大地构造学-第7章-造山作用与造山带机制.ppt

1、碰撞造山带1历史简述2德 索苏尔（1740-1799）1796年出版阿尔卑斯纪行对阿尔卑斯地层变形、冰川做了详细研究和描述3活动论和固定论的代表人物德谟克里特 亚里士多德魏格纳阿尔冈 考伯尔施蒂勒郝顿 维纳 冯.布赫莱伊尔 居维叶 鲍蒙休斯 丹纳 詹伯林阿尔冈 考伯尔 施蒂勒 4造山作用与造山带造山作用与造山带 概念起源：起源于早期地质学家们概念起源：起源于早期地质学家们对地球表面山链成因的思考，对地球表面山链成因的思考，Boue(1874)Boue(1874)最早提出造山作用最早提出造山作用(orogenyorogeny)这一术语，指出山脉的的形成是由构造这一术语，指出山脉的的形成是由构造原

2、因引起，原因引起，Gilbert(1889)Gilbert(1889)指出造山作用指出造山作用就是形成山脉的过程。显然，早期地质就是形成山脉的过程。显然，早期地质学家们就已把造山作用理解为以山脉为学家们就已把造山作用理解为以山脉为结果的一种构造作用。结果的一种构造作用。5造山作用：造山作用：指形成造山带的构造过程，是一个复指形成造山带的构造过程，是一个复杂的地质过程。造山作用是在地球深部构造动力杂的地质过程。造山作用是在地球深部构造动力学背景下，岩石圈和地壳发生的剧烈构造变动、学背景下，岩石圈和地壳发生的剧烈构造变动、物质成分重组、结构重建的复杂的物理、化学的物质成分重组、结构重建的复杂的物理

3、、化学的漫长连续地质作用过程。通常，造山作用是造成漫长连续地质作用过程。通常，造山作用是造成岩石圈横向收缩、垂向增厚、隆升成山的作用。岩石圈横向收缩、垂向增厚、隆升成山的作用。造山作用往往导致山脉形成，但并非都要成山。造山作用往往导致山脉形成，但并非都要成山。山脉只是造山作用最终结果的一种明显的表现形山脉只是造山作用最终结果的一种明显的表现形式，既不是造山作用的全貌，也不是造山作用的式，既不是造山作用的全貌，也不是造山作用的本质，更不是判别造山作用的主要标准。本质，更不是判别造山作用的主要标准。第第7章章 造山作用与造山带机制造山作用与造山带机制6造山带：造山带：造山带指在构造事件中因褶皱和其

4、它变造山带指在构造事件中因褶皱和其它变形作用形成的线状延伸地带，包含上层山脉的形形作用形成的线状延伸地带，包含上层山脉的形成、逆掩、褶皱、断裂等过程，以及深部的塑性成、逆掩、褶皱、断裂等过程，以及深部的塑性变形、变质与岩浆作用等，其形成过程属于构造变形、变质与岩浆作用等，其形成过程属于构造活动带范畴，后期多数呈现为山脉隆起带。活动带范畴，后期多数呈现为山脉隆起带。第第7章章 造山作用与造山带机制造山作用与造山带机制7造山带是地壳上的强烈的变形带，造山带是地壳上的强烈的变形带，呈长条状、线状，是褶皱、断裂呈长条状、线状，是褶皱、断裂和火山活动十分发育的地带。和火山活动十分发育的地带。第第7章章

5、造山作用与造山带机制造山作用与造山带机制8角度不整合：角度不整合：地层的角度不整合是一次强烈构造地层的角度不整合是一次强烈构造作用的产物，是造山作用发生的最明显证据。实作用的产物，是造山作用发生的最明显证据。实际上，由于强烈的构造作用影响，使已形成的地际上，由于强烈的构造作用影响，使已形成的地层普遍发生了褶皱、断裂等较强的构造变形，并层普遍发生了褶皱、断裂等较强的构造变形，并使造山作用过程中所形成的火山一沉积岩系往往使造山作用过程中所形成的火山一沉积岩系往往与下伏不同时代地层呈角度不整合接触。所以角与下伏不同时代地层呈角度不整合接触。所以角度不整合是造山运动最明显的证据。度不整合是造山运动最明

