板內造山帶

板內造山帶(intraplate orogen)又稱陸內造山帶,是指發育在大陸內部、遠離現代板塊邊界的造山帶。實際上,它們形成於古板塊之間,是古大陸邊緣的構造活動帶,在地表形成線狀隆起的山脈。與陸緣造山帶一樣,陸內造山帶是地球上呈現出強烈變質變形的規模巨大的帶狀大地構造單元,其內部構造變形變質強烈、流體活動集中,是大陸岩石圈中結構最複雜的板塊構造邊界,那裡發生的俯衝作用不僅導致了地殼加厚、低溫高壓變質作用和鎂鐵質弧岩漿活動,而且在俯衝後階段發生造山帶去根作用引起的岩石圈減薄、高溫低壓變質作用和花崗質岩漿作用。

基本介紹

  • 中文名:板內造山帶
  • 外文名:intraplate orogenic belt
  • 又稱:陸內造山帶
  • 典型實例:喜馬拉雅造山帶
簡介,造山帶分類,造山帶分類歷史,主要參考文獻,

簡介

造山帶,是地球上部由岩石圈劇烈構造變動和其物質與結構的重新組建,使地殼物質在結構和成分上發生顯著變化所造成的狹長強烈構造變形帶,往往在地表形成線狀相對隆起的山脈。在構造地質上一般與褶皺帶、構造活動帶等同義或近乎同義。
在上世紀60-70年代板塊構造建立之時,人們對現代板塊邊界的確定是以出現地震活動為標誌。對於那些發育在大陸內部、遠離現代板塊邊界的古造山帶,由於缺乏活動地震,因此就將其定義為陸內造山帶(intracontinental orogen),又稱板內造山帶,忽視了它們也是古板塊之間的構造活動帶。實際上,造山作用不僅包括岩石圈擠壓收縮導致的地殼岩石在低熱梯度下發生的褶皺和斷裂、伴隨有變質作用和岩漿活動所形成的山脈,而且包括那些拉伸構造、剪下走滑在形成裂谷、裂陷盆地的同時,地殼岩石在高熱梯度下發生高溫低壓變質作用乃至部分熔融導致變質核雜岩侵位構成的山系。這種俯衝帶之上橫向收縮、垂向增厚而造成構造山脈的作用叫作俯衝型造山作用,而那些發生在碰撞造山帶之下縱向減薄之後垂向伸展而造成構造山脈的作用稱為裂斷型造山作用。

  

造山帶分類

(1) 增生造山帶Accretionaryorogen),一邊是洋殼,一邊是陸殼,如南美安第斯造山帶;
(2) 碰撞造山帶Collisionalorogen),兩邊都是大陸地殼,如南亞喜馬拉雅型造山帶;
(3) 裂斷造山帶Rifting orogen),在增生/碰撞造山帶岩石圈減薄之後發生大陸伸展拆離,如中歐華力西造山帶。
增生造山帶形成於大洋俯衝帶,其上出現的鎂鐵質弧火山岩是新生長的地殼,在弧前出現沉積岩組成的、變形強烈的增生楔。增生造山帶可分為前進型和後退型,前進型是指仰沖板塊向俯衝板塊的前進速率等於或大於後者的後退速率,從而導致已經被裂離的島弧和微陸塊的增生和走滑以及前陸逆沖褶皺帶的發育,產生廣泛的地殼縮短和上升,例如南美的科迪勒拉造山帶。後退型增生造山帶是指俯衝板塊的後退速率超過仰沖板塊的前進速率,導致後者發生地殼伸展形成弧後盆地、洋內島弧和弧緣盆地,例如第三紀時期的西太平洋邊緣。增生型造山帶可以發育不同類型的變質相系,典型的是雙變質帶,在海溝一側為低溫高壓藍片岩相-榴輝岩相,在活動板塊邊緣一側為高溫低壓角閃岩相-麻粒岩相。
碰撞造山帶由大陸岩石圈塊體之間的碰撞形成,導致大洋的閉合以及地殼的加厚和再造,代表俯衝作用的結束,它又可分為島弧-大陸碰撞和大陸-大陸碰撞兩種類型,在碰撞體系中都是大陸岩石圈處於俯衝狀態(如果在弧陸碰撞體系中大洋岩石圈處於俯衝狀態,則是增生造山帶)。碰撞造山帶經歷了地殼深度碰撞引起的擠壓變形作用和俯衝作用有關的低溫高壓藍片岩相-榴輝岩相變質作用,接著發生在陸塊之間的俯衝地殼折返導致山脈形成,例如阿爾卑斯造山帶、喜馬拉雅造山帶和大別-蘇魯造山帶等典型的大陸碰撞造山帶。
裂斷造山帶位於大陸內部而遠離現今活動大陸邊緣,因此在文獻中又稱為克拉通內部型、陸內型、拉張型等,通常產生於古板塊之間的古縫合帶。那裡俯衝加厚的岩石圈在減薄之後的陸內環境產生高的熱流,致使板塊邊緣的岩石圈具有很大的流變性;主動裂斷作用產生高溫低壓角閃岩相-麻粒岩相變質作用,在高溫-超高溫條件下部分熔融所產生的長英質熔體上升引起構造伸展和變質核雜岩侵位。如果岩石圈拉張並未導致大陸裂解形成新的大洋盆地,只是使先存的古造山帶發生活化,看上去就是所謂的克拉通內部型或者陸內型造山帶。例如歐洲的庇里牛斯山和大西洋北部的中元古代晚期到新元古代早期的變質變形地區。如果岩石圈拉張導致大陸裂解形成新的大洋盆地,則開始新的一輪威爾遜旋迴,不過在裂解的大陸邊緣造山帶岩石圈依然可以發現構造伸展和高溫低壓變質作用的記錄。

