地台基底形成的基本阶段 地台形成的主要阶段

作者&投稿:堵剑 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

重塑东欧地台基底形成的历史是一项艰巨的任务,因为缺少可靠的年代学以及许多早前寒武纪杂岩之间地层对比的资料,对于深部多次变质的早前寒武纪岩石的成因,只能采用研究早前寒武纪的方法。阐明俄罗斯台地基底的形成历史困难更大。目前,我们只有零星的资料研究其构造。首先,关于古老基底性质的问题就是一个有争议的课题,其中包括基底中太古宙和古元古代物质组合的形成和基底构造的产生。一些学者认为古老地台存在原始的硅铝质基底 ( 原大陆) ; 另一些学者则认为原始的地壳和显生宙的自地槽一样,是暗色的洋壳型地壳,太古宙及古元古代期间被逐渐改造变成过渡壳,最后才成熟为陆壳型。

现今主流观点认为,最古老的原始地壳在大部分现代大陆上属于形成于 35 亿 a 之前的古老地台,其成分或者是花岗闪长岩和石英闪长岩 ( 英云闪长岩) ,或者是闪长岩。对于这些岩石,常常采用一种概括性名词———灰色片麻岩,已经由北美、格陵兰、南非、印度、澳大利亚等地台中太古宙绿岩带的基底所阐明。东欧地台基底中古老的太古宙片麻岩、花岗片麻岩可以与之对比。除了摩尔曼斯克地块,白海系及卡累利阿绿岩带的基底,乌克兰地盾第涅伯沿岸巨带及库尔斯克磁异常地区,还有俄罗斯台地东部古老的斜长片麻岩基底 ( 努尔拉克杂岩) 。所谓灰色片麻岩,是指角闪岩相变质的,中性或中基性火山 -深成杂岩 ( 变质沉积岩较少) ,它与晚期成分相似的岩浆岩的区别在于含铝、钙、钠较高,而低钾。被称为灰色片麻岩的岩石,可按其成分 ( 从花岗闪长岩至闪长岩) 、成因和年代学 ( 远太古代、古太古代) 再进行分类。几乎与受到中压变质的灰色片麻岩同时,深部形成了压力和温度都较高的麻粒岩相岩石变质条件,在太古宙或古元古代深部岩石部分被抬升至地表。

太古宙 ( 35 亿 ~ 26 亿 a) 基底的岩石可分为若干个主要类型,说明其上部地壳构造 - 物质成分的不均一性,还可说明其发展的阶段。

第一种类型为斜长花岗岩及斜长石花岗岩,中含斜长片麻岩,少见结晶片岩和斜长角闪岩 ( 摩尔曼克地块) 。可以设想,它们是太古宙灰色片麻岩的原始地壳 ( 原始大陆) 受到区域花岗岩化作用形成的。

第二种类型是绿岩带,发育于古老灰色片麻岩之上的窄而深的坳陷中,堆积以浅变质的基性和太古宙所特有的超基性成分 ( 科马提岩) 火山岩系,还有安山岩质、英安岩质成分的火山岩以及陆源和铁硅质沉积。绿岩带的发展过程,最初为堆积物的褶皱变形,而后片麻岩基底被强烈花岗岩化并形成了钠质花岗岩,最后以钾为主的超变质花岗岩而结束的,部分花岗岩冲破绿岩槽并使之变形。绿岩带形成于古太古代 ( 前第涅泊) 或新太古代,但区域性花岗岩化则发生于太古宙末 ( 27 亿 a 前) 。绿岩带与相邻的花岗片麻岩基底相组合形成花岗岩绿岩区,其周围通常近槽状。花岗岩绿岩区的宽度 ( 卡累利阿、白米尔科维斯克、第涅泊沿岸、库尔斯克大带) 达数百千米。

第三种类型是厚层表壳岩,以片麻岩为主,其次为斜长角闪岩、石英岩、变质砾岩、铁质石英岩,充填于广阔的坳陷中,厚度数百米 ( 科拉带的中部及南部、沃伦 - 波多斯克南部、基洛夫格勒、亚速海沿岸大带的西部) 。这些杂岩是由酸性及基性变质火山岩所构成,与沉积岩互层,以陆源物质为主。沉积物可能来源于邻区,可识别出早期的中压麻粒岩相及晚期角闪岩相退变质。据俄罗斯台地在太古宙的构造和发展,俄罗斯台地的花岗片麻岩体很可能与此类型相似,但以后期的热改造强度而论与地盾区的同类构造有所不同。

第四种类型是厚层片麻岩 - 斜长角闪岩杂岩,由火山岩所构成,其中以基性熔岩( 白海群) 为主。此类杂岩的堆积 ( 与第三类型同) ,基本发生于古太古代,其后发生过多次变质改造与变形。

第五种类型,迄今研究尚少,它表现为众多线形拉长的带,宽 200 ~300km,见于俄罗斯台地,其中间夹狭窄的弱磁性物质。推测该类型为古老的基底斜长片麻岩杂岩 ( 努尔拉克杂岩) 在古太古代受到拉张和碎裂,形成了这些狭窄的槽体及张性裂隙,其中充填了基性—超基性火山岩并被橄榄岩、辉长 - 苏长岩、斜长岩及斜长花岗岩的岩体所注入,太古宙末线型带受到挤压,形成由中压、高压麻粒岩相岩石所构成的岩楔、岩板和岩块 ( 基性结晶片岩,石榴子石、紫苏辉石、堇青片麻岩、斜长紫苏花岗岩、榴辉岩状岩石等) 。此一过程在古元古代可能重复出现。拉普兰 - 科尔维茨麻粒岩带乃是其中一例,其向北延伸,即台地基底中的阿罕格尔斯克、坎达拉克线型带,此一麻粒岩岩带有可能是在古元古代被挤出的。

