关于北美洲地质介绍

[拼音]：Beimeizhou dizhi

[外文]：geology of North America

北美洲是以北美地台为中心的单式大陆，褶皱带围绕地台四周分布，地史演化总体上表现为大陆同心式的向外增生。

北美大陆在地质上包括苏格兰北部和北爱尔兰，却不包括佛罗里达半岛。其大地构造单元如图1

所示。密西西比河流域和五大湖地区所在的中部平原为北美地台，向北的加拿大中、东部及巴芬岛和格陵兰为北美地台的结晶基底──加拿大地盾大片出露区。地台东侧、东南侧和北侧分别为阿巴拉契亚褶皱带、沃希托褶皱带和北极古生代褶皱带，西侧为科迪勒拉中生代褶皱带。这些地槽褶皱带的长轴方向与大陆边缘的走向一致。阿拉斯加南缘的阿留申弧是正在演化中的新生代火山岛弧，太平洋板块由此向北消减，导致大陆向南增生；与此相反，由于太平洋洋中脊在加利福尼亚湾的扩展，加利福尼亚半岛正沿圣安德烈斯断层向西北滑动而趋向于使北美大陆裂离。

北美大陆的构造演化总的来看是大陆向外增生。位于大陆中心的加拿大地盾的结晶基底是在18～16亿年前的哈得孙运动后形成的，中晚元古代的地槽型沉积沿地盾的东西两侧发育，代表当时的北美大陆边缘。10亿年的格林维尔运动标志着克拉通化的最终完成。寒武－下奥陶统是地台最早的未变质沉积盖层，明显地从四周向大陆中心缓慢超覆。中奥陶世的塔康运动是阿巴拉契亚褶皱带的第一次主要构造变形。泥盆纪的阿卡迪亚运动标志着北美大陆与欧洲大陆碰撞，古大西洋北段闭合。加里东和早海西山系从北阿巴拉契亚经格陵兰东缘一直绕到北极加拿大的埃尔斯米尔山脉，并在东西侧形成了巨厚的红色磨拉石和洪积平原沉积，在欧洲即著名的老红砂岩。石炭纪末非洲大陆与北美大陆碰撞，古大西洋全部闭合，大陆东南部的阿勒格尼运动产生沃希托褶皱带，并使阿巴拉契亚褶皱带最终形成。

北美大陆西部在泥盆纪后期转化成活动大陆边缘，石炭纪时在爱达荷至内华达一带出现火山弧和构造高地，海域逐渐演变成以得克萨斯为中心的内陆海，这种情况一直延续到早白垩世。

中、新生代北美大陆东西部分的构造表现有明显的差异。晚三叠世时泛大陆(见联合古陆)裂解，大西洋在其中生成，北美大陆东缘由张裂而演化成为被动大陆边缘，墨西哥湾和佛罗里达半岛巨厚中、新生界沉积即这一过程的产物。与此成对比，北美大陆西缘中生代至老第三纪期间则是活跃的大洋俯冲和弧陆碰撞时期，统称为科迪勒拉造山运动，伴有大规模的岩基侵位和向东的叠瓦逆冲作用。这一时期也是移置地体就位的高峰，多数人认为北美大陆西缘平均宽度 500公里范围内大多由各种移置地体拼贴而成。老第三纪末北美大陆西部转化为拉张应力场。科罗拉多高原、哥伦比亚溢流玄武岩和盆岭构造都是这时生成的。

北美地台的年龄结构如图2

所示。太古宇组成加拿大地盾的主体，由两部分拼合而成。在北大西洋地盾，苏必利尔和怀俄明有大于35亿年的岩石露头，其中格陵兰西南海岸的伊苏阿地区一片长30公里的露头，由角闪岩、石英岩、条带状铁建造、碳酸盐岩等组成,为37.6±0.7亿年的正片麻岩侵入，被认为是世界上最老的表壳岩。太古宇有高级变质岩和花岗岩－绿岩带两种类型。只有在绿岩带中才能分出层序。25亿年的凯诺拉运动使太古宇褶皱、变质，苏必利尔地区不整合于其上的下元古界休伦超群已是地台型沉积,为含铁石英岩,浅水碳酸盐类夹中酸性火山岩，砂岩中含沥青铀砂。地盾外围的北西向的丘吉尔带和北东向的拉布拉多带的下元古界仍保持地槽型，而且冒地槽型沉积位于靠地盾一侧，向外为优地槽型沉积所代替。中、上元古界浅变质地层呈楔状体沿格林维尔（东）和科迪勒拉（西）带分布，构造线方向切割下伏地层。北美地台边缘相当于震旦纪时限的冰成杂砾岩也有广泛分布。

科迪勒拉和纽芬兰的下古生界实际上是从晚前寒武纪持续下来的，而在北美大陆中部则是晚寒武世的高纯度石英砂岩超覆在时代要老得多的结晶基底之上。东部佛蒙特州、西部内华达州的寒武系，加拿大北极诸岛的奥陶系都是含火山岩的碎屑岩，已变质。反映了地台四周为地槽包围的构造格局。

中奥陶世起沉积格局发生变化。从纽约州向东，包括新英格兰和加拿大东部沿海地区，中上奥陶统变为碎屑岩，粒度向东变粗。缅因州至纽芬兰一线，本期地层缺失。下泥盆统(或上志留统)直接不整合在下奥陶统或更老的地层之上，表明已进入当时的蚀源区，从而限定了塔康运动的时限和范围。志留纪仍保持这一格局，自北阿巴拉契亚向西分别是含铁碎屑岩、礁灰岩和膏盐沉积，密西西比河以西则是广泛的浅海碳酸盐岩。

