1、第三章第三章 地层形成的大地构造环境地层形成的大地构造环境 -地层与大地构造分区地层与大地构造分区第一节第一节 大陆地壳分区的经典理论大陆地壳分区的经典理论 -槽台学说槽台学说 第二节第二节 现代板块构造理论现代板块构造理论 对地槽、地台的解释对地槽、地台的解释 第一节第一节 大陆地壳大地构造分区的大陆地壳大地构造分区的 经典理论经典理论-槽台学说槽台学说 经典比较大地构造学研究将大陆地壳划分为两种经典比较大地构造学研究将大陆地壳划分为两种基本构造单元：基本构造单元：地壳上强烈的活动地区地壳上强烈的活动地区地槽区地槽区；地壳上相对稳定的地区地壳上相对稳定的地区地台区地台区。1859年美国地质学
2、家霍尔（年美国地质学家霍尔（J.Hall）在研究北美时第）在研究北美时第一次注意到古生界同一时代地层在阿帕拉契亚山要比一次注意到古生界同一时代地层在阿帕拉契亚山要比毗邻的密西西比河平原几乎厚十倍，从而提出褶皱山毗邻的密西西比河平原几乎厚十倍，从而提出褶皱山系是在地壳的巨大拗陷部位生成的。到系是在地壳的巨大拗陷部位生成的。到1873年丹纳年丹纳（J.Dana）正式把这种拗陷称为地槽。）正式把这种拗陷称为地槽。一些欧洲学者在研究了阿尔卑斯造山带以后，发现阿尔卑斯造一些欧洲学者在研究了阿尔卑斯造山带以后，发现阿尔卑斯造山带形成之前并没有巨厚的浅海相沉积，却发现厚度不大的深山带形成之前并没有巨厚的浅海
3、相沉积，却发现厚度不大的深海相沉积物，所以认为地槽坳陷不一定表现在沉积物的巨大厚海相沉积物，所以认为地槽坳陷不一定表现在沉积物的巨大厚度上，也可以表现为深海盆地薄层沉积的出现。因此，布勃诺度上，也可以表现为深海盆地薄层沉积的出现。因此，布勃诺夫和施蒂勒（夫和施蒂勒（H.stille）认为，鉴别地槽的主要标志不是厚度，）认为，鉴别地槽的主要标志不是厚度，而是后而是后期强烈的造山形变，形成褶皱山系期强烈的造山形变，形成褶皱山系。一、地槽区一、地槽区 1 概念：地槽是地壳上强烈活动的构造带。它可以被沉积物所补偿，形成有巨厚的海相沉积物巨大的拗陷带，也可以不被沉积物所补偿，形成深海盆地。在晚期经强烈褶
4、皱后转变为褶皱山脉。2.地槽特点 （1）现代地貌上常为年轻的狭长山系，长达几百至几千公里，宽达几十至几百公里。（2 2）地壳构造运动十分强烈，升降运动的速度和幅度都很大，地壳构造运动十分强烈，升降运动的速度和幅度都很大，因此形成巨厚的沉积，岩性和厚度在横向上变化很大。因此形成巨厚的沉积，岩性和厚度在横向上变化很大。-“早期沉降，晚期褶皱回返造山。早期沉降，晚期褶皱回返造山。”（3 3）具有特殊的地槽型沉积建造具有特殊的地槽型沉积建造：复成分碎屑岩（硬砂岩）建造；复成分碎屑岩（硬砂岩）建造；碎屑成分复杂，分选不好，磨圆度差，多含有一些易于风化的长碎屑成分复杂，分选不好，磨圆度差，多含有一些易于风
5、化的长石等矿物，说明沉积时地形起伏大，剥蚀沉积快，这种环境多出石等矿物，说明沉积时地形起伏大，剥蚀沉积快，这种环境多出现在地槽形成初期构造不稳定环境下。现在地槽形成初期构造不稳定环境下。“复理石复理石”建造建造-浊流沉积；浊流沉积；具有薄层的递变层理。它主要由泥灰岩、砂质、钙质页岩、泥岩，具有薄层的递变层理。它主要由泥灰岩、砂质、钙质页岩、泥岩，与砾岩、砂岩和硬砂岩等组成具有明显韵律层的岩石组合，它形与砾岩、砂岩和硬砂岩等组成具有明显韵律层的岩石组合，它形成于海洋浊流环境。成于海洋浊流环境。它形成于一个它形成于一个地槽地槽演化的晚期阶段演化的晚期阶段.海底基性、中基性火山喷发岩建造；海底基性、
