第十二章第十二章 大大陆陆构造的构造的变变形、形、变变位及其位及其动动力学机制力学机制万万 天天 丰丰20212021中国大地构造的主要特征中国大地构造的主要特征小地小地块块 多拼合多拼合板板块块内内 强变强变形形一、板内一、板内变变形的形的动动力学机制力学机制 特特特特 征征征征 影影影影 响响响响 因因因因 素素素素 动动 力力力力 学学学学 机机机机 制制制制中国大地构造的根本特征中国大地构造的根本特征中国大地构造的根本特征中国大地构造的根本特征 许许许多小多小多小陆块陆块陆块所所所组组组成。成。成。 一一一系系系列列列剧剧剧烈烈烈的的的褶褶褶皱皱皱、断断断裂裂裂包包包括括括逆逆逆掩掩掩断断断层层层或或或非非非常常常微微微弱弱弱的的的构构构造造造变变变形形形仅仅仅发发发育育育张张张、剪剪剪节节节理理理，强强强度度度不不不同同同的构造的构造的构造变变变形形形经经经常可以混常可以混常可以混杂杂杂地地地组组组合在一同合在一同合在一同( ( (并非并非并非带带带状状状) ) ) 陆陆陆内构造内构造内构造变变变形可深化大形可深化大形可深化大陆陆陆数千千米数千千米数千千米 发发发育了各育了各育了各类类类岩岩岩浆浆浆活活活动动动，动动动力力力蜕变蜕变蜕变作用作用作用 板板板内内内变变变形形形的的的强强强度度度，明明明显显显地地地低低低于于于板板板块块块之之之间间间的的的爬爬爬升升升带带带或或或陆陆陆- - -陆陆陆碰碰碰撞撞撞带带带的的的缩缩缩短短短或或或位位位移移移量量量达达达数数数百百百- - -上上上千千千千千千米米米，板板板内内内断断断裂裂裂活活活动动动的的的某某某一一一构构构造造造阶阶阶段段段最最最大大大断断断距距距或或或位位位移移移间间间隔隔隔普通普通普通为为为数十千米数十千米数十千米大大大大陆陆板内板内板内板内变变形比形比形比形比较剧较剧烈的影响要素烈的影响要素烈的影响要素烈的影响要素1 1 1 1 1 1、中国大、中国大、中国大、中国大、中国大、中国大陆陆陆是由是由是由是由是由是由373737373737个小个小个小个小个小个小陆块陆块陆块所所所所所所组组组成、构造成、构造成、构造成、构造成、构造成、构造 稳稳稳定性差；定性差；定性差；定性差；定性差；定性差；2 2 2 2 2 2、堆、堆、堆、堆、堆、堆积积积盖盖盖盖盖盖层层层厚度不均一、厚度不均一、厚度不均一、厚度不均一、厚度不均一、厚度不均一、陆块陆块陆块上部岩石上部岩石上部岩石上部岩石上部岩石上部岩石强强强 度度度度度度较较较低；低；低；低；低；低；3 3 3 3 3 3、陆块经陆块经陆块经受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化受了多期碰撞、拼合，基底断裂与弱化 带带带的构造承的构造承的构造承的构造承的构造承的构造承继继继性，基底构造影响盖性，基底构造影响盖性，基底构造影响盖性，基底构造影响盖性，基底构造影响盖性，基底构造影响盖层层层构造；构造；构造；构造；构造；构造；4 4 4 4 4 4、元古代以来，尤其是中生代以来，周、元古代以来，尤其是中生代以来，周、元古代以来，尤其是中生代以来，周、元古代以来，尤其是中生代以来，周、元古代以来，尤其是中生代以来，周、元古代以来，尤其是中生代以来，周邻邻邻板板板板板板块块块构构构构构构 造作用造作用造作用造作用造作用造作用较强较强较强，板内，板内，板内，板内，板内，板内应应应力力力力力力场场场多期次、多方向地多期次、多方向地多期次、多方向地多期次、多方向地多期次、多方向地多期次、多方向地发发发 生生生生生生变变变化。化。化。化。化。化。