本書著重論述中國及其鄰區(qū)區(qū)域大地構(gòu)造基本特征，分總論、各論兩部分，總論部分簡要介紹大地構(gòu)造學(xué)的基本理論和研究現(xiàn)狀；各論部分以中國為重點(diǎn)概略地介紹中國區(qū)域構(gòu)造特征，對(duì)重點(diǎn)地區(qū)和有爭議地區(qū)，特別是主要造山帶及各大含油氣盆地均作了較為系統(tǒng)的介紹，對(duì)一些延伸到國外的造山帶和盆地也有簡要的介紹和圖示，這部分涉及中國周邊十多個(gè)國家的近期研究概況。
第1章 地殼的形成與演化
1.1 地殼的形成
地殼的早期演化幾乎都是圍繞著板塊形成于何時(shí)這一問題展開。板塊構(gòu)造主張新的地殼大多是在離散或會(huì)聚板塊邊緣產(chǎn)生的，這就形成了以克拉通地殼為核心，被新生邊緣環(huán)繞的板塊。這些克拉通（craton）地殼在構(gòu)造上相對(duì)穩(wěn)定，一般稱之為地臺(tái)（platform）、地塊（mas-sive）、臺(tái)塊（глыб，類似于шит地盾）或陸塊（block），它們都穩(wěn)定于前寒武紀(jì)。至于最老的陸塊出現(xiàn)于何時(shí)現(xiàn)在還不十分清楚，眾所周知的最老地殼殘?bào)w是位于格陵蘭Isua的地殼，年齡為3.7～3.8Ga，在明尼蘇達(dá)河谷和密執(zhí)安北部分布著稍年輕的巖石（3.5～3.6Ga）。在我國的遷西地區(qū)也發(fā)現(xiàn)與Isua巖石同樣古老的地殼殘?bào)w（劉敦一，1992，1994；陸松年等，1996），在遷西群下部曹莊組鉻云母石英巖中含3.8Ga的鋯石。盡管在澳大利亞伊爾岡地塊的石英巖中曾發(fā)現(xiàn)4.1～4.2Ga的碎屑鋯石（Froudetal.，1983），東北秦嶺西段的奧陶系火山巖中發(fā)現(xiàn)了近4.1Ga的捕獲鋯石（王洪亮等，2007），也許能找到這一年齡的地殼殘?bào)w，但一般認(rèn)為在3.8Ga以前地球尚未形成使硅鋁殼足夠穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境。
這種認(rèn)識(shí)起源于理論上的推斷及與月球的對(duì)比。一般認(rèn)為地球與月球都形成于4.6Ga或4.5Ga前后，它們是通過微星（planetesimal）冷卻凝聚形成，隨后由于重力勢能和放射性熱能釋放使其經(jīng)歷了全部或部分熔融，大約在4.2Ga（或4.0Ga）前后才出現(xiàn)原始地殼。后者與現(xiàn)在所觀察到的月殼輝長巖+蘇長巖+斜長巖（4.0～4.4Ga）高地類似，高地間則是3.3～3.7Ga的月海玄武巖。可能的過程是：由于小行星和隕石的撞擊，月球在最初形成的幾億年中外部曾完全熔融達(dá)幾百千米深，4.2Ga前后當(dāng)外殼冷卻以后，撞擊作用的繼續(xù)進(jìn)行使其表面布滿了被高地隔開的隕石坑，3.5～3.7Ga，由于放射性衰變，200km深處大規(guī)模熔融形成玄武巖漿，并向上噴溢充填了隕石坑，因此形成今天所看到的月海玄武巖。由于3.9Ga以后月球上的隕石撞擊率迅速下降，故上述作用形成的月殼能保存至今。推測地球早期應(yīng)經(jīng)歷過類似過程，只是因?yàn)楹髞淼牡刭|(zhì)作用將早期的現(xiàn)象基本上都抹掉了。
上述模式稱為地球形成的均勻生長模式。也有人（Anderson，1984）主張伴隨微星凝聚，因揮發(fā)和難熔元素不同程度地分離，星云的不同部分按不同比例混合，故一開始就不是均勻的，伴隨著金屬質(zhì)的核與地殼的早期分離。
不管地球以何種方式凝聚，原始地殼應(yīng)如月殼那樣是硅鎂質(zhì)殼，這與當(dāng)時(shí)由隕石撞擊率高、地溫梯度高所引起的熔融程度高有關(guān)。原始硅鎂殼沒有保存下來的原因是在當(dāng)時(shí)的地球環(huán)境下它不穩(wěn)定，已全部沉沒于地幔之中，直到3.8Ga左右才有原始硅鋁殼保存下來。
