书城自然科学地球运动的科学现象
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第20章 你了解地壳和地幔吗(2)

(4)大洋盆地(ocean basin):大洋的深海盆地,水深2 000~6 000米左右,起伏不大,广泛为薄层沉积物所覆盖。大洋盆地中有的部分深达7 000~8 000米,在这种情况下,构成大范围凹地的部分地壳一般较薄。在这种平坦深海海底里也有高差50~1 000米(平均300米),直径1~10公里左右的深海海丘分布,有人认为大都是埋没的火山。大洋盆地中高差达1 000米以上的称为“海山”。太平洋中有高差达2 000米以上的海山,可能都是玄武岩组成的火山岛。中部太平洋有大量海底平顶山(山顶平坦的海山)分布,最大高差可达3 000米。从平顶山顶常可采到白垩纪的浅海相化石,说明白垩纪时,附近的水深至少应达3 000米以上。

日本列岛构造区简论

地质构造区是根据构造运动产生的各种现象综合判断求解的地理区划,它和古地理区及古生物区有密切关系,但并不完全一致。地质现象在空间展布的同时,也展现了历史的发展进程。日本列岛因前寒武纪以来经历过多次造山运动和其他变动,古构造区历经多次破坏,被新的构造区所取代,但是,无论是新构造,或是古构造在各地都有遗迹,因此,在划分日本列岛构造区时,有必要建立与构造发展历史一定阶段相应的构造区。在构造发育过程中可以划分出与大小不同阶段相对应的构造区,显然,大阶段划分相应的构造区,应比小阶段划分相应的构造区大。

构造区是根据沉降--沉积、隆起--剥蚀、变形、变质作用及各类岩浆作用形成的地质体划分的,各类作用的空间变化常赋予地质体以不同范围。这种范围及物性的边界正是变形运动时应力集中的部位,常形成明显的断层。这种构成地质构造区边界的断层称为“构造线”。

一次造山运动生成的地质构造区,常呈几个平行的带状分布,这种带状分称为构造带。也有不同于这种划分的,是将狭窄地带中分布有各种岩石,并表现为复杂地质构造的部分称为构造带,如长门构造带,黑濑川构造带等。这些构造带位于大地质区的边界部,或位于大地质区的内部。构造带限用于后者比较恰当。

1.构造发展阶段的划分

关于怎样划分日本列岛各构造区的地质发展史问题,至今已有很多观点。在《日本列岛地质构造发达史》(溱等,1965;市川等编,1970)一书中,把日本列岛构造发展分为四个大阶段:(1)前地槽阶段(志留纪中期以前);(2)本州地槽和本州变动阶段(志留纪-中生代初期);(3)本州区的发展和太平洋侧的地槽发展阶段(中生代-新生代前半期);(4)岛弧阶段(新生代后半期)。自此以后根据研究的进展虽有一些修改,但上述划分总体上仍是正确的。

(1)前本州地槽阶段(志留纪中期以前):所谓地槽基庇的形成时代,虽然设想追溯到前寒武纪中期可以划分若干阶段,但尚无明确的划分方案。

(2)本州地槽阶段(志留纪-三叠纪):可划分为:志留纪中期-石炭纪早期,石炭纪中期-三叠纪末期及三叠纪等三个阶段。

(3)四万十-日高地槽阶段和广岛变动阶段(侏罗纪-新第三纪早期):四万十-日高地槽阶段还可细分为:侏罗纪-白垩纪早期,白垩纪晚期,老第三纪-中新世早期等三个阶段。在这些地槽的盾背地(本州地槽的地台化部分)及前缘(太平洋边缘海地区),从白垩纪到老第三纪发生了广岛变动,伴有中性--酸性的浓飞流纹岩喷出及广岛花岗岩助侵入。

(4)绿色凝灰岩地槽及岛弧变动阶段(老第三纪末-现在):可分为老第三纪-全新世中期的绿色凝灰岩地槽阶段及全新世以后的岛弧变动两个阶段。

与这些构造阶段的划分相对应,分别形成各个阶段的构造区,其中本州地槽构造区与日高、广岛地槽构造区呈平行或雁行排列;而广岛变动与绿色凝灰岩地槽,岛弧变动构造区切割它们分布。

