大地构造地质学1

第一章 槽台学说简介

第一节 地槽(Geosyncline)

The concept was presented by Hall in 1859 and the geosyncline was presented by Dana in 1873. 一、两种不同的地槽观 1、North American Geologists

Hall（1859）and Dana（1873） from Appalachian ：北美东部的Appalachian Mountain遭受强烈褶皱的Paleaozoic era rocks 厚逾万米，与美国中部Mississipi平原的同时代地层相比较，Appalachian Mountain要厚10倍多。根据这一现象，Hall（1859）and Dana（1873）进行了如此解释：山脉往往占据了长条形的沉降地带，其中堆积了很厚的沉积物，下降作用和褶皱作用是由于沉积物在比较狭窄地带上的负荷作用引起的。 J.Hall′s concept：山脉的前身是一个沉降带。

Dana（1873）将这种强烈下降并逐渐被沉积物所充填的凹陷带称之为 geosyncline。

2、European Geologists

С.В.Бубнов（布勃诺夫） and H. Stille From Alps Mountain:

他们认为：山脉形成之前并不是象Hall and Dana所指出的那样具有巨厚的沉积物，因此现象，С.В.Бубнов and H.Stille 则认为eosyncline 的主要特征是后期强烈的褶皱作用。 3、两种观点的对比

North American Geologists强调了褶皱前的巨厚沉积作用；而European Geologists 则强调了构造变动。为什么会有这样大的认识差别，传统的地壳观未能作出令人满意的解释。本课程的板块构造部分将作出具体解释。 4、concept of geosyncline

地槽是指早期表现为强烈凹陷，其可以被沉积物充填补偿，从而形成被巨厚沉积物所占据的沉降带；亦可不被沉积物所补偿，形成深海盆地。晚期经受强烈的造山运动形成褶皱带。

二、地槽中几个特征的沉积建造简介 1、flysch formation

是一种典型的地槽沉积建造，它是一种有规律的复杂互层的巨厚沉积，通常有两种或两种以上的岩石在剖面上呈韵律性交互出现。这种建造厚度很大，有时可达万米以上。由粗到细的碎屑物质构成明显的韵律结构，单个韵律厚度自数厘米到数十厘米。上下两个韵律之间常被冲刷面分隔，在每个韵律的底板上具有特殊的象形印模。建造中砾岩很少，交错层和波痕罕见，几乎不含化石，岩石分选性较差。flysch formation韵律的形成可能与一定规律变化的浊流和节奏频繁的地壳运动有关。 2、molasse formation

是一套以陆相为主的巨厚的砾岩和砂岩的沉积岩层。这套岩石建造出现于造山阶段之后，其主要分布在地槽褶皱带的各种拗陷内，在 geosyncline fold belt的外侧和marginal拗陷中尤为发育。 3、gregwacke（or graywacke） formation

硬砂岩建造是一种在地槽形成初期，构造不稳定环境中的产物。又叫杂砂岩、岩屑砂岩等。

gregwacke一词最早由英国人Jameson（1808）所用。他指的是一种由岩屑成分复杂，分选性不好，磨圆度差的碎屑岩建造。 4、spiltic-keratophyre formation

细碧角斑岩是地壳下降运动剧烈,并伴有强烈火山喷溢的时期中形成的,典型代表岩石为钠质火山岩,如细碧角斑岩、玄武岩、安山岩和凝灰岩等。

三、地槽的主要特征

1、通常出现在大陆边缘，或两个大陆之间，呈狭长状分布。 2、沉积物分布在长条状的拗陷带内。 3、地貌特征与大陆边缘一致，往往形成山系。

4、晚期构造运动强烈，形成复杂的褶皱和断裂及大型推覆构造。 5、岩浆作用广泛。

6、变质作用：常出现高压低温变质带和高温低压变质带。 7、出现与各种岩浆活动有关的矿产。 8、地球物理资料上有明显的异常反映。

四、Geosyncline couple

H.Stille（1940）将地槽划分为正地槽和准地槽两类：前者分布在克拉通或地台的边缘，活动性较强；后者则往往分布在克拉通内部，活动性较差。

H.Stille（1947）又进一步将地槽分为eugeosyncline和miogeosyncline两种：前者靠近大洋；后者靠近craton。

J.Aubouin（1965）根据Alps地中海地区的构造分析，提出了eugeosyncline和miogeosyncline的组合模式，即地槽总是成对出现的，即地槽的对偶性。

四、Geosyncline couple

H.Stille（1940）将地槽划分为正地槽和准地槽两类：前者分布在克拉通或地台的边缘，活动性较强；后者则往往分布在克拉通内部，活动性较差。

H.Stille（1947）又进一步将地槽分为eugeosyncline和miogeosyncline两种：前者靠近大洋；后者靠近craton。

J.Aubouin（1965）根据Alps地中海地区的构造分析，提出了eugeosyncline和miogeosyncline的组合模式，即地槽总是成对出现的，即地槽的对偶性。

3、后地槽期

后地槽期地壳运动以垂直运动为主，其表现为区域性隆起、大陆裂谷、地堑等，并伴有大量玄武岩喷发。 4、地槽不同发展阶段的岩石学特征

①、地槽拗陷阶段：ophiolite suite、flysch formation。 ②、造山阶段：岩层褶皱、变质、granite。

③、褶皱隆起阶段：molasse formation、花岗闪长岩、安山岩喷出。 ④、准平原化阶段：形成platform和craton，断裂发育，玄武岩喷出。 六、地槽发展的旋回性

地槽由形成拗陷开始，经造山运动形成褶皱带，到最后形成稳定的craton，这一完整的过程称之为地槽旋回。 craton：指的是地壳中相对较为稳定的部分，其在漫长的地质时代里（至少古生代以来）已很少受到变形的部分。

七、地槽的迁移性

地槽的迁移性指的是在一定构造发展阶段内，地槽在空间上沿一定方向先后依次有规律的迁移。 伴随着地槽的迁移，相应的沉积中心、变质作用、岩浆作用和褶皱作用等亦随之而发生迁移。

第二节 地台（platform） 一、Concept

platform一词由奥地利E—Suess（1885）提出，他认为 platform是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。这种地区岩层产状十分平缓，因此地貌上亦十分平坦。故称之为 platform（普通含义为台、平台）。

法国地质学家E.G.Haug（奥格1890）首次明确地将geosyncline和platform视为地壳上对立的两大构造单元。

至于地台的系统理论和构造单元的命名则是俄国地质学家卡尔宾斯基（1932）在详细研究了俄罗斯地台后逐渐总结出来的。 完整的Concept of platform是：地台是大陆的一部分，其最主要的特征是双重结构，即上部覆盖着水平的或倾斜的岩层（主要为沉积岩），称之为盖层；而下伏则为埋深不同的结晶基底或褶皱基底—称之为基底。两者之间为不整合接触。 1、crystalline basement—混合岩化、花岗岩化作用比较普遍，岩石经受了中、深变质作用的基底。

第二节 地台（platform） 一、Concept

platform一词由奥地利E—Suess（1885）提出，他认为 platform是地壳上稳定的，自形成后不再遭受褶皱变形的地区。这种地区岩层产状十分平缓，因此地貌上亦十分平坦。故称之为 platform（普通含义为台、平台）。

法国地质学家E.G.Haug（奥格1890）首次明确地将geosyncline和platform视为地壳上对立的两大构造单元。

至于地台的系统理论和构造单元的命名则是俄国地质学家卡尔宾斯基（1932）在详细研究了俄罗斯地台后逐渐总结出来的。 完整的Concept of platform是：地台是大陆的一部分，其最主要的特征是双重结构，即上部覆盖着水平的或倾斜的岩层（主要为沉积岩），称之为盖层；而下伏则为埋深不同的结晶基底或褶皱基底—称之为基底。两者之间为不整合接触。 1、crystalline basement—混合岩化、花岗岩化作用比较普遍，岩石经受了中、深变质作用的基底。

2、fold basement—般经受浅变质，混合岩化、花岗岩化作用不发育的基底。

basement是地槽发展阶段的产物，常常由活动型的巨厚的沉积岩系和火山岩系组成，构造往往较为复杂，常伴有深成侵入岩，并经受变质作用。

platform是由geosyncline演化而来的，造山运动之后，geosyncline关闭，地壳由动—定，褶皱山系被夷平，并在此基础上下沉接受沉积。

地壳是在不停地运动的，因此，地壳上的platform也是在不停地发生和发展的。即自地质历史时期到现在，地壳上一直都有

geosyncline在逐渐转化为 platform。前苏联学者沙茨基（1947）根据platform褶皱基底的形成时代，将platform划分为古地台和年轻地台。古地台（craton）的基底由前寒武纪地层组成，寒武纪以前就已发生了褶皱；年轻地台则指的是基底褶皱形成于显生宙的地台。我们通常指的地台都为古地台。

实际上，许多platform并不是很稳定的，它往往还具有较强的活动性，这种地台前苏联学者哈因称之为活动platform；我国地质学家黄汲清先生称之为准platform。如我们所处的扬子地台则为准地台（贵州即在该地台上）。

