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新西兰是世界第八大洲吗?

已有 1497 次阅读 2024-3-13 17:32 |个人分类:大陆漂移|系统分类:论文交流

 

新西兰是世界第八大洲吗?

梁光河

  要: 新西兰是位于南太平洋上的一个独特岛屿,其成因机制一直是地学界关注的焦点之一,当前对其成因机制的解释是海底扩张和板块构造,但仍存在一系列难以合理解释的问题。本文首先基于新的大陆漂移模型,通过大陆板块漂移后会留下尾迹(岛弧)的特点,推测新西兰南岛是一个较厚的克拉通陆块,其来源于新西兰北东方向,目前正在向西南方向漂移,其漂移过后形成了著名的克马德克-汤加岛弧,而新西兰北岛是一个较薄的造山带陆块,其来源于新西兰北西方向,目前正在向东南方向漂移。然后通过地震勘探、电磁勘探、古地磁和古生物等证据说明该成因模型是正确的。最后通过模型说明这个新成因模式能合理解释该区域浅源地震和中深源地震带的成因,并进一步给出了新西兰形成的构造演化史恢复。最终说明新西兰并不是世界第八大洲,而是微陆块漂移在古岛弧带上形成的特殊地质现象。

关键词:新西兰成因机制;大陆地壳;动力机制;岛弧;中深源地震

 

引言

新西兰岛是位于太平洋南部的十分特殊的岛屿,主体分为南岛和北岛两部分,北岛和南岛以库克海峡(Cook Strait)相隔(ANDERSON1981),西距澳大利亚1600公里。按照板块构造的划分,其南岛属于太平洋板块(图1a),而北岛却属于印度-澳大利亚板块(OKAYA et al., 2003)。在板块构造假说中的太平洋板块绝大部分都是大洋板块,只有其西南角的新西兰南岛是大陆板块,而新西兰北岛属于印度澳大利亚板块,在新西兰南岛与北岛之间通过一个转换断层把二者分开(VEEVERS et al., 1991),GPS测量说明南岛相对于印度澳大利亚板块正在向南西方向以39 mm/yr的速率运动(CANDE & STOCK2004)。新西兰北部大洋中有新喀里多尼亚和斐济等大陆(图1b)。Mortimer 等(2016)发现世界上第八大洲—西兰蒂亚(Zealandia),它包括了新西兰以南和以北的近南北向分布的海底高原,面积约480万平方公里,目前94%的面积在海水之下,只有新西兰和新喀里多尼亚等岛屿水面上。研究认为“Zealandia”是古老冈瓦纳大陆解体之后残余的一部分,其上还保存着从白垩纪以来的一系列陆相地层。前人对新西兰成因的解释如图2所示,该模式根据板块构造和海底扩张模型给出了新西兰形成的构造演化过程,在这个模式中,在61 Ma之前,新西兰分三部分,即北岛、南岛1和南岛2,它们首先从澳大利亚和南极洲之间裂解出来,然后经过一系列海底扩张和板块转动演化,最终南岛的两个部分又经过走滑运动拼贴在一起。

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a 新西兰区域构造图(改自OKAYA et al., 2003); b 是地形地貌图; c 是新西兰南岛和南美洲大地构造格架图.

图1 新西兰区域构造和地形图

Fig.1 Regional structure and topography of New Zealanda is the regional tectonic map (Modified after OKAYA et al., 2003; b is the topographic map. c is the tectonic framework map of the South Island of New Zealand and South America.

前人对新西兰成因机制的研究存在4个关键问题难以解释:(1)图2的模式说明自61Ma至今新西兰向北运动,这与当前太平洋海底扩张模式不符,也不符合GPS测量结果。按照海底扩张假说,太平洋洋中脊是南北方向,磁异常条带也是南北方向,说明其新生代一直是东西方向扩张。另外该模式中使新西兰南岛和北岛裂离澳大利亚的洋中脊现实中并不存在,而是随意画上去的,得不到磁异常条带等地球物理证据的支持。(2)同样是太平洋俯冲,为什么北岛以北是岛弧而新西兰北岛和南岛却是陆块?板块构造并没有给出合理解释。图1a中太平洋板块相对于印度澳大利亚板块向西南运动,运动速率可达39 mm/yr,而从太平洋洋中脊走向看,太平洋板块不可能在这个区域向西南运动。(3)随着太平洋板块洋中脊处的海底扩张,太平洋大洋板块从中生代就开始俯冲,大洋板块中大部分都俯冲进入其他板块了,只有这个新西兰南岛没有俯冲下去(图1c),让人匪夷所思。因为同样太平洋洋中脊处形成新洋壳推挤,为什么在南美洲洋壳能俯冲下去,而另侧的新西兰南岛洋壳却不能俯冲下去?难道两侧的洋壳密度或者年龄有巨大差异?并没有给出合理解释。(4)地球上各个大洋中都发现很多古老的大陆残片(任纪舜等,2015),这是海底扩张模型难以合理解释的。新西兰周边高原也存在很多大陆残片,它们真的是世界第八大洲吗?

