古老结晶基底(克拉通)的圆涌构造分析

发布网友 发布时间：2022-05-16 18:06

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热心网友 时间：2023-11-14 04:26

太古宙初期地球尚处于一种混沌状态，地球表面不时地发生着热核爆炸，如同当今太阳表面的日珥、光斑、耀斑、谱斑等热物质反应，热度降低之后就在原先热核强爆的地方形成低温黑子区，混沌的原地球物质就逐步向固态凝聚，形成最原始的萌地壳，这种相态的转化，就形成地壳的最初泥火山喷涌(图2-8)，并向外围周边推拓，如同摊煎饼一样，形成最初的萌地壳“薄饼”，随着地球表层温度的下降，这些萌地壳“薄饼”继续增生加厚，同时也被重新熔融，但总归是向固化发展，地球的大气组成、液态组分与固态薄片经过长期冷退中形成原始的萌地壳，地球才脱离了天文发展阶段，进入地质发展期，这种冷凝退缩过程，大致在25亿年前结束，经过了21亿年的蜕变，形成规模宏大的地球圆饼状固体外壳，成为太古宙、元古宙到显生宙地质构造演化的依托，这种古老的原核，至今仍以多种形式，如克拉通、萌地壳、萌地台、基底变质杂岩核、地块等形式承上启下地支撑着地球的地质变迁和地质事件，它们规模宏大，例如华北、黄(海)-朝(鲜)克拉通，鄂尔多斯地台，南华地块，掸邦地块，青藏地块，加拿大地盾，南美地台，澳大利亚地台，皮尔巴拉地块，伊尔加思地块，津巴布韦克拉通，西伯利亚地台，印度地台，俄罗斯地台，波罗的地盾等。它们大多保持着原来的浑圆外形，有一定的厚度和刚体特征，如欧亚*的西亚大半圆、莫斯科大圆、菲律宾大圆、西伯利亚大圆等图像，构成欧亚*的地质结构主体。这些地壳块体，尽管厚度有限，但在地球地质总体演化中仍起着主控作用，在研究古生代中新生代深源强热核圆涌构造时，必须认真地分析这些老圆涌的历史地位和对现实构造的控制作用。

本书列述的地质图像、地质图件、地质构造、矿床地质示意图中包括很多萌地壳、克拉通、地盾、地块、结晶基底块体、变质杂岩圆核、古岩浆穹窿的实例，供参考研究，以下为重点剖析介绍。

图2-8地球初期原始地壳的形成

一、欧亚*的三大巨型圆形结构

图版1-2，2-2揭示出一条洲际长大断裂，这条断裂东南从新几内亚起经福州、西安、吐鲁番到莫斯科西北，全长12500km，它串起三个超巨型圆形结构，即直径5462km、圆心在马尼拉的菲律宾圆形构造，严格讲它的东北半圆沉陷在太平洋中。中国的南华地块和掸邦地块以及马里亚纳地块同属于它的二级圆形结构。马尼拉-新几内亚断裂的方向不知为何向南偏了20°。第二个大圆直径4200km，中心在吐鲁番，称为西亚大圆，西南半圆显示清楚，边界从西安起经万源、察隅、帕米尔，到杰兹干兹甘，包括青藏地块、塔里木、柴达木和准噶尔地块、喜马拉雅、昆仑、天山、秦岭和阿尔泰等山系。这个大圆的东北半圆实际上就是西伯利亚地块。东北边缘的褶皱带要宽几百千米，以贝加尔为中心的圆环形褶皱带与西亚大圆的西南半圆并不完全相同，可能以贝加尔为中心的结构后期自成圆环体系。第三个大圆为欧洲大圆，中心在莫斯科，直径3600km。东边缘有直径3000km的西西伯利亚二级大圆，内部有苏尔古特、贝加尔、阿尔泰三个二级大圆，这些宏观的结构与近年来的区域地质新资料惊人地吻合。这些圆环构造的某些部位，发现过巨大的矿产资源如金矿、钨锡、斑岩铜钼矿等。同时发生过惊世骇闻的印尼特大地震海啸、汶川大地震等很多8级以上的大地震、火山喷发以及飓风、冷冻灾害，真是莫道山河老，利害在今朝。值此，我呼吁，重新认识地球，切勿忽视这些古老的格架渊源。

