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地壳构造与地壳运动——李四光(1)

已有 4023 次阅读 2014-1-11 10:24 |系统分类:论文交流| 运动, 李四光, 地壳, 构造, 翻录

 

地壳构造与地壳运动

 

   地壳运动问题,是地球内部和外部矛盾诸方面斗争的问题。地质工作者对这个问题的看法,有强烈的分歧,其激烈的程度,超过了启蒙时代的那些地质论战。这是很自然的。因为,一个地质工作者对这个问题的看法,就基本决定了他对地质工作关键性问题的立场、观点和方法,特别是决定了对矿产资源的勘探、地震地质和水文、工程地质等方面工作的指导思想。

   地壳的厚度,在地球全部的结构中,只占极薄的一层。然而,这个地球表面极薄的一层,就是地球过去漫长历史中保存下来的遗迹。造成这些遗迹的因素:第一,来自地壳以外的,首先有笼罩着地壳的大气层,太阳、月球,其次是星体的各种辐射作用,可能发生某种影响。另外,还有象宇宙空间的微尘和陨星之类的东西落到地球上,也可能发生些微影响。第二,就是地壳以下地球内部物质的变化和运动,例如在高温、高压的条件下,物质的化学和物理的变化。由重力、日月潮汐,主要指体潮(有人称为固体潮,但地球深部,现在究竟是什么体,还不清楚)的作用和地球自转的影响而产生的运动,都不可避免地要集中反映到地壳中来。

   地壳内外这两方面,过去和现在发生的一切现象,都只能从构成地壳那些物质的结构和构造中,探索问题的实质,才能保证走上辩证唯物主义的正确道路。

   有的地质工作者,坚持地壳运动的主要因素是垂直运动。他们一概否定水平运动的重要性,对大规模水平运动的现象,不加理睬。这种垂直运动论的由来,可能与古老的大陆固定论、海洋永恒论有一定的联系。

   地壳发生运动,是矛盾的许多方面相互斗争的反映。什么是地壳运动的主要矛盾呢?目前,有种种说法:

   (1) 有些人认为,地球是由一团热质冷却固结而成的,在它的表层温度首先下降,内部大量的热,也通过对流和表层的传导逐步冷却。在这样冷却的过程中,地球的体积逐渐缩小,以致首先形成的壳子,到处发生了褶皱。这是原始造山运动的论点。事实上,地球在地质时代的历史证明,强烈的造山运动,不是连续不断发生的,而是在某些时代表现得特别强烈。如果真是因为地球冷却而缩小体积,以致在地壳上发生褶皱、断裂等等,那么这样发生的褶皱和断裂,就应该是乱杂无章,但事实不是这样。还有更重要的一条,就是地球中含有大量的放射性元素,由于这些元素不断蜕变所产生的热量,不仅可以抵消它失去的热,而有可能比失去的热更多。不管是地壳在逐渐变热,还是达到了热平衡的状态,这样一来,地壳就起了地球内部的热往外送出的封锁作用。根据这些理由,这种由于地球冷却收缩而发动地壳运动的论点,是行不通的。

   (2) 另外,有些人把太阳和月球对地球引起的体潮,当做主要矛盾来看待。太阳和月球,特别是后者,对自转着的地球当然要引起一定的体潮,而地球本身也必然抗拒这种体潮的发生。但是,根据地球内部现在的结构来看,这种体潮的影响是很轻微的,而这种轻微的体潮,不可能在地壳中引起强烈的运动,例如造山运动等等。如果地壳中强烈的运动,真是由潮汐的力量引起的,那么在地球自转一周的过程中,也就是说每天都要发生强烈的地壳运动。这显然是与事实不符。

   (3) 与传统的论点相反,近年来,有些人认为地球在它历史发展过程中,不是不断收缩,而是不断膨胀。他们声称,重力是使地球的质量趋向于集中的动力,而矿物晶体的结构和矿物质本身受到重力的强大压力,以致晶格破坏,矿物质外层乃至内层的电子和原子核心分离,造成一种所谓压力电离化的现象。这种现象,在某些火成岩通道的墙壁上,从残存的某些岩石和矿物质得到了证明。例如;石英(二氧化硅)是酸性岩石中最普遍的矿物,它的密度一般是2.65,但当温度在500—800℃,压力在35,000个大气压以上时,它会变质成为第二种结晶形式的二氧化硅,密度是3.01。上述的压力,大致与地幔顶上所受的压力相当。在地下 300公里深度的压力条件下,这个第二种结晶形式的二氧化硅,又变质了。它的密度变得更大,它的硬度变得和金刚石一样。这种形式的二氧化硅结晶,可以用人工造成,也曾在德国的一个盆地底下发现。

