“大洋板块地层”的重建与意义——以藏南仲巴地区为例

混杂岩是古增生楔存在的标志之一,一般由枕状玄武岩、灰岩、放射虫硅质岩、硅质页岩、砂岩等混乱无序组成。目前"大洋板块地层"(OPS)运用放射虫地层学方法对混乱的增生楔断片进行重建取得了良好效果,并清晰地展示了大洋板块俯冲和洋底物质连续增生的历史。在西藏仲巴地区填图过程中,结合放射虫年代学分析鉴定结果,以OPS重建的思路和理论作为指导,重建了仲巴地区混杂岩的大洋板块地层,并恢复了该区域特提斯洋在洋中脊大洋板块增生至消亡的岩石序列,自下而上分别为侏罗纪海山玄武岩、海山覆盖物侏罗系—白垩系碳酸盐岩、海山周围沉积的侏罗系—白垩系放射虫硅质岩和硅质页岩,以及海沟附近的白垩系陆源碎屑岩等,为特提斯洋大洋板块俯冲的方向、持续时间和古大地构造环境提供了信息。

大洋板块地层(OPS)简介及评述

大洋板块地层(Ocean Plate Stratigraphy)是由日本地质学家Isozaki在1990年首先提出来的,基本含义是大洋板块在从洋中脊到海沟俯冲带的运动过程中形成的一套构造-沉积地层。近年来,关于大洋板块地层的研究取得了长足的进展,丰富了大洋板块地层的内涵。本文着重介绍大洋板块地层的基本概念、物质组成、形成环境及构造特征。在此基础上,对大洋板块地层在区域地质矿产调查中的作用进行了讨论,建议在造山带地质研究中采用"俯冲增生杂岩"取代"大洋板块地层"。因为在成因上,地层并不等同于杂岩。

造山带中增生楔识别与地质意义

增生楔主要由海沟复理石、远洋—半远洋沉积和洋岛/海山等大洋板块地层岩石及蛇绿岩共同构成,是汇聚板块边缘古俯冲带构造—沉积作用的综合产物,以发育叠瓦状逆冲断层、双冲断层和紧闭—倒转褶皱,以及片理、碎裂构造、小型褶皱、膝折等不同尺度的构造为特征。增生楔组成包括连续单元和混杂岩两部分,严格受滑脱面位置控制。增生楔是增生型造山带最基本大地构造相,它与弧前盆地、岛弧/大陆边缘弧的时空配置关系可直接指示大洋板块俯冲极性、揭示洋盆演化与造山作用方式。准确识别增生楔,详细解剖其结构特征与组成特征,综合判别并恢复大洋板块地层,可为古板块边界与古大洋盆地消亡位置确定、造山带结构精细划分及造山作用过程重建提供基本依据。大比例尺地质填图是研究增生楔结构和组成、以及大洋板块地层重建的有效手段。以南祁连拉脊山石灰窑增生楔为例,地质填图结果表明它是由中寒武世—早奥陶世洋壳物质构成,自北而南依次可分为海沟—大洋盆地—海山OPS和六道沟SSZ型蛇绿岩,被南倾逆冲断层分割成多个岩片。海沟—大洋盆地OPS岩片基本保留完整地层序列,海山OPS岩片包括连续单元和混杂岩两部分。顶帽山增生楔主要由海山OPS构成,内部结构层序相对完好,是南祁连构造带中保留最为完整、规模最大的海山OPS岩石组合序列。上述不同类型OPS片段和六道沟SSZ型蛇绿岩组成的增生楔与其南侧岛弧带同时代。增生楔—岩浆弧的时空配置暗示寒武纪—早奥陶世时期原特提斯洋自北向南俯冲极性。这些认识为南祁连早古生代火山—岩浆—沉积构造演化以及是否存在古洋盆与古洋盆演化重建提供基本佐证。

基于洋板块理论对内蒙古古生代地层区划分的实践和认识

内蒙古较为系统的地层划分始于1978年,之后在编写内蒙古自治区区域地质志、内蒙古第二代区域地层表、内蒙古自治区岩石地层以及内蒙古矿产资源潜力评价成矿地质背景等论著时,均对内蒙古全区古生代岩石地层进行了详细的划分与研究,采用的理论体系为"槽台论"和"板块构造"。本次地层区划将新理论--大洋板块地层系统(Ocean Plate Stratigraphy,OPS)引入其中,与以往不同之处是分别建立了大陆板块地层系统和大洋板块地层系统。大陆板块地层包括陆块区及大陆边缘两大部分的沉积产物,大洋板块地层是大洋板块消减过程中形成的无序岩石组合,野外露头上表现为"俯冲增生杂岩"。据此,内蒙古古生代岩石地层划分为五个一级地层大区,以古亚洲洋消减对接带为限,东北部属西伯利亚地层大区、西北部为塔里木地层大区、南部归华北地层大区,该对接带本身称为恩格尔乌苏-西拉木伦(古亚洲洋消减对接带)地层大区,秦祁昆地层大区位于华北地层大区之南,以龙首山断裂为界。根据古地理环境、岩石组合及古生物化石等因素的差异,进一步将其划分为8个地层区、13个地层分区,其中鄂尔多斯地层分区细划为4个地层小区。一级地层区划(地层大区)的边界与板块构造的边界基本一致。该地层区划或将对中国北方大地构造的认识起到积极的推动作用。

拉脊山昂思多蛇绿岩-增生杂岩1:25 000专题地质图数据集

专题地质填图是揭示造山带结构、组成及其时空配置关系与形成机制的有效手段。本专题坚持"以块体和基质作为混杂岩地质调查和地质填图的基本单位"以及"物质组成与结构构造并重"的地质填图理念,开展并完成了祁连造山带拉脊山蛇绿岩-增生杂岩1:25 000专题地质填图。通过专题地质图,精细刻画了拉脊山混杂岩的结构与组成、成因类型和时空配置关系,重建了南祁连早古生代大洋板块地层序列,划分了大地构造相,揭示了原特提斯洋沟-弧-盆体系演化历史。拉脊山昂思多蛇绿岩-增生杂岩专题地质图、混杂岩填图方法和系列填图成果彰显了基础地质调查是解决关键地质科学问题和提升基础地质理论认识的最佳途径,也体现了专题地质填图是加快地调科研融合与地质调查转型升级的最有效方式。