其他如美洲、非洲、大洋洲和南北极*以及全球陆地的宏观圆形结构，本书列附有相关图件。至于海洋范围的圆形结构，限于缺乏必要的资料，又限于学识有限，暂时不加推测，但少数资料显示，广阔海洋的总体结构应该与邻近的*相似，也是由大大小小的圆形块体组成，从图2-9引用的全球洋底高原分布情况看来，海洋部分的宏观地质结构、岩石圈地幔竖直筒柱穿插交接关系也不会与各洲*域有明显差别，例如弧形海沟、火山带恰好就是圆形块体的边缘活动带，海底的火山地震、热点爆胀、灾害事件也是弧形散点分布。至于磁性条带、消减俯冲，只能当作历史性科技资料，不足继续为凭据。只有等待有更多更好的地球物理探测资料涌现后，特别是高精度航天航空重力、磁测数据的采集，海洋域的地质结构将会有重大的改观，不应过分地夸大海陆差异。

图2-9 现代洋底高原的全球分布

二、中国的几类地壳古老块体

中国的区域性地壳结构块体，巨型至大型古老圆环形群集，已展示在图版1～图版3的圆涌地质构造略图中，为了便于分析对比，也引用同比例尺的地质图和航天遥感图像复印件，可参照理解。

1.华北地块

华北地台及周边造山带结构组成复杂，但从深部地质研究和总体演化考虑，可以理解为经燕山期普遍活化的克拉通地块。其边界特别是南部、北部边界一直没有确切的划分，我最近在分析西部边界时，发现它和鄂尔多斯东缘也有交叉重叠地带，地史的不同年代也多有变化，最后还是采用了更有概括意义的航天遥感资料，作出一个可能更客观的规定。如图2-10所示，本巨型圆形构造的中心在山东沂南，主边缘为杭州-黄冈-潼关-绥德-大同-锦西。直径1960km，可划分为8个环带:

1)R=200km鲁西克拉通;

2)R=320km临清环带;

3)R=370km南宫-衡水环带;

4)R=450km高阳-邢台环带;

5)R=500km满城-蓟县环带;

6)R=600km太原-洛阳环带;

7)R=640km静乐-临汾环带;

8)R=680km大同-潼关环带。

华北大圆的Φ形断裂为沂沭断裂带，向北延入贝加尔弧形系列的锡霍特西侧断裂带，向南出庐江与南华大圆的Φ形断裂黄冈-邵阳-宾阳断裂带相接，成为南华东半圆、华北东半圆向北推移的走滑界面。由于本断裂的东侧向北走滑，鲁东、鲁西两个核部半圆中生代以来出现150km的错移。同样使南*江中下游地区在古生代地质改换成华南相。

华北大圆区内新老元古代各圈带的地势差异很大，岩浆活动变质作用强烈，尽管沉积条件比较稳定，但地域沉积厚度和岩相差异很大，古生代地壳比较稳定，普遍沉积了层序稳定的地台型海相、陆相地层。燕山运动期间，克拉通活化*，岩浆、火山作用普遍增强，地壳垂向运动加剧，块断差异明显，岩石圈上隆热化，造成强烈的造山褶皱变形。新生代以来持续了侏罗-白垩纪式的垂直热活化势态，地幔上热涌旺盛，成矿作用强烈，地震、隐火山频发，地源强爆灾害频率强度都很高，成为太平洋西岸地质动力活跃的地带。这里曾发生过人类记忆中天翻地覆的白洋淀天崩地爆、共工撞山、女娲补天、大禹治水、殷墟湮沉的科学神话疑案，也牵涉上亿人的兴衰*。地质构造上确实存在不少难解的奥秘，是一个深藏地球玄机的地质套筒魔方，有待仔细解析思考(图2-10a、b)。

