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1、第四章 区域大地构造研究方法,Tectonics 基本思维方法： 将今论古和以古示今原则： 今天是认识过去的钥匙 The present is the key to the past 比较大地构造学方法：Model 资料模型检验模型,以地质、地球物理、地球化学等资料为基础以构造为主线的多学科研究方法,不同时期、不同构造单元地质综合对比研究,区域大地构造形成演化过程及动力学探讨,一、建造分析,沉积建造：泛指在一定构造背景条件下，当地壳发展到某一阶段时所形成的一套具有特定岩相组合的沉积岩系。 沉积建造是一定大地构造和古气侯背景下的岩石共生组合体，包括：建造的岩性岩相共生组合、建造的构造旋回（时代）
2、、建造的区域大地构造环境、建造的古气侯背景。因此沉积建造分析是构建古构造环境和大地构造相的重要方面。,不同环境常见的沉积建造 陆棚环境：石英砂砾岩建造、粉砂岩-泥岩建造、铁质岩建造、锰质岩建造、磷质岩建造、火山碎屑沉积建造、硅质泥岩-硅质岩建造。 台地碳酸盐环境：生物屑亮晶碳酸盐岩建造、生物屑泥晶碳酸盐岩建造、藻纹层藻团粒碳酸盐岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、砾屑灰岩建造、硅质团块-条带碳酸盐岩建造、硅质灰岩建造、瘤状碳酸盐岩建造、白云质灰岩-白云岩建造、磷质岩建造。 陆缘斜坡环境：陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、滑混岩建造、火山碎屑沉积建造、等深积岩建造。,陆内裂谷环境：
3、粉砂岩-泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、滑混岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。 大陆边缘裂谷环境：粉砂岩-泥岩建造、有机质泥岩建造、长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、礁碳酸盐岩建造、沥青质碳酸盐岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、滑混岩建造、碳酸盐岩浊积岩建造、火山碎屑浊积岩建造、双峰系列火山岩建造。 坳陷盆地环境：石英砂砾岩建造、铝土质岩建造、含煤碎屑岩建造、炭质泥岩-油页岩建造、泥晶灰岩-泥灰岩建造、蒸发岩建造。 断陷盆地环境：复成分砂砾岩建造、复成分粉砂岩-泥岩建造、杂砂岩建造、含煤碎屑岩建造、蒸发岩建造、火山碎屑沉积建造、碱性火
4、山岩建造、碱玄岩建造、双峰系列火山岩建造。 拉分盆地环境：粉砂岩-泥岩建造、杂砂岩建造、复成分砾岩建造、火山碎屑沉积建造、火山碎屑浊积岩建造、陆源碎屑浊积岩建造、炭质泥岩-油页岩建造。,前陆盆地环境：磨拉石建造（长石石英砂岩建造、复成分砾岩建造、陆源碎屑浊积岩建造）。 岛弧环境：钙碱性碱性火山岩建造、火山碎屑岩建造、陆源碎屑浊积岩建造。 海沟增生柱环境：混杂堆积，包括滑塌沉积、大洋板块表面铲刮下来的物质（包括洋壳表面的覆盖物、洋壳、洋岛、海山及大陆碎块等） 洋岛环境：洋岛型大洋拉斑玄武岩建造、海山碳酸盐岩建造 洋盆环境：大洋拉斑玄武岩建造、远洋放射虫硅质岩建造。,建造分析主要方法,沉积建造和火
5、山建造 野外：厚度、岩石组合、岩相标志、 室内：岩石化学、地球化学、构造环 境判别,建造研究的基本手段,岩石地层剖面的测制 各种区域大地构造信息的提取,有序地层建造研究的基本内容和方法： 1、调查各岩石地层单位主要岩性特征（物质成分和结构构造）、厚度、接触关系性质、叠覆特征及空间变化特点以及地球化学特征，并广泛收集沉积相（原生及成岩构造特点，古生物化石及其遗迹化石和古生态、古环境、古流向等）资料。 2 、总结沉积岩岩性岩相变化和盆地充填序列,为研究形成演化规律提供基础资料。,研究内容 从整体上查明“构造混杂岩”的内部构成和分布延伸范围，除对外来岩片（块）进行系统的“物态”、“时态”、“相态”、
