二、构造体系

就目前认识的范围和程度,构造体系可划归三类,即纬向构造体系、经向构造体系和扭动构造体系。

(一)纬向构造体系

又称东西复杂构造带,指出现在一定纬度上规模巨大的构造带,在大陆上往往表现为横亘东西的山脉。

二、构造体系 - 图1

每条构造带都自成体系,其主体是走向东西的剧烈挤压带,由褶皱和压性断裂带构成,一般常伴有东西走向的岩浆带分布;同时还有与它垂直的张断裂,和与它斜交的两组扭断裂,以及低序次的构造体系(图 9-4)。它们是在南北向挤压作用下形成的。每一条宏伟的东西构造带,都经历了长期复杂的演变过程、反复多次的强烈变动和构造运动,对许多矿产的形成和分布起着控制作用。纬向构造体系在地球表层以一定间隔(8°—10°)持续出现,规模很大,在大洋底也有其踪迹。在我国境内有五条,但主要有三条发育极为良好。自北而南它们是:

1.阴山-天山构造带 大致位于北纬 40°30′—42°30′间,其中间部

分构成阴山山脉,往西与大青山、乌拉山、天山山脉相连;往东至下辽河一带隐没于沉积物之下。从整体看,大体呈向南凸出的弧形。如果再向两侧追索,向西北经费尔干纳、土耳其北部、保加利亚到西班牙北部的比利牛斯山, 然后进入大西洋,到美国宾夕法尼亚;向东在太平洋中也可寻其踪迹,是一条环球构造。

这条构造带的历史悠久,在元古代时期已经存在。古生代以后又经过多次强烈活动和多次岩浆侵入活动,形成不同时期的花岗岩和超基性岩,伴生有钛、钒、铜、铅、锌、铬等金属矿床和稀有分散等元素。

2.秦岭-昆仑构造带 大致位于北纬32°30′—34°30′间,长达4000 多 km,形成我国地史发展和自然地理景观的南北分界线。此带中段为秦岭山脉,又分为两个亚带:北亚带由古老变质岩组成,挤压现象非常强烈,花岗岩相当发育;南亚带由古生代海相地层组成,形成一系列褶皱和冲断层,并有大量花岗岩和超基性岩侵入。秦岭往西,走向转为北西西,至青海境内与昆仑山相连;秦岭往东,分为二支:一支经嵩山逐渐埋没于华北平原之下, 至鲁南复有零星出露,向东进入海底;另一支由伏牛山、大别山构造带组成, 因受其他体系干扰而向南弯曲。这也是一条环球构造带,从昆仑向西经阿富汗北部的柯依巴巴山、非洲北部的阿特拉斯山,越过大西洋,到美国的乌奇塔山和洛杉矶北边的圣伯纳迪诺山,在太平洋的这个纬度上有 3000km 长的一条摩利挤压带。

此构造体系,肯定至少从古生代以来经过多次强烈的构造运动。火成岩特别发育,内生矿床丰富,主要有铁、铜、钼、汞、铬等矿床。

3.南岭构造带 大致位于 24°—25°30′间。它的东段和中段包括闽南、赣南、湘南、粤北地区,主要由古生界、中生界地层、大量花岗岩及部分变质岩组成,发育有规模不等的东西走向冲断层及挤压褶皱。它的西段包括桂北、滇中地区,主要由古生界岩层组成,发育有局部褶皱或东西向隆起带。自南向西,在我国西南部受到其他体系干扰,此构造带形成一些分散片断;再西至印度中部、阿拉伯湾北部海底,也可能存在这一构造带的踪迹。此带历史,至少可以追溯到泥盆纪以前,但从中生代以来,受到干扰较

大,其外貌不甚明显壮观。然而,若论花岗岩分布规模,则以此带为最,基性、超基性岩也有一些分布。内生矿床极为丰富,主要有钨、锡、铜、铅、锌等。

除去上述,在我国境内,还有一条横亘海南岛的构造带,在北纬 18°— 20°间;和另一条位于黑龙江附近的构造带,在北纬 49°—51°间。但其在我国境内的分布范围远比前述三条为小。

