[科普中國]-造山帶

釋義

造山帶，是地球上部由巖石圈劇烈構(gòu)造變動和其物質(zhì)與結(jié)構(gòu)的重新組建，使地殼擠壓收縮所造成的狹長強烈構(gòu)造變形帶，往往在地表形成線狀相對隆起的山脈。一般與褶皺帶、構(gòu)造活動帶等同義或近乎同義。包括地殼擠壓收縮，巖層褶皺、斷裂，并伴隨巖漿活動與變質(zhì)作用所形成的山脈，以及拉伸構(gòu)造、剪切走滑在形成裂谷、裂陷盆地的同時，相對造成周邊抬升，構(gòu)成的山系。這種橫向收縮、垂向增厚，隆升成山而造成構(gòu)造山脈的作用叫作造山作用或造山運動 ，與地殼運動中的造陸運動相提并論。

分類造山帶類型主要有：

(1)俯沖造山，一邊是洋殼，一邊是陸殼，如安第斯型造山；

(2) 陸—陸碰撞造山，如喜馬拉雅型造山；

(3)新幾內(nèi)亞型造山，為大陸與島弧碰撞。

俯沖造山帶發(fā)生于板塊的俯沖邊界。在俯沖過程中，大洋板塊上覆沉積物潛入地下，部分沉積物被刮落下來添加于海溝陸側(cè)坡，構(gòu)成增生楔形體。增生的混雜巖體逐漸成長并受擠而隆起，導致大陸增長，并有巖漿上升噴出地表，形成與海溝平行延伸的火山弧，稱島弧型造山。

一般認為南美的安第斯是有代表性的俯沖型造山帶。那里太平洋板塊俯沖于南美大陸之下，有大量的花崗巖類侵入，年齡主要是90～l00Ma，火山活動則從100～120Ma開始并延續(xù)至今。主形變幕發(fā)生在5～10Ma，總體構(gòu)造形態(tài)呈扇狀，褶皺規(guī)模大，伴有大型逆斷層，變質(zhì)程度較低，為綠片巖相。

碰撞造山帶發(fā)生于板塊的碰撞邊界。在會聚碰撞過程中，原大陸邊緣和洋底沉積物遭受緊密褶皺和逆沖推覆，一系列地殼楔沿近水平的層間滑脫面拆離開來，相互沖掩疊覆，導致地殼壓縮增厚，地面大幅度抬升，形成宏偉的褶皺山系，喜馬拉雅山是始新世以來板塊碰撞造山的典型實例。

碰撞型造山帶由陸陸碰撞或陸—弧碰撞而形成。大陸對接拼合時的巨大擠壓應(yīng)力產(chǎn)生逆掩斷層和大型推覆體。阿爾卑斯山區(qū)推覆體的位移可超過100km，這類造山帶在剖面上是不對稱的；另一類造山帶以近于對稱的扇狀構(gòu)造為特征。

克拉通內(nèi)造山帶主要是指那些無板塊俯沖(B型俯沖)或碰撞過程而形成的造山帶，又稱陸內(nèi)造山帶?？死▋?nèi)造山帶形成于克拉通上的薄弱地帶，其形成大致經(jīng)歷三個階段：

巖石圈在上涌的作用下伸展；

殼下巖石圈不斷分異出玄武巖漿和殘留的地慢巖石圈拆離下沉；

拆沉作用導致地殼相互重疊而造山，同時，殼下巖石圈繼續(xù)部分熔融導致后造山期花崗巖侵位及表層的逆沖推覆。

中國的賀蘭造山帶、燕山造山帶是典型的克拉通內(nèi)造山帶(褶皺帶)。古造山帶的晚期復(fù)活，如新生代的天山造山帶，也是一種克拉通內(nèi)造山帶。

特點①造山帶是地殼的縮短帶。造山帶的地殼縮短可以由擠壓作用直接產(chǎn)生，也可以由斜向走滑作用衍生；

②造山帶廣泛發(fā)育塑性流動、韌性剪切、褶皺、沖斷或剪壓構(gòu)造帶。早期造山作用和褶皺作用有相通的意思，現(xiàn)在看來褶皺和沖斷推覆構(gòu)造的發(fā)育程度仍然是造山帶和克拉通地區(qū)的主要宏觀構(gòu)造區(qū)別之一；

