山东省大地构造位置
2020-01-18 · 技术研发知识服务融合发展。
2.1.1 中国大陆地壳构造分区
中国大陆地壳地质构造分区与形成过程的研究已有百余年历史。在20世纪不同时期,地槽假说和地质力学理论曾经分别主导了中国的构造研究和地质勘查,同时,波浪镶嵌构造、断块构造和地洼假说也都产生过不同程度的影响。20世纪70年代开始,板块构造学说被引入中国,我国学者开始应用板块理论研究中国大地构造问题。在这些不同学术思想的指导下,相继提出了中国大地构造分区的不同方案,对中国大陆地壳形成演化的认识逐渐发生了变化。其中,以黄汲清为代表的以多旋回构造观点和以李春昱为代表的以板块构造理论为指导思想的研究成果,影响较为广泛。
黄汲清等[11]划分的一级中国大地构造单元为地台或准地台和地槽褶皱区,进一步将其概括为古亚洲、特提斯和滨太平洋三大构造域。任纪舜等[12]进一步发展了黄汲清等的认识,把组成中国大陆地壳的古老地块划分为亲西伯利亚陆块群、古中华陆块群和亲冈瓦纳陆块群,把显生宙造山带归并为古亚洲造山区、特提斯造山区和环太平洋造山区。李春昱等[13,14]基于对地质、古地磁和古生物地理区系的研究,认为组成中国大陆地壳的地质体曾经属于7个不同的古板块,这些古板块被大洋分割,直到新生代初印度与欧亚大陆碰撞才聚合到一起。李春昱建议以板块缝合带为中心,把这7 个古板块归属为北方、秦祁昆、西南和东南四大构造成矿域[15]。
李锦轶[16]以板块构造理论为指导思想,根据中国大陆“块带镶嵌,多层叠覆”的特点,在区分板块与古板块、缝合带与古缝合带、稳定区与活动带,强调同一类构造单元的空间分布、沿走向的差别、地球动力学体制和多层叠覆的结构特征及构造演化的多阶段性基础上,根据不同地区的构造活动程度的差异,将中国大陆地壳分为8个一级构造单元,分别称之为:中朝陆块、塔里木陆块、扬子陆块、中央造山区、西北造山区、东北造山区、东南造山区和西南造山区。他还指出:陆块是指具有相当规模,在一定地质历史时期板块相互作用过程中相对稳定发展,并且以前震旦纪形成的硅铝质地壳为主要物质组成的地区,包括平常所说的地台、古大陆或克拉通,它一般位于古板块内部,是地质演化过程中相对稳定的地区;造山区系指板块边缘和板块之间的地区,地壳变动强烈,属于传统意义上的地质构造活动区,它们由震旦纪以来形成的洋壳、陆缘岩系以及陆缘和洋中规模比较小的具有前震旦纪硅铝质地壳的陆块组成,这些陆块在板块相互作用期间一般都被强烈改造。
按照李锦轶的划分方案,山东省位于中朝陆块的南缘和中央造山区的东端(图2.1),这一区域在中生代以来属于欧亚板块东缘活动大陆边缘的中段靠近板内一侧。本书接受李锦轶的观点,并按照该观点对中国大陆地壳构造分区、主要构造单元特征、地壳演化作简要论述,及描述山东省主要大地构造单元的主要特征、地壳演化。
图2.1 中国大陆地壳一级构造分区[16]
Fig.2.1 The first-level tectonic units of the crustal continent of China
(also showing the location of Shandong province)
2.1.2 山东省所属及邻近构造单元主要组成特征
2.1.2.1 中朝陆块