(二)经向构造体系

又称南北构造带,大体与经向平行,呈南北方向排列。它的规模和性质不尽相同,可以是压性的,也可以是张性的(图 9-5)。

二、构造体系 - 图2

在我国出露的南北构造带,主要由南北走向的褶皱和压性断裂以及与之伴生的张性断裂、扭性断裂组成。如川滇南北向构造带,在地理上称横断山脉,由一系列强烈褶皱和规模巨大的冲断层组成,也是我国巨型成矿带之一。

在地球上的其它地方,如北美西部的科迪勒拉山脉、落基山脉和南美的安第斯山脉,东非大断裂带、欧洲莱茵河流域等地的断裂构造,都是南北向的经向构造体系。

(三)扭动构造体系

上述二类构造带反映了经向和纬向的水平挤压或引张作用,是地壳构造的两个基本方向。但因地壳组成的不均一性,使经向或纬向作用力发生变化,导致局部地壳发生扭动,形成各种扭动构造体系,它往往反映区域地壳构造运动的特点。

扭动构造体系根据作用力方式的不同,又分为直线扭动(简称直扭)和曲线扭动(简称旋扭)两种型式,每种型式又包括若干类型:

  1. 直扭构造体系 包括多字型构造、山字型构造、棋盘格式构造和入字型构造等,现择主要者简述如下:
  1. 多字型构造是最常见最基本的一种构造型式。地壳岩体在力偶的扭动下,必然产生一系列斜列的压性结构面和与其垂直的张性结构面,其组合形态像“多”字,故称多字型构造。如图 9-6 所示:在 f1 力偶作用下,产生 f2 压应力和 f3 张应力;在 f2 作用下,形成一列斜列式褶皱(a);在 f3 作用下,形成一列斜列式张断裂(b)。如图 9-7 所示:在力偶作用下,除去能形成压性结构面(P)和张性结构面(t)之外,还可以形成 X 形扭性结构面(S′,S″)。压性结构面或张性结构面若发育程度不同,常分别单独斜列出现,称为雁行式,如雁行式褶皱、雁行式断裂等。本类构造,其规模可大到数百、数千 km2,也可小到手标本上的痕迹。

根据多字型构造主要结构面的不同方位,又可分为下列构造:

①新华夏系构造 主要由 NNE 向(一般为 18°—25°)压性结构面(褶皱或压性断裂带)和与其近直交的 NWW 向张性结构面(断裂带)所组成,有时可伴生两组扭裂带,一组为 NNW 向张扭面,一组为 NNE 向压扭面。它是一个规模宏伟的多字形构造体系,构成我国东部和东亚地貌的地质基础。

新华夏系的主体由属于一级构造的三个隆起带和三个沉降带组成。如图9-8,从东向西依次相间排列:第一隆起带由东亚岛弧(千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛到加里曼丹)组成,其东侧有一系列深海沟;其西侧紧与第一沉降带毗邻,主要包括若干个海盆(鄂霍次克海、日本海、东海、南海等)。第二隆起带由许多山脉(朱格朱尔山、锡霍特山、张广才岭、长白山、朝鲜的狼林山、辽东半岛和山东半岛山地、武夷山、戴云山等);其西侧为第二沉降带,包括东北平原、华北平原和江汉平原等构造盆地。第三隆起带也由许多山脉(大兴安岭、太行山、雪峰山、湘黔边境诸山)组成;其西侧为第三沉降带,由许多盆地(呼伦贝尔-巴音和硕盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地等)。再往西,为贺兰山和龙门山,也受到这一巨型构造的影响。总之,前述东西构造带与新华夏系构造相复合,构成了我国东部地质构造的基本骨架。在两大构造体系的复合地带,新华夏系一级隆起带和沉降带,多少受到一些影响,错开扭曲略具 S 形特征。