6、“位态”和“变形变质”历程调查外，还要对外来岩片（块）赋存的“基质” 进行系统的物质成分、时代、变形变质特点调查，即分别收集构造混杂岩的岩片（块）和基质两者各自的岩性、岩相、时代、构造过程、变质过程依据。,无序地层构造混杂岩系研究的基本内容和方法,研究方法,东昆仑研究实践,龙什更公玛混杂岩地层剖面,Trachysphaeridium sp.(粗面球藻) Prototracheites porus(具穴原始拟导管) Asperatopsephospaera sp.(糙面球藻) Leiosphaeridia sp(光面球藻),Buedingiisphaeridium sp(布丁球藻),Ophice
7、ras sp.（蛇菊石）,运用大地构造相方法，进行包括生物古地理、构造古地理、古地磁、古海盆演化分析，将造山带内之各种构造岩片，恢复到原位原态。,东昆仑东段构造岩相古地理图,二、构造分析,几何学运动学流变学动力学年代学,构造研究基本思路,应用构造解析方法，对各种规模大小不等的构造变形形迹（包括褶皱、断裂、韧性剪切带以及各种面理、线理等）的产状、性质、规模、位态及有关运动学特征等资料进行详细收集，查明其区域分布特点和组合规律；研究其构造层次及构造变形相，建立区域构造变形序列，确定构造变形时限，为探讨认识区域大地构造演化奠定基础。,构造研究的基本内容,1、走向和倒向 2、构造变形运动型式 3、构造
8、组合类型与构造样式 4、构造层次、流变学行为 5、构造分期与配套 6、构造的迁移性 7、特殊地质体的构造意义 如蛇绿岩、混杂岩、榴辉岩 8、构造的时间界定构造年代学,阿尔卑斯造山带,双侧造山带指在造山变形过程中, 组成造山带的物质由轴带分别向两侧运移、褶皱一逆冲, 形成两个共扼的强烈变形带。,典型碰撞造山带结构,Dezes, U. of Lausanne,三、岩浆活动分析,（一）火山岩的研究,建立火山岩岩石地层层序 根据沉积或喷发叠复或横向变化关系、喷发旋回、喷发韵律、岩浆演化特点综合考虑，正确建立岩石地层层序，合理划分正式与非正式岩石地层单位。 确定火山活动时代 通过寻找沉积岩夹层中的化石，
9、为地层时代对比提供依据，在无化石的情况下，采集同位素年龄样品确定其喷发时代。, 研究火山作用的大地构造环境 研究与火山活动有关的地质构造特征，结合火山岩岩石学、岩石化学、岩石地球化学以及相关的沉积岩性岩相特点和岩浆侵入活动等资料，探讨火山作用的大地构造环境, 侵入体形态、组成结构研究 包括侵入岩体的产状、规模、岩石类型、矿物成分、结构、岩石化学、岩石地球化学、稳定同位素、形成的温压条件或深度、岩体原生和变形构造、剥蚀情况、接触关系性质和产状、脉岩和包体、流体（成分、形态、分布、含量等）特征。 侵入岩时代的确定 根据有关地层和岩体的相互关系及同位素测年手段确定其侵入时代。 研究就位机制、构造环境
10、、 区域岩浆演化及成矿作用 在综合研究不同类型侵入岩资料的基础上，研究其就位机制探讨各类侵入岩形成的构造环境，建立区域岩浆演化旋回或序列，探讨岩浆活动的演化历史及其与成矿作用的关系。,（二） 侵入岩研究,四 变质作用分析,变质岩系是在一定大地构造环境下形成的不同成因类型的原岩建造在地壳演化过程中经受多期构造变形、变质作用改造的产物。区域大地构造研究中必须对区域变质岩的原岩成分、建造类型及其后期变质、变形叠加改造的特点，以及与岩浆岩作用和成矿作用的关系等进行综合，获取有关区域大地构造演化中的热历史和热动力过程信息。,变质作用PTtD轨迹研究,P-T-t轨迹的重建需要尽可能完整地建立起整个变质过程
11、序列和成分演化序列。过程分析的性质贯穿野外地质调查阶段、室内的岩相学矿物成分分析阶段、温度压力计算阶段和轨迹的解释阶段，并要求研究者同时具备构造地质学、大地构造学、矿物学岩石学、岩石物理化学、同位素地质年代学等知识。 基本工作步骤： 1、明确研究对象所在的大地构造单元和大体的演化历史； 2、建立研究对象的构造变形序列； 3、建立和划分研究对象的变质相和变质相系; 4、选取典型露头，采集能反映变质变形的样品，样品所属的岩石类型应是包含变质历史信息的泥质变质岩和基性变质岩类，钙质变质岩类也可以参考; 5、室内进行细致的岩相学研究，着重核实变质变形关系，完善变质变形序列，特别注意变斑晶矿物与基质的关