图2-10 华北圆涌构造图

华北大圆的东北跨套了一个二级圆涌大结构，这就是一直径900km的黄(海)-朝(鲜)大圆，中心在黄海124°00'E、35°30'N处。地跨鲁东和黄海，这个克拉通地块自显生宙以来一直处于稳定隆升状态，新生代以来周缘的长白地段和济州岛发生了强烈的玄武岩火山喷发，惠山地区发现了巨型的铜矿，检德地区发现了巨型的铅锌矿，辽东发现了一大批矿床，胶东发现巨型金矿群，黄海及渤海湾沿线发现了大量的油气资源，这表明中新生代以来本地块进入了幔壳强热动力活跃期。这个地块在太平洋西岸的地球动力场中占有重要的深部热动力领衔地位，北控锡霍特、库页岛、日本，南制南华、华北东部，确系东亚的地质关键地段。对它的地质构造进行研究，很可能会取得出人意料的结果，如同维尔科杨斯克弧形褶皱带以东的科累马构造环一样，成为东亚地带地质构造的一个深部窗口。其地球深部动力学意义和东亚带经济价值，绝不低于青藏高原对全球地质动力学的贡献。值得认真探讨。

2.鄂尔多斯圆涌群集

鄂尔多斯地台是我国*地质构造的重要组成部分，也是重要的煤炭、油气资源的供应基地。在已有地质文献中一直被认为是一个长期稳定构造简单的地域。经作者近年来地质遥感研究所知，情况远非想像的那么稳定、那么简单，特别是中新生代以来，这里地球深部构造的显示异常复杂，运动虽不那么强烈，但地内构造的热冲击亦然比较广泛，势必在很多方面影响地壳表浅部的地质结构，例如沉积厚度和岩相变化，油气、煤炭的勘测开发，周缘地带的地质、矿产，地质灾害等，所以改变观念，重新认识本地区的地质矿产、环境灾害等是一项非常紧迫的任务(图2-11a、b)。

图2-11 鄂尔多斯圆涌集群地区地质构造图

早在20世纪70年代初期，作者就根据卫星遥感图像，提出陕北大圆环和鄂尔多斯圆形构造的新看法，经与有关地质学家讨论，大家深感这种深部构造背景与表浅部矿产的成生密切相关，石油和天然气陆续在大圆构造的特有部位发现、突破。这些构造背景也控制着煤炭的层数、厚度和煤质品级，也还发现一些内生金属矿产，可惜这一研究并没有很好地开展起来，现在重新提出，希望能引起有关部门和人士的关注。

除了石油和天然气、煤炭资源外，地台内部的其他矿产，例如盐类矿产、铀矿、水资源和其他液体、气体矿产、内生矿床、地热能等，都还注意不够。目前南部边缘已发现小秦岭和太白地区的金矿密聚区及金堆城钼矿、华阳川铀矿、中条山铜矿;北部边缘发现白云鄂博稀土铁矿、欧玉陶勒盖的斑岩铜矿等。在这些边缘活动带深部热动力十分活跃，除了常规的矿产存在很大潜力外，石油、天然气等矿产的潜力也很大。受学识所限，研究长期未有突破性进展，例如渭河地堑区、河套地区的油气资源，30多年前作者曾用航摄相片，发现武功锣鼓村附近有一个隐伏环形影像，最近在卫星遥感图像中再次证实该显示更清晰，另外在渭河河床中又发现了十几个可能为油气隐伏标志的线索，这些线索几十年没有取得进展，但我仍认为边缘地带的深源无机聚合石油、天然气远景不会比盆地内差。

从地球动力学上分析，本区历来都是强烈地震的多发区，特别是周边地带，如公元前23世纪的山西蒲州大震，公元前1189年的岐山地震，公元前1177年的陕西户县地震，公元前780年的户县地震，公元849年的河套8.5级地震，公元1303年的洪洞-赵域8级地震，1556年的华县8级地震(死亡83万人，是世界灾害中伤亡最多的惨案)，1695年的临汾地震，1718年的通渭地震，1739年的平罗银川8级地震，1920年的海原8.5级地震。

此外周缘地带的地热资源比较丰富，开发潜力很大，白云鄂博矿床、欧玉陶勒盖铜矿、秦岭的金、铜、钼等已知矿床，按圆涌构造成矿对称理论，我曾推测出几处新远景地段，也还都未投入验证。