对于大多数的太古宙杂岩 ( 除绿岩带之外) 是以多相变质为特征的,开始为进变质( 达麻粒岩相) ,在其沉降过程中形成,而后为角闪岩相的退变质,可能伴随以多次的太古宙地层变形。区域性花岗岩化作用发生在太古宙末,其结果是地台中大部分出现混合岩杂岩超变质的斜长花岗岩岩体,然后 ( 并非到处如此) 是斜长 - 微斜长石花岗岩。这种过程与首次岩浆活动向地壳上部带来大量的钾有关。花岗岩化作用使太古宙地壳的体积增大,在强烈高温高岩石静水压力的条件下,具有高的塑性甚至流变性。由于加热侧向不均一性及物质上升流动,遂形成平面上规模大小不一样的圆形、卵圆形底辟穹窿构造 ( 据Л. И. 萨洛普,花岗片麻岩卵形隆起或穹窿) ,期间被狭窄的穹窿间向斜所分隔,而它又被更小的变形所复杂化。

太古宙岩石深度多相变质的主要因素之一是高热条件,太古宙热流高于其后期。太古宙初期,地球表面包绕了一层很稠密的大气层。V. I. Shuldiner 等认为,大气温度可以达300 ~ 500℃ 。在太古宙 - 古元古代期间,地壳温度总体上逐渐下降。这与地壳上部岩石几乎都受到不同程度的变质有着密切关系。显然只有古太古代广泛出现区域性麻粒岩相岩石,然而新太古代出现角闪岩相甚至绿片岩相岩石。同时,角闪岩级变质岩往往叠加在早期受到过麻粒岩相变质的岩石之上。不过,地球深部热状况的总体下降,常因偶尔热流增强而复杂化。现今表现为全球性的特征: 太古宙末 ( 26 亿 ~27 亿 a 之前) 广泛发育的麻粒岩相变质、导致广泛的花岗岩化,伴随钾从地幔带入于地壳上部,或者壳内发生再分配,以及区域性出现原生的或叠加的变质作用 ( 退变质) 。

太古宙岩石区域变质的另一因素是高压。如果岩石的变质改造达角闪岩相可能产生于2 × 108~ 5 × 108Pa 压力之下,现今应达深度为 6 ~ 15km。而麻粒岩相要求压力达 5 × 108~8 × 108Pa 甚至 10 × 108Pa,现今应达深度为 15 ~ 30km。既然东欧地台 ( 特别是俄罗斯台地) 的上部基底,广泛分布区域性麻粒岩相变质,可以推断自其形成之后曾经受到深的沉降和变质,然后是高的抬升。同时,剥蚀作用导致太古宇 ( 部分还有古元古界) 岩层受到切削达 15 ~20km。此种假设是不大可靠的。所以有一些科学家认为太古宙时地球的重力比现代要大,使岩石达麻粒岩相变质所需的压力可能出现于较小的深度。比现今深度较浅时,古太古代已达到麻粒岩相变质作用 ( 750 ~ 800℃) 所需的温度,重力值要大,只能设定太古宙时地球的体积较小,平均密度增大而质量不变 ( Ф. П. 密特罗凡、К. А.舒尔金、Е. Н. 利希列夫斯基等) 。所以地球直径可能要小25% ~30% ,而重力增大1. 5 ~2 倍。因此,岩石能发生麻粒岩相变质所需的深度不是 15 ~ 30km,可能相当于 10 ~ 20km甚至 7. 5 ~5km。这一有趣的假说,当然有待全面的检验。

虽然太古宙构造的形状,在相当程度上是与它们的塑性状态有关。塑性状态又决定于地球深部强烈增热,在其形成过程中,地壳不同岩块间的相互构造运动,起着决定性作用,包括垂直的 ( 一系列剖面中的石英岩、变质砂岩、变质砾岩的存在可资说明) 及水平的。在一些大带中,线性构造形态以及太古宙绿岩带的相互平行性,可以说明沉积过程中的沉降及绿岩槽中火山作用的强度。它们受到横向拉张并被一系列拉张性纵向断裂所破坏,沿断裂有线状坳陷或裂谷式坳陷的发育。相反,在绿岩槽发育的结束阶段,则有横向的挤压,导致充填其中的火山沉积火山岩的发生褶皱作用。有些科学家 ( А. Ф. 格拉也夫、В. С. 费德洛夫斯基) 认为它们决定于绿岩槽之前的拉张作用及其花岗岩化过程中物质的退荷固结作用。作者认为挤压导致区域上整个花岗绿岩带总体宽度减小。

地盾及俄罗斯台地基底中太古宙主要的构造带的带状或透镜轮廓,近平行的构造界面,均说明太古宇水平方向运动的存在。台地范围的太古宙线性带体系中分布火山岩及基性 - 超基性侵入体,与基底水平拉张有关。而其中变质达麻粒岩相的带状体的分布,是因为线形带中局部缜密深部物质板片被挤压及向上挤出。

古元古代 ( 36 亿 ~16. 5 亿 a) 。太古宙末强烈的花岗岩化波及地台的大部分地区,导致原始陆壳形成更厚的成熟陆壳。与太古宙相比,古元古代的热状况总体上是降低的。显然,地表温度 ( 已与现今相近) 与平均热流值均有所降低,但是热状态的降低是复杂的,它会因短时性的热增强而作波浪式变化,其中最强便是 19 亿 ~18 亿 a 前地壳上部所受到的增热。太古宙 ( 尤其古太古代) 其构造状况是以到处具高流动性 ( 超活动性 - Л. И. 萨洛普) 为特征,近地壳表面的岩石具有高塑性、高流变性。小构造形态具极复杂,平面上呈高度弯曲,走向极不稳定,大断裂较不发育。而古元古代地台不同地段的构造变得极不相同。在活动带内,变形具明显的线性特征,同时线形褶皱明显增强,且往往受强烈挤压 ( 直至等斜褶皱) 。与此相关,水平挤压条件下出现众多的逆断层及逆掩断层。除了复杂的活动带之外,古元古代在太古宙基底之上个别地段开始形成不厚的、弱变形的原地台盖层杂岩。