T印支期印支期J-K11燕山期燕山期 陆壳壳陆幔型岩石圈幔型岩石圈 陆壳洋幔型岩石圈壳洋幔型岩石圈 大洋岩石圈大洋岩石圈 K12-E1四川期四川期E2-3华北期华北期N-Q1喜马拉雅期喜马拉雅期Q2-4新构造期一、板内变形的动力学机制 板板块块爬爬升升方方式式Burchfiel Burchfiel and and DavisDavis，19751975；Livacari, Livacari, Burk Burk and and SengrSengr，19811981或或碰碰撞撞Dunlap and TeyssierDunlap and Teyssier，19951995，600km 600km ； 地地幔幔羽羽上上升升、壳壳- -幔幔拆拆离离和和陆陆内内爬爬升升方方式式MartinMartin，19831983；邓邓晋福，晋福，19961996； 板板块块碰碰撞撞的的远远程程效效应应方方式式EnglandEngland，19871987；Ben and van der Pluijm, 1997Ben and van der Pluijm, 19972000km2000km； 北美北美边边部，部，300km300km内，由内，由100MPa100MPa降降为为30MPa30MPa。一、板内一、板内变变形的形的动动力学机制力学机制- - 板板块块构造作用的构造作用的远远程效程效应应5000 km 减少90MPa，每100km 减少1.8MPa塑性塑性塑性塑性变变形与形与形与形与弹弹性性性性变变形的形的形的形的传传播播播播 岩石塑性永久岩石塑性永久变变形流形流变变，晶格位，晶格位错为错为主主 ，耗，耗费费能量能量, , 应应力力值值降低，降低， 岩石岩石强强度低，密度小，度低，密度小，变变形易于形易于传传播得播得远远, ,速度速度慢。慢。 呵斥不同地域构造呵斥不同地域构造强变强变形的形的时间时间不同不同 岩石岩石弹弹性性变变形，形， 质质点震点震动动 岩石密度大、岩石密度大、强强度大，度大， 地震波易于地震波易于传传播播 速度快，速度快，传传播播远远老弱化老弱化带带的根底上的根底上发发育育新的构造新的构造变变形形 岩石圈内的基底构造控制盖岩石圈内的基底构造控制盖岩石圈内的基底构造控制盖岩石圈内的基底构造控制盖层层构造构造构造构造 老断裂在新老断裂在新老断裂在新老断裂在新应应力力力力场场作用下重新活作用下重新活作用下重新活作用下重新活动动较较多新生断裂多新生断裂多新生断裂多新生断裂较较小，最大主小，最大主小，最大主小，最大主应应力方向与新断裂的力方向与新断裂的力方向与新断裂的力方向与新断裂的夹夹角很小，因此角很小，因此角很小，因此角很小，因此新的生新的生新的生新的生长长断断断断层层其其其其优选优选方向可指示当方向可指示当方向可指示当方向可指示当时时区域最大主区域最大主区域最大主区域最大主应应力方向力方向力方向力方向老弱化老弱化带带的根底上的根底上发发育育新的构造新的构造变变形形 仰冲的逆断仰冲的逆断仰冲的逆断仰冲的逆断层层之上可构成背斜，古断裂和之上可构成背斜，古断裂和之上可构成背斜，古断裂和之上可构成背斜，古断裂和盖盖盖盖层层厚的地方厚的地方厚的地方厚的地方发发生生生生强强板内板内板内板内变变形，形，形，形，稳稳定地定地定地定地块块上浅上浅上浅上浅层层构造滑脱构造滑脱构造滑脱构造滑脱 密度大的古地密度大的古地密度大的古地密度大的古地块块成盆地，成盆地，成盆地，成盆地， 古代的古代的古代的古代的强强构造构造构造构造变变形形形形- - - -岩岩岩岩浆带浆带花花花花岗质岗质成山成山成山成山 