大陆地壳形成时代的限定与陆壳生长 陆壳与洋壳有什么区别(地质学角度)

作者&投稿:禤仁 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

目前,对陆壳形成时代的确定,除直接来自对深变质岩的年龄测定之外,Nd模式年龄也被用作探讨地壳形成年龄和演化的主要方法之一。在研究区内应用这两种方法研究陆壳形成与演化积累了丰富的资料。

中国东南地区主要位于扬子陆块的东南部分,它是由多个地质块体拼合形成,各块体之间分布具有不同演化史的板块缝合带或造山带,这些块体的聚合边界即对应着古岩石圈尺度的不连续。扬子板块的主体陆壳是在元古宙形成(Jahn et al.,1990),其平均年龄在1700~1600 Ma(Goldstein et al.,1984),晋宁期(600~1100 Ma)与造山作用有关的花岗岩广泛出露于扬子陆块内及周边地区,反映新元古代华南地区大部分已形成为具有较成熟陆壳的陆块。虽然在东南地区花岗岩中发现有一些捕获锆石U-Pb年龄为太古宙一古元古代的年龄(甘晓春等,1996),但其分布的规模很小(Chen and Jahn,1998)。据李献华(1999)研究,华南前中生代的Nd同位素年龄分布在1200~3200 Ma之间,并且在1800 Ma和1400 Ma出现明显的峰值,各类残留锆石U-Pb年龄主要集中在1200~1400Ma、1800 Ma和2500 Ma,这也表明华南陆壳生长具有幕式生长的特点。但在晚古生代和中生代晚期有个明显的幔源物质进入,形成永-梅拗陷带的基性火山岩和区内广泛分布的火山-侵入岩,这也是岩石圈不连续出现的主要标志。为了更清晰地揭示东南地区各块体之间的异同点,下文就不同地区的陆壳年龄研究作进一步讨论。

(一)大别隆起

大别隆起区是秦岭-大别造山带的东延部分,那里在燕山期以来一直处于隆升状态,在地表出露的岩石主要为角闪岩相变质岩,其间尚包含大面积出现的高压-超高压变质的榴辉岩,多数中外地质学家研究认为这套高压-超高压变质岩是陆壳俯冲到地幔深度快速折返至地表所形成。在大别隆起区深变质岩中同位素年龄众多,但获得的可靠年龄数据较少。早期在变质岩中获得的锆石U-Pb年龄多在1800~2110 Ma,但是 《安徽省区域地质志》(1987)将其划为新太古代,《湖北省区域地质志》(1990)则归为古元古代。近年来,一些科研生产单位取得了一批新的年龄数据,但最古老的年龄是湖北省区调所(1991)在大别杂岩所夹的斜长角闪岩中获得了2850 Ma±100 Ma的Sm-Nd同位素年龄。

据陈江峰等(1999)对大别隆起区的Nd-Sr同位素研究,大别山具有东南地区最老的Nd模式年龄。在变质岩中,模式年龄一般在1100~3100 Ma之间,T2D最老可达3300 Ma,其中约三分之二的T2D年龄在1500~2000 Ma范围内;燕山期花岗岩类的T2D年龄在2800~2100 Ma,εNd(t)为-24~-16,但ISr为0.708~0.711 ;花岗岩类三分之二的样品T2D年龄集中于1500~2000 Ma之间。在大别山广泛出露的变形变质侵入体,近年完成的精确同位素定年成果表明(江来利等,2005),其形成时代主要为晋宁期(600~900 Ma),相比华南地区晋宁期花岗岩的年龄普遍滞后,显示大别隆起与华南型结晶基底存在亲缘关系。所以,大别地区可能有太古宙陆壳的存在,但主体部分为古元古代形成,这与同位素年代学的研究结果一致。