东欧地台的古元古代历史可分三个阶段: 26 亿 a 至 22 亿 ~23 亿 a,22 亿 ~3 亿 a 至18 亿 ~ 19 亿 a,18 亿 ~ 19 亿 a 至 16 亿 ~ 17 亿 a。在第一、二阶段中,拉张条件发生并发育不同类型的深坳陷及凹陷。在许多情况下,沉降伴随以强烈火山活动; 第二阶段末期发生挤压变形 ( 瑞芬褶皱) ,出现花岗岩深成作用及区域变质作用的广泛发育; 第三阶段( 哥特期) 地台的大部分地区以构造稳定性增强为特征,主要是地台总体上升以及大面积均化的热事件。只是在地台西部地壳受到构造—热事件作用,表现为个别火山 - 深成杂岩体的发育以及基底岩石在放射性同位素年龄上的年轻化。

按其成分、构造—岩浆作用和古元古界的特征,可以识别出活动最强、大范围受深沉降和强烈变形的区带。它们与新元古代地槽的特点很相似,只是局部出现沉降和变形,具有与新元古代及显生宙的原地台相似的特征。但是,在活动性、变形性、岩浆活动强度及变质作用方面,古元古代原地台均大大超过新元古代出现的地台区。原地槽区以及相邻凹陷,均充填以复杂变形的古元古界,而在原地台区内基本上属于基底的主要隆起区。在地台的西北和西南部的是波罗的地盾、乌克兰地盾及沃罗涅日台背斜及其斜坡。俄罗斯台地( 地台的中、东部地区) 大部分沉降的基底是原地台区,其中未发现古元古代深而宽阔的坳陷。所以对于东欧地台基本构造区,即它的地盾 ( 及与之相邻的活罗涅日台背斜) 及俄罗斯台地许多古元古代 ( 原地槽、原地台) 的演化阶段、构造特征等,都有许多是推测的。

古元古代地槽区的地台基底出现在宽阔 ( 断面距离近千千米) 的近等轴的瑞芬区、狭窄的 ( 数百千米) 东沃罗涅日带以及乌克兰地盾边缘的亚速海沿岸中部和奥斯尼茨带。乌克兰地盾边缘带与瑞芬区和东沃罗涅日带的构造位置和关系则尚未清楚,但是无疑这些地槽区均被原地台型地区所围绕,甚至被封闭。古元古代原地槽区的延伸及面积都远小于显生宙的地槽区。原地槽坳陷中充填物是沉积岩且主要是陆源的,其中包括有复理石( 东沃罗涅日带、瑞芬区东部) 及沉积火山岩 ( 瑞芬区的内带、亚速海沿岸中部带、奥斯尼茨带) 。同时,火山岩出现于其剖面的上部,相对而言它们可与显生宙地槽中的冒地槽带和优地槽带相对比,而相应的为原冒地槽带及原优地槽带。原优地槽带剖面中,广泛发育酸性火山岩,而缺失蛇绿岩套,蛇绿岩套被认为是存在洋壳型地壳带的标志。因此,我们推测它与原冒地槽从陆壳发展而来的,只不过厚度较薄并受到岩浆岩穿插而被破坏。

古元古代原地槽区及狭窄的克拉通间原地槽区的特点是: 古元古代第二阶段 ( 22 亿 ~19 亿 a) 沉降最为强烈,并以瑞芬阶段的褶皱变形和充填物的角闪岩相或绿帘角闪岩相区域变质为结束,并广泛发育酸性深成侵入体。它与上部地壳强烈加热条件下太古宙花岗片麻岩基底的再活化有关,伴随以钾的带入。

在原地槽线状坳陷及外带中,瑞芬区褶皱构造沿走向伸展,而瑞芬区的内部其方位发生改变,可能因为深部底辟导致花岗岩穹窿总体变形。总之,古元古代的原地槽区与显生宙地槽区相比,其强度较低,这显然是由于其水平挤压低于显生宙地槽的缘故。

现今地台缺失古元古代原地槽区的地区却有原地台的分布。整个古元古代是这些地区长期而复杂的克拉通化大阶段,即变质基底逐步固结,并向古地台特征过渡。此一大阶段又可分为三个阶段,而第三阶段则相当于哥特期,可以区分出两类原地台: 第一类原地台的特征是具有有狭窄的深断裂坳陷和地堑式凹陷 ( 第一、二阶段) 以及短轴形凹陷 ( 第二、三阶段) 及与此相邻的隆起带,此类原地台区分布于波罗的地盾的东部范围及乌克兰地盾与沃罗涅地块的中部,在那里它们或者被与之同时发育的瑞芬原地槽区所包绕或被其切割; 第二类原地台以现今的俄罗斯台地的大部分基底为特征,它的研究程度很低。它以隆起为主,同时缺失或较少发育古元古代沉降带。许多区带在第二阶段都受到构造—热活化。

第一类古元古代原地台区,在构造特点、发展历史上不同于原地槽及相邻的新元古代及显生宙古老地台,其特征如下:

( 1) 广泛地发育风化壳,说明其长时期的剥蚀和平原化的地形,因而其构造稳定。风化壳最初 ( ?) 出现于古元古界沉积的底部,但是牙图里群及其类似层位的底部尤为普遍,即大致为 25 亿 ~26 亿 a。

( 2) 由石英成分陆源碎屑组成的法拉霍夫建造及高铝质变质岩建造相当发育,厚度小至中等,推断为间断面产物或经过再沉积的化学风化壳。化学风化壳是典型的地台盖层。卡尔波斯莫罗莫夫建造属于化学风化壳,它在古元古界中部层位 ( 牙图里、因古列茨克奥斯科里群等) 。

( 3) 局部出现多次强烈的岩浆活动,以玄武岩成分为主,本质上属暗色岩,其形成包括产于地表或浅水条件下的火山溢流及层状穿切的侵入体。岩浆作用分 3 个阶段: 第一阶段是苏米亚 - 萨利奥里火山岩) 、第二阶段是贝辰加 - 伊曼达 - 瓦尔祖格群、牙图里、绥萨里火山岩和第三阶段是维普西玄武岩。其中厚度最大、分布最广的是第二阶段。

( 4) 古元古代中晚期形成了一些厚度不大、平底而平面上作短轴或等轴状凹陷,与显生宙的台向斜很相似,虽规模较小但变形程度则较高 ( 例如卡累利阿带中充填以牙图里群和维普西群的凹陷) 。