6、中基性火山喷发岩建造；海底硅海底硅-铁质沉积建造（如放射虫硅质岩建造）铁质沉积建造（如放射虫硅质岩建造）_硅质火山岩建造（优地槽产物）硅质火山岩建造（优地槽产物）一般由硅质页岩、碧玉岩等硅质岩组成，并与安山玄武岩、一般由硅质页岩、碧玉岩等硅质岩组成，并与安山玄武岩、凝灰岩和火山碎屑岩伴生，相当于蛇绿岩套的一部分，说明凝灰岩和火山碎屑岩伴生，相当于蛇绿岩套的一部分，说明地槽下沉最强烈的阶段，断裂、火山活动发育。地槽下沉最强烈的阶段，断裂、火山活动发育。“磨拉石磨拉石”建造建造-晚期褶皱回返造山期后。晚期褶皱回返造山期后。以砾、砂成分为主，分选差。常分布于山前和山间以砾、砂成分为主，分选差。常分布
7、于山前和山间凹陷中。大部分为河流相，洪积相，向外远离山系逐渐凹陷中。大部分为河流相，洪积相，向外远离山系逐渐变为湖相红色砂泥岩，夹蒸发岩（石膏等），再向外粒变为湖相红色砂泥岩，夹蒸发岩（石膏等），再向外粒度变细，说明为造山运动之后的阶段形成度变细，说明为造山运动之后的阶段形成 (4)构造变形强烈，普遍发育褶皱和逆冲断层推覆构造等。构造变形强烈，普遍发育褶皱和逆冲断层推覆构造等。（5 5）广泛的、强烈的岩浆活动也是地槽的重要标志。）广泛的、强烈的岩浆活动也是地槽的重要标志。岩浆活动的一般规律是：早期发育海底基性火山喷发，有时伴有岩浆活动的一般规律是：早期发育海底基性火山喷发，有时伴有基性、超基性
8、岩构造侵位。晚期有大规模花岗岩侵入及中酸性火基性、超基性岩构造侵位。晚期有大规模花岗岩侵入及中酸性火山喷发。山喷发。（6 6）晚期遭受不同程度的区域变质作用。）晚期遭受不同程度的区域变质作用。（7 7）地槽即是一个）地槽即是一个地球物理上的异常带地球物理上的异常带，又是一个高热流的地，又是一个高热流的地震带，重力异常往往成带状，具一定方向性，磁异常多为正负相震带，重力异常往往成带状，具一定方向性，磁异常多为正负相间的线状特征。间的线状特征。3地槽的分类地槽的分类 （1）冒地槽）冒地槽 紧邻地台区，一般缺少火山岩。紧邻地台区，一般缺少火山岩。冒地槽相冒地槽相当当 大陆架下部至大陆斜坡地段。大陆架
9、下部至大陆斜坡地段。（2）优地槽）优地槽 离地台区远，富含火山岩。离地台区远，富含火山岩。基性岩、超基性基性岩、超基性 岩和深海相沉积（放射虫硅质岩）组成的蛇绿岩和深海相沉积（放射虫硅质岩）组成的蛇绿 岩套是优地槽的典型特征。岩套是优地槽的典型特征。优地槽则相当优地槽则相当岛弧、深海沟及深海区岛弧、深海沟及深海区。图图3-1 3-1 优地槽、冒地槽划分的模式图优地槽、冒地槽划分的模式图（据Aubouin，1961）地槽的对偶性地槽的对偶性1947年施蒂勒把原提出的正地槽又分为优地槽和冒年施蒂勒把原提出的正地槽又分为优地槽和冒地槽。优地槽远离克拉通、具有强烈的火山活动，地槽。优地槽远离克拉通、具
10、有强烈的火山活动，以发育有基性熔岩与蛇绿岩为特点。冒地槽则靠近以发育有基性熔岩与蛇绿岩为特点。冒地槽则靠近克拉通，没有或几乎没有火山活动。克拉通，没有或几乎没有火山活动。地槽从其开始发育到最后封闭大致经历了以下演化阶段：广泛接受沉积的地槽坳陷阶段；强烈构造变形形成褶皱带并逐渐抬升的造山阶段；褶皱带全面隆起、地槽封闭的后造山阶段。这 3 个阶段构成了地槽发展全过程的构造旋回，至此地槽转化为稳定的地台。从板块构造学观点看，地槽总体上与大陆边缘的大陆坡相当，但并不相同。地槽的演化反映了洋陆之间复杂的相互作用。地槽的发育要经历两大阶段。第一阶段以强烈下沉为主，堆积了厚达12万米的沉积物，伴随有玄武岩喷
