泰山的地学价值及其意义

泰山的地学价值及其意义 ( ) 第 22 卷第 2 期 Vol . 22 No . 2 山 东 科 技 大 学 学 报 自 然 科 学 版 () 2 0 0 3 年 6 月Journal of Shandong University of Science and Technology Nat ural ScienceJ un . 2003 () 文章编号 :1672 - 3767 200302 - 0033 - 04 Ξ 泰山的地学价值及其意义 21 1 1 1 健吕朋菊,莫德 ,杨锋杰,王金辉,牛 ( )1 . 山东科技大学 地球信息科学与工程学院 ,泰安 271019 ;2 . 泰山风景名胜区管理委员会 ,山东 泰安 271000 摘 要 :泰山是我国研究早前寒武纪地质的经典地 ,也是国际早前寒武纪研究的知名地区 。泰山北侧张 夏的寒武纪地层标准剖面 ,闻名中外 。泰山新构造运动普遍而强烈 ,侵蚀地貌发育 ,是研究新构造运动及其形 成地貌景观的理想地 。泰山地学旅游资源丰富 ,是一个天然的地学博物馆 。 关键词 :早前寒武纪地质 ; 地层剖面 ; 新构造运动 ; 地貌类型 ; 地学旅游资源 中图分类号 : P542 . 1 文献标识码 :A Geo2sc ience Val ue of Mount Ta ishan an d Its Sign if icance 1 1 1 1 2L Β Peng2ju,MO De2zi, YAN G Feng2jie,WAN G J in2hui,N IU J ian ( 1 . College of Geo2info Science and Engg ,SU S T , Taian 271019 ,China ; )2 . Administ rative Co mmit tee fo r Mo unt Taishan Scenic Spot s and Histo ric Reso rt s , Taian ,Shando ng 271000 ,China Abstract : Mo unt Taishan is t he rep resentative place fo r t he st udy of t he Ante2Cambrian geolo gy in China . And also it is f amo usarea fo r t his st udy in t he wo rld. It is well know n t hat t he Cambrian Perio d standard st rata p rofile is reserved in Zhangxia w hich is just located at t he No rt h of Mo unt Taishan . Because of t he ex2 istence of t he co mmo n and intense neotecto nics of Mo unt Taishan and t he develop ment of t he ero sio n geo2 mo rp hology ,it also plays a great role in t he st udy of neotecto nics and t he fo r ming of new geo mo rp hology. Mo unt Taishan is really wo rt h t he hname of t he nat ural geo2science museum owing to t he rich reso urces of t he geo2science t ravel . Key words :Ante2Cambrian ; st rata p rofile ; neotecto nics ; st yle of t he geo mo rp hology ; reso urces of t he geo2 science t ravel 泰山以其漫长的地质演化历史 ,复杂的地质 ,以及寒武系标准剖 是它在早前寒武纪地质方面 面 、新构造运动与地貌等方面 ,都具有全国和世界 构造 ,保留有许多重要而典型的地质遗迹 ,分布有 意义的巨大地学价值 。 