? 二、与地台有关的几种沉积建造 ? 1、石英砂岩建造

石英砂岩的矿物成分单一，绝大部分为石英颗粒，颗粒的分选性好，磨圆度高，长石含量少。是经过长期风化、搬运后沉积的产物。

? 2、铝土铁质岩建造

出现在海进岩系的底部，与风化作用有关。建造多由砂质粘土沉积和与之共生的铝土岩、铁质岩、耐火粘土等沉积物组成。

? 3、石灰岩建造

由石灰岩和白云岩化灰岩组成，成分纯净是其主要特点。

? 4、石膏—白云岩建造

白云岩为其中的主要成分，有时可见石膏薄层和透镜体，代表泻湖和潮坪沉积，干热气候条件。

? 5、含煤建造

沿近海和湖沼地区发育，也可以为海陆交互相沉积。

? 6、红色碎屑岩建造

河湖相沉积，往往形成于地台隆起阶段的陆相盆地中。

? 二、与地台有关的几种沉积建造 ? 1、石英砂岩建造

石英砂岩的矿物成分单一，绝大部分为石英颗粒，颗粒的分选性好，磨圆度高，长石含量少。是经过长期风化、搬运后沉积的产物。

? 2、铝土铁质岩建造

出现在海进岩系的底部，与风化作用有关。建造多由砂质粘土沉积和与之共生的铝土岩、铁质岩、耐火粘土等沉积物组成。

? 3、石灰岩建造

由石灰岩和白云岩化灰岩组成，成分纯净是其主要特点。

? 4、石膏—白云岩建造

白云岩为其中的主要成分，有时可见石膏薄层和透镜体，代表泻湖和潮坪沉积，干热气候条件。

? 5、含煤建造

沿近海和湖沼地区发育，也可以为海陆交互相沉积。

? 6、红色碎屑岩建造

河湖相沉积，往往形成于地台隆起阶段的陆相盆地中。

三、地台与地槽的对比（下表）

? 四、地台的发展阶段 ? 1、前地台阶段

根据地台的有关定义，一般所指的地台即为古地台，即基底为前寒武纪之前褶皱的地台。前地台发展阶段即指地台形成以前的发展阶段。因此，其所涉及的问题也就是一个前寒武纪地质问题。

由于作为地台基底的前寒武纪地层大部分均已不同程度的变质，加之化石缺乏和多次地壳运动，使其构造复杂化。因而对前地台发展阶段的研究带来了许多的困难。

然而，前寒武纪地质研究的重要性是显而易见的，在目前所认为的地球历史为45亿年中，前寒武纪就占了39亿年，它涉及了许多重大的地质研究课题：如①、地球的形成；②、生命的起源；③、地壳演化，地壳运动，包括岩浆活动、变质作用和成矿作用等；④、与前寒武纪有关的矿产研究。

目前尚存在争议的几个问题：

①、前寒武纪二分，分为太古宙和元古宙，时限大致划在25亿年。

②、地壳发展阶段的全球性问题：大的运动期具有全球性；小的则不具全球性。 前地台发展阶段主要有以下二个阶段：

①、陆核和萌地台阶段：早期为典型的前寒武纪结晶基底，即太古代稳定地块和绿岩—花岗岩稳定地块。如南非、西澳、北美、印度等地块。

②、雏地台和原地台阶段：即指先期陆核及萌地台四周发展起来的早元古代活动 带。

? 2、后地台阶段

即指寒武纪以来的地台发展阶段，根据地台的定义，此阶段应为一个相对稳定的发展阶段。该阶段的沉积物呈面状分布，岩浆活动和变质作用以及构造变动均较为轻微。然而，事实并非完全如此，世界上和中国的许多地台研究表明，这些地台经历了古生代较为稳定的发展阶段之后，中新生代出现了许多特征的地质构造现象。如强烈的岩浆活动和构造变动以及与之相关的molasse formation的形成。又如在传统的nappe研究中，认为这种构造是强烈构造运动的造山带的典型产物，而现在不仅在造山带发现了大规模的nappe，而在许多过去认为不太可能的相对稳定的地台区，也发现了大量的thrust and nappe tectonics。如我们所在的扬子地台中就有许多thrust and nappe tectonics。

我国地质学家陈国达先生根据地台演化的这种特征，将地台演化划分出一个典型的演化阶段，即地洼期—作为地壳演化的第三构造单元。

? 第三节 槽台学说对地壳演化的基本认识 ? 一、folding phase and tectonis cycle ? 1、folding phase

? 是指褶皱旋回中的一次褶皱运动。

? 德国学者 H.Stille的概念是：在由geosyncline转化为folded zone的过程中，经历过一系列的相互紧接的、短时间的褶皱幕

（ folding phase）每一个folding phase为一个比较长时期的“相对静止”的幕所隔开。 ? 2、tectonis cycle

? H.Stille（1940）concept：一个地槽从发生到最后因造山作用转化为褶皱带的全过程称之为一个构造旋回（tectonis cycle）。 ? 现代概念：包括了地壳分异、增生、扩大、陆核—萌地台、准地台、地台的整个过程；沉积环境由还原、过度、弱—强氧化等变化；生

物由低等到高等的演化过程等三个方面。

? 二、槽台转化与地壳演化 ? 1、地台扩大说

该假说基于世界上各大陆均存在一个或几个稳定的地台，其外围又分布着不同时期的褶皱带，而由内向外逐渐变新的事实，认为随着地台的演化，地台的范围由于褶皱带的焊接而逐渐在扩大，地台的数量则由于相邻地台的归并而减少，活动的地槽因被地台取代而数量减少，地台一旦形成就不再回复为地槽。

? 2、泛地台说（panplatform）

一些学者注意到了，在许多地槽里，地槽沉积层之下的前寒武纪变质岩系与地台基底岩系是一致的，其本质无多大区别。故设想在地槽发展之前，geosyncline与platform曾是统一的基底，全球出现craton阶段，只是由于后期断陷作用将一部分沦为geosyncline，另一部分则得以保持其稳定性，形成platform。

? 3、泛地槽说（pangeosyncline）

有些学者注意到，在geosyncline形成之前，基底已具有褶皱和变质岩系存在，这些都是geosyncline所具有的，由此他们认为，在地台形成之前，地壳都经过了geosyncline地槽这一演化阶段—pangeosyncline。

? 第四节 对槽台学说的评价

? 槽台学说已经有一百多年历史了，在很长一段时间内，其在大地构造研究中一直占统治地位，建立了一套完整的理论，而对地

壳演化的规律已有许多比较合理的认识。 ? 一、应予以肯定的方面

? 1、揭示了地壳构造中，存在活动带和稳定区这一对相互对立的两大基本构造单元—geosyncline and platform。这是与客观

事实完全想符合的。

? 2、运用历史分析的方法，广泛地概括了各方面的资料，为大地构造的发展拟定了严格的演化序列，建立了一套理论体系，为

认识地壳构造的发展规律作出了巨大贡献。 ? 二、值得探讨的问题

? 1、没有阐明地槽发生、发展、迁移和封闭的本质，也不能解释为什么地壳上出现长条状的活动带及其间大面积的稳定区。 ? 2、仅着眼于某一区域的自身发展，忽略了各地区之间的相互作用和彼此联系。

? 3、根据沉积建造、岩相古地理和沉积厚度来研究地壳演化，重建造而轻改造。对地壳运动的方式则注重垂直运动而忽视水平

运动。其实际是一种固定论的观点。

? 4、奠基于大陆地质，对占地表面积2/3的广大海洋洋底缺乏足够了解。而板块构造研究的事实表明，揭示岩石圈运动和全球构

造的关键，恰恰隐藏在海底深处。

? 5、侧重历史构造研究而忽略了将今论古观，对地槽所相当的现在的环境在哪里却无法解答，即地槽仅是一种死的地槽。

? 第五节 深大断裂(Deep Fracture) ? 一、The concept of deep fracture

deep fracture一词由前苏联地质学家Paive（1945）提出：指的是一种规模大，切割深的断裂。一般长达几百到几千公里；宽几公里到几十公里；深可达几十到几百公里。又称之为深大断裂带。

? 二、The main marks of deep fracture

? 1、沿深大断裂带形成大规模的挤压带和破碎带，并形成mylonite zone。 ? 2、深大断裂两侧的沉积作用有明显的区别。

? 3、沿深大断裂带有各种岩浆活动，形成基性、超基性岩带，火山岩带或花岗岩带。 ? 4、沿深大断裂带常有强烈的动力变质现象，形成动力变质带。 ? 5、沿断裂带出现各种地貌特征，如断层崖、断裂谷等。 ? 6、沿断裂带常为区域性地球物理异常，如重、磁等异常。

? 三、The classify about deep fracture ? 1、哈因（1960）的分类 ? ①、超深断裂：300—700公里； ? ②、深断裂：地壳界：＞300公里； ? ③、壳断裂：地壳内。 ? 2、黄汲清（1977）的分类

? ①、超岩石圈断裂（traslithospheric fracture）：切穿岩石圈并进入软流圈，一般为大陆和大洋的分界，如subduction zone，因此，其

