(2)中国大陆板块构造演化。
中国大陆及其邻区自太古代以来的板块构造可分为两个体系:前寒武纪是陆壳增生体系,从陆核和早期克拉通发展到稳定陆块,是陆壳生长期。古元古代和中元古代属于原始板块体系,之后是大陆地壳增生体系向明显板块体系的过渡时期。晋宁期以来的板块体系属于晋宁期至印支期的古板块体系,之后板块格局发生了重大变化,进入现代板块体系。
中国大陆的构造演化一般分为四个阶段:太古宙前阜平陆核发展阶段、阜平期至青白口期末中国古陆形成发展阶段、震旦纪-三叠纪古板块构造或大陆边缘发展阶段、晚中生代和新生代现代板块构造或陆内发展阶段。
中国大陆形成过程复杂,发展阶段太古宙陆核分散,发展阶段元古宙陆块广泛分布,构成中国大陆各陆块变质基底的主体。从新元古代开始,揭示了中国大陆系是由几个不同时期的板块拼接而成,每个板块经历了多次分散、增生和拼接,最终在新生代形成了中国大陆及其海域统一的基本格局。
太古宙陆核发展阶段,太古宙分布有限,集中在塔里木-华北板块,新太古代分布略广,不仅在塔里木和华北地块,在扬子地块也有分布。新太古代早期有稳定的陆架、陆缘盆地和绿岩带盆地。阜平运动完成了又一次变形变质作用,结束了中国大陆克拉通、华北陆核和川西、佳木斯、塔里木南微陆核的固结形成。新元古代五台运动是太古代塑性地壳向元古代刚性地壳的过渡阶段。
元古代是大陆地壳进一步克拉通化形成稳定陆块的阶段。五台运动后,华北地块在克拉通的基础上出现了几个活动带,大陆地壳因元古宙地槽沉积而再次增厚扩大,构成变质基底。华北地块的东、西两部分可能属于不同的地体,在太古代晚期或部分在新太古代之前联合形成一个统一的地块。
吕梁运动是阜平运动后又一次重要的变形变质作用过程,完成了华北地块的第二次克拉通化,进而进入克拉通内地壳结构发展和南北边缘解体阶段,并沿燕山-太行裂谷带形成了厚度超过万米的稳定沉积盖层。华北陆块南缘存在大陆裂谷,北缘西部存在拗拉槽,表明中元古代曾发生多次地壳拉张。
塔里木地块新太古代-早元古代地层出露于阿尔金山北坡和塔里木东北缘。晚元古代以正常沉积岩为主,与早元古代或更早形成的陆核共同构成塔里木地块的结晶基底,其时代可能略晚于华北,大致相当于华北地块的奔流期。
中元古代塔里木陆块不同于华北陆块,由于活跃的沉积和变质作用,它处于不稳定状态。阿尔金运动中元古代岩系经过变质作用和克拉通化作用,形成塔里木变质基底的一部分,并在新元古代早期进入盖层沉积阶段。青白口末期,塔里木运动强烈,陆块边缘的活动带与华北陆块巩固对接。
华南板块的新太古代-元古代出露较少,构成华南板块的结晶基底。华南板块的陆壳形成于与塔里木地块大致相同的时代,华北陆核形成后,围绕华北陆核形成了塔里木和华南陆块。
扬子地块西缘的古元古代和中元古代地层具有活动大陆边缘火山弧的特征,此时可以识别出海洋与大陆的界线。其西部可能属于元古代海洋,东部为地槽沉积。推测塔里木、华北、华南板块的古陆都被元古宙大洋分割,塔里木古陆可能更接近扬子古陆。
华南板块新太古代-元古代克拉通化通过吕梁运动首次发生,中元古代大陆地壳裂解,华夏古陆与扬子古陆分离,中间隔着一个狭窄的洋盆。扬子地块中元古代有两类沉积,一类是弧后盆地的陆内坳陷(坳拉槽)或过渡地槽沉积,另一类是大陆边缘裂谷带的高级地槽沉积。这表明在中元古代晚期,南海地壳向北俯冲,江南大陆边缘可能经历了从被动大陆边缘向主动大陆边缘的转变。中元古代晚期的鲍斯运动使南海灭绝,华夏古陆和扬子古陆在绍兴-凭祥-北海一带普遍汇合,导致江南大部分地区克拉通化,形成变质基底。而扬子地块西南方向的运动并不显著。
