甘肃区域地质背景及地理景观分区特征

甘肃省地处西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块、塔里木板块、华北板块、柴达木—祁连板块和扬子板块的交汇处,构造部位独特,构造形迹复杂。 新元古代开始,祁连山、北山、西秦岭等地区的构造发展主要为聚敛过程,在晚古生代末形成统一大陆,后来各个地质时期的构造运动仅是在原有格局的基础上加以改造。各板块的离散、汇聚和洋陆转化形成了省内祁连山、北山、西秦岭造山带和鄂尔多斯盆地“三带一盆”的格局,一系列的碰撞挤压、离散拉伸、走滑剪切作用形成了众多的韧性剪切带、 蛇绿岩带等大型变形构造(张新虎,2005、2008)。

甘肃省的地层发育齐全, 从前长城系至第四系均有分布。由于所处大地构造环境的不同,各时代地层在空间分布上具一定的规律性。 前寒武系分布在甘肃北、中部及西秦岭南部。 古生界地层出露全、分布广,地层单位众多,其中下古生界均为海相沉积类型,在祁连山区发育有巨厚的海底喷发火山岩;上古生界在北山区海底喷发火山岩大量发育,而祁连区、摩天岭剥蚀区和陇东陆盆自泥盆纪开始经祁连运动地壳升起,形成陆相和海陆交互相沉积。三叠系在西秦岭和南祁连分区属海相沉积;在北祁连、河西走廊及北山区、陇东区,则为陆相沉积;侏罗系和白垩系为大面积陆相盆地沉积。新生界均为陆相沉积。新近系与古近系全为陆相湖盆及山间凹地型沉积, 其分布位置及范围与白垩系相似,表现出继承性质;第四系沉积物复杂,成因类型多样,分布极广。

基底为塔里木板块的结晶基底。 基底变质岩多受到不同强度的韧性及脆韧性构造作用。 早古生代形成了多岛洋的构造格局。 晚古生代石炭—二叠纪的火山—侵入作用反映了加里东造山期后的又一次拉张,北山进入多旋回裂谷发育阶段。区内红石山蛇绿岩带以北属西伯利亚板块, 柳园—大奇山—帐房山—牛圈子蛇绿岩带以南属塔里木板块, 之间是哈萨克斯坦板块, 南以阿尔金断裂为界与祁连山造山带相接(梁明宏,2014)。

以龙首山逆冲断裂带为界北部与华北板块阿拉善地块相邻, 西以阿尔金走滑断裂带与塔里木板块为界。该区以元古宇为古陆核基底,寒武—奥陶纪为板块聚敛时期,中寒武世—晚奥陶世,发育沟、弧、盆体系。 北祁连发育两条完整的蛇绿岩带, 是不同时代、不同位置板块俯冲带(海沟带)的标志之一;在南祁连发育一条基性火山岩带, 是早古生代过渡壳开裂的标志之一。

北以天水关子镇蛇绿岩带为界与祁连造山带相连。 早古生代初始,元古宇地层固结为陆核或地块,寒武纪秦岭洋壳开始俯冲, 南秦岭从震旦系至奥陶系基本为被动陆缘型沉积。 志留系一套巨厚复理石式碳硅质沉积反映了陆缘裂陷沉积特点。 中—南秦岭在晚古生代至中生代初期形成巨大的陆表海盆和陆缘沉降带,并与古特提斯洋域连通。到三叠纪中晚期秦岭海开始上隆, 进入陆内演化阶段(刘建宏,2006)。

以六盘山逆冲断裂带和龙首山逆冲断裂带为界, 陇东和阿拉善地区与祁连区相邻, 同属华北板块。阿拉善地区以元古宇中深变质杂岩为基底,晚古生代有洋盆俯冲消减形成的岩浆弧,构造变形强烈,上覆晚古生代碎屑岩陆表海和海陆交互相沉积,中新生代为拗陷盆地陆相沉积。 西缘零星出露的元古宇为山根古台地亚相环境, 早古生界为陆表海碎屑岩和台地潮坪碳酸盐岩建造, 晚古生界和中新生界为拗陷盆地滨海沼泽及陆相沉积。

以略阳脆韧性逆冲断裂带为界该地区与西秦岭为邻。新太古—元古代宇海相变质基性、酸性火山岩夹碎屑建造组成绿色岩系。 关家沟—临江一带,震旦—志留系为被动陆缘、碳酸盐岩台地相沉积。文县石鸡坝—观音坝一带发育前陆盆地相泥盆系、 石炭系、三叠系沉积,以陆源碎屑浊积岩组合为特点。