往往具有couple metamorphic zone 、 ophiolite and complex。

? ②、岩石圈断裂（lithospheric fracture）：切穿岩石圈，但不明显进入软流圈，规模相当大，一般有超基性岩，但缺乏良好的 ophiolite。 ? ③、壳断裂（crustal fracture）：发育于地壳内的断裂，有可分为sialspheric fracture and simaspheric fracture。 ? A、sialspheric fracture：切穿sialspheric layer 但不明显 simaspheric layer ，往往伴有中酸性的岩浆活动。 ? B、simaspheric fracture：切穿地壳，但不明显进入上地幔。往往伴有玄武岩浆喷溢。

? 3、张文佑（1977）的分类

? ①、lithospheric fracture：切穿岩石圈，深达软流圈，相当于subduction zone，与黄汲清的traslithospheric fracture有相似之处。 ? ②、crustal fracture：切穿地壳到达莫霍面，可出现基性岩和中性岩带。

? ③、foundational fault or basement fault：切穿地壳上部的基底到达康拉德面，可出现酸性—碱性岩带。 ? ④、superifical fault or sedimentary cover fault：切穿沉积盖层达到结晶基底顶面。

? ⑤、interlayer—gliding fault：层间断层指的是沿地球各圈层之间物性界面产生滑动的断层。 ? 四、深大断裂的区域动力学

? 1、挤压背景下的深断裂：①、subduction zone，②、large scale nappe。 ? 2、伸展背景下的深断裂：如裂谷、地堑、半地堑（箕状凹陷）等。 ? 3、走滑断层：如转换断层。 ? 4、层间滑动断层。 ? 五、关于深断裂的讨论 ? 1、深断裂概念的模糊性。 ? 2、断裂向深部延伸的顺层性。

第二章 大陆漂移

? 第一节 大陆漂移

? 一、大陆漂移学说的基本概念 ? 1、历史回顾

? ①、英国哲学家Bacon（培根，1620）指出：大西洋海岸线的吻合不是一件偶然的巧合，但他未作任何解释。

? ②、法国地理学家A.Snider（斯奈德，1858）在他写的《地球形成及其奥秘》一书中，首次把大西洋两侧大陆拼合起来，并利

用欧、美两洲古生代煤层中化石的相似性来论证了他的结论。

? ③、美国学者F.B.Tayar（泰勒，1970）指出：欧亚大陆向南端蠕动造成了Alps—喜马拉雅褶皱带。欧亚大陆向ES移动，北美大

陆从格陵兰撕开并向WS移动，澳大利亚向东北推移，是造成环太平洋岛弧和褶皱山系的原因。 ? 2、Wegener的大陆漂移学说

德国天文学家、地球物理学家和气象学家A.L.Wegener（1915）在他所著的《The origin of continentals and oceans》一书中，系统地论述了大陆漂移的观点。他认为：大陆由较轻的刚性的硅铝层组成，它漂浮在较重的粘性硅镁质洋底之上，硅铝层原来曾经覆盖过地球的整个表面，然后由于褶皱使其面积减小而厚度增大，到古生代末期和中生代初期演变成一整块联合大陆（即泛大陆），相应的海域也只有一个，即泛大洋。自中生代开始，特别是侏罗纪时，这个大陆裂开、解体，并发生巨大的水平移动，于是便形成了今天的各大洲和大洋。大西洋和印度洋是在大陆解体、漂移的过程中产生的，原来的泛大样缩小为现在的太平洋。Wegener认为：漂移的趋势主要有两种：一是自地球两极向赤道运动，另一趋势为向西漂移。

Wegener论证了产生这两种漂移趋势的动力机制，是重力和地球自转离心力的合力作用结果，而向西漂移则是太阳与月球对地球的引力所产生的潮汐力引起的。

? Wegener大陆漂移学说存在的问题

? ①、硅镁层实际是刚性的，硅铝层不能在其上漂移。

? ②、由于许多证据不足，加之许多地质和地球物理学家的强烈反对，他的学 说随着他本人1930年于格陵兰冰原上遇难而逐渐

衰落。

? 自Wegener以后，D.Toit（托伊特）提出了古生代不仅只有一个联合古陆（Pangea),即北半球为Laurasia古陆和南半球为Gondwana

古陆，两者之间为Tethys海隔开。联合古陆是2亿年来大陆漂移的起点，现在各大陆的分布位置则是这一阶段大陆漂移的起点。 ? 注：Laurasia是由加拿大劳伦斯和亚洲两名的合称。

? Tethys来自希腊语，原意为大洋神女，众海之母的意思，这里仅为地名。

? Gondwana印度中部的一地名,又称为\南方大陆\其范围大体包括印度半岛、澳大利亚的西部、几乎整个非洲以及南美的大部分

地区.，形成于前寒武纪,在整个古生代早期基本上处于侵蚀时期,沉积物很少。石炭纪时，大陆上有广泛的冰川发生，大陆开始分化，至白垩纪末，最后分裂成现在的南美洲、印度、非洲及澳大利亚等大陆。Gondwana又是印度—喜马拉雅地区C—J的标准剖面所在地，那里是是冈德族人的聚居地。

? 修斯根据印度、南美、非洲、澳大利亚、南极洲之间的地质和古生物之间的联系，认为古生代时期南大洋和印度洋都是陆地，

从而把诸大陆联合起来组成巨大的古陆。 ? 3、现代的大陆漂移概念

? 五十年代以来，使大陆漂移学说得以复活的两大支柱是： ? ①、古地磁资料表明，大陆相对于地极的位置发生过重大改变。 ? ②、上地幔低速层的发现及其缓慢流动的性质的确定。 ? The new concept of continental drift

? 地壳和上地幔盖层组成的岩石圈板块，驮载在缓慢流动的低速层之上，后者起了一个润滑作用，使得上覆的岩石圈板块受海底

扩张和地幔对流等作用而向侧向运动。

二、大陆漂移的证据

1、地理学方面的证据

大西洋两岸几何轮廓的相似是大陆分裂的直观证据。英国地质学家Bullard（布拉德，1965）用计算机把大西洋两缘很完美地拼合起来（以大陆坡中点等深线951米），其结果是重迭区与空隙区平均误差不超过1°，约30—90公里之间。误差最大的是尼日尔三角洲（约270公里）。 2、地质构造的连接

如：印度洋周围的南极洲、澳洲、与印度之间的地质构造完全可以拼合起来。 3、前寒武纪 岩石区的拼接

在Bullard的拼接图上，南美洲和非洲老于20亿年左右的岩石区及其分解衔接得很好。

? 4、古生物方面的证据

? Laurasia和Gondwana古陆的生物群是彼此不同的，但这两个联合古陆内部各大陆之间的生物群却是比较相近的。 5、古气候方面的证据

石炭纪和二叠纪时期，南半球普遍发生过冰川作用，这些冰川作用的地区，除了南极之外，均处在现代的热带和温带，而在现今高纬度的

北半球各大陆内则没有p.C时期的冰川。 6、地球物理学方面的证据 ①、古纬度的变迁； ②、古地磁极的漂移。 7、矿带的连续延伸

将大陆拼合以后，矿带连续性十分明显，如美洲、非洲和欧洲的锡矿带可以彼此相连，北美Applachian的前寒武纪和古生代锡矿带越过大西洋经英国康沃尔与南欧海西锡矿带相连。 8、南极洲的新资料

①、发现了p.C时期的冰川遗迹； ②、为Gondwana动物群；

③、南极洲的褶皱山系，具有与非洲、澳大利亚、南美洲的相应褶皱山系和类似的结晶基底结构。

? 第二节 海底扩张 ? 一、洋底地形单元

? 整个大洋底的地形可分为大陆边缘、大洋中脊和大洋底部等三个巨型单元。 ? 1、大洋中脊（Mid—oceanic ridges）

? 从十九世纪七十年代英国“挑战者号”调查船环球考察以来，就知道大洋中脊有一条海底山系。1925—1927年间，德国人的“流

星号”的回声探深工作就整理出大西洋纵列着一条长达17000公里的大洋中脊。1956年，美国学者M.Ewing and B.C.Heezen（希曾）进一步指出，世界上各大洋都有洋中脊存在。这条洋底山系在太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋内连续延伸，成为环球洋底山系，总长度约80000公里。