中元古代至新元古代早期,华北、塔里木、扬子等陆块地壳以伸展作用为主,形成裂谷或裂陷槽,陆块相应增生。由于地壳以伸展作用为主,太古代至元古代形成的塔里木、华北和扬子陆块逐渐离散形成海洋,大陆边缘裂谷发育。到新元古代早期,除华南东南部外,在板块或陆块之间没有发现明显的板块会聚特征。从中元古代到新元古代早期,扬子陆块西侧是一个大小不一的古陆环境,南部有一个大的印支陆块,北部有几个小陆块形成岛链。
华北地块新元古代(震旦纪)早、晚期构造运动较弱,而扬子地块塔里木地块和晋宁地块构造运动较强,形成变质基底。
由于晋宁运动,洋壳俯冲到扬子陆块西缘之下,具有陆壳碰撞的构造特征。哀牢山带洋壳碎片的线性分布在构造上“侵入”不同时代的地层,可能是洋壳俯冲的产物,但俯冲带被晚期推覆构造所覆盖。由于俯冲作用,印支地块在扬子地块上拼接,隆起一侧的扬子古陆西缘相应抬升,形成康滇地轴。晋宁运动后,下震旦统为板块活动晚期的磨拉石建造。当时在扬子地块西缘北部有一条由大小不一的微陆块组成的岛链带,晋宁运动时也在扬子地块上拼接,从而使扬子地块向西增生形成泛扬子大陆,但震旦纪扬子地块边缘有频繁的陆缘裂谷火山活动。震旦纪以后,塔里木-华北板块和华南板块进入了古板块构造阶段,属于台地盖层沉积,说明中国所有的陆块仍然相当活跃,这也是大陆增生的一种表现。
在中元古代-新元古代,澜沧江以西属于南方大陆的范畴。雅鲁藏布江和澜沧江是中间陆块,中元古代变质岩可能是结晶基底。自中元古代以来,元古代海洋确实存在于南北大陆之间。澜沧江中元古代岛弧和大红山岛弧是被元古代海洋分隔的两个陆块。
在雅鲁藏布江以南的印度地块边缘,基底岩系是印度地块边缘的加积部分。当时印度地块和藏滇中地块之间可能没有广阔的海隔,属于新元古代早期地槽沉积的变质基底。
属于南部大陆的藏滇板块,晋宁运动不明显,但在震旦纪仍有活动。震旦系-寒武系为过渡型地槽沉积,结晶基底褶皱变形微弱,蓟县中期至奥陶纪前可能发生过变质作用。
总之,中国大陆太古宙-元古代是陆核和早期克拉通的形成时期。华北陆块的陆核形成较早,其他陆核形成较晚,并围绕华北陆核扩散。中元古代早期,北部泛大陆解体,元古代海洋逐渐发育。华北、塔里木、扬子等古陆散落在海洋中,西南的冈瓦纳大陆逐渐汇聚。此时,南方大陆北侧的活动边缘位于藏滇古陆北侧的澜沧江和塔南塔翁山,北方大陆的活动边缘位于扬子古陆西缘的大红山地区。他们是隔海相望的,这就是所谓的泛洋时期。晋宁运动(塔里木运动)期间,华南部分陆块发生碰撞拼接,形成泛扬子陆块,而华北和塔里木古陆由于元古宙洋向古陆西部俯冲,开始出现蒙特提斯海的轮廓,从而古陆开始向古赤道汇聚,形成新的联合古陆格局。此时,特提斯洋的雏形在北南大洋活动边缘的澜沧群和北大陆南缘的大红山群之间。之后联合古陆解体,出现了显生宙陆海分布格局,北部大陆不断汇聚,南部大陆逐渐分离。
从震旦纪到早古生代,中国大陆所有的大陆块都被海洋隔开。在塔里木、华北和西伯利亚之间有一个古老的亚洲海洋。
这一时期,华北古陆的北缘是天山-赤峰陆缘活动带。当时古洋板块向北俯冲到西伯利亚板块之下,而华北古陆出现了裂谷和裂陷槽,将一些微陆块从华北古陆中分离出来,进一步将裂谷扩大为洋盆。从华北陆块中分离出来的准噶尔、嫩松、佳木斯等微陆块也在西伯利亚古陆上与元古代洋俯冲拼接,元古代洋逐渐闭合,古亚洲大陆开始形成。