   石炭的主要成分是碳,在巨大压力下,碳变为石墨,这是我们经常见到的现象。石墨在更大的压力下,就变为金刚石,这也是大家所熟悉的。在地下深1,300公里的压力下,金刚石就不能存在了。它变成与铁相类似的一种金属形式的物质。这种碳变质的现象,在实验室中得到了证实。但是压力一减,那种金属状的碳,立刻又回复它金刚石的形式。

   在强大的压力下,岩石也是相应变质的。例如组成地幔主要成分的橄榄岩,在地幔顶上,它的密度是3.32,但到地球核心部分的顶上,它的密度就突然变为9.71。这些数据,是通过传播地震震波速度的变化而取得的,是可靠的。

   综合这些事实,持地球膨胀论观点的人们认为,产生地壳运动的主要矛盾,是重力使地球物质集中的趋向,和被压缩而达到了一定集中程度的物质反集中趋向的相互斗争。这个论点的调子,和宇宙膨胀说是一唱一和的。按这个说法,宇宙万有引力常数不断变小了,地球吸力常数也不断变小了,因为重力的压力不断地减轻,地球内部物质存在的形态就不断地变化。地壳的厚度,在地幔上部的物质密度变小的情况下,逐渐增厚,而地幔的下部,又在地球核心上部的物质,密度变小的情况下,逐渐往深部移动。持这个观点的人们认为,地球内部存在的一层一层不连续现象,即突然变更的现象,不是由物质本身的变更,而是反映物质存在形态的变更。他们还认为,地球的核心部分,不一定象传统的说法那样,是铁镍组成的,而是可以由被巨大压力压毁了电子的各种原子结构,都会呈现密度很大,带有金属性质的东西。

   现在让我们考虑一下,这个不断膨胀的地球,对地壳的表层应该发生什么结果?很清楚,在那种情况下,地球的表面,就不可避免地在地球发展的历史过程中,不断地发生无数裂口,那种裂口应该是普遍的,乱杂无章的。地球膨胀论者,以大洋的海岭中存在的玄武岩溢出,和非洲东部的断裂带作为例证,但是我们知道,这些裂隙都是较晚的地质时代发生的,而且它们都有一定的方向性,这就不能仅仅依靠它们作为地球膨胀的证据。还有那些由地层强烈褶皱构成的崇山峻岭和远程逆掩断裂,又怎么能在周围不断引张状态下形成呢?这当然是不可能的。

   (4) 地球内部物质不断发生对流的设想,盛行一时。有些人根据这个设想,认为这种对流是地壳运动发生的主要矛盾。照他们的看法,地球内部的物质,有些部分不断缓慢上升,同时,另外一些部分相对缓慢下降,这样形成了对流,到了这种对流上升到地球表层下面的时候,就分为两股平流朝着相反的方向流动,经过一定的流程再转向下降,回到地球深部。对流论者认为,当地球物质上升分为两股平流的时候,地壳就会受到张裂的作用,于是就沿着某些地方发生了大断裂。同时,地壳中受平流牵引的某些部分,就会发生大规模的水平运动,产生强烈褶皱,形成巨大山脉。譬如说,太平洋底下基性岩的平流,往东亚大陆方面流动,就造成了中国西部和中亚细亚的巨大山脉和异乎寻常的高原。这一看法,可以为中国的所谓“横断山脉”(实际上是纵断山脉)的起源,提供解释。但是,对那些走向东西的巨大山脉,例如天山、秦岭、昆仑山、唐古拉山等等,就说不通了。

   这个论点,唯一的比较有意义的根据,是太平洋东部海岭中,某些部分海底热流的数值特高的现象。但是这个现象,只能说是伴随着海岭中部基性岩浆流出而产生的现象。至于基性岩浆为什么在那个地方流出,这不是一定与地下对流有关的问题。实际上,从下面即将提出的地质力学观点,我们可以更好的理解它。

   这个论点,根本是从一种假定出发的,而不是以地壳构造现象所提供的事实为依据的。

   (5) 还有一些人,在地壳运动问题上,着重地壳均衡代偿现象。不错,均衡代偿不足的现象,是在大陆上许多地区,尤其是在高山峻岭和高原地区,以及大陆与大洋的某些部分之间,经常发生的现象。这就是说,这些现象说明,重力的要求是一方面;而在重力场中存在的许多地块,经常存在着不平衡的现象是另一方面。这两方面的矛盾和斗争,是地壳运动发生的主要矛盾。但是,我们要问:1.为什么在重力场的普遍要求下,地壳上许多地块发生了那种重力异常的现象,这种异常现象的发生,必然另外有它的内因突破重力场的控制;2.由于地壳各部分均衡代偿的作用而产生的运动,只能限于满足重力场的要求,使有关的地块发生相对升降运动。而事实上,地壳运动不仅是地块的相对升降运动,还有大规模的水平运动。两者相比,越来越多的事实证明,后者占主要的地位。至于次要的垂直运动,可能在某些地区,在一定程度上,反映了地壳均衡代偿作用的影响,而在另外许多地区,是由水平运动所引起的。