受阿卡迪亚运动时期欧洲、北美大陆碰撞的影响，北美大陆下泥盆统大多缺失，中泥盆统广泛超覆不整合在不同层位地层之上，只有科迪勒拉带志留系和泥盆系保持连续。大陆西部以碳酸盐沉积为主，加拿大艾伯塔地区为重要的生、储油层位。向东相变为页岩，阿巴拉契亚西部为红色磨拉石，比中上奥陶统的规模更大。这种格局保持到古生代末。其中大陆东南部的中上密西西比系为巨厚碎屑岩，预示着非洲的靠近。宾夕法尼亚系在阿巴拉契亚与密西西比河间为巨大的成煤沼泽，此后海水就没再进入大陆东部。

内华达州东部有一厚达千米的通卡砂岩，它的时代为晚密西西比纪（东部）到宾夕法尼亚纪（西部），不整合在下伏地层之上，代表一次微陆块与北美大陆的碰撞，说明当时科迪勒拉带已出现火山弧与构造高地。二叠纪海就位于科迪勒拉带与东部陆地之间。以西得克萨斯为中心，下部为珊瑚礁灰岩，向上为红层所取代，蒙大拿、怀俄明州一带晚二叠世时，在陆架西缘还形成了近南北向的含磷岩带。

是科迪勒拉造山带的剧烈活动时期，台型中生界只出现在它以东，其中北美大陆东部为陆相，西部为海相，在落基山西侧可以见到两者的指状交互相或过渡相。有些地层如侏罗系最上部的莫里森组砂岩保存了极丰富的恐龙化石。早白垩世是北美大陆内部的最后一次大规模海进，海相地层从北极加拿大向南一直延伸到墨西哥，包括墨西哥湾在内的大陆东南部，侏罗纪以来的膏盐和浅海沉积累计总厚已超过15公里。与此成对照，科迪勒拉带内部地层类型非常复杂，著名的弗朗西斯科混杂堆积和大谷群曾被认为是典型的弧前盆地地层组合，代表洋陆板块会聚的前缘，20世纪80年代的研究工作z实，这是一系列移置地体拼贴、叠加变形的产物。新生界主要分布在两个地区:以佛罗里达-巴哈马为中心的大陆东南部的浅海碳酸盐岩 (侏罗纪以来沉陷的继续)；科迪勒拉带、哥伦比亚高原、墨西哥马德雷山脉的陆相火山岩和大盆地的碎屑岩。

和其他大陆一样，北美大陆岩浆活动的时空分布也与不同部位的构造演化密切相关，它与变质作用和逆冲推覆作用的综合就提供了造山过程的图景。北美大陆前寒武纪的岩浆活动主要位于加拿大地盾，包括：30亿年左右的一期同构造花岗岩侵入（以格棱兰努克片麻岩为代表）；25亿年后构造钾质花岗岩，24亿年绿岩带（苏必利尔的阿伯蒂比带）的生成；20～18亿年的辉长质杂岩（如萨德伯里岩盆）和16～12亿年的斜长岩侵位（如阿迪朗达克）。11亿年基威诺陆内裂谷型玄武岩的喷溢标志着北美地台克拉通化的完成。

古生代的岩浆活动主要沿大陆东部的阿巴拉契亚带分布。从加拿大沿海到马萨诸塞有两期花岗质深成活动。第一期年龄4.4～4.15亿年,伴随自东向西的大规模推覆构造，代表塔康造山运动；第二期同位素年龄3.6～3.3亿年,并伴随着叠置在不同时代和类型岩层上的一期3.8～3.5亿年的区域变质作用,反映了大致在同一地区的强度更大的阿卡迪亚运动。晚古生代的花岗岩沿阿巴拉契亚南段分布。泥盆纪最晚期与密西西比纪最早期的花岗质岩类还广泛出露在北极加拿大，反映了埃尔斯米尔造山运动，以及与之伴生的向南的逆冲作用。

美洲大陆东部中生代的岩浆活动限于形成裂谷型碱性玄武岩。强烈的深成活动发生在科迪勒拉带，形成了规模巨大的岩基群,长数千公里，平行大陆边缘分布,单个岩体面积可达上千平方公里，侵位年龄主要在中晚白垩世。垂直岩带走向，从西向东可以看到侵入时间逐渐变新，成因从幔源变为壳源，氧化钾和铷含量也不断增高。科迪勒拉新生代的岩浆活动主要为火山喷发，1980年圣海伦斯火山爆发和阿留申弧的火山作用表明活跃的板块会聚迄今仍在进行着。

北美大陆矿产资源丰富。石油、煤、铀、铁、镍及贵金属矿产储量均居于世界前列。其中铁与金、铀主要产于加拿大地盾的前寒武系基底中，金与绿岩带中的变质火山岩有关。镍主要来自萨德伯里基性杂岩岩盆。阿巴拉契亚西南侧的志留系克林顿型赤铁矿是另一含铁层位。阿巴拉契亚与密西西比河流域之间的宾夕法尼亚含煤系是北美东部的主要煤产地，西部煤盆地沿落基山东麓产出，时代为白垩纪。从得克萨斯到墨西哥湾周缘是北美大陆主要的油气产区，阿拉斯加和从加拿大到美国中西部的落基山东麓前陆盆地是另一油气富集带。有色金属和银等矿产则与科迪勒拉晚中生代的岩浆活动带有关。

参考书目

1. Jr.R.H.Dott et al.,Evolution of the Eeath,4thed.,McGraw-Hill,New York,1988.
2. B.King, The Evolution of North America, Princeton Univ.Press,Princeton,1977.