③造山帶有廣泛的變質(zhì)作用發(fā)生，巖石組構(gòu)發(fā)生改變。

④造山帶有強烈的中酸性巖漿活動，有廣泛的熱參與；

⑤造山帶沉積以非史密斯地層為主。較大規(guī)模的造山帶通常有蛇綠混雜巖帶存在；

⑥地殼中參與造山作用的主體是硅鋁層陸殼物質(zhì)，洋殼物質(zhì)以殘留體形式存在，在整個造山帶中所占的比例很小。

復(fù)活造山帶復(fù)活造山帶有多種構(gòu)造地貌類型，如大型穹窿狀隆起和塊狀隆起，包括縫合構(gòu)造、穹窿一塊體造山構(gòu)造、山間區(qū)域、復(fù)雜地壘組合、構(gòu)造臺階、大的山間盆地等穹窿狀復(fù)活造山帶是等距或長條形隆起帶。其穹狀閉合線寬度可達250 km，不同于線狀年輕造山帶。在構(gòu)造形態(tài)上，通常是中等高度山脈，具有很大的彎曲半徑，內(nèi)部是復(fù)雜的塊體差異：傾斜地壘，其斜坡上有半穹窿狀構(gòu)造，地壘，內(nèi)部次級帶中的臺階狀塊體隆起。穹窿構(gòu)造具有最小的區(qū)域重力異常，與低密度花崗巖侵入有關(guān)。地球物理異常計算表明，大型穹窿狀山脈是低密度巖石塊體的地貌表現(xiàn)，這些小塊體的底部邊界是巖石圈的根，決定了塊體的均衡隆起及其持續(xù)時問，它發(fā)生在造山與夷平交替進行的環(huán)境中。這可以解釋為什么大型穹窿出現(xiàn)在大陸邊界區(qū)域或大河之間的分界嶺地區(qū)(如杭愛山與肯特山之間，斯塔諾夫山與松塔爾—哈亞塔山之間)、例如，蒙古中部和貝加爾兩側(cè)地區(qū)，自中侏羅紀以來經(jīng)歷過持續(xù)的均衡隆起。2

復(fù)活造山帶有兩種特殊類型，第一種是巖石圈塊體之間的縫合線，具有不同構(gòu)造和演化史。例如，烏拉爾山脈，其西邊是相對隆起的東歐地臺，東邊是年輕西西伯利亞平原，它在縫合線型造山帶中占有獨特位置．、烏拉爾山脈是不同高度的構(gòu)造臺階和軸部高的地壘的組合，在兩邊楔狀巖石圈塊體的水平擠壓下，這些臺階和地壘向上隆起，它們一般是高密度巖石(純橄欖巖，輝巖等)。烏拉爾山脈的楔形隆起，也可能是不同厚度的巖石圈塊體會聚擠壓的結(jié)果。第二種復(fù)活造山帶是歐亞東邊緣的塊體隆起不連續(xù)帶，表現(xiàn)為向大陸傾斜的巨大地壘、面向洋一陸過渡帶的構(gòu)造陡坎、大陸邊緣裂谷系統(tǒng)或地槽，例如錫藿特—阿林和朱格朱爾山脈；這些塊體隆起構(gòu)成穩(wěn)定大陸邊緣、強烈下沉邊緣海、大陸邊緣裂谷或張開為深水邊緣海的槽地的肩部反向上升特征(如臺灣海峽)。

地層特征沉積建造特征造山帶內(nèi)的巖石類型復(fù)雜多樣，具體表現(xiàn)在兩個方面：3

一是巖石的種類多樣，3大巖類均有發(fā)育；火山巖、火山碎屑巖廣泛分布；沉積巖中除臺區(qū)常見的灰?guī)r、碎屑巖外，還大量發(fā)育層狀硅質(zhì)巖；沉積巖和火山巖具有不同程度變質(zhì)，形成多種類型的變質(zhì)巖。

二是成因類型多樣，例如玄武巖有洋殼、洋島、陸緣弧、洋內(nèi)弧等成因，灰?guī)r有海山碳酸鹽巖(珊瑚礁)、大陸斜坡濁積灰?guī)r及臺區(qū)滑塌、構(gòu)造混雜的灰?guī)r塊體等等。另外，造山帶的地層中化石單調(diào)、稀少，生物群主要以遠洋—半遠洋微體單細胞浮游生物與極淺海底棲生物混雜為特色。研究表明，造山帶的地層中微體化石較為常見，保存較好，局部較為豐富，因此微體古生物學已成為造山帶地層時代研究的有效手段。

