地质科技情报GEOLOGICAL SCIENCE ANDTECHNOLOGY INFORMATION1999年 第18卷 第3期 Vol.18　No.3 1999

武夷造山带地球物理表征

郦　逸　根

摘　要　浙江地跨华南造山带不同构造单元的特殊部位，有着多类型、多旋回造山带结构构造演化历史，如浙西南—闽北地区主体就是武夷造山带。作为原地矿部新一轮地质填图调查工作，即在多旋回造山带非史密斯地层区进行1∶20万填图，以活动论和探索大陆动力学为指导思想，旨在着重表现造山带的结构、形成、演化及其大地构造的基本特点，尤其侧重于其造山过程和现今造山带的三维结构。在造山带开展不同目的、不同尺度的地球物理(地球化学)调查和填图，正确恢复或解释多旋回造山带中构造岩片的裂解、拼合历史，对于探索以大陆动力学等若干新的地质科学体系极为重要。
关键词　造山带　多旋回　地球物理
分类号　P631

WUYI OROGENIC BELT AND ITS
GEOPHYSICS SURFACE CHARACTERISTICS
Li Yigeng
(Geophysical and Geochemical Exportion Brigade
of Zhejiang Province,Hangzhou,311115)

Abstract　Zhejiang Province lies on the special part of different tectonic element of South China orogenic belt.It has multikind and multicycle orogenic belt evolutionary history.For example,the main body of southwestern Zhejiang Province—northern Fujian Province is called Wuyi orogenic belt.The geology and mineral resources department′s new round investigating work in geological mapping,i.e.1∶200 000 geological mapping at nonsmith stratigraphy of multicycle mountain building belt takes activity theory and continent investigating dynamic geology as its guiding ideology,and is to show orogenic belts′ structure formation evolution and its tectonics framework fundamental characteristics,especially its orogenic process and today′s orogenic belt′s three-dimensional structure.It is very important to investigate continent dynamic geology,new geology system for different purposes and different size′s geophysics (geochemics) investigating and mapping at orogenic belt,to correctly resume and explain the history.
Key words　orogenic belt,multicycle,geophysics

　　武夷造山带位于华南(华夏)加里东造山带北东部。带内既存在早、中元古代的八都岩群，又存在对应于平水群的中元古界。武夷造山带不仅经历了多阶段的岩片碰撞造山和抬升作用，还发生过剪切和推覆运动，致使造山带形迹丰富，内容复杂。故浅层次变形构造(断裂、褶皱、节理、劈理和岩石碎裂)基本上已被剥蚀消失，发生在中深部位的变形构造展现出绿片岩相、角闪岩相变质作用和单剪韧性变形。

1　地球物理表征
1.1　深部地球物理
　　丁鹏飞等②对浙闽地区的岩石圈动力学过程研究后认为，大陆板块内部至少存在两种构造力：一种是水平方向的；另一种则是垂直方向的。周国藩等在1994年认为前者表现为受蠕散地幔流控制的花岗岩自西北向东南的迁移，熊绍柏等在1993年认为后者表现出受上地幔构造应力作用影响的底辟作用，朱介寿1990年的研究进一步表明，这种地壳与上地幔(顶部)物质的分块特征，体现了均衡补偿可能在更深的范围内进行。当然，这种物质分异活动仍在继续进行。这种物质分异运动是现代构造活动的重要原因。屯溪—温州地学断面(图1)的MT结果展现出丽水段的电阻率等值线显示为一条逆断层。由于发生过左行走滑，以及碰撞造山期末伴随挤压应力松驰，山体失稳，重力滑脱，发生从北西向南东的滑脱伸展、韧性变形，丽水低阻带宽度显得较大。这种块体走滑旋转构造，揭示该带具碰撞造山特点。这一带的地层发生倒转，预示可能存在推覆构造，即以壳内高导层为滑脱面，使地层倒转。该带两侧壳内高导层有错动，带内物质破碎松散，孔隙度增大。

