特提斯地质大学
⑴ 西藏特提斯海演化的最后阶段——消亡期的特征
古近纪是西藏特提斯海演化的一个重要时期。白垩纪以后,印度板块仍向北快速移动,速度大约为15 cm/年(万晓樵,1986;Molnar and Tappenier,1975),并与欧亚板块碰撞拼合。从渐新世开始,我国境内西藏特提斯海的海相沉积历史已全部结束。位于印度板块北缘的西藏南部地区,在这一大地构造背景下,古新世和始新世古地理面貌和沉积环境均发生了巨大变化。
白垩纪末全球性的大海退在西藏地区具有同步的影响。古新世海侵主要影响了西藏南部地区,始新世海侵范围加大,波及到雅鲁藏布江以北的许多地区。藏南定日、岗巴地区接受海侵时间最长,并形成了完整的海相沉积,较好地记录了西藏特提斯最后演化阶段的特征。
从古近纪开始,藏南仅保留一残留海盆(万晓樵,1987b;徐钰林等,1989,余光明、王成善,1990;Shi Xiaoying et al.,1995,1996;Liu Guanghua,1992)。藏南海相古近系以浅水沉积物为特征,古近纪的海平面变化具有两个清晰的海侵/海退旋回(图7-4)(万晓樵,1990;Shi Xiaoying et al.,1996)。
第一个海侵/海退旋回,发生时间限于古新世丹尼期至塔内特期,这一时期在岗巴-定日海盆内沉积有滨海相的基堵拉组和浅海陆棚相的宗浦组。根据有孔虫生物相的研究,藏南可区分出代表不同水深环境的2种生物相类型,即Rotalia生物相、Miscellanea生物相(万晓樵,1987b)。丹尼早期基堵拉组普遍为中—粗粒石英砂岩,具大型交错层理,生物化石贫乏,为滨岸极浅水环境。丹尼晚期宗浦组下段全部为碳酸盐岩,发育有有孔虫Rotalia生物相。岩石中有孔虫化石极为丰富,另外还见有腹足类、双壳类、介形虫及藻类等化石,为近岸浅滩环境,水深0~20 m左右。塔内特期宗浦组上段为灰—深灰色有孔虫灰岩,呈瘤状产出,发育有孔虫Miscellanea生物相。岩石中有孔虫化石极为丰富,另外还见有双壳类、腹足类、棘皮类、介形虫及藻类化石,具开放型陆棚浅海环境的沉积特征,水深70~90 m。藏南有孔虫生物相随时间的推移而发生变化,反映了该区古新世海水的进退规律:从丹尼早期开始发生海侵,塔内特期海侵达到最高峰,之后逐渐发生海退至下一次海侵/海退旋回。
图7-4 西藏古近纪有孔虫生物相及海水进退示意图
第二个海侵/海退旋回发生在始新世早期伊普里斯期至始新世中期巴尔通期。这一时期,藏南普遍沉积了遮普惹组下段碳酸盐岩段及上段页岩段。据万晓樵(1986,1987b)对生物相的研究,该时期主要存在3种生物相类型,即Orbitolites-Fasciolites生物相,Assilina生物相及Globigerina生物相。始新世早期伊普里斯期—鲁帝特期,在岗巴地区遮普惹组下段灰岩中具有Orbitolites-Fasciolites生物相,除有孔虫十分丰富外,还含有双壳类、腹足类、介形虫、藻类等化石,为局限台地环境,水深一般浅于50 m,通常为5~25 m;而在定日地区遮普惹组下段灰岩中则具有Assilina生物相,除有孔虫十分丰富外,还含有腹足类、介形虫、珊瑚及藻类等,为开阔台地环境,水体与岗巴地区相比稍深,约60~80 m,并可能出现货币虫礁滩。中始新世巴尔通早期有孔虫生物相主要表现为浮游类型生物相。岗巴地区遮普惹组上段页岩中下部此时发育有Globigerina生物相,除浮游有孔虫发育外,还含有底栖有孔虫Nummulites,Rotalia,Lockhartia及Smoutina等,为水体受到限制的残留海盆环境,水深略深于80 m。而在定日地区此时期则未见Globigerina生物相沉积,在遮普惹组上段页岩的下部层位(与李祥辉等2000,2001所命名的朋曲组恩巴段下部相当)中鉴定出Turborotalia一属5种浮游有孔虫,本文中将其确定为Turborotalia生物相,该生物相浮游类型有孔虫主要有:Turborotalia boweri,T.cerroazulensis possagnoensis,T.c.frontosa,T.pseudomayeri,T.libyaensis,Planorotalites renzi,Globigerina patagenica,Globorotalia sp.,另外还见有底栖类型:Nonion sp.,Rotalia sp.,Lenticulina sp.及Quinqueloculina sp.等。除有孔虫化石之外,还见有介形虫、腹足类及钙质超微化石。钙质超微化石主要以Nannotetrina fulsens-Chiasmolithus gigas组合为特征(徐钰林,2000,Li Xianghui et al.,2000)。Turborotalia生物相同样为受到限制的残留海盆环境,但水体较岗巴地区略深,在100 m左右。定日Bartonian中期遮普惹组上段页岩段中部岩层(与李祥辉等2000,2001所命名的朋曲组恩巴段上部相当)中有孔虫化石已极少见,本次样品处理过程中仅发现极少量的Globigerina,Cibicides,Lockhartia等属的分子,并且保存较差,而钙质超微化石却十分丰富,主要以Discoaster bifax-Chiasmolithus solitus组合为代表(徐钰林,2000;Li Xianghui et al.,2000)。本组合中钙质超微化石十分丰富,计有30余属种,说明此时海水较深。Bartonian晚期遮普惹组上段页岩段上部岩层(与李祥辉等2000,2001所命名的朋曲组扎果段相当)中仍以钙质超微化石最为常见,以Sphenolithus pseudoradians-Reticulofenestra umbilica组合为代表。在这个组合中,钙质超微化石丰度中等,属种分异度不高,计有15余属种,反映出此时海水已逐渐变浅,水体受限程度加强。到中始新世末期,海水几乎同时从岗巴和定日地区退出。
古近纪西藏特提斯海的演化主要是受构造运动——海底扩张运动的影响。晚白垩世马斯特里赫特期,由于印度洋洋脊扩张速度减慢,洋脊收缩较多,洋中脊体积较小,致使海盆容积增大、海平面下降,在白垩纪末期—古近纪初期出现规模较大的海退。之后,由于印度洋洋脊又开始活动,洋脊扩张速度加快,新生洋壳冷却不充分,洋中脊体积增大,导致海盆容积减小,海平面升高,产生了古新世西藏特提斯小规模海侵。古新世末期—始新世初期,澳洲与南极洲发生分裂,并向北漂移,其间形成印度洋洋中脊的东南支(同济大学海洋地质系,1985),这一次新生代期间唯一的大陆分离事件可能是导致全球始新世再一次发生海侵的主要原因。
⑵ 胡克的中国地质大学教授
男,1957年7月29日出生于山东省蓬莱市
学位:博士 职称:教授、博导 现任职务:副院长
学历学位教育
1982年毕业于长春地质学院,获地质学学士学位
1986年毕业于长春地质学院,获岩石学硕士学位
1989年毕业于长春地质学院,获岩石学专业博士学位
工作简历
1989—1996年 长春地质学院任教(1991年原地矿部破格晋升为副教授;1994年原地矿部破格晋升为教授)
1996—1998年 在美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)做访问学者
1998—1999年 长春科技大学任教,担任国土资源系主任
1999—2000年 日本九州大学访问学者和客座研究
2000-2001年 吉林大学地球科学学院任教,任国土资源系主任
2001-2004年 任吉林大学地球科学学院副院长,主管科研和外事工作
2004.12 至今 任中国地质大学海洋学院副院长
中国矿山生态环境治理工作委员会 理事
吉林大学学报(地球科学版)编委 胡克、吴东辉等,2000,城市生态环境受沙尘暴影响的研究实例,长春科技大学学报, v31(3),p265
杨吉龙、胡克,2001,干热岩(HDR)资源研究与开发技术综述,世界地质,v20(1),p43-51
杨吉龙、李家存、胡克等,2001,遥感技术与数字国土,长春科技大学学报,v31(专辑),p18-20
胡克、吴东辉、杨德明等,2001,远源沙尘暴对城市生态环境影响的初步研究,长春科技大学学报,v32(2),pp176-179
王建国、胡克,2002,农村居民点整理的必要性与可行性,国土资源(4),p42-45
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胡克,2003,矿山土地污染场区的防治与管理,见中国矿山环境管理实用手册,地质出版社(北京),p103-117
陈兵、胡克、介冬梅等,2004,吉林西部碱尘通量及物质特征分析,生态环境,v13(3),p191-193
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学术会议论文
胡克、吴东辉等,2002,鞍山铁矿山废弃地的土壤动物群落研究,中国地理学会学术年会论文摘要集,2002.11
介冬梅、胡克等,大布苏湖全新世定量古生态过程研究,中国地理学会2002年学术年会论文摘要集,2002.11
胡克、赵伟、陈桥、冯军等,2003,金属矿山生态环境重建的评价体系研究,第六届全国矿山尾矿利用和矿山环境会议论文集,p120-129
陈桥、胡克,2003,关于矿山生态环境治理必要性的讨论,第六届全国矿山尾矿利用和矿山环境会议论文集,p31-37
陈兵、胡克等,2004,吉林西部碱尘气溶胶矿物与元素组成和来源研究,过程工程学报v(4)(专辑),p736-741,中国颗粒学会2004年会(山东烟台)
曹振、胡克等,2004,科尔沁沙地土地利用与表土粒度相互关系研究,LUCC科学研究进展暨中国土地学会年会(北京) 国土资源概论教学课件,国土资源部,2000-01,负责人
中国东北地区沙尘暴形成机制与预警预报,973子课题专项,2001-2003,专项负责人
鞍山市矿山生态环境重建试验研究,国土资源部地质环境专项,2001-02,负责人
黑龙江省矿山地质环境定量化评价,中国地质调查局,2002-03,子课题负责人
石家庄市土地开发整理规划(专题研究),石家庄市国土资源局,2001-02,工作组长
黑龙江省穆棱县、鸡东县地质灾害调查,中国地质调查局计划项目,2002-03,合作负责人
湖州市矿山生态环境治理规划(专题研究),湖州市人民政府委托项目,2001,工作组长
盘锦市双台河口生态环境调查与评价,辽宁省国土资源厅,2003-2005,负责人
辽河油田兴-2井井中换热试验,辽宁省国土资源厅,2005-2006,负责人
辽宁省国土规划专题项目(2005TP043),2005-2006,负责人
鞍山市铁矿山复垦与生态重建试验工程,2005-2007,负责人 1995,西藏龙木错—双湖古特提斯缝合带研究,地质出版社
1996,华中元古宙高压变质带,地质出版社
2003,矿山环境管理实用指南(姜建军主编),地震出版社 2001年,获辽宁省科技成果三等奖;
2005年,获国土资源部科技进步二等奖;
⑶ 中国地质科学院地质研究所
中国地质科学院地质研究所是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家基础地质研究和地质调查的重要力量,主要从事基础性、公益性、战略性和前沿性的基础地质调查及基础地质研究工作,同时承担地质学、地球物理学和地球化学等专业研究人才的教育和培养。通过50多年的建设和发展,地质研究所已经成为一个学科较齐全、人员结构较合理、设备较完善的综合性地学基础研究机构,20世纪90年代曾被国际地学刊物《地质时代》评为世界地学百强机构,是中国最有影响的两个地学机构之一。
所长兼党委书记侯增谦(右二)、副所长耿元生(左二)、副所长高锦曦(左一)、常委副书记兼纪检书记沈琳(右一)
松多榴辉岩带的新达朗榴辉岩露头
2009年地质研究所承担项目100余项,其中国家科技支撑课题11项、国家863课题1项、国家973课题2项、国家自然科学基金项目39项、地质大调查项目43项、深部探测技术与实验研究专项项目2项、公益性行业科研专项项目2项、国土资源部百人计划项目2项、非财政项目13项、基本业务费项目和院实验室项目若干项。获国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖1项。以第一作者发表论文210篇,其中SCI收录120篇(国际SCI论文40篇),国内核心期刊100篇,出版专著2部。
雅鲁藏布江大拐弯缝合带西侧“鲁郎—拉月韧性走滑剪切带”的野外照片
南迦巴瓦石榴辉石岩及其退变质岩的显微照片
2009年度重要科研成果
青藏高原周缘造山带的崛起及资源效应:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士等。项目在拉萨地体中部发现了松多榴辉岩高压—超高压变质带,把拉萨地体解体为北拉萨地体和南拉萨地体,为古特提斯洋盆演化和多地体存在提供了新证据。厘定了南迦巴瓦的构造格架、地质年代序列和重要的构造岩浆事件;提出南迦巴瓦岩群经历了多期造山与再活化过程;获得了拉萨地体前寒武纪构造热事件的年代学证据;证明拉萨地体存在同俯冲/碰撞型埃达克岩;发现了高喜马拉雅造山带的EW向拆离构造,拆离构造始于27Ma,与南迦巴瓦变质地体向北挤出时限相当,提出新的隧道流和物质侧向运动的模式;确定了北喜马拉雅穹隆带中的两期富钠过铝质花岗岩浆事件,提出高级变质岩的部分熔融,可能是形成埃达克质岩浆及相关斑岩型铜金矿床的重要机制。通过阿尔金断裂—康西瓦断裂及喀喇昆仑断裂的几何学、运动学、年代学、走滑速率及地震位移的研究,阐明青藏高原西缘大型走滑断裂的动力学与物质运动方式,探索了地震强震复发周期。厘定了龙门山—锦屏山西缘的前震旦纪基底和盖层之间的一条大型拆离断裂;提出龙门山—锦屏山在白垩纪开始强烈隆升的挤出机制,认为高原北缘和东缘的强烈隆升发生在印度和亚洲碰撞之前的白垩纪,可能与班公湖—怒江特提斯洋盆的关闭有关。提出四川前陆盆地是晚三叠世—侏罗纪松潘—甘孜前陆盆地和白垩纪—第四纪龙门山—锦屏山再生前陆盆地叠合的中新生代前陆盆地。锑金多金属矿床的成矿作用与特提斯喜马拉雅前陆断褶带沿逆冲推覆构造事件诱发地壳部分熔融,导致岩浆侵位及成矿。开展了高原西北缘西昆仑和塔里木盆地盆山耦合研究,提出塔里木南缘的前陆盆地的北界为麻扎塔格逆冲断裂;重新厘定天山构造系和青藏高原构造系的界限以及动力学机制。
