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大陆的裂解与俯冲所带来构造(11)

已有 532 次阅读 2021-11-15 06:45 |系统分类:科研笔记

板块学说是大地构造理论主流学说,虽对这一学说质疑声不断,可这学说的成功之处也是有目共睹,如俯冲、分裂、转换断层、海底扩张等。但在叙述大陆裂解和俯冲前就转换断层和海底扩张说几句。

转换断层在以往的叙述中,其形成的过往解释,根据对热结构的分析,认为并没有从理论上给出阐明,而通过线性热结构间的流线相互干扰,首次给出了转换断层的理论解释。三联点也是基于同样的原因给出了理论解释。

海底扩张在以往的叙述中,有两种观点:一种是因海沟的负浮力,导致海底的扩张,大洋中脊是拉张性的;一种是张性的,笔者根据对热结构的认识,李三忠海底微板块研究,以及笔者通过地震资料、重力资料、海沟吞噬海水、负浮力,可以证实海底扩张对流的引起的,因此目前存在的洋中脊是张性的。早期的海底扩张是由网状性的热结构形成的,这种网状性与核幔边界的热展布有关。但随着时间的推移一些热结构被强的热结构吞噬或死亡,在海底遗留李三忠教授提出的微板块。但核幔边界的热展布如何形成,笔者目前还不能从理论上论证形成。

1)大陆裂解

前面本次文字(8)讨论了小密度物的分,文字(10)讨论了降温带来板的成。小密度物形成的板就是陆,根据他人对陆的研究,陆已有过多次的分与合。根据文字(8)的叙述,具有刚性的小密度物底部,于核幔边界处出现文字(7)中图1示的热结构,点源热结构不断地演化,有的消失,有的壮大,这些变化会出现如文字(7)中图2-4中的热结构。但当这些热结构触及小密度物的底部时,对固化的小密度物将产生如图1的影响。

在图1中,长方形表示小密度固化物,红色表示不断上升的热结构。图1(A)热结构的顶端距上覆的小密度物还有适当的距离,热结构中的热还不足对小密度物产生影响。当热结构逐渐上升,热结构的热影响到上覆小密度物,根据热学理论,小密度物接受热后,粒子间距离增大,而产生膨胀,上下凸出,如图1(B)所示。由于膨胀先于底部发生,并且逐步向上延伸。这种延伸导致上部横向和垂向应力增加,从而引起上下凸出。当横向应力超过岩石屈服应力,小密度物的最上部将开始断裂。而断裂又使得热快速释放,甚至造成岩浆上涌及火山喷发。如果这时的热释放与热结构的供热形成平衡,将形成地热。

热结构上升.jpg 

1  热结构上升与小密度物减薄及断裂

但当图1(B)中热结构继续上升,已成低粘度的小密度物随上升的热结构向外侧的小密度物下运移,从而形成外侧的在球内性质约束下的垂向垂直增生,这也会造成岩石老在上,新在下,与沉积岩在岩石层序上相反;中部由于上部小密度物的外移,物质减少,热结构上部对应的小密度物形成图1(C)的洼地。如果这时热结构不再上移,或热结构死亡,如果此时热结构是单一的点源热结构,将形成圆形盆地;如果是链形热结构,将形成地堑;如果是网状的热结构,就造成网状的小密度物断裂。从陈国达老前辈的地洼学说、张文佑老前辈的断块说,上述的推演可以说是有一定的道理的。

同样,当图1(C)中的热结构继续上升,彻底撕裂小密度物,大陆分裂出现,如图1(D)。热结构出露逐渐增大,同时热结构的顶部因释热,黏度降低并固化。当热结构是一链状时,将造成大西洋式的开裂或里海、地中海式的开裂。

