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工程地质
中国区域地质特征
在全球构造中,中国处于欧亚板块的东南部,其东部和南部与太平洋板块相连接,在其西南部的西藏境内则以喜马拉雅山脉与印度板块相毗邻。中新生代时期由于上述板块的相互运动,给中国的区域地质构造特征以深刻的影响。中国板块被一系列深度不同方向各异的深大断裂所切割,形成了许多大小不等的断块区及断褶带,由于地质历史发展的差异,各个地质构造区又具有不同的活动性,这些不同的地质构造单元,在地球物理场中都有明显的反映。
地温场是地球物理场的一个重要组成部分,它同样反映了不同构造情况下的地温分布形态的差异。本部分参照中国大地构造纲要(中国科学院地质所,1962)并按中国及邻区的海陆大地构造图(张文佑,1984)(图1-2)来阐述中国境内的大地构造特征,以便讨论区域地温分布与区域地质构造的关系。
按照现今的地壳结构、岩石组成、构造活动性及地球物理场等特征,中国大陆应属于大陆性地壳构造域,根据地质历史的发展及构造活动性的的差异,则可进一步划分为相对稳定的断块区和相对活动的断褶系及介于其间的具有过渡类型特征的地区——块褶区。在这些构造单元之内,又可根据其形成时代及构造特征进一步划分出相应的三级构造单元,分别称之为:断块、断裙带、块褶带(张文佑等,1982)。
中国境内的主要构造区有:蒙古断褶系、天山一兴安岭断褶系、乌苏里断褶系、塔里木断块区、中朝断块区、昆祁秦断褶系、青藏印支块褶区、扬子断块区,华南断褶系及台湾断裙带,其中台湾断褶带则属于过渡型地壳构造域中的西太平洋海沟岛弧断褶系。各构造单元的相互位置如图1-2所示。按照中国大地构造的发展历史、活动性和沉积建造的特点,并为了便于同地温分布对比,现将中国的大构造特征按东部,中部及西部分别阐述如下。
(一)中国东部大致包括天山一兴安岭断褶系的东端(南兴安岭断褶带、松辽断褶带和伊春断褶带)、乌苏里断褶系的西部(乌苏里断褶带及八面通断块)、中朝断块区的东部(冀鲁断块、胶辽断块、豫皖断块)、扬子断块区的东段(江南块褶带)、华南断褶系以及西太平洋海沟岛弧断褶系西端(台湾断褶带)。其中台湾断褶带的东部是亚欧板块与太平洋板块的会合处,并位于板块的边缘。所以中国东部正处于太平洋板块向西和西北俯冲或碰撞的影响范围之内,区域构造活动较为强烈,其中中朝断块区和扬子断块区是区内相对稳定的地区;但自中新生代以来,中朝断块区东部的冀鲁断块和华南断褶系的东南沿海断褶带构造活动又趋于强烈,有着强烈的升降运动(张虎男等,1985);此带地震常有发生,其频度和强度均高;中国近代有许多强烈的破坏性地震多发生于本区,如1966年的邢台地震,1976年的唐山大地震等。此外,区域性的深大断裂活动性亦较强烈,其方向多以北东方向为主,次为北西方向,沿断裂多有温泉出露,所以东部温泉的密度要比中国中部和西部高(藏滇地区除外)。中新生代火山活动多发生在本区的东部和南部,大同火山群,坝上火山喷发而成的玄武岩高原,天津黄骅的大、小山,山东蓬莱火山及广东雷州半岛上的许多火山,都是中新世和渐新世以来的火山喷发而形成的。
在历史上有记载的火山活动也多分布于本区的东北部,如1597、1668Y1702年长白山火山的三次喷发,其火山口形成了火口湖(地震战线,1976); 1719-1721年喷发形成的黑龙江五大连池火山群,前者在附近尚有较强烈的地热显示,后者则在其周围出现冷的碳酸矿泉水,而无任何明显的地热显示,这可能与深源裂隙喷发有关。从中国东部的地质构造发展及热事件,来看,这里具有较高地温的地热地质背景。
