地槽

地壳上的强烈构造活动带。地槽地台学说中地槽与稳定的克拉通或地台构成地壳的两种基本构造单元。曾译为地向斜。

研究简史

1859年美国地质学家J.霍尔注意到北美东部阿巴拉契亚山的古生界比出露在西侧平原区(即北美地台)的同时代地层几乎厚10倍,因而认为褶皱山系是在地壳的巨大坳陷部位生成。在山脉形成前,这里是一个狭长的沉降带轴部所在地,并称之为“大向斜轴”。1873年美国地质学家J.D.丹纳首先使用“地槽”一词,以描述强烈下降并逐渐被沉积物所充填的坳陷。霍尔与丹纳都认为地槽发育在大陆边缘,其中的沉积物形成于浅海环境。所以北美地质学家强调前期的强烈坳陷是地槽的首要标志。1900年欧洲地质学家采纳了地槽概念,但对阿尔卑斯的研究发现,那里地槽前期只有厚度不大的深海沉积,但后期却有强烈的造山形变,所以欧洲和苏联的地质学家把造山形变作为地槽识别的主要标准。此外,他们认为地槽是发育在两个克拉通之间的一个深陷的凹槽,因此是陆间的。

特征

地槽是地壳上最活动的构造带,其特征表现在:

(1)形态上呈长条状分布于大陆边缘或两个大陆之间,长度可上千公里,宽可达数百公里。在地槽发展的晚期,剧烈的造山运动使地槽褶皱成山。世界上一些著名的造山带,如阿巴拉契亚、阿尔卑斯、安第斯、喜马拉雅、秦岭-昆仑等,其前身都是地槽。

(2)特定的沉积建造和建造序列。如硬砂岩建造、硅质-火山岩建造、复理石建造、磨拉石建造等。其沉积物成熟度低,厚度变化剧烈,空间上往往成楔状体或凸镜状体。

(3)广泛强烈的岩浆活动。一般规律是早期海底细碧-角斑质火山喷发,中期中、酸性深成活动,晚期高位切割型花岗岩到后期大陆溢流玄武岩

(4)构造变形强烈。以遍布的紧闭线形褶皱和多层次逆冲-推覆构造区别于地台的近水平产状地层或断续的短轴褶皱。

(5)受造山运动强烈挤压和热影响发生大规模区域变质作用

(6)具有成矿专属性,如与中酸性侵入活动有关的铜、铁、钨、钨钼矿,与基性、基性岩有关的铬、镍矿,以及稀有金属矿等。

(7)地球物理场具有呈条带状分布的重力和磁异常以及高热流值的地热分布。

分类和偶极性

W.H.施蒂勒把地槽分为2类:

(1)正地槽,位于克拉通或地台的边缘,构造活动性强。其中靠近克拉通一侧,很少甚至缺失火山活动的称为冒地槽;远离克拉通一侧,火山活动强烈的称为优地槽,以基性熔岩和蛇绿岩广泛分布为特征。

(2)准地槽,位于克拉通或地台内部,活动性较弱。J.奥布万1965年指出,优地槽与冒地槽往往成对出现,组成地槽偶,其排列如图所示。地槽的演化及后期造山作用都是从优地槽靠大洋一侧开始,逐渐向冒地槽和大陆推进的,这就是地槽的极性。地槽偶和地槽极性的研究对于恢复古大陆边缘格局和演化是非常重要的。

图 演化

地槽从产生到封闭总体经历了地槽(即坳陷)阶段、造山阶段(地槽中沉积层发生褶皱,并逐渐抬升,形成褶皱带)和后造山阶段(褶皱带全面隆起,地槽封闭)而转化为稳定的地台,即为一个地槽旋回。一个地槽的发展全过程可能经历不止一个构造旋回(见多旋回构造运动说)。地槽从前期下降到后期抬升,其间地壳运动方向的转折称为构造回返或褶皱回返,标志造山形变发生的时期。构造回返以后地槽就转化为褶皱带,地台演化阶段是从褶皱带夷平的基础上开始的。褶皱带的时代依据地槽回返时期确定,如祁连山加里东褶皱带是指祁连山的地槽坳陷阶段是在早古生代末结束的。经典的地槽地台学说认为,地壳演化的前进性质就表现在地史期间地台规模依靠地槽的缩小而稳定地扩大,其基本思想是从地壳上相对稳定和相对活动地区的对比中产生的,并由此出发研究地壳演化的规律。

从板块构造学观点看,地槽总体上与大陆边缘的大陆坡相当,其演化反映了洋陆之间复杂的相互作用。地槽前期坳陷阶段的构造状况相当于大西洋型被动大陆边缘,从大陆架到陆隆,沉积总的成两个楔状体分布,其中陆坡以上部分为冒地槽,以浅海沉积为主,并位于陆壳之上;陆基部位为优地槽,主要为深水相沉积,部分位于蛇绿岩为代表的洋壳之上。地槽后期的造山阶段相当于太平洋型活动大陆边缘,由于大洋岩石圈向大陆下俯冲而导致强烈的火山-深成活动和复理石等造山阶段沉积,构造变形是从海沟向大陆(前陆)方向发展的,最终洋盆消失,造山带形成。

参考书目
  1. Jean Aubouin,Geosyncline,Elesevier PublishingCompany,Amsterdam,1965.
  2. R.S.Dietz,Geosynclines,Mountains and ContinentBuilding,Scientific American,226,3, Scientific American Inc.,New York,1972.

参考文章