块、印度板块之间的甘孜-理塘线、金沙江-藤条河线、北澜沧江-昌宁-孟连线、班公错-怒江线及雅鲁藏布江线，分隔扬子板块与华夏板块、南海板块的江绍-钦防线和琼州海峡线等。
四、技能训练——现代地理、地貌及大地构造分区识别
（1）阅读中国地形图，熟悉中国行政区划；对照高原山区至深海底地势剖面图（图6-8）及太平洋海底地貌图，了解中国地形、剥蚀区与沉积区的地势及空间分布特征；熟悉中国主要河流、山系和大型盆地的名称、位置及延伸方向（图6-9）。

图6-8 高原山区至深海底地势剖面图

（据刘本培，1996）
1）中国的主要山脉，其走向大致有三种类型：①近东西向（阴山山脉、秦岭、大别山、南岭、天山、祁连山、昆仑山、喜马拉雅山）；②近北北东向（大兴安岭、太行山、吕梁山、雪峰山、龙门山）；③近南北向（横断山脉、贺兰山）。
2）我国及亚洲东部主要地貌形态：①高原山区（青藏高原，剥蚀为主）；②内陆盆地（塔里木盆地、柴达木盆地、准格尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地）；③近海平原（松辽平原、华北平原、江汉平原）；④陆表海（渤海）；⑤陆棚海（黄海、东海、南海大部）；⑥火山岛弧带（日本、琉球列岛、台湾岛及菲律宾群岛）；⑦边缘海（日本海、东海东侧、南海大部）；⑧海沟（日本海沟、马里亚纳海沟、菲律宾海沟等）。
（2）对照三大洋海底地貌图了解大陆边缘的基本类型及其特征。
◎被动大陆边缘：亦称大西洋型大陆边缘（图6-10）。主要特征是位于板块内部，与大洋之间没有海沟和俯冲消减带。

图6-9 中国及邻区造山带与盆地分布图

（据车自成等，2 0 0 2）

图6-10 大西洋型大陆边缘示意图

（据赵锡文等，1983）
◎活动大陆边缘：亦称主动大陆边缘。包括两种类型，安第斯型（图6-11），具海沟、火山山弧体系；西太平洋型（图6-12），具海沟、火山岛弧、边缘海，简称沟、弧、盆体系。

图6-11 安第斯型大陆边缘示意图

（据赵锡文等，1983）

图6-12 西太平洋型大陆边缘示意图

（据赵锡文等，1983）
（3）阅读中国构造分区图（图6-13）。

图6-1 3 中国构造分区图

（据程裕淇，1 9 9 4）

华北南部地区在区域构造上的位置如图2-1所示。以商丹－北淮阳古缝合带（SF₁）和勉略－巴山－大别山南缘古缝合带（SF₂）为界，秦岭－大别造山带两侧为华北板块和扬子板块（图2-1）（张国伟，1991）。

原华北板块与扬子板块及夹于二者之间的微板块沿两个主缝合带（商丹带和勉略带），经加里东期、晚海西－印支期完成其最后拼合，形成东秦岭－大别造山带，随后又经历了复杂的陆内造山及成盆作用，最终成为复合型陆内造山带。上述秦岭－大别造山带及其两侧可进一步划分为8个构造带（图2-2）。

现今秦岭－大别造山带的商丹断裂带（SF₁），其北侧至现今造山带北界的潼关－鲁山－淮南断裂（F₁）之间区域，是卷入秦岭造山作用的原华北板块南部边缘部分。华北板块南部的基底包括两个组成部分：①潼关－鲁山－淮南断裂（F₁）以南、洛南－栾川－方城－明港－舒城断裂（F₃）以北部分，从地壳结构及基底与盖层组合关系看，具有华北型结构基本特点，理应属华北板块的组成部分，但从其构造活动性、变质变形特点和岩浆活动看，又明显具有秦岭－大别造山带的性质，与此界线以北的华北板块主体构造特征明显不同，现为中生代秦岭－大别造山带的重要组成部分，但原来应是华北板块南部边缘卷入造山带的过渡变形带——后陆逆冲断裂褶皱带；②北秦岭－北淮阳构造带，即上述F₃断裂以南至商丹带（SF₁）之间的部分，为原华北板块南部大陆边缘的沟－弧－盆体系，现已变形变质成为褶皱造山带。北秦岭－北淮阳构造带的基底岩层Pb同位素比值普遍较高，类似扬子板块和南方大陆同位素地球化学特征，而与华北板块（或北方大陆）有显著差异。

