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1、1,碰撞造山带,2,历史简述,3,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,4,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,5,造山作用与造山带 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，Boue(1874)最早提出造山作用(orogeny)这一术语，指出山脉的的形成是由构造原因引起，Gilbert(1889)指出造山作用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结果的一种
2、构造作用。,6,造山作用：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。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。,第7章 造山作用与造山带机制,7,造山带：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，包含上层山脉的形成、逆掩、褶皱、断裂等过程，以及深部的塑性变形、变
3、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。,第7章 造山作用与造山带机制,8,造山带是地壳上的强烈的变形带，呈长条状、线状，是褶皱、断裂和火山活动十分发育的地带。,第7章 造山作用与造山带机制,9,角度不整合：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。所以角度不整合是造山运动最明显的证据。,造山作用存在的标志,10,磨拉石沉积组合：磨拉石沉积组合是一套以陆相为主的巨厚的砾岩和
4、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生的直接标志。,造山作用存在的标志,11,沉积组合性质的突变：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
5、现象可以用来鉴定造山作用是否发生。,造山作用存在的标志,12,构造变形：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，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。,造山作用存在的标志,13,动力变质作用：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，很难出现动力变质作用。所以，根据普遍动力变质作用的发
6、生与否也可以用来确定造山作用。,造山作用存在的标志,14,岩浆活动：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融，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。,造山作用存在的标志,15,地球物理特征 地壳结构 厚度大，莫霍面明显凹入，双突型,16,2、热流值： 较高，一般为1.51.8.卡/cm2.s (HFU) 3、磁异常： 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。 4、重力异常： 一般负异常，负值一般-200-300毫伽。,17
7、,造山带与地槽 James Holl（1859）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，其中堆积了很厚的沉积物，褶皱山系是在地壳上巨大凹陷的部位形成的。J.D.Dana(1873)称这一巨大凹陷为地槽。 欧洲学者研究Alps造山带后发现，Alps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，沉积物没有得到补偿。因此 H.Stille认为地槽的主要特征是后期强烈的褶皱作用。,18
8、,地槽发展的两阶段： 早期：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，构造变动主要为伸展断裂，岩浆活动为海底喷发的基性火山熔岩。 晚期：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，最后形成山脉。,19,地槽理论对造山作用赋予了构造含义： 地槽理论的推崇者们则更多强调的是其构造含义，而忽略了其形态含义，如Haug(1907)年将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构造作用；Stille(1919)定义造山作用为“一个改变岩石组构的幕式过程，这个
9、过程产生一些肉眼能看到的构造变动，如断层、褶皱、逆冲构造等” ，并指出造山运动的最明显的证据就是角度不整合。Stille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，并成为造山带概念的基础。然而，限于当时的地质认识水平，Stille的定义过分强调了造山作用的短暂的幕式事件的特征。,20,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多新的含义，但也出现许多对造山作用的不同理解。Monger和Francheteau(1987)指出“造山的形变发生在会聚板块、离散板
