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软碰撞中的欧亚和北美板块
Soft collision between Eurasia and north American plates
梁光河
2014-9-19
软碰撞是指陆块间尚未焊合,处于“联而不合”的状态(任纪舜,1999)。是相对于硬碰撞而言的一个前奏阶段,在硬碰撞阶段,这些陆块间可相互挤压和地壳缩短,发生大陆壳的消减造山作用,使一个大陆的大陆壳叠覆在另一个大陆的大陆壳之上,这就是陆陆叠覆造山作用。但软碰撞到底是一个什么样子?能否在当今的地球上看到?一直是地质学界关注的重要问题。
对于印度板块和欧亚板块碰撞历史研究比较成熟,科学家已经给出了比较明确的结论,那就是大约在59Ma年前,印度板块向北漂移已经与欧亚板块发生碰撞,初始阶段是软碰撞(soft collision),这个软碰撞大约持续到42Ma,随后到今天一直处于硬碰撞状态(hard collision)(图1)。
印度板块和欧亚板块碰撞历史是一个久远的故事,我们并没有看到软碰撞是什么样子,好像它是一个虚幻的概念。那么今天我们在地球上是否能看到类似的软碰撞呢?其实很清楚,这种软碰撞正发生在欧亚板块和北美板块之间(图2)。这种软碰撞范围在地形地貌图上表现为灰白色的浅海地区(白令海峡地区),它代表由于板块的运动挤压在其运动前方的下地壳流上涌,这可以用新的大陆漂移模型得到合理解释(图3)。两个板块的下地壳流汇聚在一起能产生高温高压,这就应该是软碰撞的本质。虽然陆地部分还没有碰撞在一起,但它们通过下地壳流相互作用也会产生巨大的压力。
特别注意本文所述的欧亚板块和北美洲板块的界限在白令海峡,而传统的板块构造把这个界限定在欧亚陆块内部的西伯利亚地区(好奇怪的划分方案),孰是孰非请自己判断!
图2 欧亚板块和北美板块之间的软碰撞(据google地图修编)
图3 新大陆漂移模型及板块运动前方的下地壳流(据梁光河,2013)
北美洲板块作用于欧亚板块形成的巨大压力,结合印度板块向北的强力挤压,使得欧亚板块东缘裂解(被掰开),直接影响了中国的构造发展格局,并提供了动力使得朝鲜半岛发生裂解及日本列岛的裂解漂移(图4,图5)。同时也由此引发了环太平洋西北部的各个陆块的列解和漂移,并形成了多个岛弧。
图4 欧亚板块宏观受力方向,箭头1是北美板块施加的力,箭头2时蝙蝠鱼板块施加的力,箭头3是印度板块施加的力。(据google地图修编)
图5 欧亚板块宏观受力模式及东缘裂解
欧亚板块和北美板块之间相互运动带动洋壳发生变化,因受力不均匀发生剪切作用,它们汇聚于北极地区,在北冰洋产生了3个洋脊(洋隆)。这里的洋脊和典型的大西洋洋中脊有显著不同,那就是它们没有发育明显的转换断层(图6)。
事实上,这种大规模的板块在北极地区汇聚,产生了大规模的下地壳岩浆活动(岩浆上涌),对气候的影响不可忽略,北极地区的最低气温和平均气温大约高于南极地区20度。每年南极地区和北极地区所接受到的太阳辐射热大致相同,为什么气温差异巨大?难道仅仅是一个海洋气候另一个陆地气候那么简单吗?难道和大规模的地质活动无关吗?值得我们深入研究,作者认为它们之间应该具有显著的相关性,而且与北极冰川的溶化和北冰洋的酸化及地球的CO2丢失密切相关。
图6 北极地区宏观受力和洋脊分布图(据美国NOAA地形图修编)
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