书城自然混杂堆积与环境
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第70章 构造混杂岩及其与沉积混杂岩之比较(3)

外来岩块(包括原地岩块):滑混堆积的岩块是崩塌体、冲断层或重力滑动体,经水或浊流等搬运,其时代往往早于基质。岩块小者如卵石,大者达数立方千米的“漂砾”,称之为滑混岩块。而构造混杂体的岩块,则是由于俯冲过程中,基底碎片的楔入或剪切作用使之破碎的,一般经石香肠阶段的渐进破碎作用;同时,又是在较软的固化介质中的发生构造转移的,一般具有棱角状或次棱角状的外形。有时在其中也发现一些磨圆度较好的砾石,这表明可能是从滑混堆积崩解转化而来的(汤跃庆,1986)。

二、构造带内混杂堆积的识别

Diamicton和mlange这两种混杂体在成因上决然不同,但是二者存在许多共同的特征:粒径范围大,从黏土到漂砾;分选差(或无分选),大小混杂;砾石圆度低;颜色杂;细粒物质填充在粗粒孔隙或粗粒物“悬浮”在细粒基质之中。因此,笔者认为,它们分属于混杂堆积系列的两个大类:沉积混杂堆积(diamicton)和构造混杂堆积(mlange)。前者是在地球表层形成的,以外动力作用为主;后者是在深深的地壳内部形成的,以内动力作用为主。但在实际工作中往往一时难以准确判别这两类堆积物,这时可以把它们统称之为混杂堆积。

构造混杂堆积作为板块构造的重要记录,在滨太平洋及特提斯构造带极为发育。如美国西部的弗朗西斯科构造混杂堆积(图109)、我国台湾东部的利吉层构造混杂堆积、土耳其东托罗斯杂色构造混杂堆积、小高加索的蛇绿岩混杂堆积等,都被认为是中生代以来板块构造活动的重要记录。近年来,我国地质工作者在雅鲁藏布江(图1013—图1015)、金沙江、祁连山以及秦岭等地区也陆续发现类似的记录,并认为它是古板块的缝合地带(郑锡澜,1980;王连城,1982)。

总之,构造混杂堆积是以构造剪切、搓动(碎裂作用)和混杂作用为主产生的混杂堆积体,其分布不受地层层位的限制。而沉积混杂堆积在其形成过程中,重力作用始终起着重要作用,不受重力作用的沉积混杂堆积是很难设想的,而且它存在于一定的地层序列中。二者在成因概念上不同,但是在一些地带,由于构造活动和沉积作用可以同时或交替发生,情况复杂,因而以构造作用为主的构造混杂堆积与沉积作用为主的沉积混杂堆积,可以在同一地区出现。如美国西海岸和南亚喜马拉雅山前等地区都有这种例子出现。

应当承认,在漫长的地质时期内,“在沉积混杂堆积后又叠加构造作用时,很难与原生的构造混杂堆积相区别”。“经过后期构造作用的、普遍剪切的滑混堆积(olis tostrome)很难与(构造)混杂堆积区别开来”(许靖华,1985)。

实际工作中也有些地质工作者并未考虑二者的区别,常常把某些沉积混杂堆积当成构造混杂堆积,虽然二者有时很易混淆,但区分它们并非完全不可能。许靖华(1985)曾详细讨论过构造混杂堆积与滑塌堆积的区别,提出了若干识别标志(表10—1)。作者根据近年来国内外的研究资料,综合为下面几个方面,试图区分沉积混杂堆积和构造混杂堆积。

1.与上覆、下伏地层单位的接触关系

沉积混杂堆积是夹杂在正常沉积岩系中的地层单位,与上覆地层和下伏地层是正常的接触关系。即使是在后期构造运动的影响之下,也是与上下地层一起同时受到影响,而不会改变其接触关系。构造混杂堆积是构造单位,与下伏地层单位总是保持构造接触,并常以断层面或剪切面为界。与上覆地层单位可以是构造接触,也可以是正常的沉积接触。如雅鲁藏布江的构造混杂堆积带与下伏单位是断层接触,而上覆关系在大多数地区则是被晚白垩系—早第三系的日喀则群不整合覆盖。沿金沙江俯冲带的得荣、乡城地区的构造混杂堆积,与上下围岩均属构造接触,并普遍遭受过构造剪切作用(王连城,1982)。

2.沉积混杂堆积只有局部受后期断层影响发生剪切、搓碎现象

从整体上看,沉积混杂堆积不存在普遍经受构造剪切的现象,这一点和构造混杂堆积的基质与岩块普遍受到不同级别的剪切、发育石香肠、菱形体及楔形体等明显不同。

3.沉积混杂堆积的岩性组分

一般而言,沉积混杂堆积之冰碛物岩性组成较复杂,泥石流则次之,而火山碎屑堆积、滑坡堆积、坡积与冰缘堆积等的岩性则较单纯,岩块粒径通常不大,从几十厘米到数百厘米不等;而构造混杂堆积的岩性却十分复杂,由外来岩块、原地岩块和基质三部分组成。外来岩块来自与构造混杂堆积无关的其他岩层地层单位提供的成分,由大规模的逆掩作用从外部推覆而来,因而在时代、生物组合等方面,与原地成分往往有较大的差异,而且,岩块粒径比沉积混杂堆积要大得多,其体积可达数十千立方米之巨。