11、发。第二阶段以隆起为主（一般从中央部分先开始），沉积地层发生强烈的线状褶皱，伴以花岗岩侵入和区域变质作用。原先深陷的海槽变成了高耸的山脉，山前坳陷内堆积磨拉石。上升的山脉被不断地剥蚀夷平，地壳的活动性也迅速减弱。准平原化后，在褶皱基底上沉积了盖层，这种构造单元叫地台。换言之，地台的基本特征是具双层结构；变质的褶皱基底及不整合面以上的盖层。根据槽台论的基本观点，地壳的发展和地表形态的演化几个主要发展阶段：（1）太古代和元古代。地壳普遍处于不稳定的地槽状态，造山运动比较频繁。那时地表还没有广阔的大陆，到元古代中期，开始出现广大的相对稳定地区，逐渐转化为古陆台。如非洲陆台、南美陆台、澳大利亚陆台、印
12、度陆台等组成的冈瓦那古陆，以及北方的俄罗斯陆台、西伯利亚陆台、中国东部陆台、北美陆台。它们被蒙古地槽、乌拉尔地槽、加里东地槽、阿巴拉契亚地槽和古地中海地槽所隔开。此外，还有科迪勒拉地槽、安第斯地槽、西太平洋地槽等。（2）古生代后期。加里东运动发生，这在加里东地槽、蒙古地槽北缘、阿巴拉契亚地槽北段等表现尤为强烈，使原来的沧茫海底，褶皱成山，陆地范围扩大。（3）石炭纪到二迭纪。海西运动掀起，许多地槽区先后褶皱隆起。中国的大部、欧洲中部、北美东部、非洲西北部、澳大利亚东部，以及亚欧之间的山脉都是海西运动的产物。这时亚欧大陆连成一体，陆地面积空前扩大。而冈瓦那古陆出现分裂趋势，局部地区发生拗陷和下沉，
13、海水侵入。（4）从侏罗纪开始到白垩纪。太平洋运动（称旧阿尔卑斯运动）使环太平洋地槽靠大陆部分的内带发生强烈的褶皱，造成东亚大陆边缘和美洲西部高大山系，陆地又向外扩展一步。与此同时，在一些相对稳定的陆台区，地壳又重新趋于活动，产生断裂，大规模岩浆侵入和喷发，以及大幅度的拗陷。到中生代末，冈瓦那古陆彻底解体，南方各大陆及印度洋、南大西洋已基本形成。（5）新生代。这是最终形成现代地表形态的一个发展阶段，通过第三纪中期开始的新阿尔卑斯运动（也称喜马拉雅运动），古地中海地槽发生强烈褶皱，形成了横贯东西的、年轻高大的阿尔卑斯喜马拉雅山系。环太平洋地槽的外带也相继褶皱上升，形成东亚岛弧山脉和美洲西岸山脉。新
14、阿尔卑斯运动的影响还扩及大陆的其它地区，如中亚、西欧等古生代褶皱带又被抬升和断裂，东非大裂谷继续扩大，并有大规模玄武岩喷发活动，等等。二、地台区二、地台区 概念：概念：1885年奥地利地质学家休斯（年奥地利地质学家休斯（E.Suess）提出的，他认为）提出的，他认为地台是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区，地地台是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区，地层产状缓、地形平坦。后来被俄国学者卡宾斯基和阿尔汉格斯层产状缓、地形平坦。后来被俄国学者卡宾斯基和阿尔汉格斯基进一步完善，并提出地台具有双层结构。基进一步完善，并提出地台具有双层结构。1.1.地台区的基本特征地台区的基本特征
15、地台是地壳上相对稳定的广大地区。地台是地壳上相对稳定的广大地区。（1 1）现代地貌上呈方、圆形。）现代地貌上呈方、圆形。面积可达几百万面积可达几百万-千万平方公里。构成辽阔的大陆内部的千万平方公里。构成辽阔的大陆内部的“核核心心”。包括内陆盆地、丘陵地区，广大冲积平原以及浅海陆棚。包括内陆盆地、丘陵地区，广大冲积平原以及浅海陆棚区。区。（2 2）典型的双层结构）典型的双层结构：上层是上层是沉积盖层，沉积盖层，-以区域角度不整合面以区域角度不整合面（构造运动）（构造运动）下层为下层为褶皱基底（结晶基底褶皱基底（结晶基底），是经过强烈褶皱变质和多次岩），是经过强烈褶皱变质和多次岩浆活动而形成的变质