? Mid—oceanic ridges又称为中央海岭，简称洋中脊。在地貌上，它是大体大洋中线延伸的海底山脉，各大洋中均有发育，规模

巨大，是地幔对流上升形成的。它是板块分裂的开始部位，也是新地壳开始生长的地方。

? 洋中脊顶的水深多在2000—3000米左右。脊顶高出洋盆底约2—3公里；宽一般可达1000—2000公里，最宽可达3000—4000

公里，窄者仅几百公里。洋中脊顶部的沉积物很薄到缺失，一般有裂谷从中脊顶部切入，为巨大的张性应力场作用背景。 ? 2、大洋底部

? 一侧与中脊平缓的坡麓相接，另一侧与大陆麓或海沟相邻。 ? 3、大陆边缘（Continental margin）

? 大陆和大洋盆地之间广阔的过度地带即为大陆边缘，可分为大陆坡、大陆架和大陆麓等三个部分。 ? 有两种类型的大陆边缘

? ①、大西洋型大陆边缘—被动大陆边缘； ? ②、太平洋型大陆边缘—活动大陆边缘。 ? 二、洋底地壳结构

? 大洋地壳较薄但重，缺失大陆地壳的花岗岩层，纵波速度为Pn5.5—6.3/Sce；密度为2.7—2.8g/cm3；大陆的平均厚度为35km，

而标准的大洋地壳厚度仅7km。 ? 大洋地壳主要有三层 ? 1、沉积层

? Pn1.5—3.0km/sec。沉积物为深海沉积的深海红粘土，钙质硅质软泥。平均厚度约0.5km。 ? 2、火山岩层

? Pn4.5—5.5km/sec。平均厚度1.7km。上部主要为大洋拉斑玄武岩（低K）夹深海沉积物；下部为辉绿岩，呈岩墙和岩脉产出。 ? 3、玄武岩层

? Pn6.7—7.0km/sec。平均厚度4.9km。构成大洋地壳的主体，据采样分析，有辉长岩、角斑岩及蛇纹石化橄榄岩。

? 三、海底扩张的提出及概关概念 ? 1、地幔对流

? 早在20世纪初，Alps山的著名研究者Ampferer（按普费勒）就提出了地幔对流（壳下流）假说，后来经过一些学者的发挥。他

们指出：Alps褶皱山系中大规模的逆冲推覆构造，无疑意味着发生过强烈的挤压汇聚作用。学者们还注意到，在褶皱和逆冲推覆的构造变动过程中，一些刚性地段（地台部分）俯冲、潜没于相邻的地槽褶皱带之下。这种下潜作用可以用地幔中的对流来解释，褶皱山系处于地幔下降流的位置。

? 英国学者A.Holmes（1928）在大陆漂移学说遭到强烈反对的同时，进一步用地幔对流的上升来解释大陆地壳的破裂、拉开及大洋

的形成。A.Holmes将地幔对流与活动论相结合，他认为，大陆之下的上升地幔流使大陆分裂向两侧漂移，并在两个地块之间产生新大洋。 ? 地幔对流的概念：地幔物质由于热量的增加，密度减小，形成热流上升，达到地壳下部再向不同方向分别流动，随着温度的下

降，又转向地球内部的过程即地幔对流。

? 大洋中脊裂谷系明显属于张性环境，它是一个地震带，具有显著的高热流值，其暗示了洋中脊轴部是高温地幔物质上涌的地方。

这就使人们自然地联想起A.Hol-mes的地幔对流假说。

? 1960—1962年期间，美国地质学家Hess（1962）and Dietz（1961）在地幔对流的基础上提出了海底扩张学说。 3、海底磁异常与海底扩张 （1）、地磁极性反转

早在1906年，布容就在法国马西夫中央山脉的熔岩中发现其剩余磁方向与现代磁场方向正好相反。此后，几乎世界各地均陆续发现了这种现象，其原因有几种可能：

①、由于岩石形成过程中的某种物理化学作用，使岩石获得一个与外界磁场方向相反的磁化。 ②、地磁反转是由于对所有物质的磁化起控制作用的地磁场极性倒转造成的。 （2）、海底磁异常

早在五十年代，美国“先驱者”号在对太平洋部分海域的调查中即发现了海底地磁的异常状况。六十年代以来，在太平洋、大西洋和印度洋等海域均发现了这种现象。

? 海底磁异常的特征是：

? ①、线条性：正反向地磁条带相间排列，每一条的宽度仅20—30Km，长数百—上千Km，异常强度约400γ±； ? ②、定向性：虽然由于断层错动，磁异常的方向容易改变但总是与各地段上的洋中脊平行，表现出明显的定向性； ? ③、对称性：异常条带均以洋中脊为轴，两侧相互对称。 ? （3）、F.J.Vine and D.H.Matthews假说

? 英国学者F.J.Vine and D.H.Matthews（1963）把上述海底磁异常特征与海底扩张及地磁场倒转结合起来，合理地解释了海底磁异

常的特征。

? F.J.Vine and D.H.Matthews认为：海底磁异常条带是在正、反向交替的地磁场中，形成交替磁化的玄武岩条带而产生的。他们

提出：当新的大洋岩石圈由于地幔物质在洋中脊上涌而形成时，一当冷却到居里点以下，必定沿着当时存在的地磁场方向磁化。如果地磁场是正常的，则获得正的磁化，反之，如果地磁极性发生了倒转，则磁化就是反向的。随着海底扩张作用的不断进行，先成的磁性地壳将被新生的磁性地壳向两侧推开。于是，只要海底在不断扩张和地磁场在周期性地不断转向，先后交替地正反磁化方向交替的洋壳条带就会从洋中脊轴部不断向外推移而形成平行对称于洋中脊分布的磁异常条带。

? 居里点：亦称居里温度：即铁磁质转变为顺磁质的温度。铁磁质在温度高于居里点时，便失去了铁磁性而呈顺磁性。不同的铁磁质的居

里温度点是不同的。如铁的居里点为769°C；镍为358°C；钴为1131°C。

? 为了检验F.J.Vine and D.H.Matthews的假说，Wilson and Vine（1965）将北太平洋温哥华岛外的胡安.德.富卡洋脊的海底磁异常条

带，用考古斯根据陆上熔岩的剩余磁性作出的地磁极年龄表进行了对比，结果与表中的正向段和反向段可以一一对比起来。

? 1966—1967年间，有关海底磁异常、转换断层等方面的研究成果大量发表，它们均证明了海底是在不断地扩张的、同时也证明了

地球表面存在大规模的水平运动。由此，大陆漂移学说已从荒诞的邪说变成了可信的现实。1967年Wilson宣布：地球科学发生了一场革命！在欧美地质学界，有些人就把1967年当作人们心目中固定的地球变为活动的地球的一个转折。 ? 四、海底年龄与海底扩张速率

? 根据海底钻探做取得的资料，经过古生物学、地层学、同位素年龄测定、古地磁学等诸方面的研究，所作的太平洋北部海底年

龄图不仅表明洋底年龄在东太平洋隆两侧对称分布，愈远愈老，而且是由不早于中生代（或不早于侏罗纪，不早于1.8亿年）的岩石和沉积物组成。大量资料证明，其它大洋亦如此。

? 利用海底磁异常条带的已知年龄和磁异常条带的宽度，可以计算出海底扩张的速率。经计算，东太平洋的扩张速率为4—6cm/yr；

印度洋为1—3cm/yr；大西洋为1—2cm/yr。

? 第三章 板块构造基本原理

? 一、几个与板块构造有关的概念 ? 1、转换断层（transform fault） ? （1）、研究历史

? 自五十年代以来，在大洋中陆续发现了许多横切大洋中脊的断裂带，这些断裂带长而直，长可达数百到数千公里，宽数十公里。

过去从传统的构造地质学观点出发，都把这些断层当作平移断层。Wilson （1965）从海底扩张的观点出发，考虑到它所切开的是不断向两侧扩张的洋中脊，因此，必定具有与一般平移断层完全不同的性质。他在详细研究了这些断层的基础上，将这种断层命名为transform fault。

? （2）、The concept of transform fault

? transform fault是伴随着洋中脊分布的一种剪切运动的断层，其延伸方向常常与洋中脊垂直，长度为数百公里。在转换断层中，

由于洋中脊本身在向两侧扩张，因而在转换断层两侧被洋中脊限制的这一部分（图中的A、B）的实际相对运动正好与洋中脊整体所表现的错动方向相反。

? Wilson 对美国西海岸的San anderas faut进行研究后，认为其是一条右旋转换断层。 ? （3）、 transform fault的形成机制

? ①、Ditz认为： transform fault的形成与洋中脊上不同地段的扩张速率不同有关。

? ②、Wilson（1965）在解释赤道大西洋转换断层的成因时，强调在大西洋扩张以前，如大陆上存在断层或脆性线，则大陆分

成两块时新的张性破裂就会追踪和受老的断层的影响，而出现拉张段和平移段交替的 transform fault。 ? ③、张文佑（1978）用锯齿状断层的发展来解释 transform fault的形成及活动方式 ? 2、岩石圈及软流圈

? （1）、软流圈：又称2、岩石圈低速层，系指岩石圈以下的一个层圈,该层是一软弱层,它的机械强度和抵抗变形应力的强度都低于

其上的岩石圈。软流圈位于地幔上部，深度各地不一样，顶面深度为50—60Km±，大陆区顶面深度为100—200Km。

? （2）、岩石圈：指的是地球的脆性外壳，其范围自地表而深延至低速层（软流圈）。洋底岩石圈的平均厚度为50—60Km；大陆则

为120—150Km。

? 3、岩石圈板块的概念

? “Plate”这一术语是由Wilson（1965）在有关 transform fault的文章中提出的，通常说的岩石圈板块是指被活动带所分割的由岩石

圈构成的球面盖板。它的面积很大（数万至上亿Km2），厚度很小（仅100Km±），并同地球表面轮廓一致弯曲。这些岩石圈板块在软流圈之上按球面运动规律不断改变着彼此的位置，并与其下的软流圈之间作相对运动。因此，它不是固定不动的，而是运动着的；相对板块边缘而言，它本身较少变形，或者变形只在有限的范围内和有限程度上发生。从这个意义上讲，它又是“相对稳定”的。