( 5) 深而狭窄的线形邻断裂坳陷与地堑,类似于大陆裂谷带广泛分布。它们形成于新元古代及显生宙的古地台之内,其中有一些是形成于古元古代的第一阶段 ( 充填以苏米亚 - 萨利奥里杂岩) ,另外一些则在第二阶段 ( 贝辰加,伊曼达 - 瓦尔祖格凹陷) ,第三类介于这两个阶段之间,其间有间断 ( 库奥诺—维戈泽尔,克里沃罗格带,库尔斯克磁异常区坳陷) 。这些邻断裂坳陷及地堑型凹陷往往称为原裂谷带,或者为了强调它与坳拉槽之间的相似性,即古地台具年轻的里菲期形成的裂谷构造,称为古坳拉槽或原坳拉槽。与里菲期的坳拉槽以及地台上较年轻的裂谷带相似,古元古代的原裂谷带是在垂直于其走向的地壳张应力作用下发展起来的,但在其形成的结束阶段却受到了强烈的横向挤压,导致其轴变为强烈扭曲的向斜或复向斜,并被纵向逆掩断层所复杂化 ( 在坳拉槽中则相反,结束期的挤压变形表现很微弱至完全缺失) 。

据充填物的性质及变形,原裂谷带可区分为两个基本类型: ①充填物以沉积建造为主,剖面上部以陆源碳酸盐岩为主,剖面下部以碧玉铁质岩为主 ( 克里沃罗格,库尔斯克群) 。它们的发展过程是以等斜褶皱变形为结束; ②厚层的火山岩建造,以基性为主( 贝辰加、伊曼德拉 - 瓦尔祖格凹陷,库奥诺 - 维格泽乐带等) ,它们不对称。

M. B. 穆拉托克认为克里沃罗格 - 库尔斯克型坳陷是原裂谷带 ( 或古坳拉槽) ,这一观点是有争议的。有些研究者将其归入原冒地槽型并将其作为古元古代宽阔的褶皱带,受到深剥蚀后的残余。但与此相反,克里沃罗格 - 库尔斯克型坳陷中的古元古界沉积厚度中等,与典型的古元古代原地槽带的变质作用相比,相对要弱些,而且该带内太古宇缺少被古元古代变质作用叠加的表现,或表现微弱。因此,它可看做是古元古代原地槽剥蚀作用底盘的出露部分 ( 例如第涅伯沿岸带) 。

原裂谷带出现在相邻的原地槽区附近,其走向近平行于其边缘。它们的动力学机制是相同的,其早期发展阶段受到拉张并接受充填,沉降结束之后即在其发展结束阶段 ( 约19 亿 a 前) 受到挤压。这种同类变形的同时性,很容易解释为古元古代原地台与原地槽基底中水平挤压与拉张的脉动性。碧玉铁质岩建造是古元古代原裂谷带的特征,而并非里菲期坳拉槽和地台上其他裂谷以及一般地台盖层的沉积特点。而且碧玉铁质岩建造在太古宙绿岩带中居重要地位 ( 洛克西群、康斯克 - 维霍夫亦威特群,米哈伊诺夫斯克群,及其在其他地台基底中的形成物) ,虽然太古宙绿岩带的碧玉铁质岩建造以火山岩为主,而古元古代原裂谷带以陆源物质为主,但是碧玉铁质岩建造可指示亲源性。某些原裂谷带如克里沃罗格坳陷、库尔斯克磁异常区坳陷等在空间和构造上都与太古宙绿岩带有关。

古元古代原地台区的物质与新元古代及显生宙的古地台在建造组成、出现基性火山作用、构造等方面具有相似的特征。它们也有很大的差别,原地台的特点中为里菲 - 显生宙地台所不具备的,应有如下几种沉积的出现: 如碧玉铁质岩、半石墨,不仅出现基性还有超基性的和酸性火山岩,受弱或中等强度的变质,水平挤压变形 ( 22 亿 ~23 亿 a 之变为弱—中等强度局部变形,19 亿 a 左右为强烈变形且具有普遍性) 。有着广泛分布的成分多样的岩浆侵入作用,从超基性、基性—酸性,而且古元古代末还首次出现碱性岩体。

古元古代在新生地台的西部存在过原地台型坳陷及凹陷,中间被隆起带所间隔,为碎屑物质提供源区。根据其成分中有大量的石英和高铝质变质岩的存在,判断该地区长时间存在平原化的地形; 除个别时段之外,它的隆起以弱至中等强度为特征,有时它们被薄层碳酸盐岩地层所覆盖。古元古代的这些隆起的特征很像古地台中的地盾区,但与地盾不同之处在于规模较小。许多隆起经历构造—热事件,开始于 22 亿 ~23 亿 a,而以 19 亿 a 左右一次最为强烈。它使构成地盾的太古宙杂岩发生退变质而同位素年龄的年轻化 ( 白海巨带、沃罗涅日地块的基底及乌克兰地盾的西部) ,广大地区的太古宙基底,则发育花岗岩及混合岩化作用 ( 主要是乌克兰地盾) 。

俄罗斯台地中东部地区相对沉降的基底,属于另外一种、目前研究尚少的古元古代原地台区。按现今观点,它的特点是古元古代的坳陷不发育而占优势的是隆起区,它由太古宇变质岩所组成,局部存在蓝晶石片岩。某些研究者认为是太古宙基性超基性岩风化壳再沉积的产物。根据伏尔加—乌拉尔地区 ( C. B. 鲍格丹诺夫) 基底研究的资料,太古宙地块或大岩块范围内,古元古代中期 ( 22 亿 ~18 亿 a) 出现过花岗岩化作用,导致广泛分布的超变质的、以钾质花岗岩、花岗片麻岩为主的穹窿和穹顶,伴随以环状及放射状断裂体系。显然,花岗岩化作用对由太古宙角闪岩相和麻粒岩相变质岩构成的、分隔着大岩块的线性带影响甚小。但这并不是说线性带在古元古代构造—热活化之时,没有暴露出来。相反,可以设想其周期性地出现挤压、拉张变形。例如出现于波罗的地盾的拉普兰 - 坎达拉克麻粒岩带,按其性质而言,显然类似于俄罗斯台地基底中的线性带。