6、显的证据。造山作用存在的标志造山作用存在的标志9磨拉石沉积组合：磨拉石沉积组合：磨拉石沉积组合是一套以陆相磨拉石沉积组合是一套以陆相为主的巨厚的砾岩和砂岩占优势的沉积组合，产为主的巨厚的砾岩和砂岩占优势的沉积组合，产出于山间拗陷和边缘拗陷。这种建造的岩石分选出于山间拗陷和边缘拗陷。这种建造的岩石分选很差，层理不规则，常见交错层理和波痕，相变很差，层理不规则，常见交错层理和波痕，相变急剧。它是由于强烈的构造作用使岩层发生褶皱急剧。它是由于强烈的构造作用使岩层发生褶皱和断裂而隆升，并遭受剧烈剥蚀而形成快速堆积和断裂而隆升，并遭受剧烈剥蚀而形成快速堆积的产物。也就是说，在造山作用过程中，每一次的产物

7、。也就是说，在造山作用过程中，每一次较强的构造事件均会产生同造山磨拉石沉积组合。较强的构造事件均会产生同造山磨拉石沉积组合。所以，磨拉石沉积组合一直被认为是造山作用发所以，磨拉石沉积组合一直被认为是造山作用发生的直接标志。生的直接标志。造山作用存在的标志造山作用存在的标志10沉积组合性质的突变：沉积组合性质的突变：造山作用发生前后，沉积造山作用发生前后，沉积组合的性质截然不同。造山作用发生之前多为稳组合的性质截然不同。造山作用发生之前多为稳定型的沉积组合，而在造山作用期间则以火山一定型的沉积组合，而在造山作用期间则以火山一沉积组合和磨拉石沉积组合为代表的非稳定型沉沉积组合和磨拉石沉积组合为代表

8、的非稳定型沉积组合类型为主。因此，造山作用前后沉积组合积组合类型为主。因此，造山作用前后沉积组合发生了巨大变化，沉积组合突变现象可以用来鉴发生了巨大变化，沉积组合突变现象可以用来鉴定造山作用是否发生。定造山作用是否发生。造山作用存在的标志造山作用存在的标志11构造变形：构造变形：强烈的构造变形也是造山作用存在的强烈的构造变形也是造山作用存在的直接标志。造山作用期间，使地壳物质发生了强直接标志。造山作用期间，使地壳物质发生了强烈构造变形，如强烈褶皱和大规模逆冲推覆构造烈构造变形，如强烈褶皱和大规模逆冲推覆构造等，造成了地壳的大量缩短。这些构造变形特征，等，造成了地壳的大量缩短。这些构造变形特征，

9、明显不同于造山作用前和造山作用后可能发生的明显不同于造山作用前和造山作用后可能发生的较微弱变形。较微弱变形。造山作用存在的标志造山作用存在的标志12动力变质作用：动力变质作用：在造山作用过程中，由于较强大在造山作用过程中，由于较强大的构造挤压作用，可使断裂带附近或整个地壳岩的构造挤压作用，可使断裂带附近或整个地壳岩石发生普遍动力变质作用。尤其是在规模较大的石发生普遍动力变质作用。尤其是在规模较大的逆掩断层附近，因应力相对集中而常常出现动力逆掩断层附近，因应力相对集中而常常出现动力变质带，甚至可产生高压动力变质岩。而在构造变质带，甚至可产生高压动力变质岩。而在构造环境相对稳定的状态之下，很难出现

10、动力变质作环境相对稳定的状态之下，很难出现动力变质作用。所以，根据普遍动力变质作用的发生与否也用。所以，根据普遍动力变质作用的发生与否也可以用来确定造山作用。可以用来确定造山作用。造山作用存在的标志造山作用存在的标志13岩浆活动：岩浆活动：剧烈的岩浆活动是造山作用的直接产剧烈的岩浆活动是造山作用的直接产物。因而，利用岩浆活动的特点，也可以确定造物。因而，利用岩浆活动的特点，也可以确定造山作用的发生与否。在造山作用期间，随着大规山作用的发生与否。在造山作用期间，随着大规模逆掩断层的形成，导致了地壳岩石发生部分熔模逆掩断层的形成，导致了地壳岩石发生部分熔融，形成的岩浆随着强烈的构造作用侵入或喷出融

11、，形成的岩浆随着强烈的构造作用侵入或喷出至地表，造成了剧烈的岩浆活动。至地表，造成了剧烈的岩浆活动。造山作用存在的标志造山作用存在的标志14 地球物理特征地球物理特征1.地壳结构地壳结构厚度大，莫霍面明显凹入，厚度大，莫霍面明显凹入，双突型双突型152、热流值：、热流值：较高，一般为较高，一般为1.51.8.卡卡/cm2.s(HFU)3、磁异常：磁异常：线性排列，幅值变化大，正值往往对应花线性排列，幅值变化大，正值往往对应花岗岩类，负值往往对应大断裂。岗岩类，负值往往对应大断裂。4、重力异常：、重力异常：一般负异常，负值一般一般负异常，负值一般-200-300毫伽。毫伽。16 造山带与地槽造山