中朝陆块位于中国东部,北以围场-赤峰-开原断裂与东北造山区为界,南以祁连山、西秦岭和秦岭等北缘断裂与中央造山区相邻。该陆块的地质组成包括太古宇—古元古界、中元古界—新元古界、寒武系—三叠系和上三叠统以来4个构造层。
太古宙和古元古代的地质体构成了该陆块的结晶基底。可以进一步划分为始太古代、古太古代、中太古代、新太古代和古元古代5个时代的变质表壳岩系和变质深成岩系,其原岩为拉斑玄武岩、钙碱系列火山岩、陆源碎屑岩和碳酸盐岩、TTG岩系、二长花岗岩—钾质花岗岩和少量镁铁质-超镁铁质岩石。太行山和冀东的新太古代结晶岩系中可能有少量的蛇绿岩残片。它们分别在古太古代末、中太古代末、新太古代末和古元古代经历了角闪岩相和/或麻粒岩相的变质作用。出露在陆块北部辽宁省鞍山市白家坟的花岗质糜棱岩,及在冀东迁西曹庄一带残存的碎屑锆石,是中国大陆迄今发现的最古老的地质记录。
中新元古代地层出露在河北北部、辽宁西部、阿拉善地区以及河南南部熊耳山等地,下部含有富碱的火山岩,中上部为碳酸盐岩和陆缘碎屑岩,在陆块的边缘和内部的多处地区发育这一时期的基性岩墙和富碱质花岗岩。从构造背景来说,这套岩系实际上形成于裂谷或拗拉槽及大陆边缘地区,属于中朝陆块所属古超大陆分裂及分裂以后构造发展的地质记录。
震旦系出露在陆块东部辽宁大连—山东蓬莱—徐淮一带和陆块西南部。在陆块东部,震旦系下统以碎屑岩为主,上统以碳酸盐岩为主,与下伏青白口系和上覆寒武系之间均为平行不整合。在陆块南缘陕西南部小秦岭地区和河南登封、舞阳等地,震旦系底部平行不整合在青白口系之上,以石英砂岩、长石石英砂岩、白云岩为主,上部以发育冰碛岩为特征。寒武系和奥陶系是分布相对广泛的浅海相沉积,主要由碳酸盐岩夹少量细碎屑岩组成。上奥陶统至下石炭统普遍缺失。上石炭统平行不整合覆盖在中奥陶统之上,与二叠系和三叠系构成了该陆块之上最年轻的一套连续的海相到陆相沉积岩,其中石炭系为海相和海陆交替相,二叠系下部为海陆交替相,二叠系中上部和三叠系为陆相。在陆块东部的上石炭统和二叠系中有岛弧型火山岩夹层。
在中朝陆块北缘,发育中元古代早期的环斑花岗岩、中元古代钙碱系列火山岩和花岗岩、新元古代早—中期花岗岩、早古生代岛弧型花岗质岩石、早泥盆世碱性杂岩、晚古生代岛弧型花岗岩、三叠纪S型花岗岩和富碱侵入岩。在该地块南缘,发育中元古代和新元古代的富碱侵入岩、早古生代和晚古生代的富碱侵入岩。在该陆块内部,除了上述中—新元古代的镁铁质岩墙群外,还有早古生代金伯利岩。
晚三叠世以来的构造层包括晚三叠世偏碱性花岗质侵入岩、早侏罗世玄武岩、中晚侏罗世火山岩和侵入岩、白垩纪火山岩和侵入岩以及新生代幔源玄武岩等以及同时代的陆相沉积岩系。实际上,这套陆相沉积岩和岩浆岩系还比较广泛地发育在东亚大陆的不同地区,因此已经不是中朝陆块所特有。
2.1.2.2 中央造山区
位于中朝陆块、塔里木陆块和扬子陆块之间,总体呈现为正扇形构造样式,后期的地壳变动使这一构造样式受到不同程度改造。组成造山区的地质体包括被造山作用强烈改造的前震旦纪地块和蛇绿岩、震旦纪和古生代的蛇绿岩及洋壳残片、震旦纪—三叠纪陆缘岩系、同碰撞杂岩,局部发育后碰撞火山岩和花岗岩。