(二)下扬子拗陷

下扬子拗陷中基底变质岩零星出露于沿江两岸。在安徽怀宁董岭出露的董岭群变质岩是目前区内地表所见的最古老岩石。邢凤鸣(1993)、董树文(1993)在董岭群下段片麻岩中获得的Sm-Nd同位素年龄分别为1895 Ma、1439 Ma±56 Ma,所以其下段形成于中一古元古代无疑。涂荫玖等(2001)在嘉山南黄钻孔中,对位于张八岭片岩之下的一套角闪岩相片麻岩进行的锆石U-Pb年龄测定,获得了2495 Ma±5 Ma的年龄,其地质结构与董岭群相同,地球化学资料和年代学研究认为与鄂西崆岭太古宙杂岩可以对比。

该区Nd同位素模式年龄变化较大。沉积岩和变质岩T2D主要分布在1300~2200 Ma和1100~2800 Ma,变质岩最老的模式年龄在董岭群,T2D达2800 Ma。侵入岩类的εNd(t)为-17~+1.4,ISr为0.7099~0.7046,它们的Nd模式年龄变化于900~2300 Ma之间,并且各个地区差别极大。铜陵地区:εNd(t)为 -6.34~-16.5,ISr为0.706~0.7101,T2D主要分布在1460~2270 Ma,并出现1800~2270 Ma和1400~1600 Ma两个区间。在庐枞、宁芜盆地两个火山岩盆地基本一致:εNd(t)为+1.4~-14.0,ISr为0.7033~0.7075,T2D主要分布在810~2170 Ma,大多样品T2D年龄为1100~1600 Ma,其中宁芜盆地的蒋庙、阳湖塘玄武岩的T2D仅810 Ma,为扬子拗陷带的最低年龄,其ISr为0.7043。区内这种低T2D、低ISr带在东南成矿区仅次于东南沿海火山岩带,它显示岩浆并非由陆壳部分熔融形成,代表了有大量新生幔源物质注入的结果。

由上表明,在扬子陆块北缘局部地区存在太古宙形成的古老变质结晶基底。

(三)江南隆起

该区地表出露的基底主要为一套绿片岩相变质岩,而结晶基底仅见于庐山星子观音桥一带,为一套片岩-片麻岩组合,在其中角闪斜长片岩(原岩为基性火山岩)获得的锆石U-Pb年龄多在1869 Ma±40 Ma,证明江南隆起区存在古元古代的结晶基底。

在江南隆起的变质岩中,T2D主要分布在1600~2400 Ma之间,集中出现于1620~1800 Ma范围。而江南地区燕山期花岗岩的εNd(t)为-2.01~-8.01 ,ISr为0.7278~0.7048,T2D主要分布在1320~1780 Ma,其中约四分之三的样品年龄<1600 Ma,平均年龄为1490 Ma。江南隆起中广泛出露的晋宁期花岗岩类(600~1100 Ma),其岩性包括花岗闪长岩、花岗岩,其上见南华纪沉积地层不整合覆盖,这为制约东南地区陆壳形成时代和晋宁期造山作用提供了依据。本区所获得的燕山期花岗岩Nd模式年龄与变质岩的模式年龄相差较大,它反映花岗岩的物源可能来自年轻地壳部分,这与深部地球物理探测得出江南隆起区下地壳相对较薄的原因有关。同时也反映江南隆起区内缺失太古宙的基底。

(四)浙赣拗陷

浙赣拗陷为钦州湾-杭州湾拗陷带的北东段,北自宜丰-景德镇断裂带、南至萍乡-绍兴断裂带南侧,即在两个缝合带所夹持的浙赣古岛弧地体发展起来的,其结构较复杂。区内又可进一步分为“两坳”(萍乡-乐平、怀玉)、“一隆”(万年地体)。

该区所获得的同位素年龄变化较大,主要年龄在中-新元古代。张村岩群中的Sm-Nd等时线年龄为1024~1113 Ma、锆石U-Pb年龄为968 Ma。田里组锆石U-Pb年龄为1669 Ma。