图2-1 华北南部地区南缘大地构造位置及分区

（据张国伟，1991，已修改）

Ⅰ—华北板块南部，其中：Ⅰ₁—小秦岭－太康隆起带，I₂—华北南缘断褶带，或简称北秦岭厚皮叠瓦逆冲构造带，或称北秦岭－北淮阳构造带；Ⅱ—秦岭－大别造山带，其中：Ⅱ₁—南秦岭北部晚古生代裂陷带，或称南秦岭北部逆冲推覆构造带，Ⅱ₂—南秦岭南部晚古生代隆升带，或称南秦岭巴山弧形逆冲推覆系；Ⅲ—扬子板块北缘；SF₁—商丹断裂系；SF₂—勉略断裂系；F₁—潼关土鲁山－淮南断裂；F₃—洛南－栾川－方城－明港－舒城断裂

以上构造单元及组成，在东秦岭北部和大别山北部有明显差异。桐柏－大别造山带是秦岭造山带的东延部分，自中、新生代以来，大别山迅速隆升、剥蚀，造山带根部中深构造层次及超高压变质杂岩出露，造成秦岭与大别判若两带，然而从岩石圈的基本组成、构造演化及其动力学特征看，还是属于统一的造山带。

北秦岭－北淮阳构造带向东延伸到大别山地区后，窄缩成为狭长条带。这种现象的出现是洛南－栾川－方城－明港－舒城断裂带（F₃），自栾川东延到北淮阳地区后，由北向南推覆运动逐渐加强造成的。这种大规模向南滑移推覆，呈向南突出的弧形依次交切掩盖了北秦岭－北淮阳构造带。该断裂带与商丹－信阳－舒城断裂带（SF₁）归并在一起，形成独特复杂的北淮阳构造混杂带。

华北板块是一个古老的陆块。已有的研究（邱瑞照等，2004）表明，华北板块的演化大致经历如下3个发展阶段：①古太古代TT型幼年期陆壳（不成熟陆壳）阶段；②中太古代或新太古代TT-GG型青年期陆壳（半成熟陆壳）阶段；③新太古代或古元古代GG型成年期陆壳（成熟陆壳）阶段。其盖层发育主要发生于中元古代之后，大致包含5个发展阶段：①中元古代（Pt₂）—中奥陶世早期

，为连续的海相沉积；②中奥陶世晚期

—晚石炭世早期

，北部上升、剥蚀和风化夷平，缺乏沉积记录，南部发育裂陷海槽沉积；③晚石炭世晚期

—早三叠世（T₁），海水由南向北侵入，形成广阔的陆表海，发育海陆交互相沉积；④中三叠世（T₁）—中侏罗世（J₂），南、北部均发育陆相前陆盆地沉积；④晚白垩世（K₂）—古近纪（E），广泛发育陆内小型裂陷盆地沉积；⑤新近纪（N）—第四纪（Q），东部、中部和南部发育大型陆内裂陷沉积。

图2-2 秦岭－大别造山带基本构造单元划分

（据张国伟等，1991）

Ⅰ—华北板块南部，其中：F₁—秦岭造山带现今北界，华北板块南部巨型陆内俯冲带，Ⅰ₁—小秦岭－太康隆起带，Ⅰ₂—秦岭造山带后陆逆冲断裂褶皱带，Ⅰ₃—北秦岭厚皮叠瓦逆冲构造带，SF₁—商丹断裂系；Ⅱ—秦岭造山带，其中：Ⅱ₁—南秦岭北部晚古生代裂陷带（原南秦岭北部断陷带），Ⅱ₂—南秦岭南部晚古生代隆升带（原南秦岭南部隆起带）；Ⅲ—扬子地块北部，其中：F₁₂—秦岭造山带现今南界，Ⅲ₁－秦岭造山带前陆逆冲断裂褶皱带；Ⅲ₂—巴山－大别南缘巨型推覆系前锋逆冲带，SF₂—勉略断裂系

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