阿伊拉日居山地区喀喇昆仑韧性剪切带中的变形特征
阿尔金断裂带西段地区Landsat卫星影像、活动构造及火山岩的分布特征
青藏高原演化与资源环境效应:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为肖序常院士。项目对羌塘中部高压变质带中已发现的榴辉岩、蓝片岩等进行了详细的研究,建立了相应的PTt轨迹;在绒玛地区发现了典型的蓝闪石;在冈玛错地区发现了新的榴辉岩出露点,对认识青藏高原早期形成演化、板块闭合及碰撞造山过程的研究具有重要意义。发现并确定了羌塘中部早古生代蛇绿混杂岩,对探讨特提斯洋的构造演化具有重要意义。推断羌南—保山板块基底与羌北—昌都板块和松潘—甘孜板块基底性质不同,而与印度板块和喜马拉雅造山带之间有很好的亲缘性。通过对晚古生界—三叠系剖面的实测,证实了北羌塘盆地南缘存在中下二叠统含特提斯暖水动物群的碳酸盐岩相地层;在上三叠统望湖岭组中发现浅海相生物化石;提出上二叠统吉普日阿组更可能为早中三叠世地层。对第四纪以来该区气候环境变迁作了探讨,发现了新石器时代遗存物。提出青藏高原油气成藏地质背景与西特提斯有一定对比性,指出了高原具有寻找油气藏的前景,提出“幔源(流)合成催化生油论”。
藏北羌塘榴辉岩位置图
羌塘中部角木日二叠纪蛇绿岩野外露头
榴辉岩显微照片
贺兰山群野外露头
中国西北地区若干重要演化阶段地层格架建立与对比研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人耿元生、姚建新、朱祥坤研究员等。项目分为3个专题开展工作,分别取得重要进展。
贺兰山群变质PT轨迹
中国西北部前寒武纪地层对比研究:查明和确定了赵池口群、贺兰山群和千里山群的分布、组成特征和形成环境、时代,改变了以往将贺兰山群和千里山群划归太古宙的认识;查明了贺兰山地区早前寒武纪岩浆事件的期次、特征;揭示出华北克拉通的西北缘古元古代晚期的岩浆启动和结束事件均早于北缘。在阿拉善岩群中识别出一些具有重要意义的变质变形的新元古代、晚古生代和中生代的岩浆岩。贺兰山群变质过程的PT演化轨迹的建立表明该区变质晚期是较慢的抬升减薄过程。通过对比研究,提出了阿拉善地块在不同阶段的大地构造属性。
塔里木重要区段古生代和中生代地层格架的建立及对比研究:在一些重要的地层中采集到孢粉、疑源类和几丁石等微体化石,为这些地层时代的确定与对比提供了新的证据。据发现的钙质超微化石、沟鞭藻化石进一步厘定了该区中—新生代地层层序,证实了库车坳陷及塔东北地区晚白垩世存在海相和陆相沉积,塔西南是近岸滨海—浅海沉积环境。确定麻扎地区火成岩具有岛弧性质,且形成于早石炭世。建立了柯坪地区早古生代三级层序,归并出二级层序,提出中—上奥陶统自东向西发生超覆。
柯坪同古四布隆寒武系灰岩野外露头
新元古代—早古生代重大转折期的同位素记录和生物与环境的协调发展:通过对陡山沱组盖帽碳酸盐岩Sr同位素研究,揭示了新元古代“雪球地球”事件之后强烈的化学风化作用和巨量的陆源物质输入。过渡族元素(铁、铜、锌)同位素分析表明,相对于碳酸盐岩,黑色页岩Fe重同位素富集、Zn重同位素亏损、Cu同位素组成无明显差异。Fe、Cu和Zn同位素在不同沉积相存在着差异,表明海水存在化学分层。陡山沱期早期,从台地相、斜坡相到深海盆地相,海水由表层氧化逐渐向深海的还原状态转化。
峡东地区九龙湾剖面盖帽碳酸盐岩的稀土元素和锶同位素特征
都兰单元南带榴辉岩中首次发现石榴子石的柯石英包体
柴北缘超高压榴辉岩野外露头
祁连—阿尔金造山带构造演化及其对成矿作用的制约:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人张建新、李海兵研究员。项目划分并确定了祁连—阿尔金造山带的构造单元和构造属性,明确了被阿尔金断裂所切割的阿尔金山和祁连山古构造单元具可对比性;首次在柴北缘榴辉岩中发现柯石英,在都兰识别出新的高压麻粒岩单元;建立了南阿尔金—柴北缘高压/超高压变质带的年代学格架;明确了北祁连—北阿尔金早古生代具有冷洋壳俯冲性质,而且早古生代洋壳俯冲存在穿时性;确定了北阿尔金红柳沟蛇绿岩的完整组合,获得北祁连SSZ蛇绿岩时限。南北两条俯冲(碰撞)杂岩带控制了这一地区基本的古构造格架和矿产资源的时空分布。
阿尔金断裂带被识别出新生代有多期强烈活动,至少存在3次快速隆升过程;最大走滑位移量由韧性和脆性走滑位移量组成;祁连山西段新生代火山岩和东段白垩纪火山岩特征为阿尔金断裂活动时限及演化提供了新的佐证;区域山脉的形成可能与阿尔金断裂走滑作用伴随的逆冲断裂活动有关。祁连山在白垩纪开始抬升,形成了青藏高原雏形的北部边界,新近纪的快速抬升造就了现今的高原北部面貌。白垩纪昌马盆地具有较大的旋转量,而柴达木地块并没有发生整体顺时针旋转。柴达木盆地和酒西盆地的主要油气构造是伴随阿尔金断裂走滑过程的产物,对冲构造发育区是上述盆地中的有利储油构造。
青藏高原南部地幔岩及铬铁矿成因:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为杨经绥研究员。项目在罗布莎铬铁矿中发现呈斯石英假象的柯石英,推测是由更高压相的斯石英减压相变形成,提供了铬铁矿可能来自>300km的地幔深部的重要证据;在铬铁矿的锇铱矿中发现原位金刚石,表明金刚石形成在高温高压(T>2000℃,P>5GPa)环境;在罗布莎、康金拉和香卡山矿区的铬铁矿及其围岩中发现了金刚石,为探讨铬铁矿、蛇绿岩的成因提供了新的重要证据。
在俄罗斯极地乌拉尔铬铁矿中首次发现金刚石等异常地幔矿物,并在金刚石中发现纳米级柯石英包裹体,证明金刚石为原位产出,提供了铬铁矿成因的关键证据;罗布莎铬铁矿中发现的新矿物罗布莎矿、曲松矿、藏布矿和雅鲁矿获国际新矿物委员会的批准;高温高压实验证明,铬铁矿中发现的硅金红石形成于超高压环境;发现碳硅石的原位δ13C亏损,经对比认为其可能来自下地幔;提出地幔橄榄岩经历了洋底扩张,在板块汇聚边缘经历了高Mg熔体的交代。橄榄岩中的锆石年龄(130Ma)代表了岩体的侵位阶段,提出康金拉铬铁矿成矿物质来自深部而不是容矿围岩。认为地幔橄榄岩中发现的壳源锆石、石英、红柱石、蓝晶石等可能存在早期俯冲地壳物质的再循环,支持了“地幔不均匀”理论,罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿体均可能形成于地幔柱背景。
呈斯石英假象的柯石英及其共生矿物
白水江群灰岩块体中的牙形石
a—Ligonodina sp.;b—Icrios culicellus;c,d—Icrios sp.
南秦岭主要构造岩带及其形成环境研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人王宗起研究员等。项目重新梳理了白水江群、碧口群、横丹群、西乡群、三花石群、耀岭河群、郧西群、洞河群的岩石组成特征,结合构造变形样式及古生物化石,认为南秦岭白水江群等志留系、北大巴山地区洞河群和部分志留系分别具有增生杂岩和弧后混杂岩的典型特征,碧口群、西乡群与耀岭河群/郧西群则为晚古生代岛弧杂岩,北大巴山地区则为古生代弧后杂岩及弧后陆缘组合序列。泥盆纪孢子、几丁虫、虫颚等微体化石的发现证明碧口群和广义的西乡群主体时代为晚古生代,对前人有关北大巴山腹地没有晚古生代地层的认识做出了重要更正。早石炭世微体化石的发现和玄武岩、凝灰岩锆石年龄表明安康一带耀岭河群主要形成于晚古生代。原划为奥陶纪大堡组的生物灰岩块中发现了中泥盆世化石,白水江群碎屑锆石年龄及花岗侵入岩年龄表明南秦岭增生杂岩带形成的最终时间为二叠纪末或三叠纪初。
全国区域地质综合研究试点:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人李廷栋院士、丁孝忠研究员。完成了全国区域地质志编写技术要求的研究,基本满足了地质志编写专业构架内容的要求。在区域地层综合研究、大地构造综合研究、岩浆岩综合研究、地球物理和深部地质综合研究、编图、第四纪地质综合研究及地质志数据库建设方面提出了整体编图的指导思想、编图原则和地质志图件、数据库的基本构架。江西省的试点工作全面覆盖了区域地质、矿产、环境三部分。通过资料总结研究和初步的野外调查对江西省的诸如双桥山群研究等重大地质疑难问题的研究有了重要的新发现和新认识,为指导和规范全国地质志的编写提供了有益的经验和范例。
双桥山群和河上镇群地层柱及锆石U-Pb谐和图
内蒙古中部晚新生代湖泊演化与古气候研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为王永研究员。项目结合卫星遥感影像解译及野外地质调查,综合分析湖泊沉积地层、孢粉组合及环境磁学特征,将内蒙古中部第四纪晚期以来湖泊演变及气候环境演化划分出3个阶段:150ka、21ka、10ka,此期间曾大范围发育湖泊,为一较温暖的半湿润气候环境。将之与阳原全新世剖面对比分析,证实了中国北方第四纪晚期气候变化的波动性与阶段性,同时也存在区域性差异。浑善达克沙地在晚更新世就已经存在,经历了3次明显的气候干冷事件。
浩来呼热古湖泊遥感影像图
典型珍稀化石特征研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为姬书安研究员。项目基本查明收藏的恐龙蛋化石、哺乳动物化石以及其他类型化石的产出地点以及时代分布;完成了中国恐龙蛋化石分布、河南省恐龙蛋化石分布、和政地区晚新生代哺乳动物化石分布图等图件。对发现于河南潭头盆地的恐龙蛋壳进行了详细研究,确定了2个属3个种恐龙蛋,极大地丰富了前人对该盆地恐龙蛋的认识。在甘肃兰州盆地中铺一带发现了恐龙蛋壳,为甘肃省境内恐龙蛋化石的首次记录。识别出了恐龙蛋化石、和政哺乳动物头骨化石标本中几类不同形式的作假现象,对以后相关工作的开展具有借鉴意义。
内蒙古中部地区全新世以来孢粉组合特征
中国白垩纪恐龙蛋化石分布图
河南潭头盆地恐龙蛋化石
中国大陆科学深钻主孔钻井
中国大陆科学钻探工程综合研究(东海):中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士、刘福来研究员等。项目通过钻探,在原有金红石矿体下又发现了厚达400m的金红石矿体,为富含钛磁铁矿的辉长岩经超高压转变成富金红石榴辉岩的结果。在岩心及附近地表露头岩石的锆石中普遍发现柯石英,表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾整体发生深俯冲。发现有经超高压变质的侵入性超镁铁岩(CCSD主孔、PP3卫星孔)和残余地幔楔(PP1和PP6卫星孔);在主孔岩心橄榄岩和榴辉岩岩屑中鉴定出金刚石、方铁矿、自然铁、自然铬、自然金、自然铝、镍纹石、铁纹石等数十种矿物,初步判断它们来自于深部地幔。矿物氧同位素组成研究证实超高压地体的原岩形成于被动大陆边缘的构造环境,陆壳岩石曾与寒冷的冰水发生过广泛的交换作用。建立了苏鲁地体“俯冲—超高压变质—折返—隆升—去顶”全过程的年龄谱系和各阶段的俯冲与抬升速率,表明苏鲁超高压变质带经历了快速俯冲—快速折返以及慢速隆升和极慢速去顶的演化过程。显微构造分析发现橄榄岩和榴辉岩在深俯冲过程中经历了强烈的高温塑性变形。将苏鲁超高压岩石的流体—岩石相互作用划分为7个演化阶段,提出大陆板块的深俯冲可以将相当多的流体和其中的溶解物质从地表带入到地幔深处;在锆石中发现了与柯石英共存的原生流体包裹体和超临界富硅酸盐的含水熔体,表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压峰期变质阶段有流体参与。提出了苏鲁地体分片俯冲—折返的穿时模型和深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式。首次利用科学钻探验证了结晶岩区地球物理成果,并建立了主孔区6000m深度的结构剖面,为陆—陆碰撞带的深根和苏鲁UHP变质地体三维结构的建立奠定了基础。
5100m钻探岩性剖面
汶川地震钻探专项:为科技部项目,总负责人为许志琴院士,由8个子课题组成在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂的科学钻探是认识地震发生的机制、提高地震监视和预警的能力的一条重要途径,是研究地震破裂、应力解除过程的最佳时段。WFSD—1完成了1200m的钻进目标,在589~700m深度发现北川—映秀地震主断裂。主断裂带由厚达200m的黑色断层泥、碎裂岩和断层角砾岩组成,发现了罕见的20m厚的断层泥;在主断裂上部的彭灌杂岩中发现近20条古地震断裂带。开钻以来通过30000次余震的监测以及随钻实时流体监测,发现流体异常与余震及断裂带有相关关系。
脊椎动物化石研究取得了突破性进展:为中国地质调查局、国家自然科学基金、科技部973课题共同资助的阶段性成果。在辽西热河生物群研究中取得了突破性进展:新的哺乳动物化石——亚洲毛兽的发现为早期哺乳动物的中耳演化提供了重要线索。新属新种孔子天宇龙恐龙化石的发现不仅将异齿龙类恐龙的分布扩展至亚洲,而且填补了羽毛早期演化中的一个空白。达尔文翼龙化石的发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。中国猛龙恐爪龙类足迹化石的发现(河北省赤城县土城子组地层)成为世界上最古老的、最小的恐爪龙类足迹。