古元古代哥特阶段 ( 从 19 亿 ~ 18 亿 a 到 17 亿 ~ 16 亿 a) 。在所有的东欧地台范围内,以广泛隆起和剥蚀为主,缺失线性坳陷和剪切变形。但在其地台西部发育个别平缓、对称的小型台向斜型的凹陷,充填以陆源沉积,以石英成分为主,还包括酸性、基性火山岩( 维普西、下约特尼、白海群) 。显然,它们最初具有很大的面积,后期剥蚀而残留下来。

分布于波罗的地盾的瑞芬带和乌克兰地盾西北部之间 ( 白俄罗斯、波罗的海沿岸)的某些地区,在哥特阶段受新的热再造作用的影响,导致其基底的同位素年龄的年轻化至17 亿 ~ 15 亿 a。在该区域范围内以及波罗的地盾、乌克兰地盾和沃罗涅日地块,有众多的花岗岩 ( 奥长环斑花岗岩) 、辉长岩 - 拉长岩、斜长岩 ( 乌克兰地盾) 以及最早的碱性岩杂岩体 ( 亚速海沿岸带东部,克依维) 。它们的侵位是长期、复杂的、渐进过程,新生地台基底逐渐固结,即克拉通化的终结。

地台西北和西南部瑞芬带及其他区带,19 亿 a 前的瑞芬褶皱阶段结束其原地槽的发育。有些研究者认为哥特阶段是与显生宙地槽区发展的造山结束阶段相类似; 而另一些研究者则认为它的克拉通化比地台东部要滞后。在该阶段中,西部瑞芬区形成了纵向延伸的哥特期火山深成杂岩带,构成了下约特尼的斑岩建造及与之同源的岩浆花岗岩岩体。总体看,东欧地台范围内,古元古代结束阶段最终形成厚层的成熟陆壳。