? plate tectonics的基本概念是：岩石圈板块的相互作用是引起大地构造活动的基本原因，板块构造学就是研究这种作用的。板块的相互作

用主要发生在它们的边缘部分。在板块相互离散的边界（如洋中脊）上，大洋岩石圈不断增生；在板块相互敛合运动的边界（如岛弧、碰撞造山带）上，大洋岩石圈消亡，大陆岩石圈增长；在板块相互平移的边界上，岩石圈既不增生也不消亡，出现地壳上最宏伟的大陆或大洋走向滑动断裂带。这些不同类型的板块边界构成了地球表面上最重要的构造活动带。 ? 二、板块边界类型及特征 ? 板块有三种边界类型

? 1、离散型边界（Divergent boundary）

? Divergent boundary的两侧板块作垂直于边界走向的相背运动,使板块向两侧分离、散开。其应力状态为拉伸状态。

? 地球上巨大的张裂带均发生在这种边界上。其既可发生在大洋岩石圈板块内，亦可发生在大陆岩石圈板块内。前者如大西洋，后

者如东非裂谷。

? 2、敛合边界（convergent boundary）

? convergent boundary的两侧板块作垂直于边界走向的相向运动,其应力状态为挤压状态。沿板块边界，地壳强烈变形，有岩浆活动

和造山带形成。有两种基本类型：

? ①、当大洋板块与大陆板块（或较小的大洋板块）相互汇聚运动时，由于洋壳的比重较大，所受的浮力较小，因此，它总是俯冲

消亡在陆壳板块或较小的大洋板块之下。这种以俯冲作用为主的边界称之为subduction zone。

? 3、转换边界（transform boundary）

? transform boundary是由转换断层构成的板块边界，两侧板块平行于边界作走滑运动其应力状态为剪切应力状态。沿转换边界，

岩石圈既不增生又不消减。如San Aderas transform fault就是太平洋板块与北美板块之间的一条transform boundary。 ? 4、板块边界的转化

? 板块的边界类型主要有以上三种，但它们之间还有许多过度类型。当两个板块的运动矢量与板块边界的方向斜交时，则板块边界

的性质会发生改变。如太平洋板块与北美板块之间的边界在3000万年以前是汇聚性边界，3000年之后，许多地方改变成了转换型边界。 ? 5、各类板块边界的特征（见下表）

? 四、Benioff带与板块俯冲

? 环太平洋带是地球上最强烈的地震带，这里既有浅源（0—70km）地震，也有中源（70—300km）地震，还有深源（300—700km）

地震。浅源地震多集中在海沟的大陆一侧斜坡地带；中源和深源地震则见于弧后地区。震源深度通常靠洋侧浅，靠陆侧深。早在本世纪

三十年代，日本学者和达清夫（Wadati地球物理学家）首先发现了这个倾斜的震源带，五十年代美国地质学家Benioff对该带进行了详细的研究和讨论，并把它当作大陆地块和大洋地块之间的巨型逆断层带。板块构造提出后，这个带很自然地被当作板块的俯冲带，这一倾斜的震源带标出了板块俯冲的痕迹。由于Benioff和Wadati在该带上的贡献，故又将其称为Wadati—Benioff带。

? concept：指岛弧—海沟系俯冲带上面反映震源活动的地带，其倾角平均为45°，倾向大陆和岛弧所在的方向，深度可达

300—700km，它是板块的俯冲带。

? 俯冲带总是与海沟相半生的，主要分布在太平洋周边地区，近年来发现，Benioff带沿岛弧走向上的倾角变化很大，如伊豆—小

笠原—马里亚纳海沟，倾角由北面的45°增大到南面的90°；太平洋岛弧下的Benioff带大多＜在45°；东太平洋安第斯型大陆边缘之下的Benioff则比较缓，一般＜30°。

? 板块俯冲带的特征

? 1、它是地球上最强烈的地震活动带；

? 2、是地球上最强烈的火山活动带，已知现代活火山有62%分布在环太平洋带；

? 3、是地球表面上地形高差起伏最大的地带。马里亚纳海沟深11022m，从马里亚纳群岛直落海沟底，其落差为11500m。 ? 4、出现地球上最大的负重力异常带；

? 5、是地球上热流值变化最显著的地带，海沟作为板块下潜的地方，是热流值最低的地方； ? 6、它是强烈的区域变质带。发生高温低压变质作用和低温高压变质作用。 ? 五、板块的驱动机制 ? 1、地幔对流

? 地幔对流是热动力对流与重力对流联合作用的结果。在大洋中脊，热而密度低的地幔物质上涌，到达岩石圈附近，向两侧产生平

流，平流过程中，因热传导而使之变冷，冷而重的物质在俯冲带下沉再进入地幔，如此循环往返而构成了地幔对流。 ? 2、重力、体力推动的推—拉模式

? 埃尔萨塞（W.M.Elsasser，1967）提出：在重力场中运动的板块，主要受洋中脊的推力和下沉板片的拉力而运动。 ? 3、转动惯量假说 ? 与地质力学相同。

第四章 板块构造与地槽和地台 第一节 地槽与大陆边缘

早在19世纪，北美学者和欧洲学者就对地槽的具体位置发生了分歧。从板块构造的观点出发：现代的大陆架、大陆坡、边缘海、岛弧、深海沟甚至大洋盆地和洋中脊都是正在发展中的地槽。即大陆边缘就是地槽产生的地方。而由于大陆漂移、海底扩张和岩石圈的俯冲，大洋和大陆是可以经常转化的。大陆边缘也不是永久的，欧洲学者所指的两大陆间的地槽就是大洋关闭，两个大陆碰撞的结果。

? 二、被动大陆边缘—大西洋型大陆边缘与地槽

? 是相对较为稳定的一种大陆边缘。它缺失海沟及俯冲带，位于板块内部。其沉积物在剖面上有两个厚度最大的部位，一个在大陆

架边缘，一个在陆隆。

? 三、活动大陆边缘—太平洋型大陆边缘与地槽

? 从我们所介绍的一系列优地槽的特征中可以看出，优地槽的沉积特征，岩浆活动与变质作用等，均与活动大陆边缘有着惊人的共

同之处。优地向斜在活动大陆边缘可能出现在两个部位，一是边缘海盆地；另一个是俯冲板块一侧的大洋。 ? 2、安第斯型地槽

? 以南美西海岸为典型实例，沿海岸发育了一个巨大的山系，外侧有深海沟。

? 安第斯山系由古生代和中生代岩石组成，在晚中新世与上新统形成山链时，产生了强烈的火山作用和岩浆侵入活动。安第斯山系

内部及邻近大陆区的地堑盆地中，广泛发育了晚中生代与第四系的粗粒碎屑沉积。与Alps褶皱带的磨拉石沉积相似。沉积物的成分由钙碱系列火山岩和较老的火山岩组成，海沟附近的沉积物很少。有混杂堆积。 ? 3、岛弧型地槽

? 其组成单元和特征如前述。没有广阔的陆架，粗粒的火山物质被浊流快速地倾注入深水，同海底熔岩、远洋沉积和礁源碳酸盐

堆积在一起。

? 火山作用以钙碱系列为主，地震活动强烈，有岩石圈板块俯冲，蛇绿岩套、混杂堆积发育。 ? 4、日本海型地槽

? 其位置即前述边缘海盆地。

? 近大陆一侧发育陆架三角洲，以陆源碎屑物为主。在海盆之间的过渡区则出现浊积岩或垮塌堆积的楔形体；海盆中部深海盆地

的沉积物由远洋沉积和凝灰岩组成。这种情况与大西洋相似。

? 在近弧一侧，沉积物多为浊积岩与远洋沉积互层，浊积岩的物源来自岩浆弧，其成熟度差。边缘海盆地的基底可能是陆壳、过

渡型地壳和洋壳。

? 第三节 板块运动与造山作用

? 从板块构造的观点出发，造山作用实质上是板块敛合、俯冲和碰撞等的结果。

? Dewey and Bird（1970）把造山机制分为两种模式：其一是热力驱动下的造山模式，是一个板块在另一个板块之下俯冲而在

仰冲板块前缘出现造山运动，又称之为岛弧型造山带和科迪勒拉造山带。前者是大洋岩石圈板块俯冲在岛弧之下；后者则为大洋岩石圈板块俯冲在陆源弧之下。上田诚也（1971）将上述两种造山作用称之为太平洋型造山作用。另一种机制是机械驱动的造山模式，是两个大陆之间、大陆与岛弧之间或两个岛弧之间碰撞产生的。