图1　屯溪—温州地学断面
Fig.1　Tunxi-Wenzhou geological section

　　反映不同深度构造特征的重力场展现出相类似的特点③：①在均衡区域重力异常图上，以龙泉东部重力高为核部，周边的重力低围绕分布形成环形体；以龙泉—郦水重力高为腹部，周边围绕分布重力低形成更大规模的环形体，二者构成复式偏心状环形体；②在反映地壳浅部构造特征的垂向二导图上，显示出如同上述环形体空间分布特征，同样构成复式偏心状环形体；③在反映近地表构造特征的信息增强剩余异常图上，异常形态的细节表现得更为突出，表明尽管遭受了强烈的近地表构造叠加、改造作用，但依然保留了上述环形体空间分布特征。元古界古老变质岩系的物性参量表征为“重高磁高”。作为武夷造山带根部分布区展现出有序的解体的重力高异常和磁力高异常，是叠置于区域布格重力负异常的核心地带，即莫霍面相对较深，地壳较厚。现存的构造格局是基于这一深部构造特点的，这是由于中元古代末—晚元古代早期，在地壳拉伸、破碎的基础上，因壳下岩石圈的重力不稳定性而发生自动拆离作用，热的软流圈物质上升到岩石圈板片下沉和分离处，诱发大陆俯冲，即A型俯冲和陆内堆叠作用，区域变质和褶皱造山，并伴有重熔型花岗岩的侵位。晋宁旋回晚期，岩石圈继续下插进入原始地幔并发生熔化，分异出上升的高密度超基性岩浆，沿狭窄的构造断裂带侵入盆地(槽谷)的底部，形成幔源杂岩。

1.2　地球物理场
　　对武夷造山带根部带分布区的航磁场和岩石定向标本磁参数研究表明，大港头—景宁一线西侧展现的平稳正磁异常发生可镶嵌性错动，错距达50km，即洞宫山系与南雁荡山系之间55km宽的块体，整体向北东移动了50km。这一移动距离，代表了该断裂左行走滑的距离。定向标志剩余磁化强度方位角指向南方，显示出该处块体曾发生过原地旋转，其动力学机制正是断裂的左行走滑运动。这种就地旋转的构造形迹，在区域布格重力异常不同上延高度垂向二导零线演态图及重力异常轴向方位角等值线图上演绎得十分清楚。
　　丽水—政和断裂在重磁场的不清晰展示，可能显示其为大型韧性剪切带。许志琴于1986年认为，在板块聚合带中存在着许多大规模的类似于丽水—政和这样的韧性剪切带，且以韧性“推覆型”、“滑脱型”及“平移型”为主。这类韧性剪切带形成于陆内A型俯冲作用或地体碰撞诱发的板内断裂重新活动，以及碰撞造山期末或造山期后，具有高度塑性流变及剪切应变，属递进演化的高应变带。马托耶于1980，1981，1983年也认为，在地壳和地幔之间物质流变力学突变的界面上形成大规模壳幔滑脱构造，而在其上部地壳中，变形扩展到一宽阔地带，形成“地壳加积构造”，表现为大规模逆冲断层切穿壳层。在地壳深部，逆冲断层转变成韧性推覆剪切带。应当指出，这是一种板内聚合带的变形。在板内聚合带的上部地壳内普遍发育剪切破碎机制，形成各种类型的断层。许志琴等于1984年在北京西山地区工作时，也发现在深部震旦系雾迷山组和下马岭组地层间存在同一类型的深层韧性滑脱剪切带。在板内聚合带中出现滑脱剪切带的原因还有待探讨。
　　据地学断面和地球物理场上呈现的不同表征揭示，武夷造山带结构非常复杂。从中型构造尺度看，为不同层次、不同性质、成生于不同时期的断裂所分割的多级次构造岩片组合，是造山带重要的非史密斯地层类型。由布格重力异常图(图2)可见，自北西向南东，北西走向的梯级带呈阶梯状逐段变化，显示出重力场内部的相互错位所反映的非一体性。产生这种现象的原因之一是因走滑活动而导致块体旋转，其二是洞宫山—鹫峰山岩片与仙霞岭—杉岭岩片之间及其分别与雁荡山—太姥山岩片和千里岗—怀玉山岩片之间的重力场差异及接触关系，这种接触关系以具逆冲推覆构造为特征。自东向西，依次以表征为重力场面性形变带的丽水—政和(一大埔)断裂和龙泉—松溪(一深圳)断裂，以及表征为重力场线性梯级带的绍兴—江山(—郴州)断裂。现存的武夷造山带，实际上是江南古板块与华夏古板块及王培宗1993年所称的戴云古板块的俯冲、碰撞的多旋回造山运动残迹。