地層改造特征造山帶是由古海洋演化而來的，在造山帶整個演化過程中，各類地質(zhì)體發(fā)生了大幅度水平位移，不同階段、不同大地構(gòu)造相的地層體在極短時間內(nèi)相互拼貼、無序疊置，不同沉積古地理單元地層體、不同構(gòu)造層次的地層體在極短程內(nèi)相互拼貼、無序疊置，從而造成地層的連續(xù)性、延展性及時代有序性普遍遭到破壞，不同時代地層斷片混合堆積，相同時代地層斷片多次重復(fù)出現(xiàn)，地層被剝蝕或俯沖消失，地質(zhì)體、地質(zhì)單元之間呈斷層接觸。有些地區(qū)這類斷片受較強構(gòu)造作用改造，形成大小不等的巖塊，被稱為構(gòu)造混雜巖。由于造山帶是從古海洋發(fā)展起來的，因此其地層以半深海—深海海底扇、斜坡扇沉積相建造大量發(fā)育為特色，且伴生一系列他生突發(fā)旋回沉積建造(如塌積、碎屑流、滑塊、滑塌、海嘯、震積、火山、負沉積侵蝕或沖刷等)。造山帶拉張形成的古大洋相當復(fù)雜，尤其是中國古特提斯域古大洋，多為多島洋(海)。多島洋是一個寬闊(可達數(shù)十緯度)的但不干凈的洋，在其各個演化階段，始終充滿著由裂解地塊、裂谷、海道、微板塊與次級小洋(海)盆、火山島弧、海山與邊緣海等不同程度裂離與聚合的、海陸相間的多島洋盆，因此由多島洋轉(zhuǎn)化而來的造山帶內(nèi)地層巖相的縱、橫向變化很大，并且有一些相單元壽命短暫。在造山帶俯(仰)沖碰撞和陸內(nèi)造山階段，發(fā)生過強烈的構(gòu)造搬運和構(gòu)造混雜，構(gòu)造形跡多樣化，不厚的地層體往往是眾多不同來源、不同時代、不同變形變質(zhì)程度、不同大小的各種構(gòu)造巖片拼貼體，地層原始層序被嚴重肢解、破壞。造山帶現(xiàn)存地層體多以各種混雜巖方式出現(xiàn)，尤以產(chǎn)于俯沖帶的俯沖增生雜巖楔的原始形成方式與史密斯地層學的“層序疊覆律”老下新上的順序正好相反?；祀s巖增生方式是老的“片體”在上，新的“片體”階段性拼貼在老的“增生片體”的斜下方。這種增生片體的原始位置亦與“原始水平律”相悖，即增生片體一般保持較高角度傾斜。由此可見，在序態(tài)上，造山帶地層宏觀上是無序的，但具體到每個地層斷片內(nèi)又基本上是有序的；在位態(tài)上，造山帶地層不能反映原型盆地的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當是無序的。

成因特征傳統(tǒng)的史密斯地層學研究的地層只包括了沉積成因的(含沉積變質(zhì)的)地層，雖然拓展包括了一部分火山噴出巖(如熔巖類、火山碎屑巖和火山灰等層狀火山巖)，但它們形成的力學機制基本上是重力機制，即向地心方向受重力作用逐漸累積，因而由此產(chǎn)生了疊覆律等(傳統(tǒng))地層學3定律。然而在造山帶區(qū)，許多地層體的形成并非僅重力作用所致，熱力作用、機械力作用及它們間的相互復(fù)合作用形成的地層體隨處可見。

結(jié)構(gòu)特征由上所述，造山帶地層在物態(tài)、位態(tài)和序態(tài)上均發(fā)生了變化。然而，造山帶地層并不是毫無規(guī)律可循的，馮慶來等總結(jié)出造山帶地層結(jié)構(gòu)有3種基本類型：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、混雜結(jié)構(gòu)和旋斑結(jié)構(gòu)。其中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是造山帶地層結(jié)構(gòu)的主要形式，不僅中、深變質(zhì)巖呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，淺變質(zhì)巖層、沉積巖層也呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)邊界性質(zhì)和網(wǎng)眼組成的不同可以細分為變質(zhì)—構(gòu)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、構(gòu)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和沉積網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。變質(zhì)—構(gòu)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的邊界為強應(yīng)變帶或變質(zhì)巖巖性分界線，網(wǎng)眼內(nèi)為中、深變質(zhì)巖，地層層序完全破壞。構(gòu)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的邊界為斷層、強應(yīng)變帶，網(wǎng)眼內(nèi)部弱應(yīng)變域為淺變質(zhì)巖層或弱變質(zhì)巖層，地層原生組構(gòu)仍可識別，地層頂?shù)?、層序和時代仍可研究。沉積網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的邊界為巖性、巖相分界線，網(wǎng)眼內(nèi)部由不同巖性、巖相的巖層組成，地層層面保存較好，這種結(jié)構(gòu)是由造山帶巖石類型的復(fù)雜性和多樣性造成的。

混雜結(jié)構(gòu)根據(jù)其成因可分為構(gòu)造混雜結(jié)構(gòu)、沉積混雜結(jié)構(gòu)和火山混雜結(jié)構(gòu)。構(gòu)造混雜結(jié)構(gòu)由構(gòu)造混雜巖、構(gòu)造—沉積混雜巖和形變混雜巖組成，是造山帶地層平面結(jié)構(gòu)的常見形式，但分布范圍比較局限，主要見于板塊縫合部位和長期構(gòu)造活動地區(qū)。沉積混雜結(jié)構(gòu)在造山帶某些地區(qū)相對集中，這與古地理格局有關(guān)，它包括同時沉積混雜結(jié)構(gòu)和異時沉積混雜結(jié)構(gòu)?；鹕交祀s結(jié)構(gòu)是火山噴發(fā)作用將附近巖層破碎、包裹形成的，分布較局限。旋斑結(jié)構(gòu)主要見于走滑斷裂帶中，它由基質(zhì)和旋斑兩部分組成，基質(zhì)部分由軟弱巖層變質(zhì)形成，旋斑由堅硬巖層因走滑構(gòu)造作用導致斷裂、變形形成，例如金沙江構(gòu)造帶拖頂?shù)貐^(qū)，泥盆紀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r呈旋斑狀夾于同時期的千枚巖、片巖中，呈現(xiàn)旋斑結(jié)構(gòu)特征。