只需少量断裂只需少量断裂只需少量断裂只需少量断裂为为新生的，研新生的，研新生的，研新生的，研讨讨中、新生代中、新生代中、新生代中、新生代的，一定要关注古老的构造根底与演化的，一定要关注古老的构造根底与演化的，一定要关注古老的构造根底与演化的，一定要关注古老的构造根底与演化 新最大主新最大主新最大主新最大主压应压应力与断力与断力与断力与断层层走向几乎平行走向几乎平行走向几乎平行走向几乎平行二、二、二、二、陆陆- -陆陆碰撞碰撞碰撞碰撞带带研研研研讨讨 多次多次多次多次1313次会聚、爬升或碰撞次会聚、爬升或碰撞次会聚、爬升或碰撞次会聚、爬升或碰撞 中朝板中朝板中朝板中朝板块块内内内内- 1800 Ma- 1800 Ma， 扬扬子板子板子板子板块块内南北内南北内南北内南北- 1000 Ma- 1000 Ma， 祁祁祁祁连连山山山山- -阿阿阿阿尔尔金金金金带带 400 Ma 400 Ma， 华华夏板夏板夏板夏板块块完成拼合完成拼合完成拼合完成拼合 400 Ma 400 Ma， 阿阿阿阿尔尔泰泰泰泰- -额尔额尔古古古古纳纳、天山、天山、天山、天山- -兴兴安安安安带带 300-260Ma 300-260Ma 秦岭秦岭秦岭秦岭- -大大大大别别 带带 800 800，400400爬升；爬升；爬升；爬升；205Ma205Ma碰撞，碰撞，碰撞，碰撞， 绍兴绍兴- -十万大山十万大山十万大山十万大山带带 800 800爬升，爬升，爬升，爬升，400 400 ？ 220Ma 220Ma 碰撞碰撞碰撞碰撞 澜沧澜沧江江江江 220 220 金沙江金沙江金沙江金沙江 255-227Ma 255-227Ma 完达山完达山完达山完达山 150-140 Ma 150-140 Ma， 班公班公班公班公- -怒江怒江怒江怒江 9050Ma 9050Ma， 喜喜喜喜马马拉雅拉雅拉雅拉雅 34Ma 34Ma鳄鱼鳄鱼CrocodileCrocodile楔状楔状楔状楔状Wedging Wedging 、对对冲冲冲冲RampRamp构造构造构造构造 金沙江金沙江金沙江金沙江赵赵永永永永贵贵、钟钟大大大大赉赉等，等，等，等，1992 1992 龙门龙门山山山山Cai et al.,1997Cai et al.,1997 秦岭秦岭秦岭秦岭 袁学袁学袁学袁学诚诚,1997,1997 祁祁祁祁连连山山山山Wang et al., 1997Wang et al., 1997 阿阿阿阿尔尔金山蔡学林等金山蔡学林等金山蔡学林等金山蔡学林等,1998,1998 天山天山天山天山 邵学忠等邵学忠等邵学忠等邵学忠等,1996,1996 喜喜喜喜马马拉雅山滕吉文等拉雅山滕吉文等拉雅山滕吉文等拉雅山滕吉文等,1996,1996 加拿大阿帕拉契加拿大阿帕拉契加拿大阿帕拉契加拿大阿帕拉契亚亚林寿林寿林寿林寿发发，19941994秦岭秦岭-大大别碰撞碰撞带深部深部楔状楔状(鳄鱼式式)构造构造构造混杂岩带，一系列断片构造混杂岩带，一系列断片多期次蜕变、变形多期次蜕变、变形大比例尺构造研讨及其测年大比例尺构造研讨及其测年构造岩同位素测年的复杂性构造岩同位素测年的复杂性Os-Re法，法， 适宜古老的年代适宜古老的年代Sm-Nd法，可反映多次热事件法，可反映多次热事件U-Pb法，微区测定承继锆石法，微区测定承继锆石SHRIMPAr-Ar法，过剩法，过剩Ar石英，伊利石，石英，伊利石， 微区研讨，大于微区研讨，大于 100 Ma较好较好Pb-Pb法，物源法，物源K-Ar法，法， 中新生代较适用中新生代较适用同构造期蜕变矿物的挑选是关键同构造期蜕变矿物的挑选是关键 (糜棱岩、韧性糜棱岩、韧性剪切带剪切带, 矿物标型特征研讨矿物标型特征研讨)研研研研讨讨适宜于中国碰撞适宜于中国碰撞适宜于中国碰撞适宜于中国碰撞带带的的的的地化地化地化地化图图解，解，解，解，谨谨慎运用已有地化慎运用已有地化慎运用已有地化慎运用已有地化- -构造构造构造构造图图解解解解岛岛弧与板内岩弧与板内岩弧与板内岩弧与板内岩浆带浆带差差差差别别？