大型科学仪器远程共享公共服务系统取得重大进展:由北京离子探针中心牵头承担的国家科技基础条件平台重点项目“用于微束分析的大型科学仪器远程共享公共服务系统”和“离子探针示范系统”项目实现了微束分析大型科学仪器远程共享公共服务系统和离子探针远程共享控制系统,接入了中国地质科学院、中国计量科学研究院、吉林大学、南京大学、西北大学、北京大学、天津地矿所、宜昌地矿所和澳大利亚Curtin大学及ASI公司等单位的微束仪器,提供了针对地球科学、材料科学、生命科学、医学、纳米技术等学科的远程科学实验,提高了该类仪器的使用效率和应用水平。
我国台湾地区第一个SHRIMP远程工作站建成。SHRIMPII中国台湾地区远程工作站(SROS工作站)于2009年3月16日下午顺利通过调试,并在3月16日至19日期间与北京连线进行了约80个小时的实际样品远程定年。系统运转稳定,测试工作圆满成功。SROS得到国际地学界的广泛认可和高度评价,SHRIMPII远程测试工作已在全球范围内成功地常规化开展。中国台湾地区远程工作站的建立,将进一步加强海峡两岸在地学研究方面的互动与交流,为地质研究所与台湾地学界同仁开展全方位的合作打开新局面。
汶川地震科学钻探
台北中研院地球科学研究所所长江博明教授和中心主任刘敦—研究员在2009年3月建立的台北SROS工作站观摩SHRIMP远程实验
⑷ 胡克的地质学教授
姓名:胡克
性别:男
出生年月:1957.07
民族:汉族
籍贯:山东省
文化程度:博研生
所学专业:岩石学
现从事对第四纪地质学、海洋地质学等方面的研究,为教授职称。
学历学位教育
1982年毕业于长春地质学院,获地质学学士学位
1986年毕业于长春地质学院,获岩石学硕士学位
1989年毕业于长春地质学院,获岩石学专业博士学位
工作简历
1989—1996年 长春地质学院任教(1991年原地矿部破格晋升为副教授;1994年原地矿部破格晋升为教授)
1996—1998年 在美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)做访问学者
1998—1999年 长春科技大学任教,担任国土资源系主任
1999—2000年 日本九州大学访问学者和客座研究
2000-2001年 吉林大学地球科学学院任教,任国土资源系主任
2001-2004年 任吉林大学地球科学学院副院长,主管科研和外事工作
2004.12 至今 任中国地质大学海洋学院副院长
中国矿山生态环境治理工作委员会 理事
吉林大学学报(地球科学版) 编委
2000年以来发表论著
(一)学术论文:
[1] 胡克、吴东辉等,2000,城市生态环境受沙尘暴影响的研究实例,长春科技大学学报, v31(3),p265
[2] Hu Ke,2000,Development of the Geothermal energy in China. Geothermal Res. Report of Kyushu University (9),p5-9
[3] Wu Donghui,Hu Ke,Wang Yun,2000,Ecological effects of remote smallsand descending on urban area. J. Geosci. Res. Northeast Asia,v3 (2),p230-235
[4] Hu Ke,Yang Deming,2000,Geothermal energy in China: status and problems,J. Geosci. Res. Northeast Asia,v3 (1),p 47-52
[5] Zhao Wei,Hu Ke et al.,2001,A simulating experiment in the process of soil erosion on bare land in Mt. Tanakami,J. Geosci. Res. Northeast Asia,v4 (2),p79-83
[6] 杨吉龙、胡克,2001,干热岩(HDR)资源研究与开发技术综述,世界地质,v20(1),p43-51
[7] 杨吉龙、李家存、胡克等,2001,遥感技术与数字国土,长春科技大学学报,v31(专辑),p18-20
[8] 胡克、吴东辉、杨德明等,2001,远源沙尘暴对城市生态环境影响的初步研究,长春科技大学学报,v32(2),pp176-179
[9] 王建国、胡克,2002,农村居民点整理的必要性与可行性,国土资源(4),p42-45
[10] 介冬梅、胡克、白跃华等,2003,东北平原的碱性尘暴,第四纪研究,v23(2),p
[11] Hu Ke,Liu Yuying,Cao Zhen,2003. Two different st storms in Northeast China: the sources and influences in East Asia. J. Geosci. Res. Northeast Asia,v6(1),p99-104
[12] 吴东辉、胡克,2003,大型土壤动物在鞍山市大孤山铁矿废弃地生态环境恢与重建中的指示作用,吉林大学学报(地学版),v33(2),p213-216
[13] 吴东辉、胡克、王云等,2003,长春市“2000-04-07”远源沙尘湿沉降携带细菌研究,中国沙漠,v23(6),p652-655
[14] 陈桥、胡克、文屹等,2003,鞍山市铁矿山矿山地质灾害形成条件及对策研究,世界地质,v22(2),p166-171
[15] 杨娟、胡克,2003,城市房屋拆迁中土地使用权补偿价值的探讨,国土资源(12),p28-29
[16] 胡克,2003,矿山土地污染场区的防治与管理,见中国矿山环境管理实用手册,地质出版社(北京),p103-117
[17] 陈兵、胡克、介冬梅等,2004,吉林西部碱尘通量及物质特征分析,生态环境,v13(3),p191-193
[18] 介冬梅、胡克,霍新疆等,2004,东北地区2002年春季沙尘暴的物质特征和成因分析,环境科学v25(2),p27-31
[19] Hazaea Mohammad,Hu Ke,2004. A geochemical survey of thermal springs in west part of Yemen and their geothermometric characteristics. J. Geosci. Res. Northeast Asia,v7(1),p58-63
[20] 刘玉英、胡克、杨俊鹏等,2004,吉林西部全新世晚期土壤碳酸盐中碳稳定同位素记录的古气候信息,土壤通报,v35(4),p408-412
[21] 陈桥、胡克、冯军等,2004,对矿山生态环境治理必要性的讨论,地质通报,v23(4),p310-313
[22] 张新荣、胡克、王东坡等,2004,植硅体研究及其应用的讨论,世界地质,v23(2),p112-117
[23] 杨娟、胡克,2004,国有土地的房屋拆迁补偿之研究,现代城市研究(8),p61-64
[24] 陈兵、胡克、戴琳娜等,2004,黑龙江省穆陵市森林资源现状分析与经济效益评价,国土与自然资源研究(3),p86-87
[25] 陈桥、胡克等,2004,矿山土地污染危害及污染源探讨,国土资源科技管理v21(4),p50-53
[26] 陈兵、胡克、介冬梅、 H Kitagawa,2004,吉林西部碱尘的通量与物质特征分析,生态环境v13(2),p191-193
[27] 曹振、胡克、张永光等,2004,科尔沁沙地可风蚀性地表沉积物粒度分析研究,中国沙漠v25(1),15-19
[28] 李福来、胡克等,2005,中国矿山固体废弃物现状与对策分析,国土资源科技管理(1)66-69
[29] 张新荣、胡克、刘莉莉,2005,吉林敦化地区全新世泥炭沉积中植硅体分析,微体古生物学报,v22(2),202-207
[30] 宋日、胡克、郭继勋等,2005,137Cs示踪法在东北松嫩平原土壤侵蚀定量评价中的应用,中国草地,v27(3),11-20
[31] 刘莉莉、胡克、介冬梅等,2005,退化羊草草地生态恢复过程中大型土壤动物群落生态特征,生态环境,v14(6),908-912
[32] 王建军、胡克、王永慧,2006,矿山复垦产业化的实现途径,资源与产业,v8(1),55-57
[33] 陈兵、胡克、介冬梅、Kitagawa等,2006,松嫩平原西部碱尘气溶胶的时段变化及其气候影响因素分析,环境科学学报,v26(3),515-520
[34] 胡克、陈兵、Kitagawa,2006,松嫩平原西部碱尘元素组成分析,吉林大学学报(地学版)v36(3)
(二)学术会议论文:
[1] 胡克、吴东辉等,2002,鞍山铁矿山废弃地的土壤动物群落研究,中国地理学会学术年会论文摘要集,2002.11
[2] 介冬梅、胡克等,大布苏湖全新世定量古生态过程研究,中国地理学会2002年学术年会论文摘要集,2002.11
[3] Zhao Wei,Hu Ke et al.. 2002,Regulation of metal mine ecological rehabitation – A case of iron mines in Anshan city,Proceedings of 2nd international symposium of Geosciences in NE Asia (eds. Sun G. Et al.),2002,Changchun,China
[4] Hu Ke,Jie Dongmei,2002,Occurrence and damage effects of two different st-storm from Northeast China. Proceedings of Korea-Sino Dust-Storm Conference (Seoul),p17-34
[5] 胡克、赵伟、陈桥、冯军等,2003,金属矿山生态环境重建的评价体系研究,第六届全国矿山尾矿利用和矿山环境会议论文集,p120-129
[6] 陈桥、胡克,2003,关于矿山生态环境治理必要性的讨论,第六届全国矿山尾矿利用和矿山环境会议论文集,p31-37
[7] Hu Ke,Chen Bing,Fan Sulan,2003,On the solid wastes of the mining in China. Proceedings of 5th ISGMC,China-Russia-Mongolia (Changchun),p82-83
[8] 陈兵、胡克等,2004,吉林西部碱尘气溶胶矿物与元素组成和来源研究,过程工程学报v(4)(专辑),p736-741,中国颗粒学会2004年会(山东烟台)
[9] 曹振、胡克等,2004,科尔沁沙地土地利用与表土粒度相互关系研究,LUCC科学研究进展暨中国土地学会年会(北京)
[10] Chen Bing,Hu Ke,H. Kitagawa,2006,Characterization of the atmospheric suspended particles in Western Songnen Plain,northeastern China,第九届全球环境变化学术讨论会(北京)
2000年以来承担的重要科研项目
国土资源概论教学课件,国土资源部,2000-01,负责人
中国东北地区沙尘暴形成机制与预警预报,973子课题专项,2001-2003,专项负责人
鞍山市矿山生态环境重建试验研究,国土资源部地质环境专项,2001-02,负责人
黑龙江省矿山地质环境定量化评价,中国地质调查局,2002-03,子课题负责人
石家庄市土地开发整理规划(专题研究),石家庄市国土资源局,2001-02,工作组长
黑龙江省穆棱县、鸡东县地质灾害调查,中国地质调查局计划项目,2002-03,合作负责人
湖州市矿山生态环境治理规划(专题研究),湖州市人民政府委托项目,2001,工作组长
盘锦市双台河口生态环境调查与评价,辽宁省国土资源厅,2003-2005,负责人
辽河油田兴-2井井中换热试验,辽宁省国土资源厅,2005-2006,负责人
辽宁省国土规划专题项目(2005TP043),2005-2006,负责人
鞍山市铁矿山复垦与生态重建试验工程,2005-2007,负责人
1995,西藏龙木错—双湖古特提斯缝合带研究,地质出版社
1996,华中元古宙高压变质带,地质出版社
2003,矿山环境管理实用指南(姜建军主编),地震出版社
2001年,获辽宁省科技成果三等奖;
2005年,获国土资源部科技进步二等奖;
⑸ “残留特提斯”的猜想——新世纪新目标——开拓中新生代海相油气新领域
《油踪纪程》讲述了半个世纪以来以寻找中新生代陆相油气为主的点滴故事。
新世纪即将来临之际,找油找气的新目标是什么?应该如何去开拓油气新领域?特别是在辽阔的近海海域,除继续勘探现有的常规油气外,寄希望于打开海相大领域,发现大型海相油气田。使有朝一日油气勘探的重点能从陆上转向海上。提出“残留特提斯”的猜想,无非是以此开启探索者的思路。
任何科学的预见、猜想、推测或假设,都包含着成功与失败。然而人类文明史的创造,总是以坚韧不拔的精神和高超智慧,去攻克—道道难关,才使世界科学得以发展。
例如,最近丁肇中博士领导的阿尔法磁谱仪航天试验寻找宇宙反物质,是否马上会被证实还有待实践来检验,谁也不能断定会百分之百的成功。
许多诺贝尔奖获得者的人生,大都是在实验室里度过的,他们勇于走入“迷宫”,哪怕是遭到千百次失败,仍勇于走出“迷宫”,最后的成功将属于坚韧者。
鲁迅先生曾提倡“不耻最后”精神。他说:“不耻最后”。即使慢,驰而不息,纵会落后,纵会失败,但一定可以达到他所向的目标。
就探索地学而言,同样也要遵循这客观规律。冷静地回忆一下,我们所超过的油气勘查的路难道不是这样吗?
