朱霞学术思想指导下的雪峰山构造研究
(中山大学地球科学系,广东广州510275)
“雪峰古陆”的构造性质及其演化是中国地质学界长期争论的问题。国内老一辈地质学家应该关注或踏足这里,发表关于雪峰山构造性质和演化的文章,包括黄(1945,1960)、张(1959)、钱祥林(6549)。20世纪70年代末,朱霞先生带领陈焕江、张玉昌等人亲自考察了雪峰的地质构造,是提出雪峰为推覆体的第一人。他用拆离和推覆构造解释了华南的变形样式和盆地演化,并指出江南古陆...很可能就是这样被推向西北的,但他认为这种活动是硅铝层底部大陆岩石圈内部拆离的结果,不涉及大洋地壳。
20世纪80年代初,徐京华先生用大地构造对比的方法,对比了华南和北美阿巴拉契亚山脉中南部的区域构造格局,认为两者非常相似。他还认为华南是中生代高山造山带,板溪群是混合岩,华南有三叠纪大洋,江南-雪峰古陆是来自华夏古陆(徐京华,1980,1981)的高山远程推覆体,其中川东到黔北的褶皱带相当于谷脊省,雪峰山的晚前寒武纪变形相当于蓝脊。华南和东南的变质岩和深成岩在结构上可与山前带相比。如果许先生的意见能成立,对华南区域构造和第二轮石油普查都有重要意义。为此,我国地质界,特别是构造界和石油地质界在“七五”和“八五”期间投入了相当大的力量来检验徐先生的观点。“七五”期间,在朱先生的亲自指导下,我们(张玉昌、邱元喜、马文普等。)承担了国家重点项目第54个子项目《江南-雪峰古陆推覆构造研究》。研究完成后,我们得到了国家自然科学基金的资助,继续在雪峰山地区开展了7年的研究工作。就在我们实施基金项目的时候,朱先生在1990年去世了。然而,即使他已经离开了我们,我们仍然感到朱先生的学术思想一直是照亮我们科学研究和专著写作的一盏明灯。当然,需要指出的是,我个人对朱先生的学术思想了解不够,体会不深。在研究工作之初,我深受徐京华模式的影响。我跟随的模式走了一段时间,直到实践证明的模式不符合江南-雪峰地区的地质实际,我才抛弃它,回到朱先生指引的正确轨道上来。这也从反面说明朱先生的学术思想对雪峰乃至雪峰山的认识是正确的。这里我将从对雪峰山构造及其油气勘探前景的认识几个方面来阐述朱霞学术思想的指导意义。
1是一个准原地逆冲推覆体而不是异地的远程推覆体。
1.1年岩石圈深部结构特征
深部岩石圈厚120 ~ 150 km,具有层状结构。上地幔由沉积层和基底层组成,下地壳由古陆块组成。地壳类型为大陆稳定地壳。大地电磁测深揭示岩石圈在垂直方向上具有不均匀的层状结构,软流圈顶界面较浅(约100km),地下100km以下有两个高阻地幔块体。雪峰山明显的高重力表明深部存在基底隆起和由古老块体组成的推覆体。新化和涟源之间的水平距离只有21km,但岩石圈顶界之间的差距却高达97km,说明深部存在一个由东向西的俯冲带,但上地壳是一个由东向西的隆起推覆带(图1),地球物理资料未能提供深部的存在。
图1雪峰山及其邻近地区(凤凰-茶陵)地质剖面图
1.下地壳;2.花岗岩;3.刚性窗帘块;4.低密度异常地幔;5.莫霍面;6.韧性剪切带;7.结构弱化带;8.软流圈;9.逆冲断层
1.2表面特征
在表层,沿基底滑动和层理滑脱使盖层强烈变形,这在野外断坪和斜坡构造中随处可见,在盖层中形成梳状褶皱和逆冲叠瓦,以及区域性滑脱变形层,是典型的薄皮构造。飞来峰构造窗、双冲构造和向斜褶皱在前缘带较为常见。推覆体前缘发育前深盆地,前深盆地沉积中心随前推覆体不断向西北移动(如马援盆地),后缘发育反冲构造(图2);但没有巨型隐伏褶皱岩片和远距离推覆体,推覆距离一般在5km以上。如黔东南黄平至凯里地震剖面揭示的推覆体距离已达30km,但根据江南-雪峰地区的钻探资料,最大推覆体距离只有60km(江西省地矿局)。推覆构造虽然缩小了地层的沉积相带,但并没有破坏其原有的沉积古地理格局(自西北向东南依次为台地相、斜坡相和盆地相),以及推覆构造上下壁的场外体系和原地体系。