  

造山帶分類歷史

對將造山帶的構造分類經歷了悠久的歷史。上個世紀後半頁流行的分類是Zwartet al.(1967)建議的科迪勒拉型(Cordillerotype)、阿爾卑斯型(Alpotype)和海西型(Hercynotype),嗣後分別提出有增生型(accretionarytype)和碰撞型(collisionaltype)與前兩種類型相對應,均屬於俯衝帶過程的產物。但是,對第三種類型的認識分歧較大,曾經提出過陸內型、拉張型、超熱型乃至克拉通內部型(Cawoodet al., 2009)等術語。對於產出在大陸內部的這類造山帶,它們具有下列共同特點:(1)出現在匯聚板塊邊緣;(2)疊加在前兩類造山帶之上;(3)出現麻粒岩-混合岩-花崗岩組合;(4)有變質核雜岩侵位;(5)出現拆離構造。
根據匯聚板塊邊緣極端變質作用與俯衝帶岩漿作用之間的時空關係,Zheng& Chen(2017)建議採用裂熔型(riftingtype)來概括第三類造山帶,提出這類造山帶是碰撞加厚造山帶在減薄後經受拉張構造作用的產物,在匯聚板塊邊緣變成大陸拆離體系過程中發生裂熔造山作用(rifting orogeny)。這樣,增生型、碰撞型和裂斷型分別代表了威爾遜旋迴的三個階段。裂斷造山帶形成於匯聚板塊之間的構造縫合帶,其形成大致經歷三個階段:(1)匯聚板塊邊緣俯衝加厚岩石圈的拆離下沉;(2)減薄的大陸岩石圈在軟流圈上涌的作用下伸展;(3)減薄岩石圈繼續受到底部加熱後發生變質脫水和部分熔融。結果是發生碰撞後高溫低壓變質作用和雙峰式岩漿作用(長英質為主),其中花崗質岩漿的漂浮上升導致變質核雜岩侵位及其上覆地殼的滑脫構造。

主要參考文獻

Cawood, P.A., Kröner, A., Collins, W.J., Kusky, T.M., Mooney, W.D., Windley, B.F., 2009.Accretionary orogens through Earth history.Geological Society Special Publications, 318:1-36
Zheng, Y.-F, Chen, R.-X, 2017.Regional metamorphism at extreme conditions: Implications for orogeny at convergent plate margins. Journal of Asian Earth Sciences, 145:46-73
Zwart, H.J., 1967. The duality of orogenic belts. Geologie en Mijnbouw, 46:283- 309.

  

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