[科普中国]-构造作用

简介

构造作用是由于地球内部能量引起地壳乃至岩石圈的变位和变形、洋底的增生和消亡以及相伴随的地震活动、岩浆活动或变质作用的机械运动。常以岩石变形、变位、地表形态的变化等形式表现。许多作者认为，抬升是引起异常压力的一个原因。某一深度下的正常压力系统如经整体抬升并保持原状，则在浅处就成为异常压力系统。同样，构造挤压也不是一个普遍原因，因为尼日尔三角洲和美国墨西哥湾沿岸都是被动大陆边缘，而且生长断层提供的确凿证据表明，那里的应力场过去和现在一直具有水平拉张分力。然而，构造挤压是可能引起泥岩的异常压力的，Berry介绍过加利福尼亚靠近圣安德烈斯断层的一个具有异常压力的带，这个带长650-800km、宽40-130km。几乎可以肯定的是，在局部范围内的异常压力与断裂作用有关，这些压力由泥岩的机械变形及以后引起的孔隙度降低所致。2

构造作用的研究内容和方法构造作用可以划分为活跃期的和稳定期的，不同时期有不同的研究内容和方法。常见如下五方面。

岩石记录① 构造活跃期

在构造事件发生时，即构造活跃期，最常见的岩石记录是同构造期的沉积岩、岩浆岩（侵入岩与喷出岩），同构造期的各类变质岩，包括同构造期的矿化蚀变。

一般情况下，在构造事件发生时期，构造变形强烈，常常发生区域性的隆升和遭受剥蚀，因而很难保留沉积记录。但是，在强烈构造活动区的周边洼地仍可形成一些特殊的沉积，如磨拉石粗碎屑堆积、大陆斜坡上浊积层（复理石）等沉积。在构造活动相对稳定时期，则形成大量的各类沉积地层，或者是其他一些标志性的特殊沉积岩系。

② 构造稳定期

其主要研究内容和方法为：岩相古地理学和生物古地理学，利用比较完整的沉积地层资料、沉积岩相和建造系列来判断地壳的隆升与凹陷以及构造古地理环境的变迁，可以帮助我们了解相对稳定时期的构造活动特征，这个相对稳定时期就是主要构造事件发生之前和发生之后，也即在构造应力积累过程之中的时期。沉积地层的厚度及其变化能够概略地反映一个地区稳定时期地壳在垂直方向上的沉降或隆升及其速度，这对于我们了解各个地区稳定时期的地壳活动性有很大的帮助。应该指出，以上这种把我国中元古代或新元古代以来沉积地层总厚度累计起来进行统计的方法，显然是比较粗略的，因为这里没有考虑到地壳沉降与隆升的交替发生，现存的、厚度巨大的地层是多次沉降一沉积和隆升一剥蚀的综合结果。当然，由沉积地层厚度所反映的地壳沉降幅度更是相当概略的，这里完全没有考虑成岩过程中压实等问题，以及后期构造作用造成的地层增厚或减薄（据笔者所知，国内有不少构造活动强烈的地区，常误把同斜褶皱当做单斜地层来测量地层厚度；不少大致顺层滑动的断层削减了地层厚度，又经常被忽略。要认真考虑这些因素，精确地统计全国沉积地层厚度与地壳升降速度，还要做大量野外与室内研究，暂时还难以实现。另外，各地层分区的地层总厚度，现在是采用该地区的累计最大厚度，各地区实际上存在的地层厚度应该略小于以上资料，因为各时期沉积盆地的沉降中心并不是固定不变的，而是不断迁移的。尽管如此，全中国大部分地区到处都有数以万米的沉积盖层，基本上可以说，是一个客观的、不容否认的事实。

构造形态学研究构造形态学研究即研究构造变形的作用类型与范围，主要研究构造变形的类型（褶皱、断层或节理）、规模（尺度）、组合特征（即构造体系）及其空间上的分布和范围，同时，还必须注意与构造变形相伴随的岩浆活动与变质作用的特征及其相互关系。以上内容通过地域地质调查、深入的构造研究，并配合开挖人工露头、地球物理勘探与钻探等方法，是可以基本上搞清楚的。

岩石圈的变形和变位是大地构造学研究的重点内容。构造变形自然应该在大地构造学中占有很重要的位置，但遗憾的是．近些年来被不少学者所忽视，当然从综合分析的角度来看，运用多学科的新成果来探讨大地构造学，的确很必要；但是，不能因此而否认研究构造变形的必要性。

构造运动学研究通过定量化地研究某一构造事件的构造变形样式、在三度空间内的运移方向、变形量（缩短量、伸展量和断层两盘的相对位移量）和变形速度是构造运动学研究的主要内容。在多期构造事件的作用下，如果各期构造作用方向不同，要弄清每一次构造事件的运动学特征是完全有可能的；但是，如果各期构造作用方向变化不大，或者后期构造作用非常强烈，把早期构造变形的迹象都掩盖了的话，要弄清每一次构造事件的运动学特征就非常困难，有时几乎是不可能做到的。

构造动力学研究即构造形成机制的研究。通过系统收集构造变形、同构造岩浆活动、同构造变质作用以及周边板块的运动特征来查明构造作用的动力来源，确定构造应力作用方向和大小，构造变形时的温度、围限压力、形成深度、地温梯度以及流体作用等动力作用的环境条件，以探讨动力作用的机制。

构造年代学研究采用构造变形之上的不整合面来确定相对年代仍是最基本的方法。同位素测年技术的改进，已经使构造年代学的研究变得更加现实。利用同构造岩浆岩体（岩脉）和同构造变质岩（包括热液脉）中的单矿物来测年是常用的方法，效果也是比较好的。但是，断层岩的测年经常出现矛盾，任何断层岩（包括糜棱岩）都是两盘各个时代岩石的混杂物，断层还可以多次活动，因而采用任何全岩法进行同位素测年，对于断层岩来说都是不适用的。选准断层岩中能够反映某一构造作用过程的新生变质矿物（如角闪石、伊利石、绢云母或石英）是测试能否成功的关键，不过难度很大。尤其是在不进行成因矿物学的研究就对测年数据就做解释时，断层面上的多次活动，使同一矿物也可以获得多种年龄数据，从而陷入数据解释上的困境。近年来，在这方面的教训很多，对于郯庐断裂带最大走滑活动的形成时期，在断层面上就存在看似相同的角闪石单矿物，却可测出截然不同的同位素年龄数据（从135到210Ma等多种年龄数据）。问题不在于仪器测试精度，主要在于没有对所测试的单矿物进行成因矿物学的研究，没有找到此矿物与断裂活动作用之间的可靠证据。在某种程度上，可以说这些数据都是正确的，即断层从三叠纪、侏罗纪到白垩纪都曾经活动过。但是不能仅仅根据某一年龄就确定此年龄为断裂带大走滑的年龄，因此，必须找到此单矿物的形成与断裂活动的相关关系。3