——克拉玛依油田的发现,不是受黑油山“黑池悉腐鼠”的启示吗?
——大庆油田的发现,不是起因于松花江小渔船首次采到生油岩吗?
——我国近海石油工业的崛起,难道会忘却50年代初,莺歌海渔民发现那海上的“鬼火”吗?
还可以举出许许多多的感人实例。历史告诫人们,要以科学的态度对待科学,在未经反复实践就否定它这显然是违反科学的。
“残留特提斯”的猜想,也许会成为世纪难题,也许通过实践证明它不存在,也许会使猜想变成现实,真的获得成功。这将关系到我国开发海洋油气资源,关系到我国经济利益与战略需要。
我朝思暮想,真诚希望得到我国地学界精英们的支持和鼓励,更希望年轻一代的油气地质工作者,锲而不舍地去攻克这道难题,真心实意地希望他们用神来之笔撰写一部新的《油踪纪程》吧!
祝愿我国油气地质事业,以高昂的步伐迈向21世纪!
史海钩沉,使我回忆起参加刘光鼎院士主编的“中国海区及邻域地质-地球物理系列图”编图时,朱夏院士曾谈起东海南部有海相层应值得注意。事隔十年之后,其间对南海北部陆坡海洋地质调查和东海南部丽水凹陷油气勘探,均获得了有关中生代和古新世,甚至早始新世海相沉积的新资料。
晚印支一早燕山期,西太平洋板块与欧亚板块之间边缘,曾发育有晚期特提斯海。它从喜马拉雅北侧经越北红河,沿北西方向的莺歌海而进入南海,再通过南海北部陆坡槽地,至东沙以东受阻于台湾隆起后,分流成南、北两支。北支经台湾海峡向北进入东海南部;南支由台西南盆地东去进入日本海域。
科学猜想有过非凡的贡献。就地学而言,早在20世纪初,德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳于本世纪初,根据大西洋两岸海岸线的惊人一致性,提出了“大陆漂移”的猜想。经过世人风风雨雨的挑战和争论,到了60年代初,地学革命风云骤起,板块构造理论出现之后,魏格纳的大陆漂移说才得以公认。当然,魏格纳并非胡思乱想,而是掌握了许多科学证据。例如,关于古生物迁移,爬行动物的全球分布和3亿年前石炭、二叠纪冰川沉积物在洲际大陆间的标志等,给人类揭示了耐人寻味的地球演化历史。
“残留特提斯”猜想的依据是什么呢?
依据之一,1985年,上海海洋地质调查局,在东海陆架盆地南部瓯江凹陷施工的灵峰1井,该井于2013米以下钻遇一套海相古新统,经中国科学院地质研究所分析含有孔虫、沟鞭藻和钙质超微化石等,属种丰富,与国际标准属种和化石带对比,确认这套地层属于典型的海相沉积。该统上部有一组煤系地层,其成因有可能是古新世末海平面上升,使大量的陆生植物漂入海中沉积而成。这说明东海陆架南部有过广阔的古新世海盆以及古海洋环境的变迁。上海海洋地质调查局将这套地层命名为“灵峰组”,该组之下见晚白垩纪地层,但从3041米以下钻进320米古老变质岩系,取心样品由地矿部宜昌地质矿产研究所,使用铷-锶全岩等时线法测定,其地质年代相当于元古代晚期,距今16.8亿年,可与浙江的陈蔡群对比,命名为“温东群”,被认为是东海陆架的古老基底。在变质岩系中还发现油气显示,证实油源来自古新统海相层。之后,打石门潭1井时见到厚度更厚的灵峰组约558米,上部为良好盖层,下部为海相生油层。
依据之二,1985年,广州海洋地质调查局与美国哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地质观测所合作,在南海北部陆缘进行地球物理调查,研究被动大陆边缘构造演化史。在陆坡地震剖面上发现反射呈现连续、振幅较强和长距离可跟踪对比的地震波组(有别大陆架中生界陆相地震波组。)
据中美合作中方科学家姚伯初等解释:陆坡水深为800~1400米,海底向南为斜坡,分布着许多沟谷,相对深度为100~500米。剖面上,新生代沉积为1800~4000米。以T6始新统顶界为界,分上、下两套构造层。上构造层从海底至T6,下构造层从T6至Tg(作者怀疑还包括海相古新统)。Tg之下反射波向北倾斜,计算地震层速度为5.05公里/秒,厚度5~7.8公里,虽受构造变动,但沉积层次仍很清楚,顶部受过剥蚀而成残留地层,确认为海相中生代沉积,推测中生界底界为侏罗系。它处于东沙群岛—彭湖列岛一带的火山弧前,而成为前弧盆地。这就是作者推论的晚中生代“残留特提斯”。
1995年,冯志强教授在研究南海北部构造变革运动时,曾提出“根据海南岛出露的海相二叠纪地层中含大量NanKinella(南京
依据之三,台西南盆地F1井所见的白垩纪地层,为轻变质的海相页岩,含超微化石,地层最厚可达5000米,反映了残留特提斯沉积向东延伸的趋势。
依据之四,1996年,中国海洋石油总公司总地质师龚再升和王国纯两位专家,曾对东海陆架盆地南部温东丽水凹陷海相古新统沉积进行了深入细致的研究,并作出预测评价:“认为丽水凹陷近期具备找到大中型油气田的前景。凹陷中的丽水36—1和温州13—1构造是台北坳陷找油气的突破口”。
梦寐以求的愿望终于得到回报,专家的科学预测已被一个点的勘探实践所证实。1997年,东海石油公司与英国超准石油公司合作,在温东丽水凹陷32区块施工的丽水36—1井,于海相古新统中试获高产天然气。这个重大发现揭开了东海南部油气勘探海相新领域,为海域油气勘探史写下了新篇章。消息传开震惊了中外石油界(因为该井之前曾打了14口井未获油气),引起了科研单位高度重视,激发了人们对古新世特提斯海的研究产生了浓厚兴趣。上海海洋地质调查局从事多年东海油气勘探的赵金海教授、同济大学的汪品先教授,对此也反响强烈。
特提斯(Tethys)来自古希腊神话,海神的姐妹和妻子叫特提斯。引入自然科学后,有两种说法:天文学中称土星的8个卫星之一叫特提斯;地质学中对中生代的环球地槽叫特提斯地槽,简称特提斯。另一说法更接近历史:诺伊马尔提出从阿尔卑斯到喜马拉雅之间存在东西向的海洋,即中央地中海。后来被徐士起名为特提斯,以纪念希腊神话学家沃希努斯的妻子。
近百年来,特提斯的概念所代表的海洋性质及地质时代已有所扩大,不再限于中生代大洋,还包括古生代浅海。
1964年,甘塞尔(Gansser.A.,1964)在划分喜马拉雅构造单元时,把喜马拉雅北侧的寒武纪—始新世浅海相沉积带,也称为特提斯喜马拉雅带。
有报道说:埃及的瓦迪努库尔和土库曼的托朗利,在古新世末期也形成特提斯海,在那里由于缺氧引起底栖有孔虫灭绝。
综上所述,中国海的“残留特提斯”,自西向东主要由三部分组成:
(1)莺歌海海槽——印支运动,地中海洋壳向华南地块俯冲,使印支地块与华南大陆闭合而遗留下来红河地缝合线。由于印度板块持续嵌入,使印支地块向东挤出,导致闭合后的红河断裂发生北西向的走滑断裂,从而造成新的拉张,诱发特提斯继续活化,接受了深海一半深海相沉积。
在莺歌海盆地东南端,乐东30-1-1A井,是盆地内最深的钻井,终井深度5026米,尚未钻穿新第三系。地震勘探剖面取得近20000米的波组还未见底,难以确定深部沉积地层和基底的性质。但海槽的形成与红河走滑断裂的活动有着密切关系,这种特殊地质现象,很难用“沉降速度”来解释。张启明教授对此有深入研究,他称莺歌海是个“独特的沉积盆地”。
(2)南海北部陆坡海槽——根据地震调查资料推测是残留中生代特提斯,由于受后期构造运动影响,它与莺歌海海槽是否相连?目前尚难确定,有可能原来是个统一海槽,而后被南北向的剪切断裂错位而分离。这块残留特提斯约在早始新世后,便成为“消失的海洋”。
(3)“灵峰海”——东海受北西向断裂影响,造成南北分块构造格局,在南块即东海陆架盆地南部的台北坳陷及其东部海域,古新世接受了来自南海的特提斯海侵,从而形成了“灵峰海”,接受了广泛的古新世海相沉积。其古海洋环境:基底是由古老变质岩系及其被燕山期花岗岩侵入的“沉没大陆”,在此基础上形成了边缘海。
20世纪60年代,板块构造学说兴起后,根据古地磁资料和大陆轮廓重新拟定古生代末泛大陆时,曾认定在欧亚大陆与冈瓦纳大陆之间,存在着向西变窄,向东开口与太平洋相连的特提斯海。这有可能就是上述提到的“残留特提斯”。
猜想是否成为现实?还有待实践检验。假如猜想成为世纪难题,但愿后来人去解释。类似情况在数学领域也曾有过,世界著名数学难题——哥德巴赫猜想,经过几代人的研究,终于到了陈景润手里才取得了突破性进展。
21世纪,希望有一批青年地质学家,对中国海“残留特提斯”的研究能获得重大成果,并能形成基础理论。谁领风骚?吾人当翘首以待,乐观其成。
借鉴唐代大诗人韩愈所说:“惟陈言而务去!”踏踏实实去攻克猜想的难关,只要锲而不舍,定能心想事成,取得石破天惊的新成就。
(该文发表于“中国地质”1998年第4期)
油踪纪程:油气勘查50年随想
⑹ 藏北羌塘盆地索县至唐古拉山一带的地层及分区断裂特征
李尚林1 杨补旺2 袁华钵3 于景春1 赵寒冬4 李瑞清4 汪晓燕3
(1.国土资源部实物地质资料中心,北京 101149;2.内蒙古地质调查院,呼和浩特 010020;3.中国冶金地质勘查工程总局第一地质勘查院,北京 101601;4.中国地质大学,北京 100083)
摘要 在藏北羌塘盆地索县-唐古拉山一带,自北而南首次确定为三个地层区:华南地层大区羌北-昌都-兰坪地层区唐古拉-昌都分区、滇藏地层大区羌南-保山地层区索县-左贡地层分区和滇藏地层大区班公错-怒江地层区东恰错分区,其间被双湖-查吾拉-碧土-昌宁断裂带和班公错-怒江断裂带所分割。为区域地质研究提供了重要的实际资料。
关键词 藏北;唐古拉山;地层;断裂带
一、概述
藏北羌塘盆地索县至唐古拉山一带仅有1:100万地质调查简单路线穿越的资料,前人对研究区的地质认识多属于推断解释,并且认为是单一地层区[1~23]。笔者(2003~2005年)在藏北羌塘盆地1:25万仓来拉幅开展区域地质调查,根据研究区地层分布和发育特征、岩性及其组合、层序与接触关系、古生物组合和不同地质时期的建造特征,结合区域地质资料[23~37],将研究区自北而南划分为三个地层区:华南地层大区羌北-昌都-兰坪地层区唐古拉-昌都分区、滇藏地层大区羌南-保山地层区索县-左贡地层分区和滇藏地层大区班公错-怒江地层区东恰错分区(图1),其间被双湖-查吾拉-碧土-昌宁断裂带(F2)和班公错-怒江断裂带(F1)所分割(图1)。为认识区域构造古地理格局和地史演化提供了重要资料。
二、研究区地层系统概述
1.华南地层大区羌北—昌都—兰坪地层区唐古拉—昌都分区(表1)
图1 研究区位置图
Ⅰ—滇藏地层大区班公错-怒江地层区东恰错分区;Ⅱ—滇藏地层大区羌南 保山地层区索县-左贡分区;Ⅲ—华南地层大区羌北-昌都-兰坪地层区唐古拉-昌都地层分区;F1—班公错-怒江断裂带;F2—双湖查吾拉-碧土-昌宁断裂带
表1 研究区地层系统简表
唐古拉-昌都分区发育富含化石的以滨浅海相碳酸盐岩为主的下石炭统杂多群珊瑚河组和东风岭组,生物总体呈现华南暖水型化石面貌下侏罗统那底岗日组、中侏罗统雁石坪群雀莫错组、布曲组和夏里组的含火山岩碎屑的海相沉积地层直接覆盖于石炭系之上。古近系—新近系沱沱河组为陆相“磨拉石”泥石流沉积和査宝马组大陆性火山建造。
2.滇藏地层大区羌南-保山地层区索县-左贡地层分区(表1)
索县-左贡分区,在基底变质岩系之上发育上三叠统东达村组、“甲丕拉组”、“波里拉组”、“巴贡组”的“磨拉石”[37、41]——含震积岩海相沉积,东达村组中的菊石Paratibetites为喜马拉雅区所特有。中侏罗统查吾拉组的海相沉积[37]和古近系牛堡组的磨拉石建造,具有喜马拉雅地方种的生物分子。
3.滇藏地层大区班公错-怒江地层区东恰错分区(表1)
东恰错分区的上三叠统确哈拉群为深水相的浊流沉积,中侏罗统马里组为海陆交互相沉积和“吉匈达”混杂堆积岩,新近系康托组为磨拉石沉积。
三、分区断裂特征
1.班公错-怒江断裂带(F1)
该断裂带呈NWW—SEE向展布,是班公错-怒江断裂带与南羌塘地块的重要构造界线。该断裂由多条彼此近平行的大型断裂和断裂所夹持的断块组成,在研究区内的出露长度约50 km,最大宽度约5 km。区域资料表明,该断裂带沿走向延伸发育有蛇绿岩[39],其初始活动时间为早三叠世,晚侏罗世至早白垩世持续活动[5]。断块岩性复杂,其时代最老为前奥陶纪[40、41],最新为晚侏罗世。以班公错-怒江断裂带为界,它的南侧为班公错-怒江地层区东恰错分区,北侧为羌南-保山地层区索县-左贡分区。
2.双湖-查吾拉-碧土-昌宁断裂带(F2)
该断裂带多被白垩纪侵入岩所占据,断裂带对古生界、三叠系、侏罗系及古近系具有明显控制作用。它的南侧为滇藏地层大区羌南-保山地层区索县-左贡分区,北侧是华南地层大区羌北-昌都-兰坪地层区唐古拉-昌都地层分区。研究区地层发育不全,但各分区中发育的地层与区域上各分区中典型的地层均能够对比。
四、结论
在藏北羌塘盆地索县—唐古拉山一带,自北而南首次确定为三个地层区:华南地层大区羌北-昌都-兰坪地层区唐古拉-昌都分区、滇藏地层大区羌南-保山地层区索县-左贡地层分区和滇藏地层大区班公错-怒江地层区东恰错分区,其间被双湖-查吾拉-碧土-昌宁断裂带和班公错-怒江断裂带所分割。各分区发育各自的岩石地层组合和古生物组合,为区域地质研究提供重要的实际资料。
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Strata & their Regionalization Fracture Characteristics fromsuoxian to Tanggulamountains of Qiangtang Basin,Northern Tibet
Shanglin Li,Buwang Yang,Huabo Yuan,Jingchun Yu,Handong Zhao,Ruiqing Li,Xiaoyan Wang
(1.National Geologicalsample Center,ministry of Land and Resources,Beijing 101149;2.Geologicalsurvey Institute of Innermongolia,Hohhot 010010;3.Chinametallurgical Geological Exploitation Engineering General Bureau First Geologicalsurvey Institute,Beijing 101601;4.China Geology University,Beijing 100083)
Abstract In Qiangtang Basin,Northern Tibet,stratigraphic regionalization fromsuoxian county to Tanggulamountain is initially recognized as consisting of threestratigraphic regionalization,from north tosouth as:Tanggula-Changsubarea of the Qiangbei-Chang-Lanpingstrati graphic area under thesouthern Chinastratigraphicsuper-division;Suoxian-Zuogongstratigraphicsubarea of the Qiangnan-Baoshanstratigraphic area under the Yunnan-Tibetstratigraphicsuper-division;East Qiangcuosubarea of the Bangong Co-Nujiangstratigrapic area under the Yunnan-Tibetstratigraphicsuper-division.They arespaced respectively byshuanghu-Chawola-BishiChangning fault zone and Bangong Co-Nujiang fault zone.These variousstrata provides important practical information for regional geologicalstudies.