浙赣拗陷的德兴-灵山一带是Chen and Jahn(1998)圈定的华南低TD带(N1)之一。区内沉积岩和变质岩的Nd同位素资料主要集中于德兴地区,该区T2D分布在1300~2600 Ma之间,主要集中出现于1500~1800 Ma范围。花岗岩的εNd(t)为-0.76~-8.97,ISr为0.7056~0.71097,T2D在895~1060 Ma,它明显低于已知的基底同位素年龄。由于火成岩的T2D明显小于平均地壳时间和具有较低的ISr,意味岩浆活动有显著的新生幔源物质参与。所以,初步认为浙赣拗陷带的基底是一种不同时代的变质块体混杂而成,因它有晚古生代盖层存在,故这种具有构造混杂性质的基底固结于加里东期。

(五)武夷隆起和沿海地区

武夷隆起区和东南沿海地区同是华夏陆块的一部分。华夏陆块中已证明的古元古代地层包括麻源群和八都群,主要由角闪岩相变质岩组成,所获得的Rb-Sr和Sm-Nd等时线年龄分别为1603~1707 Ma和1376~2199 Ma(胡雄健,1992、1991)。侵入于八都群的花岗岩类的锆石U-Pb年龄介于1800~1890 Ma之间(王银喜等,1992;王一先等,1997),所以2000 Ma应是麻源群、八都群生成年龄的上限。通过对陆块内大量的颗粒锆石U-Pb年龄测定,从中获得了一些时代为太古宙的继承或捕获锆石年龄(2505~2589 Ma)(赵凤清等,1995)。福建东南沿海的区域变质岩,现划归为前泥盆纪。然而,侵入澳角岩群变粒岩、片岩的片麻状花岗岩与其接触关系截然分明,花岗岩单颗粒锆石U-Pb法年龄组分别达到1135 Ma±10 Ma、909 Ma±10 Ma,这从一个侧面证明澳角岩群形成时代应早于晋宁期。

在华夏陆块内变质岩、沉积岩的Nd同位素模式年龄研究中,王银喜(1992)对花桥二长花岗岩进行Sm-Nd同位素研究结果,其TD值为2704~2718 Ma,该岩体 fSm/Nd和εNd(t)值变化较小,表明岩浆形成后没有发生多大变化,因此2600~2700 Ma可能代表了源岩年龄。华夏陆块内的花岗岩形成时代主要包括加里东期和燕山期,也有少量的印支期花岗岩出现,其Nd同位素组成和模式年龄存在一定的差别。加里东期花岗岩εNd(t)为-1.98~-18.36,ISr为0.7079~0.73181,TD分布在1522~2689 Ma范围,集中于1600~2000 Ma,这些年龄与华夏陆块古元古代地层时代吻合。出现最高值的付坊二长花岗岩,TD达2689 Ma,反映区内存在太古宙的陆壳信息。燕山期花岗岩的εNd(t)为-1.05~-18.36,ISr为0.5815~0.73035,TDM变化较大,于1064~2281 Ma之间,集中在1600~1850 Ma范围,特别值得注意的是:在华夏陆块中出现的A型花岗岩带和TD异常带,A型花岗岩普遍具有低ISr、低TD的特点,其空间分布主要受长乐-南澳断裂控制,它是陆壳强烈减薄的地质记录,也是华南最年轻TDM的异常带。此外,在区内出现的另一TD为1000~1300 Ma的低值带主要分布在永安-梅县-会昌拗陷带中(后文叙述),这种低ISr、低TD异常带是由新生幔源物质添加所致。

(六)永-梅拗陷

该带位于华夏陆块内部,虽然对其成因尚不十分清楚,其中不仅发现有元古宙火山活动,并且在海西-印支期出现两次裂陷作用,并形成海底火山沉积矿床。永梅拗陷带的古元古代结晶基底零星分布于边缘地区,至少说明它应有华夏陆块古元古代基底。

在区内进行的年代学研究中,陶奎元等(1998)获得的火山岩年龄数据主要有两组,一组是1970~2682 Ma,其中单颗粒锆石年龄为2369~2401 Ma;另一组为1599~1628Ma。其εNd(t)为+5.3~+11.8,TD分布在1686~2070 Ma。显然中元古代-太古宙变质火山岩构成了下地壳,正的εNd(t)值表明其物源来自地幔,因此也表明该区存在一个富幔质的下地壳,这与深部地球物理探测的结果一致。王德滋等(1994)对江西会昌岩背花岗岩的Nd同位素研究结果,其εNd(t)为-4.0~-4.75,ISr为0.69002~0.70746,TD分布在1237~1231 Ma范围,中生代岩浆岩这种低ISr、低TD和TD年龄低于基底变质岩时代的特征支持其成岩过程中有大量新生幔源物质的加入的论点。本区即位于Chen andJahn(1998)圈定的S3带之中。

