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第二章
扬子克拉通的形成

以秦岭-大别山为界,中国东部较为低平的陆地又分为两大部分,北部是华北克拉通,南部是扬子克拉通,也叫华南克拉通。秦岭-大别山造山带就是这两个克拉通相撞的衔接部分。扬子克拉通的西边界在龙门山断裂带,这里地震频发。再往西看,就是4000多米高的青藏高原。

目前,在地形地貌上,华南是整体一块。仔细看,会发现,华南的地貌起伏很大。在东南部地区,有大量的火成岩和褶皱带分布,叫作华南褶皱带。自20世纪80年代以来,地质学家提出了好几种模型来解释华南地貌的成因。

其实,华南地貌还可进一步分为东南与西北两部分。这两部分不仅地形地貌差别巨大,而且岩石性质和演化历史也不同。东部到处是火成岩,而西部火成岩分布较少,地形上存在着大片相对平坦的区域,尤其是四川盆地,一大片平原,四周被高山环绕,显得格外突兀。这说明,华南地貌也不是铁板一块,东南和西北这两部分原来并不是一家人,早期并不在一起。

扬子克拉通到底经历了怎样的地质过程,才造就了这么奇特的地形分布?

我们把西北这片陆块叫作“扬子地块”,东南这片陆块叫作“华夏地块”。扬子地块与华夏地块目前已经碰撞在一起,显而易见,在地质历史早期,这两个地块应该是近邻,也就是应该同属一个构造域,在后期演化过程中,慢慢靠到了一起。

这里有两个首先要考虑的科学问题:扬子地块和华夏地块是什么时候拼接在一起的?二者拼接的具体位置在什么地方?

既然是拼接在一起的,那么它们之间必定会存在一条带状的碰撞区域。要想找到这样一条碰撞带,最好的方式还是要到野外采集华南各地的岩石,尤其是火成岩,测量这些岩石的地质年龄,分析它们的分布规律。

在识别出明显的地质特征前,地质学家需要做大量的野外工作。

地质学家在华南中部发现了一条北东东向的条带,叫作“江南造山带”。它长约1500千米,宽约200千米,火成岩的年龄在距今10亿~8亿年之间,在地质上这属于新元古代。距今5.4亿年之后,就是我们所称的寒武纪,所以新元古代属于“前寒武纪”。

在地形图上,我们很容易就能找到这条江南造山带的西边界。从绍兴出发,经由衢州、上饶、鹰潭、萍乡,然后到桂林一线,是一条重要铁路干线。这条铁路干线刚好修在崇山峻岭间的低洼处,它的东南面就是华夏地块,西北外侧就是大约200千米宽的江南造山带。

江南造山带的东南边界在哪里呢?

大致从凯里出发,经由张家界、九江至黄山一线。

在江南造山带内分布着很多山脉,然而这些山脉并不全是由发生在距今10亿~8亿年的造山运动形成的。事实上,早期碰撞出来的山尽管可能隆升很高,但是长期的风化剥蚀作用已将它们夷平了。不过,我们还是能通过其统一的年龄分布,区分出这条造山带的大致轮廓。

这一区域内的很多山脉,是后期其他地质运动造成的。比如黄山,它的形成年龄要年轻得多,其主体岩石是在燕山期(主要在侏罗纪到早白垩世)的花岗岩。再比如张家界,它本身就在江南造山带西边缘,它的山峰不是由花岗岩出露地表形成的。事实上,从张家界往西到四川盆地之间出露的地层都非常年轻,属于沉积岩。在泥盆纪,这一地区都曾是海洋,尤其在张家界地区,接受了大量海洋沉积物,形成了非常厚的石英砂岩。在三叠纪,又沉积了石灰岩。后期由于地壳挤压、地层隆起、地质风化等漫长的地质作用,形成了张家界独具风格的奇绝地形地貌。

砂岩主要由石英组成。单个石英颗粒的化学性质非常稳定,但是它们组成的砂岩却很不稳定,容易被风化、遭流水侵蚀,以及在重力作用下发生崩塌,形成高大的石柱林。此外,出露的三叠纪石灰岩还会形成喀斯特地貌。石灰岩被酸性[水中含有二氧化碳(CO 2 ),因此呈弱酸性]的流水侵蚀后会发生溶蚀作用。张家界天门山有一个世界海拔最高的天然穿山溶洞,叫天门洞,在三国时期才形成,距今才2000多年的历史。天门洞南北对穿,门高131.5米,宽57米,深60米。