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图2 澳大利亚和新西兰区域构造演化史恢复(改自CANDE & STOCK,2004)

Fig 2. Restoration of regional tectonic evolution history in Australia and New Zealand (Modified after CANDE & STOCK2004)

事实上,在该区的地形地貌图上(图1b),可以清晰地看到类似大陆板块漂移形成的明显尾迹或者流变特征。由于前人的研究对大陆漂移的动力机制没有厘清,因此对新西兰的成因给出了比较牵强的大地构造解释。本文我们基于新的大陆漂移模型(LIANG&YANG20222023),通过陆块漂移后留下的尾迹(岛弧),判断南岛是一个厚度较大的克拉通陆块,其来源于北东方向,正在向西南方向漂移,而北岛是一个厚度较小的造山带陆块,其来源于北西方向,正在向东南方向漂移。该模式得到了地震勘探、电磁勘探、古地磁和古生物等证据的支持。这个新西兰成因机制新观点能合理解释该区域浅源和中深源地震带的成因。本研究为认识板块运动驱动力和超越板块构造进行了新探索。

1 地质背景

新西兰陆块位于澳大利亚陆块东侧海域中,其北侧大洋中零散分布着新喀里多尼亚和所罗门等陆块,其北东方向的克马德克-汤加岛弧(Kermadec Tonga island arc)在地形图上特别明显,是全球著名的地震带和火山带,其北侧多条海底隆起,其中诺福克海岭(Norfolk Ridge)呈弯曲的S状延伸至新西兰北岛的西北角。新西兰的地表景观富于变化,北岛多火山和温泉,南岛多冰河和湖泊。新西兰南岛出露地层较老,包括古生界-远古宇、三叠系、侏罗系地层,北岛出露地层较新,主要包括中生代和新生代地层(图2a),北岛火成岩发育,广泛分布活火山和温泉(SIMON2007)。南岛和北岛之间存在一条北东-南西走向的阿尔卑斯断裂带,在北岛北东区域存在克马德克-汤加岛弧和对应的东侧海沟。该岛弧区域天然地震分带明显,从东往西,逐渐由浅源地震带过渡到中源地震带直至最西侧的深源地震带,但深源地震带从克马德克-汤加岛弧往南只延伸到北岛北部海域,而中源地震带则延伸到北岛南部区域(LIANG2018)(图2b)。GPS测量说明新西兰南岛相对于北岛正在向南西方向漂移。新西兰及北侧区域的浅源和中深源地震分带特征是如何形成的?是解释新西兰成因机制的关键。

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a-地质图; b-区域地震分带图。

图3 新西兰地质图及区域地震分带图(修编自LIANG,2018)

Fig.3 Geological map and regional seismic zoning map of New Zealand, a is geological map and b is regional seismic zoning map (Modified after LIANG2018)

新西兰成因机制新观点

根据作者提出的大陆漂移的源动力模型(LIANG&YANG20222023),大陆板块可以在地幔上涌和重力滑移双驱动下发生主动漂移(图4),大陆漂移后会留下尾迹,尾迹往往以岛弧形态出现,而岛弧则由火山岩和大陆残片组成。理论上,大陆漂移过后尾部的火山岩年龄应该是从远到近逐渐从老变新。图5很清晰地显示了新西兰小板块运动的轨迹,其中,黑色带箭头曲线代表陆块漂移轨迹。新西兰的南岛和北岛应该是从不同方向漂移后拼合在一起的。南岛是一个近似长方形的地块,其运动轨迹是一个较为明显的近似直线的长弧形岛弧(克马德克-汤加岛弧),而北岛地块则呈现不规则的多边体,其运动轨迹也很明显,它是从其北西方向摇摆着漂移到现在位置的,所形成的轨迹也非常特殊,呈现一种摇摆拖尾形状。也就是说新西兰南岛地块先从东北方向漂移到现在的位置,而北岛地块从西北方向沿S形轨迹漂移到现在的位置,两个地块目前还没有完全接触拼合,中间留有一个小间隙(库克海峡)。从新西兰南岛往北直到新喀里多尼亚的近南北向的海底高原带,则很可能是一个古岛弧带,古岛弧也是由古火山和古大陆残片组成。