对东南地区不同单元花岗岩形成时代的初步研究表明,东南地区太古宙陆壳主要分布在扬子大板块的北缘地区,大别隆起区、下扬子拗陷带北部可能太古宙陆壳成分相对较多,在华夏陆块中出现的太古宙陆壳零星,几乎所有的变质岩、沉积岩给出的TD是元古宙的模式年龄,因此东南地区的陆壳主要是在元古宙形成的。在比较江南隆起与华夏陆块的TD值可见,前者TD为1500,后者TD则达1800,二者存在显著的差别,这可能与江南隆起下地壳较薄或缺少古元古代—太古宙陆壳有关。



陆壳增生或生长方式~

这一过程又大体可分为中-新元古代陆核初始裂解增生、早古生代大陆裂谷和陆内岩浆作用事件的增生和晚古生代大陆裂谷和岩浆底侵隆升造山的增生3个时代的陆壳增生和生长过程。
1.中-新元古代陆核初始裂解增生
该时段一方面代表古陆系统表壳岩系沉积作用的开始,另一方面则揭示南北陆块增生或生长方式的不同。具体说,早期阶段(长城纪)的古陆裂解主要发生在塔里木古陆系统内,并以铅炉子群火山裂谷事件为代表,而此时的东天山古陆系统则以一套稳定型陆缘碎屑岩沉积(古硐井群)的添积作用为主要陆壳生长方式。中期阶段(蓟县纪),南侧塔里木古陆系统基本缺少这一时段表壳岩系添积过程,而代之以更广泛的中酸性岩浆侵入事件,使陆壳处于一种向成熟陆壳或更克拉通化的垂向增生或生长过程;而北侧的东天山古陆系统则以一套稳定型碳酸盐台地沉积增添了上地壳或表壳岩系的分层性。当然其间也有弱的火山作用相伴随,并成为该区域重要沉积变质型铁矿(红山式)的物源基础。到晚期(青白口纪):情况完全相反,东天山古陆系统基本缺失,处于陆隆升剥蚀减薄过程,而南侧的塔里木古陆系统的此时段添积作用主要发生北部陆缘裂陷地带,并以稳定型碳酸盐岩台地相添积方式为特征。
早古生代大陆裂谷和陆内岩浆作用事件增生大陆裂谷事件主要以东天山古陆系统内的中央古陆断隆带的早古生代东西向和部分北西向裂谷系统为代表,是该古陆系统内发生大规模裂解事件的主要时段。依据其内的双峰式火山岩或火成构造组合,应属于一种伸展机制下幔-壳岩浆作用增生过程,时代可从寒武纪到志留纪。
陆缘增生事件,以东天山古陆系统的北缘北山岛弧为典型,是在亚洲大洋向南俯冲于陆缘一侧发生的岛弧类型的火山沉积作用增生事件。时代可从奥陶到泥盆纪,相当于古亚洲大洋发育中期至消亡阶段的洋-陆碰撞的地质事件过程产物。
而塔里木古陆系统的陆壳增生过程,除北缘冰筏和黑色岩系沉积为特征的前陆裂陷盆地添积外,主要是以古陆系统内部广泛发育的中酸性侵入的上地壳增生和向更成熟陆壳发展的重要地质事件为特征。时限可从震旦纪延续到泥盆纪。
比较该时段两古陆系统的陆壳增生或生长方式,北部东天山古陆系统是以裂谷和火山作用为添积物源和动力学基础,而南侧的塔里木古陆则是以北缘裂陷盆地的添积和中酸性岩浆作用为陆壳增生和动力学基础的。
2.晚古生代大陆裂谷和岩浆底侵隆升造山增生
主要以北山中央古陆断垄带南北两侧的石炭-二叠纪裂谷事件为代表。不过,由于古陆系统隶属关系和所处构造位置的不同,在性质和类型上有明显差别。其中东天山古陆系统的裂谷事件,主要是伴随白山弧后盆地的拉伸作用而发育。而发生在塔里木古陆系统内的裂谷作用,位置上靠南的红柳园—大奇山一线,以石炭-二叠纪海陆交互的火山沉积作用和大量中酸性和基性超基性岩侵入事件为标志,更显一种大陆裂谷增生模型。
岩浆底侵隆升造山增生事件,地域仅限于东天山古陆系统的中央古陆断隆带内,主要以缺失相应时代的地层沉积,以基性超基性岩和中酸性双峰式岩浆侵入事件为其隆升造山增生方式。
应当说,至晚古生代时段,整个北山地区的构造格局已基本定型。且除两古陆系统均已统入欧亚大陆外,整体上从北往南已形成一个岛弧或成熟陆缘弧-弧后盆地-前陆基底-大陆裂谷的构造体制或陆壳增生或生长过程,动力学机制上完全可纳入欧亚大陆动力学范围。
3.中新生代陆内演化和大型走滑
从中新生带陆相拉伸盆地和断裂系统左行走滑特征分析,该阶段的陆内演化,主要是受北东和北西两组方向的断裂叠置和走滑作用控制。其中的北东向构造,基本可与阿尔金山北东向断裂系和走滑形成相对应,而北西向构造应是统入于欧亚大陆后,在同一应力场边界条件下,为阿拉善和祁连西向构造叠置或复合关系的反映。当然,其间也包括天山-阴山东西构造系统的叠置影响和侏罗纪钾长花岗岩侵入事件在内。