图2雪峰山及邻区区域构造剖面图
ⅰ.川东南至湘西北的燕山弧形梳状褶皱冲断带;ⅱ.慈利-宝永-保靖燕山期弧形断褶带;Ⅲ.马援中生代前渊盆地;Ⅳ.雪峰山基底褶皱冲断带;ⅴ.湘中印支弧形褶皱带
徐京华曾提出“黔东南的几个震旦系和下古生界地层是板溪群杂岩席中的构造窗”,“范静山腰的花岗岩是无根的异己体”,是“飞来峰”。但根据我们的野外调查,前者是向斜构造而非构造窗,后者已被654.38+0 ∶ 5万区域调查和钻探证实,花岗岩可一直延伸至范静山深部。范静山不是飞来峰,而是下震旦统-寒武系的两翼背斜构造。也就是说,板溪群不是一个褶皱带或构造混杂带。在古陆上,板溪群下未覆盖大面积的下古生界海相地层,雪峰古陆上的前寒武系仅在其推覆前缘有北西向的轻微逆掩,从而略微覆盖了部分下古生界地层,在其前缘形成了宽度较小的飞来峰群和构造窗群。因此,可以说徐京华的长程推覆模型是不能成立的,他的薄板构造模型中的重叠地壳楔是不存在的。
在完成国家基金研究的过程中,我们在雪峰山地区发现了大规模的低倾角伸展拆离断层和重力滑动构造,它们大多形成于后造山期,但这仍然没有超出朱指出的岩石圈内部拆离的形式机制。事实上,朱先生早已指出,贵州北川东部的梳状褶皱是重力滑动的产物。
2是陆内造山带而不是阿尔卑斯造山带。
雪峰山推覆体之所以与阿巴拉契亚远程推覆体如此不同,归根结底是由它们各自的区域地质背景和地球动力学过程决定的。雪峰山至少自加里东期以来就是一个陆内造山带,经历了晋宁期以来扬子东南缘的陆内裂陷、加里东造山幕的陆内俯冲、微地块间的软碰撞、加里东期褶皱反转后的陆壳抬升和伸展拆离,以及晚古生代古特提斯海侵和印支期、燕山期和喜马拉雅期的陆内俯冲和挤压。这和阿巴拉契亚山脉完全不同,阿巴拉契亚山脉是欧亚板块和美洲板块在大陆板块碰撞中形成的。三叠纪华南没有海洋,由于三叠纪海洋的闭合,华南没有高山造山带。雪峰山乃至华南地区普遍发育的多期多层次的层状滑动构造(逆冲推覆和伸展滑动)造成的陆内重叠山系,是多旋回造山作用形成的,是大陆地壳背景下以深部地幔潜流为主的陆内俯冲、基底拆离和盖层拆离的产物。阿尔卑斯造山带是由大陆碰撞形成的。在中、新生代,由于特提斯-印度板块、太平洋板块和古亚洲板块等东、西前缘的相互挤压和大陆边缘扩张,华南经历了一系列的陆内变形。因此,它不是大陆碰撞中的高山造山带,而是陆内造山带和板内叠加变形带,它们的区域地质背景和地球动力学机制完全不同(图3)。
图3高山造山带(A)与雪峰陆内造山带(B)对比
(一)高山造山带的薄板构造模式(徐京华,1980): 1。有沉积盖层的俯冲壳楔;2.杂乱的混杂;3.超级地壳楔
(b)陆内造山带:1。大陆地壳和上地壳;2.大陆地壳的下地壳
需要强调的是,我们的认识得益于朱先生的T(环境)-S(行动)-M(反应)方案,以及两个系统的结构演化思想和多周期活动理论。我们用软碰撞来解释微陆块与陆内造山的碰撞,这是受朱先生古生代海槽体系下微陆块的开合是软碰撞,板块体系进入中生代才发生硬碰撞的观点的启发。朱的程系统分析了深部构造与表层构造、周边构造环境与板内(陆内)构造变形的关系,多旋回活动理论建立了雪峰山构造四维历史发展模式。
“雪峰古陆”的研究为油气评价和分析提供了基础。
第二轮石油普查的主要重点是查明我国陆上古生代海相地层分布区的油气远景,这也是第54个国家科技攻关项目要解决的主要问题之一。