在古代亚洲海洋中,既有洋脊扩张,也有向两侧俯冲。当时西伯利亚大陆向南快速增生,华北-塔里木古陆北缘被几个微板块分割。由于海洋向两侧俯冲,西伯利亚古陆与塔里木-华北古陆逐渐接近。早古生代早期最早的板块俯冲发生在埃尔贡河盆地,沿德尔贝主干断裂向北递减,形成埃尔贡褶皱系,其间夹有漠河微陆块,其余部分仍与西伯利亚隔海相望。当时,华北陆块由上升转为不平衡下降。除少数鄂尔多斯-阿拉善地块仍处于古陆状态,鄂尔多斯大陆边缘褶皱外,普遍缺失中、晚奥陶世沉积。早古生代地层是典型的古陆盖稳定沉积,以陆面浅海碳酸盐沉积为主,分布广泛,岩相和厚度稳定,后期有上升趋势。早志留世末,塔里木陆核再次上升至陆地。
晋宁时期,塔里木-华北板块与华南板块对接,华南板块向北俯冲,洋壳向北退缩,中国古陆基本形成。从震旦纪到早寒武世,两个陆块之间形成了残余的边缘海槽。震旦纪,扬子、塔里木和华北陆块南缘有大陆冰川活动。中寒武世至志留纪,中国古陆发生分裂,形成祁连-秦岭-北淮阳裂谷系,部分发展为洋盆,柴达木、中祁连、北秦岭、大别山、胶南-苏北等微陆块从古陆边缘分离出来。加里东晚期向北俯冲挤压,形成塔里木大陆边缘、南北祁连山、秦岭等加里东褶皱带。柴达木、中祁连山、大别山等微陆块拼接在塔里木-华北古陆边缘。而从西昆仑到西秦岭再到南方的印支运动,彻底终结了海洋环境,最终塔里木-华北板块和华南板块拼接形成了中国大陆。
从上面可以看出,晋宁运动后,中国大陆处于重建改造阶段,塔里木-华北古陆与扬子古陆之间没有大洋分隔。这里以前的运动只是古大陆的再扩张,裂谷或局部洋盆的形成,洋盆和裂谷系的闭合。
新元古代至早古生代,扬子古陆与华夏古陆结合部形成裂谷带,并通过加里东运动沿绍兴-凭祥-北海线俯冲,形成华南褶皱系。当时,扬子古陆西缘的结晶基底(哀牢山群)和江南古陆的褶皱基底向南延伸进入南华褶皱系,南华褶皱系西部的桂香褶皱带就是增生在扬子古陆基底上的加里东褶皱系。
早古生代,扬子古陆除康滇古陆和江南古陆外,处于古陆覆盖的稳定沉积环境,而扬子古陆西缘,经晋宁运动和印支板块拼接后,沿哀牢山、龙门山西侧仍保存着残留海性的地槽沉积环境,甚至在西部属于扬子古陆,呈现出更为广阔的泛扬子古陆景观。
澜沧江以西,属于冈瓦纳大陆。早古生代以古陆盖稳定沉积为主,仅澜沧江西南侧、保山-镇康拗拉槽沉积盆地等陆缘为早期过渡地槽沉积。
扬子古陆和冈瓦纳古陆在早古生代位于南北半球的中低纬度地区,导致早古生代没有明显的生态和气候分区。此时,扬子古陆向南漂移,逐渐向冈瓦纳靠近,而胚胎期的特提斯洋向冈瓦纳边缘俯冲,边缘活动带继续增生,后期逐渐隆升,形成澜沧江西侧的塔纳塔翁和澜沧江边缘的活动岛链。
古特提斯形成于晚古生代,闭合于晚二叠世至早三叠世。古亚洲洋在西伯利亚和华北之下被切割,冈瓦纳解体。那时,中国大陆的主体已经基本成形。
由于古亚洲洋的向北俯冲,埃尔贡和准噶尔-兴安活动带在早古生代或更晚些时候多次消减,导致西伯利亚古陆向南快速扩散。由于古亚洲洋向南迁移直至闭合,形成了准噶尔-兴安陆缘增生带以南的西伯利亚板块与塔里木-华北板块之间的伊利亚哈别尔嘎-西拉木伦结合带。结合带呈东西向、向南凸出的弧形,西起伊利亚哈伯尔嘎山北麓,沿康古尔塔格-索伦山-西拉木伦北,向东延伸至敦化、吉林。
伊利亚哈别尔嘎-西拉木伦结合带是一条形成于晚古生代的缝合线。古亚洲洋在晚古生代早期非常狭窄,在晚石炭世-早二叠世逐渐收敛。洋壳在塔里木-华北古陆下俯冲消减,西伯利亚板块与塔里木-华北板块碰撞,全区褶皱回归,最终形成了西伯利亚板块的准噶尔-兴安褶皱系与塔里木-华北板块的天山-赤峰褶皱系之间的复杂褶皱区。
