Hiroseite分享 http://blog.sciencenet.cn/u/chunyinzhou 讨论地球深部研究进展(SEDI)的纯科学博客

博文

中国现今大地构造格局

已有 17478 次阅读 2011-2-20 13:28 |个人分类:地学基础|系统分类:教学心得| 青藏高原, 中国大陆, 大地构造, 华北克拉通

中国现今大地构造格局
 

(周春银)

 

(说明:前人在不同时期对中国大地构造单元已经有过系统的划分,每种划分方案均具有其广泛的代表性,大家可以根据自身研究的特点运用。本文只是对现今中国大地构造格局进行浅略地介绍,并不作详细地构造划分,因为构造单元的划分需要大量的研究积累资料,我个人并不具备这个能力。本文所讨论的构造单元主要是基于相关的地球物理研究文献。另外,关于具体的构造单元划分以及构造事件(运动)时间等,随相应的时空变化以及各研究而不同,尚有部分争议,本文在讨论中可能会主观选择其中的某观点,在叙述中也可能会加入个人的一些观点,请注意。关于中国大地构造单元的划分,已有不少地学大师如黄汲清、王鸿祯、李春昱、任纪舜等对此有过重要的阐述;可以参考2009年潘桂堂等《中国大地构造单元划分》一文,对于中国大地构造演化和分区等具有较为详细的总结;另外可以参考万天丰2007年《中国大地构造学纲要》一书(网上有pdf版下载))

相关文献下载:

(1)潘桂堂:潘桂堂-2009-中国大地构造单元划分.pdf

(2)白登海:青藏高原东部下地壳流动 2010-Nature Geoscience-Crustal deformation of the eastern Tibetan plateau reveal.pdf


    中国地处欧亚大陆东南缘、印度板块和太平洋(菲律宾)板块交汇位置(图1),地表起伏巨大,经历了漫长的地质演化过程,是地球上地质构造最复杂的地区之一。区内青藏高原被称为世界屋脊,喜马拉雅山脉中珠穆朗玛峰全球海拔最高,同时全球海拔最低点也十分靠近中国大陆(陆上海拔最低贝加尔湖,海底海拔最低马里亚纳海沟)。中国大陆同时又受世界两大地震带(环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带)影响,地震等地质灾害频发(最近如2008年8.0级四川大地震和2010年7.2级玉树地震)。中国大陆板块内部构造变形复杂,使之成为世界著名的板内构造和大陆动力学研究的热点地区之一。另外,西北太平洋板块在东亚(以及东南亚)地区的深俯冲作用,形成了世界上最典型的沟-弧-盆(trend-arc-basin)体系,是研究火山活动、板块俯冲、中深源地震等极好的地区。因此,了解和认识现今中国大地构造格局,具有重要的意义。
 


 


图1. 中国及临区主要的构造单元(Zhao et al.,2011). 说明:彩色指示地形的起伏变化,白线指示板块边界,灰色线指示大断裂以及区内主要的构造板块边界,黑色三角指示主要的火山。相类似的图如下图(Huang and Zhao,2006)

 