? 1、俯冲造山作用

? 当大洋海底扩张达到极大限度时，强烈的挤压将会使毗邻的被动陆缘前端发生破裂，较大的洋壳板块因质量重，就沿着破裂带

俯冲到质量较轻的较小的洋壳或载有花岗岩层的洋壳板块之下，于是便形成海沟，并开始俯冲。 ? 俯冲之后的两种情况

? 当大洋板块俯冲到另一大洋板块之下形成洋内弧,岛弧经过原始弧、未成熟弧和成熟弧几个阶段的演化，洋壳经过渡演化为陆壳，

最后形成一个延伸较长，高出洋底之上的岛弧造山带—岛弧造山作用。

? 而当大洋地壳俯冲于被动大陆边缘之下，产生陆缘山弧系，从而形成了科迪勒拉造山作用。 ? 导致俯冲和科迪勒拉造山作用的主要原因是俯冲产生的岩浆喷发和侵入作用使地壳增生。

? 2、碰撞造山作用

? 大陆与大陆的碰撞，形成Alps—Hymalaya型造山作用，洋壳的消失导致了两个大陆的碰撞，产生大规模的推覆构造。 ? 大陆与岛弧的碰撞，造成新几内亚型造山作用，碰撞发生在大西洋型大陆边缘与岛弧之间。 ? 3、增生型造山作用

? 洋内有许多海底隆起，如海山、海底高原、有的是花岗岩质地壳，它们不可能俯冲到大陆地壳之下，于是便拼贴在大陆地壳之上，形成

地体增生。

? 第四节 Wilson旋回

? Wilson（1973）从板块构造的观点出发，根据现今世界上分布的各大洋的特征，把它们按生命周期联系起来，作为大洋发展的以

下六个阶段。

? 胚胎期（大陆裂谷）—幼年期（红海、亚丁湾）—成年期（大西洋）—衰退期（太平洋）—终了期（地中海）—遗迹期（Alps—Hymalaya）。 ? 将大洋的生成与消亡与地槽的演化结合起来，其实是大陆开而地槽生，大陆合而地槽灭。

? 第五节 划分古板块边界的标志

? 李春昱(1973)、郭令智（1977）、王鸿祯（1981）总结出下列标志： ? 1、地槽褶皱带； ? 2、超岩石圈断裂； ? 3、蛇绿岩套； ? 4、混杂堆积； ? 5、对变质带； ? 6、活动大陆边缘； ? 7、古生物标志； ? 8、古气候标志；

? 9、沉积组合类型：如郭令智（1977）指出：富含硬砂岩或钙碱性系列火山岩岩屑的岛弧型复理石建造是鉴别古海沟—岛弧的一个

重要标志。

? 10、古地磁标志。

? ①、概念

? 指一种含有外来和原地的、各种大小不同的碎片和岩块并经构造嵌入到遭受更大破坏而已碎裂和普遍剪切的韧性基质中的地质

体。或者理解为一种普遍剪切的韧性基质与被构造破碎的外来的和原地的岩块共生在一起的地质体。 ? ②、沉积特点

? a、不同时代、不同来源、不同种类的岩石相混杂。有海沟原地形成的浊积硬砂岩、粉砂岩、砾岩，也有俯冲板块上的硅质放

射虫等大洋沉积和枕状玄武岩、辉绿岩、蛇纹岩、橄榄岩、榴辉岩等。洋壳地幔的碎块，还可有数量不多的海沟内壁上的蓝闪石片岩及其他基底岩石。基质主要为洋壳的蛇绿岩质以及海沟和大洋中沉积的泥质岩等。

? b、岩块的大小和形状差别很大，并且是构造作用形成的。其大小可从显微碎片到数公里不等；形状有透镜状、菱形及其他不

规则形状。其边界常为断层面或滑动破裂面。

? C、基质普遍遭受剪切，基质中破裂面发育，显得非常破碎、挠曲、甚至塑性流动、出现错综复杂的褶皱。

板块构造与沉积作用

第一节 裂谷带的沉积作用 一、裂谷带的构造特征及成因

与板块离散运动有关的沉积，是以在伸展构造(extensional tectonics)或裂陷作用(taphrogeny)下产生的地堑或半地堑中的沉积为特征(Hallam，1981)。它们都发生在通常所说的裂谷带中，包括大陆裂谷带和大洋裂谷带以及其间的过渡型环境。 1、裂谷的概念

裂谷(Rift valley zone)一词首先由Gergory(1894)提出，应用于典型的东非裂谷。早期的裂谷概念为：由地壳断裂作用所产生的地形洼地，也有人称之为地堑，但裂谷主要是与火山活动和地震活动有关的断陷带。近年来，板块构造学者常用于指有火山活动和地震活动的全球裂谷系和洋中脊系。Burke(1980)将这一概念修改为：整个岩石圈厚度在伸展中破裂了的地域上的狭长凹陷，实际是一种大型伸展构造。 (2)、地球物理特征

①、莫霍面隆起，地壳变薄，软流圈较浅和有异常上地幔存在； ②、明显的高热流和负的布格重力异常(亦有正的布格重力异常)。 (3)、运动学和动力学特征

在拉张应力场作用下，岩石圈的伸展应变和来自深部的热地幔上涌。 2、形成机制

①、地幔上涌是裂谷形成的决定性原因，地幔上涌导致了岩石圈的伸展应变。 ②、强调拉伸的应力作用是裂谷形成的又一决定性原因。

③、二种伸展构造模式。尽管观点有所分歧，但都肯定了裂谷带的演化是在热和拉张应力作用下与地壳和岩石圈的伸展应变及伴随的变薄作用紧密联系的(Wernicke，1981)。 3、裂谷的演化阶段

①、初期裂谷作用之前的岩石圈裂前拱起阶段：此阶段往往伴有大面积的陆相碱性和次碱性玄武岩。

②、陆内裂谷或大陆裂谷阶段：此阶段因岩石圈的向下陷落而变薄，上部产生listric效应和塑性流动伸展，出现陆内裂谷盆地。

③、初始离散阶段：当岩石圈上部伸展变薄已达到软流圈等势面时，软流圈物质沿裂谷轴部贯入、溢出，新的洋壳开始形成，形成狭窄的大洋盆地或陆间裂谷盆地。

④、海底扩张阶段：此阶段形成开阔的大洋和成对裂开的大陆边缘一大西洋型(被动)大陆边缘。

? 4、裂谷的成因

? 大量事实证明，在拉张应力作用下岩石圈的伸展应变和来自深部的热地幔上涌，是共生于裂谷带的彼此密切关联的两个基本特征。基于

此，由于所强调的侧重点不同，对裂谷的形成机制产生了不同的解释。一种认为，地幔上涌导致岩石圈的伸展应变，地幔上涌是裂谷形成的决定性原因。Bott(1982)在论证大陆分裂机制时也强调，地壳拉张不是东非裂谷形成的主要原因，而是由于热地幔上涌，通过热点活动使热散失，引起火山和热而薄的岩石圈均衡隆起，结果发生了地壳拉张。因此，大陆分裂似乎是来自深部的热在大陆岩石圈突然释放的结果。另一种观点则强调拉张的应力作用是裂谷形成的决定性原因。

? 二、陆内裂谷的沉积作用 ? 1、沉积条件

? 陆内裂谷盆地的沉积作用主要是在下列条件下发生的：

? ①大陆地壳的不断变薄而使盆地沉降，同时、两侧陆块的不断剥蚀和盆地中沉积物的不断堆积也使岩石圈均衡沉降；

? ②不断隆起的大陆断块是主要的蚀源地，供应了大量不成熟的石英一长石砂或长石砂，往往还伴随有大陆火山喷发物质，沉积主要在大

陆环境中发生，形成河，湖相碎屑沉积，晚期也可以有海水浸入而形成海陆交互相及滨、浅海相碎屑岩，碳酸盐沉积，基底断块的差异性活动对岩相和厚度的分布有很大影响。 ? 2、物质成分

? 石英一长石或长石砂岩，晚期可有海陆交互相及滨海、浅海相相的碎屑岩、碳酸岩等沉积。 ? 3、岩石组合

? 以与碱性或拉斑玄武质陆相喷发岩呈互层的大陆红层为特征，除大量碎屑沉积物外，可含泥灰岩、碳酸岩、膏盐、含铜砂岩、煤、石油、

天然气等，厚度达数千米。

? 许多现代的大陆裂谷带都具有上述沉积特征。例如：

? ①、东非裂谷带，侏罗、白垩纪处于裂前拱或裂谷初期阶段，有大量的大陆碱性喷发岩。中新世以来是裂谷活动的主要时期，有多次陆

相的碱性喷发，在地堑盆地中堆积了以冲积扇和湖相沉积为主的碎屑，火山碎屑沉积，厚可达2000米。贝加尔裂谷活动主要在晚第三纪，形成以湖泊、沼泽及河流相为主的碎屑沉积，伴有不多的碱性火山岩，厚达3000～5000米。