从南岛地块的显著岛弧尾迹特征判断,它应该是一个克拉通地块,其漂移过程中切割较深,所形成的岛弧带也是强地震带,南岛地块是克拉通地块,证据是南岛存在远古宇老地层且地壳厚度较大。而北岛则是一个造山带地块,其厚度较小,漂移过程中切割也较浅,所经过的区域没有形成强地震带,北岛没有发现古老的地层也说明它是一个造山带地块。由于其漂移过程与澳大利亚陆块相向运动,而且其漂移在古岛弧带上(显示为海底高原),因此形成了显著的流变特征和海底高原痕迹。

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图4 地幔上涌和重力滑移双驱动大陆漂移新模型(据文献LIANG&YANG,2022;2023)

Fig. 4 Schematic diagram of the new continent drift model driven by mantle upwelling and gravity slip (Modified after LIANG&YANG20222023)

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图5新大陆漂移说给出的新西兰成因模式

Fig. 5 Genetic model of New Zealand given by the new continental drift model

追踪这些尾迹的根源,可以看出,不但是新西兰南岛和北岛两个陆块,还有新喀里多尼亚等陆块都发源于澳大利亚东北部,是澳大利亚大陆板块陆缘裂解的产物,它们从澳大利亚大陆裂解后漂移到当前位置,都留下了明显的尾迹,这些尾迹体现为一系列的岛弧和碎陆块。事实上,根据碎屑锆石分析和测年也能说明,这些岛弧的基底是从澳大利亚大陆裂解下来的碎块(吴福元等,2019)。形象的比喻,新西兰的形成过程,好像两艘小船的运动过程,跑在前面的南岛地块好像一个铁壳快艇,基本上沿直线行进,而跑的比较慢北岛地块类似一个小木船,摇摇摆摆从西北方向跟了上来,它们总体是从北向南行进。它们在漂移过程中还同时受到了澳大利亚板块北东方向漂移的影响,所产生的地壳推力驱动其和它们形成的岛弧向北东方向运动,仰冲在太平洋板块之上,形成太平洋板块俯冲的假象。

从该图可以看出,新喀里多尼亚陆块紧跟在新西兰北岛陆块之后向东南方向漂移。为什么一个板块会紧跟着另外一个板块的轨迹前进呢?可以这么理解,板块的漂移永远沿着阻力最小的方向前进,前面的板块已经切割开洋壳了,在这个轨迹上运动阻力就会小很多。

至于为什么新西兰南岛漂移过程中会在北部的萨摩亚岛区域产生一个大拐弯,推测其漂移过程中遇到了一个较大的古岛弧区,该古岛弧区内可能存在大陆残片(萨摩亚岛),受到其阻挡而发生了方向改变而转弯。从图5可以看出在新西兰往北到新喀里多尼亚,再往北直至所罗门群岛区域存在很大范围的海底隆起带,推测其应该是华南大陆或其他陆块漂移后留下的古岛弧带。为什么新西兰北岛陆块会沿一个S形曲线漂移?因为新西兰北岛的漂移路径就在这个古岛弧带上,该岛弧也存在一系列火山岛和大陆残片,因此漂移过程中不断遭遇不同大小的阻力而产生连续转弯。

新西兰南岛陆块漂移过后形成了新的岛弧和火山喷发,北岛从北西方向漂移过来与该新生岛弧发生碰撞,这也合理解释了北岛上广泛分布的活火山和温泉的成因机制。这个新西兰成因机制新模式能够得到包括地震勘探、电阻率和波速、火山岩好、古生物和古地磁等多方面证据支持。