至于原始硅鋁殼何時(shí)演化成剛性較大的能獨(dú)立漂移的巖石圈板塊也尚無定論，但可以肯定地講，地球的不同部分因演化過程的差異應(yīng)有早有晚。太古宙地殼總的來說以低級(jí)變質(zhì)的花崗-綠巖帶和高級(jí)片麻巖區(qū)為特征，有人（Kroner，1981；Hargraves，1981）認(rèn)為地球早期歷史的高熱流妨礙了現(xiàn)代大洋式板塊構(gòu)造的形成。但另一些人（Burkeetal.，1976）則認(rèn)為，板塊構(gòu)造自古太古代以來就存在于地球表層。
北美地質(zhì)學(xué)家以北美為依據(jù)，大多認(rèn)為至少從古元古代開始，大陸殼就主要通過板塊增生而演化。通過區(qū)域鋯石年齡填圖，Hoffman等（1984，1988）認(rèn)為1.8～1.9Ga是北美克拉通拼接時(shí)期，強(qiáng)烈變形的火山巖、與之相關(guān)的不成熟的沉積巖和侵入巖組成的線性造山帶環(huán)繞太古宙克拉通發(fā)育（圖1-1，表1-1），這代表古元古代期間洋殼消減的產(chǎn)物。典型的造山帶有北密執(zhí)安、威斯康星、明尼蘇達(dá)、潘諾克（安大略南部）、沃普邁（Wopman，加拿大西北）及橫斷哈德孫（Trans-Hudson）造山帶。中元古代時(shí)期，廣泛發(fā)育流紋巖-英安巖和類似成分的淺成巖，高硅質(zhì)的巖石并未變形，大多未變質(zhì)或僅達(dá)到低綠片巖相，鎂鐵質(zhì)和中性成分的巖石少見。花崗-流紋巖區(qū)巖石的鋯石U-Pb年齡多為1340～1480Ma，起自1750Ma（威斯康星中部），少數(shù)延至1100Ma（富蘭克林山，德克薩斯）。Bickford（1988）認(rèn)為北美中元古代的花崗-流紋巖產(chǎn)生在1600～1800Ma造山作用之后地殼廣泛伸展情況下的深熔作用，其依據(jù)的主要事實(shí)是缺乏同一時(shí)期鈣堿性火山巖組合和Nd模式年齡、無透入性變形作用及沒有或最低的變質(zhì)作用。因此總的情況應(yīng)該是：元古宙以前是古陸核形成時(shí)期，此后地殼既表現(xiàn)為邊緣增生，也顯示為穿插改造，即新生陸緣的相當(dāng)部分來自對(duì)古陸核的改造重組。這些過程是否都是通過板塊作用完成的尚存疑問。
岡瓦納大陸的穩(wěn)定時(shí)間可能比北大陸要早。南非的卡普瓦爾（Kaapvaal）盆地被認(rèn)為是唯一的一個(gè)太古宙克拉通盆地，其中充填的主要是大陸架近岸沉積，巖層只受到輕微的變形和很低級(jí)的變質(zhì)，原始結(jié)構(gòu)和構(gòu)造保存得很好。卡普瓦爾與津巴布韋兩個(gè)克拉通之間被林波波（Linpopo）造山帶（2.0～3.2Ga）所分割，后者主要活動(dòng)于3.2Ga前，基底由多期變質(zhì)變形的英云閃長質(zhì)片麻巖組成，基性麻粒巖呈殘留體形式出現(xiàn)；上覆年齡為2.5～2.7Ga的林波波群上亞群，主要為頁巖、磁鐵石英巖、白云巖和純凈石英巖等穩(wěn)定組分；在2.0Ga前又被剪切作用和裂谷作用所復(fù)雜化。雖然岡瓦納大陸形成較早，但一般認(rèn)為板塊的增生體制在泛非事件（600～1100Ma）中才建立，因?yàn)檎嬲纳呔G巖和席狀巖墻出現(xiàn)在500～900Ma以前。巴西法盧斯帶、西剛果帶、莫桑比克帶、加丹加-達(dá)馬拉蘭帶、阿德萊德及橫斷南極帶等都被認(rèn)為屬于泛非事件中的造山帶，年齡為800Ma左右的蛇綠巖和鈣堿性火山巖出現(xiàn)在摩洛哥的BouAzzer、埃及及沙特阿拉伯等地。
1.2 太古宙地殼的性質(zhì)與演化
對(duì)太古宙地殼演化的認(rèn)識(shí)主要是從太古宙綠巖帶的研究中得到一些啟示。至于38億年以前的時(shí)代，即前太古宙或原太古宙［有人稱為冥古宙（Hadean）、有人稱為無生宙（Azoic）］，當(dāng)時(shí)還沒有生命活動(dòng)，大氣圈、水圈的性質(zhì)也不具備產(chǎn)生風(fēng)化侵蝕等地質(zhì)作用的條件，沒有沉積物形成，其演化特征尚不清楚。
1.2.1 巖石組合及其形成環(huán)境
