1.板块碰撞构造
板块在移动过程中,与别的板块发生碰撞对接隆起,形成板块碰撞构造。显然,板块碰撞构造是压性或压扭性的构造。
按压力方向,板块碰撞构造又可分为两种类型:其一是两个主动板块发生碰撞对接,形成主动板块碰撞构造;其二是主动板块与被动板块发生碰撞对接,形成主被动板块碰撞构造。这两种板块碰撞构造既有相似之处,又有很大的差别。
要区别上述两类板块碰撞构造,首先要区别主动板块和被动板块。板块发生碰撞时,板块向前移动而与另一板块碰撞的板块为主动板块,其最主要的标志是有前缘增生带。被动板块是被动地与另一板块发生碰撞对接,相对不移动的板块,或虽然移动,但碰撞对接处不是板块前缘,而是板块后缘,这种的可看作被动板块。
(1)主动板块与主动板块碰撞对接
主动板块与主动板块碰撞隆起构造,两个板块的前缘会相对涌起,形成碰撞隆起带。在隆起带的两侧发育有两个基本对称的拗陷盆地。盆地与隆起带之间往往发育断裂带,与隆起带平行。断裂带起初应为张裂带,以后可能演变成压扭性的。在拗陷盆地的另一侧会有一个伴生隆起带,它既是拗陷盆地的边缘,也是板块碰撞构造的边缘,所以又称为边缘隆起带。两个伴生边缘隆起带之间,构成了主动板块碰撞构造的完整系统(图2-3)。
天山碰撞构造是典型的主动板块碰撞构造。南疆板块与北疆板块碰撞对接,形成了以天山为主体的碰撞隆起带。塔里木盆地和准噶尔盆地为其南北两侧的基本对称的拗陷盆地。塔里木盆地以南的昆仑山,准噶尔盆地以北的阿尔泰山是其伴生隆起带。原先昆仑山较小,现在的昆仑山甚至超过了主体天山,这是后期印度板块北挤造成的。
图2-3 主动板块碰撞构造平面示意图
天山南北两个盆地大小很不对称,准噶尔盆地比塔里木盆地小得多,但是如果将准噶尔盆地和巴尔喀什湖以东的地区相连成一片,则其规模就不亚于塔里木盆地了。在传统地质学看来,天山板块碰撞隆起带即为造山带,也就是地槽区先期垂直沉降,形成地层沉积,后期褶皱回返,形成造山带。实际上,这些地层不是垂直沉降造成的,而是两个板块的前缘增生带碰撞对接,并隆起形成山脉,而非原地沉积的地层原地褶皱隆起形成山脉。
南岭碰撞隆起带也是一个典型的主动板块碰撞隆起构造带,但其发展历史,却是目前已知的主动板块碰撞构造中最为复杂的一个。早古生代后期,该板块碰撞隆起带就已形成,这是扬子板块与华夏板块碰撞对接形成的。早古生代初,扬子板块越过赤道向南移动,中奥陶世其前缘增生带形成了笔石页岩建造。而华夏板块的南移在早奥陶世,甚至更早就已与冈瓦纳大板块碰撞对接,到中奥陶世也形成了向北增生的前缘增生带,也发育了笔石页岩建造。中奥陶世末,扬子板块与华夏板块发生碰撞对接,形成近东西向延伸的南岭板块碰撞隆起带,并在隆起带南北两侧形成了两条基本平行的断裂带。碰撞隆起带两侧的拗陷盆地由于后期的改造,保留不完整,只是依稀可见了。南岭板块碰撞构造是在中奥陶世末形成的,是形成底面朝南的晚古生代地球四面体的产物。泥盆纪初,底面朝南的晚古生代地球四面体解体后,华北、扬子和华夏板块连成一体,从冈瓦纳大板块上,也即从底面朝南的晚古生代地球四面体上分离出来向北移动。南岭碰撞隆起带处在联合板块的中后部,承受巨大的拉张力,因而南岭碰撞隆起带主体下陷,形成板块中部拉薄拗陷构造,即为湘桂盆地,广西、湘南一带成了拗陷盆地的中心区。直到早石炭世末,华北板块与南华板块(扬子板块与华夏板块联合体)分离,两者之间以特提斯海相隔,拉薄拗陷盆地才告结束。