研究基础

 新闻资讯     |      2020-01-25 05:38

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  “地球动力学”的概念由来已久,Scheidegger(1958 ,1963 ,1982)较早探讨了这一概念的内涵,强调了地球表层特征与地球内部驱动力的关系。至于地球深部结构的研究一直是地质—地球物理课题上的难点。20世纪80年代末期,基于天然地震数据分析的地震层析技术取得了重大突破,揭示了地球深部圈层结构的图像(Woodhouse等,1984),从宏观上给出了地球结构的直观图像。Maruyama等根据这些图像发展了地幔柱的概念,提出了地幔柱构造(plume tectonic)概念模式,用超级地幔柱、核幔相互作用及地幔对流解释了板块运动的驱动力问题(谢鸿森,1995 ,1997)。20世纪90年代以来,许多学者对地球的深层结构做了探讨,取得了一系列重大成就,如宋晓东等发现和证实了地球内核自转速度相对于地球整体自转速度每年约快1度,被誉为当代重大的科学发现;毛河光等用巨压金刚石等技术的高压试验装置提供了核幔边界物质性质的一些数据;全球地学大断面(GGT)跨越了一系列重要的造山带和盆地,对其深部结构提供了系统的信息,在我国也取得了重要成果(吴功建,1991)。

  湖南地区属环太平洋构造域,位于刘光鼎院士所提出的“三横两竖两个三角”构造格架之大兴安岭—太行山—武陵山南北向造山带的东南缘(刘光鼎,1992 ,1993)。在该构造域内自桂北、黔东,经湘、鄂、赣到皖、浙边界,横亘七省,分布着一个长条状的中新元古代变质岩系,而未变质的泥盆系则角度不整合在其上,黄汲清(1980)称之为“江南古陆”。湖南地区则位于江南古陆中部,地处南方板块的次级构造——扬子陆块与华南褶皱带之间。因此,南方板块的演化历史、各构造发展阶段的应力特征,都直接控制了本区构造活动的特征,研究湖南地区构造演化特征必须考虑整个南方板块的活动历史,特别是扬子陆块和华夏古陆边缘构造史的分析。

  对于湖南地区大地构造属性素有争议,且众说纷纭。李四光用地质力学的观点,论述了涉及湖南的“华夏式多字型构造”、“湖南山字型构造”、“南岭东西向构造”和“五岭多字型构造”等,初步分析了湖南构造体系;黄汲清从地史发展的角度出发,在总结中国主要地质构造特征的同时,鉴别出了湘中向西凸出的“祁阳弧”,并称其为“美丽而几乎是圆弧状”弧形构造;吴磊伯等建立了“紫云山旋卷构造”和“大义山向斜构造”,将“祁阳弧”命名为“祁阳山字型”(湖南省地质矿产局,1988);田奇

  发表了《湖南雪峰地轴与古生代海侵之关系》,对湖南地区所处的大地构造位置,性质和意义进行了阐述,并创“雪峰运动”一词;陈国达(1992)用地洼学说的观点,发表了一系列文章,分析了湖南大地构造特征,并将该理论应用于湖南的金矿、华南的锡多金属矿等矿产成矿规律研究中,尤其是在构造与金矿的研究和应用中,取得了许多重大性的突破;1977年,百事彩票网址下载湖南区调队赵恒生、朱振民等,通过研究涟源七星街等地二叠系和三叠系的接触关系,以丰富的古生物、岩石学等资料论证了它们为连续沉积,改变了传统的假整合观点,此外,还根据沉积类型,沉积作用等特征,对“江南古陆”提出了新的认识(陈心才,1996),指出省内前泥盆纪沉积作用有由北西向南东从稳定区到活动区过渡,而大陆地壳演化则由西北向南东迁移的论点;莫柱荪1980 年编写了《南岭花岗岩地质学》,对南岭花岗岩的构造特征和成矿模式进行了系统总结;20世纪80 年代以后,随着推覆构造研究的深入,许多古陆都受到怀疑,特别是许靖华(1980 ,1987)对于华南大地构造提出了许多新的认识,他把江南古陆看成是印支期的碰撞造山带,认为梵净山、桂北九万大山都是飞来峰,雪峰古陆上零星出露的上古生界是构造窗,这样“江南古陆”(包括雪峰古陆)究竟是一个原地的、准原地的,还是一个外来的异地体,便成为这个地区构造研究的一个焦点,迄今尚是众说纷纭,莫衷一是。

  1991年,陈心才等通过研究雪峰山及邻区大地构造性质及演化,探讨了华南的构造演化背景,发现了湖南存在三大推覆期及不同方向的大型韧性剪切带,刷新了湖南构造研究的内容。其中论述到三大构造阶段构造变形的不同机制,即武陵期、加里东期的变形机制为压扁加韧性至脆韧性剪切,韧性剪切带的发现对金矿的找寻和预测有重要意义;而印支期—燕山期构造变形机制为走滑作用加脆性剪切,脆性剪切的变形主要集中在主断面,因此形成远距离的推覆逆冲,从而开辟了寻找推覆体下隐伏矿产的找矿工作新途径。