塔里木-华北古陆北缘,古生代多次俯冲,形成多个晚古生代褶皱系。内蒙地轴北缘有一个俯冲带,表明海洋在逐渐闭合。塔里木和华北古陆的主体部分是晚古生代古陆盖发展的晚期。从泥盆纪到早石炭世,华北古陆大部分被剥蚀,只有塔里木古陆有零星的早石炭世陆相沉积。晚石炭世-二叠纪主要为海陆相间的含煤沉积,三叠纪后逐渐过渡为陆相沉积。
塔里木-华北古陆的南缘,经过早古生代的多次俯冲,在晚古生代早期形成了陆表海。石炭纪,昆仑山成为特提斯洋的一部分。西昆仑地区发现了属于洋底扩张环境的蛇绿岩带。东昆仑从华力西晚期到印支期存在一条深海海沟俯冲带,大山、布尔汗一带和柴达木东南缘存在中酸性岩浆弧。特提斯洋主要位于西秦岭及其以西地区,晚古生代由秦岭和北淮阳的陆内裂陷槽沉积而成。表明塔里木-华北古陆和扬子古陆经历了多次开合,最终在二叠纪末或三叠纪初拼合,进入板内活动期。松潘-甘孜地区是扬子古陆北缘的一个活动带,印支期是一个以拉张作用为主的裂谷系或裂陷槽。加里东期至三叠纪为华南主板块盖层的沉积时期。晚二叠世,沿扬子古陆康滇地轴两侧的主要断裂爆发了广泛的海相和陆相玄武岩。从早泥盆世到晚三叠世,右江地区存在陆相裂陷槽和基性火山活动。
台湾省中部山脉曾被认为是晚古生代华南古陆最东部的活动带,当时是华南大陆的一部分。
晚古生代,澜沧江以西的藏滇古陆,除部分地区外,仅经历起伏,接受稳定沉积。此时冈瓦纳大陆向南漂移,大部分进入南半球高纬度地区。石炭纪-二叠纪有广泛的大陆冰川活动。另一方面,冈瓦纳大陆北缘的藏滇微大陆处于大陆边缘海环境,形成冰海(冰筏)沉积,允许冷水动物繁衍。泛扬子古陆向南漂移,形成古特提斯海,继续向冈瓦纳古陆汇聚。二叠纪后明显向北漂移。由于泛扬子古陆向冈瓦纳转化和靠近,冈瓦纳北缘的俯冲带发生了二次扩张,导致雅鲁藏布江地区早期活动,从而将藏滇古陆与冈瓦纳分离,形成狭长的藏滇板块。由于明显的裂谷活动,使藏滇古陆与冈瓦纳分离,同时形成了保山-镇康拗拉槽、昌宁-孟连裂谷等地壳伸展构造。
澜沧江-中马结合带是南(冈瓦纳)和北(劳亚)古大陆的缝合带,古特提斯洋就死在这个缝合带之间。由于缝合带向南(西)的斜向俯冲,除了缝合带的北部属于大陆地壳碰撞带外,其余的似乎只是两个大陆之间由于转化和汇聚而形成的摩擦带。
藏滇古陆与泛扬子古陆的俯冲碰撞在晚二叠世-早三叠世结束,古特提斯洋闭合。由于澜沧江运动(相当于冈瓦纳运动),大陆地壳汇聚,导致区内最新变质作用和古陆边缘的中酸性岩浆弧,藏滇古陆大部分(裂谷沉积区除外)缺乏晚二叠世-早三叠世沉积,俯冲侧的羌北-昌都-思茅古陆块也缺乏早三叠世沉积。
金沙江是俯冲带,其雏形可能是裂谷。澜沧江汇聚后期的松弛使泛扬子大陆西缘(北)的裂谷演化为一个小洋盆。晚三叠世俯冲期间,洋盆闭合,东部形成岛弧带。在岛弧东侧的甘孜-理塘裂谷系东部,复理石沉积广泛分布,可能是大陆活动边缘包围环境中物质来源丰富的复理石增生楔。此时的哀牢山带似乎是一个裂谷槽。三叠纪末,除雅鲁藏布江以南地区外,中国古陆基本形成。
中新生代,中国大陆继续向北漂移,东部受库拉-太平洋板块向欧亚板块俯冲影响,形成沿海太平洋构造域,西部受印度板块向欧亚板块挤压,形成新特提斯构造域。