   (6) 大陆漂流说盛行了一时,遇到了传统学派最坚决、最激烈的反对。支持大陆漂流论点的一派,虽然总起来讲,都是主张水平运动论点为主的学派,但是其中又有许多不同的派别。各个派别,都要把地球上这几块大陆,按各自的观点在各个地质时代,这样摆布,那样摆布。在这些学派内部之间有相互尖锐的斗争,而又受到了传统学派的重大压力。近几年来,由于古地磁方面工作的发展,取得了大量的但很不完全的资料。古地磁工作者注意到,在地质时代各个时期岩石中保存下来磁场的方向——即南北极的方向,与现在地球南北极方向有不同程度的差异。因此,他们就起来赞成把大陆或大陆中的一部分搬家或转移方向,按他们各自所掌握的资料,把某些地质时代地球的两极和赤道,移到符合于他们要求的地位。这样,大陆漂流说又抬头了。

   在这里必须指出两点:

   第一,地球磁场的问题,至今还没有解决,如若简单地一概把“化石磁场”所指的南北极,当做那个古磁场所在的时代的地球南北极看待,那是不可靠的。举一个显著的例子,有时在同一地点,上下两层岩石的磁场极向正相反对,能不能从这种现象立刻作出结论说,当时地球的两极突然转变了一百八十度,南极转变为北极?这当然不可能。

   第二,在某一地点某一地层中,某一部分所采取的化石磁场样本,只能标志那块样本所在的岩层局部构造的变化,而古地磁工作者一般的作法,是不管局部的构造,而把它当做它所在的大陆一部分或全部转变了方向的标志。这是由于不过细做工作而引起的严重错误。

   从大陆的轮廓,地壳上各种构造现象,以及从某些陆上古生物分布的范围来看,大陆漂流的论点的某些方面是值得考虑的。例如,南北美大陆对欧非大陆之间的关系来说,这个论点是更值得注意的。非洲、印度、澳洲大陆,在晚古生代舌羊齿植物群非常茂盛,而在北半球其他地区还未发现它们可靠的遗痕,同时又在这三个大陆块上发生了一次大冰期,有些人把这三块大陆在晚古生代联在一起,称它为贡瓦纳大陆,看起来不能说是完全牵强附会。然而,他们要把印度搬到非洲,甚至搬到南极大陆附近去,从地壳构造方面考虑,这就很难令人信服。

   (7) 以上列举的几条,大致总结了外国地质工作者对地壳运动问题的一些观点和方法。这些观点和方法,都或多或少对我国地质工作者,在地壳运动问题的认识上,有一定的影响。但是,在我国,也有部分地质工作者,坚持走我国自己的道路,根据我国地质构造发育的特殊优越条件,用地质力学的观点和方法,提出了解决地壳运动问题的总方向,根据这个方向进一步解决火成岩活动的范围和各种矿产分布的规律。

关于大陆壳构造这个词的含义,有两派不同的观点:一派着重地壳表层,用直接或间接的方法可以实际观测到的各种形变;另一派的观点着重地槽、地台和大小地块的区划。不管是根据第一方面的观点或第二方面的观点来分析地壳构造,我们不能不承认地壳运动是问题的实质。而地壳运动之所以发生,总不能离开力的作用。这样,我们就不能不问两派观点的思想基础和他们在不同思想方法基础上进行工作的程序。用第一派观点的地质工作者认为,那些从这个设想、那个假定出发的工作方法,是难免不走进形而上学的死胡同。

 

 

(甲)瑞士苏黎世附近第四纪冰碛物中,白云岩砾石表面被压成小坑的形状。对瑞士地质有重大贡献的海姆曾经注意到这种奇怪的石子,他经过反复考虑认为:砾石表面的小坑,是由于碳酸水的溶解形成的。但小坑边缘所显示那样清楚的棱角表明,不象是由碳酸水腐蚀作用而形成的。

 

 

 

(乙)我国兰田附近山谷冰川的冰碛中带小坑的石子。这个石子是白云质的石灰岩。它表面的小坑边缘也和甲图所示的石子一样,棱角显著。但与甲图所表明的特点有所不同,这个石子的小坑,肯定是由坚硬的小石粒嵌入白云质石灰岩砾石而形成的,有些嵌入的小石粒已经剥落成了小坑,也有小石粒还粘在上面很紧。估计有关山谷冰川的厚度,最多不超过二百米,即石粒当时所受到的压力每平方厘米不到20公斤,大砾石的抗压强度,远远超过这个数值,在冰川中温度也不会升高,所以这种砾石无可争辩地证明,岩石在长期受力,即使在受微弱力量的条件下,也是具有高度塑性的。

 

图1.  山谷冰川底碛中显示塑性形变的砾石

 

