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官鹅沟国家地质公园:地层变形与峡谷成因解析

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常地,地质学家所说的区域地质背景,主要包括地层、构造、岩浆岩三个方面。地层包括沉积地层和变质地层。为了方便读者阅读,这里就后文中可能遇到的地质背景知识,再补充一些说明。这些时间段形成的地层称为宇,宇是物质的概念。如太古宇,表示是太古宙形成的地层记录。纪进一步分为世,对应的地层单位是统。

官鹅沟国家地质公园:地层变形与峡谷成因解析

我们经常看到的一个地貌景观(如官珠沟通天峡、大象饮水),或者褶皱、断层、矿体等地质现象,大到一望无尽的山脉,小到在显微镜下才能观察到的矿物内部的溶蚀现象,都不是在孤立空间中形成的,而是在一个特定的更大区域里形成的。这个区域可以是一个洲际大小的板块,可以是一个山脉所及的范围,也可以是一条河流(往往是很多断裂出现的地方)的范围,由各种地质作用耦合形成的。地质作用可能是岩浆侵入、喷出,或者是地表岩石剥蚀、搬运、再沉积,也或者是大范围的挤压或拉张作用造成的构造变形。这些地质作用的结果,就形成有时空联系的地质现象。同一种地质作用在一个地区可能反复发生了很多次,同一个地区的多次地质作用,每次的地质作用形式也可能不一样。地质作用从地球形成以来就有,然后经历了几次大的海洋-陆地的变迁,或者在海洋内部和陆地内部地形地貌、地层构造等发生多次。从地质历史角度看一个地区的地壳运动或气候环境的变化,就有空间和时间的内涵。

认识一个地区的地壳运动、地质作用或一个地质现象,要从比研究区域更大的范围来入手。对官鹅沟国家地质公园这样的研究区域,一般以该地区所在的三级大地构造单元(具体见第四节中大地构造知识介绍)的范围开始分析,将大区域的形成和演变过程作为宏观的背景资料,分析研究该研究对象区域的区域地质背景和基本地质情况,了解研究对象所在区域的地质环境以及地质作用过程。

通常地,地质学家所说的区域地质背景,主要包括地层、构造、岩浆岩三个方面。地层包括沉积地层和变质地层。沉积地层是过去地球表面物质(如现在的山顶、河流的陡坎等)经风化、剥蚀、搬运(流水从高处到低处、风力从远处到近处)后沉积下来形成的沉积物(如砂、土等),或者海洋、湖泊中溶解的离子结晶成化合物(矿物或岩石),这些环境中形成的沉积物或岩石,在漫长的地质年代经压实、脱水等作用,变成层状的岩石组合体,就是岩层。如果我们获得了岩层的年代信息,比如有明确的生存年代的古生物化石,或者火山岩层的放射性同位素年代,这时的岩层就称为地层,即有地质年代的岩层。而变质地层就是前述地层、岩石经生物和化学变质以后,还保留层状面貌,称为变质地层。构造就是一个地区在外力的作用(挤压、拉张、剪切)下,地层发生变形,一般表现为褶皱、断裂等,这些褶皱和断裂的形迹被长期保留下来,就是我们今天所说的构造,这种构造是局地性的,俗称小构造,这和后边要说的大地构造的概念不同。岩浆岩就是地壳深部-地幔中岩浆形成后向上运移,然后在浅部形成侵入岩(如花岗岩),或者喷出地表形成火山岩(如玄武岩)。地层、构造、岩浆岩分别代表一个地区浅部、深部的物质成分和结构的变化,是描述一个地区地质作用特征的最重要的三个方面。

