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地幔侵蚀说初步:大陆型板块与大洋型板块

已有 537 次阅读 2019-12-10 10:49 |系统分类:科研笔记

地幔侵蚀说初步:大陆型板块与大洋型板块
陈宝群
(陕西师范大学地理科学与旅游学院,西安 710062)

1968年5月,在《地球物理学研究》杂志上,勒皮雄发表了阐述“板块学说”的论文。他从几个简单的数据出发,第一次系统地提出了一个震惊国际地学界的“全球板块运动模式”。他把地球分成了七大板块:即印度洋板块、太平洋板块、美洲板块、欧亚板块、非洲板块、澳洲板块和南极洲板块;另外,在南美洲和东太平洋洋脊之间,分布着一块较小的板块,勒皮雄称它为纳斯卡板块。勒皮雄描绘出每个板块的界限,还指出了每个板块的活动方向,并且计算了这七大板块在2亿年的时间里,运动的方向和速度。威尔逊1966年认为在联合古陆之前还应存在过更早期的曾拼合一起的早期"泛大陆"。这种大陆崩裂,洋盆的开启与闭合,被理解为具开始与终结的过程,可以重复出现的现象,故称为构造旋回,可以把威尔逊旋回的起始和终结用萌发期→青年期→成熟期→衰落期→终结期→地缝合线来表达,相对应的实例为东非裂谷→红海亚丁湾→大西洋→太平洋→地中海→喜马拉雅山。我们在威尔逊旋回的基础上提出了板块划分的新方案,即,根据板块岩石圈向大陆形式还是大洋形式发展演变将板块区分为:大陆型板块与大洋型板块。典型的例子是欧亚板块与非洲板块,欧亚板块与非洲板块按照传统板块形式来区分都属于大陆板块。按照大陆型板块与大洋型板块的区分方案,欧亚板块是大陆型板块,而非洲板块就属于大洋型板块。这一方案主要是为了研究具体构造的方便性提出的,还不是太成熟,提出来供大家交流参考。

 20世纪80年代以来,许多地质学家深感板块构造的简单模式并不适用于大陆地区尤其是构造复杂的大陆地区。板块构造发展的关键问题,不是从6个板块划为20个或30个板块,而是要倡导一些新概念来解决板块上陆后面临的问题。这样,在美国西部出现了构造地层地体的概念并发展为地体构造说,在欧洲提出了薄皮板块的概念并发展为碰撞构造学,在前苏联出现了岩石圈构造分层说等。在板块的动力学方面也出现了新的构思,如巨地幔柱说。在威尔逊旋回认识基础上提出的大陆型板块与大洋型板块分类方案,方法简明,有利于人们对地质构造体的定性认识和宏观把握。我们下面接着讨论:

1.大陆型板块与大洋型板块的区分也可以应用于具体板块构造的精细研究,例如太平洋板块可以分为东太平洋板块与西太平洋板块,东太平洋板块保留部分大洋中脊,属于大洋型板块;西太平洋板块原来的大洋中脊退化为海岭,有了大陆型板块的特点。

2.欧亚板块是最大的大陆板块,欧洲和亚洲以乌拉尔山脉为主要分界线,欧洲的地质地理状况和亚洲存在显著的不同。亚洲山地众多,山地主要形成于中、新生代,或在原有褶皱带基础上再次褶皱抬升,可以说亚洲是个大陆型板块。欧洲平原辽阔,在地质上是以东欧地台为核心总体上向南增生的大陆,中、新生代褶皱造山运动特征不明显而沉积地层广泛发育,这样我们可以说欧洲具有大洋型板块的特点。

3.南极洲位于地球最南端,基岩出露面积仅占2%,主要分布在横贯南极山脉、南极半岛和大陆周边。南极洲的地质研究程度在全球各大陆中相对较低,但它在冈瓦纳古陆的复原中却处于核心位置。基本构造格架南极大陆分为 3个大地构造单元。①东南极地盾,主要由太古宙及元古宙结晶基底组成。在东部的查尔斯王子山脉等地也发育有限的显生宙的沉积岩。②横贯南极山脉褶皱带,基底由前寒武系及下古生界两个构造层组成,其间常为不整合接触。奥陶纪、志留纪时该区曾经发生过强烈的褶皱运动,称为罗斯造山运动,造成一广泛的区域性不整合。盖层由泥盆系至侏罗系构成,几乎水平地覆于基底岩系之上。盖层发育期间在石炭纪及二叠纪初,该区出现了长时间的冰期,冰碛岩分布广泛。盖层除初期有少量浅海相沉积外,大都以陆相沉积为主。③西南极褶皱带,由两个构造层构成。下构造层下部为晚元古代至早古生代的绿片岩相及绿帘角闪岩相变质岩;上部为强烈褶皱的晚古生代板岩、硬砂岩或沉积-火山岩。上构造层由侏罗系和白垩系构成,与下构造层为不整合接触关系。此外,在南极半岛与横贯南极山脉之间,晚古生代至新生代还形成了罗斯海盆、阿蒙森海盆、威德尔海盆以及一些裂谷和横贯南极的断层。南极四周为三大洋环抱,全球中洋脊构造体系也围绕南极构成一个封闭的近圆形样式,这样南极洲板块尽管在地形上是个大陆应该属于一个大洋型板块。晚古生代至新生代还形成了罗斯海盆、阿蒙森海盆、威德尔海盆以及一些裂谷和横贯南极的断层可以作为明证。