南华板块北移,后部的华夏板块成为陆源区,华夏板块北部和扬子板块处于水下,形成新的板块前缘增生带。早三叠世末,南华板块与华北板块碰撞对接,即印支运动,关闭了古特提斯海,整个南华板块受到挤压应力的作用,南岭地带又重新隆起,其南北两侧的断裂带则被晚古生代地层覆盖,未能在地表出露,只能从物探资料中可以得悉其存在。其南北两侧的拗陷盆地虽仍保留,但后期华夏系、新华夏系构造及江南弧形构造的发育,使拗陷盆地受到严重破坏。伴生边缘隆起带也只是隐约存在。如北侧的伴生边缘隆起带约在北纬27.5°,武夷山的北段、武功山及湘中衡山等断续出现,把南岭碰撞构造与秦岭—大别山碰撞构造分隔开。因此,现在的南岭碰撞隆起带是南华板块与华北板块碰撞对接之后,南华板块前移受阻,而在南华板块内部形成压扭性的构造。其位置与原先扬子板块和华夏板块碰撞隆起带的位置一致,板块碰撞构造的要素基本保留,基本保存了早古生代后期板块碰撞构造的面貌,体现了构造发育的继承性,所以仍将南岭隆起带及其周围构造归属为主动板块碰撞构造。
(2)主动板块与被动板块碰撞对接
这是主动板块的前缘插入到被动板块的盖层与基底之间,使被动板块后部隆起形成山脉,向被动板块前部平缓倾斜,其拗陷带在距隆起带较远的地带。主动板块上的拗陷带则在距隆起带很近的地方。在拗陷盆地的另一侧仍然会发育伴生隆起带(图2-4)。
图2-4 主被动板块碰撞构造剖面示意图
中国西部,从南疆向南分别有羌塘、冈底斯、喜马拉雅和印度板块,在地貌上为北坡缓,南坡陡。因此李四光教授在《地质力学概论》等书中[3][4],认为中国西部的地貌是由北向南的挤压力造成的。这是将中国西部的地质构造作为一个板块的内部构造看待了,在一个板块内,由北向南挤压,才会造成北缓南陡的地貌景观。但中国西部是由多个小板块碰撞对接而成的,南面的板块为主动板块,北面的板块为被动板块,主动板块下插到被动板块盖层与基底之间,所以中国西部的地貌才会北缓南陡,类似于叠瓦状的形态。
扬子板块和华北板块之间的碰撞构造也属主被动板块碰撞构造(图2-5)。早三叠世末,扬子板块与华北板块发生碰撞对接,扬子板块前缘插入到华北板块后缘盖层与基底之间,形成了秦岭—伏牛山—大别山板块碰撞隆起带。由于扬子板块向北挤压力强大,持续时间久远,扬子板块前缘深深插入到华北板块盖层与基底之间达800千米之距,华北板块盖层向南超覆,覆盖到扬子板块之上,几乎全部掩盖了扬子板块北部的江南拗陷带。经过长期剥蚀,华北超覆体的上部地层几乎被剥蚀殆尽,只剩下以双桥山群、板溪群为代表的上元古界地层。一直以来,中国地质界将此上元古界地层分布区称为江南古陆,实际上江南古陆并不存在,上元古界的地层是无根的(具体在第五章关于特提斯海和特提斯碰撞带一节中细述)。现特将秦岭—大别山板块碰撞隆起带以南,被上元古界覆盖的扬子板块前缘的拗陷带称为江南拗陷。拗陷带的规模颇大,从四川中北部向东,经湖北、湘北、赣北,一直到皖中南,长约2000千米。其南部,从武夷山北段,到武功山及湖南衡山一带,约北纬27.5°左右的地带,为江南拗陷的伴生边缘隆起带,与南岭碰撞结构分隔开。华北板块上的拗陷带则在阴山、燕山以南的内蒙古南部、陕北、晋北、冀北、辽南、鲁北一带,故将此拗陷带称为三北拗陷带。阴山、燕山则为拗陷带北部的伴生边缘隆起带。三北拗陷带与板块碰撞隆起带之间,原为平缓斜坡,由于受到长久的挤压,又在鲁中、豫北、晋南一带形成次级隆起带。