12、系和变斑晶有无结构环带，注意发现变质矿物之间的转变反应的结构关系，建立变质反应序列;,6、对相应的矿物序列中不同世代的矿物进行系统的矿物成分分析，尤其注意微区成分和变斑晶矿物，特别是石榴石和斜长石、角闪石和辉石等矿物的剖面成分分析。对矿物世代单一变质矿物的成分环带分析对揭示岩石的温压历史帮助极大； 7、计算不同世代的温压条件，有可能时可利用石榴石的环带成分计算温压序列，然后将同一过程的温度压力点连结起来，在描绘p-T轨迹时，应结合一些变质反应对轨迹的运动趋势进行限制，在大多数情况下，完整地建立P-T轨迹是不可能的；往往我们只能获得其中的一段，而这样的一段轨迹对于分析变质一构造演化的关系亦具有重
13、要的参考价值。 8、PT轨迹的时间校正 9、将P-T-t轨迹与具体的构造变形序列相联系，建立P-T-t-D轨迹,五、造山带大地构造相研究,大地构造相的概念及由来,许靖华（1991）的定义: 大地构造相是造山带的基本组成或基本要素，是以岩石学、地层学、古地理、古构造框架、变形方式和变质程度为基础。 李继亮（1992）的定义： 在相似的环境中形成的经历了相似的变形和就位作用并具有类似的内部构造的岩石构造组合。大地构造相分析是碰撞造山带中划分大地构造单元时，唯一行之有效的方法。 Robertson（1994）的定义： 造山带中能够系统地识别出各历史时期的古构造框架的岩相和构造特征的总和。,大地构造相
14、的划分,许靖华：认为造山带可解析为按照基本构造样式建造的一套“生物结构”。虽然山链的细部不同，但基本类型重复出现。山链可分三类，即： 1.水平缩短为主型(阿尔卑斯型) 2.走滑为主型(加里福尼亚型) 3.正断裂为主型(德国型,如黑森林及佛日）,阿尔卑斯型以瑞士为例,被划分为13个相单元(后又称亚相),这13个单元可归并为5种大地构造相,即: 1.前陆盆地(Foreland basin)相 2.原地地块(Autochthonous massif）相 (Alemanides)（日尔曼相）：处于造山带的边缘, 为一套浅海沉积地层和磨拉石相地层, 大部分发生了变形, 但未发生变质作用, 内部断裂、褶皱
15、构造多见。 3.活动基底(Mobilized basement)相 4.滑脱盖层(Decollement)相(Celtides)（摄尔特相）：位于造山带核部,由洋壳、远海沉积物、半远海沉积物组成,它们经历了强烈的变质作用, 相内普遍有蛇绿岩岩套、混杂岩、花岗岩带和巨大的韧性剪切带, 总体构成一个活动单元。 5.刚性基底(Rigid basement)相（Rhaetides)（类特相）：位于造山带的边缘或内部, 部分叠加在摄尔特相之上, 由岛弧或岛弧之上的沉积盖层和边缘沉积物组成, 没有发生强烈的变质作用, 推覆构造多见, 发生了大规模的位移。,刚性基底相（类特相）,滑脱盖层相（摄尔特相）,前陆
16、盆地相,活动基底相,原地地块相 （日尔曼相）,Robertson：分出四种基本构造环境(离散、汇聚、碰撞、走滑)，每种下分若干相，共计29种大地构造相。 离散背景：包括被动裂谷相、活动裂谷相、夭折裂谷相、台间盆相、碳酸盐台地相、边缘海山相、扩张洋脊相、深海平原相、大陆碎块相、大洋海山或海台相； 汇聚背景：包括上消减带蛇绿岩相、大洋岛弧相、消减/增生杂岩相、弧前盆地相、弧后盆地相（陆内）、弧后盆地相（洋内）； 碰撞背景：包括洋内碰撞相、残余洋盆相、碰撞前伸展盆地相、具洋壳侵入的前渊相、具陆壳侵入的前陆盆地相、与隆升相关的构造环境； 走滑背景：包括转换裂谷和被动边缘相、大洋转换断层相、拉张盆地的洋壳相、与汇聚有关的走滑和旋转相（碰撞前）、走滑和旋转相（碰撞后）。,Robertson大地构造相分类,Robertson的划分方案是对造山作用全过程按不同阶段(离散、汇聚、碰撞、走滑)进行细分，每种相以一定大地构造环境中的物质建造为基础，试图反映造山带的组成、结构与演化。但Robertson划分的一些相是根据对现代全球大地构造环