地台基底形成的主要阶段~

通过对西伯利亚地台太古宙和古元古代产物的研究,可以查明在这些产物的结构上与东欧地台的基底结构有许多重要差别。属于太古宙和古元古代产物的,首先要推在西伯利亚地台上得到极广泛发育的经受了麻粒岩相变质作用的古太古代产物,然而,在东欧地台( 像大多数克拉通一样) 上,这些古太古代产物主要是产在个别线性带 ( “麻粒岩带”)中,而在线性带之外,它们通常是以残存体的形式保存在晚期经历了退化变质作用的太古宙杂岩体中。而且,在西伯利亚地台上分布的不是为东欧地台 ( 以及大多数其他地台)所特有的古太古代和新太古代的 “绿岩带”,而是一些比较年轻的、在太古宙最后或新元古代初在比较刚性的基底上产生的 “绿岩槽沟”,这些 “绿岩槽沟”乃是介于东欧地台“绿岩带”与原裂谷带之间的一种中间产物。
西伯利亚地台基底中的古元古代原地槽区或带,按照根据露出地表的基底露头所能作出的判断水平来看,所起的作用比东欧地台要小得多,而按照一些研究人员的看法,一般来说对这些区或带暂时尚不知道,在古元古代,几乎整个西伯利亚地台都是原地台区。与东欧地台相比,在西伯利亚地台范围内更早地开始形成了原台向斜型的短轴凹地。最后,在西伯利亚地台内,存在一个斯塔诺夫带,后者在太古宙末 ( ?) 和古元古代经受了构造 - 热改造,而在东欧地台内则不存在与其类似的直接等同物。在基底结构中存在的这些和其他一些差别反映出,在西伯利亚和东欧克拉通前地台的早期地质历史中有着重大差异。
对于阐明地球演化早期阶段地壳发展的主要规律及趋势以及对于解决最古老的远太古宙地球外圈 ( 各个大陆太古宙的沉积 - 火山杂岩体就是在这个外圈上形成的) 上部的性质这个争论激烈的问题来说,有关西伯利亚地台最古老基底的地质性质这个最重要的问题具有原则性意义。这个外圈是具有基性 - 超基性深度岩的成分 ( 它与显生宙的大洋型地壳接近) 呢? 还是具有中酸性的接近英云闪长岩、花岗闪长岩或闪长岩的成分并且主要是否可用 “灰色片麻岩”为其代表呢? 可惜,在西伯利亚地台太古宙的资料中,我们没有掌握可以用来可靠地解决这个问题的直接资料。与其他古地台不同,在西伯利亚地台上没有发现古太古代的典型 “灰色片麻岩杂岩体”,而阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾上据推测是最古老的库鲁尔塔 - 戈纳姆杂岩体和阿尔丹杂岩体的实际地层关系,按照大多数研究人员的意见,目前还未得到可靠证实。
古太古代伊延格拉群中再沉积的石英碎屑以及高铝质物质的大理岩出现,伊延格拉石英岩中滚圆 ( 碎屑) 锆石颗粒 ( 对于花岗岩类系列的岩石来说,锆石最具代表性) 含量高,根据这两点就可以推测,它们的直接来源可能是经历了深刻化学风化和侵蚀作用的主要是酸性和中性 ( 还有基性) 成分的岩浆岩。但是,Н. В. Фролов 很早以前就提出了一种可供选择的想法,即阿尔丹杂岩体的片麻岩系可能是产在基性岩成分的基底上,这种基底的破坏最终可以导致伊延格拉群岩石的沉积,而在该群中广泛分布的石英岩就不具有碎屑成因而具有化学沉积成因。但是,在石英岩中见到为陆源成因岩石所特有的残留斜层理以及其他的构造标志,则与上述看法矛盾。
许多研究人员将伊延格拉群视为最古老的深度变质的特殊盖层,这种盖层的基底乃是某种也是极古老的相对固结的地壳断块。这种断块以及与其类似的其他古太古代断块( “岩石圈板块”) 规模不大,并被比较活动、易渗透、有岩浆活动的带 ( “岩石圈板块边缘”) 所环绕。在这些断块中可能有京普通群和杰尔图拉群的堆积以及产生库鲁尔塔 - 戈纳姆杂岩体和苏塔姆杂岩体,这两个杂岩体主要是由火山岩和整合产出的侵入岩体 ( 为基性成分,部分为超基性成分) 以及陆源岩石和碳酸盐岩 ( 出现在剖面上部) 组成的。
西伯利亚地台阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾以及阿纳巴尔突起最古老杂岩体的岩石看来在古太古代就已经历了在麻粒岩相高温条件下发生的极深刻的区域变质作用,这些岩石表明地台基底广阔的突起地区所具有的特征,并且可能说明了地台基底大部分地区的特点。根据实验资料,为阿尔丹和阿纳巴尔太古宙杂岩体麻粒岩相变质岩石所特有的矿物共生组合应当是在温度 700 ~950℃、压力 5 ~7kbar 到 10 ~12kbar 的条件下形成的,在地球内部现代压力分布的情况下,上述压力条件所处的深度是 10 ~ 15km ( 阿尔丹亚相) 到 30 ~ 35km( 苏塔姆亚相) 。这就不得不做出未必可靠的下述假定: 这些杂岩体的原始下沉幅度大,它们以后上升和侵蚀切割的幅度也大。这种侵蚀作用主要应当是在太古宙晚期—元古宙早期 “槽沟杂岩体”堆积之前就已发生了,这种杂岩体的岩石不整合地叠加在经受了麻粒岩相变质而后出露到地表的古太古代杂岩体上。
正像在研究东欧地台太古宙历史时指出过的,解决这个疑难问题的可能途径之一是假定在太古宙,地球的半径小,与此相对应,地球内部的密度和压力大。在地壳到处都是处于高温状态的条件下,阿尔丹的太古宙岩石经受了进化变质改造作用。紫苏花岗岩、片麻状花岗岩和花岗伟晶岩的生成与进化变质改造作用的早期阶段有关,而成为变质杂岩体区域花岗岩化作用产物的富钾白岗质花岗岩则与其晚期阶段有关。
阿尔丹杂岩体褶皱构造的特点是,片麻岩穹窿和褶皱卵形隆起广泛发育; 这种褶皱构造是在由于岩石强烈受热 ( 其结果是使岩石具有塑性并能流动同时能将物质挤入背斜构造的顶部和转折地段) 所造成的强烈活动环境也就是在地壳物质到处都是处在高度活动的条件下形成的 ( 据 Л. И. Салоп) 。引发褶皱变形的重要因素是,热流和流体的向上推进在面上是不均衡的,这种不均衡性就决定了等温面和花岗岩化前锋出现波动,在密度倒置的条件下导致大量流变的花岗岩化物质的上浮。大多数研究人员认为,在这些褶皱构造产生时,地壳物质的垂向差异性运动起主导作用,而水平运动则起从属及派生的作用。
阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾南部边缘 ( 与斯塔诺夫巨断块相对应) 在太古宙的发展,看来与其北部阿尔丹部分的发展有根本差别; 在这里可能也形成了阿尔丹杂岩体,但是所代表的似乎是与北部有所不同的构造 - 岩相带的组合 ( 尤其是,在这里缺失伊延格拉断块型的岩石圈板块) ; 到新太古代 ( ?) 开始,它也经历了麻粒岩相变质作用的深刻改造。然而,与地盾北部不同,地盾的南 ( 斯塔诺夫) 部,在新太古代就有可能而在古元古代已确切无疑经历了强烈叠加的角闪岩相退化变质作用 ( 只有少数断块和古太古代杂岩体的一些片断 “躲过”了这种变质作用) 以及与其相关的强烈花岗岩化作用。在古太古代,可能已经在阿尔丹巨断块与斯塔诺夫巨断块之间的边界带内,开始形成了加速这两个巨断块分离开来的各种斜长岩岩体。
