“造山带”和“造山作用”概念沿革

如题所述

“造山带”和“造山作用”名词的提出已经有一个半世纪了，随着时间的变迁，这两个概念已经经历了三次明显的变化。在2000年召开的中国构造地质学发展回顾与展望学术讨论会上，构造地质学家们对“造山带”和“造山作用”的概念进行了深入讨论，关注到造山体制的多样性和复杂性（马文璞等，2002；钟大赉等，2002；张原庆等，2002）。本书旨在讨论大兴安岭中生代造山带特征，遇到的一个问题是大兴安岭算不算造山带？它与经典造山带有什么区别？为了说明这个问题，首先就“造山带”、“造山作用”概念的认识过程作一简单回顾。

1.关于造山带概念的认识

19世纪中后期霍尔（Hall，1859）和丹纳（Dana，1873）早期提到的“造山作用”概念是与地槽演变联系在一起的，从地槽沉降开始，经过沉积、岩浆、变质等作用，最后由侧向挤压褶皱成山，或称褶皱回返，形成造山带。根据这一认识，造山带的定义可以简单概括为一句话：“造山旋回中遭受过褶皱和其他构造变形的地带”。20世纪初施蒂勒（Stille，1919）提出识别造山带的重要标志是“区域性角度不整合”。这一观点严格将造山作用限制在挤压缩短变形范围内，并不包括山脉的隆起，认为产生山岳地貌与山脉中岩石变形在成因和形成时间上都无必然联系。这一论断在地质学界影响非常深远，多年来比较大地构造学正是沿着这一思路将全球造山运动划分为若干个造山旋回，并由此对比了全球造山运动的同时性。

不过早在20世纪30年代就存在另一种观点，哈尔曼明确把褶皱作用称为构造运动（tectogenisis），褶皱后的上升成山称为造山运动（orogeny）（Haarmann，1930）。简明不列颠百科全书中文版（1985）进一步把“造山运动”（orogeny）和“造山作用”（mountainbuilding）区分开，前者指在长条形地带，伴随剧烈的变形发生的岩浆侵入和变质作用。而后者“不仅用来说明现存山脉的隆起经历，而且也用来阐明古代山区岩石的变形过程”。

除了传统的挤压褶皱造山概念外，大陆内部由于垂向运动造成的狭长隆起带算不算造山带？加拿大学者Wilson将造山带定义为“狭长的隆起地带”，强调地貌上具有山岳形态的造山带。他并将Mountain和Range的含义作了区分。他用Range表示简单的隆起，而用Mountain表示褶皱造山带，并提出了隆升造山（Range）、剪切造山（Mountain）和俯冲造山（Mountain）三大类型造山带，其中垂直抬升形成的山脉包括热点、其他有关的裂谷、狭窄海的边缘、洋中脊及已经抬升但尚未裂开的山脉（Wilson，1990）。Sengor（1990）认为不应把造山作用扩大到所有类型的板块边缘，把地貌意义上的山脉隆升与地质概念上的“造山作用”混为一谈，无视造山带定义，使造山带概念无限外延。

有关造山带、造山作用的概念已经争论了近一个半世纪，随着时间推移，争论的内容将不断更新、不断深化。

2.碰撞造山带

20世纪60年代诞生的板块构造学说赋予“造山带”、“造山作用”新的内涵，提出了“俯冲碰撞造山”。Sengör将此概念定义为：“造山运动是一个用以表征会聚板块边缘所有地质过程的集合名词”（SengÖr，1990）。它既包含了两个大陆板块碰撞的特提斯型碰撞造山带，也包括弧陆碰撞的环太平洋型造山带。造山带因而也成为一个复杂的造山拼合带（orogenic collage），把原来的微大陆、洋岛或海山和各种类型的岛弧拼在一起构成造山带。因此碰撞造山带的研究涉及到岩石圈板块的演化，把古大洋板块的俯冲消亡与碰撞的大陆边缘走滑、隆升、折返等多种变形作用结合起来，丰富了对造山带的认识。

3.大陆板内造山作用

中国学者翁文灏早在1929年提出“燕山运动”概念时，就遵循了施蒂勒采用“区域性角度不整合”识别造山带的准则，确认了“燕山造山运动”（翁文灏，1929）。实际上这里的“造山”早已超越了“地槽褶皱回返造山”的概念，因为燕山山脉在晚中生代隆起之前并未经过典型的地槽沉降阶段，它是在稳定克拉通基底上发展起来的陆内造山带。德国学者Martin（1983）在研究纳米比亚达马拉（Damara）造山带时就提出了“陆内褶皱带”（intracontinental fold belts）的概念。Mattauer（1984）将造山带分成俯冲型、仰冲型、碰撞型和陆内型。

近一二十年来“大陆板内造山作用”或称“陆内造山”、“板内造山”的名词被国内学者广泛使用。张国伟提出的“大陆造山带”就是指“大陆岩石圈内部起因于不同造山运动的各种构造：独特的陆内岩石圈构造变形，滑脱运移与加积加厚，并伴随变质、岩浆活动等，构成陆内造山带”（张国伟等，1993），这一概念将造山带的地貌特征和其中所发生的各种地质作用结合起来。张长厚给“板内造山带”赋予如下定义“形成于相对较老且强硬的岩石圈板块内部，造山带内部构造单元不具有平行造山带走向分布的特征，即不具有线状构造格局，构造变形具有地台基底乃至整个地壳卷入的厚皮构造性质，同造山区域变质作用微弱，同造山岩浆活动、沉积作用和构造变形均无极性演化趋势”（张长厚，1999）。尽管“大陆板内造山作用”的概念目前还处于一个初始阶段，认识上还存在分歧，但是这一概念对前两个阶段提出的造山带概念无疑是一个发展和补充。

4.伸展造山作用

20世纪80年代初随着美国石油勘探地质研究的需要，人们在美国盆岭省的地质调查中发现，在地壳伸展过程中，由于低角度拆离可以导致山脉隆起，于是Wernicke和Wolfgang同在1981年提出了“伸展造山”（extensional orogeny）概念（Wernicke，1981；Wolfgang，1981）。对于伸展背景下山脉的隆升，国内外许多学者持不同意见或持谨慎观点，Sengor（1990）认为这种提法可能引起混乱，他明确主张把orogen的概念限于聚敛性构造。但是这种意见并未影响美国西海岸地区伸展造山作用的后续研究，90年代中期美国自然科学基金资助的“南内华达山脉大陆动力学计划”综合了多学科的新技术，开展不同圈层地质过程的全方位研究。地质和地球物理学家面临着一个突出问题：是什么机制维持着缺少低密度山根的内华达山脉保持4500m的高海拔？人们把关注点集中在与软流圈地幔上涌相对应的地表隆升作用上。内华达山脉是新生代隆起的山脉，大兴安岭是晚中生代隆起的山脉，它们所处的构造部位也不尽相同，但是仔细比较可以发现，伸展背景是它们的共同之处，本书书名——“大兴安岭的隆起与地球动力学背景”明示了作者力图探索的目标。