Key words Northern Tibet;Tanggulamountains;stratigraphic regionaliztion;fault zone
⑺ 重要构造-岩浆事件
万天丰等(2007)曾依据古地磁资料,提出过在古生代以前,华北、扬子、阿拉善、塔里木、柴达木、羌塘和冈底斯陆块,无论在古纬度或古经度上都是各互不相连的。对东段的秦岭造山带,张本仁等(1996,2000)依据华北和扬子陆块岩石圈长期具有不同地球化学和同位素组成,认为以商丹断裂带为分界的华北和扬子两陆块的增生历史和地幔演化是各异的。它们早先应分别为独立发展的不同陆块或不同大陆块组成部分。而西段的昆仑造山带,按李荣社等(2008)和姜寒冰等(2012)研究,以昆中断裂带为界,无论在基底变质岩系,盖层沉积或是构造-岩浆作用事件方面,南北均有明显差别。就此,他们推论,这种差异反映了两侧陆块地质构造演化历程的不同。而其间处于商丹和昆中断裂带间的西秦岭地区,裴先治等(2009)研究发现,被新阳-元龙大型韧性走滑断裂带分割的南北两侧,在地质组成,构造变形都存在明显差异,由此提出,西秦岭与祁连造山带间并不是简单的连通对应关系,而是巨大的斜接交接构造关系,这种关系可能指示现今的两个构造单元,原本不是一个构造单元,而是分属于两个构造单。这就是说,横亘中国大陆中部的秦祁昆造山系,原本不是某一联合大陆整体构成部分,而是多个陆块拼贴的复合造山系。
按构造岩石信息和同位素年代学资料,秦祁昆造山系的形成明显是通过其间发育过的早古生代原特提斯洋(或昆中洋)和北秦岭洋的扩张和消亡闭合而铸就的。或者说,原分属阿拉善、羌塘、华北和扬子不同陆块是通过原特提斯洋和北秦岭洋的消亡闭合和碰撞造山相互拼贴形成的,其间的原特提斯洋,北秦岭洋,甚至包括北祁连造山带的北祁连洋,它们几乎都是同时代的大陆岩石圈裂解扩张作用产物。
其中,可代表原特提斯洋发育标志的蛇绿岩组合,有阿其克库勒湖西缘,诺木洪和布青山得力斯坦沟早古生代蛇绿岩或蛇绿构造混杂岩。获得的蛇绿岩最老年龄值为布青山得力斯坦沟的辉长辉绿岩(491 Ma)(边千韬,1998,1999)。最新年龄数据为诺木洪蛇绿岩层序上部的玄武岩(419 Ma)(中国地质大学(武汉),2002)。这表明原特提斯洋的发育时限可从晚寒武世—志留纪(491~419 Ma)造山系东段的北秦岭洋,按多数研究者的资料和意见,以商丹缝合带为标志的北秦岭洋发育时限也大致在寒武纪—早中奥陶世(534~450 Ma)(张国伟等,1995,2001;裴先治等,2009;阎全人等,2009)。而处于北面的北祁连洋,按夏林圻等(1998 ,2001)获得的同位素年龄数据,也在寒武—奥陶纪(522~445 Ma)。
对三洋的消亡和碰撞造山过程,西部的原特提斯洋由奥陶-志留系纳赤台群的海山碱性玄武岩产出,鲸鱼湖地区志留系赛什腾群的滑塌堆积和浊流沉积的发育时限分析表明,初始消亡大致在晚奥陶世—志留纪,而碰撞造山可从泥盆纪延续到三叠纪,其标志是上泥盆统牦牛山组的一套磨拉石沉积。不过,其间二叠纪还出现过伸展性的地球动力学环境,发育了以马尔争组、鲸鱼组和阿羌组为代表的一套大陆裂谷型双峰或火山沉积建造。而最后的构造定位主要发生在晚三叠世,可由沿昆中断裂带或缝合带内的系列埃达克质火山岩和侵入岩产出为典型特征(詹发余等,2007)。北祁连洋的消亡和造山过程,大体与原特提斯洋同步,消亡闭合开始于晚奥陶世(445~428 Ma)(夏林圻等,2001)。碰撞造山在泥盆纪,以老君山砾岩磨拉石建造为标志,并有祁连清水沟蓝片岩的多硅白云母K-Ar法440~460 Ma年龄数据(吴汉泉等,1987)。而北秦岭洋的消亡,按阎全人等(2009)资料,也始于晚奥陶-志留纪(456~450 Ma),碰撞造成山在早泥盆世。
由上说明,秦祁昆造山系的两个重要时段——洋盆扩张和消亡造山事件,几乎可同孟祥化等(2004),Максимов(1977)和Steiner(1967)划分的寒武-奥陶纪以正极性为主,泥盆-二叠纪负极性为主的两种不同地磁极性阶段相对比。特别是同孟祥化等对中朝板块极性划分中的寒武-奥陶纪(523~470 Ma)以正极性为主期和中奥陶世—石炭纪(470~295 Ma)负极性为主期更接近。且出现在二叠纪时期的裂谷事件和伸展性地球动力学背景,也和孟祥化等划分的二叠纪和侏罗-白垩纪时期的某些偏正极状态有较好的可比性。由此看来,秦祁昆造山系的形成是地球两种不同极性阶段演化过程的产物。
再一方面,就前寒武纪时段的构造体制与地磁极性关系分析,按邓晋福等(2004)提出的成年期陆壳和克拉通化的完成大体在太古宙-古元古代的看法。进入中元古代—早古生代,构成秦祁昆造山系基底陆块普遍是以大陆裂谷体制为重要标志。其间按时限又可分出长城-蓟县纪和青白口纪两个时段的裂谷体制。典型的如北祁连的长城系朱龙关群和新元古代-早寒武世的两套“双峰式”火山沉积建造的裂谷系;中祁连或柴北缘以万洞沟群和兴隆山群火山沉积岩系为代表的裂谷系;阿尔金造山带中的长城系巴什库尔干群和青白口系索尔库里群火山沉积建造分别代表的阿尔金裂谷系;东昆仑中—新元古界万保沟群的裂谷系,秦岭造山带的熊耳群、耀岭河群、西乡群和碧口群分别代表中—新元古代裂谷系等。
对北祁连朱龙关群所代表长城纪裂谷系,按毛景文等(1997、2003)在敖油沟朱龙关群辉绿岩中获得的锆石SHRIMP的U-Pb法年龄(1777 ± 28)Ma~(1466 ± 26)Ma,时代为中元古代。而新元古代的裂谷事件,夏林圻等(2001)在祁连清水沟、面碱沟分别获得辉石细碧玢岩Rb-Sr等时线年龄634.38 Ma,Sm-Nd等时线年龄545.117 Ma,下柳沟辉石钠长粗面岩Rb-Sr等时线年龄678.95 Ma,白银厂火山岩(625.2 ± 2.9)Ma~(522.4 ± 44)Ma,时代可跨越早震旦世—早寒武世。中祁连万洞沟群的裂谷系,由鹰峰环状A型花岗岩的锆石U-Pb年龄1776 Ma,多多尔什伟晶岩的Rb-Sr法年龄1563 Ma说明与北祁连长城纪裂谷系基本同步(贾群子等,2007)。阿尔金中元古代裂谷系,由上1覆蓟县系达肯达坂群的不整合关系,其裂谷事件也发生在中元古代长城纪。而位于南缘并成为阿尔金和东昆仑重要分界的青白口系索尔库里群代表的新元古代裂谷系,除有青白口纪叠层石组合外,还有准同时代的大规模基性超基性岩侵入事件相伴随。如有U-Pb年龄637~792 Ma的长沙沟大型镁铁—超镁铁质层状侵入体(广西地调院,2002),U-Pb年龄为722 Ma的几阔里克基性—超基性岩体群(贵州地调院,2002),而东昆仑地区沿昆中断裂带出露的万保沟群火山沉积建造的裂谷事件,据碳酸盐岩中的Kussiclla等叠层石、玄武岩的SHRIMP锆石U-Pb年龄(1348 ± 33)Ma(1:5 万不冻泉幅),Sm-Nd等时线年龄(1141 ± 230)Ma和(670 ± 15)Ma(1:5 万万保沟幅),Sm-Nd等时线年龄1004.41 Ma的哈拉郭勒辉长岩体(郑健康,1992);Sm-Nd等时线年龄1279 Ma的超镁铁质岩体,全岩Sm-Nd等时线年龄(1372 ± 85)Ma的清水泉变玄武岩(朱云海等,2002)。其主体年龄大多在1400~1200 Ma之间,时代为中元古代蓟县纪。
除上述外,在东昆仑和阿尔金地区,除元古宙裂谷系外,还出现一期同原特提斯洋板块构造体制同期发育的裂谷事件。主体以阿尔金南缘断裂带与索尔库里群大致同位产生的中—上奥陶统祁漫塔格群的一套双峰式火山沉积建造为代表,刘良等(1996 ,1998)获得基性火山岩全岩Rb-Sr年龄为469 Ma,Sm-Nd等时线年龄(481.3 ± 53)Ma,时代为奥陶纪。同属裂谷双峰式火成构造组合的基性超基性岩和中酸性岩侵入体,有U-Pb年龄(500.7 ± 1.9)Ma,Rb-Sr年龄474.9 Ma的约马其克、花泉子、清水泉岩体(李向民等,2009)。有Rb-Sr、Ar-Ar和U-Pb年龄为(496.8 ± 1.3)Ma~(413.8 ± 8)Ma的清水泉、鱼目泉、苏吾什杰等多个基性—中酸性复式岩体(西安地质矿产研究所,2002)。而该时段东昆仑地区的裂谷系,较明显的为鸭子泉、十字沟的两条北东向裂谷系。按谈迎等(2000)资料,这两条北东向裂谷带向北可能沿达柴达木盆地古老基底内。主体由奥陶-志留系滩间山群的一套双峰式火山沉积建造构成。获得的层状玄武岩SmNd年龄为(468 ± 54)Ma,花岗闪长岩和正长花岗岩的锆石U-Pb年龄分别为(445.4 ± 10.9)Ma、(419.21 ± 1.9)Ma(青海地调院,2003)。时代为奥陶-志留纪,与原特提斯、北祁连洋和北秦岭洋发育时限基本相当。表明早古生代在昆仑和阿尔金地区同时存在一种大陆裂谷和洋—陆板块构造并存的双模式体制。时代大都在晚寒武世—志留纪(500~420 Ma)。
与上述相对照,处于元古宙—早古生代时段构造热事件,按已有的同位素年代学资料,除缺少晋宁期前更老的年龄数据外,在祁连、阿尔金和东昆仑地区大体可区分出1000~800 Ma,600~500 Ma,400~350 Ma三期主要构造热事件,并与晋宁、加里东、华力西-印支构造旋回相对应。其中的晋宁和前晋宁期的构造热事件,按万渝生等(2003)研究,祁连造山带的基底主要形成于0.8~1.0 Ga(晋宁期)由变泥砂质岩和壳源花岗岩组成。花岗质岩石为典型陆-陆碰撞产物。可能与全球新元古代Rodinia超大陆形成有关。阿尔金和东昆仑此时段的构造热事件,也以碰撞造山型壳源高钾钙碱系列的S型花岗岩产出为重要特征。代表性岩体有库勒克萨依岩体(871 Ma),巴什瓦克含榴辉岩的花岗片麻岩体(856 Ma ± 12 Ma)(王永和等,2004),英格利萨含榴辉岩花岗片麻岩(923 Ma ± 13 Ma)(王超等,2006),东昆仑有滩北山岩体(831 Ma)(青海地调院,2003)(李荣社等,2008)。
所见600~500 Ma时段的构造热事件,除北祁连、阿尔金和柴北缘以含蓝片岩、榴辉岩的高压—超高压带产生为重要标志外,属同期造山型花岗岩有阿尔金南缘断裂南侧的尖山岩体(555 Ma)、东昆仑的群峰东岩体(550 Ma)、黄土泉岩体(555 Ma)(高永宝等,2011)。岩体为花岗闪长岩-二长花岗岩-钾长花岗岩组合,岩石主要为过铝质的高钾钙碱系列S型花岗岩类。可标志加里东早期的一次重要挤压构造热事件。
而410~350 Ma时段的构造热事件,明显是以原特提斯、北秦岭和北祁连三洋的消亡闭合和碰撞造山会聚过程为重要标志,除泥盆纪普遍发育的一套磨拉石建造外,伴随的构造热事件,北祁连有U-Pb法年龄398 Ma的石油河S型花岗岩体,中祁连和柴北缘有U-Pb法年龄(358.72 ± 3.8)Ma的欧龙布鲁克岩体,Rb-Sr法年龄391~336 Ma的华家岭贾家沟岩体。东昆仑有U-Pb法年龄(388.6 ± 0.7)Ma的阿木巴勒阿土坎岩体,UPb法年龄407~408 Ma的喀雅克登塔格岩体,Ar-Ar法年龄406~407 Ma的库鲁达坂捷塔格的肯得乌拉岩体等。岩体主要为S型花岗岩类。地域上,主要展布在昆中断裂带的北侧,可标志原特提斯洋消亡和碰撞造山主期的一种壳源岩浆作用事件。