众多奇特的地质地貌景观 ,历来为中外地质学家 所瞩目 ,从 1868 年到现在 ,拥有 130 多年的地质 研究史 ,在地学方面享誉全国 ,闻名中外 。其地质 ( 1 泰山是地球发展早期早前寒武纪 晚太 研究历史长 ,知名度高 ,在国内诸多名山中是少有 ) 古代,元古代阶段的突出模式的 。泰山早在 1987 年就被列为世界自然与文化 遗产 。作为世界自然遗产的泰山 ,不仅具有特别 构成泰山主体的早前寒武纪结晶基底岩系 , 自然美景和生物多样性方面的价值 ,而更主要的 是由晚太古代早期形成的变质表壳岩系泰山岩群 和大量晚太古代至早元古代侵入岩两部分所组 Ξ 收稿日期 :2003 - 03 - 17 () 作者简介 :吕朋菊 1934 - ,男 ,广西陆川人 ,教授 ,从事物造地质方面的研究. ( ) 脆性断裂构造变形期 、中元古代初期脆性 素年龄为 2840 ?160Ma Sm, N d、2767 ?45Ma ( ) ( ) Rb,Sr、2685 ?165Ma Sm,N d。其原岩为超 造变形期 。从早到晚 ,构造变形的演化存 基性 、基性火山岩和凝灰岩 ,属于一种科马提质绿 的四个发展趋势 : 塑性变形,韧塑性变形 岩建造 ,经角闪岩相,绿片岩相变质作用形成的 变形,韧脆性变形,脆性变形 ; 塑性剪切 变质岩系 。泰山岩群常作为残留地质体赋存在众 剪切 ;小型柔流紧闭褶皱,大型弯滑宽缓 多晚太古代和早元古代的侵入岩中 。该绿岩建造 深层次构造变形,浅层次构造变形 。 泰在国内少见而典型 ,是地球早期花岗绿岩型原始 山的韧性剪切变形作用十分普遍 陆壳的记录 ,是研究绿岩带的理想对象 ,对探索和 揭示地球早期演化历史奥秘有极高的科学价值 。 发育有众多规模不一的韧性剪切带 。剪切 1 . 2 早前寒武纪侵入岩北西 320?,330方向展布? ,具右行剪切性 泰山的早前寒武纪侵入岩 ,是泰山分布最广 复式结构 ,由数个强应变带 、弱变形带相间 而又极为重要的地质体 。侵入岩的岩性以中酸性 成 ,单条剪切带的宽度 20 , 25 m 不等 ; 岩 为主 ,岩石类型以英云闪长岩类 、二长花岗岩类和 矿物粒度变细 ,石英拉长甚至呈拉丝状 ,长 闪长岩类为主 ,岩体的规模以深成相大型岩基为 或成碎斑 ,定向构造明显 ,糜棱面理近直 主 ,多呈北西向展布 ,侵入岩形成的时代绝大多数 线理近水平 ;从剪切带边缘向中心 ,糜棱岩 是晚太古代和早元古代 。它们都不同程度地遭受 逐渐增强 。在区内从东北部到西南部 ,平 到后期构造变形作用和变质作用的改造 ,有的侵 有毛家庄 、和尚庄 、常家庄 、卧虎山等四条 入岩被强烈改造而面貌全非 ,成为似层状的条带 韧性剪切带 。韧性剪切带是泰山的主要构 状片麻岩 ,如望府山期英云闪长岩 ,而多数侵入岩 之一 ,它不仅奠定了区内早前寒武纪的构 被改造比较轻微 ,仅具片麻状构造 ,但基本上保持 而它出现的部位 ,常是中生代断裂的迭加 了侵入岩的原貌 。侵入岩的形成演化机制复杂 ,不仅为众多岩体侵位提供通道 ,控制岩体 岩浆成因类型有幔源型 、壳源型 、幔壳源混合型三 分布 ,而且对先成岩体进行强烈改造 。 种 ,岩浆活动的多旋回性和多期次性演化特征十 1 . 