中国大地构造单元划分.docx

1、中国大地构造单元划分中国大地构造单元划分潘桂棠 肖庆辉2 陆松年3 邓晋福4 冯益民5 张克信“张智勇“ 王方国 邢光福7 郝国杰3 冯艳芳“(l.成都地质矿产研究所, 四川成都61 0 8 2 ; 2.中国地质调查局发展研究中心, 北京10 0 37 ; 3.天津地质矿产研究所, 天津30 01 70 ; 4.中国地质大学(北京), 北京10 08 3; 5. 西安地质矿产研究所, 陕西西安71 0 54 ;6.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 湖北武汉4水刃74 ; 7. 南京地质矿产研究所, 江苏南京21 0 16 )提要: 中国大地构造形成演化与大地构造分区研究已有百余年

2、的历史, 整体论述中国构造分区, 都以不同学派对中国大陆地壳形成演化的不同认识论和方法论, 有不同的方案。以黄极清先生等多旋回构造观、王鸿祯先生等历史大地构造观和李春显先生等板块构造观的“ 三大主流大地构造观”为指导思想的大地构造划分方案, 是集中国地质构造之大成, 在全国起指导作用, 影响既广泛且深远。板块构造单元划分是当前板块构造细结构研究的关键问题。它既是板块构造研究的理论问题, 也是区域地质研究和成矿预测评价亚待解决的实际问题。本文的大地构造分区图的编制是以地层划分和对比、沉积建造、火山岩建造、侵入岩浆活动、变质变形等地质记录为基础, 承接融合中国“ 三大主流大地构造观” 的经典划分理

3、念, 在板块构造一地球动力学理论指导下, 以成矿规律和矿产能源预测的需求为基点, 以不同规模相对稳定的古老陆块区和不同时期的造山系大地构造相环境时空结构分析为主线, 以特定区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组成和存在状态为划分构造单元的基本原则, 划分出中国的大地构造环境主要由陆块区和造山系组成为9 个一级构造单元, 以及相应的56 个二级构造单元。中国大地构造研究还存在一系列重大科学问题, 较准确地划分尚需很长时间的不懈努力。关扭词: 大地构造; 构造单元; 陆块区; 造山系; 多岛弧盆系中圈分类号: Ps4 4 文献标志码: A 文章编号: 2 000 一36 57 (2 0 0

4、 9 )0 1 一0 0 0 1 一2 8大地构造分区又叫大地构造单元划分, 是大地构造研究成果的表达形式之一, 可直接服务于资源预测需求, 作为成矿地质背景或油气盆地分析以及地质灾害评估的基点。一个大区域尺度的地壳物质组成、岩石构造组合, 以及地球物理和地球化学场明显不同于相邻地域, 这样的一个区域就是一个大地构造单元。构造单元既反映了地壳物质组构上大地构造环境(或大地构造相)的时空属性, 又具有不同构造阶段的时空层次属性。板块构造将六大(或更多)板块作为全球的一级构造单元, 并将分隔它们的边界也作为构造带看待。但板块构造观的构造单元细结构划分以及中国大地构造单元细结构划分, 尚需结合特定区

5、域的地质特征进一步厘定。本文的目的是在中国各区域大地构造单元划分的基础上加以集成综合, 用现代大陆地壳演化观点思考, 强调“ 将今论古” 的比较构造地质方法论和大地构造相时空结构分析方法, 更精细地划分特定构造阶段和大地构造环境中形成的、各个不同尺度、不同岩石一构造组合的构造单元; 揭示中国大陆各种壮观的地质构造现象, 即在漫长的地质演化过程, 在空间上形成于不同部位和不同深度的构造单元彼此间的相互关系; 展现构成现今所见地壳表层的存在状态、结构组形成和组合系统是构造同时性和历史性的综合图像, 以利于成矿地质背景、成矿地质条件和资源预测收稿日期: 2 0 5 一20 一20 ; 改回日期: 2