? ②、山西的汾渭地堑，裂谷作用始于古新世(在南部)，上新世达到高潮，并形成统一的裂谷，盆地中堆积了厚达六、七千米的陆相红色

碎屑沉积，在北部有多次碱性玄武岩喷发。

? ③、华北平原，这个长方形的断陷盆地，刘训等(1981)及许多人研究后认为是白垩一早第三纪的古裂谷。其中有五千条北北东和北东向

正断层，将盆地切割成无数大小不等、线性展布、隆坳相间的地垒一地堑系，与美国西部的盆一岭构造相似。盆地从早白垩世开始形成，早第三纪是裂谷发展主要时期。伸展断层效应使基底水平拉开约57.7公里，伸展量16％，平均每年伸展1.63毫米。下第三系主要为红色及灰绿、灰黑色泥岩、砂岩、泥质砂岩互层系，下部夹多层亚碱质拉斑玄武岩及碱性玄武岩，中上部有生物灰岩，鲕状灰岩，卢石膏、岩盐、油页岩及煤，厚达四、五千米。它们是在干旱和潮湿气候交替，一度与海水相通的内陆河湖环境中形成的。晚第三纪以来，华北由主张应力场转变为主压应力场，结束了裂谷阶段，盆地大面积整体沉降，形成厚千米的河湖相泥砂岩。第四系中还夹有少量玄武岩及凝灰岩。

? 三、陆间裂谷盆地的沉积作用 ? 1、沉积条件

? 陆间裂谷的沉积是在过渡地壳或洋壳基底上堆积的，这种远比一般陆壳薄很多并在继续变薄的基底，以及在变薄同时地壳中发生的失热

沉降，是弓I起盆地沉降和海水侵入的主要原因。据迪金森(Dickinson，1974)的意见，过渡地壳的产生，一方面是通过陆壳的伸展变薄，形成厚度薄于一般陆壳但性质与陆壳相似的准大陆地壳(Quasicontinental crust)；另一方面，由于凹陷内的火山活动和同期的沉积作用，形成了包括熔岩流、岩墙、岩床和海相沉积等火成组分与沉积组分相混杂的地壳剖面，从而产生一种厚度大于一般大洋地壳但属于大洋性质的准大洋地壳(Quasioceanic crust)。

? 以洋壳或准洋壳出现为标志的大陆板块的分离，不是一下子沿裂谷全线同时彻底完成的。在初期，海水很可能是部分地或断断续续地淹

没裂谷基底，形成类似于红海的原始大洋海湾(Proto-oceanic gulf)盆地，其基底主要是准陆壳，也有准洋壳。随后，新洋壳沿裂谷全线开始形成时，·两个大陆板块彻底分离，海水贯穿全线，形成窄大洋(Narraw ocean)，基底主要是准洋壳及大洋壳。 ? 2、沉积特征

? 海湾的环境以及盆地边缘存在的可阻挡陆源碎屑进入盆地的倾斜断块隆起，在适宜的气候带中，盆地的这种受限制的条件将促使蒸发岩

形成。于是，熔岩、蒸发岩和在此之前的陆内裂谷红层一起，构成了红层一熔岩一蒸发岩组合。如果，有河流携带着来自两侧陆块的大量碎屑流经海峡而进入裂谷盆地，或者盆地受限制的条件消失而窄大洋已经出现，就会缺乏蒸发岩，三角洲沉积将向盆地内延伸，越过三角洲前缘的碎屑物质可以形成浊流沉积，于是产生红层一熔岩——浊积岩组合。

? 红海是陆间裂谷的典型代表。它沿阿拉伯隆起轴部地带分布，这个前寒武系基底隆起幅度约5公里，宽2000公里。红海呈北西向延伸，

它与北东向延伸的亚丁湾裂谷及东非裂谷构成一个三联构造。三联点位于埃塞俄比亚的阿法尔附近。红海裂谷长约2000公里，宽180～360公里(阿法尔附近宽仅28公里)。轴部海槽的水深超过千米，其宽为4～30公里。裂谷活动可能在中生代末期和新生代早期开始，最初在埃塞俄比亚等地有碱性橄榄玄武岩的广泛溢出，形成高原的溢流玄武岩，渐新世和中新世可能处于陆内裂谷阶段，形成厚达5公里的红层和蒸发岩，局部地方有玄武岩与沉积物成指状交错。经过中新世末的构造运动(表现为角度不整合)，上新世开始进入陆间裂谷阶段。伴随着玄武岩，辉绿岩和辉长岩组成的新洋壳的形成，又形成大量的蒸发岩、泥质岩及海相软泥、火山碎屑等沉积。总体构成红层一熔岩一蒸发岩组合。

? 四、坳拉谷盆地的沉积

? 1、坳拉槽(aulacogen)的形成

? 在裂谷的初始离散阶段，三向联结的裂谷体系不是同等发育的，其中两枝有离散作用而向前发展成陆间裂谷，进而演化成大洋裂谷；

第三枝则因热地幔柱衰退或大陆漂移而使裂谷位置离开地下热柱，地幔上涌终止，不发生离散作用，导致热散失，壳下收缩，原有的地堑形式无法保持而转入大面积沉降阶段，形成aulacogen。

? 注：三联点：三个板块的会聚点，即三个板块相汇在一起形成的三联构造。 ? 2、aulacogen的演化阶段

? ①、前期或地堑阶段：包括坳拉谷发育前的裂前拱起阶段和陆内裂谷阶段。

? ②、早期或挠曲下翘阶段：此期先前的热地幔隆起消失，导致壳下失热收缩和地堑趋向消亡，使岩石圈在宽广范围内大幅度向下弯曲，

大量的堆积也促使岩石圈进一步均衡沉降，于是，狭窄的地堑转变为宽阔的拗陷，沉积范围扩大到地堑之外。这个阶段是坳拉谷发展的主要阶段，持续时间达数千或数亿年，基底沉降深度和沉积厚度达1—2km至5—15km。

? ③、晚期或逆转阶段一地槽后挤压阶段：其特点是从拉张转为挤压，沉积物变形，局部有磨拉石建造形成。 ? 3、沉积特征

? 前期和晚期阶段以陆相碎屑为主，挠曲阶段以海相、海陆过度相和碳酸岩沉积为主。

? 2、活动型大陆边缘 ? 可以分为两类

? ①、安第斯型大陆边缘：沿海岸发育一巨大的山系（山弧），外侧有俯冲带和海沟，典型实例是南美的安第斯山；

? ②、岛弧型：靠近大陆边界有一岛弧，岛弧和大陆之间是边缘海盆地，岛弧外是俯冲带和海沟，典型实例是西太平洋岛弧区。

? 二、被动大陆边缘的基底地质构造

? ①、基底主要由自陆向洋的过度型地壳组成，厚度在8—25km之间，陆隆之下则全部转为洋壳。

? ②、陆隆和陆坡之下，普遍有一个厚数公里的纵波速度为7.1—7.4km／sec的地震层，被认为是地下深处密度已经增大的洋壳代表。 ? ③、基底中有许多产状上陡下缓凹面朝上的铲式正断层。

? ④、在未变形沉积物之下的地堑中，普遍有厚度超过5km并己变形的裂谷期红层一蒸发岩。 ? ⑤、自大洋中脊延伸过来的转换断层，使大陆边缘被沿走向分割成若干盆地。 ? 三、被动大陆边缘的沉积作用

? 被动大陆边缘的沉积物沿大陆边缘成延伸很远的基本连续的长条状，在剖面上为分别向大陆和大洋两个方向尖灭的透镜体。 ? 促进被动大陆边缘沉降的主要因素是：

? ①、岩石圈的伸展变薄，大陆分离之后，岩石圈随时间的延续产生的失热沉降； ? ②、开阔大洋出现后，陆坡和陆隆上的沉积负载；

? ③、陆坡和陆隆之下洋壳物质转变为高密度矿物相引起的岩石圈挠曲沉积。 ? 沉积作用主要有以下三种：

? A、早期热构造沉降形成的底部碎屑岩相；

? B、均衡挠曲沉降为主时期的成熟相：在底部碎屑岩相之上有堆积了新的陆架及海陆交互相沉积，岩石有碳酸盐岩、石英砂岩以及蒸发

岩、煤、石油等。

? C、迭覆沉积透镜体的大陆填方：其是由于陆隆向上堆积、陆架向海建造形成的迁移迭覆。每个透镜体都是河流三角洲和滨海相的沉积

物，沿斜坡向下过度为富有机质的三角洲相和陆坡相，随后又过度为浊流相。

? 四、大洋裂谷—洋中脊的沉积作用 ? 沉积物有：

? ①、生物成因的软泥、粉砂、砂质沉积； ? ②、火山源和陆源的碎屑沉积。

? 随着距洋中脊的距离加大，沉积厚度逐渐加大。

? (二)、安第斯型一陆缘弧沟系 ? 二、海沟的沉积作用 ? 1、沉积条件

? 海沟并非笔直延伸很远(走向)，往往被海脊分割而呈菱形。海沟外坡存在许多与沟轴斜交的断层(地堑和地垒、断裂、挠曲或小海脊)。

在中美洲海沟的一些海脊上，有明显的磁异常带，并证明其为原始的，俯冲板块的下弯和沉降首先使这些原有的断层重新复活。 ? 2、沉积物

? ①、由俯冲板块带来的深海盆地沉积物；

? ②、在海沟处形成的半深海和深海相的浊积岩等碎屑岩，主要成分是粉砂和粘土及部分火山灰，通常盖在第一层之上。 ? 海沟沉积物的厚度很少有大于1公里的，沉积物的年龄很少有大于l00m.y ? 的。

