新大陆漂移模型-全球构造动力机制探索

梁光河

中国科学院地质与地球物理研究所

中国科学院矿产资源研究重点实验室

Lgh@mail.iggcas.ac.cn

本文为2016年第四届地球系统科学大会报告内容

大陆板块存在大规模水平漂移是地球上的普遍现象，但其漂移的源动力是什么？传统的解释是海底扩张假说，但深海钻探和地球物理观测发现很多证据与此相悖。有必要对旧的假说进行改新。

1 新大陆漂移模型原理

超深钻和地热学推测大陆40Km之下温度可达1200℃，大洋地温梯度远高于大陆。本文根据地球深部地温的推测结果结合热力学原理给出了一个新大陆漂移模型，即大陆板块可以在热力驱动下发生漂移，动力机制是大陆板块运移划开洋壳引起岩浆不断上涌，在陆块后面冒泡，巨大的岩浆热动力推着板块往前跑。逻辑很简单：大陆板块运动中其前面处于挤压环境，地下深处的岩浆无法外泄，其后面处于开放环境，地下深处的岩浆上涌，推动大陆板块向前运动。推测洋中脊是大陆板块相互旋转带动洋壳产生的裂缝，同时出现大量羽状排列的切割深达洋壳的平移断层。

大陆漂移过程中因深部处于部分软塑状态，在剪切力作用下，大陆板块下部可能产生低角度拆离断层，从而造成大陆板块下地壳层的拆沉，在大洋中形成缓慢下沉的古板块，与其它板块碰撞造成深源地震。

大陆板块的密度从浅到深是变化的，大陆板块平均密度3.0g/cm³，上地壳密度约为2.7g/cm³，中地壳密度约为3.0g/cm³，下地壳密度约3.3g/cm³，上地幔密度约3.3g/cm³，因此一旦大陆板块下地壳发生拆沉，因其密度与上地幔相当，在高温高压作用下会发生相变，密度逐渐增大，造成该大陆残片的缓慢下沉。研究表明日本到我国东北部的深源地震就是一个叫Izanagi的呈三角形的拆沉古大陆残片与欧亚板块深部物质碰撞的结果。推测南美洲东部也存在一个拆沉的长条形古大陆残片，其与南美洲大陆板块碰撞造成该地区的深源地震。

该模型说明大陆板块在漂移过程中前端类似一个推土机，会造成大陆板块的增生，同时部分大陆板块在热力不平衡条件下，可能会出现下地壳的拆沉，使得大陆板块在漂移过程中出现消减。也就是说大陆板块在漂移中既会增生也会消减。

我们可以形象地把大陆漂移比喻成“平底热锅里的黄油会自己跑”。这个运动过程是基于大陆板块首先发生裂解，产生了一个裂缝和岩浆上涌，在初始阶段，大陆漂移与海底扩张一致，但洋中脊喷出的岩浆很快会被海水熄灭，因此海底扩张不能持续，但大陆板块漂移后在其后面持续不断地涌出岩浆并不断被海水熄灭，这个热力推动过程才能持续推动大陆板块向前漂移。

图1 新大陆漂移模型，A是大陆板块漂移前的状态，B是大陆板块漂移后的状态，C是大陆板块发生拆沉后的状态

2 模型基本特征

该模型有如下特征：

（1）大陆板块的最前方因受到挤压高温产生地壳流（图1中灰白色部分），洋壳隆起（类似挤牙膏）形成浅海环境；

（2）大陆板块前部会产生逆冲断层、造山带、火山带、地震带；同时由于地壳流的上涌会在大陆板块前部的部分地区出现伸展构造；在大陆板块后部产生巨厚沉积和正断层；

（3）大陆板块尾部会有拖尾隆起，可能留下火山岛链、大陆碎片遗撒物。

3 实际例证

这些特征在当前地球的板块上都能得到体现，如印度板块目前正在向北漂移，这个漂移过程与新大陆漂移完全吻合（图2，3），该模型也合理地解释了马尔代夫岛链的成因机制以及附近的大陆板块残片。同时该模型也能合理解释新西兰、冰岛、日本、台湾陆块的成因及西北太平洋岛弧成因。

新大陆漂移模型能合理解释大洋中存在的诸多地形地貌特征，也能合理解释太平洋中那些线状火山岛的成因机制。推测它们曾经是大陆板块漂移后留下的轨迹和薄弱地带，在泛大陆裂解后，因欧亚大陆向东北漂移，美洲板块向西漂移，同时澳大利亚板块向北漂移，因此太平洋洋壳深部总体呈现一种受压环境，这些板块前端的高压地壳流（或岩浆）在那些薄弱地带被挤出，形成一系列线性火山岛。

图2 新大陆漂移模型与印度板块漂移状态吻合

图3 孟加拉湾高分辨率人工地震勘探揭示的深部结构与新大陆漂移模型吻合

该模型也能合理解释全球地震带分布特征，环太平洋地震带是由于其处于大陆板块的前方，整体处于挤压环境，易于积累能量而发生大震，而环大西洋则处于大陆板块漂移的后方，整体处于拉伸开放环境，不易聚集能量而无大震。特提斯地震带主要是由于当前非洲大陆板块整体向北漂移伴随轻微右旋，并与欧亚碰撞的结果。也就是说大陆板块运动的前方是地震带，而其后方则无地震带。

总之，该新大陆漂移模型是一个全新的地球动力学假说，它能对全球的构造特征及其空间分布规律和构造演化过程作出解释；其所依赖的动力因子既有足够的能量，又能合理说明构造变形场的特征；该模型也符合物理学的基本原理和地球内部物质的物理-化学性质。