16、岩系和古老岩浆岩浆活动而形成的变质岩系和古老岩浆岩；（3 3）沉积盖层属于地台型沉积沉积盖层属于地台型沉积，厚度较小，构造，厚度较小，构造型态比较简单，岩性和厚度在横向上变化都不大。陆源型态比较简单，岩性和厚度在横向上变化都不大。陆源碎屑沉积的分选性、磨园度都较好。碎屑沉积的分选性、磨园度都较好。地台具有双层结构，即由基底和盖层构成。地台具有双层结构，即由基底和盖层构成。基底由前基底由前震旦纪震旦纪或前或前寒武纪寒武纪的巨厚已变质的沉积岩系与的巨厚已变质的沉积岩系与火山岩火山岩组成，构造组成，构造复杂，一般遭受过较强的复杂，一般遭受过较强的区域变质作用区域变质作用。基底岩石建造序列属地槽型。基
17、底岩石建造序列属地槽型。盖层由震旦纪或寒武纪以来的沉积岩系组成，其厚度一般不超过盖层由震旦纪或寒武纪以来的沉积岩系组成，其厚度一般不超过10002000米，米，未经受区域变质作用。其沉积物组成未经受区域变质作用。其沉积物组成地台型建造地台型建造序列。序列。盖层与基底以角度不整合接触。盖层与基底以角度不整合接触。（4 4）具有特殊的地台型沉积建造）具有特殊的地台型沉积建造：纯净的石英砂岩建造；纯净的石英砂岩建造；浅海（陆表海）碳酸盐岩建造；浅海（陆表海）碳酸盐岩建造；浅海型铁、铝、锰等沉积建造；浅海型铁、铝、锰等沉积建造；海、陆交互相含煤建造。海、陆交互相含煤建造。（5 5）地台区岩浆活动微弱，
18、）地台区岩浆活动微弱，一般沉积盖层都没有遭受区域一般沉积盖层都没有遭受区域 变质作用。变质作用。沉积盖层结晶基底台向斜台背斜地台区 沉降带深大断裂地盾地盾图图3-2 3-2 地台区内部构造单位划分示意图地台区内部构造单位划分示意图 2 2地台区的内部划分地台区的内部划分 （1 1）地盾地盾（轮廓似盾形）或（轮廓似盾形）或地轴地轴（长条形（长条形）（无盖层沉积）（无盖层沉积）（2 2）沉降带沉降带；（3 3）台背斜台背斜；（4 4）台向斜台向斜。3 3地台区的演化模式地台区的演化模式 （1 1）早期经历过地槽发展阶段早期经历过地槽发展阶段-形成褶皱基底形成褶皱基底 （结晶基底）；（结晶基底）；（
19、2 2）晚期为地台发展阶段晚期为地台发展阶段。三、全球大陆地壳大地构造分区三、全球大陆地壳大地构造分区 根据由地槽区最后转化为褶皱带的时间，将世界根据由地槽区最后转化为褶皱带的时间，将世界大陆地壳划分为以下构造区：大陆地壳划分为以下构造区：1.1.地台区地台区 前古生代褶皱基底和古生代及其以后的沉积盖层前古生代褶皱基底和古生代及其以后的沉积盖层所组成的广大地区。全球共有所组成的广大地区。全球共有九大地台区九大地台区：北美地台区北美地台区 东欧东欧(俄罗斯俄罗斯)地台区地台区 劳亚大陆劳亚大陆 西伯利亚地台区西伯利亚地台区 中国地台区中国地台区 印度地台区印度地台区 非洲地台区非洲地台区 南美地
20、台区南美地台区 冈瓦那大陆冈瓦那大陆 澳大利亚地台区澳大利亚地台区 南极地台区南极地台区 世界大地构造分区图世界大地构造分区图 2.2.地槽褶皱带地槽褶皱带 （1 1）加里东褶皱带）加里东褶皱带：形成于早古生代的褶皱带，：形成于早古生代的褶皱带，晚古生代（或包括部分早古生代）及其以后的地层晚古生代（或包括部分早古生代）及其以后的地层具有盖层性质。具有盖层性质。（2 2）海西褶皱带）海西褶皱带：晚古生代形成的褶皱带，中：晚古生代形成的褶皱带，中生代（或包括部分晚古生代）及更新地层为盖层。生代（或包括部分晚古生代）及更新地层为盖层。（3 3）中生代褶皱带）中生代褶皱带：形成于中生代的褶皱带，：形成