为了方便读者阅读,这里就后文中可能遇到的地质背景知识,再补充一些说明。

首先是地质年代和地层划分。地球形成于距今46亿年前,地质学家按照地球及生命演化阶段,把地球演化历史划分为不同级别的演化阶段(见表3-1)。几个大的演化阶段称为宙,宙是时间概念,从早到晚分为冥古宙(45.7亿~38亿年)、太古宙(38亿年~25亿年)、元古宙(25亿~5.4亿年)和显生宙(5.4亿年以来),分别代表没有生命、生命孕育、初级发展和大发展四个阶段。这些时间段形成的地层称为宇,宇是物质的概念。如太古宇,表示是太古宙形成的地层记录。每个宙又分出几个小的阶段,称为代,如显生宙分为古生代、中生代和新生代,代表生命的初期、中期和接近现生的三个大的阶段。这些时间段形成的地层称为界,分别称为古生界、中生界和新生界。如古生界,表示古生代形成的地层记录。每个代分出不同的纪,这是描述地球演化过程的最基本的地质年代单元,一般根据最早研究的地方的名称来命名,如寒武纪,是把英国威尔士Cambria(罗马名称,寒武)地区出现的一套地层来代表古生代最早的沉积地层,它的地质年代就命名为寒武纪。或者根据一个时间段特殊的物质组成来命名,如元古代成铁纪,全球大部分地区形成了非常富有的铁矿石,因而称为成铁纪;而石炭纪,则是因为这个时间段全球出现了大量的煤炭资源白垩纪则是因为出现了大量白垩土而得名的。古生代,划分为寒武纪、奥陶纪泥盆纪、石炭纪和二叠纪。我们看过的电影侏罗纪公园》,就是描述发生在中生代侏罗纪恐龙的故事。研究者们总结了不同纪的生命状态,见表3-1。对于纪时间段内形成的地层单元,我们称为系。纪进一步分为世,对应的地层单位是统。纪的划分,是时间的分割,称为早、中、晚世。系的划分,是地层的划分,是空间上的上、下关系(代表早、晚沉积)的划分,称为下、中、上统。如早三叠世形成的地层,我们称为下三叠统。

其次是区域地层描述,地层单位就到统。但是每个地区,同一时代形成的地层,由于环境、物源等不同,岩石组成和化石特征不同,因而每个地区就出现了不同的地方性的岩石地层单位,我们称为群,时代可以跨一个纪/世,或两个纪/几个世。研究程度高的群,可以进一步分为几个组,一个组内,岩石可以上下一致,也可以不一致,因此就有不同的层段,或者上、中、下岩段这样的划分。在官鹅沟地区,最主要的地层是三叠纪的海洋沉积地层,我们称为早-中三叠世隆务河群,严格按照地质分类讲,就是下-中三叠统隆务河群。隆务河群的来历,是因为青海柴达木隆务河一带下-中三叠统发育最全,研究程度最高,所以在后来的工作中,把这一地区的地层名称扩展开来,把南祁连山到西秦岭一带这一时间形成的地层都统统称为隆务河群,而把地方性的名称都废除了。

表3-1 国际地质年代划分表(据国际地层委员会和网络资料)

(www.xing528.com)

续 表

前边说过,地层在不同的地区有不同的岩石和古生物化石组成,因而在空间上就具有分带分区的特征,构造活动和岩浆活动也是这样。地质学家就按照它们在空间和时间上的分布情况进行归纳总结,把性质相同或相似、形成过程有联系的地层、构造、岩浆岩进行分区分带。地层按照岩石组成、古生物等特征,在空间上划分出不同的地层大区、区、分区、小区。构造按照规模、方向、时代等,划分不同的构造带;岩浆岩按照岩石性质、成因类型、时代等,划分不同的岩浆岩省、区、带等。

官鹅沟国家地质公园所在的三级构造单元,称为西秦岭造山带。一般以宝(鸡)成(都)线为界,把秦岭分为东、西两段,以东、以西分别称为东秦岭、西秦岭。西秦岭主要在甘肃境内。总体上,官鹅沟国家地质公园及周边地区地层以海洋沉积地层为主,断裂构造和褶皱普遍,岩浆岩较少。

下文介绍的地层、构造、岩浆岩等内容,主要以西秦岭甘肃东段(略去玛曲县)为主,见图3-1。所用内容整合了原1∶20万、1∶25万地质调查资料和研究组多年积累的研究资料。

图3-1 西秦岭地区甘肃东段区域地质示意图

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