大陆漂移的足迹-磁异常条带

Continental drift and magnetic anomaly lineation

中国科学院 梁光河

lgh@mail.iggcas.ac.cn

1 海底扩张与磁异常条带

海底扩张假说的一个重要证据是大洋中的磁异常条带平行于洋中脊，如图1所示的两个典型例子，一个位于北大西洋洋中脊冰岛西南区域，另一个位于北美洲西部太平洋区域。由此外推全球所有大洋中磁异常条带都平行于洋中脊。事实上并不是这样，很多地区并不符合由这两个特例得到的规律性结论。

图1 全球磁异常特征和两个海底扩张的典型实例

Figure 1 Characteristics of global magnetic anomalies and two typical examples of sea-floor expansion

2 红海磁异常特征

众所周知，红海是一个新生代才裂开的新海洋，按照海底扩张假说，磁异常条带必定和洋中脊呈现条带状平行分布，但实际上并不是这样，在西部的红海区域，磁异常条带几乎与洋中脊垂直，而在东部的亚丁湾区域，磁异常似平行于洋中脊（图2）。也许有人质疑说，因为红海是一个还没有被完全扩张开的海洋，所以磁异常条带与洋中脊不平行。但印度洋是一个成熟的大洋，那里的洋中脊与磁异常条带也没有平行关系。这说明海底扩张在这里得不到地磁异常的支持。 

图2红海和印度洋区域磁异常特征

Figure 2 Magnetic anomaly characteristics in the Red Sea and Indian Ocean regions

从图2的阿拉伯板块中，我们发现一个显著特征，那就是阿拉伯板块东部是完整的克拉通板块，其中西部是碎裂的陆块。红海的裂解和形成相当于阿拉伯板块从非洲大陆板块裂解漂移了。因此在大陆板块漂移后，会在后面留下两种磁异常形态特征模式，分别是（1）红海模式：磁异常条带垂直于大陆板块尾部边界，是碎裂地块或小陆块漂移后的特征；（2）亚丁湾模式：磁异常条带似平行于大陆板块尾部边界，是较完整较大的陆块漂移后的特征。

图3 红海碎陆块漂移后磁异常特征（下）和亚丁湾完整陆块漂移后磁异常特征（上）

Figure 3 Magnetic anomaly characteristics after the drifting of the fragmented block in the Red Sea (bottom) and magnetic anomaly characteristics after the drifting of the large block in the Gulf of Aden (top)

也就是说，完整陆块漂移后磁异常条带平行于陆块与大洋的边界线方向，而碎陆块漂移后形成的磁条带平行于漂移方向。这个规律是否能够在全球大洋上得到体现？

3 大陆漂移与地体构造

大陆漂移后会留下尾迹，根据尾迹我们可以推测大陆板块的来龙去脉，地体就是大陆板块。图4是太平洋中东部区域大陆板块的漂移示意图，这个漂移过程能够得到诸多证据的支持，比如北美洲地体拼合后的蛇绿岩带、特提斯古生物群、古地磁、深海钻探等等。

图4 太平洋地体漂移过程示意图（底图为地形地貌图）

Figure 4 Schematic diagram of the terrane drift in the Pacific Ocean

事实上从太平洋深度图上能够更清楚地看到这个漂移过程，如图5所示，太平洋板块上那些东西方向显著的深切割条带，只能用地体的漂移进行合理解释。图中特别注意的是，美国的西海岸附近的长条形中央谷地（旧金山东部）应该是一个来自于太平洋西部的硬质地体，其密度大，拼贴到北美洲之后形成一个类似于四川盆地的负地形。那里也是美国最重要的农产品基地。

图5 太平洋地体漂移过程示意图（底图为海底深度图）

Figure 5 Schematic diagram of Pacific terrane drift(The base map is the sea floor depth map)

4 大陆漂移与磁条带特征

诸多证据表明，大陆板块自己会漂移（梁光河，2013,2018），其漂移的动力机制类似平底热锅上的黄油自己会跑。大陆漂移后不但留下尾迹，也留下了清晰的磁异常条带。图6说明，有一些碎小克拉通陆块从南极洲首先大规模向北漂移并拼贴到北美洲板块之上，留下了一系列近南北方向的磁异常条带，之后又有很多相对比较大的长条形陆块从太平洋中部向东漂移，拼贴到美洲板块上。它们留下的磁异常条带包括两部分，板块边缘部分留下的磁异常条带呈东西方向，切割南北方向的磁异常条带。陆块中部留下的磁异常条带大致似平行于陆块与大洋的边界线方向，即南北方向。从图6中的磁异常条带特征，我们可以进一步推测，东西方向漂移的陆块大多属于厚度比较小的造山带增生陆块，它们厚度相对均匀，大部分沿直线方向漂移，只有南侧的几个陆块沿弧线方向漂移。最后一个长条形陆块来自南美洲西侧，它们从南美洲裂解后向北漂移，最后拼贴在北美洲，目前仍在向北漂移，其东边界线产生了著名的圣安德里斯断裂。该断裂带也是美国最重要的地震带。