图2　武夷造山带布格重力区域异常图
Fig.2　The regional bouguer gravity anomaly map of Wuyi orogenic belt

　　由于未进行深层和浅层高分辨地震、地震CT和电磁CT工作，尚不知地表下部岩片确切的相互接触关系。这项工作正是新一轮地球物理(地球化学)填图调查任务的主体内容之所在。

2　地质构造特点
　　由于经历了长期的变形、变质、变位，反映造山带下部和根部岩层的原有叠置关系和侧向连续性被彻底破坏。变形变质作用一方面会使一些不同的原岩经过构造的置换、混杂和融合，使其关系模糊和均一化，如原“陈蔡群”的同位素年龄跨度很大；另一方面，在一定情况下使原来相对单一的岩层体，经构造变形分解和变质分异，被再造成为成分和组构都不相同的部分，从而建造了新生的相对单一的变质构造岩层，如原“陈蔡群”与原“龙泉群”之间的关系。
2.1　深部地质构造
　　研究表明，中国东南沿海地区的大地构造演化经历了早元古代裂解增生—早加里东期板块内碰撞造山—早印支期碰撞造山—中生代拆离伸展等历史阶段。同位素年代学资料也表明，东南陆壳经历过多阶段构造演化，且在太古宙阶段，中国东南地区已有克拉通原始陆壳存在。福建武平湘村麻粒岩的发现，揭示了浙闽早元古代八都岩群(麻源岩群)是在太古宙花岗质陆壳上发展起来的。不同学者对于八都岩群的认识渐趋一致。磁性球粒的发现，表明八都岩群的原始沉积环境为深海盆地，降落的宇宙尘与深海沉积物在混合岩化变质作用过程中，作为残留相一起保存下来。汤源地区的陈蔡群中大量LREE亏损和REE平坦型拉斑玄武岩的发现〔2〕，说明在早元古代时发生过裂解，展现出洋壳。也有人推测〔2〕，龙泉地区是一个内陆海或者是从大陆壳向大洋壳转换条件下的内海。刘光鼎于1992年对中国海区及邻域地质地球物理特征的研究表明这一观点不无道理。
　　该带出露的变质地层以中、上元古界最为广泛，浙西南、闽北等地的褶皱带中卷入有较多的结晶基底岩片；由于抬升成陆接受剥蚀，变质岩系裂解成大小不等的地块或岩块，表现出已处于加里东造山带的根部带特征。浙西南汤源、际下、朱黄、狮子坑一带分布着一套以变质基性火山岩为主的火山岩建造，及附近的超镁铁岩侵入体共同组成与加里东碰撞造山作用有关的碰撞混杂岩。特别是童朝旭、叶国贵1986年在龙泉、汤源岭、背岭一带发现的由基性—超基性岩组成的构造混杂带，虽然在层序上缺乏镁铁席状岩墙杂岩和上覆的镁铁火山杂岩，但郭令智、施央申于1987年依然认为是典型的蛇绿混合堆积岩，系大洋地壳的残块；1988年汪新等也认为其属于浙闽混杂岩—大陆地体缝合线的一部分，是洋壳俯冲(A型俯冲)与陆壳碰撞的标志。从构造机制或岩浆机制角度看，侵位于中、上元古界地层或变质岩系中的龙泉—松溪镁铁—超镁铁杂岩带有可能为一蛇绿混杂岩带。其围岩为陈蔡群和马面山群中、上元古界地层，岩性和年代特征明显不同于八都岩群和麻源岩群。该带具边缘海型亲洋杂岩特征，因此，王凯怡等称其为“深海盆地”、“洋岛”、从大陆壳向大洋壳转换条件下的内海或内陆海，郭令智、施央申等认为该带与江山—绍兴岩带(亲弧杂岩)—赣东北岩带(洋盆型)构造成一个完整的盆、弧、沟序列。