根据 О. М. Розен 的资料,可供分析的导致地台北部阿纳巴尔杂岩体形成的太古宙地质事件的顺序是: 开始为含石英的酸性熔岩 ( 英安岩) 以及数量居次的似玄武岩的溢出,形成共岩浆源的英云闪长岩侵入体,并有厚度小的化学沉积物堆积; 然后,在这个英安岩 - 英云闪长岩基底的均类面上堆积了碳酸盐 - 陆源产物以及碳酸盐 - 火山产物。再往下,相继出现挤压变形以及在麻粒岩相条件下的变质作用,断块运动和将斜长岩的各个片断带到地壳上部。О. М. Розен 推测,在地质历史的最早期阶段,在这里地壳已经具有硅铝质的性质,至少在局部地方,地壳的下部层位是由斜长岩组成的。粗略地看,这种情景与阿尔丹地盾北部的太古宙历史相一致,并且,根据地球物理资料、少数钻孔资料以及与地台相邻的东萨彦东部沙雷扎尔盖突起内古太古代产物的性质,也可以作出这种判断; 看来,几乎可以将这种情景外推到西伯利亚地台的整个东部和中部地区。
到太古宙末,在西伯利亚地台大部分 ( ?) 地区里,深度变质的、有点花岗岩化的和经历了复杂变形的古太古代基底,在很大程度上丧失了普遍活动 ( 强烈活动) 的性能;地下和地表的热流及温度明显下降,引起普遍 ( 可能差异性微弱) 的地壳上升,与这种上升相伴发生了地壳上层深度不小于 5 ~10km 的侵蚀作用。
具有古太古代 “原始变质”基底的这些地区,有可能早在新太古代就已经跨入原地台的发展阶段。在太古宙末 ( ?) 或者在古元古代开始时,西伯利亚原地台的许多地段经历了拉伸和破裂作用过程,并被大量具有不同方向几乎呈直线延伸的断层所破坏。沿着这些断层产生了窄而深的地堑式坳陷——— “槽沟”,堆积了巨厚的基性和酸性成分的熔岩层、陆源岩石、铁硅质岩石以及少量碳酸盐岩。砾岩的存在表明,分开槽沟的断块可能受到冲刷。这些槽沟广泛地分布在阿尔丹巨断块的西部 ( 其中的一些槽沟就是从该处向北延伸到地台盖层下面) 以及北斯塔诺夫缝合构造带 ( 在这里,槽沟具有近东西走向) 中,在阿尔丹巨断块的东部已知有槽沟存在,但是,槽沟完全没有触及阿尔丹巨断块的中部。
一些研究人员 ( А. Ф. Гранев,В. С. Федоровский 等) 指出了阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾的 “槽沟”与在许多地台的地盾 ( 包括波罗的地盾和乌克兰地盾) 上划分出来的太古宙“绿岩带”之间的相似性。这种相似性既表现在建造成分上,也表现在构造和发展历史上。此外,阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾的 “槽沟”比太古宙典型的绿岩带略微年轻一些,是产在塑性和受热较差而 “刚性”和 “脆性”较大的地壳上,其特点是界线的清晰度大并且呈直线延伸,最终的花岗岩化作用在分开这些槽沟的太古宙基底断块中的表现比在典型太古宙绿岩带发育区内的表现略微弱一些。阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾的 “槽沟”在地盾发展的早期阶段看来是原裂谷型的最古老构造,据此,М. В. Муратов 将它们称之为 “古坳拉槽”。
在西伯利亚原地台古元古代历史的下一阶段里,阿尔丹巨断块西部比较广阔的地区参与下沉,在这里开始形成比较宽和深的乌多坎原地台凹地 ( 原台向斜) ,其中堆积了巨厚的实际上是陆源沉积的岩层,包括在剖面上部出现的层状铜矿石的巨大富集。乌多坎原地台凹地对埋藏在其下的 “槽沟”起何种作用,与大量显生宙台向斜对埋藏在其下的坳拉槽所起的那种作用是一样的。在西伯利亚地台基底中可能存在其他一些与乌多坎凹地同时代和同类型的古元古代原地台凹地。乌多坎凹地的发育是以科达尔 - 克缅高铁含钾斑状花岗岩大岩盆和大量较小花岗岩岩体侵入凹地基底中以及产在 “槽沟”两侧的花岗片麻岩穹窿的形成而告终。
与 “槽沟”杂岩体和乌多坎群沉积地层中绿岩相和局部角闪岩相进化变质作用广泛发育的同时,在阿尔丹巨断块大部分地区内,上述沉积地层的太古宙基底也经历了叠加的退化变质作用。与这些现象出现同时,“槽沟”经历了挤压,形成单斜、向斜或复向斜构造,而逆断层 - 逆掩断层又使这些构造复杂化,乌多坎凹地则具有宽广的箱状短轴向斜的形态,它被较小的短轴褶皱复杂化,在靠近凹地边缘的带中则被线性褶皱所复杂化。宣告“槽沟”和乌多坎型原地台凹地发展终结的岩浆作用、变质作用和构造变形大约是发生在19 亿 ~ 20 亿 a 前,在时间上与东欧地台的瑞芬褶皱时期一致。
阿纳巴尔太古宙基底突起上的破碎带、糜棱岩化带以及逆变质带乃是古元古代 ( ?)原地台构造的特殊类型。根据古元古代沉积 - 火山杂岩体以及花岗岩类侵入体碎块产在这些带中的情形,可以带有一定假定性加以认定,它们是与阿尔丹 - 斯塔诺夫地盾 “槽沟”类似的构造,但是,它们是经受过更深刻的侵蚀作用的构造。看来,在太古宙末或者古元古代初,这些带经历了破裂和水平拉伸作用,从而使它们变成对于局部热流、射气以及岩浆熔融体沿其上升来说更具渗透性的带,而后,极可能是在瑞芬阶段,它们与邻近的原地台地段一起受到水平挤压,从而导致这些带的范围内的太古宙基底碎裂和糜棱岩化。
斯塔诺夫巨断块是个特殊的发展类型,在这里,在古元古代,发生了构造 - 热改造作用过程 ( 自构造岩浆活动作用) 。由麻粒岩相变质岩组成的太古宙基底再次受到相当强烈的加热,这就导致叠加的退化变质作用的强烈发育,使太古宙基底转变成含有一些麻粒岩残存体的角闪岩相片麻岩杂岩体。与这种改造作用相伴随,花岗岩化作用得到广泛发展。
这些作用过程出现的北部界线是近东西向的北斯塔诺夫深缝合构造带,在该带中,在古元古代产生 ( 或继续发生) 地幔岩浆熔融体的上升,形成斜长岩、辉长岩类和辉岩的深成岩体。
在西伯利亚地台基底内,几乎没有发现可靠的古元古代原地槽区或带,但是在紧靠地台的南面、西南面和北面的贝加尔准地台、萨彦 - 叶尼塞准地台以及泰梅尔 - 北地群岛准地台区的范围内,却广泛分布着古元古代的原地槽区或带,并且它们的一些分支可能深入到西伯利亚地台范围内。可以推断,在西伯利亚地台的东北角,在奥列尼奥克基底突起区以及与其毗连的阿纳巴尔台背斜的东北部,存在着古元古代北西向的原地槽褶皱带。在这里出露的古元古代陆源类复理石沉积岩系以及数量居次的酸性火山岩被揉皱成平缓的褶皱,发生轻微变质,并有年龄约为 19 亿 ~20 亿 a 的基性和酸性侵入体穿入其中,也就是说,这些火成岩是在瑞芬褶皱阶段可能与阿纳巴尔突起具有类似走向的古元古代构造带中的挤压变形同时侵入的。同样可以设想存在着北东向的古元古代帕托姆 - 维柳伊原地槽褶皱带,它是贝加尔原地槽区的一个分支。西伯利亚地台原地台发育巨阶段的下一个时期与古元古代末 ( 19 亿 ~16. 5 亿 a) 一致。在这个阶段,在地台的一些边缘地段,包括阿尔丹巨断块的东部,重新出现了地壳水平拉伸作用和破裂作用过程,产生了乌尔坎及比利亚克昌地堑式凹 ( 原坳拉槽) 。在它们当中,堆积了相当厚的陆源 ( 包括粗碎屑) 岩石以及主要是亚碱性的熔岩和基性、中性及酸性碎屑凝灰岩,这些熔岩和凝灰岩中有与其共岩浆源的辉长岩和碱性花岗岩类侵入。
同时,在与西伯利亚原地台交界的贝加尔瑞芬褶皱区的边缘带中,产生了阿基特坎火山岩带,其组成岩石有中性和酸性成分的陆上火山岩和斑状花岗岩侵入体。组成该带的火山岩层及碎屑岩层是堆积在地堑式凹地中,一些研究人员也将这种凹地称之为原裂谷带。

