板塊沉積學(xué)與構(gòu)造古地理分析

陳若旭

（湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊(duì)，湖北 武漢 430000）

板塊沉積學(xué)以造山帶構(gòu)造為背景，以巖石圈動(dòng)力學(xué)為成因解釋基礎(chǔ)，依據(jù)造山帶地層、沉積、古生物、構(gòu)造及巖漿作用等方面基礎(chǔ)資料，探討造山帶沉積盆地形成和展布，內(nèi)部物質(zhì)組成和演化特征，重塑各版塊的古地理、古構(gòu)造格局及巖石圈動(dòng)力學(xué)特征。

一、板塊沉積學(xué)的特點(diǎn)及研究方法

（一）板塊沉積學(xué)的特點(diǎn)

板塊沉積學(xué)的重點(diǎn)是研究板塊邊緣，即造山帶的沉積作用。造山帶內(nèi)沉積盆地是經(jīng)后期造山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈影響變形消失了的盆地，其特點(diǎn)：

1.盆地的原型，充填物的原始狀態(tài)和相互關(guān)系，甚至各地質(zhì)單元之間的相互關(guān)系都變得支離破碎而模糊不清；

2.盆地內(nèi)地層復(fù)雜變形，原始層序多不復(fù)存在，難以建立正確的地層系統(tǒng)；

3.造山帶盆地沉積物一般都經(jīng)區(qū)域變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)、巖石組分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同程度破壞，不易進(jìn)行沉積學(xué)分析；

4.造山帶盆地內(nèi)沉積物性質(zhì)、厚度側(cè)向變化劇烈，化石少，為區(qū)域地層對(duì)比和沉積對(duì)比帶來(lái)困難，因此與傳統(tǒng)地層學(xué)、沉積學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)相比，從理論上到實(shí)際操作都有很大不同。

（二）研究方法和技術(shù)路線

板塊沉積學(xué)研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，這是由造山帶本身的結(jié)構(gòu)、沉積和構(gòu)造的復(fù)雜性決定的。在板塊沉積學(xué)研究中，應(yīng)著重考慮地層、沉積和構(gòu)造三個(gè)子系統(tǒng)。又分三個(gè)層次，根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)現(xiàn)存的物質(zhì)記錄，通過(guò)專題研究和綜合分析，分別確定各子系統(tǒng)的系統(tǒng)綜合特征。爾后進(jìn)行更高層次的綜合研究，以確定盆地的形成、演化及動(dòng)力機(jī)制。

二、地層的沉積類型和沉積組合

（一）沉積類型

劃分沉積類型的依據(jù)，即穩(wěn)定和活動(dòng)程度的具體表現(xiàn)：

物質(zhì)成分：成分成熟度以及火山物質(zhì)的有無(wú)和比例

沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造：分許磨園、層面構(gòu)造和層理類型

地層層序和幾何形體：韻律、旋回的頻度及形態(tài)（席狀等）

其它特征：如厚度（單位時(shí)間內(nèi)）、間斷性質(zhì)（單位時(shí)間內(nèi)）成巖保存、變質(zhì)、生物生態(tài)保存，上述特征在一定程度上反映了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的速度和幅度，指明其形成的構(gòu)造條件。

（二）沉積組合

1.定義：是在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)形成的，能夠反映其沉積過(guò)程中主要構(gòu)造環(huán)境的沉積巖共生綜合體，即指在不同構(gòu)造部位上，一定時(shí)期內(nèi)形成的沉積物。

2.沉積組合及分布：王先生曾對(duì)沉積類型組合進(jìn)行過(guò)詳細(xì)劃分，并在《中國(guó)古地理圖集》（1985）中表示了我國(guó)各地史時(shí)期的沉積類型和沉積組合分布。

（三）幾種重要的沉積組合

1.復(fù)理石

復(fù)理石是一種特殊的海相沉積巖套。一種由半深海、深海相沉積所構(gòu)成的韻律層系。單層薄，而累積厚度大，由頻繁互層的、側(cè)向上穩(wěn)定的海相礦巖和（或）較粗的其他沉積巖和頁(yè)巖層組成。它們構(gòu)成了褶皺山脈內(nèi)部巨厚的地層層序。在世界各造山帶中復(fù)理石普遍發(fā)育，很多還被逆斷層和逆掩斷層所沖斷或形成推覆體，因而常把復(fù)理石當(dāng)作一種構(gòu)造巖相。地槽說(shuō)認(rèn)為是地槽回返初期階段的產(chǎn)物。又稱復(fù)理層。一般認(rèn)為在此時(shí)期，陸地面積逐漸擴(kuò)大，碎屑物質(zhì)逐漸增多，地殼頻繁地周期性振動(dòng)，由此形成復(fù)理石層。

