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李继亮与碰撞大地构造学

时间:2010-09-18  归属:当代科技精华地学卷

李继亮,现任中国科学院地质研究所研究员、博士生导师,浙江大学和西北大学兼职教授。山东省济南市人,1939年7月生。1962年毕业于南京大学地质系地球化学专业,分配到中国科学院地质研究所工作至今。1986~1987年曾作为访问学者到瑞士苏理世高等理工大学学习和考察阿尔卑斯造山带地质学并与中国造山带作对比研究。研究领域从沉积、石油地质、前寒武纪变质地质学、蛇绿岩岩石学和中尺度构造地质学而转向大地构造学。碰撞大地构造学正是建立在这种多学科的基础之上。他有著作和论文90余种,培养硕士生4名,博士生10名,指导博士后两名。

    本世纪60年代倡起的一场地球科学革命,否定了认为大陆由来不动、大洋地壳老于大陆地壳的传统的固定论,建立了海底扩张学说,复活了大陆漂移说,并提出了板块构造,作为新全球构造理论。

    60年代末至70年代初,Dewey(1970)和我国台湾学者毕庆昌(1970)近于同时提出大陆上的造山带不是大地槽褶皱形成的而是两个大陆或大陆与岛弧相互碰撞的结果。中国是世界上造山带最多的国家,要了解中国大陆形成的地质历史,就必须查明这些造山带是由哪些大陆和(或)岛弧碰撞而形成的?什么时间碰撞的?碰撞过程是怎样的?以及使原来的大陆发生了何种变化等问题。

    自1983年到1993年李继亮参加并实地组织了与瑞士学者许靖华等合作的中国板块构造图的编制项目,调查了全国的不同时代的造山带,并考察了阿尔卑斯、阿巴拉契亚、日本岛弧和科迪勒拉等国际上著名的典型造山带。与许靖华等一起创立了用大地构造相分析造山带构造单元和演化历史的新概念和新方法;与土耳其的Sengor(1992)几乎同时提出了增生弧型的新碰撞造山带类型。这种新的概念和分析方法在国内已经得到广泛的响应和应用,促进了我国造山带的研究,在国际上也已被引用。

 

一、深入多种学科的研究建立碰撞

大地构造学的雄厚基础

 

    碰撞大地构造学是一门综合性很强的高层学科,要求研究者有广泛的野外实践和地质学本学科中多方面的研究技能,而且能够合理地解释地球物理和地球化学资料。李继亮走向碰撞大地构造研究道路的过程,正是一步步地建立了这样基础的过程。

    1.浊积岩的研究奠定了造山带研究的沉积学基础

    70年代初期,李继亮和他的研究组在下辽河油田的石油地质研究中,在岩心中发现了浊流沉积的浊积岩,进行了详细的沉积学观察与研究,为了进行对比,他们又到陕西和甘肃的秦岭地区、浙江的天目山地区做了露头的观察与研究。

    这些研究表明,三个地区的浊积岩都与世界上典型浊积岩相类似,具有典型的鲍马序列:①粒序段;②下水平纹层段;③波痕纹层段;④水平纹层段;⑤泥岩段;⑥深海沉积。反映了大陆坡—大陆隆的沉积环境,在深水湖泊中也可以发育。研究论文发表在《地质科学》(1978)上,是我国第一篇有关浊积岩的论文,得到了广泛的引用。

    浊积岩在大地构造学中称为复理石岩系,是大陆边缘深水一半深水沉积、海沟沉积和增生楔混杂带的主要组分;在前陆盆地的前渊中也是主要充填物。因此,在造山带中通过复理石浊积岩识别其形成环境,厘定其大地构造相,是一个非常重要的问题。奠定了这一基础对于识别四个主要的大地构造相起到了关键的作用。

    2.蛇绿岩的研究对大洋环境复原有重要作用

    蛇绿岩是一套复杂的火成岩组合,在其上部还有深海沉积的硅质岩。这套岩石反映了大洋地壳到大洋地幔顶部的岩石组合。因此,研究这种岩石组合,可以认识碰撞造山带内已经消失了的大洋的地壳和地幔的成分和生成环境,究竟是开阔大洋还是弧后盆地。1979~1980年期间,李继亮研究了盐边地区的蛇绿岩,证明这是一大元古代(1100百万年)时生成的弧后盆地的高钛蛇绿岩(李继亮,1982),这对论证元古代时期的环扬子晋宁造山带起了重要作用(李继亮,1993)。此后,在研究准噶尔残留弧后盆地(李继亮,1989)、三江带(李继亮,1988)、五台山早元代碰撞造山带(李继亮,1991)、华北早前寒武纪造山带(LiJiliang and Wang Kaivi,1992)和东南地区的各造山带(李继亮,1992;李继亮,1993;李继亮,1993a,b)都特别强调了对蛇绿岩的识别,并划出弧前混杂带相和弧后混杂带相来区分蛇绿岩所在的大地构造相。蛇绿岩是板块缝合带的重要标志,又可以根据方辉橄榄岩和二辉橄榄岩组合分辨蛇绿岩来自快速扩张的还是慢速扩张的大洋中脊,因此,这一研究乃是造山带研究的基础中的基础。

    3.活动论变质带的研究

    以往的变质岩研究都认为上覆岩石重量导致围压作用下生成的区域变质岩占据最重要的地位。自从70年代造山带研究再次掀起热潮以来,人们越来越清楚地认识到,构造侧向压力导致的动力变质远远超过了区域变质岩。过去,人们认为变质带都是原地的(如,Miyashiro,1973;董申保,1986),而在造山带研究中发现,多数的变质带都经历了长距离的位移,呈推覆体出现。李继亮把这种变质带普遍位移和复原变质带原来位置的研究称之为活动论变质带研究(李继亮,1991),并在三江、五台山、冀东、江西和福建等地区的研究中充分运用了这种活动论的思想与方法。

    4.构造几何学与构造运动学

    造山带是构造活动十分活跃的地带,在造山带中几乎所有的岩石都发生过运动。因此,对造山带的地层、火成岩、变质岩、古地理以及先存的断层的研究,有一个复位的问题。这必须从造山带的内部构造分析入手,先分析其几何形态和几何关系,才有可能深入其运动方向和运动距离的研究与测算。由于在地质记录中,运动学的信息丢失甚多,即使在已有200多年研究历史的阿尔卑斯造山带,运动学的问题充其量也不过只解决了一半。因此,造山带内部构造的最基础最关键的核心是构造几何学研究。造山带构造几何学研究的首要问题是推覆体的划分,所有造山带地层学、活动论变带分析、活动论古地理复原等研究的基础都必须建立在推覆体的划分与展布格局之上。李继亮和他的研究组在赣南地区划分了增生弧型造山带的各种推覆体,这是我国造山带研究中首次作出的区域性推覆体划分与展布研究的成果(李继亮等,1993)。

    运动方向是构造运动学中的首要问题。造山带是非对称的,不对称的原因在于占优势的单向应力和占优势的运动方向。更重要的是,运动方向可以表明板块消减的方向。李继亮与他的同事依据几何特征和运动方向确定了我国东南地区自古生代以来岩石圈在各个造山带中都向东消减,反映了特提斯洋在各时期的消减作用,因而得出东南地区属特提斯构造域而非太平洋构造域的新见解(李继亮,1992,1993)。

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