造山带研究进展现状

如题所述

1)提出了造山带新的分类方案

过去简单的运动学分类不足以说明造山带的复杂性,新的造山带分类把岩石圈的变形作用和板块运动结合起来,深入细致地刻画了造山带的动力学特征,从成因上建立了造山带类型。如Colal Sengor进行了系统全面的造山带分类,他按照汇聚作用过程把造山带分成四大种类,20个类型。

2)古板块的俯冲和碰撞作用过程细节与古大陆边缘变形作用研究

现已了解到相对板块运动的方向和速率明显控制着汇聚板块边界带中的变形行为;不同规模和性质的块体之间的碰撞造成不同构造样式和变形强度的造山带;通常块体之间的对接并不是边界平直、同时拼合到一起的。斜向汇聚作用实际上是块体对接的普遍形式,它往往导致相邻块体之间的相对旋转,形成发散性的冲断作用和走滑作用的构造产物;在碰撞造山带中,从内部变质核带向外部褶皱冲断层带的变形迁移要持续几千万年;从构造上来看,造山带由发生过位移的碎块组成。这些以断层为边界的块体可视为两种基本类型:一类是没有被俯冲下去的地质体,如岛弧、微大陆、大型增生杂岩,它们通常碰撞增生到大陆核部,构成原始的造山组分;在这种增生过程中及之后,原始的造山组分被分别或一起切成推覆体、走滑双重构造、拉伸移置体,形成第二类的造山杂乱组分。

3)造山带的地壳增厚和剥露过程研究

造山带的地壳增厚和剥露过程是造山带地壳形成的主要构造物理过程。早期板块构造理论认为,这一过程是通过前陆盆地的褶皱-冲断,蛇绿岩片的仰冲而增厚,之后通过侵蚀作用使岩石剥露地表造成今天的造山带地貌。然而,近年来的研究表明,造山带的增厚过程可以在板块汇聚作用期间由刚性大陆板块俯冲作用和上部板块的板下作用来完成,而在地壳增厚同时或之后,伸展作用则造成深部岩石剥露出地表。

在挤压造山期间,沿着被动大陆边缘发生的刚性大陆板块的俯冲作用,造成大多数岩石向下运移形成根部而不是向上运移形成高地形。只是在挤压停止、去掉了对上浮根部的支撑后,随之而来的伸展作用才引起造山带的抬升。

上部板块以仰冲作用为主的地壳缩短作用,仍是地壳增厚的一个主要因素,并且在时间上可能早于俯冲作用。

高压变质岩出露在许多造山带的地表。近年来研究表明,这些岩石曾处于几十公里至几百公里的深处,并与周围岩石关系之间缺乏连续的中间地壳剖面,呈构造接触。现认为这些岩石是造山带伸展过程中板下作用和抬升作用所引起的剥离作用造成的。

造山带的增厚和剥离过程记录在变质岩的p-T-t轨迹中。同一造山带中不同变质岩块的p-T-t轨迹可以是不同的,反映了其不同的埋藏和剥离历史。综合考虑这些块体的轨迹,可以揭示造山带的增厚机制和剥离机制。

4)造山带演化中不同变形作用的表现和相互关系

造山带中除挤压作用形成的逆冲推覆构造为主要构造外,还有走滑作用和伸展作用造成的变形构造。近几年来增强了对走滑作用和伸展作用在造山带形成过程中重要意义的认识。

走滑作用不仅贯穿造山带演化的各个阶段,而且还造成某些走滑型的造山带。走滑作用常常和挤压作用联合造成扭压型造山带,其特征是由横推断层和冲断层带共同构成的中地壳尺度的滑脱体系。在走滑构造样式研究的基础上研究了花状构造和走滑双重体、拉分盆地。近年来又进一步提出了挤出构造和构造逃逸的概念,丰富和发展了造山带构造研究。

伸展作用同样贯穿在整个造山带的演化过程中。伸展分离有3种型式:纯剪切、单剪切和拆离型式。拆离又细分为5种类型:岩石圈楔、分层剥离、剥离+纯剪切(包括大侧向分离和小侧向分离两种)以及分层剥离+下地壳纯剪切类型。其分离的规模可以拉出洋壳,也可以不拉出洋壳,因此早期伸展作用对造山带后来的演化影响很大。在汇聚作用期间,在局部地区一直发育平行于汇聚带的上部地壳弯曲拉伸带。由于地壳增厚所需的均衡补偿高程引起的体力和俯冲带后退产生的体力,都可驱动岩石圈的伸展作用,造成平行或垂直于造山带的伸展构造。犁式断层、剥离断层、变质核杂岩和岩浆核杂岩等概念的提出,进一步丰富和发展了伸展构造的研究。特别是变质核杂岩的结构构造、形成过程及动力学机制研究的成果,更能反映伸展构造的研究现状与进展。

5)造山带的深部结构

近期研究已揭示出造山带的深部结构,其整体上往往呈双向俯冲构造扇型式及其变种,而造山带内部的地壳和壳下岩石圈呈复杂的凹槽与指状交织的形式。通常上部地壳发育有大型滑脱构造,中部显示出双重构造和鳄鱼构造,而下部地壳中有的有强烈倾斜的地震反射,有的为平坦的地震反射;莫霍面有的起伏有山根,有的较为平坦无山根。

6)造山带岩石圈的流变学结构和动力学意义

造山带岩石圈流变学的性质是探讨造山带动力学的基础。近10年来大陆岩石圈的流变分层和下地壳的流变学颇为引人瞩目。

不同构造单元的流变分层是不一样的,它主要取决于其岩石圈的深部物质组成分层和热结构以及流体特性。对造山带地区得出的2个最典型的流变学分层剖面为:

(1)“三明治”结构,韧性的下地壳夹在脆性的上地壳和最上部地幔之间;

(2)“四层”结构,两个韧性带(一个为20~30km,另一个为40~60km)分割开两个脆性地壳层和一个地幔脆性层。

下地壳的流变学近年来之所以备受人们注意,主要是因为它强烈地影响着许多一级地壳构造的性质和演化。造山带的许多动力学过程与之相关,如:

(1)镁铁质和超镁铁质岩浆的板下作用和地幔底辟作用;

(2)重熔作用;

(3)与增厚作用或减薄作用有关的构造应变。

这些作用通过改变热流和地温梯度、压力-温度轨迹及局部地球化学环境等而影响下地壳的流变学。

7)造山带的壳-幔循环

从造山作用过程来看,在俯冲阶段存在着强烈的壳-幔物质的交换现象,其结果记录在造山带中。碰撞作用导致造山带岩石圈发生强烈的壳-幔交换作用和壳内再循环。上地幔剥离作用和均衡调整作用加剧了壳-幔边界的玄武岩板下作用和麻粒岩相变质作用。逆冲作用和俯冲作用使地表岩石和流体插入地下,重熔成花岗岩浆再侵入上来。这一系列作用都引起造山带组成元素分异和运移及再循环。这一阶段的壳-幔再循环是造山带壳-幔循环研究的主要内容和特色。此外,在某些地壳剖面中发现有些下地壳比上地壳年轻,表明存在重要的玄武岩板下作用事件。

8)造山过程中变质作用的演化

近年来造山带变质作用研究的重点从俯冲阶段的变质作用转向碰撞阶段增厚-剥露过程中的变质作用演化史。

造山带的变形作用、抬升和剥离对变质岩的分布有重要的影响。这些变质岩的分布可以指示变质岩的抬升和剥离过程。

不同阶段造山作用,其变质作用表现型式不一样。从总体来看,从俯冲到抬升,其变质温度从高到低。

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