此外,在中国东海之中的台湾岛,它是中国东部地区的一部分,与藏甚地区具有相似的构造格局。台湾位于太平洋板块与欧亚板块的碰撞带上,这里在中国及邻区海陆构造分区图上称之为台湾断褶带,是经喜山运动隆超而成为陆地的。在台湾北端大屯一吉隆地区,在中新世时期曾有多次火山喷发,形成了大屯火山区的马槽和大磺咀等高温地热田(Chen et al..1970);台湾东北部海中的龟山岛亦是一个火山岛。岛上有温泉出露,与其相邻的宜兰平原的西南端是清水一土场高温地热田,沿台湾中央断裂带向南有卢山和利稻高温地热田分布,它们可与冲绳海槽相连,是一个高温地热带。在这些高温地区的地下浅部现在仍可能有岩浆活动;区内温泉密集,高温喷泉、沸泉多集中于台湾北部、中部和东部的花莲一台东纵谷两侧,并受构造断裂控制这里0-60km深的中源、浅源地震密集,这个带被称为贝尼奥夫带,其倾斜面在北部横穿冲绳海槽处倾向大陆,中部变陡,在南端则微向东倾向海盆;300km左右的深震只发生于台湾的北端大屯附近(吴大铭,1980)”。近年来的观测表明,台湾地区仍在继续上升,这一切都说明台湾是中国除藏滇地区之外又一个具有高温地热地质条件的地区之一。
中部具有较为广泛的低温地热地质背景。
.:中国中部为深断裂剧尧的鄂尔多斯盆地和四川盆地,都是在稳定断块基础上形成的大型中生代沉积盆地,盆地中薪生代地层极不发育}它们大都是中国重要的聚煤盆地。在地温分布上亦与东部和西部有着明显的差别。
此外,中国中部地区的南部扬子断块区,’有着犬面积的碳酸盐岩分布,特别是滇黔桂地区,在区域性大面积稳定上升的情况下,形成了广泛发育的高原岩溶地形,在非碳酸盐岩分布区则形成高峡深谷的高原地貌形态。这种地层岩性和地貌特征都受区域地质构造控制,它对形成低温地热地质背景亦有一定的影响。
(三)中国西部按其区域地质构造特征又可将其分为北部和南部,称其为西北部和西南部。
西北部是指蒙古阿尔泰断褶带(即天山一兴安岭断褶系的西部)、天山断褶带、斋桑断褶带、伊兰断褶带、巴尔喀什断褶带、成吉思汗断褶带、准噶尔断块、东西准噶尔断褶带、塔里木断块区、昆仑山断褶带’柴达木断块、祁连山断裙带等构造单元。本区除西部昆仑断褶带与天山断褶带相交处及强烈隆起的断褶带与断块区的连接处,构造活动较强烈外,同中国其他地区相比较都是较为稳定的地区。地震仅在西部帕米尔地区和山区与盆地相交接的一些巨型断裂构造交汇处发生,而在广大的盆地中则少见}温泉亦与山区的断裂构造相伴生,且多为中低温热水,并分布于盆地周围的山区及山前地带,但数量较少。从上述可知中国西北 部具有低温地热地质的特征。
中国西南部包括中国境内的青藏印支块褶区及其北侧的昆仑断褶带。此区是以晋宁、海西及喜山基底的中新生代强烈上升隆起的地区,印度板块与欧亚板块相碰撞。其界线在喜马拉雅山脉之南麓,并在喜马拉雅山的北麓形成一系列的巨大深断裂。在喜山运动中,由于北有塔里 木断块的阻挡,南有印度板块每年以5cm的速度(朱志文等,1981)向北俯冲,挤压,使整个青藏地区上隆,形成世界屋脊一青藏高原。在其北部新疆于阗之南的昆仑山中的普鲁村克里雅河上游卡尔达西一带,可能有现代或第三纪的火山喷发(佟伟、章铭陶等,1981:中国科学报,1988.8),并形成完好的火山地形,其附近却没有出现地热异常,说明火山是深源裂隙喷发,这可能与青藏高原的隆起有关。整个区内构造活动强烈,地震经常发生,且有70-300km深的中源地震存在(滕吉文,1985)。在雅鲁藏布江两侧温泉密布,间歇泉、高温喷泉、沸泉众多;热泉的分布与构造方向关系密切。据温泉水的化学成分及小震震源深度分析(佟伟等,1981;杨秉平等,1981),在西藏南部地下10-20km内有局部的正在冷却的岩浆囊存在。这可能是在西藏和云南西部形成高温热田的主要原因。由于这里曾是两个板块的碰撞带,地质构造活动非常活跃且复杂;区内强烈的地热活动表明,沿雅鲁藏布江一线直至云南西部是中国具有较高地温的地热地质条件的地区之一。