   结构这个词,是用来代表构成地壳的各种物质成分组合的形式,也可以说是微观的构造形式。构造这个词,是用来代表岩层和岩体中存在的各种永久性不同性质的形变。

   形变,有弹性和非弹性的区别,但都是由力的作用引起的。一般的说,岩石对短时力的作用,只要不超过一定的强度,是具有弹性的。而在很长时间继续受力的条件下,即使不超过弹性强度,看来仍然是具有塑性的。时间越长,它表现的塑性程度愈大(图1)。岩石对于力的弹性形变反应,随着力的消失,形变也基本消失。这种形变,在岩石中就很少留下痕迹。非弹性形变,必然在岩石中永久保存下来,由于力作用的方式不同,强弱不等,就必然引起相应的不同性质、不同大小的永久形变。这些永久形变的类型很多,其中包括岩层的坳褶、挠曲、褶皱和不同性质、不同大小的断裂,如压性的、张性的、扭性的(剪切性的)、压扭性、张扭性的断裂以及劈理、片理等等。

   从这些构造现象,可以追索力的作用,从力的作用方式,才可以追索地壳运动的方式。我们研究地壳运动的问题,这条道路,看来是解决这个问题的一条正确道路。但这里,存在着原则性的分歧,有些地质工作者习惯于过去传统的方法,把这些构造现象,往往孤立起来看待,或者是把相似的现象,例如互相平行的褶皱,或互相平行的断裂,或互相平行的劈理、片理之类的构造迹象,不管它们的力学性质,等同看待。地质力学工作者们就不同意根据过去这样的习惯来分析地质构造现象,而主张把那些有互相成生联系的构造形象,不管它是褶皱或是断裂,在一个地区发生的各种构造形象,只要它们有相互的联系,而且大体上在相同时期产生的,那就可以把它们当做一个整体看待。这样一个构造整体,称为构造体系。

   关键在于我们怎样知道不同性质、不同大小、不同方位的构造形象,彼此之间有密切的成生联系。这只有积累野外实际工作的经验,尤其是有关矿产分布特点的实践经验,才能认识某些类型的构造形象。在许多地区经常相同或极相似地组合出现。这样,一旦对某一类型的构造体系有初步的认识,我们还必须回到野外实际工作中去,通过实践再实践来检验那个初步的认识是否正确。通过构造类型客观存在的认识,我们才算是基本上掌握构造体系的规律性。运用构造体系的这种规律性,对寻找矿产分布的规律是大有帮助的。必须强调,我们说初步掌握了构造类型的规律性:不等于说完全掌握了它的规律性。必须指出,我们还要进一步深入研究构造类型各个组成部分的特点,以及它们组合形式由于受到某种因素的干扰而发生局部的变化,才能加深我们对那种构造类型的认识。就是说,更确切地掌握了它的规律性,是大有利于寻找矿产分布规律的工作。反过来,在寻找矿产分布规律工作的实践过程中,对有关构造类型的认识会更加细致,更加明确。

   第二派的观点,基本上是由国外传来的传统观点。根据这种观点分析地质构造现象,主要是强调这个地槽,那个地台和其他给予了特殊名称的地块、地带等等构造单元。这些“构造单元”,有些实质上是从古地理的粗略概念转移过来的,有的是把经过了强烈构造运动的地带和地块,孤立地划分出来。这样划分地块和地带都不免带有主观成分。由于带有主观成分,就很难确切地划清它们的范围,就是划清了范围,那也不能回答,为什么地壳中发生了那些独特的地块和地带?为什么在一定的地方、一定的方向出现了那些东西?

   从第一种观点出发,我们对地质构造现象的分析,应该着重地考虑工作方法,才能清清楚楚根据客观存在的实际现象,一步步前进,直到抓住问题的本质。

   地球表面海陆的划分,在漫长的地质时代中,可能有所变更。现今,大陆的面积不到百分之三十。但是,在地壳表层的大陆部分,它的构造形态暴露得比较清楚。现在,我们首先从地质力学的观点,总结大陆构造的特点,然后再看太洋底部构造的某些突出现象。

 

 

 

 

一、大陆构造的主要特点

 

   如果按照上述地质力学的观点和方法来解决大陆构造运动问题,我们就应该立足于确实可靠的构造现象,即构造体系。只有通过实践,逐步扩大观测的范围,落实构造体系的客观存在和它们的主要特点,才能建立起解决问题的牢固基础。我们在这方面的实践,是从我国和东亚大陆濒太平洋地区开始的。在地壳的这一部分,我们发现了若干重要的构造现象。它们反映大规模或局部地区地壳运动的形式。它们的分布特点和排列的规律性,并不局限于这个地区。

   总结我国和东亚濒太平洋地区的地壳构造特点,到现在为止,我们对下面几个突出的类型,已经有所认识:

   (1) 巨型纬向构造体系。这个类型的构造体系,包括若干巨型复杂的东西构造带,每一个复杂构造带自成一个体系。它们的主体是走向东西的复式剧烈挤压带,由走向东西的褶皱带和挤压性断裂构成。同时,有扭断裂与它斜交,张断裂与它垂直。这些,就是这种构造体系的重要特点。

   (2) 经向构造体系。这些构造体系的主体,是由走向南北的挤压带,即单式或复式的剧烈褶皱构成。同时,有扭断裂与它斜交,张断裂与它垂直。在特殊的地带如康藏山岭地区,剧烈的挤压现象,特别集中地表现出来。

   (3) 走向北北东一南南西的平行构造带,又总称为新华夏系构造体系。这个构造体系的主体,是由沿着前述方向伸展的隆起带或褶皱带和含有隆起带的沉降带构成。同时,有扭断裂与它们斜交,张断裂与它们垂直。这个构造体系,是我国和东亚大陆濒太平洋地带的一种特殊构造现象。

   (4) 走向东北一西南的平行褶带群,总称为华夏系或华夏式构造体系。这种构造体系,主要是由走向东北一西南的褶皱、压性和压扭性断裂或劈理、片理等等构成。在褶皱发育的地区,经常有扭断裂与它斜交,张断裂与它垂直。这种华夏构造体系,大都出现于较古老的岩层中,一般较老于新华夏构造体系。但在后者发育的地层中,前者也有时出现。这种较新的,似华夏系的构造,叫做华夏式构造。

   (5) 扭动构造体系。这种构造体系的形式是多样的,但有一个共同的特点,即它们都反映它们所在的地区,经受过扭动作用。这种扭动作用,主要发生在水平面上,即地壳的表层。但有时涉及的深度较大,在深部出现不同程度,不同形式的扭动。

   以上五种构造类型,都各自包括不同的构造体系。在一个地区,可以有几个不同类型构造体系出现,复合在一起,互相干扰,互相穿插,也可以单独在一个地区或地带出现。

属于不同类型的构造体系,主要是根据它们在地面表现的构造特征来鉴定的。就是说,反映地壳水平运动的构造形式。当然,在垂直方面,即地面以下到一定的深度,各个构造体系的各个组成部分有无变化,是个不容忽视的问题。事实上,我们已经在矿产勘探工作中,遇到了不少实例,地面所见到的构造形象,譬如一个背斜(即地层隆起带),往往越到深处,越趋于平缓,甚至完全消失。这种现象,在石油勘探工作中特别具有重要意义。

   地壳表层的构造,在许多地区不见有火成岩类插入其中。这样的构造所组成的构造体系,一般影响地壳的深度不大。但有时在一些构造比较剧烈的地区,有火成岩侵入。侵入的火成岩体,或者受构造体系的控制,或者在一定的程度上控制了构造体系的发展。不管在那种情况下,酸性火成岩,譬如说花岗岩出露的地带或地区,如果是卷入了一个构造体系那样的深度,一般比无火成岩侵入的构造体系较深。如果是有基性岩类(辉绿岩)或超基性岩类(橄榄岩)卷入其中,那样的构造体系的深度就更大,可能在某些场合影响了地幔的上层。卷入一个构造体系的火成岩,也可以是由于地壳表层构造运动,造成裂隙或裂口从深部冒出。这种挤出或冒出的火成岩的类型很多,它们的形状也是多样的,但往往在一定程度上受到有关构造体系的控制。这个问题,对我们寻找金属矿床,是个关键性的问题。

 

 

图2  东亚大陆主要构造体系简图

 

   总起来看,地壳的表层和表层的上部与其下各层的构造,在某些广大地区中往往是不完全一致的,也可以说是脱节的。如果扩大一点范围来看问题,我们可以说大陆的构造,尤其是大陆上层的构造与大洋底部的构造,在很大程度上是不一致的。这个事实,进一步说明了水平运动的重要性。

   大家知道,构造运动的时期问题,一直是地质工作者争论最激烈的问题。在许多剧烈褶皱地带,往往强烈的运动有过多次的反复,而地质工作者最容易见到的运动迹象,大都是属于最新一、两次的运动陈迹。那些古老构造发生的时代,大都是很难找出确凿的证据加以鉴定。