3 新西兰成因机制新观点的验证

3.1地震勘探证据

一个正确的地球动力学模型应该有预测性,从图6a可以看出,新西兰北岛正在向东南方向漂移,而南岛在向西南方向漂移,因此在图中A区域应该是挤压环境,而B区域应该是剪切伸展环境。事实上,地震勘探也证实了这个判断,高精度人工地震勘探剖面(CHRISTOPHER2012)说明,测线A区域存在挤压逆冲构造,而测线B区域发育一系列花状正断层,是伸展剪切环境下的产物。从图6c剖面看,其上部力学强度低的沉积层被拉伸,但拉断较少,而深部力学强度大的层位被拉断。这也符合拉伸环境下的变形特征。但如果根据板块构造理论,AB两个区域都位于太平洋板块一侧,为什么一个区域处于挤压环境,而另一个却处于拉伸环境,很难给予合理解释。从剖面B(图6c)的内部结构和物质组成看,其深部存在白垩纪或侏罗纪以前的老地层,说明新西兰南岛东南部的海底隆起并不是新生的洋壳,而是太平洋中原来已有的大陆残片,这些残片是其他大陆板块漂移后散落下来的。从全球板块构造历史恢复可以看出,震旦纪(630570 Ma)时期,华南陆块位于澳大利亚陆块东侧(李江海等,2013)。这说明这些大陆残片很可能是华南大陆北漂中散落在太平洋中的。因为华南大陆板块北漂中会形成一个近南北向的古岛弧带,古岛弧带往往显示为大洋中的高地形带。

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a-剖面位置图; b-测线A地震勘探剖面及地质解释;c-测线B地震勘探剖面及地质解释;

图6 剖面A和B位置图和地震勘探构造解释(据文献CHRISTOPHER,2012)

Fig. 6 Location map of sections A and B and geological interpretation of seismic exploration structures(Modified after CHRISTOPHER2012), a is the location map, b is the geological interpretation of seismic section A, c is the geological interpretation of seismic section B.

近期的GPS实测也说明南岛相对于北岛正在向西南方向漂移,速度约4142mm/yr(PONDARD &BARNES,2010)。由此也说明新西兰北岛不属于澳大利亚板块,因为澳大利亚板块正向北东方向漂移,而新西兰北岛正向东南方向漂移,证据是其前缘的大规模逆冲推覆断裂系统,这些断裂系统发生在中新世至今。

目前该区域整体受澳大利亚大陆向北东方向漂移的影响,间接驱动澳大利亚陆块东侧洋壳向东运动。其实从大陆漂移的尾迹可以看出,新西兰南岛早期运动的轨迹如图6a中的红色箭头所示,而后期由于受到从北西方向漂移过来的北岛陆块从尾部的冲击,使得南岛的漂移方向发生了变化,如图6a中的红色虚线箭头所示,结果使得南岛向西南漂移的同时发生了右旋。南岛右旋运动方向的变化也造成了一个俯冲假象,即澳大利亚板块向南岛俯冲。

新西兰南岛向西南方向漂移不仅能够得到地震勘探证据和GPS测量证据的支持,也能得到电阻率测量结果的支持。

3.2电阻率、波速和火山岩证据

横跨新西兰南岛东西方向的电阻率和地震波速度探测结构图(图7)也说明,南岛陆块目前正在向西南方向漂移中,根据新大陆漂移模型,其前部俯冲下去的洋壳发生部分熔融,形成了显著的低阻区域。该剖面证明了新大陆漂移模型对俯冲带部分熔融的判断。同时也说明南岛陆块是一个克拉通陆块,因为其陆壳最大厚度超过40 km

根据新大陆漂移模型,大陆漂移过后尾部的火山岩年龄应该是从远到近逐渐从老变新,这也能在新西兰北岛西北方向的莫哈卡提诺(Mohakatino)火山带年龄得到验证(唐华风等,2022BISCHOFF et al.,2017),该火山带从北往南火山岩年龄的确从老变新(816 Ma48 Ma24 Ma02 Ma),完全符合新西兰北岛目前正向南(东)方向运动的判断。

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图7 横跨新西兰南岛东西方向电阻率和地震波速度探测结构图(改自文献OKAYA et al., 2003)

Fig. 7 Resistivity and seismic velocity detection structure across the east-west direction of South Island, New Zealand (Modified after OKAYA et al., 2003)

