大地构造与沉积作用

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1、大地构造与沉积作用 Tectonics & Sedimentary,主 讲：秦 启 荣,推 荐 参 考 书,1) 大地构造与沉积作用（论文集），许靖华著，地质出版社，1985 2) 板块构造与沉积作用（论文集），William R. Dickinson 等著，地质出版社，1982 3) 大地构造学派概观（教材），谢仁海编，中国矿业大学出版社，1989 4) 大地构造学概论，陕西科学技术出版社，1987 5) 石油构造地质学（培训教材），张楷、陆克政等，石油工业出版社，1989 6) 板块构造、大陆边缘与含油气盆地，陈景达，石油大学出版社，1988 7) 板块构造基本问题，地震出版社，1993

2、8) 大地构造学基础及中国区域构造概要，成都地质学院编，地质出版社，1983 9) 中国石油大地构造，张宗命，石油工业出版社，1984,内 容 提 要,1 大地构造理论概述 2 大地构造对沉积作用的控制影响 2.1 大地构造对沉积盆地的控制与影响 2.2 大地构造对沉积作用（岩相、沉积厚度、层序、岩性等）的控制与影响 3 沉积作用研究对大地构造的意义 4 不同构造背景下的沉积作用及构造沉积组合,1 大地构造理论概述,1.1 有关大地构造的基本问题 1.2 地壳及岩石圈构造 1.3 地台-地槽理论 1.4 板块构造理论简介,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.1 大地构造相关概念 1）基本概

3、念：研究整个岩石圈（地壳和上地幔顶部的刚性层）的结构、组成、构造特征及其发生、发展演化规律，以及地壳运动的模式、特征和动力来源的一门学科。是地质学的一门综合分支科学。 2）研究对象：地壳表层（岩石圈，主要是地壳）的构造。 3）研究内容：不同构造单元中的沉积建造、岩浆活动、构造运动、变质作用、成矿作用、地球物理和地球化学等方面的特征；从而研究每个地区的大地构造性质及其发展史。是对一个构造单元所有地质内容研究的综合总结与提升。 4）区域大地构造学（区域构造）：研究具体的某个地区或区域的大地构造特征，如中国大地构造，中国石油大地构造等。,1.1 有关大地构造的基本问题,5) 普通大地构造学（大地构造

4、）：在区域大地构造研究的基础上，进一步加以概括出的带有全球性特征的构造特征和规律，并从理论是探讨它们的特征。 6) 中心问题： 地壳的运动方向（水平、升降）； 地壳活动随时间的发展规律，即周期性问题； 地壳运动的动力来源及形成机制问题，即驱动力问题。,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.2 研究意义： 1) 理论意义：研究地球的起源、发展演化，以及全球构造运动及其发展规律和形成原因等。 2) 实践意义： 为各门具体的地质学科理论的发展提供指导意见； 指导矿产的普查和勘探； 为防治地震等地质灾害防治、地质环境的保护提供指导； 为大型工程建设提供可靠的地质依据。,1.1 有关大地构造的基本问题

5、,1.1.3 大地构造学派 由于目前的科学技术水平和手段的限制，在一些有关地壳运动的重大问题上，没能取得确切的定论，只能凭现有的资料进行假设和推理，因此出现了对地壳运动及构造运动不同的看法或观点，形成了不同的大地构造学派。国际是最流行的是槽台学说和板块构造学说。,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.3 大地构造学派 1) 槽台学说（后面讲）； 2) 板块构造学说（后面讲）； 3) 地质力学（李四光）； 运用力学原理，通过构造形迹构造体系构造应力场，探讨构造的成因、形成和演化机制，这样形成的一门研究构造和构造运动规律的一门学科。 地质力学工作方法和步骤：,1.1 有关大地构造的基本问题,3)

6、 地质力学（李四光）； 中国构造体系基本类型： 巨星纬向构造体系（阴山天山构造带、秦岭昆仑构造带、南岭构造带） 经向构造体系 各种扭动型式构造带： “多”字型构造体系（新华夏构造体系、华夏系和华夏式构造体系、河西系） “山”字型构造体系 旋纽构造体系 “人”字型构造,1.1 有关大地构造的基本问题,4) 多旋回学说（黄汲清） 地槽大多经历多次造山运动后才逐渐失去活动性、变得稳定；地台区也的沉积作用、岩浆作用、变质作用、断裂活动和成矿作用等都具有多旋回的特点； 中国的大地构造（地槽、地台）特征均具有多旋回的特征； 地槽发展的多旋回模式； 准地台概念的提出。 5) 断块构造理论（张文佑） 6) 地

