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        青藏高原隆起之謎

        2013-10-17 08:50:15江先華
        飛碟探索 2013年6期
        關鍵詞:歐亞青藏高原板塊

        江先華

        青藏高原素有“世界屋脊”之譽,它是中國大陸上地殼運動和變形最強烈的地區(qū),也是地震、泥石流、滑坡等自然災害的重災區(qū)。青藏高原被認為是打開全球地球動力學研究的金鑰匙,是現(xiàn)今地殼運動的窗口,曾經(jīng)在20世紀70年代起持續(xù)掀起了青藏高原熱。

        揮之不去的疑團

        根據(jù)現(xiàn)代大地測量的結果,青藏高原地殼仍然處于強烈的抬升運動之中,尤其在接近印度板塊與歐亞板塊的邊界一帶,上升幅度達到每年10毫米,而喜馬拉雅山地區(qū)的形變速率估計會更大些。此外,全球板塊運動理論和現(xiàn)代觀測資料則說明,印度板塊以每年50毫米左右的速率向北推移。

        青藏高原為什么會成為世界上最高的高原?為什么至今它還在升高呢?

        中國地處歐亞板塊東南部,為印度板塊、太平洋板塊所夾峙。自早第三紀以來,各個板塊相互碰撞,對中國現(xiàn)代地貌格局和演變產(chǎn)生重要影響。自始新世以來,印度板塊向北俯沖,產(chǎn)生強大的南北向擠壓力,致使青藏高原快速隆起,形成喜馬拉雅山地。這次構造運動被稱為喜馬拉雅運動。

        魏格納是大陸漂移說的創(chuàng)始人,在他提出的聯(lián)合古陸中,印度東岸是與澳大利亞相接的。但也有學者提出了新的觀點,認為印度東岸應該是與南極洲相連接。大約在侏羅紀時,非洲、印度與仍然相連接的南極洲和澳大利亞分離,并開始在其間形成了印度洋。白堊紀時,印度繼續(xù)向北和向東北漂移,它后面的印度洋隨之張開,而它前面的古地中海則趨向收縮。直到4000余萬年前,印度次大陸到達了它漂泊的終點,在與亞洲碰撞的過程中,導致了喜馬拉雅山的升起。

        在一份喜馬拉雅山地區(qū)的記錄報告中可以了解到,根據(jù)古地磁測定,在白堊紀晚期,印度板塊已經(jīng)脫離岡瓦納古陸,位于南緯40°~20°之間;古新世時,印度板塊漂移到南緯30°;古新世末期,印度板塊繼續(xù)向北漂移,越過赤道,約位于北緯10°~20°;到了始新世末期,由于再見不到海相地層,并且出現(xiàn)在此前的地層均發(fā)生褶皺,因此認為當時的印度板塊已經(jīng)與歐亞板塊相撞,為喜馬拉雅山脈的形成奠定了基礎。

        由此可見,青藏高原的隆起。主要與印度板塊對歐亞板塊的碰撞、擠壓有關,這一看法早已被大多數(shù)學者所認同。盡管如此,圍繞著青藏高原隆起的問題,仍然有許多揮之不去的疑團。

        疑團一 1974年,皮特曼等人利用洋底巖石的測年資料編制了第一幅洋底年齡圖。在這幅圖中,印度南部德干高原的地形為v字形,其尖底所向的南部洋底年齡為白堊紀,其西斜面的西部洋底年齡也屬于白堊紀,東斜面所向的洋底年齡則屬于侏羅紀。

        如果在白堊紀晚期印度板塊已脫離岡瓦納古陸漂移至南緯20°-40°之間,直到始新世才與歐亞板塊相撞。既然印度板塊是從南極洲漂移過來的大陸,它沿途必定會破壞板塊前緣的洋底,這樣一來,處于印度板塊后緣的洋底年齡按理說是年輕的。而且,印度板塊以尖底向下類似倒三角形的姿態(tài)撞向歐亞板塊,可想而知,印度板塊后緣的洋底年齡,根本不可能是白堊紀甚至是侏羅紀的。再者,印度南部的V字形底部東側有一個島國,它就是“印度洋的珍珠”斯里蘭卡。那么,這個島是怎樣來的呢?是在印度板塊漂移的過程中脫離出來的,還是在印度板塊與歐亞板塊碰撞之后產(chǎn)生的?