 
常用术语
临区板块:Pacific Plate 太平洋板块 Philippine Sea Plate 菲律宾板块 Indian Plate 印度板块 Kazak Shield 哈萨克地盾 West Siberia Plain 西西伯利亚平原 Sino-Korean Craton 中朝板块 North China Craton(NCC) 华北克拉通 Yangtze (para-)Platform(Block) 扬子(准)地台(板块) Cathaysia Block 华夏板块(注:对于华夏板块的认识目前比较有争议,这里暂且以“华夏板块”称呼)
临区海洋:the Pacific (ocean) 太平洋 Sea of Okhotsk 鄂霍次克海 Japan Sea 日本海 Bohai Bay 渤海湾 Yellow Sea 黄海 East China Sea 东海 South China Sea 南海
平原盆地:North China (rift)Basin(HBB) 华北(裂谷)盆地(平原) Sichuan Basin 四川盆地 Jungger Basin 准葛尔盆地 Tarim Basin 塔里木盆地 Qiadam Basin柴达木盆地 Ordos Basin 鄂尔多斯盆地
山脉(系):Himalaya Mountains 喜马拉雅山 Pamir 帕米尔 Tian Shan 天山 Kunlun Mountains 昆仑山 Altay Mountains 阿尔泰山 Qilian Mountains 祁连山 Qinling-Dabie-Sulu Orogens 秦岭-大别-苏鲁造山带
青藏高原:Himalaya Block 喜马拉雅地块 Lhasa Block 拉萨地块 Qiangtang Block 羌塘地块 Songpan Ganzi Fold Belt 松潘甘孜褶皱带
火山活动:Japan islands 日本诸岛 Wudalianchi 五大连池 Changbai Mountains 长白山 Tengchong 腾冲
 
    中国大陆主要包括三大板块/克拉通(中朝、塔里木、扬子)以及三大构造域(特提斯、古亚洲、环太平洋),这是对中国大地构造格局的总体概括。
 
中国东部(Eastern China)
 
    这里中国东部地区主要包括了东北地区、华北大部分地区、山东江苏部分江淮地区等。之所以将东北地区也划入中国东部考虑是因为东北及华北地区在地球物理上(上地幔结构)均受西北太平洋的俯冲影响。
 


图2. 东北地区主要构造单元(Li and Niu,2010)
 


    东北地区以东北平原(松辽盆地)断陷盆地为主要特征,板内有火山活动(五大连池和长白山地区),西北为近NS走向的大兴安岭-太行山北段,属兴-蒙造山带的一部分。东北地区总体上构造运动不是十分剧烈,这里不作详述。
 

 


图3&4. 华北克拉通主要构造单元(两图分别来自Chen et al.,2009和An et al.,2009)
 


华北克拉通(North China Craton,NCC)


       华北克拉通(中朝板块中国境内部分)是世界上最古老的克拉通之一,保存有38亿年的基底岩石。NCC经过漫长的地质构造运动,分为三部分:西部鄂尔多斯地块,是一古生代-中生代盆地;中间过渡区(Trans-North China Orogen);东部华北地块,变形微弱。西部地块(West Block, WB)相对较为稳定,内有银川-河套裂谷系(Yinchuan-Hetao rift system)发育,北部阴山,南部靠近黄土高原。中部过渡区内发育NNE太行山和吕梁山,陕西-山西裂谷系以及汾渭地堑纵贯其中,东北燕山毗邻东部地块。东部华北地块(East Block)以渤海湾盆地(Bohai Bay Basin, BBB)为中心,东部NNE郯庐大断裂穿过山东,形成大别苏鲁超高压构造变质带东段,其西为鲁西隆起(uplift)。
 


图5. 华北克拉通主要地质构造单元(Zhai and Santosh,2011)Jiaoliao  Block (JL), the Qianhuai  Block (QH), the Ordos Block (OR,上图中作者表示为ER,可能是错误标记,作者注), the Jining Block (JN), the Xuchang Block (XCH), the Xuhuai Block (XH) and the Alashan Block (ALS)
 


       大量研究表明,NCC内各地块在地球化学、岩石学、地球物理等方面具有较大的差差异,其中近年来最关注的热点问题是NCC岩石圈的演化,尤其是东部克拉通(有时华北克拉通NCC这一称呼也专指东部地块,西部称为鄂尔多斯地块(盆地))岩石圈减薄特别明显,从古生代时的~200km减少到目前的大约80km,而且目前的厚度也远比中生代时减薄很多。关于NCC岩石圈减薄机制,有众多的模型,其中较为流行的两种模型分别是拆沉作用(delamination)和热机械-化学侵蚀(thermomechanic and chemical erosion);另外关于岩石圈减薄的时间和幅度,也具有较大的时空差异性,难于达成一致的认识。
 