6、 0 0 5 一1 2 一2 4甚金项目: 国土资源部全国重要矿产预测评价”项目二级课题“全国重耍矿产成矿地质背景研究” (12 12 01 07 3 38 0 2 )资助。作者简介: 潘桂棠,男, 1 941 年生, 研究员, 博士生导师, 从事区域地质和大地构造研究, E 一m a il :脚。叮g 刃an ya ll o 。二no2 中勘查评价, 以及发展地质科学理论需求。地质2 0 0 9 年1 大地构造研究的历史和现状大地构造学是研究大陆、大洋, 或某一大尺度区域, 地壳或岩石圈的组成、结构和演化历史的学科,目的是了解海洋、大陆、山脉和盆地的成因和发展过程, 认识地壳和岩石圈的演化规

7、律。中国大地构造形成演化与大地构造分区研究已有百余年的历史, 涉及不同的构造区域, 公开发表的论著达千余篇之多。整体论述中国构造分区, 都以不同学派对中国大陆地壳形成演化的不同认识论, 有不同的方案。相对而言, 以黄汲清先生等多旋回构造观1 一、王鸿祯先生等历史大地构造观15 刊和李春显先生等10一131 板块构造观为指导思想的大地构造单元划分方案, 是集中国地质构造之大成, 在全国起指导作用, 影响既广泛且深远。黄汲清(19 45 )先生中国主要地质构造单位是中国大地构造的首次系统论述。20 世纪60 年代以来和他的学生们进一步论述了中国大地构造基本轮廓, 划分的一级中国大陆构造单元为地台或

8、准地台和地槽褶皱系1 间, 并从全球构造角度将古生代以来的中国大地构造划分为古亚洲、特提斯和滨太平洋三大构造域。任纪舜等编制的大地构造图, 进一步发展了黄先生的认识, 将中国大陆块分为亲西伯利亚陆块群、古中华陆块群和亲冈瓦纳陆块群, 将显生宙造山带概括为古亚洲造山区、特提斯造山区和环太平洋造山区, 而将华南早古生代造山带也作为古亚洲造山区的一部分l一le 。其立论基点是中国各主要陆块, 在新元古代时已形成了统一的古中国地台, 其后的裂解只是手风琴式的开合运动, 或是冈瓦纳大陆裂离, 亚洲大陆增生。这一多旋回学说与板块构造相结合的构造模型迄今仍是广泛应用的主流。王鸿祯先生等在20 世纪70 年代

9、用板块构造学说审视中国大地构造演化,80 年代编制中国及邻区构造古地理图的基础上, 提出了中国及邻区大地构造划分和构造发展阶段15 阁, 其立论基点从时间论是地质历史发展阶段论和灾变论, 从空间论是全球构造活动论, 认为中国主要的大地构造单元包括中朝、扬子和塔里木地台(克拉通)以及其间不同时期的造山带。板块边界并不在地台边界, 应在遥相对应的古大陆边缘之间的分界带_銃_, 这一大陆及其边缘的缝合带称对接消减带, 大陆边缘的拉伸、张裂、地块移离形成弧盆体系的岛弧缝合带, 称之为叠接消减带。将中国地壳演化划分为陆核、原地台、地台、超大陆和泛大陆以及陆内演化五大阶段, 其中晋宁期(1 0 0 -5

10、3 0 M a )和印支期(2 30 一2 1o M。)是地质最重要的造山期。强调地质历史与时空结合, 不受学派羁绊, 科学求实创新的思路, 提倡系统论与多学科交叉融合的方法论, 为中国大地构造注人了新的活力, 奠定地表构造格架和单元细结构划分的基础。李春显先生等基于区域地质、地层古生物、岩石学及古地磁等多学科研究, 划分了中国板块构造轮廓10, 编制了第一代亚洲大地构造图(l :8 0 万)及说明书l12, 中国陆壳块体分别归属于7 个不同古板块,并认为这些古板块之间被大洋分隔, 强调大陆及其边缘海、大洋盆地, 在地质时期均会作大规模漂移。蛇绿混杂带等是洋壳扩张、俯冲、碰撞的遗迹, 指出“

11、哈萨克斯坦很可能原来是西伯利亚大陆的一部分,在古生代初分裂出来, 形成许多岛弧及沉积盆地带” , “ 古生代的哈萨克斯坦很类似于新生代的东南亚” 。“ 土耳其一中伊朗一冈底斯原是冈瓦纳古陆的一部分, 在古生代末一中生代分裂出来” , “ 高加索之北、向东经科佩特山、兴都库什, 进人西藏班公湖至滇西澜沧江(亚洲大地构造图表示为昌宁一孟连带), 向南接马来西亚劳勿一文冬带, 该沿线是冈瓦纳古陆与古欧亚板块最初的碰撞缝合带” 。上述诸多见解体现了作者深邃洞察力和创新观点, 也经受了实践和时间的考验。20 世纪60 年代以来, 国内外用板块构造理论编制各种大地构造图件已成为一个重要趋势。目前国外代表性

