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朝鲜半岛的成因机制

已有 8777 次阅读 2014-9-24 13:21 |个人分类:岛弧成因|系统分类:论文交流| 成因, 大地构造, 朝鲜半岛, 大陆漂移, 郯庐断裂

朝鲜半岛的成因机制

The dynamic mechanism of the Korean peninsula

(本文主体为2014年第七届全国构造地质与地球动力学学术研讨会报告内容)

梁光河

2014-9-24

一句话摘要:朝鲜半岛是伴随着郯庐断裂的大型走滑活动,从中国大陆被撕裂后裂解漂移出去到达当前位置的,渤海和黄海也由此生成。


   朝鲜半岛是一个很特别的半岛,它与中国北方大陆密切连接,其成因机制一直存在很大争议,本文结合最新研究成果试图给出一个合乎逻辑的新解释。

一、朝鲜半岛研究概况

朝鲜半岛从地质构造上来讲包括个地块和个结合带(图1)。个地块分别是:

(1) 狼林地块

(2) 京畿地块

(3) 岭南地块

个结合带是:

(1) 临津江带

(2) 沃川带


1 朝鲜半岛区域地质概图(据杨金玉,2009

关于朝鲜半岛张文佑(19831986)很早就给出了一个构造模式,该模式可以归结为三点:(1)朝鲜半岛归属于中朝断块;(2)昆祁秦褶皱系为扬子和中朝断块在中国大陆的结合带;(3)中朝与扬子在朝鲜半岛西侧海域内为断层接触。

刘光鼎和朱夏(1992)基于地球物理场也给出了另外一个构造模式。基本观点是:大别-临津江结合带、江绍沃川结合带分隔开了华北、扬子、华南块体。把狼林地块归中朝板块、京畿地块归扬子、岭南地块归华南。其后有很多研究人员持相似的观点,仅结合带的具体位置有所不同。

目前关于朝鲜半岛的成因模式至少有6种(杨金玉,2009 ),它们大体都是在上述2种模式上的改进,分别是:

(1) Yin An (1993)提出的构造模式;

(2) Oh Changwan (2006a)提出的构造模式;

(3) Zhang Kaijun (1997)提出的构造模式;

(4) Chang Kihong (2001)提出的构造模式;

(5) Ishiwatari Akira (2001)提出的构造模式;

(6) 郝天珧等(2004)提出的构造模式

朝鲜半岛的地质构造在诸多方面和我国华北具有显著的一致性,岩石学证据表明朝鲜半岛和华北具有相同的前寒武纪基底地质演化(钱祥麟,1986Lee1987Peak1993;翟明国;2007)。特别值得注意的是,翟明国院士数年前就提出朝鲜半岛和华北过去应该属于同一个陆块,他通过大量研究发现:朝鲜半岛上平南盆地和太白盆地与华北有相同的沉积层序和沉积特点,古生界都缺失志留系,泥盆系及下石炭统,因此推断朝鲜半岛和华北在晚古生代之前属于同一陆块(翟明国,2007

黄海东缘断裂与济州岛南缘断裂以及青岛-五莲-荣成断裂组成了中朝板块和扬子板块的’Z’型边界(万天丰,2003)。根据在朝鲜半岛京畿带前寒武纪岩石获得有230Ma高压多硅白云母Ar/Ar年龄,将临津江带和京畿杂岩带大部作为苏胶造山带的东延部分,命名为苏胶-临津造山带(任纪舜等,1999)。根据重力场和地震层析成像,朝鲜半岛西侧黄海地区属于扬子块体,东侧整个朝鲜半岛属于中朝块体,扬子推覆于中朝之上(郝天珧,2008)。韩国也有学者认为这里存在一条断层,但解释为转换断层(Chang,2001)。

翟明国和郭敬辉的研究表明(翟明国等,2007 ):

1)朝鲜半岛的3个陆块,具有与华北克拉通相似的变质基底,即主要陆壳的形成是在2 500~2 800 Ma期间;古元古代岩石组合非常相似;并经历了1 850~1 900 Ma的强烈的变质事件,有大量同期的花岗岩侵入。

2)在古元古代晚期和中元古代早期,发育了非造山侵入岩浆岩组合,以及与华北辽东地区可对比的中元古代裂陷槽。

3)朝鲜半岛的古生代沉积盆地与华北有相同的沉积层序和沉积特点。

4)京畿陆块西南部的洪城杂岩有榴辉岩-超镁铁岩组合,围岩是花岗质和奥长花岗质片麻岩,具有900~1 000 Ma的成岩年龄,以及~230 Ma~400 Ma的变质年龄。可以说明朝鲜半岛出露有与苏鲁造山带或者秦岭造山带类似的岩石。 