   在古老岩层出露的地区中,后来发生的构造形迹,地质工作者们,往往习惯于把它们当做古老地质时代地壳运动的陈迹看待。这个不良的习惯,往往在分析地质构造的工作中,引起重大的错误。从构造体系的观点看问题,我们既要尽可能确定构造体系形成的时期,又要不受构造体系的组成部分所穿插的岩层和岩体的时代约束。譬如说,现今长城的某些处所,主要是明代重修的,而重修所用的城砖,可能一部分是隋朝的,甚至是秦朝的,你能把一块打了隋朝印记的城砖当做证据,说在明朝补修的那一部分长城是隋朝重修的吗?当然不能。在古老岩石发育的地区,鉴别不同时代的构造体系组成部分,就经常遇到类似的问题。同位素年龄鉴定法,是依靠构造体系的某些组成部分中的矿物来鉴定的。那种矿物可能是在有关的构造体系产生时期来到的,也可能是由古老岩层中固有的矿物质加以改造而形成的。在后者的情况下,它所标志的年龄,就不是古老岩层卷入新构造体系的那些部分的年龄,而是古老岩石本身的年龄。在这方面,还有许多技术上的问题,在此不需深究。

 

(一) 巨型纬向构造体系

 

   属于这个类型的构造体系,在我国境内发育极为良好,已肯定的有三个体系,即:(1)阴山—天山构造带;(2)秦岭一昆仑构造带;(3)南岭构造带。前两条构造带,在地貌上表现得极为明显。南岭构造带,虽然地貌上不象前两条那样明显,而通过物理勘探、特别是航磁测量,在很大程度上,可以证实地壳表层下部,乃至以下的岩层,确实是构成一个东西延长的隆起带,地面上某些花岚岩体向东西延长,以及其他许多断断续续走向东西的构造形迹,也证明了这一点。

   还可能有第四条纬向构造带,在我国境内横亘海南岛。

 

阴山—天山构造带

 

阴山一天山构造带的主体,大致位于北纬40°30′一42°30′之间,但在局部地区较宽或较窄,走向略微转变。往西走,略有偏向西北伸展的趋势,往东走,微微有向东北延伸的趋势。主要是由古老变质岩系、震旦系、一部分古生代与中生代岩层的紧密褶皱和片断的逆掩断裂构成,有些花岗岩体和超基性岩带渗杂其中,有压性的劈理,扭压性、张裂性和扭性断裂伴随。这个构造体系,至少从古生代以来,肯定反复经过多次强烈的构造运动,其中最晚的一次,大约在侏罗纪的末期或者侏罗纪以后。

   在这一带南部边缘的某些段落,曾经发现过比较强烈的横移断裂的痕迹。这一点极堪注意,以后还要提到。

   在这个长达4,000多公里的纬向构造带中,存在着不少受其他构造体系干扰的现象。其中,最显著的是在它的东段,两次受到了新华夏系沉降带的干扰。第一次是在辽河流域,在那里被新华夏系沉降带(又称为新华夏系内向斜)压在底下。但是,通过航测的工作,证明了它仍然潜伏在它应该出现的地位,有时也冒出一点露头,例如在辽宁铁岭。

   再往东去,达到日本海的西岸,又第二次受到了新华夏系沉降带(又称为新华夏系外向斜)的影响,被压在日本海的底下。但是,当它达到了东亚大陆的边缘,出现了一种奇异的构造现象,即千岛群岛和日本列岛这个系列的岛屿在那里相接,形成似挂在大陆边上的两个串珠状的弧形列岛。这个现象,不是偶然的,还有其他类似的现象。

   这个巨型纬向构造体系,不仅局限于我国境内,只要不受其他强大的构造体系干扰,在地球上其他地区也断断续续出露。譬如说在中亚细亚北纬39°一40°之间,有几条横亘东西的剧烈构造带(包括费尔干纳、列宁纳巴德以南的阿拉依什克、土耳其斯坦、札拉依什克以及斯大林纳巴德以北的二迭、三迭纪岩层所组成的紧密褶皱带)出现。由此往西,这个东西构造带,受到了欧亚山字型构造前弧顶部的干扰,在地面不见它的痕迹,但到了土耳其北部濒黑海地带,剧烈东西纬向构造又出现了,在那里叫做阿纳托利亚带。横亘保加利亚中部普兰尼亚纳和巴尔干半岛的巴尔干诸山脉,包括罗多彼山脉,看来也是属于这个纬向构造带的范畴。在它的西段,由于受到了达尔马特亚一阿尔卑斯构造体系的影响,有转向西北的趋势。

   在欧洲的南部,特别是它的东南部,在较新的地质时代,发生了几个大规模的旋扭构造,改变了当地原来的构造形象,撕毁了地壳表层原来在构造上连续的部分,而成为支离破碎的地块。有的上升成为岛屿,有的下降成为深海。在地中海西部,下降的幅度更大,但是在北纬40°一43°左右,仍然存在着比利牛斯和坎塔布连山脉。这条山脉不是严格走向东西,而是稍偏西北。这也是受到了地中海地区发生大规模扭动的影响。须要指出,多数地质工作者都认为,比利牛斯山脉是第三纪时代造山运动的产物,但是有些人在那里做了详细的工作,发现了在古生代时期造山运动的遗迹。