4.碎屑物形状的区别

某些沉积混杂堆积,经不同环境下的水介质搬运,或多或少具有一定圆度;而构造混杂堆积中的岩块,是由于包括俯冲过程中基底碎片的楔入或剪切作用而破碎。一般经石香肠阶段的渐进破碎作用,它是在较软的固化介质中发生的构造转移,一般在外形上保存棱角或次棱角状。

5.沉积混杂堆积特有的结构、构造

沉积混杂堆积具有某些特有的、区别于构造混杂堆积的结构、构造特征。如泥石流堆积中ab面发育良好,冰碛物中a轴优势方位平行于冰川流动方向,崩塌、坡积砾石都具有一定的分选性(但二者方向机制不同,前者以重力分选为主,后者以流水分选为主),而构造混杂堆积不具有这些特征。

6.沉积体系和地貌背景

在一定的地貌单元内,有些沉积相或亚相可以伴生,有些则不能伴生。根据沉积相的组合关系,可以区分沉积混杂堆积和构造混杂堆积。

沉积混杂堆积往往与一定的地貌背景相联系,如崩塌、滑坡与坡积等,大多发生在具有原地坡度的地区;泥石流往往沿沟谷发育,且时常与崩塌、滑坡有一定的伴生关系。而构造混杂堆积分布在特定的构造部位,形成在俯冲板块前端的叠瓦构造带上,并常与蛇绿岩套、高压低温变质带等共生,平行于俯冲带分布,与任何地貌部位无关。

顾名思义,构造混杂体强调它的构造特征,它是由于构造活动使岩石发生剪切、破碎,并使不同时代、不同成因、不同性质的各种岩石碎屑(岩块)混合在一起形成的。

同时,构造活动又在它所形成的混杂岩中留下了强烈的烙印——构造剪切破碎特征,如基质被挤压所形成的叶理化、片理化现象,碎屑块的构造扁豆体,密集分布的断裂面或剪切面(各种成分的物质,大多以此为界)等。这种构造特征是构造混杂体与沉积混杂堆积的根本区别。

必须正确把握构造混杂体的构造特征,以免同经受过后期构造作用改造的其他成因混杂岩(如海底滑混岩)相混淆,特别是那些规模巨大的、普遍受到剪切的沉积混杂堆积体。总之,可以看出这两类混杂堆积由于成因不同,在其堆积体的接触关系、结构构造以及分布等方面存在明显差异,这均为正确判别沉积混杂堆积和构造混杂堆积提供了可能。

(第六节)关于构造混杂岩的几点认识

根据混杂堆积形成的地质环境,可以划分为沉积混杂堆积和构造混杂堆积两大类。

目前,对于前者的研究进展较快,已经总结出一系列不同成因的混杂堆积判别原则和标志。这已是近来兴起的几个沉积相研究的热点之一,受到了国内外许多地质、地貌学家的重视。这指的是一套粒径范围从黏土到漂砾、无分选或弱分选、细粒物质填充在粗粒孔隙间或粗粒物“悬浮”在细粒基质中的陆源碎屑沉积物(崔之久,1988),而对于后者的认识相对比较混乱。笔者通过学习前人的观点和工作成果,试图在以下几个方面谈谈自己的一些粗浅认识,包括构造混杂岩的概念、构造混杂岩的分类,以及再次用断裂构造混杂岩为例来说明其与沉积类混杂堆积的区别。

一、关于构造混杂岩的概念问题

迄今为止,地质学家们对构造混杂岩的研究,基本上集中在板块碰撞推挤带形成的混杂岩(或称杂块岩)上。根据许靖华(1985)对美国西海岸山脉的混杂岩石的研究,认为板块构造混杂岩具有如下两大特征:(1)岩石经历了破碎和混合两种作用。在强大的压力作用下,脆性岩(如硬砂岩)首先形成剪切节理,然后逐渐分离、旋转,形成石香肠、菱形块和扁豆体的岩块;软岩层(如页岩、泥岩)则发生塑性变形和流动,并挤入岩块之间形成破碎岩层。混合作用则是由于构造活动将外来岩块推覆过来,挤入破碎岩层使之混合,或进入;(2)岩石由外来岩块、本地岩块和基质三部分组成。本地岩块和基质是由破碎作用形成的,没有经过长距离的搬运,其时代和生物化石组合方面往往比较一致;外来岩块是由大规模的逆掩作用推覆而来,无论在时代还是在生物化石组合方面均与原地成分有较大的差异。以上描述对我们研究其他成因的构造混杂岩仍然具有指导意义。

断层混杂岩,尤其是压性逆掩断层形成的混杂岩与板块混杂岩有许多相似之处,而对火山喷发形成的火山碎屑混杂岩,也是由于地幔岩浆的涌动,使地下岩层遭受强烈挤压而破碎。当压力超过某一限度后,即刻喷出地表,使不同层位的岩层碎屑混合在一起。在这种情况下,就没有严格意义上的“外来”与“本地”之分了(李春昱等,1982;刘肇昌,1985)。