2.磨拉石

是指在上升山脈的山前陸地或山前淺海處形成的砂巖、頁(yè)巖和礫巖共同組成的沉積物。磨拉石沉積常堆積于前陸盆地中，尤其是復(fù)理石之上。阿爾卑斯山上升過(guò)程中的遺留物，今天喜馬拉雅山前的侵蝕沉積，皆屬于磨拉石沉積。

3.遠(yuǎn)洋沉積

遠(yuǎn)洋沉積物就是沉積在大洋底表面的物質(zhì)。在沉積之前，長(zhǎng)期懸浮于海水中；沉到海底之后，成為一層軟泥。它的主要成分是紅土的微粒，含鈣和硅質(zhì)的浮游生物（放射蟲(chóng)和硅藻）的殘骸，火山灰、宇宙塵埃和化學(xué)物質(zhì)等。

三、主要盆地類型及沉積作用

（一）裂谷帶的沉積作用

大陸裂谷盆地的沉積作用主要是在下列條件下發(fā)生的：大陸地殼的不斷變薄而使盆地沉降，同時(shí)，兩側(cè)陸塊不斷剝削和盆地中沉積物的不斷堆積也使巖石圈均衡沉降；不斷隆起的大陸斷塊是主要的蝕源地，供應(yīng)了大量不成熟的石英——長(zhǎng)石砂，往往還伴隨有大陸火山噴發(fā)物質(zhì)；沉積主要在大陸環(huán)境中發(fā)生，形成河、湖相碎屑沉積，晚期也可以有海水侵入而形成海陸交互相及濱、淺海相碎屑巖、碳酸鹽沉積；基底斷塊的差異性活動(dòng)對(duì)巖相和厚度的分布有很大影響。

（二）被動(dòng)大陸邊緣的沉積作用

被動(dòng)大陸邊緣的演化，是在大陸分離、海底擴(kuò)張的背景上進(jìn)行的。被動(dòng)大陸邊緣的沉積剖面底部可有代表大陸裂谷環(huán)境的湖相沉積，它以砂巖為主，伴有玄武質(zhì)火山巖夾層；向上為陸間裂谷環(huán)境的黑色頁(yè)巖、蒸發(fā)巖等閉塞海灣相沉積；上部過(guò)渡為毗鄰開(kāi)闊大洋環(huán)境的陸架——陸坡——陸廲沉積相組合。

（三）活動(dòng)大陸邊緣的沉積作用

活動(dòng)大陸邊緣與會(huì)聚型板塊邊界有關(guān)，是大洋板塊向毗鄰大陸俯沖消減的地帶，是代表威爾遜旋回的后期歷史。火山狐、海溝和貝尼奧夫帶（B 式俯沖帶）三者的共生是其基本特征。一般將其劃分為島弧型（或稱溝弧盆體系型、西太平洋型）和陸緣弧型（安底斯型，東太平洋型）。

（四）碰撞帶的沉積作用

俯沖作用進(jìn)一步發(fā)展，必定導(dǎo)致島弧與大陸或大陸與大陸的碰撞并形成縫合帶（碰撞造山帶）。陸地之間縫合帶的形成通常不是同時(shí)的。一般情況下，碰撞總是分段進(jìn)行的，已經(jīng)縫合的地段和尚待縫合的海域同時(shí)存在，這兩部分之間的構(gòu)造轉(zhuǎn)變點(diǎn)隨時(shí)間而轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)變點(diǎn)后面，造山作用形成高地，磨拉石堆積在邊緣前陸盆地中；在轉(zhuǎn)變點(diǎn)的前面，則存在著殘余洋盆和初期的邊緣前陸盆地。碰撞帶的沉積作用就發(fā)生在這些盆地中。

（五）大洋盆地的沉積作用

大洋盆地的沉積作用主要是在洋殼基礎(chǔ)上進(jìn)行的。大洋沉積盆地主要包括洋中脊和深海盆地沉積區(qū)。其中洋中脊分為快速擴(kuò)張中脊（太平洋型）和緩慢擴(kuò)張中脊（大西洋型）兩種類型。前者由于擴(kuò)張過(guò)程未受強(qiáng)烈阻擋（發(fā)育俯沖帶），故在羊脊附近未發(fā)育縱向斷裂；后者則相反。

結(jié)束語(yǔ)：構(gòu)造古地理是包含了一個(gè)時(shí)期的古構(gòu)造格局和古地理輪廓，主要指海區(qū)、陸區(qū)、剝蝕、沉積區(qū)范圍、沉積物主要類型及展布、海陸區(qū)地殼性質(zhì)及其相互關(guān)系。所謂構(gòu)造古地理側(cè)重于構(gòu)造格局，著眼于構(gòu)造地貌標(biāo)志，不僅表示各種沉積類型、組合的分布，而且表示構(gòu)造—地貌單元，如大陸邊緣、島弧、邊緣海、裂陷槽等。