朝鲜半岛三个地块( 狼林、京畿和岭南地块)从基底到盖层具有与华北克拉通相似的岩石组合、地层古生物及地质演化特征(Zhai et al. , 2005b,2007a, b; Kim et al. , 2001; 万天丰, 2001; Sag ong etal. , 2003; Jeong et al. , 2000; Choi et al. ,2003;唐贤君等,2010) 。朝鲜半岛两个主要古生代盆地(平南盆地和太白山盆地) 与华北同时期盆地在沉积学、地层学、同位素地球化学和各代表性时代地层接触关系均具有可对比性(Lee and Lee, 2003; Jeong et al. , 2004;Kim et al. , 2005; Zhai etal. , 2007a; Kwo n et al. ,2006; 李忠等, 2009) 。临津江带和沃川带均为板内构造带(马寅生等, 2007; Lee et al. ,1998)

杨志坚等(1985)从七个方面的详细论述表明,朝鲜半岛和我国的华北具有几乎完全相同的构造和地质背景,这七个方面分别是:

(1)       大地构造对比一致;

(2)       前寒武纪岩系相似;

(3)       古生代沉积地层和化石相似或相同;

(4)       岩桨岩与矿化特征相似(胶东半岛燕山早期花岗岩类, 不论岩石性质、侵位年代、岩体规模、岩石类型, 与京畿地区的大宝期花岗岩类基本一致的。特别是与“玲珑期花岗岩”有关的含金石英脉, 东延过黄海后, 即为著名的“朝鲜型含金脉)。

(5)       构造运动与古构造线方向一致;

(6)       航磁场和重力场延展能很好衔接;

(7)       古地理分带一致。

由此我们得到一个重大科学问题:朝鲜半岛与中国华北大陆为什么如此相同?难道是从中国大陆分离出去的?如果是从中国大陆裂解漂移出去,那么其裂解漂移模式和动力机制又是什么?

二、朝鲜半岛从中国大陆分离出去的十大证据

这里我们给出一个朝鲜半岛新的成因模型,那就是朝鲜半岛是从中国大陆裂解漂移出去的,因此与中国大陆无论从哪个方面都具有良好的一致性,这个模型印证了前人的研究成果。

对比之前,我们需要对朝鲜半岛进行地块分割(图2),将它们分割为块体A和B,分割依据包括两个方面,(1)地层、构造、岩浆岩的突变,(2)地形地貌特征突变。块体的西侧以郯庐断裂为界。

图2朝鲜半岛区域地块分割图

下面分别用十个证据说明,朝鲜半岛是从中国大陆分离漂移出去的,这十个证据分别是:

1 地块外形复原吻合良好(图3,4);

2 地块地形地貌复原吻合良好(图5);

3 地块地质图复原吻合良好(图6);

4 火成岩的分带及延伸的一致性良好(图7);

5 重力和磁异常分带一致性衔接良好(图8,9);

6 朝鲜半岛裂解漂移后的尾迹及前方山脉符合新大陆漂移模型特征(图10,11);

7 朝鲜半岛与中国东部大陆矿带一致性(图12),特别是北朝鲜及辽宁东部与胶东半岛都具有丰富的金铜矿资源,而韩国与中国的青岛到杭州湾都是贫矿区(以煤系地层为主);

8 郯庐断裂复原后金刚石矿和煌斑岩吻合良好(图13,14);

9 郯庐断裂复原后金刚石矿中橄榄岩的年代和矿物成份分布的一致性良好(图15,16);

10 日本2011年9级大地震引起的同震位移表明朝鲜半岛位移大而中国大陆位移小,说明黄海还在裂解中,而且横切朝鲜半岛的地质剖面存在北东向的逆冲和推覆构造(图17,18)。

也许有人说朝鲜半岛出露大量岩浆岩,而华北没有,因此对比不上。其实这是一个误区,随着朝鲜半岛被拉开,南黄海和北黄海、以及长江以北的华北自白垩纪到新生代一直处于沉降中,其间发育了多个巨厚(数千米的新生代盆地。因此华北的花岗岩应该都沉入地下深处,它们和朝鲜半岛当然无法对比。北黄海盆地的构造演化历史也说明朝鲜半岛的分离主要发生在新生代。

图3朝鲜半岛块体外形复原图(据谷歌地图修编)

图4朝鲜半岛和日本块体综合外形复原图(据谷歌地图修编)

图5朝鲜半岛块体地形地貌复原图(据美国NOAA修编)

图6朝鲜半岛块体地质复原图(据世界地质图修编)

图7南黄海及周边火成岩分布(据杨金玉,2009修编)