在上述动力学过程中,另一种热力学过程-风化同步发生,其产物在风与流体的作用下汇向低洼处,形成沉积物。同时在进行的是上述过程中,热结构剧烈运动,导致空气快速升温,冰盖融化,海洋面积增大,同时根据杨学祥的研究,海洋洋低将下沉;这种情况根据球内性质,冰盖消融处的底部压力降低,该部位会上升,涌入海洋的流体会改变海底的压力改变,自然会下沉。接受风化沉积(包括浅海化学岩)的部位同样改变底部的压力,同时起到保温和势能增温的作用,以及原处岩层的变形。根据唐春安的龟裂理论,快速的热结构运动(龟裂)后,必引起快速的对外太空的放热;热结构快速放热到一定时间,将使热结构顶部黏度增大而阻止放热,而后空气开始降温冰盖重新形成,热结构变缓,风化也随之放缓,接受沉积的部位也不得不将放缓,尔后进入下一周期。根据笔者推导的球内合力强度方程,方程存在各种周期,这些周期自然影响着各种进程。如马宗晋提出的地球韵律,有学者揭示的地质事件旋回等。因而黄汲清老前辈提出多旋回说是非常自然事。

在上述的叙述中,不难发现这样一个问题,具体到某一部位,或一个大的范围,在不理清球内性质和热结构的规律,很难说的清哪一种动力在起作用。因此许多老的地质学家,在强调一种动力为主的情况下,也不忽视其它动力的作用,如李四光老前辈,强调自转的前提下,不忘热与地外天体的作用。因此我请教刘庆生教授动力学问题时,刘老师转给我一位国外权威地质学家一句:谁能告诉我,什么是大陆动力学?没有人响应”,但我在此认为在没有理清各种关系时,特别是球内性质、热结构特征,神仙也难说清。对上述叙述,如有不当,请老师们批评指导!

2)俯冲

俯冲是板块学说的一个重要概念,笔者通过对热结构的分析,俯冲是热结构的一个极小的组成部分。下面将继续沿着这一思路,俯冲造成的一些构造问题。图2给出了A、B、C三种俯冲形态,同时给出了三种俯冲的组合特征,而俯冲的结果均为造山

图片1.jpg 

2  板块构造造山作用的不同阶段

然而不论那种俯冲,最基础的动力均来源于热运动,更具体的说来源于热结构变化。前面系列文中谈及了陆的合,其中最为主要的观点是分的热运动收缩或死亡,曾经的导致合的热结构范围等处,各种热结构再次强大,从而造就新的俯冲。下面就俯冲的各种形式及后果。

分的小密度物边界是风化物的沉积地方之一,尤其是未分前小密度物的边界,当受到热结构的作用时,由于沉积物各种岩石的刚性小,热结构对其作用力强劲,从而使得隆起造山,下面用图3表述这种演化。在图3 a中热结构与小密度物及上部沉积物初相遇,并没有扰动小密度物和沉积物。随着热结构的的扩大小密度物和沉积物受到侵扰,沉积物和其下的小密度物有接触处开始上下变形,上部变形即为造山,下部变形即为形成山根,如图3 b所示。热结构顶部的沉积物一部分被刮下,成为楔形物,一部分将随热结构的分异出的小密度物一起俯冲,后者受热后脱离热结构形成小密度的一部分。热结构的进一步扩展,使得左侧小密度物进一步收缩(图3 c),同时加之热结构顶部沉积物和分异物的脱离热结构,靠近热结构的底部小密度物进一步集聚,因而引起靠近热结构的小密度物和沉积物,在球内性质的约束下,除上下凸出外,还向左侧通过小密度物的底部输送小密度物,从而形成垂直增生

热结构上升1.jpg 

3 俯冲对构造的影响示意图

但当热结构停止,图3 c中的构造运动并不会也随之结束,因为小密度物的右侧底部下凸,这一下凸处在大密度的热物质中,加之右侧热结构的作用力不在,根据球内性质,这时的下凸物并不稳定,而是将向左右扩展,从而引起上部的进一步变化,也就是后造山运动

在图3中(a)中,右侧北美俯冲是因大西洋的热结构不断扩张远程带来的,这可参考“地球表面处于高温小密度物的分(8)”中图1中的裂解原理。图3b)形成的俯冲也是远程热结构作用形成的,而图3c)塔里木的俯冲除了两侧远程作用外,还有可能存在底部热结构的作用。而天山、昆仑山现在所在位置,研究表明曾存在海洋,是两侧的陆地相撞而隆起造山,造山后因物质的展布并非符合球内性质,在球内性质作用下形成后造山运动。



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3 木士春 杨正瓴 杨学祥

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