华南地区(South China)

 

图6. 中国大陆构造单元简图(Chen et al.,2010)
 


       华南地区(板块)主要包括扬子板块(克拉通,地台等称呼有一定的争议)和华南褶皱带,是由扬子板块和华夏地块(包括华南褶皱带和向东水下部分)拼合而成。四川盆地有时会根据具体研究的需要而被当作独立的单元。印支期华北板块和扬子板块(华南板块)的陆陆碰撞拼合,是一次特别重要的地质事件,形成了秦岭-大别-苏鲁造山带,奠定了现今中国中东部构造格局的基础。扬子板块内部沉积作用明显(如西南大面积石灰岩覆盖区),构造运动不是很强烈。而华南地区(华夏地块)的主要特点是大面积的岩浆岩的出露,是研究岩浆作用极好的地区,晚中生代的岩浆作用被认为与古太平洋板块的俯冲作用有内在的成因联系(请参考南大周新民老师的研究成果等)(当然这一问题还需要更多的研究)。
 


图7. 西南地区构造简图(Wang et al.,2010)
 


       西南地区构造较为复杂,地处多个板块边缘交汇处,这里常常被当作印度-青藏高原碰撞形成的“挤出构造”。东临四川盆地、扬子板块和华南褶皱带,内部主要有松潘甘孜褶皱带、羌塘地块以及拉萨地块的东南分支部构成,西南毗邻印度板块和孟加拉板块,南部是印支板块,周围及内部有多条断裂(缝合带)发育。
 
 
西北地区(Northwest China)
 


图8. 中国大陆构造单元简图(Li and van der Hilst, 2010)
 


       西北地区以盆山构造体系为特点,东北为阿尔泰山,西北毗邻哈萨克斯坦,内部南北分别发育准葛尔和塔里木盆地,两者之间为天山。西部紧邻帕米尔地区,向东延伸至阿拉善地区以及祁连山区,南部为青藏高原北缘昆仑山脉,昆仑山向东延伸为阿尔金山。
 
青藏高原(Qinghai-Tibet Plateau)
 
       青藏高原地区受印度板块的强烈快速俯冲作用,在过去的50Ma里迅速隆升形成现今的世界屋脊,吸引了世界范围内的关注。青藏高原的隆升,对中国大陆的构造格局产生了极其深远的影响。但是作者学识有限,这里对于青藏高原的隆升演化过程以及相关的地质构造的时空分布将不作讨论;其内部部分地块以及边界的划分,不同学者可能也有不同的认识。
 


图9. 青藏高原地区主要构造单元(Kind et al.,2002) MBT (Main Himalaya Thrust), MCT (Main Central Thrust), YZS (Yarlung-Zangbo suture),BNS (Bangong-Nujiang suture), JRS (Jinsha River suture), KF (Kunlun Fault), and ATF (Altyn Tagh Fault).
 


       青藏高原北缘和塔里木盆地以阿尔金断裂为界,东北为柴达木盆地,由北向南依次主要为松潘甘孜地块、羌塘地块、拉萨地块和喜马拉雅地块,这些地块之间分别以金沙江缝合带、班公-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带为界。这些地块内部根据具体研究目的可能会再细分为一些微地块,这些(微)地块之间的边界可能也具有一定的争议,地块和边界(断裂、缝合带)的名称也会随之略有变化(如图9和10)。


图10. 青藏高原地区地质构造图(Zhou and Murphy). AKMS, Ayimaqin-Kunlun Mutztagh suture; BNS, Bangong-Nujiang suture; IYS, Indus-Yalu suture; JS, Jinsha suture; MFT, Main Frontal thrust; MBT, Main Boundary thrust; MCT, Main Central thrust; STD, South Tibet detachment; GCT, Great Counter thrust; ATF, Altyn Tagh fault; LM, lithospheric mantle.
 