2.2　地表—近地表地质构造
2.2.1　蛇绿混杂岩带　对政和—建瓯一带的镁铁—超镁铁杂岩带的研究表明，蛇绿岩下部为堆晶橄榄岩、鬣刺状科马提岩等超镁铁质岩组合；上部为细碧角斑岩等镁铁质岩组合。其岩石化学、稀土元素和铅同位素结果均表现为洋中脊岩石特征，为古洋壳残片，分布于德兴、尤溪一带的具科马提岩属性的绿片岩产于拉张盆地构造环境，其地球化学特征和洋中脊相类似，二者可能共同代表一条大的古构造线。至于残存的蛇绿混杂岩带底部，可能反映了区内复杂的构造活动及其演化的信息，或因俯冲造成的碰撞未保存完整层序的洋壳残片，或因仰冲造成的碰撞保存的洋壳残片被深程度的剥蚀已至底部。这是一个有待探讨的问题。由郭令智、施央申于1987年确认的“蛇绿混杂岩带”，由斜长角闪片岩、橄榄岩、二辉岩、石榴石角闪岩、条带状辉长岩、均质辉长岩、玄武岩、硬砂岩、磁铁石英岩、大理岩等组成。细致的野外调查发现，靠近龙泉—庆元镁铁—超镁铁岩带处的西北侧,片麻岩形成强烈的柔皱，出现共轴重褶皱；远离该岩带片麻岩的构造趋于简单。据调查，在此岩带的西北侧和东南侧均发育有糜棱岩带。由糜棱岩带和片麻岩的区域产状推测，这一岩带的走向为北北东，向南东倾斜，郭令智等在1990年认为它是一个古碰撞带的标志。对闽西北地区变质岩群研究表明，从靠近该岩带处片理强烈、多次变形的特征看，这个陆壳基底在其形成之后的碰撞事件中发生了主要属韧性变形域的构造变动。
2.2.2　韧性剪切带　韧性剪切带构造岩石学研究成果〔2〕揭示，龙济糜棱岩带以挤压作用为主，属于逆掩断层式平滑韧性剪切带；溪口糜棱岩带以单式剪切作用为主，属于平移断层式走滑韧性剪切带；张村—东村和渤海—三枝树的糜棱岩带历经挤压和走滑，而晚期有拉伸作用，显示为正断式滑离韧性剪切带。主要糜棱岩带形成的形迹表明，本区构造运动和构造演化经历过由区域性伸展作用导致的固态流动构造、平滑作用导致的拆离构造、走滑作用导致的滑脱构造、滑离作用导致的盆山构造阶段，由大特提斯构造体制和西太平洋构造体制的复合造就了现今的构造格局。
2.2.3　冲断带与成对花岗岩带　本区前中生代基底均呈由南东向北西逆冲推覆的叠瓦状态，丽水—政和断裂、龙泉—松溪断裂均为碰撞造山带的一个构造单元或韧性变形带。造山带至少由洞宫山、武夷山和仙霞岭3个推覆席片组成。松阳北园榴辉岩残留体的发现，表明该处发生过深层次的推覆作用，即榴辉岩在后来的碰撞过程中经历了快速上升的构造侵位。加里东期强烈的碰撞造山作用，使带内地壳产生混合岩化、花岗岩化，并对武夷山地区深层韧性剪切带的发育起着重要控制作用。当应力松驰时，在使陆壳物质发生变质、交代、混合岩化、花岗岩化的同时，重熔产生区域变质岩—混合岩—花岗岩“三位一体”的板内改造型花岗岩带，在空间上与宁波—温州火山塌陷带的板缘挤压型(同熔型)花岗岩带共轭相对构成成对花岗岩带。
　　武夷造山带经历了加里东期俯冲造山(A型)和印支期陆—陆碰撞型两次碰撞造山运动。因造山带具逆冲叠瓦状推覆性质，碰撞缝合带的地表残存构造形迹仅显示在龙泉—松溪一线。