4.美洲板块又被细分为北部的北美洲板块、南部的南美洲板块和周围的一些小板块。由于不同的板块划分方案中承认的小板块数目不同,因此北美洲板块的边界随各家观点不同而不同。例如早先多把鄂霍次克板块(在勒皮雄的六大板块划分中,这一地区属于欧亚板块)也作为北美洲板块的一部分,这样北美洲板块就向西一直延伸到鄂霍次克海和日本东北部。但最新研究表明,鄂霍次克板块应该是一个独立的板块。美洲板块由于受到太平洋板块和大西洋板块的共同作用构造形势比较复杂,以北美为例说明。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。如果不考虑过渡型板块这个类型上的完美设计,只考虑该板块向大陆还是向大洋发展,美洲板块应该属于大陆型板块。

5.印度洋板块(Indian Ocean plate)为次级的大陆板块,属于印度洋澳洲板块的一部分,包括印度次大陆和印度洋。印度洋板块包括印度洋的北部、中东和东南部、印度半岛、大洋洲的大陆、岛屿及邻近的海洋。这样,印度洋板块应该属于一个大洋型板块。

6.非洲板块(African plate)是全球六大板块之一。其范围包括大西洋中脊南段以东,印度洋中脊以西,印度洋中脊西南支以北和阿尔卑斯山以南地区。该板块在早白垩纪同南美板块分离。在大西洋中脊扩张的推动下,非洲板块向北漂移,与欧亚板块碰撞,形成了欧洲南部的阿尔卑斯造山带。目前地震和大地测量等资料表明,非洲板块仍然在向欧亚板块之下俯冲。非洲板块在其内部的东部沿着构造和火山活动区阿法尔三角和东非大裂谷发生裂谷作用。这个裂谷区将非洲板块几乎分成了大小明显不等的两部分。据推测,在阿法尔地区之下存在一个地幔热柱。由于这个裂谷区的存在,有人将非洲板块又细分为西部较大的努比亚板块和东部较小的索马里板块;其中因为努比亚板块占有非洲板块的大部分,所以也有学者把它直接叫做非洲板块。但是现在一些资料表明,努比亚板块和索马里板块未必已经全部分离,将来也不一定会分离,所以叫做努比亚亚板块和索马里亚板块可能更合适一些。正是由于东非裂谷的存在,我们判断非洲板块属于大洋型板块。

 在大陆漂移说和板块构造说的活动论之前,地质学发展史上有一个固定论的槽台说,现如今地槽、地台等地质构造体仍然沿用了地槽和地台的划分方法。地槽与地台有着根本性质的差别,分别代表了地壳的活动带和稳定区。大陆型板块和大洋型板块的划分针对板块构造说而言,目前初步认为地槽对应大陆型板块,而地台对应大洋型板块,这样到底行不行还需进一步考虑。地幔侵蚀说认为地球内部热能导致的岩石圈应力结构变化是构造变动的根本原因,从而既不需要地幔对流的摩擦驱动也不需要幔柱构造的顶托支撑。地幔侵蚀导致板块岩石圈减薄,岩石圈结构弱化易于受到周围板块岩石圈的挤压收缩形成大陆型板块;相反,软流层地幔物质加积板块岩石圈增厚,岩石圈力学结构加强产生纵张型构造环境就会形成大洋型板块。地幔侵蚀说不能停留在将板块运动作用力从洋中脊拓展到整个海底阶段止步不前,姑且将大陆型板块与大洋型板块分类方案视为地幔侵蚀说创新成果的一部分。

注:(2016-09-11 23:34:43)在新浪博客和新华网公开,科学网公开只是变更了一下工作单位名称。

 



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