4 早前寒武纪变质作用分明显 。根据岩石类型 、分布特点和同位素年龄 资料 ,至少可划分出四大深成岩浆演化旋回和相 泰山早前寒武纪的变质作用比较普遍 应的四期岩浆侵入作用 : 晚太古代早期的望府山 作用的多期性特征明显 。主要有区域变质 期 ,生成英云闪长岩系列 ; 晚太古代晚期大众桥 动力变质作用两种类型 。泰山的区域变质 期 ,生成石英闪长岩,英云闪长岩系列 ;早元古代 三期 :第一期晚太古代早期的区域变质作 表现为先期形成的绿岩建造经角闪岩相, 相变质作用生成泰山岩群的岩石组合 ,其 闪长岩,英云闪长岩系列经受低绿片岩相变质作 中晚元古代本区处于稳定隆升阶段 。 用并伴随构造变形作用 ,生成片麻状构造 。第三 , 泰山是我国研究早前寒武纪地质的经典地 期早元古代早期的区域变质作用 ,表现为傲徕山 也是国际早前寒武纪研究的知名地区 ,是研究早 期二长花岗岩经受低绿片岩相变质作用 ,生成片 前寒武纪多期次岩浆活动 、多期次构造变形和变 麻状构造 。动力变质作用共有四期 : 第一期晚太 质作用及其相互演化的理想地区 。它以发育花岗 古代晚期动力变质作用 ,表现为笤帚峪英云闪长 ,绿岩型陆壳而明显有别于太古宙华北地质省和 岩生成变晶糜棱岩 。第二期晚太古代末期动力变 华南地质省 ,因此它又成为研究我国古老陆台形 质作用 ,表现为大众桥期石英闪长岩,英云闪长 成演化的窗口 ,成为探索地球早期历史奥秘的实 岩系列发生糜棱岩化 。第三期元古代早期动力变 验室 ,成为代表地球演化历史早前寒武纪阶段的 质作用 ,表现为傲徕山期二长花岗岩系列生成糜 突出模式 。 棱岩和变晶糜棱岩 。第四期早元古代晚期动力变 质作用 ,表现为中天门石英闪长岩局部遭受糜棱 岩化 。 泰山北侧张夏寒武纪地层标准剖面 ,是2 1 . 5 早前寒武纪地壳演化的基本框架 华北早古生代 阶 段 地 质 和 古 生 物 记 录 泰山早前寒武纪的地壳演化 ,经历了近 15 亿 的代表性模式 年的漫长而复杂的演变过程 。其演化历史大体上 可划分为四大地质阶段 。 张夏寒武纪地层标准剖面 ,闻名中外 。早在 ( 1 . 5 . 1 晚 太 古 代 早 期 地 质 阶 段 2900Ma ,19 世纪末 ,美 、日等国的地质学家和古生物学家 )2700Ma 曾在张夏,崮山一带进行过寒武系的地质考察 。 初期发生北东,南西向拉张 ,生成北西向海 我国著名的地质学家孙云铸教授 ,自 1923 年起对 槽 ,沉积了由超基性,基性火山岩和陆源碎屑岩 张夏寒武系进行了长达 20 多年的研究 。1953 年 组成绿岩建造 ,经区域变质作用和近水平塑性流 卢衍豪 、董南庭两位教授对该剖面作了进一步的 变剪切 ,形成泰山岩群 。随后望府山英云闪长岩 划分 ,将寒武系划分出 7 个地层单位和 17 个三叶 侵位 ,经区域变质作用和近水平滑脱,拆离构造 虫化石带 。1959 年被全国地层会议正式定为华 变形改造 ,形成条带状片麻岩 ,并在水平挤压下发 北寒武系标准剖面 。该剖面研究历史长 ,研究程 生塑性柔流变形 ,生成顺层紧闭小褶皱 。末期发 度高 ,地层发育齐全出露好 ,代表性强 ,含丰富的 生第一期韧性剪切变形 。 三叶虫等古生物化石 ,是不少生物化石的原产地 ( 1 . 5 . 2 晚 太 古 代 晚 期 地 质 阶 段 2700Ma , 和命名地 ,是我国区域地层对比和国际寒武纪地 )2500Ma 层对比的主要依据 ,在地质学史上占有重要的地 大辛庄超基性岩侵位 ,经区域变质作用形成 位 。同时 ,该剖面也是研究华北早古生代岩相古 透闪片岩和阳起片岩 。在北东,南西向挤压下 , 地理 、沉积环境 、沉积作用的经典地 ,是研究华北 形成大型宽缓褶皱 、发生韧性走滑 。此后大众桥 早古生代地壳演化 、地壳升降 、海平面变化 、古气 期石英闪长岩,英云闪长岩系列侵位 。