12、的图件有: 加拿大构造图lq , 澳大利亚新南威尔士构造图阴, 印度尼西亚区域构造图四, 阿巴拉契亚造山带构造岩相图四, 科迪勒拉造山带构造地层图刚,巴基斯坦北部碰撞带构造地层分区图网等等, 这些为我们研究中国大地构造开拓了全球构造的视野, 并提供了编制此类图件的理论基础和工作方法。国内代表性的图件有: 1: 80 万亚洲大地构造图lq, 中国及邻近海域岩石圈动力学图四, 中国及邻区大地构造图lq , 中国大地构造相图网, 川0 0 万中国陆区地球动力学纲要图四, 西藏板块构造一建造图四, 青藏高原板块构造图网, 秦岭造山带大地构造图网, 西秦岭造山带及邻区大地构造图例,1: 150 万中国新

13、疆及邻区大地构造图冈, 青海大地构造图l3l 等等, 上述成果为我们对中国大地构造单元细结构划分奠定了重第3 6 卷第1 期潘桂棠等: 中国大地构造单元划分要基础。大地构造的研究成果在地球物理、国土资源评价和油气资源勘查等洲方面也得到相当广泛的应用。2 大地构造单元划分的基本原则在原有板块构造的理论框架中, 全球构造格架和洲际板块边界是清晰的, 但在区域地质调查, 中比例尺地质填图、编图中, 大地构造单元划分是当前板块构造细结构研究的关键问题。它既是大地构造研究的理论问题, 也是区域地质研究和成矿预测评价巫待解决的实际问题。因此, 如何应用板块构造观点划分中国大地构造单元, 还有许多值得探讨之

14、处, 关键在于理顺大地构造研究的思路, 理解中国大地构造形成演化的基本特征以及确立构造单元划分准则。全球岩石圈构造演化分为大陆岩石圈和大洋岩石圈两种构造演化体制, 这两种构造演化体制既有平行发展、相互影响、互有联系的一面, 又能通过大陆岩石圈拉伸裂离和大洋岩石圈俯冲消减两种机制实现互相转换的一面。笔者认为, 大致在新太古代,地球表面开始出现海(洋)陆分异, 岩石圈进人板块构造演化阶段; 之后全球岩石圈构造演化即开始进人这两种构造体制演化和相互转换的发展历史, 历经哥伦比亚超大陆、罗迪尼亚超大陆和潘基亚超大陆形成及其裂解等。大洋从超大陆裂解、扩展到俯冲消亡的演化过程, 其生命期至少需要6 0 一

15、so M: 。大洋岩石圈双向俯冲形成陆缘弧和多岛弧盆系。多岛弧盆系的形成演化是大洋岩石圈构造体制向大陆岩石圈构造体制转换的标志。这两种构造体制在演化过_程中都形成一些地球动力学上互相联系的构造单元。大洋岩石圈构造体制演化中形成的一些构造单元消失, 但记录在多岛弧盆系和碰撞结合带中, 追踪识别不同时期形成的蛇绿混杂岩带或俯冲增生杂岩(对接带、结合带、碰撞带等)是理解大陆地壳演化的关键, 是构建区域大地构造格架的核心。而大陆岩石圈构造体制演化形成保留了地球演化最完整的地质记录, 保留了新太古代以来的沉积记录。这些保存较好的地质记录所反映的地质构造环境信息, 正是大地构造相的物质表现, 也是我们划分

16、大地构造单元的基础l3q。中国大地构造分区图的编制应承接融合上述三大主流大地构造观的经典划分理念, 在板块构造一地球动力学理论指导下, 以地层划分和对比、沉积建造、火山岩建造、侵人岩浆活动、变质变形等地质记录为基础, 以成矿规律和矿产能源预测的需求为基点, 以不同规模相对稳定的古老陆块区和不同时期的造山系大地构造相分析为主线, 以特定区域主构造事件形成的优势大地构造相的时空结构组成和存在状态为划分构造单元的基本原则。中国大陆地壳组成和结构最基本特征是由一系列不同时期多岛弧盆系转化为造山系的构造域围限华北、扬子、塔里木三大陆块; 中国东部在中生代以来深部软流层上涌, 区域岩石圈拆沉去根, 引发地