进入陆内增生演化阶段构造热事件,按构造体制和动力学条件,在祁连和昆仑地区还大体经历过挤压—伸展—俯冲就位的体制转变过程。其时限自泥盆纪(410~350 Ma)洋盆消亡碰撞造山后,在二叠纪还出现过全域性大陆裂谷事件,除火山沉积建造外,并有大量壳—幔混合型长英质类岩体的侵入。岩体:北祁连有U-Pb法年龄(230 ± 26)Ma的小柳沟岩体,Rb-Sr法年龄(256.11 ± 12.5)Ma的干沙河正长斑岩;柴北缘有K-Ar法年龄294.7 Ma的绿梁山正长斑岩,U-Pb法年龄(287 ± 44)Ma的多罗多什尔岩体(贾群子等,2007)。阿尔金和东昆仑地区有U-Pb法年龄(253 ± 4)Ma箭峡山,U-Pb法年龄(285 ± 0.8)Ma的秦布拉格,K-Ar法年龄263 Ma的喀雅克拉格,U-Pb法年龄(284.3 ± 1.8)Ma的祁漫塔格岩体群。K-Ar法年龄254~247 Ma的求勉雷克塔格,UPb法年龄289~280 Ma的布尔汗达岩体群,以及纳木龙岩体群等(李荣社等,2008 ,高永宝等,2011)和U-Pb法年龄247~231 Ma的冬给措纳湖岩体群(中国地质大学(武汉),2001)。岩体主体为I类花岗岩部分为A型花岗岩类。这样,进入陆内增生演化阶段的祁连和昆仑造山带,在300~200 Ma的地史演化过程中,还出现过一次较明显的伸展性的动力学转换过程,直到晚三叠世(150~100 Ma)随着特提斯洋壳的完全消亡和深俯冲构造定位,最终被统入在特提斯构造域的动力学背景之下。
而发生秦岭造山带成壳阶段后的重要地质事件,与祁连和昆仑造山带稍有不同。除其间华北地块南缘熊耳群火岩沉积建造所代表的中元古代长城纪的裂谷事件外,其南部扬子地块北缘的裂谷构造体制却多集中在中新元古代。如安康牛山地区年龄为679~833 Ma的耀岭群火山沉积建造,时代为青白口-南华纪(夏林圻等,2009)。汉南地区的西乡群年龄多在900 Ma左右(凌文黎等,2002)。但按A.J.Naledret(2004)和夏林圻等(2009)视西乡群为大陆溢流玄武岩的观点,其内还应包括侵入的镁铁质层状侵入体和中酸性侵入岩类。镁铁质层状侵入体典型的如产有大型钒钛磁铁矿床的毕机沟岩体(1061 Ma),以及望江山(1121 Ma)和城山、碑坝岩体等。中酸性侵入岩类有同位素年龄860~800 Ma的汉南、五堵门、中坝和祖师店岩体等(严阵等,1985)。这样,汉南的裂谷体制的始末可从蓟县纪到青白口纪。而碧口地区的裂谷事件,按累积的同位素年龄资料,明显可分两期裂谷作用:一期为Rb-Sr,Sm-Nd法校正年龄为1475 Ma的第二亚群碱性玄武岩和火山沉积作用(徐学义等,2001)。二期为含叠层石和微古植物化石并有 Rb-Sr 法年龄(744 ± 85)Ma的石英角斑岩,铅锌矿石U-Pb法年龄为785 Ma、813 Ma、835 Ma的三、四亚群火山岩,时代为青白口纪。由εNd(t)资料,二叠群火山岩的εNd(t)值为0.501~0.09 ,三、四亚群为+2.04~+5.03 ,两者明显是不同期不同源的。前者(二亚群)似一种轻度亏损的地幔源,后者(三、四亚群)则为一种富集型(EM)地幔或经岩石圈混染过的地幔源,整体上呈现为一种双阶段裂谷体制的火山作用模型。
自北秦岭洋于志留纪—泥盆纪消亡和碰撞连山后,直到三叠纪或中生代(380~65 Ma),秦岭造山带的基底岩石圈似乎仍处在一种后造山的伸展性动力学背景,除发育了泥盆系—三叠系的迁移性前陆盆地沉积外,大量和广泛的印支-燕山期I-A型花岗岩的侵入事件应是这种后造山伸展性动力学背景的典型标志。
图11.1是综合秦祁昆造山系重要地质事件的大致时间尺度与孟祥化等(2004)、Steiner(1967)和Максимов(1977)划分的地磁正负极性阶段柱状对比示意图。所见7亿年来,发生在秦祁昆造山系的几次大陆裂谷、洋盆活动以及包括陆内增生演化阶段的重要构造岩浆作用,基本可和孟祥化,Steiner、Mаксижов划分的正极性阶段的时间尺度相对应,也和Uhyte(1977)、Vogt(1973)得出的正极性与洋脊活动、大陆裂谷、岩浆活动有明显相关性的结论也较一致。而出现在1000~800 Ma、600~500 Ma、400~330 Ma三个时段以中酸性岩侵入作用为特征的构造热事件,其地磁极性状态也大体可对应于它们的负极性阶段。尤其是1000~800 Ma时段是秦祁昆造山基底陆块成壳过程的一项重要构造-岩浆热事件。
图11.1 秦祁昆造山带主要构造事件与孟祥化等(2004)、Steiner(1967)、MaКcимов(1977)地磁正负极性划分对比图
对秦岭造山带基底陆块西乡群(1100~800 Ma)裂谷事件的时限的混时性,据严阵等(1980)资料,构成西乡群侵入序列的岩石,大体可分出三个序次:一期为辉长辉绿岩、浅色辉长岩、闪长岩和部分蛇纹岩组合,以含钒钛磁铁矿和铜镍矿的镁铁层状侵入杂岩体为代表,时代为中元古代末(1100~1000 Ma);二期为斜长花岗岩类,时代868~800 Ma,岩体有汉南、五堵门和祖师店等;三期以钾长花岗岩为主,向上可过渡为花岗斑岩、石英斑岩、流纹斑岩,再上还可过渡到火山角砾岩和火山凝灰岩等。成分均为高钾钙碱性的S型花岗岩类,属壳源型部分熔融产物。由此看来,西乡群可能是个从裂谷体制到挤压造山全过程的巨旋回产物。有关这方面,徐道一等(1983)也同样提出过,在一个大的构造旋回中,岩浆作用存在着周期性变化。在旋回早期多发育玄武岩等基性岩流溢出和超基性岩的“侵入”,中期一般是主体花岗岩侵入。其间可分三个亚期,开始是闪长质岩浆侵入,然后是花岗闪长质岩浆侵入活动,最后是花岗质岩石、白岗质岩石和长英质类岩石侵入,晚期常有中—酸性为的岩浆喷出活动。因此,西乡群可能是个地磁正、反极性转换全过程的产物。
所见600~500 Ma的挤压造山事件,明显是个在大陆裂谷体制结束,开始向洋-陆极块构造体制转换间的一次构造热事件。并以含榴辉岩或蓝片岩高压变质带产出为典型标志。而400~350 Ma的构造热事件,不用说是北祁连、原特提斯和北秦岭三洋的消亡闭合和碰撞造山的重要时期。
同样,前晋宁期(>1000 Ma)重要地质事件,最明显是长城纪全域性的大陆裂谷作用,这完全可和孟祥化等(2004)划分的1800~1200 Ma时段的中朝板块沉积旋回正极性期相对应。说明秦祁昆造山系的基底陆块自太古宙—古元古代成壳和克位通化完成后,从中元古代开始,已统一进入到一种大陆裂解增生演化模型。另一方面也表明,地磁场正向极性期是大陆岩石圈裂谷体制发生的重要地球动力学条件。当然,在1400~1000 Ma时段,秦岭造山带的基底陆块的极性状态似乎与西部祁连和昆仑造山带稍有不同。按Irvnig和Pullaiah(1967)对地磁性状态的描述,在整个蓟县纪中晚期,祁连造山带的基底陆块近乎处在一种偏极性状态不明显时段。但在东昆仑和秦岭造山带的基底陆块则分别在蓟县纪中期(1372~1140 Ma)和晚期(± 1000 Ma),发生过较强烈的裂解事件,前者以柴南缘的万保沟群火山沉积建造为代表,后者以汉南西乡群火山沉积岩系或大陆溢流玄武岩为特征。
综上所述,在秦祁昆造山系地史演化过程中,所发生的重要地质事件,基本都与地磁场正、负极性转换过程中的极性状态有密切的相关性。
其次,就岩浆作用和热事件方面,1800 Ma年以来,岩浆作用几乎都是伴随构造体的转化和演化过程而出现类型和丰度有序更迭的(图11.2)。如基性—超基性岩(含火山岩)的岩浆作用峰期基本可对应于孟祥化等(2004)划分的中朝板块沉积旋回的几次正极性期,主要出现于长城纪、中—新元古代、二叠-三叠纪的裂谷体制和寒武纪—奥陶纪板块构造体制的伸展性地球动力学背景的条件下。而构造热事件,虽然图示同位素年龄不多,但仍大体可看出,一些重要的构造-热事件,大都有出现于每一构造-岩浆旋回末期的趋势。如前晋宁旋回的850~900 Ma,晋宁旋回的500~600 Ma,加里东旋回末期-华力西旋回早期的410~350 Ma时段等。这也同孟祥化等、Stainer和Mаксимов等划分的地磁负极性时段也比较接近。特别晋宁末期的构造热事件,不仅峰值较高,而且还和基性和中酸性岩浆作用呈一种峰-谷的对应关系。充分表明晋宁构造旋回在秦祁昆造山系的构造体制转换中是个重要的时间界线。
图11.2中所见中酸性岩浆作用的对限,似乎普遍有滞后于基性—超基性岩类岩浆侵入作用的现象,这在更大程度上揭示裂谷体制中的“双峰式”火成构造组合和地磁极性向耦合关系。这一特征,在新近纪青藏高原隆升过程也有明显地显示。据汤懋苍等(2004)研究,在最近40 Ma年来,青藏高原的降升主要靠20 Ma、10 Ma、3.6 Ma和0.78 Ma至今的4次地磁性极长正向期完成的。而发生在青藏高原新近纪的火山作用,据赵振明等(2008)资料,也大体集中在20~15 Ma,15~5 Ma,5~0 Ma的三个时段,其间的高峰期大约在17 Ma、12 Ma、3 Ma。这表明地磁场性变化是个制约岩浆作用强烈程度的重要原因。或者说,地史上不同阶段的岩浆作用事件是地磁场正向极性状态的一个重要标志。
图11.2 秦祁昆造山带主要构造-岩浆作用事件同位素年龄峰值统计略图
注:1.峰值是以同一年龄组每个样品按2mm累积所构成;数据分析方法为,U-Pb,Sm-Nd,RbSr,Ar-Ar,K-Ar等;构造热事件年龄数据部分是以锆石U-Pb法的下交点年龄为依据。2.主要数据源自李荣社等(2008),夏林圻等(2001),严阵等(1985)以及相关1:25万区域地质调查报告和部分文献资料;3.限于资料众多,峰期仅具有相对对比意义,或仅指明重要峰期时段
在另一方面,从岩浆作用与构造热事件的时间转换和相互更迭关系,还揭示出地磁场变化具有的周期旋回性。渥金斯(Wathis,1967)曾进行过这种地磁场极性转换过程的记录;在数千年之间首先是场强减小1/3~1/4,而方向维持不变。此后,磁场矢量一般经历数次约30°的摆动再后,该失量沿不规则路径向相反极性方向移动,其间的场强继续下降,然后再逐渐上升到正值。事实上,这一过程反映在岩浆作用序列上,同样可揭示出地磁场极性转换过程一些实物记录。举例说,祁连清水沟—面碱沟新元古代—早寒武世大陆裂谷体制的双峰式海相火山岩组合,早期的石英角斑岩和中期的细碧岩系大体可标志在正向极性状态下的一种裂解和幔源岩浆作用过程,而晚期的一套次火山相的石英钠长斑岩和钾质辉绿岩,由获得的面碱沟次火山相辉石细碧玢岩的Sm-Nd等时线年龄545.17 Ma(夏林圻等,2001)。同晋宁末期的构造热事件时限的近似性,表明此时段的地磁场极性可能已转换为反向极性状态。到522 Ma后,随着北祁连洋盆的开启到消亡碰撞造山,又开始了新一旋回的正负极性更迭过程。显然,这种岩浆作用序列的旋回性,对确定不同地史阶段的地磁性状态亦不失为重要的参考依据之一。