大洋玄武岩与幔源玄武岩的区大洋玄武岩与幔源玄武岩的区大洋玄武岩与幔源玄武岩的区大洋玄武岩与幔源玄武岩的区别别？ 大力加大力加强强微量元素与微区研微量元素与微区研讨讨运运运运动动量估算量估算量估算量估算 大洋大洋扩张扩张速度、速度、扩张时间扩张时间和和扩张扩张量量 缩缩短速度、短速度、缩缩短短时间时间和和缩缩短量短量 方法：由岩石化学成分估算；方法：由岩石化学成分估算； 由形由形变变、应变应变估算褶估算褶皱较皱较好，好，逆掩断逆掩断层较层较困困难难，结结合地球物理合地球物理 资资料料 碰撞碰撞碰撞碰撞带带与两与两与两与两盘盘地地地地块块的的的的综综合研合研合研合研讨讨三、大型走滑断三、大型走滑断三、大型走滑断三、大型走滑断层带层带研研研研讨讨 多期构造活多期构造活多期构造活多期构造活动动的解析的解析的解析的解析 两两两两盘应盘应力分析与断力分析与断力分析与断力分析与断层带层带研研研研讨讨相相相相结结合合合合走滑走滑走滑走滑标标志研志研志研志研讨讨 标标志志志志带带尽量窄些，与断尽量窄些，与断尽量窄些，与断尽量窄些，与断层层尽量垂直尽量垂直尽量垂直尽量垂直 常用：岩相界限，常用：岩相界限，常用：岩相界限，常用：岩相界限，蜕变带蜕变带、岩体，、岩体，、岩体，、岩体， 陡陡陡陡倾倾斜断斜断斜断斜断层层，微量元素分布等，微量元素分布等，微量元素分布等，微量元素分布等值线值线，化探异常，地球物理异常化探异常，地球物理异常化探异常，地球物理异常化探异常，地球物理异常 慎用：盆地、化石慎用：盆地、化石慎用：盆地、化石慎用：盆地、化石带带、岩相、岩相、岩相、岩相带带、褶、褶、褶、褶皱皱带带、古地磁、古地磁、古地磁、古地磁资资料料料料印支期印支期印支期印支期左行最大走滑左行最大走滑左行最大走滑左行最大走滑350 km350 km上地壳滑脱、上地壳滑脱、上地壳滑脱、上地壳滑脱、无岩无岩无岩无岩浆浆活活活活动动，切断深度小于切断深度小于切断深度小于切断深度小于20km20km基底断基底断基底断基底断层层，古，古，古，古裂陷槽根底裂陷槽根底裂陷槽根底裂陷槽根底燕山期燕山期燕山期燕山期挤压挤压，几，几，几，几乎无走滑乎无走滑乎无走滑乎无走滑主断面内主断面内主断面内主断面内无岩无岩无岩无岩浆浆活活活活动动，岩岩岩岩浆浆来源来源来源来源深度深度深度深度20km20km四川期四川期四川期四川期走滑走滑走滑走滑- -正断正断正断正断层层北左南右北左南右北左南右北左南右北延至北延至北延至北延至远东远东岩岩岩岩浆贯浆贯入入入入切到莫霍面切到莫霍面切到莫霍面切到莫霍面地壳断地壳断地壳断地壳断层层滑距小于滑距小于滑距小于滑距小于10km10km华华北期北期北期北期南段南段南段南段挤压挤压、逆断逆断逆断逆断层层，北段右行北段右行北段右行北段右行走滑走滑走滑走滑几乎无岩几乎无岩几乎无岩几乎无岩浆浆活活活活动动喜喜喜喜马马拉雅期拉雅期拉雅期拉雅期正正正正- -左行走滑左行走滑左行走滑左行走滑1-20 km1-20 km幔源包体、碱幔源包体、碱幔源包体、碱幔源包体、碱性玄武岩性玄武岩性玄武岩性玄武岩深切到深切到深切到深切到50-80km50-80km岩石圈断岩石圈断岩石圈断岩石圈断层层新构造期新构造期新构造期新构造期右行走滑右行走滑右行走滑右行走滑- -逆断逆断逆断逆断层层断面封断面封断面封断面封锁锁，浅部浅部浅部浅部20km 20km 以上断裂以上断裂以上断裂以上断裂活活活活动动，走滑走滑走滑走滑100-100-200200米米米米四、板内拉四、板内拉四、板内拉四、板内拉张张断断断断层层、盆地、盆地、盆地、盆地构造及其构成机制构造及其构成机制构造及其构成机制构造及其构成机制 外表外表外表外表为为松散堆松散堆松散堆松散堆积积的盆地的盆地的盆地的盆地, , 为为什么重力高什么重力高什么重力高什么重力高? ? 