10、块和转换板块等边界” 。 Sengor(1992)在系统评述前人对造山作用概念理解的基础上，提出了一个更为严格的定义，提出“造山作用是一个用以表征会聚板块边缘所有地质过程的集合名词” ，,21,大陆内部构造研究对造山作用的一些新认识：Sengor等的定义把造山作用限制在会聚板块边界。但80年代中后期以来的研究表明，造山作用并不局限于板块边界，板块内部同样会发生强烈造山作用，并形成“板内造山带”或“陆内造山带” ，杨巍然则用“断裂造山作用”来概括板内造山作用。 Weinicker(1981,1985)把强烈拉张区(如美国西部盆岭区)与强烈挤压区比较，划出一类“拉张造山带” ，显然，这些对造山作用
11、的理解把裂谷等伸展构造都纳入了造山带的范畴。,22,综上所述，目前对造山作用的一般理解如下： 造山作用是以收缩挤压作用为主导，沿地壳或岩石圈的巨大狭长地带发生的所有地质过程。 强调以收缩挤压作用为主导有三方面含义： (1)收缩挤压的构造体制可以发生在会聚板块边界，也可发生在大陆板块内部，即造山作用不局限于会聚板块边界； (2)造山作用是一复杂过程，以收缩挤压作用为主导并不排除斜向会聚挤压的转换压缩(从应力角度为压扭)造山作用； (3)造山作用是一漫长过程，形成的造山带更是经历了长期的发展演化，因而，以收缩挤压作用为主导形成的造山带中可以出现一些伸展构造，这些伸展构造既可以是同造山的(造山作用过
12、程中的短期应力松弛或伸展)，也可以是后造山的。,23,对造山带的概念新理解 造山带(orogenic belt)是一与造山作用既有联系又有区别的术语 第一，它首先是经历了造山作用过程而形成的地壳或岩石圈中的巨大狭长的构造活动带，有其特有的地质特征； 第二，造山带的发展并不仅限于造山作用阶段，它具有更为长期的地质演化过程和复杂的物质组成、多期强烈的构造变形和强烈的热液活动。,24,造山带类型的划分,不同学者有不同的划分方案 按岩石圈板块聚合阶段 1、陆缘造山带环太平洋 2、陆间造山带天山兴蒙、秦祁昆大别苏鲁 3、陆内造山带燕山,25,Sengor的划分 1、转换挤压型 2、俯冲型 3、增生型 4
13、、仰冲型 5、碰撞型,26,许志琴按构造类型划分 1、叠覆型造山带山链 2、增生弧型造山带山链 3、双向型造山带山链,27,李继亮等的碰撞造山带分类 陆陆碰撞型 陆前缘弧碰撞型 陆残留弧碰撞型 陆增生弧碰撞型 弧弧碰撞型 陆弧陆碰撞型,28,造山带的分类,陆内造山带,碰撞造山带,俯冲造山带,29,1 分布特征 陆内造山带在空间上总是发生在陆内横切板块边缘，而不是在陆缘和陆间。它既可以发生在克拉通型的古老大陆内部，也可以发生在由陆缘、陆间环境经过主造山期转化而成的较新大陆内部。如：中国的燕山、贺兰、熊耳陆内造山带和非洲的达马拉兰陆内造山带均发生在克拉通型的古老大陆内部，大别山、天山陆内造山带均发
14、生在由陆间环境经过主造山期转化而成的较新大陆内部。,陆内造山带特征,30,2 地壳岩石圈特征 陆内造山带形成时的地壳岩石圈类型不是大洋型或过渡型地壳，而是大陆型地壳，包括克拉通范围内早已出现的古老陆壳，也包括以前为洋壳或过渡壳转化而成的较新陆壳。,第7章造山作用与造山带机制,陆内造山带特征,31,3 时间演化特征 陆内造山带在时间演化系列上具有分期演化的特征，这不仅表现在造山带逆冲系统的分期形成上，而且伴随的构造热事件和磨拉石沉积组合也具有分期的特征。如燕山陆内造山带，自晚三叠世开始进入造山带形成演化时期，直到早白垩世晚期之前才结束。在此过程中，根据造山带逆冲系统的形成时代，可以分为三个阶段：
15、晚三叠世主要表现为褶皱和逆冲系统底界滑动拆离面的形成；早中侏罗世为造山带后缘主干逆掩断层形成时期，晚侏罗世为造山带前缘主干逆掩断层形成时期；早白垩世表现为微弱褶皱，造山带构造格局最终定位。而板缘造山带在时间演化系列上是一个连续的过程，只要板块汇聚作用继续进行，造山带演化就是一个连续的过程,第7章造山作用与造山带机制,陆内造山带特征,32,4 构造变形特征 陆内造山带为多条主干逆掩断层组成的大规模逆冲推覆构造系统，在几何形态上表现为后端厚前端薄的构造楔形体，而且无论是前缘还是后缘往往有大面积的基底岩系也被卷入构造变形，形成沉积盖层和基底岩系同时卷入变形的大型厚皮构造，而板缘造山带虽然也主要由逆冲
16、推覆构造组成，且在几何形态上也表现为后端厚前端薄的构造楔形体，但构造楔形体基本上由位于造山带前缘的薄皮构造和位于造山带根部的厚皮构造两部分组成。,第7章造山作用与造山带机制,陆内造山带特征,33,5 变质特征 陆内造山带无区域变质作用发生，动力变质作用以出现高压变质岩为特征，并往往以带状形式分布于主逆冲断层附近，多以似层状或透镜状赋存于围岩之中。高压变质岩分布于造山带的各个构造单元，既可以出现于造山带前缘，也可以出现于造山带后缘，还以出现于造山带的中央部位。而板缘造山带的动力变质作用以出现双变质带为特征，在大洋一侧有高压变质相系分布，在大陆一侧有低压变质相系分布。,第7章造山作用与造山带机制,陆内造山带特征,34,6 岩浆岩特征 陆内造山带没有标志残余洋壳的蛇绿岩和远洋沉积；没有安山质火山岩及其相应的侵入岩，基本上为中上地壳部分熔融的产物，表现为酸性岩石组合和钙