17、壳伸展形成叠加造山裂谷构造系统。基于上述特征本文划分出中国的大地构造环境主要由陆块区、造山系和叠加造山(裂谷)系为一级构造单元。各级构造单元的命名原则:一级: 大区域地理名称+ 一级构造属性名词(相当于大地构造相的相系), 如秦祁昆造山系;二级: 区域地理名称+ 二级构造属性名词(相当于大地构造相的大相), 如东昆仑弧盆系;三级: 地理名称+ 三级构造属性名词(相当于大地构造相的相)+( 地质时代), 如北昆仑岩浆弧(Pz l )。l) 造山系构造单元划分造山系是造山带的集成, 是在大陆边缘受控于大洋岩石圈俯冲制约形成的前锋弧及其之后的一系列岛弧、火山弧、裂离地块和相应的弧后洋盆、弧间盆地或边

18、缘盆地, 又经洋盆萎缩消减、弧一弧、弧一陆碰撞、多岛弧盆系转化形成的复杂构造域。整体表现为大陆岩石圈之间的时空域中特定的组成、结构、空间展布和时间演化特征的构造系统, 可进一步划出二级、三级及序次更低的构造单元。(l) 根据多岛弧盆系组成的造山系中区域地质发展过程总体特征和优势大地构造相时空结构, 以结合带、弧盆系和夹持于其间的地块作为二级构造单元, 构成造山带构造单元划分的基本骨架。(2) 在洋陆构造体制转换过程形成的俯冲增生杂岩带、蛇绿混杂带(弧弧碰撞带、弧陆碰撞带) , 近陆岛弧、弧后盆地、弧前盆地、洋内岛弧带或洋岛等;在结合带或弧盆系中划出规模较小的裂离地块、陆缘弧、前陆和弧后前陆盆地

19、、走滑拉分盆地、陆缘裂陷盆地或裂谷盆地等, 可作为三级构造单元。(3) 根据关键地质事件的性质、特点、序列、时代和空间分布特征, 特别要重视各构造区带的时间一空间一事件的差异进行构造单元划分; 依据区域地中国2 0 0 9 年球物理场特征对已进行构造分区的单元及其边界进行再厘定。2) 陆块区构造单元的划分陆块区具有长期和复杂的演化过程, 具基底和巨厚盖层连续稳定的单元, 作为一级构造单元, 由前新太古代形成的硅铝质原始大陆壳地质体称为陆核。陆核形成过程中, 地壳的垂向增生占有重要地位, 表现为一系列古老弯隆构造的存在。新太古代至古元古代是继古老陆核形成后, 已出现洋陆的分异和陆块漂移, 形成俯

20、冲和碰撞带, 是地壳增生和再造的最重要时期, 因此, 可勾画出相当于年轻造山带中的一些大地构造相和地质单元, 如岩浆弧、弧后盆地、前陆盆地, 裂谷。中元古代是华北陆块(克拉通)形成期, 新元古代是扬子、塔里木等陆块形成期。除叠加的构造一岩浆岩带外, 盖层主要按地层形成的构造背景及大地构造优势相划分不同的构造单元(盆地类型)。(l) 依据陆块区不同演化阶段不同基底和盖层的岩石建造组合, 可划分为陆块(含陆核)作为二级单元。(2) 华北陆块新太古代一古元古代的地质记录以及扬子、塔里木陆块中元古代一新元古代地质记录, 保存该时期基底陆壳物质的组成、物质来源和形成环境, 特别是由侵人岩构成的岩浆弧为标