板内拉板内拉板内拉板内拉张带张带多数在古弱化多数在古弱化多数在古弱化多数在古弱化带带、断、断、断、断层带层带根底上根底上根底上根底上发发育育育育 当当当当该带该带与某一期构造的最大主与某一期构造的最大主与某一期构造的最大主与某一期构造的最大主压应压应力力力力方向呈小角度相交方向呈小角度相交方向呈小角度相交方向呈小角度相交时时，就可以构成板，就可以构成板，就可以构成板，就可以构成板内拉内拉内拉内拉张张断断断断层层或构成断陷或凹陷盆地或构成断陷或凹陷盆地或构成断陷或凹陷盆地或构成断陷或凹陷盆地板内拉张断层与断陷盆地板内拉张断层与断陷盆地燕山期板内拉燕山期板内拉张纵或横向断或横向断层多，断陷盆地小，多，断陷盆地小，NWW向向为主，主，东部地壳以部地壳以缩短几十短几十km增厚增厚为主主四川期板内拉四川期板内拉张断断层和断陷盆地大量和断陷盆地大量发育，育，NNE向向为主，主，东部地壳减薄部地壳减薄为主渤中，主渤中，15-25km华北期板内拉北期板内拉张断断层和断陷盆地部分和断陷盆地部分发育，近育，近E-W向向为主渤中，主渤中，25-29km喜喜马拉雅期板内拉拉雅期板内拉张断断层和断陷盆地部分和断陷盆地部分发育，育，NNE向向为主坳陷期主坳陷期新构造期板内拉新构造期板内拉张断断层和断陷盆地部分和断陷盆地部分发育，近育，近E-W向向为主主2) 成盆机制成盆机制假假说的争的争论中科院中科院地球物理所地球物理所刘光鼎刘光鼎,郝天珧郝天珧,张岭等岭等2005程度运动程度运动?垂直运动垂直运动?最新地震最新地震层析析资料料: 深部存在高速体深部存在高速体 (能能够为高密度高密度,较冷的地冷的地块), 而不是而不是热的地幔柱的地幔柱, 盆地盆地为正高重力异常，因此沉降正高重力异常，因此沉降盆地盆地边境受控于程度位移境受控于程度位移为主的断主的断层(32 : 1)盆地构成机制深部存在高密度侵入体，呵斥正高重力异常，使地壳相对下沉呈拉张形状的正断层控制了盆地边境不是底辟、地幔上隆或地幔羽上升的产物里海里海东北地域北地域 盐丘底辟构造丘底辟构造盐类垂直向上垂直向上陆块变陆块变位运位运位运位运动动学学学学板板板板块间块间上千上千上千上千kmkm，陆陆内几十内几十内几十内几十- -上上上上百百百百kmkm 缩缩短短短短带带褶褶褶褶皱皱、逆掩断、逆掩断、逆掩断、逆掩断层层 伸展伸展伸展伸展带带古大洋，盆地，裂谷，古大洋，盆地，裂谷，古大洋，盆地，裂谷，古大洋，盆地，裂谷，拆离断拆离断拆离断拆离断层层，蜕变蜕变核核核核杂杂岩岩岩岩带带 平移平移平移平移带带走滑断距走滑断距走滑断距走滑断距 古地磁，古古地磁，古古地磁，古古地磁，古纬纬度度度度变变化，古磁方位化，古磁方位化，古磁方位化，古磁方位变变化，精度化，精度化，精度化，精度问题问题板块构造动力学板块构造动力学大陆动力学 处在定性的讨论、猜测与假说阶段不能脱离海洋板块的研讨五、关于陆壳类型五、关于陆壳类型陆陆 壳壳 类类 型型 S.Marshak, Van der Pluijm, S.Marshak, Van der Pluijm, M. Hamburger 1999 