中国当代著名地质学家：李继亮与碰撞大地构造学
2013-10-18 12:40阅读：
李继亮与碰撞大地构造学
来源：水木社区 newsmth.net 季 良 撰文
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（LiJiliangandWangKaivi，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）。
二、李继亮在碰撞造山带研究中的贡献
在具备了上述的基本研究基础后，80年代初期李继亮转入了造山带碰撞大地构造学的研究。十几年来他与同事们走遍了中国的造山带，也考察了世界著名的阿尔卑斯、阿巴拉契亚、科迪勒拉造山带和日本岛弧。丰富的野外考察实践是比较大地构造学的最根本的基础，在此基础上才能参阅文献，分析世界上各造山带的异同之处，得出具有普遍意义的规律。
李继亮在碰撞造山带的研究中，主要做出了以下几个方面的贡献：
1．大地构造相方法学的建立
板块构造理论问世以前的大地造山幕假说，把造山带统称为褶皱带，对造山带内部没有系统的划分，间或分为优地槽、冒地槽和中央隆起，也有人分为地背斜和地向斜。现在证明，所谓优地槽，乃是增生楔的混杂带，无槽可言；冒地槽则是被动大陆边缘沉积；中央隆起大都为造山带的核心变质杂岩，包括了变质了的混杂带、仰冲基底和活化盖层。因此，在碰撞大地构造学研究中这些旧术语无法再继续沿用。为了深入研究造山带的内部构造单元，瑞士学者再度启用大地构造相（Tectonicfacies）这一术语（Hsu，1991），李继亮则迅速系统地扩展了这一概念，并使之成为研究碰撞造山带的新方法学（李继亮，1992a，b）。
大地构造相是Gilluly（1919）引入的术语，Kennedy（1955）和Harland（1956）曾再度运用，但是，由于他们都没有确指的研究对象，没有形成分类系统，因而没有得到广泛响应。李继亮针对世界上碰撞造山带的共同特点，把造山带的大地构造单元划分为个大地构造相类，并进一步将它们分成15个大地构造相。这种分析方法，由于其识别步骤简单和可操作性强，已得到了广泛的应用。
2．编绘了中国显生宙板块构造图
板块构造被引入中国以来，许多学者都想编绘一张全国的板块构造图。然而苦于没有适当的表达方式，大都中途改变初衷，易为其他名称。大地构造相的出现，解决了板块碰撞边界造山带的表达方式，使编绘中国板块构造图从设想变为可能。
1988～1993年李继亮与他的研究组同仁及瑞士合作者考察了中国绝大部分造山带，并与世界上典型造山带对比后，于1993年编绘出1∶500万比例尺的中国显生宙板块构造图。这是国内外第一张用大地构造相表示的板块构造图，表达了组成中国大陆的各个小陆块、三种不同类型的碰撞造山带及其内部构造、碰撞作用的时代和碰撞后的构造变形、岩浆活动和沉积作用。这幅第一代的大地构造图不久就会面世，将会对中国的大地构造学、特别是造山带研究起重要推动作用，也将在国际上引起很大反响。
3．发现了增生弧型碰撞造山带
1990年在穿越天山冰大坂剖面时，李继亮观察到巨大的花岗岩体上包裹了很多镁铁—超镁铁岩、复理石和硅质岩顶垂体。室内研究表明岛弧型花岗岩包裹了混杂带的各类岩石，暗示出岛弧逐渐向混杂带方向增长。李继亮将它称作增生弧大地构造相（李继亮，1992a，b）。同年，土耳其学者Sengor（1992）发表了关于Altaid（或Turkic）型造山带的论文，阐述的是同一现象。这种增生弧型碰撞造山在中国有非常广泛的发育，如天山、祁连—巴颜喀喇、松潘—甘孜、兴安—阴山、秦岭、桂西、云开—十万和赣南等造山带。这类造山带的发现和研究使我国碰撞大地构造学研究将跃居世界先进行列。
4．论证中国东部属于特提斯构造域
在研究中国东南地区岩石圈构造演化过程中，详细的中尺构造测量表明显生宙时期的推覆体都向西仰冲，表明了向东的消减作用；前陆褶皱冲断带均分布在混杂带以西，而且古被动大陆边缘沉积环境都向东变深。这些研究成果均表明白垩纪中期及其以前中国东部大陆边缘没有受到太平洋的向西的消减作用；台湾的新生代中央山脉和海岸山脉的造山作用，也是与菲律宾板快的相互作用，而与太平洋板块无关。
黑龙江的那丹哈达岭晚中生代造山带，西边的双鸭山—鸡西带是前陆褶皱冲断带，东边的虎林混杂带冲断到双鸭山—鸡西带子上，反映了向东的消减作用，表明属于特提斯构造域的造山作用。
这些研究改变了把中国东部看作环太平洋带的传统概念，对于研究中国东部的大地构造和成矿规律具有重要意义。