如果徐京华模式能够成立,江南-雪峰地区的前寒武系变质岩将覆盖大面积的古生代含油海相地层,这将是第二次石油调查的重要远景区。徐京华远程午睡模式的造假也否定了这个遥远的景点。当然,由于江南-雪峰地区NW向推覆体的存在,其前方可能覆盖一些古生代含油气盆地,仍需给予应有的关注。但“雪峰古陆”西北缘麻江地区古油藏油气踪迹的发现,证明了这里曾是雪峰地区-扬子古陆缘东南缘一带的油气聚集带。雪峰山地区及邻区自鲍斯期以来经历了雪峰期、加里东期和海西-印支期的海相沉积,长期处于大陆边缘乃至板内(晚古生代)的海相环境,海相沉积厚度达万余米,其中有许多良好的生油相带,砂砾岩相是有利的油气储集相带。而中生代的变形,尤其是雪峰山及其,叠加在这个具有油气远景的古生代陆缘盆地之上。当然,对这两个含油气盆地系统的远景评价应分别对待。正如朱先生曾经强调的,两代两系的盆地可以相互并列,也可以相互叠加,沉积与构造之间存在着复杂的关系。
从而建设性地或破坏性地影响石油和天然气的分配和再分配。这里只谈如何在朱先生上述学术思想的指导下,对麻江古油气聚集带作出否定的远景评价。
雪峰古陆西缘是汞、金、锑控矿分布区,与麻江古油气聚集带在空间上有重叠关系,也是两代盆地重叠复合区。汞矿的“原生”矿源层是与富含有机硫化铁的矿源层或泥质矿床相似的泥质矿床(博新春,1983),而含矿热液的介质是大气。在弱酸性至弱碱性的还原环境中,热卤水与封闭循环中的硫化氢或山下携带的废弃油、水反应,析出铅、锌的硫化物(刘宝军等,1993)。这些汞、金、铅锌矿床沉积了东冰期以来形成的各种张性断层、顶板破碎构造和层间破碎带,成为其成矿的定位空间。这清楚地表明,这些层控汞、金、锑矿床分布区的古油气藏和古油气聚集带已被破坏,原麻江古油气聚集带已无油气远景。
朱先生一直强调科学研究中求证与证伪的存在。我们在雪峰山的科学研究工作不仅证伪了徐京华的远程推覆模式,而且证实了朱霞先生一系列精辟的学术思想。
4结论
以上所述,只是我结合雪峰山的构造特点,对朱先生在雪峰山构造研究方面的学术思想的粗浅体会。朱是一位学识渊博、思想深邃的学者。他所在的地方的石油地质学家们从他那里得到的教导和启示就不用说了,将会终生受用不尽,就连我这个在他生命的最后几年才有机会听课的人也受益匪浅。他对我们的影响在很多方面往往是潜移默化的。比如朱先生的盆地分析整体论,对我们编写《雪峰山的构造性质与演化》一书的提纲是有指导意义的。这部专著虽然不是盆地分析的书,是造山带的书,但它不仅在空间上(表层和深层),而且在时间上。本文不仅从雪峰山造山带内部,而且从其与周边地区的构造背景来探讨雪峰山造山带的构造特征和地球动力学过程。从整体上更好地理解雪峰山的构造,无疑是受到朱先生整体论的启发。
朱先生不仅在学术思想上给我们以深刻的启迪,而且具有迷人的人格魅力。和朱老师接触不多,但有两件事至今让我感动。
第一,80年代中期,朱先生的第一个博士生严跃进把论文工作区域定在了华南地区。他让我通过陈焕江帮他指导博士生到粤西和海南的野外工作,于是我就当了博士生导师,按照朱老师要博士研究的东西,去了粤西的云开山和海南的石碌。后来严跃进出国到一半,博士论文就中断了。朱先生为此感到惋惜。他的第二个博士生周祖翼论文答辩时,尽管经费非常困难,他还是安排我参加了周祖翼的博士论文。虽然考虑到邀请人的经费,我婉言谢绝了,但从这件事可以看出朱老师对晚辈工作的尊重。
第二,七五结束的时候,我在汇报会上做了一个项目研究工作的报告,向朱老师请教。朱先生沉默了。现在回想起来,他对我遵循徐京华模式的结论是有所保留的,但他在无锡54项目做学术报告时,也是他生前最后一次学术报告,还是肯定了我在雪峰山地区发现横卧褶皱的事实(后来证实不是巨型的横卧褶皱岩席,而是中小型的横卧褶皱),表现了一个大学者对他人劳动和事实的尊重。
正是因为朱先生给我们留下了太多的人生和学术上的精神财富。在朱先生逝世10周年之际,谨以此文纪念朱先生的伟大一生。