2.基底构造

关于日本列岛是否存在志留纪中期以前的本州地槽基底问题,有很多分歧意见,但根据不同领域的研究结果证明,前寒武纪的变质岩和岩浆岩的存在是没有疑问的。这些古老岩石除在阿武隈和飞弹带内有相当的分布范围外,在黑濑川等构造带的部分地段、南部北上山地的冰上花岗岩一带,或所谓黑潮古陆的部分地区也有片断的分布。

阿武隈和飞弹变质带的岩石,由于受古生代后期及中生代后期岩浆作用、变质作用的强烈影响,一般说来古构造没有明显的遗迹。但经查明,这些地区确有前寒武纪和古生代早期形成的构造。

飞弹带的构造特征是,在具旋卷构造及南北向构造的飞弹片麻岩杂岩的周边,有古生代末期或中生代初期的船津花岗岩侵入,外侧为宽约数公里的飞弹外缘构造带所包围。飞弹片麻岩杂岩的一部分可能有前寒武系的古生代早期的变质相,并有古生代后期的变质岩叠加其上,飞弹外缘构造带是由于本州造山运动及伴随的船津花岗岩上升形成的。飞弹带在古生代后半期还是本州地槽的边缘部分,三叠纪时完全上升为陆地。

阿武隈带的基底岩石为御齐所和竹贯变质岩类,前者层位较后者高,御齐所变质岩成南北走向,构成波长1~2公里的褶皱构造,竹贯变质岩则与花岗岩形成数公里以上规模的穹隆和背斜构造(加纳等,1973)。由此可以认为,尽管这两大变质岩类外观上虽呈整合关系分布,却显示着不同时代的构造运动。阿武隈带在古生代后半期是本州地槽的边缘部,到中生代时,与本州其他地区同样成为花岗岩岩浆活动的场所。阿武隈带还可向北北西方向追迹,但只是作为绿色凝灰岩地槽的基盘零星布露而已。

本州地槽前的基底岩类在日本列岛各地都有发现,根据这方面的研究也许可以恢复古生代早期或前寒武纪的构造区。但可以想象,这种古构造区的划分可能与本州地槽以后的构造区划分有相当的差异。

3.本州构造区

从志留纪中期到三叠纪末期,本州地槽的构造运动,以石炭纪中期为代表的本州变动第一幕(即安倍族造山运动)和以三叠纪末期为代表的本州变动第二幕为界划分为三个阶段,从三叠纪末到侏罗纪前半期,本州地槽整体隆起,结束了地槽的发展。石炭纪中期以前的地层分布范围较窄且不连续,对此阶段形成的构造尚无法划分,有人认为三叠纪末期的构造变动与中国等地区的印支运动相当。

安倍族造山运动形成了舞鹤构造带、黑濑川构造带,长门构造带、飞瞬外缘构造带、早池峰构造带等,并受一系列变质作用,形成了三郡变质带和上越变质带等。这一运动的结果使中国带的大部分地区以及飞弹带,阿武隈带成为上升区域,其前缘的舞鹤地带和南部北上地带成为浅海和陆棚区域。上述构造带都是由当时地槽的隆起带或非沉降带的存在而形成的。

中国带中的三郡变质带和非变质古生代地层成带状分布,与舞鹤地带的延长部组成复杂的构造系。非变质的古生代地层有秋吉台等石灰岩台地(石炭纪中期-二叠纪中期)及其周围的非石灰岩相岩石。关于二者的构造关系虽有各种不同观点,但它们是原地性的以及秋吉台石灰岩有倒转构造的存在这两点是公认的。

以日本列岛为中心的阿尔卑斯运动前的地质构图(溱,1975)西日本古生代、中生代地槽发展模式图(八尾,1971)

1.深成酸性岩浆活动;

2.酸性和中性火山活动;

3.基性火山活动;