21、志:T T G 和D M G 组合; 以及表壳岩的火山一沉积记录、岩石组合、地球化学、热事件等特征, 可将基底划分出岩浆弧、裂谷等三级构造单元。(3) 大尺度范围盖层细结构的划分, 依关键地质事件形成的大地构造相及沉积盆地的性质、类型、序列、时代和空间分布特征, 如: 被动陆缘盆地、陆表海盆地、碳酸岩台地、陆缘裂谷、陆内裂谷、断陷盆地、压陷盆地等作为三级构造单元。3 中国大地构造分区方案中国大地构造分区是在对中国大地构造研究的基础上, 结合特定构造部位和构造时期所发生的主要地质事件, 并将在这一事件中所形成特定的岩石一构造组合厘定为优势大地构造相(亚相) , 分析其与相邻构造部位优势大地构造相

22、之间的时空联系和动力学背景, 并综合地球物理和地球化学等信息而厘定各级大地构造单元。本文的大地构造分区主要服务于成矿区带的划分和成矿规律的研究, 一、二和三级构造单元分别对应成矿域、成矿省、成矿带。构造单元划分和构造相的复原是建立在可观察、可鉴别、可测量的岩石一构造组合的基础上。不同的大地构造相环境控制着不同成矿类型和不同的成矿作用。当代地质找矿勘查、资源评价和预测及成矿理论研究均离不开大地构造相的判别和构造(成矿)单元的成矿地质背景的厘定。中国大地构造分区的建议方案见图1 和表1。其中包括一级分区9 个, 二级分区56 个, 三级分区1 89 个。一级区为造山系、陆块区。全国共划分为5个造山

23、系: 天山一兴蒙造山系、秦祁昆造山系、武夷一云开一台湾造山系、西藏一三江造山系、菲律宾造山系; 4 个陆块区: 华北陆块区、塔里木陆块区、扬子陆块区、印度陆块区。造山系的二级分区包括结合带、弧盆系、地块; 陆块区的二级分区分不同时代、不同构造环境的古陆块。4 中国一级大地构造单元的基本特征1) 华北陆块区华北陆块区, 由5 个规模较小的陆块及其之间的洋壳(? )消减、碰撞汇聚(19 0 卜15 0 0 Ma )而成统一的华北古大陆, 记录了中国最古老地壳的形成过程,经历了古、中太古代陆核的孕育, 新太古代初始克拉通化, 古元古代结晶基底形成, 中元古代扩张裂陷,中、新元古代一古生代稳定盖层沉积

24、和中生代陆内构造作用等演化阶段哪洲。由前新太古代地质体构成陆核, 如陈台沟一沂水陆核、迁西陆核、兴和陆核,其表壳岩系和变质深成岩系均经历了麻粒岩构成的角闪岩相变质作用, 表现为一系列地壳垂向增生占主导的弯隆构造l4l, 叼。以五台一太行岩浆弧(新太古代)为中轴带, 其东西原陆块具有不同的物质组成、结构和演化特征。其东部迁西群和鞍山群有3 8. 4 亿年的同位素年龄数据。西部迄今有大于3 0 0 M 。的地壳年龄数据报导, 主体以含炭高铝质变质的孔兹岩系组合为主。东部为新太古代花岗岩一绿岩组合阅。五台一太行中轴带发育高压麻粒岩带, 一些学者认为该带即为东西古陆块的碰撞结合带14 溯。古元古代的辽

25、河一青龙河陆缘裂谷记录了原陆块复杂的演化过程。在山西五台吕梁地区的古元古代津沱群底部发育了中国最古老的河流相砾岩。在古元古代的吕梁群、辽河群、河北青龙河群、双山子群、安徽凤阳群均第36 卷第1 期潘桂棠等: 中国大地构造单元划分表1 中国大陆大地构造分区T a b le 1 T e Cto 苗e 翻心ts of C 址n a一级构造单元二级构造单元(大柑) 三级构造单元(相) 天山一兴蒙造I 一l 大兴安岭弧盆系l一1一1 漠河前陆盆地(J )山系卜卜2 额尔占纳岛弧(Pz )卜卜3 海拉尔一呼马弧后盆地P幻卜卜4 扎兰屯一多宝山岛弧(P如)卜卜5 二连一贺根山蛇绿混杂岩带(I) 断)卜l币锡