M. Hamburger 1999 Tectonics of Continental Interiors Tectonics of Continental Interiors Tectonophysics , 305: 1-3 Tectonophysics , 305: 1-3 19971997年年年年9 9月月月月 GSA Penrose Conference GSA Penrose Conference 陆陆 壳壳壳壳 类类 型型型型nn近二百年来大近二百年来大陆陆地地质质构造研构造研讨讨堕入姿堕入姿态态nn非要非要对动态变对动态变化中的化中的陆陆壳壳nn 给给予一个固定的称予一个固定的称谓谓陆陆 壳壳 类类 型型过去的认识是模糊不清的造山带地槽与非造山带地台陆内造山带活化地台、台褶带，碰撞造山带，爬升造山带可受多期构造可受多期构造可受多期构造可受多期构造- -热热事件事件事件事件的作用，宜按演化史的作用，宜按演化史的作用，宜按演化史的作用，宜按演化史时间时间分分分分类类1010类类陆陆 壳壳 类类 型型 现现代活代活代活代活动动会聚会聚会聚会聚边边境爬升境爬升境爬升境爬升带带的的的的陆陆壳日本壳日本壳日本壳日本A A 现现代活代活代活代活动动碰撞碰撞碰撞碰撞带带的的的的陆陆壳喜壳喜壳喜壳喜马马拉雅拉雅拉雅拉雅山山山山B B 现现代活代活代活代活动动裂谷的裂谷的裂谷的裂谷的陆陆壳壳壳壳东东非裂谷非裂谷非裂谷非裂谷C C 现现代板代板代板代板块转换边块转换边境的境的境的境的陆陆壳美国加壳美国加壳美国加壳美国加州州州州D Dn n中生代重新活中生代重新活动的的陆壳壳E，中生代，中生代以来至少没有构造以来至少没有构造-热活活动，然而有低温、，然而有低温、变形形n n中生代会聚中生代会聚边缘带的的陆壳壳F但其后但其后再没有遭到会聚再没有遭到会聚边缘构造作用的影响构造作用的影响n n中生代裂谷的中生代裂谷的陆壳壳G，如今，如今处在或在或临近于被近于被动边缘区的重新定向的裂谷中区的重新定向的裂谷中n nn遭到太古宙构造遭到太古宙构造遭到太古宙构造遭到太古宙构造- -热热事件的作用，太古宙事件的作用，太古宙事件的作用，太古宙事件的作用，太古宙以后没有以后没有以后没有以后没有发发生穿透性生穿透性生穿透性生穿透性变变形或形或形或形或蜕变蜕变作用的作用的作用的作用的陆陆壳壳壳壳J Jn nn遭到元古宙构造遭到元古宙构造遭到元古宙构造遭到元古宙构造- -热热事件的作用，元古宙事件的作用，元古宙事件的作用，元古宙事件的作用，元古宙以后没有以后没有以后没有以后没有发发生穿透性生穿透性生穿透性生穿透性变变形或形或形或形或蜕变蜕变作用的作用的作用的作用的陆陆壳壳壳壳 I I 遭到古生代构造遭到古生代构造遭到古生代构造遭到古生代构造- -热热事件的作用，古生事件的作用，古生事件的作用，古生事件的作用，古生代以后没有代以后没有代以后没有代以后没有发发生穿透性生穿透性生穿透性生穿透性变变形或形或形或形或蜕变蜕变作用作用作用作用的的的的陆陆壳壳壳壳HH应该应该按不同构造期来划分构造按不同构造期来划分构造按不同构造期来划分构造按不同构造期来划分构造单单元元元元只只只只编编一一一一张张构造构造构造构造单单元划分元划分元划分元划分图图是不能反映是不能反映是不能反映是不能反映长长期期期期历历史演化的，是不妥当的史演化的，是不妥当的史演化的，是不妥当的史演化的，是不妥当的完全按古大完全按古大完全按古大完全按古大陆陆再造再造再造再造图图来来来来编图编图，现现缺乏大量的洋壳缺乏大量的洋壳缺乏大量的洋壳缺乏大量的洋壳资资料，空缺区太大料，空缺区太大料，空缺区太大料，空缺区太大