4.沉积岩的厚度分布

三叠纪时,残存的地槽有丹波-美浓带至领家,秩父带的北带和南带、足尾带等。上述地带在侏罗纪早期形成大范围的隆起区域。这一时期地槽相沉积物遭受变形,从侏罗纪后半期成为内陆盆地和陆棚区域。领家带中的古期岩浆活动变质作用以及三波川带的变质作用始于这个时期,一直持续到下一个阶段。

表示四万十地糟发展史的南北剖面图

(四万十团体研究组,1975)

4.日高、四万、地槽区和广岛变动区

从侏罗纪后半期开始,是本州区的隆起和四万十、北上外缘、日高等地槽的发展时期。在本州区,广岛变动生成的陷没盆地和酸性岩浆活动波及到广大范围。本州区内的领家带和三波川带的形成和分离开始于此时期,作为低压高温型领家变质带和高压低温型三波川变质带分界的中央构造线也认为发生于这个时期(原、秀,1974)。

在四万十带内,目前地表所见的地糟相大部分是白垩系及老第三系,但四万十地槽的发生推定是侏罗纪后期(今井等,1975;八尾,1975)。四万十带是由大致与走向略成平行的断层形成的复杂带状构造,但大体上北侧为白垩系,南侧为老第三系分布,这表明地槽沉积盆地的中心是从北向南迁移的(纪州四万十研究组,1975)。

四万十区和本州区的交界区域,在侏罗纪后期沉积了陆棚相的鸟巢群等地层,其中一部分可能有白坚纪地层,往南则显示为稍深的沉积相。边界地区生成的断层称佛像构造线,构成本州区和四万十区的分界线。但构造线在各处表现不一,可能是不同时代、不同空间形成的大量断层的集合带。在四万十地槽内没有强烈的变质作用和深成岩的侵入,可以认为是没有经过强烈造山过程的地槽。

东北日本的北上外缘带包括北海道西南部,又可分为南南东-北北西展布的岩泉带及其东侧略呈南北展布的田老带(吉田,1968)。它们分别由两条显着的断层-葛卷构造线和田老构造线所分隔。岩泉带由三叠系-侏罗系地层,田老带为白垩系地层,皆为巨厚地槽相沉积,并受到了强烈褶皱作用。在田老带的外侧推定有白垩纪的隆起域,以及田老带的酸性岩浆活动等都是应予注意的现象(吉田,1975;杉本,1977)。这些事实说明,北上外缘带地槽不同于四万十地槽,是经历过激烈的造山运动的地槽。地槽中沉积的地层经早白垩纪末期的大岛变动呈现复杂的构造形态,但白垩纪晚期后的地层呈简单的构造覆于其上。

日高带在侏罗纪-白垩纪时为优地槽发育,其后老第三纪至新笛三纪,地槽沉积中心逐渐西移,因此,日高带的东侧只沉积了小规模磨拉石相地层,而西侧为大规模磨拉石相地层。地槽发育期的中心部分称日高带的中轴带,有显着的花岗岩及基性岩侵入活动,以及高温低压型变质作用。中轴带西部的神居古潭带是沉降量最大的场所,这以后,大规模沉降的部分可以看成是地槽发生期生成的深断裂地带。深部断裂在沉降期间再度活动,引起基性岩浆的侵入和喷山,或者,地壳下部成分的超基性侵入岩呈固态贯入到地槽海底和沉积地层中。同时,这一部分也是地槽的最大沉降带,集中沉积了细粒沉积石。这类岩石沿层理面容易破裂,常有上述的基性侵入岩岩床发育。因此形成最上位为细粒沉积岩层,其中贯入有粗粒玄武岩(辉绿岩),继之贯入有辉长岩,超基性岩等一系列岩石的组合,亦即蛇绿岩型岩体的发育(藤田,1978)。

以神居古潭带为中心的沉降量大的地带,由于以后的明显隆起,因而产生了低温高压型变质作用并且发生断层。在隆起过程中,以断层为界,东侧的地层上冲到西侧的地层之上,石狩煤田地区有名的推覆体构造就是典型的实例。