图8鲜半岛区域重力异常分带(据李庆谋2013修编)

图9南黄海-东海海区航磁等值线图(据杨志坚,陈玉华,1985)

图10朝鲜半岛裂解漂移后的尾迹(据谷歌地图修编)

图11朝鲜半岛裂解漂移后的尾迹及前方山脉(据NOAA修编)

图12朝鲜半岛与中国东部大陆矿带一致性(据谷歌地图修编)

图13 郯庐断裂区域地质图及特种岩矿分布(据中国地质图修编)

图14郯庐断裂综合复原图(据中国地质图修编)

图15 橄榄岩的位置及年代分布图

图16 地幔橄榄岩镁元素分布特征

图17 日本9级大地震引起的同震位移表明朝鲜半岛位移大而中国大陆位移小,说明黄海还在裂解中

图18 横切朝鲜半岛的地质剖面存在北东向的逆冲和推覆构造

   以上10项证据都指向朝鲜半岛应该是从中国大陆裂解漂移出去,如此多的证据不可能是巧合。这种裂解和漂移的模式和动力机制是怎样的呢?

三、朝鲜半岛裂解漂移新模式

朝鲜半岛在裂解之前处于欧亚板块被印度板块挤压所形成的下地壳流上,也就是说朝鲜半岛陆块下面岩浆上涌,因此朝鲜半岛在漂移过程中,只有很薄的陆块(估计大约有2到5公里深度甚至更小)发生了裂解漂移,因此使得朝鲜半岛以一种特殊的类似双体船的模式发生裂解和漂移(图19)。两端由于切割较深,引起岩浆上涌,形成南、北两个岩浆带。而块体中间以一种近似水平的状态滑过当前的黄海地区,在黄海仍然留下了两个古老的盆地(南、北黄海盆地)。证据是在黄海的地震勘探剖面上存在T区域不整合界面(实际是T2到T4),该界面就应该是朝鲜半岛滑过黄海的切削滑动面(图20)。该界面之上的沉积物Q+N应该是朝鲜半岛滑过后新的沉积物。这个逻辑很简单,那就是这个比较水平的T区域不整合面只存在于黄海地区,在东海和南海并不存在。因此我们不能说在十几个百万年这个较近的时期,东海、南海和黄海被什么东西割裂开了,而只能用这个模式才能得到合乎逻辑的解释。

为什么会存在这种双体船的运动模式?道理很简单,朝鲜半岛南部和北部存在古老的岩层PTPZ,因此密度大更重,而中间以密度较小较轻的花岗岩为主(图19右下。

图19 朝鲜半岛裂解漂移的双体船模式

图20 黄海地区地震勘探剖面(据杨金玉,2009修编)

四、朝鲜半岛裂解漂移动力机制

朝鲜半岛的成因机制到底是怎样的?根据新的大陆漂移模型北美洲板块和欧亚板块软碰撞形成的巨大压力,结合印度板块向北的强力挤压,使得欧亚板块东缘裂解(被掰开),直接影响了中国的构造发展格局(图21),并提供了动力使得朝鲜半岛发生裂解日本列岛的裂解漂移。同时也由此引发了环太平洋西北部的各个陆块的列解和漂移,并形成了多个岛弧。特别是原来位于马里亚纳海沟西部的一个长条形陆块向北漂移到达当前的位置并与欧亚板块拼合,形成当前的锡霍特山脉。锡霍特陆块在与欧亚板块拼合过程中发生碰撞,对欧亚板块边缘产生了巨大的北向(剪切)推力,由此加速了我国东部的裂解,并使得郯庐断裂发生新一轮的走滑活动(图22)。

图21欧亚板块东缘受力示意图及锡霍特陆块漂移图(据任纪舜等,2013修编)

图22欧亚板块东缘受力示意图及锡霍特陆块漂移放大图(据任纪舜等,2013修编)

图23 欧亚板块宏观受力示意图(据嵇少丞修编),图中黑色箭头分别和表示印度板块向北的推动力、欧亚板块从大西洋裂解漂移的推动力和北美洲板块软碰撞推动力。说明欧亚板块东侧整体处于一个涨裂环境下。

总之,朝鲜半岛的成因机制是和郯庐断裂的成因密切联系在一起的。朝鲜半岛是从中国大陆分离出去的。这只是理论上的意义,实际应用中还有现实的意义。比如我们从胶东半岛与朝鲜半岛的裂解可以推测辽宁东南部(丹东地区)也应该有金矿富集带,因为在分裂之前它们处于一个地块上,而且北朝鲜也具有与胶东半岛同类型金矿。这为矿产资源的战略选区具有重要指导意义。

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