? 三、滑塌堆积与混杂堆积（olistostrome and melange） ? 1、olistostrome

? olistostrome又译为滑来层、滑坡层、滑积岩或泥砾岩等。

? ①、概念：由混杂无序且内部混合不同类物质（如石块和泥）的物体所组成的一种沉积体。这种沉积体由水下重力滑动或塌落的松散沉

积物聚集成的半流体沉积而成。它是一种缺乏真正层理但夹在正常地层序列之中的透镜状沉积单元。包围在滑塌堆积基质中的滑塌块（olistolith）是由水下重力滑动或塌落而搬运来的外来块体或其它岩石块，其大小由砾石级到数立方公里。该概念是由G.Flores（1955）在研究西西里第三纪的滑塌堆积时提出的。

? ②、沉积条件：出现在陡的地形环境中，如海沟内壁的台阶状沉积盆地。

? ③、沉积物特征：a、由沉积物、火山物质及变质岩砾石等组成；b、可堆积半深海软泥、火山夹层及陆源粗粒浊积岩等。 ? 2、melange

? 原译为混杂岩，李春翌（1980）建议将其译为混杂堆积。melange一词是由Geenly（1919）引入地质学中的。melange一词是许靖华（1968）

用于研究佛郎西斯科混杂堆积时将赋予了板块构造的特殊涵义。

? ①、概念

? 指一种含有外来和原地的、各种大小不同的碎片和岩块并经构造嵌入到遭受更大破坏而已碎裂和普遍剪切的韧性基质中的地质体。或者

理解为一种普遍剪切的韧性基质与被构造破碎的外来的和原地的岩块共生在一起的地质体。 ? ②、沉积特点

? a、不同时代、不同来源、不同种类的岩石相混杂。有海沟原地形成的浊积硬砂岩、粉砂岩、砾岩，也有俯冲板块上的硅质放射虫等大洋

沉积和枕状玄武岩、辉绿岩、蛇纹岩、橄榄岩、榴辉岩等。洋壳地幔的碎块，还可有数量不多的海沟内壁上的蓝闪片石岩及其他基底岩石。基质主要为洋壳的射绿岩质以及海沟和大洋中沉积的泥质岩等。

? b、岩块的大小和形状差别很大，并且是构造作用形成的。其大小可从显微碎片到数公里不等；形状有透镜状、菱形及其他不规则形状。

其边界常为断层面或滑动破裂面。

? C、基质普遍遭受剪切，基质中破裂面发育，显得非常破碎、挠曲、甚至塑性流动、出现错综复杂的褶皱。

? 3、difference between melange and olistostrome（K.J.Hsu，1980）

? ①、产生的水动力条件不同：滑塌堆积是沉积作用产生的；混杂堆积是构造作用形成的。

? ②、基质的力学状态不同：滑塌堆积的基质滑动是泥砂而不是岩石，因富水而象烂泥一样流动；混杂堆积的基质是页岩，它之所以流动，

是因为页岩在高压下发生塑性流动。

? ③、岩块的成因不同：滑塌堆积的岩块是崩塌、滑动过程中打碎的，并且主要是来自海沟内壁的岩石；而混杂堆积的岩块是俯冲过程中

俯冲板块基底断片楔入或高度剪切作用下破碎裂解而成的，大多数岩块的外形基本上反映了形成时的断裂网络。

? ④、滑塌堆积是一种地层单元，一层状或似层状产出，层序正常的厚度在1Km±，它的上下均为普通的沉积物，彼此间为沉积接触；而

混杂堆积则为一个构造单元，它以冲断岩片的形式产出，其上下是普遍未被剪切的建造，其间为断层接触，层序和厚度均无法确定。 ? ⑤、滑塌堆积象沉积岩一样，只需要很短一段地质时间就可形成；而混杂堆积的形成则是整个剪切运动所经历的时间，起可长可短。 ? ⑥、滑塌堆积虽多见于造山带，但可在十分不同的构造环境中形成，只要有陡坡或地震活动就可能形成，其分布范围受古地理格架限制；

混杂堆积是板块俯冲的重要标志之一，且有重要的板块构造意义。它发育是区域性的，有的是可达数千Km2的地质体。

? ⑦、郭令智（1977）指出：在滑塌堆积区，可以看到滑塌堆积逐渐过度到序粒的浊积层；而在混杂堆积区，可以看到不同发育程度的碎

裂和混杂作用，从内部完整的岩片过度到碎裂建造，然后过度到普遍剪切和紧密混杂的混杂堆积。 ? 四、弧—沟间隙，弧前盆地的沉积 ? 1、沉积环境

? 弧沟间隙的沉积作用主要发生在海沟坡折处与岩浆弧之间的地区—弧前盆地中。基底各地不一，有陆壳、过度壳、也可以有残留洋壳。

弧前地貌复杂，沉积相空间变化大。 ? 2、沉积特征

? 弧前地貌环境复杂，其沉积物也复杂。

? ①、可出现河流三角洲相、滨海相、陆架相以及显示横向水流迹象的海底浊积扇和显示纵向水流迹象的充满海槽的浊积相。

? ②、物源主要来自岩浆弧，不仅有火山岩，也有隆起剥蚀而来的深成岩和变质岩。

? ③、理想的弧前盆地沉积序列是：底部为大洋或岩浆弧的火山岩、深成岩，它也可能是沉积盆地的基底岩系；下部由深水蒙脱石质页岩、

火山灰和少量细的浊积岩组成。向上逐渐变为较粗的浊积岩、陆架碎屑岩，并可出现碳酸岩盐。如果盆地逐渐变浅，上部可出现三角洲、滨海及陆架相碎屑沉积。

? 五、岩浆弧和弧内盆地沉积

? 1、岩浆弧岩石组合的三种成因类型（Dickinson，1974）

? ①、喷发中心及其附近的中心相和近源相，主要是熔岩、火山碎屑岩及某些沉积岩呈互层产出。 ? ②、呈沉积物裙或沉积盖层层产出的火山碎屑岩为主的分散相。 ? ③、沉积在弧边的海盆相。 ? 2、弧内盆地的沉积 ? ①、沉积条件

? 弧内盆地通常平行于弧的走向延伸，是以断层为界的拉伸盆地，基底为过度型地壳或陆壳，与深部岩浆上升使地壳隆起产生的拉张有关，

也可与同构造原因的局部沉降有关。 ? ②、沉积特征

? 物源来源与岩浆弧，物质成分以火山碎屑和深成岩为主，可包括陆相层到深水浊积岩序列。 ? 六、弧间盆地的沉积 ? 1、沉积条件

? 由弧内扩张演化而致，而残留弧就是岩浆弧分离出去的残留地质体，故有扩张，有高热流。 ? 2、沉积特征

? 几乎没有陆缘沉积，沉积物主要是来自岩浆弧的火山碎屑浊积层以及生物成因的钙质、硅质软泥，靠近残留弧处还可以有铁锰结核。在

某些地方还可有枕状玄武岩，玄武岩的性质可能为大洋拉斑玄武岩，一部分可能为岛弧型。 ? 七、边缘海盆地的沉积 ? 1、沉积条件

? 位于大陆与岛弧或残留弧之间，广义的边缘海盆地包括了弧间盆地。 ? 2、沉积特征

? 现代西太平洋大陆边缘的许多研究表明，边缘海盆地的沉积与被动大陆边缘的沉积特征相同，但在许多边缘海盆地是陆缘弧或大陆边缘

地壳裂陷扩张形成的，其演化则与裂谷带相似。

? 八、边缘海盆地、弧间盆地的形成机制

? ①、是沟—弧—盆体系的成员；其成因与俯冲作用有关； ? ②、盆地为拉伸应力状态，有不同程度的扩张作用；

? ③、弧后区有大面积的高热流区存在，说明有大规模的热异常地幔存在。 ? 九、弧后前陆盆地的沉积 ? 1、一般特征

? 位于陆缘山弧或陆缘岛弧后紧邻的大陆板块周围，基地全为大陆地壳，这个盆地对岩浆弧而言是弧后盆地，而对大陆板块而言则是前陆

盆地。前陆盆地有如下特征： ? ①、在大陆地壳之上；

? ②、有一个特征的前陆冲断带，代表挤压应力状态，褶皱冲断带位于盆地边缘弧侧与弧平行，向盆地（弧后）逆冲；

? ③、沿褶皱带可以有向大洋倾斜的震源带或俯冲带发育,即陆内俯冲。陆内俯冲有称A型俯冲，是为了纪念Alps学者Ampferer而命名的；

与之相对应的表征大洋板块俯冲的Benioff带则称之为B型俯冲。 ? 2、弧后前陆盆地与边缘海盆地的区别

? ①、基地性质不同：弧后前陆盆地为陆壳；边缘海盆地为洋壳。 ? ②、应力状态不同：弧后前陆盆地为挤压状态；边缘海盆地为拉伸状态。 ? 3、沉积特征

? 弧后前陆盆地可以被海水淹没，形成河流三角洲相、浅海陆架相的沉积、也可以全部为大陆环境，形成山麓相、河流相以及湖沼相等磨

拉石建造沉积。沉积物主要来源于岩浆弧和隆起区的褶皱冲断带的岩石，也有来源于大陆Craton的。

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