3.3古生物和古地磁证据

Reichgelt等人(2013)对新西兰南岛最南端的奥塔哥(Otago)硅藻土中的大量古生物化石研究结果表明,中新世早期(23 Ma)新西兰南岛处于湿热的亚热带环境,年平均气温18.5℃19.5℃。而现在新西兰南岛的年平均气温为10℃。这说明当时新西兰南岛应该位于当前位置以北数百km的地方。事实上,在不同的地质时期,地球的气温是变化的, 23 Ma年前地球的整体气温较现在高约3℃,因此去掉这个温度变化量,转换到当前气温条件下,新西兰当前的气温和23 Ma前仍然相差约6℃。这说明新西兰23 Ma年前应该处于以北数百km到上千km的地方。Bannister等人(2012)在新西兰南岛的玛珥湖(maar lake)沉积物中发现大量23 Ma前的常绿乔木(月桂)古树叶,说明当时其位于亚热带到暖温带之间。这充分说明新西兰南岛是从北部更温暖的地区漂移过来的。因为新西兰南岛南部当前处于亚寒带针叶林带。

古地磁测量也支持新西兰是从北部漂移过来的。在新西兰南岛的尼尔森(Nelson)地区的古地磁测量,结果表明在17.5 Ma年前,新西兰南岛应该位于当前位置以北340±235 km的地方(KENNETT  & WATKINS,2007)。从近期的勘查结果看(PONDARD & BARNES,2010),新西兰南岛和北岛之间的库克海峡显示右旋特征,且南岛相对北岛往西南方向以4142 mm/yr的速度漂移。

事实上,全球磁异常图也能显示出这种板块后留下的磁磁异常特征(KOEHONEN et al.,2017)。新西兰东侧海域的磁异常特征不支持海底扩张(磁异常条带完全平行于洋中脊分布的特征)。

4讨论

4.1岛弧与地震成因机制

从地震带分布及延深情况看(图8a),的确存在太平洋洋壳向新西兰北岛和克马德克-汤加岛弧带俯冲的现象,其实这种现象完全可以用新大陆漂移模型解释。剖面B区域(图8c)说明新西兰北岛正在向南东方向运动,仰冲在太平洋板块之上。而剖面A区域(图8b)说明,该岛弧是新西兰南岛漂移过后形成的火山岩和大陆残片集合体(或者形象地比喻为新西兰南岛陆块漂移后翻耕过的大洋区域),其中存在分异的重物质下沉进入上地幔产生中深源地震。这也合理解释了为什么只有剖面B以北区域才有中深源地震带,因为根据新大陆漂移模型,新西兰南岛是一个较厚的克拉通陆块,其在北部漂移过程中由于存在多个急拐弯,造成了下地壳拆沉,进而形成中深源地震带,而新西兰南岛漂移后的区域才可能存在下地壳拆沉,而实际上中深源地震带的南部边界就是南岛和北岛之间的区域。而新西兰北岛是一个较薄的造山带陆块,它没有发生下地壳拆沉,因此其漂移后不存在中深源地震带,仅表现为零星的浅源弱地震带。新西兰南岛向西南方向漂移,仰冲在澳大利亚东部的洋壳上(图8c),形成了板块构造说解释的澳大利亚板块俯冲在太平洋板块之下的假象。

从浅源地震带分布特征看,在北岛浅源地震带分布在岛弧东侧,而在南岛浅源地震带主要分布在中西侧,这是因为北岛从西北方向漂移过来对南岛北端形成了一个撞击,造成南岛发生右旋,从而产生了这种地震带分布特征(图8a)。南岛和北岛之间的库克海峡的人工地震勘探也说明,该海峡表现为右旋特征。

我们知道正常情况下洋壳平均密度约3.0 g/cm3,而岛弧玄武岩相当于被翻松过的大洋壳,其密度变低,推测其密度高于正常洋壳3.0 g/cm3低于陆壳2.7 g/cm3,约为二者的均值2.85 g/cm3。因此密度较小的岛弧可以仰冲在洋壳上。

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a-剖面平面分布图,b c d-对应剖面的结构和地震成因示意图。

图8 横切新西兰及北侧岛弧的3条剖面结构和地震成因示意图

Fig. 8 Schematic diagram of the structure and earthquake genesis of three cross-sections across New Zealand and its northern island arc, a is the sections location map, b c d are schematic diagram of the structure and earthquake genesis of the corresponding profile.