21、于中生代的褶皱带，新生代（或包括部分中生代）地层构成盖层。新生代（或包括部分中生代）地层构成盖层。可进一步划分为可进一步划分为印支褶皱带印支褶皱带和和燕山褶皱带燕山褶皱带，前者，前者形成三叠纪晚期；后者形成于侏罗白垩纪。形成三叠纪晚期；后者形成于侏罗白垩纪。（4 4）新生代褶皱带）新生代褶皱带（喜马拉雅褶皱带喜马拉雅褶皱带）：新生代）：新生代形成的褶皱带，构成现代世界上最高的山系，仍然处形成的褶皱带，构成现代世界上最高的山系，仍然处于显著上升状态，盖层不发育。于显著上升状态，盖层不发育。四、中国地台区的不稳定与地台活化理论四、中国地台区的不稳定与地台活化理论 中国地台区中生代构造活动强烈中国地
22、台区中生代构造活动强烈:强烈火山活动强烈火山活动;强烈断裂活动强烈断裂活动.-形成火山形成火山-断陷盆地断陷盆地(大陆裂谷大陆裂谷)1 1黄汲清（黄汲清（19451945、19661966、19801980）称：）称：中朝、扬子、塔里木为准地台中朝、扬子、塔里木为准地台 2 2地台活化理论：陈国达（地台活化理论：陈国达（1960-801960-80）建立）建立地洼学说：地洼学说：地槽地槽-地台地台-地洼地洼 3.3.板块学者称为板块学者称为“板内变形板内变形”地洼学说对于地台活化的本质问题存在着不同的理解，以致关于地台活化结果及由此所造成的构造单元，未能得到正确的认识。主要观点：一种认为它仍然
23、是地台；另一种则认为这是“地槽历史重演的极好范例”。陈国达：这种构造区的特征无论与地台区还是地槽区都不相符合。1、它的强烈活动性与属于稳定区的地台区相对立；2、它虽然属于活动区，与地槽区相似，但在地壳结构，沉积、岩浆、变质诸建造和构造型相，以至地球物理、地球化学等各方面的特征，均与地槽区有别，表明它实际上属于不同的活动区类型。显然，这是一个新被认识的构造单元，是除地槽区及地台区以外的第三个已知构造单元，是在地壳演化中出现于后地台阶段的一种新型活动区。因其形成过程是地台活化，即它是地台区向活动区转化的产物，陈国达于1956年初提出时命名为（地台）活化区。后来，又鉴于这种活化区的最主要的构造地貌标
24、志特征是造山作用所形成的盆岭相间的格局，其中的山脉叫地穹，盆地叫地洼。故于1959年又称它为地洼区。第二节、板块构造理论对地槽、地台的解释第二节、板块构造理论对地槽、地台的解释1 1地台区地台区是古老的大陆地壳区；是古老的大陆地壳区；是大规模刚性板块的核心；是大规模刚性板块的核心；是板块内部相对稳定的地区；是板块内部相对稳定的地区；板块运动主要影响地台的边缘地区。板块运动主要影响地台的边缘地区。2 2地槽褶皱带就是巨大板块之间的造山带地槽褶皱带就是巨大板块之间的造山带；地槽就是一个大洋盆地地槽就是一个大洋盆地，冒地槽冒地槽相当于陆缘浅海相当于陆缘浅海 至半深海区至半深海区-大西洋型被动大陆边缘大西洋型被动大陆边缘；优地槽优地槽为岛弧、为岛弧、深海沟深海沟-活动大陆边缘及深海盆地活动大陆边缘及深海盆地。大陆上的蛇绿岩套代表消失了的大洋地壳残片大陆上的蛇绿岩套代表消失了的大洋地壳残片；地槽的演化史就是大洋盆地由拉开到闭合的发展史地槽的演化史就是大洋盆地由拉开到闭合的发展史。