顾名思义,构造混杂岩强调它的构造特征,它是由于构造活动使岩石发生剪切而破碎,并使不同时代、不同成因、不同性质的各种岩石碎屑(岩块)混合在一起形成的。

同时,构造活动又在它所形成的混杂岩中留下了深刻的烙印——构造剪切破碎特征。如基质受到挤压后,所形成的叶理化、片理化现象,碎屑块的构造扁豆体,密集分布的断裂面与剪切面(各种成分的物质大都以此为界)等,这种构造特征是构造混杂岩与沉积混杂堆积的根本区别。

必须正确把握构造混杂岩的构造特征,以免和经受过后期构造作用改造的其他成因混杂岩(如海底滑混岩—混杂沉积岩)相混淆。特别是那些规模巨大的、普遍受到剪切的沉积混杂岩,往往很难与构造混杂岩区分开。在这里,我们强调的是构造特征的“原生”与“次生”的差异。比如,可以根据如下特征来确定构造混杂岩:定向排列的石香肠构造、强烈挤压的楔状体和扁豆体、碎屑块以及破裂面,特别是以压剪性和张剪性破裂面为边界等(张勤文,1986a、b)。

必须区分构造混杂岩与构造岩的范畴。地质学中的构造岩是指构造带中的矿物和岩石,在应力作用下产生破裂、粉碎、粒化、重结晶和新生矿物,并形成具有一定结构的变质岩石。它是和变质作用联系在一起的,狭义的构造岩即指动力变质岩,包括碎裂岩、破碎岩、糜棱岩和超糜棱岩系列。而构造混杂岩不仅包括破碎作用,还包括不同成因岩石的混合作用。故构造混杂岩是构造岩的一个特殊组成部分。

构造混杂岩形成的动力条件,包括剪切作用与重力作用,也许中间还有其他作用的参与,和沉积混杂岩多数以重力作为主导因素相区别。构造混杂岩在形成过程中,剪切作用贯穿始终,它是固结岩石在超载条件下发生“地下”变形的产物,重力在这里只是起着辅助与调整作用。换句话说,重力并不是构造混杂岩形成的主导因素,而重力对于沉积混杂堆积则是不可或缺的。

综合以上各点,我们可以就构造混杂岩的概念达成以下初步认识:构造活动(包括板块推挤碰撞、断层运动、火山喷发以及岩浆活动)造成了岩石强烈剪切破碎,不同时代、不同成因、不同性质的岩石互相扰动混合,具有原生构造剪切特征,与上下岩层具不连续关系的一套大小混杂岩石(马文璞,1992)。

二、构造混杂岩的分类

根据构造活动方式及其堆积特征,可以将构造混杂体划分为板块构造混杂体、断裂混杂体、火山碎屑混杂体和岩浆浸染混杂体。

1.板块构造混杂岩

分布在板块挤压和消减带上。一个板块朝向另一个板块移动,当彼此前缘发生碰撞的时候,俯冲板块上的沉积物因为逆冲板块的阻挡、挤压而被“刮削”,使之停积在接触线(面)上,与海沟的沉积物质、仰冲板块前缘叠瓦挤压带的碎屑物质、滑塌物和构造侵位上升的洋壳碎片挤压混杂在一起,板块混杂岩常与蛇绿岩、高压低温变质岩密切相关,相互伴生。

根据高延林、汤跃庆等人对西藏南部构造混杂体的研究,认为存在着一个褶皱带—混杂岩带—蛇绿岩套—超基性岩带系列,并将混杂岩进一步划分为蛇纹质混杂岩带与泥砾质混杂岩带。前者与板块碰撞有关,后者与板块俯冲有关。中国的各类混杂构造岩之分布见图1020(汤跃庆,1986)。

2.断层混杂岩

断层有张性、压性、扭性与压扭性之别。断层混杂岩在压性与压扭性断裂中最为常见,特别是那些规模大,且产状较为平缓的压性、压扭性断裂中的构造岩。它们的成分往往不是单一的,而是以不同成因、不同时代、不同组分,特别是常有沿断层带外来组分的岩块、碎屑和基质相混杂。详见第十一章震碎岩部分。

这种混杂岩的成因机制与板块混杂岩在本质上有相似性,当然,它们在规模和局部成因上有巨大差别。逆掩断层将底部岩层碎块推覆上来,与顶部的破碎岩石混合。在岩石成分上,包括底部推覆上来的岩块、上盘塌下来并被裹入的碎块以及所在地层的碎屑与基质。作者在河西走廊酒东盆地调查祁连山北缘断裂时发现,逆掩断层往往将下部的红土层团块推覆上来,与第四纪地层特别是与酒泉砾石层糅合在一起。此外,与此类似的还有火山混杂堆积和岩浆浸染混杂岩(使围岩扰动破碎或包裹体进入岩体内等)。前者已如前所述,后者本书未予讨论。