在亚洲东部,为什么形成如此突出的新华夏系构造,李四光认为:东亚大陆硅铝壳与太平洋硅镁壳相邻,当地球旋转速度加快时,大陆壳受到自北向南的挤压力,但遇到大洋壳的阻力,产生自南向北的反作用力,构成力偶, 结果形成扭动构造。新华夏系构造主要形成于中生代末到第三纪末,在隆起带内,花岗岩等火成岩特别发育,形成丰富的金属矿床;而在沉降带内,中生代以来接受大量沉积,基本控制了大小盆地的形成和分布,并成为重要的生油盆地(大庆、大港、胜利、江汉等油田)。地质力学学说认为,研究中国东部地貌、地震,新华夏系构造是不可忽视的重要构造因素。

②华夏系构造 在我国东部还有一系列呈 NE 向(45°)的褶皱挤压带, 大体在古生代末和白垩纪以前形成,称为华夏系构造。另外有展布形式与上述相同的构造体系,但形成时间较晚(白垩纪到第三纪期间),为了加以区别,称为华夏式构造。

③河西系构造 在青海、甘肃交界地带,常出现一系列 NNW 向(330°

—345°)大致相互平行的褶皱隆起带、沉降带、冲断层、压扭性构造等, 其也属于多字型构造体系,称为河西系构造。此构造形成于中生代末,在新生代仍在活动。

  1. 山字型构造 此构造型式因像汉文“山”字而得名。其形成道理如图 9-9 所示:平板横梁受力弯曲,中间产生一个即不伸长也不缩短的中和面 AA′,其内侧受到挤压,外侧受到引张。同样,某一地块在同样力的作用下,也可以形成挤压区、中和区和引张区,并发展为山字形构造。

山字型构造的组成和特征是:

①前弧 如图 9-10 所示,由一系列弧形褶皱(背斜和向斜)、冲断层、挤压带等组成;而这些弧形褶皱多呈雁行式排列,是在弧顶外侧的引张力和内侧的挤压力联合作用下形成的,其形成的力学关系如图 9-6 所示。在各部分还常有与其垂直的张断裂及与其斜交的两组扭断裂。前弧又可分为弧顶和

两翼,弧顶一般向南凸出(个别向西凸出),弧顶张断裂常呈放射状,有时沿断裂陷落形成地堑构造,在弧顶部分因断裂发育可能有花岗岩侵入体。在前弧两翼的撒开方向,有时出现反向弯曲的弧形构造,称反射弧。

②脊柱 在前弧的内侧,相当于图 9-9 挤压区的位置,出现与前弧垂直的挤压带,称为脊柱。它常由褶皱、挤压破碎带、冲断层等构成。若岩性较脆硬,脊柱比较开阔,有时甚至压性特点不甚明显,而只表现为横向的张断裂和与之伴生的 X 型扭断裂;若岩石塑性较大,则脊柱比较狭窄,岩层褶皱也比较强烈。脊柱的延伸长度,一端不能达到或穿过前弧,而另一端不能超过二反射弧弧顶的连线,或超过不能太远。正是这脊柱和前弧构成山字型的基本轮廓。

③马蹄形盾地 在脊柱和前弧之间,即相当图 9-9 中和区的位置,常出现一块“凹”形弯曲的构造形迹比较微弱的地区,称为马蹄形盾地。在这里地层平缓,褶皱轻微。

在反射弧的凹侧,有时也会形成脊柱,称反射弧脊柱;如果在凹侧有先期存在的稳定地块,则称为砥柱。

由于大多数山字型构造的弧顶指向赤道,表明地壳表层曾发生从北向赤道方向的不均衡挤压。因此,山字型构造是纬向构造带的变种。

我国已发现有 20 几个山字型构造,规模最大的是祁吕贺山字型构造, 即贺兰山、六盘山为脊柱,祁连山为前弧西翼,吕梁山为前弧东翼,弧顶在宝鸡、天水一带。此外,有淮阳山字型、广西山字型、河北遵化马兰峪山字型等构造。弧顶向西的山字型只有湖南祁阳山字型,脊柱为东西向,说明自东向西的压应力也可形成山字型构造。

  1. 旋扭构造体系 是在曲线扭动或旋转扭动力偶作用下形成的由一群弧形构造形迹和环绕的岩块或地块所组成的构造体系。其类型很多,包括帚状构造、S 状或反 S 状构造、歹字型构造、莲花状构造、漩涡状构造等,这里不多作介绍。