  1999年,梁新权等在研究雪峰山构造带中生代变形问题时,提出会聚式地幔蠕动和扩散式的地幔蠕动所产生的岩石圈增厚和减薄是引起该区中生代构造变形和活化的根本原因。认为雪峰山构造带于中生代发育有两套相反的逆冲剪切推覆构造系统,它们是壳块不同演化时期多向运动变形的产物。

  由此可见,加强对湖南地区深部地质的研究,是有着现实意义的。近年来,有关造山后伸展构造和造山伸展成因盆地的许多研究成果(吴正文,1995 ,1999)表明:造山后的伸展作用和造山后伸展成因盆地在许多造山带是普遍存在的。同时沉积盆地的形成、演化也是岩石圈各种流变动力学过程的产物,是不同矿产资源的聚集之地。盆地构造发展中的主要变化与大陆边缘及大陆内部的主要变化是同时发生的,造山与成盆作用之间存在着动力环境(拉张、挤压和剪切作用)、物质环境(深部补偿,浅部直接的剥蚀和给予)、相互间的流体作用(层间流动)、应力参与(直接参与和应力传递)等许多方面的相互依存关系。因此,水平方向的拉张和挤压作用与垂直方向的沉降的互相制约、岩浆—热历史和构造应力场的变化、沉积盆地沉降中心的迁移,这些都是造山带和盆地研究相统一和有机联系的重要组成部分。

  造山带与盆地,是大陆块内相间分布的两个构造单元,是大陆动力学乃至地质学研究的重要方面;造山带与盆地研究的结合,是大陆资源、大地构造理论及其他地质理论发展的关键,也是今后地质科学研究新的生长点。

  作为地学和构造地质领域的重点研究对象之一的造山带研究已有近百年的历史,目前正处于从科学实践探索到新的理论创造概括的中央阶段。早在19世纪中后期,当时一些著名的地质学家,如Gilbert,de Lapparent,以及Dana等,对造山运动过程、类型,造山作用与造陆作用的区分,造山作用与山脉的形成等提出了论述。百事彩票网址下载Hall和Dana通过对阿巴拉契亚山的调查研究,提出了地槽一词,这是较早有关地槽、造山带的经典论述,它涉及地槽沉降、沉积作用、岩浆活动、变形、变质作用,以及侧向挤压应力使褶皱隆起形成造山带等,这些认识一直为地质学家们所普遍接受。到20世纪初,Still指出“区域性角度不整合”是造山带内标志构造运动改变岩层组合,形变等的幕式(旋回)过程。20世纪60年代后期,板块构造理论的兴起为造山运动的研究提供了新思路。即造山带的形成演化体现了岩石圈板块从离解(规模不等洋盆的打开)到汇聚(洋盆消减闭合)的过程。在空间上,造山带常常是板块与板块之间的缝合地带,或是板块汇聚的边缘地带。借助于板块学说,对解释造山带形成机制——水平运动(洋盆扩张)与垂直运动(洋盆消减,俯冲作用)的相互联系,造山带内各类岩浆活动的时空关系,以及划分造山带类型,都起到一定的深化作用(吴正文,1999)。到20世纪80年代后期,随着各种测试手段的进一步发展,地质学家们对地球大陆变形、变质作用、动力学特征有了一定的了解,而板块构造学说却无法提供大陆地带动力学作用(如造山期后大陆内各种变形作用,大规模的走滑,逆冲断层等)的确切解释;因此,针对大陆行为、作用、历史、演化,结合人类与自然的协调关系,人类的需求,旨在促进社会发展的大陆动力学诞生。

  在我国20世纪50年代中期,陈国达通过总结前人各学科研究成果和对中国东部的地质调查,指出中国东部大陆在中生代以后大地构造体制已发生了根本性的转变,并对中国北部阴山山脉及东南沿海的大地构造发展史和成矿特征作了典型分析,认为这两个地区既非历史文献所说的地台区,也不是地槽区,而是在晚古生代—中生代初统—中国地台的背景上,先后开始出现普遍的构造—岩浆活化,区域地质特征已不同于地台阶段和地槽阶段,从而提出“地台活化”及“活化区”的概念,并将该理论应用于湖南的金矿、华南的锡多金属矿等矿产成矿规律研究中,尤其在构造与金矿的研究和应用中,取得了许多重大的突破(陈国达等,1992;陈心才,1996)。因此,加大对中、新生代以来造山带的演化,动力学机制及其效应等的研究,从而对当前社会需求——开发资源、解决环境恶化、预测灾害频繁发生等都可以提供较为直接的科学依据。