1556年华山地震和特大崩塌滑坡以及西安地震裂缝与深源热动力冲涌有直接关联，如能按热动力理论观测研究，对防治、预测地裂缝、特大型地质灾害等会有很大帮助。提起地壳克拉通，传统的克拉通是指地球上长期稳定、最稳定的地段，在长的地质历史中它是最公正可信的见证人。这样的历史参照点很多，绝不止目前出现的那几十大块，更多的则被分割解体，埋藏在岩石圈的不同深部，这种古老坚实的地质筒柱体，主要通过岩浆穹窿和深变质杂岩圆块的形式表现在地表地质景观中，它们有的栩栩如生，一刻不停地披露着地质内情，而大部分虽死犹生，追述着亿万年的地质遗事，强烈的现实运动与它们息息相关，形影不离，实际上它们就是地球动力的核反应堆的外壳，摸着它就会探到所有的高核能热点和动力管线通道。换言之，找这种结构就是建立圆环形构造的基础。这里可能有人会问，几十年来你动员很多地质学家，划了那么多的圆形构造，的确圈定了很多矿产区、灾害点，特别是重大地质事件，但未必有逻辑性。笔者曾经统计过，用最精确的航天航空遥感图像，参照已有地震、地球物理、地球化学及地质历史文献，最充分地标绘的圆环形线划仅占总面积的2.7%份额，而击中的地质事实可以高达98.5%。这个数字很有雄辩力，如果能将地质学家的关注力聚焦在仅2.7%的范围内，那该是多大的智慧，该节省多少人力、财力和时间，地质学和地质相关事业该是何等充满生机的局面。

图2-2、图2-3所示就是圆涌构造的通用地质运动模型。设想在30亿年前地球初期地质热物质事件窝中形成的一个古老克拉通残骸，地内热在不断聚集到临界状况时，发生三次热核爆胀，每次的高能地质物流，按严格的高透晰流体力学规律在特定的几个点位冲击穿刺，聚集矿产，制造地质事端，要分析后来的事态，就得先研究这个原始地质事件的残体，才能解析出力能热点、物流通道、运动轨迹和它们的时空脉络，这种残体的边界标志清晰明显，经常发射信息，空间形态可估测，事态前后可以追溯对比。

3.岩浆岩穹窿的厘定

岩浆岩穹窿，可以是大型的硅铝质花岗岩类、基性岩类、铁镁质杂岩体，以花岗岩类型为例，有价值的主要是A型、I型和M型深源高能态，至于由沉积岩和变质岩重熔的花岗岩、花岗片麻岩，虽则铺盖面积很广，但不属高能态花岗岩类，地质意义较差，不列为岩涌热力的重点目标。源自深部的基性、超基性杂岩筒，一则规模较小，二则岩类结构复杂重叠，也不列为岩浆穹窿的研究重点，将作为地幔超铁镁质岩通道或地幔柱另行研究。中酸性岩浆岩高能穹窿需具备以下特点:一是圆形的，所有高能岩浆岩体都是圆形的，尽管有复杂的盖层掩蔽，后期错裂，经过整形揭露之后，边界都是正圆形的，越接近正圆形，热态就高，地质意义就更大。二是接触带越陡越好，动力构造、后期蚀变越多越强者越佳。三是岩体组成期次越多越好，表示地质历史长久，可能涵蕴深源岩浆来源。四是边界标志清晰，内外对比度强烈，预示有热动力学指示意义。南岭地区的花岗岩类穹窿形式很多，地质矿产意义明显，可惜太复杂了，不宜作为简单实例，只能结合矿产地质分别另述。现举出武功山地区的几个岩浆穹窿为例，说明如何研究岩浆穹窿。武功山地区的这一对花岗岩穹窿，形态特征明显，经剥离整形，绘制了一个结构示意图解释(图2-12a、b)，对它们之间的演化关系及深部动力状态也作了点推断。这几个岩体有人曾认为是杂岩核，如华北地块中心的鲁东、鲁西地区，也是由于太复杂了，将在专述矿产部分另作分析。