地温场是地球物理场的一个重要组成部分,它同样反映了不同构造情况下的地温分布形态的差异。本部分参照中国大地构造纲要(中国科学院地质所,1962)并按中国及邻区的海陆大地构造图(张文佑,1984)(图1-2)来阐述中国境内的大地构造特征,以便讨论区域地温分布与区域地质构造的关系。
按照现今的地壳结构、岩石组成、构造活动性及地球物理场等特征,中国大陆应属于大陆性地壳构造域,根据地质历史的发展及构造活动性的的差异,则可进一步划分为相对稳定的断块区和相对活动的断褶系及介于其间的具有过渡类型特征的地区——块褶区。在这些构造单元之内,又可根据其形成时代及构造特征进一步划分出相应的三级构造单元,分别称之为:断块、断裙带、块褶带(张文佑等,1982)。
中国境内的主要构造区有:蒙古断褶系、天山一兴安岭断褶系、乌苏里断褶系、塔里木断块区、中朝断块区、昆祁秦断褶系、青藏印支块褶区、扬子断块区,华南断褶系及台湾断裙带,其中台湾断褶带则属于过渡型地壳构造域中的西太平洋海沟岛弧断褶系。各构造单元的相互位置如图1-2所示。按照中国大地构造的发展历史、活动性和沉积建造的特点,并为了便于同地温分布对比,现将中国的大构造特征按东部,中部及西部分别阐述如下。
(一)中国东部大致包括天山一兴安岭断褶系的东端(南兴安岭断褶带、松辽断褶带和伊春断褶带)、乌苏里断褶系的西部(乌苏里断褶带及八面通断块)、中朝断块区的东部(冀鲁断块、胶辽断块、豫皖断块)、扬子断块区的东段(江南块褶带)、华南断褶系以及西太平洋海沟岛弧断褶系西端(台湾断褶带)。其中台湾断褶带的东部是亚欧板块与太平洋板块的会合处,并位于板块的边缘。所以中国东部正处于太平洋板块向西和西北俯冲或碰撞的影响范围之内,区域构造活动较为强烈,其中中朝断块区和扬子断块区是区内相对稳定的地区;但自中新生代以来,中朝断块区东部的冀鲁断块和华南断褶系的东南沿海断褶带构造活动又趋于强烈,有着强烈的升降运动(张虎男等,1985);此带地震常有发生,其频度和强度均高;中国近代有许多强烈的破坏性地震多发生于本区,如1966年的邢台地震,1976年的唐山大地震等。此外,区域性的深大断裂活动性亦较强烈,其方向多以北东方向为主,次为北西方向,沿断裂多有温泉出露,所以东部温泉的密度要比中国中部和西部高(藏滇地区除外)。中新生代火山活动多发生在本区的东部和南部,大同火山群,坝上火山喷发而成的玄武岩高原,天津黄骅的大、小山,山东蓬莱火山及广东雷州半岛上的许多火山,都是中新世和渐新世以来的火山喷发而形成的。
在历史上有记载的火山活动也多分布于本区的东北部,如1597、1668Y1702年长白山火山的三次喷发,其火山口形成了火口湖(地震战线,1976); 1719-1721年喷发形成的黑龙江五大连池火山群,前者在附近尚有较强烈的地热显示,后者则在其周围出现冷的碳酸矿泉水,而无任何明显的地热显示,这可能与深源裂隙喷发有关。从中国东部的地质构造发展及热事件,来看,这里具有较高地温的地热地质背景。