中生代中晚期,库拉-太平洋板块开始多次向欧亚板块俯冲,并相对左旋走滑,中国大陆东部遭受强烈改造,属于陆内造山运动(如燕山运动)性质。但由于位置不同,地壳缩短引起的逆冲超覆和地壳松弛引起的沉降,以及沿构造带形成的内陆盆地可以同时发生。就时间和空间而言,印支运动很普遍,燕山运动最强烈。华南板块边缘在燕山期受到强烈挤压,导致地层中出现宽缓褶皱,后来以断裂作用为主,复合了古华夏构造域。中国大陆东部的东西向或北东向构造向东北或北北东向叠加,其间还发育高角度断层或铲状断层,从而形成了大量的闽浙火山沉积盆地。在华北刚性古陆上,印支运动和燕山运动以及郯庐、鄂尔多斯等先存断裂的复活和差异基底隆起,自西向东出现鄂尔多斯沉降带和太行隆起带、河淮沉降带和胶辽隆起带,沉降带发育大型内陆盆地。在东北地区,沿一些主要断裂形成新的断陷盆地,形成大型含油气盆地和聚煤盆地。这一时期岩浆活动十分强烈,在大陆东部形成了巨大的花岗岩带和陆缘火山弧。
晚白垩世至新生代,中国东部以伸展作用为主,板内伸展断层发育,导致地壳差异隆升和沉降,诱发大陆拉斑玄武岩喷发。大陆边缘形成海沟、岛弧和盆地系统,实际上是华北地块和扬子地块向大洋一侧的边缘火山岛弧带。东部的渤海和黄海是华北和扬子陆块向海洋一侧的延伸。东海有两种地下室。西部可能是大陆在福建、浙江向海洋一侧的延伸。基底与大陆一致,由变质岩、花岗岩和白垩纪火山岩组成。东面的钓鱼岛与台湾省中部山脉相连,属于新生代以来形成的一个盆地。南海晚白垩世为边缘海,这是一个海洋萌芽期。由于华南古陆的逐渐解体,一些微古陆被剥离,成为中国大陆边缘的岛链。新生代晚期至中新世早期,海底多次扩张,中央盆地逐渐出现洋壳,西北缘大陆架逐渐形成。断陷带接受了厚的第三纪沿海至浅海沉积。到中新世晚期,盆地停止扩张,进入现代海洋发展阶段。台湾省岛是中新生代以来的造山带,台湾省纵谷具有弧-陆碰撞带性质,西部属于华南板块活动带,东部属于菲律宾板块。三叠纪末,泛扬子古陆西部,古特提斯完全闭合,藏滇板块与欧亚大陆基本拼接。由于早期雅鲁藏布江转换断层的裂解,形成了新的特提斯楔形洋,最发育时期为晚三叠世至早侏罗世。此时雅鲁藏布江北侧为离散边缘,藏滇板块沿班公错-怒江早期走滑断层扩张形成边缘海,局部发展为新的洋壳,因时间短而消亡于晚侏罗世-早白垩世。
新特提斯从白垩纪开始逐渐闭合。西特提斯先逐渐闭合,后在晚白垩世开始闭合。由于印度洋扩张导致冈瓦纳大陆全面解体,印度古陆急剧北漂,在始新世末与欧亚大陆西缘的藏滇板块碰撞,形成雅鲁藏布江缝合带。至此,中国大陆终于成型了。始新世以后,由于印度陆块的不断北移和推挤,中国大陆西部受到强烈挤压,出现了一系列的陆内挤压效应。产生了喜马拉雅中央断裂和主边界断裂的推覆构造,可能是喜马拉雅前陆逆冲的产物,从而形成了高耸的喜马拉雅山系,并导致了新特提斯期海水从喀什侵入,在渐新世退出。上新世,印度板块继续向北推进,塔里木盆地褶皱成山,出现了巨大的新近纪糖蜜沉积。
由于其影响,华南板块西部也表现为差异起伏,并形成了华南板块西部盖层褶皱末期、逆掩推覆构造、哀牢山-龙门山推覆带和韧性剪切带,均完成于渐新世。
由于藏滇板块位于雅鲁藏布江带的上升流一侧,发生了强烈的造山运动和岩浆活动。中生代末开始的构造运动显示了许多地层之间的不整合,如中侏罗世、早白垩世、始新世、渐新世以及第三纪和第四纪之间的不整合。岩浆活动也很复杂。除了结合带的蛇绿岩外,逆冲一侧的中酸性岩浆活动也很频繁,陆壳重熔花岗岩和壳幔同熔花岗岩平行于俯冲带出现。
第四纪以来,由于板块俯冲后期地壳应力的松弛,形成了从滇西到西藏零星分布的第四纪沉积盆地,盆地内有广泛的第四纪中基性火山喷发。
总之,从中生代末到新生代,中国古大陆受东部太平洋板块俯冲、西部新特提斯板块闭合和印度板块俯冲的影响,控制了中国大陆东西部构造运动的发展,形成了各具特色的沿海太平洋构造域和特提斯构造域,并导致了中国大陆大地构造格局的变化。