⑻ 多旋回洋陆转换阶段
该阶段是指古生代—三叠纪东昆仑造山带的形成演化阶段。从洋陆转换的角度考虑有两个大的旋回,它们分别是志留纪—泥盆纪原特提斯洋形成演化阶段和石炭纪—三叠纪古特提斯洋形成演化阶段两个旋回。特提斯洋是指位于北方劳亚古陆与南方冈瓦纳古陆之间的一个古大洋,它的形成演化历史早可开始于前寒武纪,晚可到雅鲁藏布江缝合带闭合的始新世。在形态上它是向东张开的剪刀形,一些学者形象地把它说成是古太平洋的一个“海湾”,在特提斯洋中包含有较多的块体,中国大陆上的大大小小的块体几乎都是特提斯洋的一部分,形成特提斯洋中的大大小小的 “岛屿”,多岛洋特征十分明显。“岛屿” 与“岛屿” 之间多为小洋盆,它们都有其独特的发展演化历史和地质构造特征,因此造成特提斯构造域 (造山带)中缝合带较多,形成演化历史复杂多样的现象。根据它们的演化历史一般又划分为3个阶段,分别为原特提斯洋形成演化阶段 (早古生代),古特提斯洋形成演化阶段 (晚古生代至三叠纪)及特提斯洋形成演化阶段 (侏罗纪—始新世)。调查区所在的东昆仑造山带所涉及的特提斯洋陆转换阶段只包括前两个阶段,三叠纪以前所涉及的特提斯洋均是宏大特提斯洋的小部分相对独立的小洋盆。志留纪—泥盆纪原特提斯洋形成演化阶段,在调查区中称为“东昆仑洋”,石炭纪—三叠纪期间古特提斯洋形成演化阶段,本书称“木孜塔格洋”和早石炭世“大九坝洋” (图5-11)。三叠纪以后东昆仑地区褶皱造山带形成后,古特提斯洋最终闭合转换为陆内环境。
志留纪—泥盆纪“东昆仑洋” 主要位于巴颜喀拉陆块与中昆仑微陆块之间,志留纪为离散环境,表现在早志留世在中昆仑微陆块边缘沉积一套巨厚复理石碎屑岩沉积地层,其内不含火山物质,代表被动陆缘大陆斜坡—深海平原的沉积物。而在中昆仑微陆块之上中、上志留统为一套灰岩夹碎屑岩沉积组合亦不含有火山岩,代表被动陆缘碳酸盐岩台地—滨浅海环境。中泥盆世东昆仑洋进入汇聚环境,突出表现为黑顶山缝合带中见一套中泥盆统灰岩夹碎屑岩及中酸性钙碱系列安山岩、英安岩及凝灰岩,可能代表岛弧环境的产物,而在北侧中昆仑微陆块之上的中泥盆统布拉克巴什组,为碎屑岩夹灰岩及少量火山岩地层应是弧后盆地沉积环境。调查区 “东昆仑洋” 应是在晚泥盆世闭合,代表性产物是在黑顶山缝合带中发育的畅流沟及向阳泉两条蛇绿混杂岩带,它们是在大陆边缘不同构造部位就位的洋壳残片产物。上述两条蛇绿混杂岩出露于西邻幅木孜塔格幅,而在本调查区未出露。
石炭纪—三叠纪 “木孜塔格洋” 亦位于巴颜喀拉陆块与中昆仑微陆块之间,是在泥盆纪末“东昆仑洋” 闭合造山的基础上又重新拉开形成,早石炭世 “木孜塔格洋” 处于打开的离散环境,出现洋壳,黑顶山缝合带中沿木孜塔格-鲸鱼湖断裂分布的木孜塔格蛇绿混杂岩带以及下石炭统托库孜达坂组即是这一时期的洋壳残片及洋壳之上的表壳岩系。洋壳残片物质组成有超镁铁岩、堆晶辉长岩、斜长花岗岩等,它们与蛇绿混杂岩带中的主体物质,片岩、片麻岩等呈构造接触关系,后者为基质,是地壳中深部物质,是洋壳残片就位过程中的构造混杂部分,它们共同组成蛇绿混杂岩带,呈带状沿深大断裂展布,与蛇绿混杂岩相伴出现的一套表壳岩系,其物质组成为一套代表深海浊积岩系的碎屑岩夹深海硅质岩及海相玄武岩,硅质岩中含放射虫化石,经中国地质大学 (武汉)冯庆来教授签定为Alllella indensis Won等,时代为早石炭世杜内期 (维宪),是典型的深海放射虫组合,海相玄武岩呈夹层产出,它的稀土元素、微量元素等特征与典型洋壳玄武岩比较相似(见火山岩一节)。
图5-11 调查区多旋回洋陆转换阶段构造演化示意图
从上述物质组成及构造组合样式看,早石炭世木孜塔格洋已基本成形,具有典型的洋壳及大洋沉积物。整个石炭纪木孜塔格洋北侧的中昆仑微陆块处于隆升剥蚀状态,未见沉积物,进入二叠纪,地壳活化下沉,开始接受沉积,且是不断从南向北超覆,(7)号断裂以南,早二叠世马平期沉积物开始超覆于下伏志留纪地层之上,沉积环境为滨浅海-大陆斜坡环境;(7)号断裂以北,中二叠世栖霞期沉积物超覆于下伏泥盆纪地层之上,沉积环境为滨浅海环境,在一道梁北形成近海冲洪积扇,沉积物以下伏地层的灰岩质砾石为主;至中二叠世茅口期,整个微陆块上过渡为碳酸岩台地,沉积巨厚的碳酸盐岩地层。二叠纪地层中除正常沉积地层外夹少量火山岩地层,显示此时木孜塔格洋已处于挤压环境的残余洋盆。进入三叠纪,木孜塔格洋处于全面挤压消减,洋壳向北俯冲于中昆仑微陆块之下,俯冲带即位于木孜塔格-鲸鱼湖断裂一线,洋壳残片物质向上仰冲就位于缝合带中,俯冲带北侧褶皱成山形成东昆仑造山带,而在造山带南侧的前陆区域,形成规模宏大的巴颜喀拉前陆盆地,沉积巨厚的造山带前陆磨拉石组合,调查区内仅见晚三叠世沉积,为一套深海浊积—滨浅海—三角洲相的向上变浅的碎屑岩沉积组合,此时木孜塔格洋的洋壳已基本消减消失,巴颜喀拉陆块进一步下插俯冲于中昆仑微陆块之下,前陆盆地以巴颜喀拉陆块为基底。三叠纪末巴颜喀拉陆块与中昆仑微陆块紧紧连接在了一起形成统一大陆,前陆盆地亦结束海相沉积与东昆仑造山带一起隆升遭受剥蚀,从而完成了这一旋回的洋陆转换。
早石炭世大九坝洋位于中昆仑微陆块与柴达木陆块库木库里微陆块之间,由于出露地质体及调查区位置的限制,大九坝洋的形成演化历史难以完全恢复,但仅从早石炭世来看,在库木库里微陆块南缘有晚古生代的陆缘岩浆弧,下石炭统大九坝组为一套滨浅海相—半深海相碎屑岩夹大量火山碎屑岩组合,代表一种极不稳定的陆缘沉积物,从凝灰岩的稀土元素及微量元素特征考虑可能来自岛弧 (见第三章火山岩),综合分析后我们认为早石炭世大九坝洋北侧库木库里微陆块南缘不仅发育陆缘岩浆弧而且发育弧前盆地,大九坝组即是该盆地的沉积物质。
早石炭世在大九坝洋及南侧的木孜塔格洋中分别沉积了两套不同盆地不同成因的沉积地层,我们分别对它们采集了古地磁样,测量结果大九坝组古纬度为北纬17.5°,托库孜达坂群古纬度为南纬19.8°,两者差30多个纬度差,这说明此时的大九坝洋较宽阔,宽度可大于3 000 km;早二叠世沉积物见于中昆仑微陆块,对它的古地磁测量结果表明此时的中昆仑微陆块的古纬度为南纬29.3°,这个结果与以往学者在东昆仑及羌塘取得的古地磁结果相近,说明早二叠世木孜塔格洋宽度不大,此时该洋处于挤压消减收缩的前期,是位于中昆仑微陆块与巴颜喀拉陆块间的一个小洋盆。生物古地理也可得出相同结论,在中昆仑微陆块之上的中二叠世栖霞期的沉积物中,我们首次发现了代表冈瓦纳冷水动物群的单通道 Monodiexodina muztagaensis,这一发现改变了过去认为的冈瓦纳冷水动物不越过若拉岗日-金沙江缝合带的认识,这也间接说明在晚古生代中昆仑微陆块与巴颜喀拉陆块均是冈瓦纳古大陆北缘的小块体,它们彼此相距不远,其间相隔小洋盆,生物可以互通,而划分生物区系的界线应北移至大九坝断裂,即区域上所说的昆中断裂。
⑼ 我国搞地质的几大门派有哪些以及代表人物
大地构造是地球科学的一个分支学科。它主要研究地球的构造、演化及其运动变形和发展规律等问题的学科,是研究地球科学的基础理论之一,不仅对深入认识地球发展史和地壳、岩石圈运动史有重要的理论意义,而且对研究成矿条件、地表成因及预测矿产资源等都具有重要的实际意义。
中国地处环太平洋构造带和特提斯构造带的丁字接合处,具有中国特色的大地构造特征。“波浪状镶嵌构造学说”、“地质力学”、“多旋回构造”、“地洼说”和“断块构造说”是老一辈地质学家对我国大地构造特征的总结,被称为“中国五大地质构造学派”。
一、波浪状镶嵌构造学说
二、地质力学
三、多旋回构造运动说
四、断块构造学说
五、地洼说
一、“波浪状镶嵌构造” 学说
(一)“波浪状镶嵌构造”学说创始人张伯声院士生平简介 张伯声院士,1903 年6月23日出生于河南省荥阳县乔楼村,1994年4月4日下午5时在西安逝世。1926年毕业于北京清华学校,以优异成绩被保送赴美留学,先后在威斯康辛大学和芝加哥大学化学系学习,1928年获芝加哥大学化学系学士学位,后又在芝加哥大学和斯坦福大学地质系研究部攻读地质学。1930年回国,先后在焦作工学院、交通大学、唐山工学院、河南大学和北洋工学院任地质学和岩矿学教授。1937年抗日战争爆发,张伯声教授随同北洋工学院从天津迁到陕西,先后在西安临时大学、西北联合大学,西北工学院和西北大学任教。抗战胜利后,原北洋工学院的教师纷纷返回天津,但他则认为,秦岭需要他,西北需要他,毅然跟随西北大学迁回西安,出任西北大学地质系主任。解放后,张伯声院士以极大的热情投入新中国的社会主义建设事业。1956年光荣地加入中国共产党。同年,任西北大学副校长。1980年任中国科学院院士,同年11月调任西安地质学院长。张伯声院士为地质教育和地质科学研究工作整整奋斗了64年之久,献出了他的毕生精力,为党、为人民做出了杰出贡献。
(二)“波浪状镶嵌构造学说”简介
波浪状镶嵌构造学说,是张伯声教授创立的一种地壳构造和地壳运动理论学说。这一学说的思想萌芽于1959 年。当时主要阐明的问题是,相邻二地块在不同地质历史时期都以它们之间的活动带为支点带,互作天平式摆动,并相应地引起支点带本身与之同时做激烈的波状运动。1963年,在此基础上提出了整个地壳是由不同级别的激烈运动的活动带与不同级别的相对稳定的地壳块体相结合而形成的一级套一级的镶嵌构造。并把相邻二地块的天平式摆动在空间上扩大范围来统一考虑,引伸出地块波浪的概念。自此以后,经过张伯声教授等不断地研究,逐步系统化、理论化,成为目前的地壳波浪状镶嵌构造说。波浪状镶嵌构造有别于五十年代以来国外学者提起过的地壳的镶嵌构造。他们只是认为地壳的某些部分像一层“巨大的角砾”,杂乱无章地镶嵌在一起。而波浪状镶嵌构造说则认为地壳的镶嵌是有规律的,其空间展布、运动变化都好象是几个系统的波浪的相互交织。
三、“多旋回构造运动”学说简介
“多旋回构造运动”学说,即地壳运动的多旋回理论,是黄汲清教授于一九四五年提出来的。该学说是在地槽发展单旋回观点上的进一步发展。所谓单旋回,是德国地质学家史蒂勒提出来的地槽褶皱带发展的模式。他认为,地槽发展初期以下沉为主,有大量蛇绿岩出现;以后地槽型沉积褶皱成山,与此同时有大量花岗岩侵入,随后有安山岩喷发和各种小侵入体;最后褶皱带遭受剥蚀,地槽转化为地台,并有玄武岩喷溢。这就是有名的地槽发展单旋回的基本观点。
一九四五年黄氏指出,地槽的发展不是单旋回而是多旋回的。黄氏分析研究了我国大量资料,并结合世界上其它地槽褶皱带的实际资料,不断阐述了地槽的发展可以分为加里东、早华力西、中华力西和晚华力西四个旋回,每一个旋回都有基性岩出现和强烈的褶皱运动、花岗岩侵入和安山岩喷发。更重要的是每一旋回都具有它独特的内生矿床组合,如哈萨克斯坦地槽,早期以金矿为主,中期金矿减少,晚期则钨锡矿特别重要。