12、带与地槽 James HollJames Holl（18591859）研究美国东部阿帕拉契亚山研究美国东部阿帕拉契亚山脉时发现上万米的古生代沉积，比密西西比平原几乎成脉时发现上万米的古生代沉积，比密西西比平原几乎成水平产出的古生代地层厚十多倍，两者形成鲜明的对比。水平产出的古生代地层厚十多倍，两者形成鲜明的对比。他指出山脉占据了长条形的沉降地带，其中堆积了很他指出山脉占据了长条形的沉降地带，其中堆积了很厚的沉积物，褶皱山系是在地壳上巨大凹陷的部位形成厚的沉积物，褶皱山系是在地壳上巨大凹陷的部位形成的。的。J.D.Dana(1873)J.D.Dana(1873)称这一巨大凹陷为称这一巨大凹陷为地

13、槽。地槽。欧洲学者研究欧洲学者研究AlpsAlps造山带后发现，造山带后发现，AlpsAlps造山带形成之造山带形成之前并没有巨厚的浅海相沉积层，但发现厚度不大的深海前并没有巨厚的浅海相沉积层，但发现厚度不大的深海沉积，他们认为地槽凹陷未必表现在沉积物的巨大堆积沉积，他们认为地槽凹陷未必表现在沉积物的巨大堆积厚度上，也可以反映在深海洋壳盆地的出现，沉积物没厚度上，也可以反映在深海洋壳盆地的出现，沉积物没有得到补偿。因此有得到补偿。因此 H.StilleH.Stille认为地槽的主要特征是后期认为地槽的主要特征是后期强烈的褶皱作用。强烈的褶皱作用。17地槽发展的两阶段：地槽发展的两阶段：早期：早

14、期：下降为主，差异性强，海水总趋势下降为主，差异性强，海水总趋势是不断加深，沉积物又粗到细，构造变是不断加深，沉积物又粗到细，构造变动主要为伸展断裂，岩浆活动为海底喷动主要为伸展断裂，岩浆活动为海底喷发的基性火山熔岩。发的基性火山熔岩。晚期：晚期：上升为主，海侵范围不断缩小，直上升为主，海侵范围不断缩小，直至最后脱离海侵，沉积物由细到粗，构至最后脱离海侵，沉积物由细到粗，构造变动强烈，褶皱和断裂十分发育，岩造变动强烈，褶皱和断裂十分发育，岩浆活动以中酸性为主，并伴随变质作用，浆活动以中酸性为主，并伴随变质作用，最后形成山脉。最后形成山脉。18地槽理论对造山作用赋予了构造含义：地槽理论对造山作用

15、赋予了构造含义：地槽理论的推崇者们则更多强调的是其构造地槽理论的推崇者们则更多强调的是其构造含义，而忽略了其形态含义，如含义，而忽略了其形态含义，如Haug(1907)Haug(1907)年将年将造山作用定义为形成地壳起伏时的一个构造幕，造山作用定义为形成地壳起伏时的一个构造幕，并明确指出它是一种可以在褶皱地区看到记录的并明确指出它是一种可以在褶皱地区看到记录的构造作用；构造作用；Stille(1919)Stille(1919)定义造山作用为定义造山作用为“一个一个改变岩石组构的幕式过程，这个过程产生一些肉改变岩石组构的幕式过程，这个过程产生一些肉眼能看到的构造变动，如断层、褶皱、逆冲构造眼能

16、看到的构造变动，如断层、褶皱、逆冲构造等等”，并指出造山运动的最明显的证据就是角，并指出造山运动的最明显的证据就是角度不整合。度不整合。StilleStille的这一定义具有很强的的可操的这一定义具有很强的的可操作性，因而很快被广大地质学家所采用，并成为作性，因而很快被广大地质学家所采用，并成为造山带概念的基础。然而，限于当时的地质认识造山带概念的基础。然而，限于当时的地质认识水平，水平，StilleStille的定义过分强调了造山作用的短暂的定义过分强调了造山作用的短暂的幕式事件的特征。的幕式事件的特征。19板块构造理论兴起以来对造山作用的新理解：板块构造理论兴起以来对造山作用的新理解：板块构造理论造山作用理解为板块边界的相板块构造理论造山作用理解为板块边界的相互作用的过程，而板块边界的相互作用往往是长互作用的过程，而板块边界的相互作用往往是长期的持续作用过程，从而对造山作用又赋予了许期的持续作用过程，从而对造山作用又赋予了许多新的含义，但也出现许多对造山作用的不同理多新的含义，但也出现许多对造山作用的不同理解。解。MongerMonger和和Francheteau(1987)Fra