甘肃省境内岩浆岩活动强烈, 岩浆侵入与喷发作用具有多期次的特点。岩浆岩分布广泛,侵入岩出露面积约35 000km²,占全省总面积的9.2%,火山岩与正常沉积岩相伴出露,面积大。岩石类型除碱性岩不发育外,从超基性到酸性各类岩石基本齐全(梁明宏,2014)。 按岩浆岩侵入时代特征分述如下:

侵入岩零星分布于北山及祁连区。 火山岩见于北山区和祁连区的前长城系、长城系、蓟县系、青白口系、震口系,西秦岭区的长城系。

早古生代侵入岩主要分布在北山、祁连地区。火山活动主要发育在北山北侧及南、北祁连地区,尤以北祁连地区最发育, 分布着一套完整的早古生代大陆裂谷、洋脊、岛弧和弧后盆地海相火山岩(梁明宏,2014)。

侵入岩最为发育,分布较广,面积达17 000km²。其中泥盆纪侵入岩零星分布于祁连区, 其次为西秦岭区和北山区;石炭纪、二叠纪侵入岩集中分布于北山区,西秦岭区和祁连区零星分布。火山岩集中分布于北山地区,多形成于后碰撞板内伸展环境。

侵入岩多集中于西秦岭地区, 其中以燕山期为高峰,多呈岩基、岩株状产出。 火山岩发育在西秦岭区及河西走廊南缘地区,多为海底扩张环境,裂隙式喷发,具带状分布的特征,形成于板内构造环境,局限性强,多呈夹层或凸镜体产出。

北山区总体以华力西期低压相系的变质岩、递增变质带、 葡萄石—绿纤石相至低角闪岩相变质及强烈混合岩化为特征。 太古—古元古期变质地层为结晶基底,为区域动力热流变质作用中—低压相系,变质程度为绿帘—角闪岩相—角闪岩相。 晋宁期变质地层为区域低温动力低压相系, 变质程度为绿帘—角闪岩相变质。 加里东期区域低温动力变质为主,形成低绿片岩相变质岩系,华力西期则为埋深变质,形成葡萄石—绿纤石相岩系。

敦煌、阿拉善、鄂尔多斯区基本为结晶基底裸露区, 古—中元古期为区域动力热流变质作用形成的中压相系, 形成绿片岩相、 绿帘—角闪岩相变质岩系,发育递增变质带。

祁连、 北秦岭区以太古—古元古期变质地层为结晶基地,变质作用为区域动力热流变质作用,变质程度达高绿片岩相—角闪岩相, 在北祁连南缘肃南九个泉、青海祁连县清水沟、百经寺一带,断续分布与北祁连蛇绿构造混杂岩带伴生的蓝闪片岩、 榴辉岩,具高压蓝闪片岩相系,多属中压相系。 中—新元古期变质作用为区域低温动力变质作用,中压相系,变质程度低绿片岩相。加里东期、华力西期变质作用均为低压相系区域低温动力变质作用, 形成低绿片岩相变质岩系, 局部为葡萄石—绿纤石岩相变质岩系。

碧口、玛曲、中南秦岭地区以太古—古元古期变质地层为基底,经历了区域动力热流变质作用,角闪岩相、绿片岩相变质,叠加了多期次变质作用,深熔作用强烈。 中—新元古期变质作用为低压相系区域动力热流变质作用,绿片岩—角闪岩相变质。加里东期变质地层星散,华力西期变质地层广布,为区域低温动力变质作用低压相系绿片岩相变质。

地理景观是指气候、地形、地貌、疏松层性质、生物和地质环境等诸多因素的综合体, 它决定和标志着一个地区的表生作用和条件。地理景观不同,表生地球化学作用不同,元素在地表迁移、分散、富集的规律也不同。甘肃省地处中国大陆西部,地貌复杂多样,山地、高原、平川、河谷、沙漠、戈壁交错分布,形成各具特色的地球化学景观。 根据全国地球化学景观分区及甘肃自然地理特征,将甘肃省分为6大地理地球化学景观区(图1):

属甘肃北山冷温带干旱地理区,干旱少雨多风,多呈中低山、浅宽谷地貌特征,基岩出露较好,缺少植被,水系不甚发育。 以物理风化作用为主,次为盐渍化学作用,生物风化弱,属地球化学特殊景观区,区域化探工作应注意排除风成物的干扰(冯治汉,2002)。

属祁连山高寒半干旱地理区。 以物理风化及机械搬运作用为主,化学风化和生物风化较弱,该景观区包含深切割区及冰雪覆盖区,通行条件差,给区域化探工作造成一定困难,亦属于特殊景观区。

(3)河西走廊平原丘陵景观区(Ⅲ)

(4)东部黄土覆盖景观区(Ⅳ)

(5)甘南高寒草原景观区(Ⅴ)

(6)东南部中高山景观区(Ⅵ)