目前所知，太古宙有三類巖石組合（Condie，1981）：花崗巖-綠巖組合、高級(jí)組合及克拉通盆地組合。花崗巖-綠巖組合在北美、南非及澳大利亞的太古省（ArcheanProvince）中占優(yōu)勢。高級(jí)組合主要分布在中非、北非、格陵蘭及俄羅斯的太古省中。克拉通盆地組合至今只發(fā)現(xiàn)一處，即南非的卡普瓦爾盆地。這三類巖石組合，實(shí)際上主要是由前兩類構(gòu)成了兩種不同構(gòu)造類型的古老地殼：一類是十分古老的、穩(wěn)定的、包含有綠巖帶的古陸核；另一類是穿過或圍繞古陸核分布的前寒武紀(jì)活動(dòng)帶（或稱高級(jí)區(qū)；Anderson，1969），后者變質(zhì)程度較高，花崗巖化普遍，常為多期構(gòu)造變動(dòng)的產(chǎn)物。
1.花崗巖-綠巖帶
多數(shù)綠巖帶的寬度為10～50km，長度為100～300km。出露的地層厚度從10～20km不等。綠巖帶在平面上呈線狀或不規(guī)則形狀（圖1-2），剖面上多數(shù)是一些被斷層破壞的向斜，主要斷層平行于向斜軸，因擠入和深成侵入作用而成脊?fàn)钶喞▓D1-3）。已知最古老的綠巖帶為3.5～3.8Ga，但大多數(shù)綠巖形成在2.6～2.7Ga。綠巖帶典型的變質(zhì)相為綠片巖相，在與深成巖的接觸帶附近，變質(zhì)程度可能增加；巖層中原始的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造保存得很好；綠巖層主要由具有枕狀構(gòu)造的鎂鐵質(zhì)火山巖組成，在有些綠巖層中鈣堿性火山巖的豐度在上部層位增加；某些綠巖帶的下部層位中含有豐富的超鎂鐵質(zhì)巖和科馬提熔巖；沉積巖含量較少，一般在上部層位中最豐富，主要是雜砂巖和雜砂質(zhì)泥巖，含有少量燧石和其他碎屑沉積；主要礦產(chǎn)是銅、鎳、鐵、金和鉻。
按火山巖的豐度，可將綠巖層序劃分為兩種類型：雙峰式，主要由超鎂鐵質(zhì)和與其有關(guān)的鎂鐵質(zhì)巖石及少量燧石和長英質(zhì)火山巖組成，安山巖很少或缺失；鈣堿類型，主要由鎂鐵質(zhì)經(jīng)安山巖到長英質(zhì)火山巖及成分類似的碎屑沉積（雜砂巖）組成。雙峰式層序可不整合下伏于鈣堿序列之下（如羅得西亞的Sahmvaina群和西澳大利亞的Kurrawang層），或者可演變?yōu)殁}堿序列。而鈣堿序列未見到下伏于雙峰式序列之下的情況。雙峰式層序可形成于整個(gè)太古宙（距今2.6～3.7Ga），而鈣堿類型則主要形成在距今2.6～2.7Ga。
綠巖層序有巖區(qū)的特征。南非和澳大利亞的綠巖帶是典型的雙峰式層序，含有較大量的超鎂鐵質(zhì)巖石，向上往往過渡為鈣堿系列。北美的許多綠巖帶是典型的鈣堿系列（超鎂鐵質(zhì)巖含量≤20%，鎂鐵質(zhì)巖含量為50%，安山巖含量為30%），不含早期雙峰式巖石組合。
大部分綠巖帶沉積物為碎屑巖，似乎反映這是在構(gòu)造活動(dòng)盆地中通過滑塌和濁流活動(dòng)而沉積的。當(dāng)燧石、碳酸鹽巖和石英巖沉積時(shí)，大概存在局部比較穩(wěn)定的環(huán)境。沉積盆地的有些地方是相當(dāng)深的，以至于濁積物未被上部的波浪活動(dòng)所瓦解和破壞。但淺水沉積是廣泛的，甚至有蒸發(fā)巖，如澳大利亞皮爾巴拉（Pilbara）的Warrawoona群（約3.5Ga）。疊層石碳酸鹽巖和塊狀交錯(cuò)層石英巖代表盆地邊緣小型臺(tái)地和火山噴發(fā)中心周圍的沉積。唯一廣泛的臺(tái)地沉積是南非的卡普瓦爾盆地。至于燧石和含鐵建造既可以形成在深水中，也可以形成在淺水中。所以，正如克列拉（1982）所指出的，太古宙綠巖帶主要形成在淺水盆地中。
綠巖帶的變質(zhì)作用表現(xiàn)為兩種情況：
（1）區(qū)域性的接觸變質(zhì)，其變質(zhì)級(jí)向邊緣增高；
（2）變質(zhì)級(jí)在數(shù)百至上千平方千米內(nèi)變化。
前一種情況被認(rèn)為變質(zhì)作用與同構(gòu)造期深成巖體侵入有關(guān)；后一種情況則被認(rèn)為與熱背斜或熱穹隆有關(guān)。
花崗-綠巖帶中的花崗質(zhì)巖石主要有三類：片麻雜巖和底辟侵入體、大的席狀巖基、晚期花崗質(zhì)深成巖。
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