发生第二 候和古生态变化以及层序划分和层序特征的理想 期韧性剪切变形 ,陆壳初步克拉通化 。 地区 。因此 ,它是广大地层古生物工作者和沉积 ()1 . 5 . 3 早元古代地质阶段 2500Ma,1800Ma 学家常来参观学习研究的对象 ,是地质院校师生 发生陆壳重熔 ,傲徕山期二长花岗岩系列侵 的实习基地 ,它无论在地质科学方面 ,还是在生产 位 。发生第三期韧性剪切变形 。陆壳完全克拉通 实践以及地质教育方面 ,都具有很高的价值 。 化 。随后陆壳裂解 ,中天门期岩浆沿北西向和近 东西向断裂侵位 。发生第四期韧性剪切变形 。摩 天岭二长花岗岩脉群侵位 。 ()1 . 5 . 4 中元古代地质阶段 1800Ma,1000Ma 红门辉绿岩脉沿北东和北北西向断裂侵位 。 泰山是研究新构造运动及其形成地貌3 景观的理想地 ,是研究正在进行的地质 作用的范例 泰山的新构造运动十分普遍和强烈 。新构造 运动的方向以垂直升降为主 ,活动的阶段性和间 沉积 。泰前断裂 、中天门断裂 、云步桥断裂其南盘 ,也是泰山具有特别自然美景 个重要体现 依次发生阶梯式降落 ,形成了泰山南坡的三大台 表现 。如红门醉心石处辉绿玢岩脉内发 阶式地貌景观 。 状构造”,是泰山发现的一种新构造类型 泰山作为地壳发展某一阶段的产物 ,它的形 特 ,成因复杂 ,国内外罕见 ,具有很高的科 成经历了一个漫长而复杂的演变过程 ,大体上分 () 为古泰山形成阶段 距今 25 亿年前、海陆演变阶 价值 。泰山所拥有的丰富而又不可再生的 () ( 段 距今 6, 2 亿年、今日泰山形成阶段 距今 1 游资源 , 应加倍的珍惜和保护 , 并合理化 ) ,0 . 3 亿年等三个大阶段 。中生代的燕山运动 用 ,无论从扩大泰山旅游领域 、提高泰山旅 奠定了山体的基础 ,新生代的喜马拉雅山运动建 学品位 、形成泰山旅游特色 、促进泰山旅游 造了山体的基本轮廓 ,新构造运动又进一步塑造 展等方面看 ,还是从有利于开展地学研究 了泰山今天的自然景观面貌 。泰山目前仍以 0 . 5 mm/ a 的速度在继续抬升 ,它是形成于距今 1, 普教育 、最大限度地挖掘和发挥世界自然 0 . 3 亿年的一个年青断块山系 。 在新构造运动的潜在价值等方面看 ,都有很大的实际意义 影响下 ,泰山的侵蚀切割作 用十分强烈 ,地势差异显著 ,地形起伏大 ,侵蚀地 结束语5 貌特别发育 ,地貌分界明显 。泰山的总体地势呈 泰山的地学价值是巨大的 ,既有广泛 北高南低 、西高东低的特征 ,泰山主峰呈南陡北缓 的势态 。新构造运动造就了泰山拔地通天的雄伟 性又具有鲜明的特色 ,具有世界性的意义 山姿 ,形成了不同类型的侵蚀地貌 ,以及许多深沟 的地学信息量十分丰富 ,地质内涵极为深 峡谷 、悬崖峭壁和奇峰异境 ,塑造了众多奇特的微 科学研究的进一步开展 ,将会有更多新的 型地貌景观 、诸如三级夷平面 、三迭瀑布 、三级溶 地学价值还会有更大的提高 。就泰山目前 洞 、谷中谷 、扇中扇等等 。 的地学价值和它在地学方面所占有的重要 在新构造运动影响下 ,泰山断块凸起在早第 三纪发生强烈掀斜 ,形成向北倾斜的单斜断块山 言 ,完全符合并达到世界自然遗产在地学 系 ,寒武系下部地层沿着它与早前寒武纪结晶基 要求和条件 。泰山作为世界自然遗产是当 底的不整合面发生向北重力滑动 ,生成灵岩寺一 的 。 带的重力滑动构造 。泰山重力滑动构造的发现 , 一方面为鲁西构造研究开辟了一个新的领域 ,另 参 考 文 献 : 1 王新社 ,等 . 泰山地区太古宙末韧性剪切作 () 演化中的意义 J . 中国区域地质 ,1999 , 2. () 2 吕朋菊 . 泰山大全 地质地貌篇M . 济南 : 出版社 ,1995 .