7、洼学说（陈国达）： 7) 地壳波状镶嵌构造学说（张伯声）：,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.4 大地构造的研究方法 1) 历史分析法（历史构造比较法） 沉积相、沉积建造分析： 岩浆活动分析： 构造变动分析： 变质作用分析： 成矿作用分析（油气成藏分析）： 地球物理资料分析（重力、磁力、地热流等值的异常，震源机制解，地震波速在纵向和横向上的变化等） 地球化学资料分析,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.4 大地构造的研究方法 2)力学分析法： 研究各种构造的力学性质、组构方位、组合特征、构造成因机制构造应力场，构造演化规律。 方法手段：岩石微观变形观察分析，晶格位错分析，构造及构造应

8、力场的物理模拟、数值模拟分析等。 3) 地球物理方法： 探测深部构造和隐伏构造。如确定地球内部界面形态和埋藏深度、坳陷区内盖层的厚度及基底的起伏形态；探测地下构造的延伸和变化情况；确定和追踪隐伏断裂带；研究地球内部构造、地球内部圈层结构的物质组成、结构及其变化；研究海底构造；划分大地构造区等。,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.4 大地构造的研究方法 4) 其他方法： 遥感遥测 高温高压实验 计算机仿真模拟 深海钻探 行星类比 微量分析,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.5 大地构造学起源与发展 1) 18世纪前的启蒙时代 诗经中的“高岸为谷、深谷为陵”，是对公元前780年陕西大地

9、震引起的山崩地裂的记载； 唐代颜真卿在颜鲁公麻姑仙坛记中有“东海三为桑田”之说； 北宋沈括的梦溪笔谈和朱熹的语录都有对对地壳运动和构造演化过程的分析； 国外早在公元前500年古希腊哲学家罗芬就注意到高出海面的岩石上有海生贝壳和其它生物的印痕； 达. 芬奇也对海陆变迁作过沦丧。,1.1.5 大地构造学起源与发展,2) 经典大地构造假说的形成 18、19世纪是经典大地构造理论与假说形成的时期，在地质学界出现了水成学与火成学、灾变论与均变论之争，推动了大地构造理论的发展；对于山脉的成因解释有隆起说、收缩说、以及地槽-地台说： 隆起说：最初由俄国的罗蒙洛索夫提出，由英国的Hutton进一步完善，又由B

10、uch和瑞士的Studer完善，是19世纪上半叶一直占统治地位的大地构造学派。主要论点是：岩浆从地球内部上升侵入到山体中央，使岩层由中央向边缘倾斜，并挤压形成褶皱和断裂。 收缩说：1852年由法国人Beaumont提出 ， 19世纪下半叶一直占主要地位，主要论点是地球由于冷却收缩引起水平挤压形成褶皱与断裂。 地槽地台说：由美国人Hall和Dana创立，后经过一个多世纪的发展完善形成。从19世纪下半叶到20世纪中叶一直占统治地位，其影响延续至今。,1.1.5 大地构造学起源与发展,3) 新的全球构造理论的形成 主要表现为活动论（地壳水平运动）与固定论（地壳垂直运动）的激烈争论。 1900年前后出

11、现大陆漂移概念，1912年Wegener将其发展成系统的假说；60年代初，Hess和Dietz提出了海底扩张学说；60年代末期，法国的Le Pichon将其发展成板块构造学说。 板块构造是各地球科学的新成果和现代新技术运用所取得的新资料基础上，建立和发展起来的新的全球构造理论。它与其它学科相结合，而获得了新生。,1.1.5 大地构造学起源与发展,4) 中国大地构造研究简况 1939年李四光发表中国地质学；1945年黄汲清发表中国主要构造地质单位； 中国特殊的丰富多彩的构造特征，为发展大地构造理论奠定了有利的物资基础； 50年代开始，先后有张文佑的断块构造学说、黄汲清的多旋回构造运动及准地台理论

12、、李四光的地质力学理论、陈国达的地洼学说、张伯声的波状镶嵌构造学说、马杏元在前寒武纪构造演化和推覆构造的研究方面也作了重要工作。 70年代开始，尹赞勋首先将板块构造学说引入中国，其后，李春昱、郭令智常承法、王鸿祯、朱夏、徐嘉炜等对中国的区域构造和大地构造都作了有影响的工作。 特点：学派多、学术观点不尽相同。,1.1 有关大地构造的基本问题,1.1.5 大地构造学起源与发展 5) 大地构造的研究动向 主要表现为活动论与固定论的争论； 80年代开始，国际上开展全球型大型国际岩石圈计划，意在搞清楚板块构造学说中存在的若干重大问题（如版内构造和板块驱动力问题）； 中国地理及构造位置的特殊性，在大地构造