一、性质不同
1、洋壳:为构成洋底的地壳。
2、陆壳:主要表现为大陆、大陆边缘海以及较小的浅海。
二、组成不同
1、洋壳组成:海洋地壳非常薄。由沉积层和硅镁层(5-6km)组成,平均密度为3.0可/立方厘米。一般把大洋型地壳从上到下分为4层:
(1)松散沉积物厚度不同,平均厚度约为300米,在洋中脊附近难以保存。大陆附近的深沟中的沉积物可以达到数千米。
(2)固结沉积物一般厚几百米,也可达到公里。
(3)玄武岩或辉长岩,以镁铁质含量高为代表,主要为橄榄石玄武岩、粗面岩等,二氧化硅含量较少(<50%),一般称为硅镁质层,厚度小于5kin,厚度均匀。
(4)在地幔顶部,水化作用形成蛇纹石等。
2、陆壳组成:组成以硅铝质为特点,可分为两大类岩石:一类是地壳上部的相对未变形的沉积岩或火山岩堆积,另一类是已经变形变质的沉积岩、火成岩和变质岩带。


三、特点不同
1、洋壳特点:当陆块形成并不断扩大后,陆块问的大面积区域岩浆海表面凝固较晚,水聚集多。同时,岩浆海表面的地壳稳定下来,成为海洋地壳。由于洋壳形成晚,成分接近上地幔,具有硅镁层的特征。
2、陆壳特点:在构造稳定区,厚度较小,而在构造活动区,厚度急剧增加。高山地区最厚的地区可达60-70公里。例如,在中国青藏高原,最厚的地区可以达到70-80公里。岛弧虽在海洋中,但其地壳性质与大陆型相似,故称为过渡地壳。上陆壳平均密度为2.7g/cm³,地震纵波速度为6.2km/s。
参考资料来源:百度百科-洋壳
参考资料来源:百度百科-大陆地壳

中朝古大陆太古宙陆壳形成与演化阶段的划分
答:通过讨论,前寒武纪地层分会对太古宙时代划分提出了三点初步建议(孙大中,1991):1.太古宙划分为四个代,其年代界线由新到老分别为2500Ma,2800Ma,3200Ma和3600Ma。2.将太古宙的四个代分别命名为始太古代(EROARCHAEAN),>3600Ma,下界年龄未定,古太古代(PALAEOARCHAEAN),3600~3200Ma、中太古代(MESOARCHAEAN),...