此外,在中国东海之中的台湾岛,它是中国东部地区的一部分,与藏甚地区具有相似的构造格局。台湾位于太平洋板块与欧亚板块的碰撞带上,这里在中国及邻区海陆构造分区图上称之为台湾断褶带,是经喜山运动隆超而成为陆地的。在台湾北端大屯一吉隆地区,在中新世时期曾有多次火山喷发,形成了大屯火山区的马槽和大磺咀等高温地热田(Chen et al..1970);台湾东北部海中的龟山岛亦是一个火山岛。岛上有温泉出露,与其相邻的宜兰平原的西南端是清水一土场高温地热田,沿台湾中央断裂带向南有卢山和利稻高温地热田分布,它们可与冲绳海槽相连,是一个高温地热带。在这些高温地区的地下浅部现在仍可能有岩浆活动;区内温泉密集,高温喷泉、沸泉多集中于台湾北部、中部和东部的花莲一台东纵谷两侧,并受构造断裂控制这里0-60km深的中源、浅源地震密集,这个带被称为贝尼奥夫带,其倾斜面在北部横穿冲绳海槽处倾向大陆,中部变陡,在南端则微向东倾向海盆;300km左右的深震只发生于台湾的北端大屯附近(吴大铭,1980)”。近年来的观测表明,台湾地区仍在继续上升,这一切都说明台湾是中国除藏滇地区之外又一个具有高温地热地质条件的地区之一。
中部具有较为广泛的低温地热地质背景。
.:中国中部为深断裂剧尧的鄂尔多斯盆地和四川盆地,都是在稳定断块基础上形成的大型中生代沉积盆地,盆地中薪生代地层极不发育}它们大都是中国重要的聚煤盆地。在地温分布上亦与东部和西部有着明显的差别。
此外,中国中部地区的南部扬子断块区,’有着犬面积的碳酸盐岩分布,特别是滇黔桂地区,在区域性大面积稳定上升的情况下,形成了广泛发育的高原岩溶地形,在非碳酸盐岩分布区则形成高峡深谷的高原地貌形态。这种地层岩性和地貌特征都受区域地质构造控制,它对形成低温地热地质背景亦有一定的影响。
(三)中国西部按其区域地质构造特征又可将其分为北部和南部,称其为西北部和西南部。
西北部是指蒙古阿尔泰断褶带(即天山一兴安岭断褶系的西部)、天山断褶带、斋桑断褶带、伊兰断褶带、巴尔喀什断褶带、成吉思汗断褶带、准噶尔断块、东西准噶尔断褶带、塔里木断块区、昆仑山断褶带’柴达木断块、祁连山断裙带等构造单元。本区除西部昆仑断褶带与天山断褶带相交处及强烈隆起的断褶带与断块区的连接处,构造活动较强烈外,同中国其他地区相比较都是较为稳定的地区。地震仅在西部帕米尔地区和山区与盆地相交接的一些巨型断裂构造交汇处发生,而在广大的盆地中则少见}温泉亦与山区的断裂构造相伴生,且多为中低温热水,并分布于盆地周围的山区及山前地带,但数量较少。从上述可知中国西北 部具有低温地热地质的特征。
中国西南部包括中国境内的青藏印支块褶区及其北侧的昆仑断褶带。此区是以晋宁、海西及喜山基底的中新生代强烈上升隆起的地区,印度板块与欧亚板块相碰撞。其界线在喜马拉雅山脉之南麓,并在喜马拉雅山的北麓形成一系列的巨大深断裂。在喜山运动中,由于北有塔里 木断块的阻挡,南有印度板块每年以5cm的速度(朱志文等,1981)向北俯冲,挤压,使整个青藏地区上隆,形成世界屋脊一青藏高原。在其北部新疆于阗之南的昆仑山中的普鲁村克里雅河上游卡尔达西一带,可能有现代或第三纪的火山喷发(佟伟、章铭陶等,1981:中国科学报,1988.8),并形成完好的火山地形,其附近却没有出现地热异常,说明火山是深源裂隙喷发,这可能与青藏高原的隆起有关。整个区内构造活动强烈,地震经常发生,且有70-300km深的中源地震存在(滕吉文,1985)。在雅鲁藏布江两侧温泉密布,间歇泉、高温喷泉、沸泉众多;热泉的分布与构造方向关系密切。据温泉水的化学成分及小震震源深度分析(佟伟等,1981;杨秉平等,1981),在西藏南部地下10-20km内有局部的正在冷却的岩浆囊存在。这可能是在西藏和云南西部形成高温热田的主要原因。由于这里曾是两个板块的碰撞带,地质构造活动非常活跃且复杂;区内强烈的地热活动表明,沿雅鲁藏布江一线直至云南西部是中国具有较高地温的地热地质条件的地区之一。
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