结合地球物理资料,他认为深断裂也是多旋回活动,并把深断裂按深度进行分类:硅铝层断裂、硅镁层断裂、岩石圈断裂和超岩石圈断裂
四、“断块构造”学说简介
断块构造学说,是中国科学院地质研究所张文佑教授等,继承与发展李四光教授的地质力学思想,吸取了“地槽地台说”、“板块说”等的合理部分,在分析与综合我国及世界大量地质、地球物理资料的基础上发展起来的。
断块说在研究方法上,强调运用地质力学与地质历史分析相结合的方法,对地球的构造形成与形变进行辨证分析,将构造旋回的划分与构造形成、形变过程联系起来。认为地壳的形变,一般是从褶皱到断裂;但一经产生断裂,它便对以后的变形起决定性作用,即第一期的断裂控制第二期的褶皱,第二期的褶皱改造第一期的形变,也就是基底控制盖层,盖层改造基底,所以断块学说,侧重于研究断裂的形成与发展。
五、地洼学说简介
地洼学说是中南大学教授、中国科学院长沙大地构造研究所所长陈国达院士所倡导的学说。该学说认为,自一八五九年以来,地质界传统的理论是大陆地壳大发展过程只有两个阶段:先出现活动区— 地槽区,后来变为“稳定”区—地台区。一九五六年,陈氏在总结中外地质资料的基础上提出,中生代中期以来地壳演化进入了新阶段,经受断裂作用和拱曲作用后所形成的狭长形或长圆形的凹地或凸起,其大地构造性质既非地台区,也与地槽区有别,而是一种新型活动区,是大陆地壳的第三构造单元。因它是地台区向活动区转化的产物,故取名为活化区;又因其最主要的特征是区内出现地洼盆地,故称地洼区。
⑽ 特提斯——一个多岛洋模式
殷鸿福
(中国地质大学,武汉430074)
摘要本文讨论了特提斯的三种模式。根据中国及邻区的新资料,提出特提斯的多岛洋模式,它既符合古地磁和古生物地理证据所反映的欧亚大陆与冈瓦纳大陆分隔很远的情况,又符合沉积学证据所反映的深水海洋很少的情况,因为该宽阔的分隔是被岛屿所充满的。
关键词特提斯多岛洋
1特提斯的多岛洋模式
中国大陆的大部分属于广义的特提斯。目前关于特提斯有三种模式。第一种浅海模式认为:根据从阿尔卑斯到喜马拉雅发现的大量底栖生物群、碳酸盐岩及浅海碎屑岩判断,地史时期从未存在过宽阔的分隔欧亚大陆与冈瓦纳大陆的特提斯大洋,而是由陆表海和相对深的海道(seaway)组成。为了解释由古地磁、古气候和古生物地理分隔所判定的南、北超大陆间的宽广距离,此观点需部分借助于由Carey[1]和Owen[2]提出的地球膨胀学说来解释。按浅海模式,原来海并不宽,后来由于地球膨胀使南、北超大陆间距变宽。至于古地磁反映的宽阔距离,他们认为古地磁资料不可靠。但是,据最近地球物理和地质资料,20%甚至40%的膨胀率是太夸张了,我们保守地假定自太古宙以来地球半径膨胀率为20%,则在古特提斯期间(约300Ma前)地球半径的长度应是现代长度的95%,根据公式S=4πr2,可知那个时期的地球表面积应为现代表面积的0.95×0.95=0.9倍,这不足以支持浅海模式。而且,随着古地磁资料的积累,不可避免地要把南、北超大陆远距离分开。
第二种或最流行的关于古特提斯的模式是楔形洋模式,它西端尖灭于西阿尔卑斯山,而向东开口于泛古洋或太平洋,例如,Scotese和McKerrow[3]的图即显示出一个相对“干净”的大洋。这个模式综合了现代古地磁、古气候及古生物资料,但它不能解释为什么在这一广大区域很少发现洋壳证据。目前,以下公认的、证据充分的事实都是反对“干净”模式的:
(1)沿古特提斯发现的大多数生物群和岩相都属于浅海类型。尽管最近报道发现越来越多的复理石、放射虫及其它深水沉积,但沉积物的整体仍然属于陆壳类型,洋壳证据相对很少。
(2)沿古特提斯发现的大多数蛇绿岩属于边缘海和弧后盆地类型,典型的大洋蛇绿岩很少。
这些事实对第二种模式的真实性提出了疑问,并且导致了本文模式的提出,即特提斯多岛洋模式。中国最近积累的资料支持这一模式。过去认为扬子和华北地台间的微大洋是干净的,并且北秦岭、南秦岭分别属于两地台的大陆边缘,但最近研究揭示,在两板块间存在一组过渡地块,它由大别、镇安—淅川、西秦岭组成,它们构成了秦岭微板块[4](图1),它北以商县—丹凤缝合线,南以勉县—略阳缝合线为界。在秦岭微板块与华北之间,新元古代(震旦纪)到早古生代之间至少存在两排岛弧,南弧由秦岭群组成,北弧由宽坪群组成。此外,岛屿还存在于扬子被动大陆边缘海和陆表海内,因此,该地区并不是一干净的微大洋,而是一个多岛微大洋。
图1晚寒武世秦岭小洋盆
华南地区,除了云南西部被认为属于亲冈瓦纳的以外,过去也认为或多或少是一个整体,但是,最近在浙江—江西交界的弋阳地区的硅质岩中发现早古生代和石炭纪—二叠纪的微体化石,该硅质岩与“元古宙”的蛇绿岩伴生,且与“元古宙”复理石(双桥山或板溪群)相互穿插,还发现晚古生代混杂岩和硅质岩中的放射虫从钦州-防城地区一直延伸到玉林、云浮及更东的英德,此外在西边的广西存在以前认为是辉绿岩岩床的大规模海底玄武岩。这些发现说明分隔华南成不同块体的微海洋或深海的确存在,它们与沉积、古地磁资料一起,描画出地史时期华南是由许多块体构成的。
青藏高原长久以来一直被认为是由缝合线划界的微板块和岛弧组成,如南北羌塘、唐古拉、冈底斯、昌都、兰坪—思茅、保山、腾冲等,最近潘桂棠等[5]的文章认为,上述块体镶嵌图可能还要复杂。早古生代,在古亚洲洋的最盛发展期,它在中国北部显示出类似的多岛洋类型,许多作者认为东南亚在中生代也是这样。图2绘出板块的分布情况(微板块、裂解块体等),它显示出东特提斯的多岛洋情景。
图2东特提斯区各块体的分布
1—西伯利亚;2—蒙古-额尔古纳;3—塔里木;4—华北(中朝);5—羌塘;6—拉萨;7—扬子;8—下扬子;9—华夏;10—印支;11—滇缅马;12—印度
2多岛洋模式的造山运动特征
多岛洋模式的板块运动应该有确定的区别特征,而不应该模仿从大西洋和太平洋模式推导出来的模型。扬子和华北的缝合过程显示如下不同于传统板块碰撞的特征:①华北、秦岭和扬子沿同一方向(北向)移动,但速度及旋转方向不同,最后导致微大洋关闭和板块缝合。这一过程产生的动能(1/2·mv2)比两板块间正面碰撞产生的动能小得多,因为在后一种情况下速度v是两板块的速度之和,而在秦岭v是两块体或板块的速度之差;②扬子和华北缝合过程经历了如下步骤:首先,秦岭群及宽坪群的两岛弧增生到华北边缘,接着,秦岭微板块与新增生的岛弧接触:然后略阳—勉县小洋盆(早古生代可能为裂陷带)消减且关闭,秦岭与扬子接触:最后扬子和华北板块从东到西剪刀形缝合。碰撞不是一触而蹴的,而是一步步完成的,每一单独步骤可能导致:岛屿的拼合、块体增生到大陆边缘或者裂陷槽和微大洋的闭合,每一微型碰撞产生的动能中的质量m是很小的。通过岛屿或块体增生的微型碰撞,由扬子和华北碰撞产生的全部动能可能分成三个或四个部分,每一微型碰撞的速度为两个碰撞块体速率的差额,而不是速度的和,两碰撞块体的质量总额又是很小的,这样,结果就是一个突变转换成一系列渐变,这一过程的每一步产生的能量很少,根本不能同“普通的”板块碰撞产生的能量相比,因此不能引起造山运动是很容易理解的,这就是所谓的“软碰撞”,它是多岛洋特提斯造山运动的一个特征。
第二个区别特征是:在许多情况下,造山运动并不是紧随块体碰撞而发生的,而是可能要延迟100Ma年乃至更长的时间。以秦岭为例,扬子和华北的第一次“软碰撞”发生在志留纪—泥盆纪的过渡期,但扬子北边的大陆边缘直到中三叠世才经历了造山运动,这是因为多数参加碰撞的特提斯块体,由于冈瓦纳的离散而向同一方向(北向)运移。根据牛顿作用力和反作用力原理,由速度不等、同一方向运动引起的每一次碰撞能够加速前面板块向北的漂移,同时反作用力可以减缓后面块体的向北运移,因此每一次碰撞之后就是一个扩张的过程或两块体之间距离加大的过程,这就是中国地质多旋回运动的机制。理论上,造山运动只能发生在前方板块与一固定的板块碰撞并且静止下来时,而且向北漂移的后面块体与前面的块体碰撞并继续产生陆内俯冲,这样才产生挤压。对秦岭来说,华北可能在晚二叠世停止运动,且最后与西伯利亚南缘相碰撞。扬子则继续向北漂移,因此直至中三叠世才发生造山运动。这不同于印度次大陆和亚洲间的碰撞,在这一碰撞中亚洲是一相对固定的超大陆。大约80Ma年前,在与亚洲相碰撞后,印度板块继续陆内俯冲消减,大约20Ma年前开始形成喜马拉雅山,碰撞和造山的时间间隔为60Ma年。可与秦岭相比的是藏北的班公错—东巧—丁青侏罗纪微大洋,它的闭合和缝合时间是侏罗纪末—白垩纪初(大约150Ma年前),而它的抬升或西藏高原北部的形成时间估计在新第三纪后(大约23Ma年前),时间差超过100Ma年。此处这一过程所涉及的两微板块,即羌塘-唐古拉和冈底斯-拉萨,与秦岭的情况相似。
三种模式相比,多岛洋模式对特提斯及其祖先,尤其是东特提斯更合适。古特提斯、中特提斯、新特提斯和现代印度洋都是通过在诸如特提斯大陆(Tethsides)及基梅里大陆(Cim-merides,或Seng?r)等块体群的后部张裂带扩张及开裂,并在冈瓦纳裂解和亚洲增生这一总过程中形成的。现代印度洋是通过扩张及开裂,使包括阿拉伯半岛、印度次大陆和澳大利亚的板块从非洲和南极洲分离出来而形成的。从这个意义上来说可称之为现代特提斯。在从古特提斯洋到印度洋的古代和现代海洋中,一直存在大量的裂解块体,其前面(北边)的板块陆续向欧亚板块增生,而后面(南边)的板块陆续从冈瓦纳大陆裂开。因此,它们一直为多洋,而与大西洋和太平洋不同。这与证实欧亚和冈瓦纳相距很远的古地磁和古生物地理资料相一致,也与深海沉积很少的沉积证据相一致,因为广大区域为岛屿而非大洋所充填。对这种多岛洋式板块运动的过程及机理的研究,或许可以帮助理解地史时期的许多板块运动现象,并且能预测诸如南海-印度尼西亚多岛洋的相似的演化过程。
参考文献
[1]S.W.Carey.The expanding earth——an essay review.Earth Science Review,1975,11(2),12~25.
[2]H.G.Owen.Has the earth increased in size?In:New concepts in global tectonics.S.Chattergee and N.Hotton(eds.).Lubbock.Tech.Univ.Press,1992.
[3]C.R.Scotese and W.S.McKerrow.Revised world maps and introction,Palaeozoic palaeogeography and biogeography.Memoir of the Geological Society of London,1990,12,1~24.
[4]殷鸿福,黄定华.早古生代镇淅地块与秦岭多岛小洋盆的演化.地质学报,1995,69(3),193~204.
[5]潘桂棠,陈智槽,李兴振等.东特提斯多弧-盆系统演化模式.岩相古地理,1996,16(2),52~66.