对于克马德克-汤加岛弧带的中深源地震分带特征,海底扩张模式用太平洋近乎垂直俯冲在克马德克-汤加岛弧带之下来解释,这在力学上是不可能的,比如我们把一块石板(岩石圈被定义为刚性为主)掰弯30度就可能会断裂,更何况这种俯冲角度可达70度以上。深源地震不可能是这种海底扩张成因机制,只能是下地壳拆沉所形成。只有大陆板块漂移过程中发生急转弯时才会形成下地壳拆沉,急转弯相当于旋转剪切错断下地壳后发生重力分异,重物质雪片状或珠滴状下沉形成中深源地震。

新西兰南岛漂移后留下岛弧地震带,而北岛则没有。这种岛弧与地震分布特征并不是特例,比如日本北海道地块厚度较大,漂移后留下了显著的岛弧和地震带,而锡霍特地块厚度总体较小且厚度比较均匀,漂移后留下了比较均匀的岛弧尾迹特征但没有显著地震带(LIANG,2020)。

4.2岩石圈力学强度与新西兰漂移模式

9是大陆岩石圈和大洋岩石圈差应力结构特征对比(KRONENBERG et al., 2003; JACKSON, 2033; KOHLSTEDT et al.,1995)。从流变力学强度看,大陆地壳与上地幔之间存在软弱层,可滑脱。而大洋地壳与上地幔之间不存在软弱层,不可滑脱。而且大洋地壳内部也不存在类似地壳的显著分层结构,没有上地壳和下地壳的显著分层。但在大洋岩石圈4050 km之下存在软弱层。图9a9b分别代表大陆岩石圈差应力结构特征,其中前者为干的上地幔,而后者为湿的上地幔,可见在湿的上地幔条件下,莫霍面之下都变为相对软弱区域,也就是说当存在洋壳俯冲情况下,俯冲带直到上地幔顶部会形成软弱区域(部分熔融区)。

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a-大陆岩石圈差应力结构特征(干上地幔),b-大陆岩石圈差应力结构特征(湿上地幔),c-大洋岩石圈差应力结构特征

图9 大陆和大洋岩石圈差应力结构特征对比(改自文献KRONENBERG et al., 2003; JACKSON, 2033; KOHLSTEDT et al.,1995)

Fig. 9 Comparison of differential stress structure characteristics between continental and oceanic lithosphere(Modified after KRONENBERG et al., 2003; JACKSON, 2033; KOHLSTEDT et al.,1995), a is differential stress structural characteristics of continental lithosphere (dry upper mantle), b is differential stress structural characteristics of continental lithosphere (wet upper mantle), c is differential stress structural characteristics of oceanic lithosphere.

10为横跨澳大利亚和新西兰北部克马德克-汤加岛弧的大陆漂移模式图,其中青色曲线是岩石圈强度特征曲线,图中数字2.72.853.03.3分别代表陆壳、岛弧、洋壳和上地幔密度。该图说明澳大利亚大陆的向北东漂移,驱动其前方的大洋和岛弧带也发生了运动。从岩石圈强度特征曲线看,大陆漂移的滑移面在莫霍面,而在其前方的岛弧区域,滑移面深度也应该接近陆壳莫霍面深度,因为该岛弧是南岛陆块漂移后形成的,而在岛弧和澳大利亚大陆之间的洋壳区域,也会发生相对运动,其滑移面可能在4050 km深度的大洋岩石圈相对软弱区域。该图也说明在澳大利亚陆块和克马德克-汤加岛弧中间的洋壳区域上,其他较薄陆块也可以发生漂移,也就是说,这种大陆漂移是一种类似立交桥的运动模式。

澳大利亚大陆漂移驱动下的岛弧漂移模式也适用于西太平洋区域的岛弧,例如冲绳岛弧、千岛岛弧和马里亚纳岛弧,这些岛弧是不同陆块漂移之后形成的,它们又在欧亚大陆漂移的驱动下仰冲在大洋板块上,形成一系列地震带。

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图10 横跨澳大利亚和新西兰北部岛弧的大陆漂移模式图,青色曲线是岩石圈强度特征曲线

Fig.10 The continental drift model across the northern island arc of Australia and New Zealand, with the blue curve representing the strength characteristic curve of the lithosphere