13、研究领域有独特的优势；,1.2 地壳及上地幔构造,1.2.1 地球内部主要分层 1）地壳、地幔、地核 2）岩石圈、软流圈、中间圈 1.2.2 地壳及上地幔的不均一性 1) 地壳的不均一性 2) 上地幔的不均一性 1.2.3 地壳及上地幔构造类型划分,1.3 地 槽-地台理论,1.3.1 地槽基本概念 1.3.2 地槽基本特征 1.3.3 地槽形成及发展模式 1.3.4 地槽区内部单元划分 1.3.5 地台基本概念 1.3.6 地台基本特征 1.3.7 地台结构划分,1.3.1 地槽概念及其发展,1859年，美国地质学家Hall的研究 1873年，Dana提出地向斜（地槽）和地背斜的概念，认为地

14、槽位于大陆边缘，在那里一边下降，一边接受沉积。 20世纪初，地槽的研究重心转移到了欧洲，欧洲地质学家经过对Alps山区研究后认为：地槽的巨厚沉积并非都是浅海相，在Alps则有较多的深海或远海沉积；地槽位于两个大陆之间的狭长深海槽地，有的也位于大陆边缘。,1.3.1 地槽概念及其发展,美国和欧洲关于地槽概念的主要差别,1.3.1 地槽概念及其发展,1.3.1 地槽的概念 1) 地槽概念的发展：19世纪末期，针对地槽划分依据和对地壳运动认识的差异，产生了两个不同的学派 施狄勒为代表的观点：认为地球的收缩和水平挤压产生地槽坳陷，最后持续的挤压导致地槽巨厚沉积物褶皱上升成山脉；地槽坳陷和造山作用的主要

15、动力是水平运动 以卡尔宾斯基为代表的前苏联的观点：认为坳陷和造山作用的主要动力是垂直运动；在研究方法上，强调历史构造分析法。,1.3.1 地槽概念及其发展,1.3.1 地槽的概念 2) 地槽是地壳上自古生代以来经历过强烈活动的长条状狭长地带，早期经过强烈差异下降接受巨厚沉积，后期经过强烈褶皱上升形成巨大山系。 3) 现代一般认为：地槽位于大陆边缘或两个大陆之间，现在大陆内部的一些地槽褶皱带，当时也位于大陆的边缘。 4) 优地槽：位于大陆边缘靠近大洋一侧，活动性很强，沉积物以浊积岩和火山碎屑岩为主，夹火山熔岩。 5) 冒地槽：位于大陆边缘靠近大陆一侧，基地为陆壳，沉积物陆源碎屑岩和碳酸盐岩为主，

16、没有或很少有火山物质。,1.3.2 地槽基本特征,1.3.2.1 形态特征：呈狭长的带状 1.3.2.2 地貌特征：发展中的地槽地貌类似现代大陆边缘，有大陆架-大陆坡-大陆基（大西洋）型、大陆架-大陆坡-海沟(Ands)型、或边缘海-岛弧-海沟-大陆边缘（日本岛弧型）； 已经褶皱回返的地槽地貌为宏伟的山系，地形切割强烈。 1.3.2.3 沉积特征：沉积相带、沉积建造呈带状分布；沉积物以浅海沉积为主，有时还可以出现深海相和半深海相沉积；沉积物分选性差，岩性及其厚度变化明显；沉积厚度巨大，可达10000米厚。常见以下沉积建造,1.3.2.3 沉积特征,1) 沉积建造：与一定地质环境相结合、并在较大地区稳定的岩相共生组合 2) 硅质火山岩建造：也叫海底喷发岩建造，主要有海底喷发的拉斑玄武岩、细碧岩、角斑岩等组成，其上常常伴生有深海沉积的放射虫硅质岩、燧石等（蛇绿岩套）。形成于地槽强烈下降阶段的深水拗陷中的火山喷发和深水沉积，也有人认为是洋壳的组成部分。 3) 硬砂岩建造：以杂砂岩为主的沉积建造，包括岩屑杂砂岩、长石杂砂岩、长石砂岩等；是在地槽初期构造不稳定的条件下，由于地形起伏大，而强烈剥蚀、短距离搬运、和迅速堆积而形成的岩石中含有大套硬砂岩。,