新疆烟敦一带的一组花岗岩类侵入体，地表显示倒比较清楚，同时还反映了规模从大到小的银河式排列组合，雅满苏-土层地带也还有对称漩涡和卫星式环布的岩体布列情况，深部可成岛礁环或旋涡式根部深结构(图2-13)。

图2-12 江西武功山混合岩及花岗岩地质图

图2-13 新疆烟敦附近的一组银河系式岩块群示意图

4.潜伏危机的黄陵岩穹

湖北西部的黄陵背斜是中国知名的地质稳定性争论焦点，几十年来地质动力稳定性问题争议颇多，特选作实例剖析。首先考究它在区域地球动力系统中的特殊位置。它地处渝湘鄂环形构造与大巴山环形动力构造的交叉点，渝湘鄂环形构造的中心在湖南娄底附近，半径约500km，Φ形断裂NE-SW向，西北大半圆地质结构力学特征明显，原结构始于何时待考，复活始于燕山中期。大巴山环形构造古生代以来一直处于隆升状态。已往理解黄陵背斜是一个长期稳定的构造，可是在周边50km之内有两排环绕岩浆穹窿的环形褶皱带，特别是由侏罗系组成的紧闭背斜，显示了燕山中期的收缩挤压状态。燕山后期沿东南侧，东缘外围形成了白垩系扩张断陷盆地，这表明在比较复杂的区域地质构造背景上，黄陵岩穹的活动性是明显的，况且岩体内部还存在若干个隐伏小岩体，断裂构造也很发育。近年来在南部北部发现热液金矿12处，银矿1处，可见地内岩浆热活动强烈。两侧可能存在的秭归对偶岩体也在不时发生大型坍塌和滑坡灾害事件。两个孪生岩体一升一降，稍有扭动振荡都会造成严重灾难。二三十年前作者曾对此发表过意见，仅仅几条断裂的活动性，就引来一些非议，还是留下记述，以待历史验证(图2-14a、b、c)。

图2-14 黄陵岩穹构造示意图

5.新疆博格多-吐鲁番地区的圆涌构造

天山东段博格多-吐鲁番地区存在一系列深部圆涌构造，主要表现为博格多岩浆穹窿的隆升，博格多深部为一个中酸性-基性岩的侵入杂岩体，中生代岩浆大规模涌升，使石炭系、侏罗系和白垩系地层拱升为穹窿，本圆涌构造的中心就在博格多顶峰，直径约120km，新生代上涌速度加快，古、新近系地层随之卷入穹窿，据地质图记载，圆涌构造中心有古生代晚期辉长岩、辉绿岩侵入，穹窿北翼白垩-古、新近系地层中也有晚期辉长-辉绿岩小侵入体，根据本圆涌构造的隆起时间为中生代晚期到古、新近纪早期，所以断定原定的辉长岩辉绿岩时代应改变为燕山晚期到喜马拉雅早期。至于深部有无华力西期的辉长岩、辉绿岩侵入尚待考究，按褶皱构造的时代，深部大量的基性岩上涌高峰时期亦应为燕山晚期到喜马拉雅早期，博格多岩浆上涌穹窿褶皱的南侧由于受到周围构造干扰变得比较复杂，有一定畸变，后期有塌陷，但总体构造比较典型完整，隆起幅度800～900m(图2-14a、b)。

博格多大圆东侧有一个规模也在120km的鄯善北圆涌构造，鄯善在大圆南边缘，大圆中心在鄯善正北60km处，两个大圆有一个共同的近东西向的Φ形弧形断裂。鄯善北大圆北半圆从古生代以来保持在隆升状态，北半圆相沉降，属于吐鲁番盆地的一部分，沉积了侏罗纪、白垩纪和古近纪沉积物。燕山运动晚期到喜马拉雅早期，深部岩浆急剧上涌，大圆南缘形成火焰山弧形褶皱带(图2-15)。