   在大西洋底,也有一些迹象显示横亘东西的构造带。在它穿过北大西洋海岭的地方,它大致位于亚速尔群岛以北不远的海域。在毗连北美的海域中,形成所谓北美盆地的北部边缘。在北美大陆的东部,古老的走向东北一西南的阿巴拉契亚剧烈褶皱带,在纽约和波士顿这两个地点的纬度之间,突然发生转折,走向近东西的奇异现象。在美国西部同一纬度地带,尽管受到了更剧烈的走向西北一东南的科迪勒拉褶皱山脉和所谓大盆地山脉最宽的地带的控制,仍然出现一种奇异的现象,即在这个大致走向南北的地带中,存在着东西延伸颇长的重力异常带(负200~240毫伽),并出现了一条走向东西的尤因他山脉。它是由前寒武纪地层巨型背斜构成的。这条山脉,看来和门德西诺以西、太平洋底的巨大挤压兼平移断裂带,是一脉相承的。

 

秦岭—昆仑构造带

 

   秦岭一昆仑构造带的主体,大致位于北纬32°30′一34°30′之间,但在局部地区有时范围较宽或较窄,走向略微转变。往西走,略有偏向西北伸展的趋势。这个带的秦岭部分,大体上分为两个亚带:北亚带由古老变质岩系组成,挤压现象极为强烈;南亚带主要由古生代海相岩层组成,挤压现象也相当强烈。有些花岗岩体和超基性岩带渗杂其中,并有压性的劈理及扭压性、张裂性和扭性断裂伴随。这个构造体系,至少从古生代以来,肯定反复经过多次强烈的构造运动。其中,最晚的一次,大约在侏罗纪的末期或者侏罗纪以后。

   在这个长4,000多公里的纬向构造带中,存在着不少受其他构造体系干扰的现象,其中最显著的是在它的东段,两次受到了新华夏系沉降带的干扰。第一次,被新华夏系沉降带,在华北平原南部压在底下。同时,在江汉平原以北,又受到了淮阳山字型构造的干扰。然而航磁测量显示,古老岩层的纬向构造带,在华北平原南部和苏北地区还有存在的征象。

   再往东去,这一纬向带,在黄海与东海之间,怎样第二次又受新华夏系沉降带的干扰,现在还不清楚。但是,到了日本九州的北部和日本本岛关东和四国北部,这一剧烈纬向构造帝,又很明确的显示出来。

   在这里,也出现了日本弧形列岛、琉球弧形群岛和这一个纬向构造带交接在一起所形成的奇异现象。

   这个纬向构造带的西部,显然受到了西藏高原的影响,以致它的走向稍偏西北。往西走,受到巴达克山一兴都库什一苏莱曼一伊朗弧形褶带的抑制。但在阿富汗的北部,仍然出现了柯依巴巴等走向东西的褶皱山脉,往西为阿富汗与伊朗之间的南北伸展的山脉所阻挡。

   地中海的海底构造,尤其它西部海底构造,甚为复杂,但在地中海南岸的西部,有几条统称为阿特拉斯的山脉,由古生代和中生代岩层紧密褶皱构成。阿特拉斯西端的走向,差不多是正东西,大部分在摩洛哥境内。它的中段的主要走向,有偏向北东东的趋势,沿着阿尔及利亚和突尼斯濒海地区伸展。近几年来,在这个褶皱山脉中,发现了越来越多的与走向平行的平移断裂。摩洛哥相对往西,突尼斯相对往东移动了150公里以上。有人认为,摩洛哥与突尼斯之间的相对平移运动,都是非洲大陆北部对欧洲南部来说,向东稍偏北发生了移动的结果。不过,突尼斯移动较多,摩洛哥移动较少。还有一种相反的看法。不管实际情况怎样,两个大陆之间这样大规模的相对平移运动,很难避免产生一系列巨型扭动构造形式。这正说明欧洲南部的特殊构造形式。

   美国南部,在北纬35°左右,有一条走向大致东西的乌奇塔山脉。往西去,这条山脉受到美洲西部高原突起的影响,形迹不明。它似乎在阿肯色河和雷德河之间,埋在地下逐渐平伏。在美洲西部走向西北~东南的山脉地带,在洛杉矶以北,突然出现一种奇异的现象,即从北纬40°左右起,一直向东南伸展的这条山脉,在洛杉矶附近突然向东转折,形成圣伯纳迪诺山脉,而在太平洋岸以西,在同一纬度上又出现了圣巴巴拉一系列的岛屿,大致与摩勒大断裂在纬度上是一致的。