26、林浩特岩浆弧(Pz : )I一2 松辽地块(断陷盆地J一K) I一2 一l 松辽断陷盆地J K)卜3 小兴安岭一张J一才岭岩浆弧(Pz , 、血)I一4 佳木斯地块(P材)I一5 完达_山(那达哈达) 给合带(T劲es J, )工一6 兴凯地块工一7 索伦山一祖彗拉木伦结合带卜7 一l 索伦山蛇绿混杂岩带(P灿)卜补2 查千乌拉蛇绿混杂岩带(篮片岩带)J一R 包尔汉图一温都尔庙弧盆系I一8 一l 下二台一呼兰镇岩浆弧(几2 )(P艺: ) I一8 一2 温都尔庙俯冲增生杂岩带l一8 一3 宝音图岩浆弧P趾)I 一9 额济纳一北山弧盆系I一9 一1 园包山(中蒙边境) 岩浆弧(年D)I刃一2 红

27、石山裂谷(c)工一9 一3 明水岩浆弧(c)f一9 一4 公婆泉岛弧(O一s)1一9 一5 哈特布其岩浆弧(c 中)卜9 一6 恩格尔乌苏蛇绿混杂岩带(c )I 一10 阿尔泰弧盆系l 一1 0 一1 阿尔泰陆缘弧(P幻I一1 0 一2 阿尔泰南缘增生弧(P补)I 一1 0 一3 额尔齐斯复合增生楔(入力l 一1 斋桑一额尔齐斯结合带(六2 )I 一12 东一西准噶尔弧盆系I一l卜l 北准噶尔洋内弧(Pz : )l一1 2 一2 科克森他乌一阿尔曼泰蛇绿混杂带(I)z )l 一 2 一3 塔尔巴哈台一三塘湖复合岛弧带(P幻I 一12 一唐占巴勒一卡拉麦里复合俯冲增生杂岩带(p幼I 一13 准噶

28、尔一吐哈地块I 一13 一 准噶尔地块I一13 一2 依连哈比尔杂一博格达裂谷盆地(C一P)I一1 3 一3 吐哈地块l一1 3 一4 觉罗塔格裂谷带(C一P)I 一14 冰达坂一米什沟结合带(昭)I一场伊宁一中天山地块l 一1 5 一l 赛里木陆缘盆地(氏J (博洛科努陆缘弧,D)I 一】5 一2 伊犁裂谷(OI 一1 5 一3 中天一L岩浆弧(pz )1 一16 那拉提一红柳河结合带I 一场一1 哈尔克山北坡高压超高压变质带(S一D )I 一16 一乌瓦门一拱拜子蛇绿浪杂岩带(S一D)I 一16一3 红柳河一洗肠井蛇绿混杂岩带(六. )I 一17 南天山一罗雅楚山弧盆系I 一 7 一1 东

29、阿莱一哈尔克山弧前增生带(P知一D)I一1 7 一2 西南天山t上叠盆地(c 一氏)I一比一3 颇尔宾山一库米什残余盆地(伪l 一1 7 弓南夫山一霍拉山陆缘裂谷(Pz 公1 华北陆块区H 一L 胶辽陆块1 1 一1L一1 陈台沟一沂水古陆核(Ar 刃1 1 一l一2 胶辽裂谷(P t : )1 1 一1l一3 秦皇岛岩浆弧(八八)If一lL一4 泰山岩浆弧(Ars一刁(香西碳酸盐台地(一0) )以一2 晋冀陆块I卜2 一1 冀东古陆核Ar 二, )J 2 一2 遵化一五台一太行山岩浆弧(人r 自) (燕辽裂谷P枷)1 2 一3 晋东南碳酸岩_台地(入Jf卜2 一4 晋中一长治陆表盆地(C 一P、T )J卜2 一5 吕梁碳酸岩台地(氏) (吕梁陆缘岩浆弧入, )I卜3 大青山一冀北古弧盆系(入) “ 3 一1 国山一承德一建平岩浆弧户t, ) (冀北大陆边缘岩浆弧2 口1J 3 一2 大青山一凉城陆缘盆地(f,t t )1 一4 狼山一阴山陆块1 一4 一L 固阳一兴和古陆核(Ar J( 大陆边缘岩浆弧、入户1 一4 一2 色尔腾山一太仆寺旗岩浆弧(Ar 公I工一4 一3 狼山一白云鄂博裂谷(p tZ )1 1 币邪尔多斯陆块1 一5 一1 鄂尔多斯古陆核(9) (哪尔多斯盆地,Mz )1 一卜2 贺