图2-15 新疆博格多地区圆涌构造图

根据深部构造推断，博格多圆涌构造的北缘、鄯善圆涌构造的南缘有良好的成矿条件，首先是石油、天然气、煤矿资源远景可观，应该注意开发，两个圆涌构造的中心部位，应该着重探寻与深部基性岩浆有关的内生金属矿产，如铜、镍、钴、铂、金、铀等。

6.新疆托里-克拉玛依地区的圆涌构造图

准噶尔盆地西北缘深部热涌构造发育得比较明显，成群的岩浆上涌中心塑造了地壳表浅层的诸多圆形地块，包括南部典型的奎屯半圆形地块，沿东西Φ形断裂分布的宽带状沙丘，都是岩浆穹窿的良好显示(图2-16a、b)。

托里-克拉玛依地区，基岩的古生代盖层构造明显地受到深部岩浆穹窿的制约，依附在岩浆圆形穹窿顶盖部，岩浆涌升的形态，支配盖层的构造形态。中生代侏罗-白垩系主要分布在岩浆岩陷落的圆形断陷盆地中。根据区域构造分析，对于本区花岗岩原定的华力西中晚期需要重新厘定，笔者认为主要岩浆上涌期应为燕山晚期到喜马拉雅早期，准噶尔盆地西北缘的侏罗-白垩系-古近系褶皱也证明了本区的主要构造运动应为燕山晚期到喜马拉雅早期。本区新构造运动很强烈，新断裂构造清晰地反映出深部岩体的垂直升降，决定了本区的地质构造褶皱和断裂，包括油气聚集的构造运动。另外克拉玛依市东北有一个规整圆形穹窿，估计是深部岩浆上涌冲击成的刺穿构造，除注意寻找石油、天然气矿产外，还应探索其他的内生矿产。

图2-16 新疆托里地区圆涌构造图

7.高能岩浆岩穹窿与圆形变质杂岩核块(柱)

地球岩石圈上部十几千米深范围内，沉积岩、变质岩和火山岩尽管铺盖面积很广，但总体积是有限的，估计最多也不过10%，其余90%全是岩浆岩和深变质杂岩。岩石圈顶部经过现代地质学的研究，取得了大量资料，构成了在一定历史条件下复杂的地质文档信息库。但对于圆涌构造理论来说，这些信息数据远远不够，而且这些信息中混杂了一些意识杂质，存在不少误导和干扰。为了探索真理，我们要树立地质认知的滤波意念和攻新战略。如何对待这90%的地质构造研究，我们要把这一广大领域的岩浆岩和深变质杂岩划分为三种类型:

第一类是低能态的环境介质区间，也就是历史上形成的无序的，或低能的层状浮飘空间，犹如宇宙星际空间和地球上的空气，对于高能高速运动来说既左右不了形势，又*为力，这一区间估计占90%中的30%。

第二类是丧失现实动力的历史动力结构，也就是失去活力的高能冲涌结构，虽然它们也退出了历史舞台，但其数量、形体、结构根深坚硬，而且与现实的高热核爆喷有千丝万缕、反复的纠葛牵连，同时存在结构、动力干扰，为了解析现实的超高能地质运动，就必须对它们进行必要的研究。

结构动力干扰地质空间占90%中的35%，这就是为什么要重新认识研究新老圆涌爆喷地质结构及其历史动力轨迹的原因。

第三类就是研究的核心重点，即现实的超高能爆胀空间，这个空间虽仅占90%中的2.5%，但却是主宰地球内外运动的核心，掌握了它的动态，就可以推理地球现实事态和历史渊源。这种思考是切合地球动力客观实际的，这将是新一代的理论地质学研究的思路理念。

现回归本题，如何解析可认知的地球45亿年来的发展历史，就得从分析岩石圈的岩浆穹窿，深变质杂岩核柱入手，说来好像有点玄秘空泛，但只要巧妙地运用和发展已有的观察探测技术，能动地运用并开拓现实的地质学知识，我们该是有指望的。

为什么分析圆涌构造要从研究岩浆岩穹窿和圆形变质杂岩块柱开始呢?因为绝大部分的环形构造，实质上就是控制、引导各期各级圆涌事件的地质力物质流的背景环境，这两类地质环境还可以概括为一种基础地质物理模型。