图6 太平洋地体漂移过程示意图（底图为磁异常图）

Figure 6 Schematic diagram of the terrane drift in the Pacific Ocean (the base image is a magnetic anomaly map)

图7是北大西洋地区板块漂移后留下的磁异常条带，该图说明较大的大陆板块，如非洲、欧洲、北美洲、格陵兰等漂移后会形成近南北方向的磁异常条带。而碎陆块如冰岛、扬马廷、斯瓦尔巴等漂移后的尾迹特征与漂移方向一致，也是近南北方向。因此二者在北大西洋是重合的。

诸多证据说明冰岛是从大西洋中部漂移到当前位置的，在其后面留下了符合红海模式的磁异常特征。格陵兰和欧亚板块漂移后也会留下符合较大板块漂移后的磁异常条带特征，二者在北大西洋区域重合使得北大西洋磁异常条带加强，它们都平行于洋中脊。

图7 大西洋板块漂移过程示意图（底图为磁异常图）

Figure 7 Schematic diagram of the Atlantic plate drift process (the base image is a magnetic anomaly map)

5磁条带成因探讨

推测较大的大陆板块漂移后尾部会刮出一大片海洋，使得部分熔融的岩浆上涌，由于大的板块整体厚度大致相近，随着大陆漂移，上涌的岩浆凝固过程中会随着全球磁异常强度变化获得磁性，所形成的磁异常条带就会表现为似平行于大陆板块尾部边界线（这点和海底扩张一样），呈现的磁异常条带就是亚丁湾模式。但较小的板块漂移过后，因为板块切割洋壳会形成一个V字形的深沟，不同深度上涌的部分熔融物质温度也不同，因此磁异常特征会表现为垂直于大陆板块尾部边界形态模式（即红海模式），这种较小板块漂移后的尾迹特征在冰岛、新西兰和日本地块漂移后都能得到体现。

比较完整的克拉通地块会呈现出低频正负相间的强磁异常特征（杨文采院士称之为“大花脸”），如非洲中北部、南美洲中南部，还有阿拉伯地块及中国的塔里木盆地、四川盆地区域，而中国的华北克拉通由于受到后期破坏已经没有这种特征了。

特别提醒注意，在宽阔的大洋及洋中脊附近的磁异常往往呈现非常规整的条带，那并不是实测结果，而是根据海底扩张模型推测的理论结果，因为磁异常测量是按照线测量的，那些区域并没有很好覆盖。

6美国的旧金山和洛杉矶从哪里来？

结合南美洲和北美洲西侧矿床年龄以及古地磁等资料，可以推测，包括美国旧金山和洛杉矶等城市的那个长条形地体，从南美洲西侧裂解分离的时间大约在40Ma之后，它向北漂移，拼贴到北美洲的时间很晚，应该在新生代晚期或者第四纪。也就是说，美国的旧金山和洛杉矶是从南美洲漂移过去的。

7大陆漂移世界观

结合全球地形地貌图（图8），可以清晰地看到，印度大陆、新西兰、日本三岛、日本北海道和库页岛、锡霍特、勘察加、科里亚克、东南亚地体的漂移轨迹。

图8 东半球大陆漂移轨迹及新大陆漂移模型

Fig. 8 Continental drift trajectory and New continent drift model

8结论

较大的大陆板块漂移后会留下与其尾部近似平行的磁异常条带，小的大陆板块会留下与其尾部垂直的磁异常条带。新大陆漂移能够合理解释全球磁异常特征，而海底扩张则存在反例，不能合理解释全球磁异常特征。传统的海底扩张的两个磁异常例子（北美洲西侧和北大西洋），只是大陆漂移的两个特例。

一个地球动力学模型必须能够合理解释全球磁异常特征、全球地震特征、全球地形地貌特征、全球构造演化特征等等。新大陆漂移模型能够合理解释这些特征，而海底扩张不能。