3　动力学过程分析
　　受水平挤压力作用的块体及在水平挤压作用下所导致的地壳块体的系统隆起带等都会引起重力场值陡然增高而在水平方向上显示出明显变化。在水平挤压作用下的致密块体向疏松块体的逆冲更会引发重力场的非对称性分布。所以，可据此反推水平挤压力的存在及其动力学过程②⑥。
　　非对称重力异常在浙闽地区表现突出。从区域上看，从大陆边缘沿海重力梯级带经武夷造山带向西北直至华南造山带的广大区域内，呈现出非对称重力异常的特征，即浙闽沿海部分为重力高，武夷造山带为重力低，二者之间相距100～200km。这种特征反映了区内存在由南东向北西的水平挤压力，重力高对应莫霍面的隆起和地壳有异常质量，重力低则对应莫霍面的坳陷。当然，从江南造山带(重力高)经江山—绍兴重力梯级带向南东延伸到武夷造山带(重力低)展现出的重力异常非对称性，表明江南古陆具有较华夏古陆为高的地壳—上地幔密度，从而反映出区内还存在来自北西方向的水平挤压力。正是在这两种水平挤压力的共同作用下，造成江山—绍兴断裂南面的推覆构造向南东倾，北面的推覆构造向北西倾。这种重力异常的非对称性和地壳异常质量，从地球物理角度展示出武夷造山带的非史密斯性，单纯的构造—地层(岩层)—事件分析法的填图思路不适用于这种沉积、岩浆、变质和构造作用十分复杂的造山带。没有不同目的、不同尺度的地球物理(地球化学)调查和填图作为配合手段，是难以在非史密斯地层区开展填图工作和研究的。
　　邓晋福等在1997年认为，造山带水平挤压与向下会聚形成的岩石圈根部迫使岩石圈底界与400km界面之间的软流圈物质受到垂向挤压，诱发软流圈物质向自由边界方向沿400km界面向东塑性流动(导致软流圈上扬乃至莫霍面抬升)。俯冲界面的应力场加强了软流圈物质向东流动，使软流圈物质在俯冲界面的西侧迅速上涌。根据中国大陆四大构造域的形变图像分析〔5〕，可以认为武夷造山带遭受相应的构造—岩浆—动力体系的作用。
　　(1)对于华夏构造—断裂系统，最显著的特征有总体为北东向的向北西方向凸出的弧形构造——武夷弧和西界的绍兴—江山—郴州断裂带，以及稍后形成的北东向线性断裂带——余姚—丽水—政和—大埔断裂带；作为滨太平洋构造—断裂系统，燕山早期陆内造山阶段，在强烈改造前期构造的基础上，以形成构造隆起—花岗岩带和相对的坳陷沉积带为基本构造样式，早白垩世晚期开始转入伸展运动阶段，发生断块隆升、裂陷和广泛的重力滑脱，形成盆岭构造格局。除发育逆冲兼左行走滑的主导断裂外，还发育大型推覆构造。
　　(2)对于华夏—滨太平洋构造—花岗岩带，浙西南—闽北吕梁期花岗岩分布较广，片麻状构造发育，常作穹状，属同变质期原地—半原地陆壳重熔型碰撞造山带花岗岩，华力西—印支期岩体具片麻状构造，片麻理与区域构造线一致，燕山期壳幔同熔型花岗岩主要沿丽水—政和一线及以东区带分布；作为华夏—滨太平洋构造—火山岩带，浙西南—闽北地区发现有早元古代火山岩，中、晚元古代中深变质拉斑系列火山岩，燕山早期的钙碱性系列岩石组合。
　　区域花岗岩类岩浆岩的出露情况与中新生代以来的构造剥蚀程度有关，已露出加里东造山带的下部与根部。前述地球物理迹象表明，丽水—政和断裂是燕山期韧性走滑剪切带，具逆冲推覆性质，可能是碰撞缝合带的深部构造形迹在地表的反映。

作者单位：浙江地球物理和地球化学勘查院，杭州，311115

参考文献
　1　施央申，舒良树，郭令智等.江南造山带和东天山造山带碰撞大地构造学研究.浙江区调，1995、1996年合刊(总第41期)：43-50
　2　李继亮主编.东南大陆岩石圈结构与地质演化.北京：冶金工业出版社，1993
　3　俞国华主编.浙江省岩石地层.武汉：中国地质大学出版社，1996
　4　殷鸿福，张克信，陈能松等.“东昆仑造山带非史密斯填图方法研究”专题中期成果.地球科学，1997，22(4)：339-369
　5　程裕淇主编.中国区域地质概论.北京：地质出版社，1994
　6　王培宗，陈耀安，曹宝庭等.福建省地壳—上地幔结构及深部构造背景的研究.福建地质，1993，12(2)：79-158

收稿日期：1999-01-20