我们把思路回收一下,再看看江南的整体。经过距今10亿~8亿年间的构造碰撞,华南地块和华夏地块终于拼接成为一块完整的大陆,我们称之为“扬子克拉通”。此时,在扬子克拉通东南部,也就是原来的华夏地块上面,还没有形成武夷山、罗霄山等山脉。在漫长的地质过程中,我们需要耐心地等待,一直等到太平洋板块从东面开始俯冲。

根据地质学家的研究,在早二叠世时,整个华南还处于一片浅海之中。这里生活着丰富的浅海生物,生物死亡后,其壳体[碳酸钙(CaCO 3 )]大量沉积,形成碳酸盐岩。

时光荏苒,到了中二叠世,古太平洋终于开始从东面俯冲了。福建等沿海地区首先开始隆起。随着太平洋板块逐渐向西北俯冲到华南内陆,华南东部地区隆起,出露于海面,陆地变得越来越广阔。经过演化,到了早侏罗世,只剩下四川地区还是广阔的盆地,形成大量沉积。

1.9亿年前是个值得记住的时期。由于古太平洋板块向华南内陆过于延伸,其性质变得不稳定。距今约1.9亿年前,古太平洋板块俯冲下去的部分在东经115°左右、北纬25°左右发生断离,并在该区形成局部的花岗岩。

古太平洋板块断离后,其运动由向西北俯冲模式变为向东南后撤模式。在古太平洋板块后撤过程中,不断有新的花岗岩形成,呈条带状分布,方向与海岸线大致平行。通过上面分析可知,这些花岗岩的年龄从内陆向海岸变得越来越年轻。

到了白垩纪,其后期霸王龙主宰地球,古太平洋板块终于后退至中国沿海,在山东、福建及广东地区发育大量的火成岩。当花岗岩上面覆盖的地层被侵蚀后,花岗岩体出露地表,就形成了以花岗岩为主的山体,比如山东泰山、安徽黄山和九华山、湖南衡山等等。这些著名的景点,都是在古太平洋板块向东后撤过程中留下的痕迹。

经历过千锤百炼的景色,展现出来的都是奇峻壮美。

所谓花岗岩,就是以石英和长石为主的侵入岩石。它黏度比较大,无法轻易喷出地表。因此,这类侵入岩冷却后,在地下深处形成一大块花岗岩体。后期随着地表沉积物的风化剥蚀,以及构造运动的抬升,这些曾深埋地下的花岗岩体慢慢出露地表,高的成山,低矮的则成为岩体。

花岗岩性质并不稳定,露出地表后就会被风化。整块的花岗岩体首先发生分解,分解后的花岗岩再经风化,从而变得更加圆滑,像块孤立的大石蛋,这就是球形风化。海边的花岗岩,还会受到海浪的不断侵蚀,从而形成各种迎风而响的小洞。

鼓浪屿的日光岩就是这样一块典型的花岗岩体,如冰山一角,人们看到的只是露出地面的一小部分,地下还有很大一部分。日光岩表面几乎寸草不生,可看到流水作用形成的一道道垂直的小沟痕。因为含有石英和长石成分,花岗岩颜色偏淡。如果是黑色的山体,它八成是基性岩。岩石中的铁成分被氧化,形成三价铁化合物,于是在岩石表面可以看到一些红褐色的条纹或者斑点,但这不是岩石的原生颜色。

可见,距今1.9亿年时,古太平洋板块俯冲已成为强弩之末。如果它继续向前俯冲,四川盆地也会被强烈改造,可能形成与华南类似的地形,到处分布着花岗岩,而不是现在的沉积岩。也正因如此,在四川盆地还保留着没有被构造运动完全破坏的油气藏,而江南地区就基本失去了油气藏的保存条件。由于大量的火成岩发育,金属矿床在华南地区成为重要的地质资源。 +I76s06cEoNS1ZjmBgT5YRI67wnAZYKYcjcly3dDG41sat8GyIlaAzp0Cy5OAhea

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