   在南半球同样的纬度,也出现了东西向的构造带。显著的例子是,在南非的极南部,南纬34°左右,有几条褶皱相当剧烈、走向东西的平行山脉,突然出现于一个地层比较平坦的地区,从石炭二迭纪到早白垩纪地层,都卷入了这些横亘东西的山脉褶皱。在挤压强烈的地段,褶皱向北倒复或成断裂向北逆掩。褶皱运动,看来是不限于早白垩纪以后,而是从石炭二迭纪到白垩纪的这一段漫长的历史时期中,发生过好几次。每次褶皱的方向,大致都是走向东西的。有些人把这条所谓开普褶皱山脉,和非洲西南角沿海地区走向北北西的褶皱带联系在一起,作为一个整体看待。这是错误的。因为,后者褶皱的程度比较缓,发生的时期也不同。

   在南美洲的同一纬度上,即在布宜诺斯艾利斯附近和它以西的地带,可能也存在着一个走向东西的构造带,但尚未能肯定。

 

南岭构造带

 

   南岭构造带的主体,大致位于北纬24°一25°30′之间,在个别地区可以散布到北纬26°左右。其东段和中段,主要是由古生代和中生代岩层的褶皱和大批花岗岩、以及分布面积不大广泛的变质岩系构成。它的西部即桂北、滇北地带,主要是由古生代岩层局部褶皱或走向东西隆起带反映出来。在中国西南部,南岭构造带受到其他构造体系的干扰极为强烈,所以在地表很少暴露它存在的迹象,但也不是影迹无踪的。例如,横断广西的中部,就有一些走向东西的褶皱,东起富川、钟山、贺县,西达宜山、河池。在滇北紧密褶皱的地区中,如北起鹤庆,南到安宁以南,也夹杂着东西向褶皱的分散片段。

   在印度的中部,有一个隆起的地带,包括凯姆尔丘陵及其东南地带。在这个地带,古老变质岩系带着贡瓦纳系(石炭二迭纪到侏罗纪)上升,形成一个东西方向延伸的地带。它的位置在北纬24°左右,是否在构造上和南岭带相当,值得进一步研究。

   在阿拉伯海湾的北部海底,有人曾经发现过走向东西的山脉,在纬度上,大致与南岭相当。但这个海底的隆起带,在构造体系上究竟是否属于南岭带,尚待进一步调查。

   在南半球非洲大陆上,南纬25°一26°之间,有一条极特殊的各式各样火成岩的活动带,叫做布什维尔德复杂火成岩带。在德兰士瓦的南部,东西长达400公里以上,南北宽90余公里。构成这个复杂火成岩带的岩石,有酸性、基性火山岩流,也有酸性、碱性、基性和超基性岩侵入体,以及和这些侵入体密切相连的各种矿产。这个火成岩带的活动时期很长,可能是间歇性的,大约到中生代初期,基本上停止了。

在澳大利亚中部,南纬25°左右,有一条由古老岩层构成的近于东西的马斯格雷夫山脉。其中断裂十分发育,有些部分近于直立,有的倾斜比较平缓。一般认为,在寒武纪以前,这条山脉已经形成了,并且僵化了。是否已经僵化了?看来,还不能肯定。它是否是南半球代表与南岭构造带相当的一个段落,现在还很难确定。

 

   还有其他若干的纬向构造带,似乎是具有全球意义的。横亘我国海南岛的纬向构造带,其纬度位置,大致在18°一20°之间。老挝中部山岭看来是属于这一纬向构造带。往东去,它恰好穿过由台湾北部山脉、火烧岛、红头屿以及巴坦群岛、巴布延群岛反映出来的一个弧形构造与吕宋交接的处所。这个带的纬向位置,和横穿中美的帕拉斯地向斜,以及和它有关的紧密褶皱带大致相当,也是和太平洋东部的克拉里用大断裂所在的纬度相当的。在加勒比海的北岸,古巴南部到日斯巴尼亚岛,也存在着一条显著的走向东西的复杂构造带。这个带,大西洋底是否存在?或者以什么形式存在?目前,还不清楚,但在佛得角群岛的北面,看来是有强烈反映的。

   更重要的还有两条纬向构造带。一是沿着加勒比海南岸、南美洲北边的一条巨大的平移构造。它在地下越过中美狭窄的陆梁,到太平洋方面和克利帕顿巨型平移断裂带连接。它的位置在北纬l0°左右。一是大致在北纬5°到南纬5°之间的巨大平移构造带,在大陆上即地壳的表层上反映不太清楚,而在太平洋方面和大西洋方面的海底构造中,反映却极为强烈。同一构造带,在东南亚方面,由印度尼西亚列岛和有关的海域的构造,特别突出地表现出来。它们和中美以及加勒比海海域周围的岛屿一样,清楚的标志着,有关的北半球大陆部分和南半球部分,曾发生过,可能现在还在继续发生巨大的相对的平移运动。由于这种平移运动,在这两个地带就产生了极相类似的,以加勒比海和班达海为旋涡的巨型旋卷构造。

(待续)

 

原著: 李四光《天文 地质 古生物》1972年科学出版社,p.83-115

 

翻录者:     陈立军        2014.1.8

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