本文强调大陆板块会漂移,那么洋壳会漂移吗?作者认为,有洋中脊的大洋板块,比如大西洋洋壳和太平洋洋壳难以发生大规模漂移,原因是没有本文提出的地幔上涌和地壳重力滑移驱动力,更重要的是没有类似大陆板块陷入软泥状态的俯冲带,而由大陆边缘裂解出来的微陆块和大陆板块中间的洋壳是可以运动的,其驱动力是大陆板块推动的,它本身没有驱动力,但这个区域的洋壳相当于被大陆板块和岛弧带裹挟着发生漂移,例如马里亚纳海沟西侧洋壳,还有新西兰西北部洋壳区域。

4.3新西兰区域构造演化史恢复

基于以上分析结合当前新西兰区域地形地貌特征,我们给出了新西兰区域的构造演化史恢复结果(如图11所示),图中古岛弧指的是中生代之前其他陆块漂移形成的岛弧,其中最大的近南北向的古岛弧很可能是华南大陆北漂留下的古岛弧带,因为震旦纪时期,华南陆块位于澳大利亚陆块东侧(李江海等,2013),向北漂移形成近南北向的古岛弧带是合理推测(图12)。Mortimer 等(2016)发现的西兰蒂亚(Zealandia)应该就是该古岛弧带的主要范围。而新岛弧主要指中生代之后陆块漂移后形成的岛弧,古岛弧往往显示为相对宽缓的海底高原隆起带,因为古陆块漂移后形成的岛弧经过长期的构造运动和沉积演化,产生了一定的夷平作用。新岛弧是新生代陆块漂移后形成的尾迹,通过它很容易追踪陆块的来源,而古岛弧也是古陆块漂移后形成的尾迹,只是其太过久远,且被后期改造过,很难直接追踪古陆块的来源,但古岛弧可能存在大量被极度拉伸减薄的古大陆残片。

从该图可以看出,90 Ma之前的白垩纪包括新西兰南岛和北岛以及所罗门群岛等地块都在澳大利亚东北角区域(SIMON  & RUPERT2007NICOL & CAMPBELL1990,在新生代初期的65 Ma包括新西兰南岛和北岛及新喀里多尼亚地块从澳大利亚东北角区域分离漂移出去,新西兰南岛遇到古岛弧带(萨摩亚岛)发生了急转弯,在30 Ma时期,新西兰南岛向西南快速漂移,而新西兰北岛向东南以较慢速度漂移,因为它漂移在古岛弧带上,遇到古大陆残片不断发生转弯,由于新西兰南岛主要漂移在大洋壳上,因此漂移速度更快,目前(0 Ma)新西兰南岛已经漂移到前面,而新西兰北岛紧跟其后,形成现在的大陆分布格局。事实上,新西兰南岛和北岛也是由多个地体组成的集合体(MORTIMER,1994),但这并不影响它们在中新生代的漂移过程。

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图11 新西兰区域构造演化示意图

Fig. 11 Schematic diagram of regional tectonic evolution of the New Zealand

 

 

 

 

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图12 震旦纪全球古板块再造图说明华南位于澳大利亚东侧

Fig.12 Global paleoplate reconstruction during the Sinian period, indicating that South China was located on the eastern side of Australia

 

5 结论

1)      新西兰南岛和北岛都是从澳大利亚北东方向裂解出来的微陆块,宏观上它们都是从北部漂移过来的,其中北岛向南东方向漂移,南岛向南西方向漂移。

2)      新西兰南岛和北岛微陆块漂移的基本原理可用新大陆漂移模型得到合理解释。“大陆会在地幔上涌和重力滑移双驱动下主动漂移,并留下尾迹”,反过来,根据板块漂移后留下的尾迹我们也可以推断这些陆块从哪里来,去了哪里?基于显著的尾迹特征,说明北岛陆块来源于新西兰西北部的新喀里多尼亚地区,而南岛陆块来源于其北北东方向的汤加岛弧区域。新西兰区域上的洋壳俯冲及浅源和中深源地震带分布特征用新大陆漂移模型能够给出合理解释。

3)      西兰蒂亚(Zealandia)海底高原可能是华南大陆从澳大利亚东部向北漂移留下的古岛弧带。后期新西兰南岛和北岛两个微陆块又在这个古岛弧带上发生了漂移,由于古岛弧带中存在一些大陆残片,因此新西兰南岛和北岛在漂移中遇到大陆残片阻力会不断发生转向。这说明新西兰区域并不是世界第八大洲,而是微陆块和古岛弧带的集合体。

参考文献

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