(二)中国大陆板块构造演化
答:华南板块陆壳形成时代与塔里木陆块大致相当,华北陆核形成之后,塔里木及华南陆块才围绕华北陆核相继形成。 扬子陆块西缘古、中元古代的地层,具有活动大陆边缘火山弧特征,此时已经可以辨认出大洋与大陆的分界。其西部可能属元古大洋,东部近大陆一侧为冒地槽沉积,推测塔里木、华北、华南板块中的各古陆都为元古大洋所分割,...

...东部克拉通陆壳的改造和燕山期造山带陆壳的形成
答:从对流地幔中分离出来的玄武质岩浆底侵注入壳底是对陆壳加热诱发局部熔融发生的最好机制(例如,Fyfe et al.,1973;Bergantz,1989)。Bergantz(1989)对玄武质岩浆底侵和陆壳岩石局部熔融进行了1GPa条件下一维定量热模拟,注入的玄武质岩浆温度为1250℃,玄武质岩浆通过自身的冷却和结晶对上覆的地壳加热,岩浆房内以及热能...

区域地层概况
答:在泥盆纪—石炭纪开始的陆相沉积之早期,研究区的华夏古陆范围内都是加里东期陆壳褶皱带与前震旦纪的古陆地。当自粤东、闽中的陆表海盆的海水向本区中心区域侵入与地壳下降时,在形成叠覆与侧覆性沉积的过程中,杭州金华一带的海水与湘中、赣西的海水在赣东北相汇合,梅州来的海水逐步侵入到将乐乃至到建阳,形成平面...

东昆仑造山带显生宙地壳生长
答:2)幔源-壳源岩浆混合作用(magma mixing)。如果说底侵镁铁质岩浆的固结造成了陆壳的垂向增生,那么幔源镁铁质岩浆与壳源长英质岩浆之间的混合作用就是对原来陆壳向基性方向的改造。这两种作用,都是通过岩浆作用实现壳-幔间物质和能量的交换,是两种不同而又密切相连的大陆地壳生长方式。岩浆混合作用,...

简述陆地和海洋地壳的形态特征各有什么特征?
答:以海平面为标准 露出海平面以上的地壳部分 是地球形成的主要地理和地质依据 1 大陆地壳 是基于火山运-动隆起于大海之上的陆地形态特征 陆地壳指主要分布在大陆上和被海水淹没的大陆部分(大陆架、大陆坡和内海)的地壳 其构造比大洋地壳复杂得多。大陆地壳的特征 首先 在阳光和气象条件下 形成了具有低于...

常见的消亡边界有哪些,常见的生长边界有哪些
答:其二,如果是大洋板块和陆地板块的挤压消亡边界,那么在大洋的一侧将形成海沟。陆地板块的一侧如果是在海里就要形成岛弧,在陆地上就要形成山脉。如亚洲东部的一系列岛弧和贯穿南北美洲的科迪勒拉山系。生长边界 其一:如果板块张裂的地方是在大洋中,那么要形成海岭。由于海底洋壳要比陆地陆壳要薄,所以岩浆...

印支期、燕山期构造运动与陆内造山作用
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川西花岗岩K2O含量与陆壳成熟度
答:大陆壳的形成、生长和演化主要受岩浆作用控制。汇聚边界的岩浆弧火成岩中K2O可作为地壳成熟度的一个重要指标,随K2O含量的升高,地壳厚度增加,花岗质火成岩增多,直至碰撞造山带双倍陆壳的形成,最终完成从玄武质地壳向花岗质陆壳的转变。川西花岗岩中,由晚三叠世至白垩纪、古近纪、新近纪,江达带...

太古宙—古元古代克拉通与大陆根形成
答:冒地槽型沉积的发育指示联合陆核已形成。东、西两个联合陆核之间的早元古代造山带则表明两个联合古陆还未拼合在一起,早元古代是两个微大陆尺度的成熟陆核的构造拼合形成华北克拉通的时期,但不是陆壳物质的主要生长期。图13.1 华北古陆块分布图 (据邓晋福等,1999)