二、地形的地质构造基础

在漫长的地质时期中,南美大陆经历了与南半球其他大陆结合、分离,最后又与北美大陆相联系的发展过程。前寒武纪是奠定大陆古陆台基础的时期,南美大陆成为南半球冈瓦纳古陆的一部分,并一直保持到中生代。三迭纪南美与非洲大陆开始分裂。从下白垩纪到中白垩纪,是南美与非洲大陆逐渐分离和南大西洋形成时期,南美板块在南大西洋中脊扩张的推动下,不断西移。至新生代,南美大陆南部又与南极大陆分离,北部则通过中美地峡与北美大陆建立了联系,南美大陆最终显露其现代轮廓。大陆地表形态伴随上述过程演化,大陆台部分以垂直升降运动为主,历经海侵和海退、剥蚀和堆积;古陆台边缘,相继出现古生代褶皱带和中、新生代褶皱带。

(一)前寒武纪古陆台

通过太古代和元古代多次强烈的褶皱运动、岩浆侵入和变质作用,许多大小不等的地块并合成两大硬化古陆台:北部为巴西陆台,南部为巴塔哥尼亚陆台,总称南美陆台。巴西陆台与非洲陆台相接,巴塔哥尼亚陆台与南极陆台相连。南美陆台以外,基本上都处于地槽发展阶段,安第斯地槽是它的主要部分。

从古生代以来,南美陆台出现了明显的分化。有些部分长期缓慢上升,古老的结晶岩出露地表,仅局部覆盖着比较浅薄的后期沉积,这是地盾区,包括圭亚那地盾、巴西地盾(托坎廷斯河与马代腊河之间)、大西洋岸地盾(圣弗兰西斯科河以东)、科尔多瓦地盾和巴塔哥尼亚地盾(内格罗河与丘布特河之间),它们构成大陆的核心(克拉通)。另一方面,陆台内有些部分长期以沉降为主,基底下陷,屡遭海侵,在古老结晶岩基底之上,不整合地覆盖着从古生代到新生代深厚的海相和陆相沉积,这是地台区,也称拗陷或陆向斜。属于这类构造的,主要有亚马孙拗陷、巴纳伊巴-帕腊奈伊巴-巴拉那拗陷等。

在中生代,南美陆台基本上处于侵蚀时期,盛行陆相沉积。上三迭纪,巴西陆台南部发生南北向断裂,引起基性岩浆大量喷发,玄武岩、辉绿岩覆盖面积广达80×104km2以上,主要分布在巴拉那盆地。大断裂活动为南美洲与非洲大陆的分离准备了条件。在陆台西部边缘,侏罗纪末随安第斯山褶皱隆起,形成了南北狭长的山前拗陷。进入新生代,陆台西部发生沉降,如亚马孙拗陷部分接受大量第三纪陆相沉积;陆台东部缓慢上升,在巴西陆台东部边缘伴生着断裂活动,巴塔哥尼亚陆台则有局部的玄武岩流喷发。陆台西部边缘的山间拗陷部分,在始新世,东北部相当于今天奥里诺科平原又受海侵,形成厚层海相沉积,南部以陆相沉积为主;最后在上新世,伴随安第斯山而告上升。

(二)古生代褶皱带

南美洲古生代褶皱带的范围不大,它是冈瓦纳古陆古生代褶皱带的一段,向东延伸与非洲南端、南极洲西南部、澳大利亚东部和新西兰西部连为一体。由于久经侵蚀以及后期构造运动的改造和后期沉积的覆盖,南美洲古生代褶皱带在现代地形上的表现不明显。

志留纪中期,加里东运动塔康幕在安第斯地槽东缘发生,形成古安第斯山脉,自北向南环绕巴西陆台延伸,直至30°S,地槽带向西推移。但该褶皱带此后又复沉降,在褶皱的奥陶纪地层之上,不整合地覆盖着上古生代或中生代沉积。

上古生代海西运动时期,在巴西陆台与巴塔哥尼亚陆台之间发生较大变动,形成所谓冈瓦纳褶皱。它相当于潘帕斯南部,并向西北延伸至30°S附近,凡塔纳(Ventana)和坦迪尔(Tandil)丘陵、科迪勒拉前山等,就是该褶皱带经长期侵蚀后的残遗,由前寒武纪结晶岩和下古生代沉积岩系(以石英岩为主)组成。

(三)中、新生代褶皱带

南美大陆西部安第斯地槽所形成的阿尔卑斯褶皱带,是中生代以来不断西移的南美板块与向东俯冲的大洋板块(菲尼克斯-纳兹卡)相互作用的产物。俯冲的大洋板块遭受来自上覆南美板块的重压和推挤,它在潜没时牵引着整个洋底向下倾伏,形成幽深的秘鲁-智利海沟;南美板块西缘则仰冲于大洋板块之上,受到俯冲着的大洋板块的挤撑作用,促使安第斯山逐步褶皱隆起,剧烈的安山岩-玄武岩质火山活动和花岗岩浆侵入活动所伴随的热力作用,也使陆缘进一步抬升,同时还产生深刻的变质作用和强烈的断裂、地震活动。这个过程就是安第斯地槽的阿尔卑斯造山运动。由毗邻着的秘鲁-智利海沟和安第斯褶皱山系所构成的安第斯型大陆边缘,是地球表面高差最大的地带,最大处达14750m。安第斯山褶皱构造比较简单,多数是向邻近陆台地区倒转的单向构造形式。组成岩系包括从前寒武纪到新生代的各种海相和陆相沉积,其中以中生代和第三纪沉积出露最广;此外,火山堆积物也相当普遍,部分地段花岗岩侵入体直接出露,构成雄浑山体。

南美洲阿尔卑斯褶皱带的形成过程,大致经历了如下几个阶段。如前所述,南美与非洲大陆的分裂起自三迭纪,从此南美大陆逐步脱离冈瓦纳古陆,开始了向西漂移的漫长历程。此时,其西侧为菲尼克斯板块,它在东太平洋洋隆扩张的推动下,向南美板块俯冲,导致侏罗纪末在安第斯地槽掀起褶皱运动,揭开了南美旧阿尔卑斯运动的序幕。这次褶皱运动发生在古生代褶皱构造以西,相当于现代安第斯山的轴部。自中白垩纪起,南美板块在南大西洋中脊扩张的推动下,加快了向西漂移以及与菲尼克斯板块辐合的速度,至上白垩纪末,安第斯地槽发生了中生代最强烈的造山运动——拉拉米运动,这是南美旧阿尔卑斯运动的主幕,大陆西岸出现海沟-褶皱山系。一般认为,由于菲尼克斯板块俯冲速度很快,插入南美板块之下的俯冲面(贝尼奥夫带)倾角较缓,约30°左右,小于通常的45°,这是安第斯型大陆边缘未出现海沟-岛弧-弧后盆地(边缘海)系的原因。到新生代,菲尼克斯板块已大部分消亡潜没于秘鲁-智利海沟带,其残遗部分称纳兹卡板块,继续于西移的南美板块作相向运动。始新世末和上新世,在中生代褶皱构造基础上,又先后掀起二次褶皱上升运动,并广泛发生火山、断裂活动和花岗岩浆侵入,最终奠定了安第斯山的现代构造基础。这是南美的新阿尔卑斯运动,它至今还在延续中。