该造山区可进一步划分为西昆仑-帕米尔造山带、东昆仑造山带、阿尔金造山带、祁连造山带、柴达木地块、西秦岭造山带、东秦岭造山带、桐柏-大别造山带和苏鲁造山带。其中阿尔金和祁连造山带都是早古生代造山带,西昆仑、东昆仑、西秦岭、东秦岭、桐柏-大别造山带都由北侧的早古生代造山带和南侧的三叠纪造山带组成。这些复合造山带北侧的早古生代造山带虽然各不相同,但是都属于陆缘增生造山带;它们南侧的三叠纪造山带则从西到东连续性比较好,为扬子陆块被动陆缘与古亚洲大陆活动边缘之间的碰撞造山带。阿尔金断裂、郯庐断裂、龙门山断裂,以及平行造山带走向的一些大型断裂带中生代以来的走滑运动,对中央造山带有比较明显的改造。
苏鲁地区、大别山、桐柏山、柴北缘、祁连山和阿尔金山等地均发育超高压变质岩,是该造山区的一大特色。中生代以来该造山区东段经历了地壳伸展作用的改造,构成山根的变质岩系出露地表,被白垩纪以来的侵入岩穿切或被陆相火山沉积岩系不整合覆盖。该造山区西段再次遭受挤压变形,局部有火山喷发,构成青藏高原的北部边缘。
2.1.2.3 扬子陆块
陆块基底由太古宙—古元古代和中—新元古代地质体镶嵌构成,其上不整合覆盖着新元古代中期到三叠纪中期的被动陆缘岩系和晚三叠世以来的上叠陆内建造。其北缘、西缘和南缘分别下插于中央造山区、西南造山区和东南造山区之下,因此其原来的规模远大于现今的地表出露区。
太古宙—古元古代结晶岩系露头比较少,主体由新太古代—古元古代高绿片岩相和角闪岩相、局部达麻粒岩相的变质深成岩和变质表壳岩组成,变质深成岩的原岩具有TTG岩套的特征,变质表壳岩的原岩包括拉斑玄武岩、钙碱性系列火山岩、碳酸盐岩和陆源碎屑岩。近年来,在该陆块西北部的崆岭一带发现了中太古代晚期的地质记录。
中元古界为大陆裂解阶段形成的桂北四堡群,其中侵入有镁铁质-超镁铁质深成岩。皖南-赣北、康滇和四川等地发育中—新元古代活动陆缘建造。在湖北大洪山、皖南-赣东北、桂北和龙门山等地,报道有蛇绿岩或洋壳残片。在皖南发育新元古代的岩墙群。
震旦系下部以陆缘碎屑岩为主,其中含有冰碛层,上部以碳酸盐岩为主;寒武系和奥陶系以碳酸盐岩为主,夹少量细碎屑岩;志留系为一套厚度比较大的复理石沉积,其中石英的含量比较高,可能代表远源的复理石沉积,其上的泥盆系以石英砂岩为主,石炭系至中三叠统为碳酸盐岩夹陆源碎屑岩。在震旦纪至三叠纪期间,扬子地块南北两侧边缘可能都具有被动大陆边缘的构造属性。
在扬子陆块西部的云、贵、川、桂交界地区,在二叠纪晚期茅口组灰岩之上发育厚1~45m的大陆溢流拉斑玄武岩,被称为峨眉山玄武岩;在桂西南地区,有泥盆纪玄武岩及粗面(斑)岩、早石炭世玄武岩、火山角砾岩、凝灰岩和二叠纪玄武岩、玄武质火山碎屑岩及流纹岩;在广东南部及海南岛,也有玄武岩和流纹岩(石炭纪?);在滇东和桂西的右江地区,海相三叠系中夹有玄武岩、细碧岩、基性火山碎屑岩和酸性熔岩。
与中朝地块北缘在三叠纪晚期发育拉张背景的碱性岩浆岩不同,扬子陆块北缘东段长江中下游地区发育的巨厚中—晚三叠世和早—中侏罗世陆源碎屑岩构成了秦岭-大别-苏鲁造山带的前陆盆地沉积岩系。
虽然与中朝陆块类似,扬子陆块东部也叠覆了中生代以来的陆相火山沉积岩系和侵入岩,但主要是中侏罗世以来的。其中中—晚侏罗世的火山岩大部分被剥蚀,出露的同期侵入岩为含有斑岩铜矿的中酸性钙碱性系列杂岩;早白垩世火山岩和侵入岩构成北东走向的岩带,并且相对富含碱质,可能形成于伸展构造背景;新生代则与中朝陆块类似,由少量幔源玄武岩和陆相堆积物构成。