       青藏高原地区的一个突出特点就是具有加厚的地壳(以及岩石圈),地壳厚度达80km;相关的研究也表明青藏高原的地壳厚度在空间上也存在着一定的差异,这与印度板块的俯冲过程可能具有一定的关系,青藏高原周缘其他板块也会有一定的影响。另外一个热点问题是青藏高原下地壳的流动,关于这一问题具有较多的争议,作者学识有限在此不作讨论,可以参考白登海2010年Nature Geoscience文章(中科院对该文章的介绍 http://www.igg.cas.cn/xwzx/yjcg/201004/t20100419_2824829.html)。
 
  
主要参考文献:
 
An, M., M. Feng, and Y. Zhao (2009), Destruction of lithosphere within the north China craton inferred from surface wave tomography, Geochem. Geophys. Geosyst., 10, Q08016, doi:10.1029/2009GC002562.


Denghai Bai, Martyn J. Unsworth, Max A. Meju, Xiaobing Ma, Jiwen Teng, Xiangru Kong, Yi Sun, Jie Sun, LifengWang, Chaosong Jiang, Ciping Zhao, Pengfei Xiao and Mei Liu. 2010. Crustal deformation of the eastern Tibetan plateau revealed by magnetotelluric image. NATURE GEOSCIENCE, 3(5), 358-362.


Chen, L. Cheng, C. and Wei, Z. (2009) Seismic evidence for significant lateral variations in lithospheric thickness beneath the central and western North China Craton, Earth Planet. Sci. Lett. 286, pp. 171–183.


Chen, Y., F. Niu, R. Liu, Z. Huang, H. Tkalčić, L. Sun, and W. Chan (2010), Crustal structure beneath China from receiver function analysis, J. Geophys. Res., 115, B03307, doi:10.1029/2009JB006386.


Huang, J., and D. Zhao (2006), High-resolution mantle tomography of China and surrounding regions, J. Geophys. Res., 111, B09305, doi:10.1029/2005JB004066.


Kind, R. et al., 2002. Seismic images of crust and upper mantle beneath Tibet: evidence for Eurasian plate subduction. Science, 298(5596): 1219-1221.


Li, C., and R. D. van der Hilst (2010), Structure of the upper mantle and transition zone beneath Southeast Asia from traveltime tomography, J. Geophys. Res., 115, B07308, doi:10.1029/2009JB006882.


Li, J., and F. Niu (2010), Seismic anisotropy and mantle flow beneath northeast China inferred from regional seismic networks, J. Geophys. Res., 115, B12327, doi:10.1029/2010JB007470.


Liang, X., Y. Shen, Y. J. Chen, and Y. Ren (2011), Crustal and mantle velocity models of southern Tibet from finite frequency tomography, J. Geophys. Res., 116, B02408, doi:10.1029/2009JB007159.


Wang, Z., D. Zhao, and J. Wang (2010), Deep structure and seismogenesis of the north-south seismic zone in southwest China, J. Geophys. Res., 115, B12334, doi:10.1029/2010JB007797.


Zhai, Mingguo, Santosh, M., The Early Precambrian odyssey of North China Craton: A synoptic overview, Gondwana Research (2011), doi:10.1016/j.gr.2011.02.005 (in press)


Zhao, D., Yu, S. and Ohtani, E., 2011. East Asia: Seismotectonics, magmatism and mantle dynamics. Journal of Asian Earth Sciences, 40(3): 689-709.


Zhou, H and Murphy, M.(2005) Tomographic evidence for wholesale underthrusting of Indian beneath the entire Tibetan plateau, J. Asian Earth Sci. 25, pp. 445–457.



http://blog.sciencenet.cn/blog-92454-414820.html

上一篇:Nature发文纪念板块理论创始人之一Jack oliver
下一篇:世界上最硬人造金刚石是如何炼成的

9 陈辉 田兵伟 杨学祥 朱志敏 张骥 杨贵才 宁进良 沈妙根 焦立果

发表评论 评论 (23 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-8-3 17:00

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部