地台   platform   
大陆上自形成以后未再遭受强烈褶皱的稳定地区。曾称陆台。1885年由E.修斯提出。在地槽地台学说中,地台是与地槽相对应的地壳稳定构造单元,以含有未变质的沉积盖层区别于地盾。


地台具有双层结构,即由基底和盖层构成。基底由前震旦纪或前寒武纪的巨厚已变质的沉积岩系与火山岩组成,构造复杂,一般遭受过较强的区域变质作用。基底岩石建造序列属地槽型。盖层由震旦纪或寒武纪以来的沉积岩系组成,其厚度一般不超过1000~2000米,未经受区域变质作用。其沉积物组成地台型建造序列。盖层与基底以角度不整合接触。

地台基底形成的主要阶段
答:在西伯利亚原地台古元古代历史的下一阶段里,阿尔丹巨断块西部比较广阔的地区参与下沉,在这里开始形成比较宽和深的乌多坎原地台凹地 ( 原台向斜) ,其中堆积了巨厚的实际上是陆源沉积的岩层,包括在剖面上部出现的层状铜矿石的巨大富集。乌多坎原地台凹地对埋藏在其下的 “槽沟”起何种作用,与大量显生宙台向斜对埋藏...

地台基底形成的基本阶段
答:此一大阶段又可分为三个阶段,而第三阶段则相当于哥特期,可以区分出两类原地台: 第一类原地台的特征是具有有狭窄的深断裂坳陷和地堑式凹陷 ( 第一、二阶段) 以及短轴形凹陷 ( 第二、三阶段) 及与此相邻的隆起带,此类原地台区分布于波罗的地盾的东部范围及乌克兰地盾与沃罗涅地块的中部,在那里它们或者被与之...

大地构造演化及其成矿作用
答:如上所述,研究区的地质构造发展历史从本质上可以划分为3个不同的演化阶段:太古宙克拉通基底形成阶段、古生代沉积盖层发育阶段(加里东期和华力西期)和燕山期构造岩浆活动阶段。与之相对应,基本成矿时期也可以划分为对应的3个阶段:太古宙变质岩原始矿源岩的形成及韧性剪切带的发生,促使Au等成矿元素发生活化转移,部分元...

鄂尔多斯盆地地质历史
答:1. 地台基底雏形阶段(早太古代至晚太古代)在35亿年至25亿年间,华北地台开始形成,那时的鄂尔多斯地区处于深海环境。频繁的火山活动产生了大量拉斑玄武岩、火山碎屑岩等中性至酸性火山岩,随后在构造运动的影响下,这些沉积物逐渐形成花岗-片麻岩穹隆,并伴随深成混合花岗岩的出现。晚太古代则以绿岩建造为...

求四川盆地的构造演化?
答:① 中一晚元古代晋宁运动、澄江运动为扬子地台基底形成阶段。②澄江期晚期一印支期中期构造旋回,构造运动主要表现为隆升和坳陷的地壳升降运动,主要是一套稳定的巨厚的海相碳酸盐岩和碎屑岩夹火山岩沉积,构造运动主要表现为隆升和坳陷的地壳升降运动,显示四川盆地处于大陆边缘的沉积环境和伸展构造动力学环境。③印支期...

华北地台的形成
答:中条运动形成了统一的华北地台基底。其上的中元古代以来的沉积盖层都未经变质。它的地台阶段历史可分为三个阶段:①中—新元古代是地台早期裂陷阶段,沿蓟县—左权、豫陕边界和银川—磴口有三个伸向地台内部的坳拉谷;②古生代是地台最稳定的时期,寒武纪—中奥陶世主要为从南向北超覆的浅海相碳酸盐岩...

渤海湾盆地构造-沉积演化简史
答:渤海湾盆地作为华北古板块(地台)的一个组成部分,与其有着相同的地质发展历史,经历了太古宙地台基底的形成时期(地槽发育期)、中元古代—三叠纪的地台盖层沉积阶段和中新生代大陆裂谷发育阶段。渤海湾盆地区自古生代以来的构造-沉积演化可分为两大阶段,即古生代—中生代早期大陆板块拼合与克拉通盆地演化阶段、中生代中期—新...

鄂尔多斯附近有火山吗?
答:早元古代末期的色尔腾山运动,导致地壳增厚、固结、克拉通化,构造运动伴随的岩浆活动,使华北地台基本固结和稳定,华北地台形成,地台范围向西包括阿拉善台隆,向东包括山西台隆,向北达白云鄂博一带,甚至更远。盖层发展阶段 (三)中、晚元古代——盖层发展阶段 盖层沉积是指地台的古老结晶基底形成以后,其...

地台形成的主要阶段
答:地台 platform 大陆上自形成以后未再遭受强烈褶皱的稳定地区。曾称陆台。1885年由E.修斯提出。在地槽地台学说中,地台是与地槽相对应的地壳稳定构造单元,以含有未变质的沉积盖层区别于地盾。地台具有双层结构,即由基底和盖层构成。基底由前震旦纪或前寒武纪的巨厚已变质的沉积岩系与火山岩组成,构造复杂...

基底形成过程中的成矿作用
答:基底在初始沉积阶段,主要处于拉伸的构造环境中,形成与沉积作用有关的矿床或矿源层。在变质阶段,元素活化、迁移,可在特定位置富集,从而形成变质矿床。1.基底原始沉积成矿作用 粤西云浮大降坪大型硫铁矿是华南地区最大的硫铁矿床。它赋存于震旦系大绀山组沉积地层中。在黄铁矿床附近经常发育爆发角砾岩...