        在斯里蘭卡境內,地形以平原為主,約占全國面積的80%,其余為位于南部和中部的高原、山地。在洋底年齡圖可知,斯里蘭卡周邊的洋底年齡大多是較古老的。顯然,斯里蘭卡的存在并不支持大陸漂移說和板塊構造說。

        疑團二 按地質古生物和古地磁資料所描述的2億年來大陸漂移的歷史,自印度板塊脫離南極洲,它的軌跡大致沿北到東北向漂移。然而,洋底年齡圖顯示,各大洋洋底年齡的時序都相當對稱,其年齡時序分布結構也相對連貫完整,顯然并不支持大陸漂移說。

        疑團三 大陸漂移說認為,大陸漂移的主要趨向是“離極運動”和“向西漂移”。可是,當印度板塊漂移到赤道時,它為什么沒有在離極力的作用下減慢速度并逐漸停止下來呢?由此可見,印度板塊向北推移的方向與大陸漂移說本身相矛盾。

        疑團四 大陸板塊的水平移動會受到多種因素的影響和制約,其中之一就是首先要解決板塊運動的驅動機制?,F(xiàn)今的印度板塊要實現(xiàn)向北推進,必須要有驅動力來克服歐亞板塊對它的阻力,這就需要解釋其驅動力的來源和大小。如果印度板塊漂移的驅動力不足以抗衡歐亞板塊的阻力,那么,印度板塊向北推進的說法是難以置信的。

        板塊構造說是當代地球科學中最有影響力的學說。該學說認為,巖石圈板塊的運動主要是水平運動。對此,有的學者提出了質疑:如果沒有發(fā)生局部區(qū)域的垂直或斜向構造運動,板塊的水平運動又是怎樣啟動的?

        引起板塊運動的機制究竟是什么?這是板塊構造說至今尚未解決的關鍵難題。為此,許多學者提出了不同的設想,其中主要有兩種機制,一種是主動驅動機制,另一種是被動驅動機制。對此,有學者指出,這兩種機制雖然能說明一些問題,但也解釋不了其中遇到的難題。例如,主動驅動機制難以解釋大洋中脊和俯沖帶開始是怎樣形成的,也難以解釋聯(lián)合古陸的破裂;而被動驅動機制則缺乏地幔對流的直接證據(jù),對對流的確切性質、涉及范圍和具體形式也不了解。

        新的證據(jù)

        青藏高原的形成是印度板塊與歐亞大陸共同擠壓的結果,青藏高原做水平移動也是由于受到了印度板塊的擠壓,這些觀點已經(jīng)成為目前的共識。然而,中國、美國和加拿大三國的科學家曾經(jīng)合作對西藏地殼進行了結構探測,找到了青藏高原向東移動的確切證據(jù):不是因為印度板塊擠壓,而是地殼下存在一股導電性極好的流變物質。這種流變物質是一種高溫度、高黏度的物質,它沿西藏東西方向綿延1000余千米,而且十分活躍。另外,科學家通過導電性的分析還發(fā)現(xiàn),西藏西部地殼下的電阻力高,而東部地殼下的電阻力低,這也符合流變物質不斷向東運動的事實。據(jù)此,有學者相信,正是這種高導性的流變物質“馱著”青藏高原向東漂移。

        青藏高原上的山地海拔多在6000米以上,高原的平均海拔也在4000米以上,面積也有250萬平方千米。這又產(chǎn)生了來自動力學方面的疑問:高溫度、高黏度的流變物質沿西藏東西方向綿延1000余千米,那么,流變物質沿西藏南北方向又綿延多少千米呢?流變物質的運動模式是什么?它本身真的能夠克服青藏高原水平移動時所遇到的阻力,以及承載青藏高原做水平運動嗎?這是新證據(jù)發(fā)現(xiàn)之后必須解決的問題。

        有眾多證據(jù)顯示,板塊是運動的,但關鍵的問題在于,引起板塊運動的主因是什么?在回答這個問題之前,我們應該對以下方面有一個較全面的了解。例如:全球地幔熱能物質的分布和規(guī)模;火山活動對地幔熱能物質的影響,以及它們是否對板塊運動產(chǎn)生深遠的影響;大陸與大洋中脊熱能物質的活動有沒有關聯(lián),等等。

        在全球的六大板塊中,某一板塊的運動由流變物質驅動所產(chǎn)生的作用是極其有限的。理由是,地球上局部的流變物質要驅動它之上的板塊做水平運動,需要面對眾多的障礙和難題。地球上某一板塊的運動不可能是孤立事件,最簡單的一個例子是,在堆滿貨柜的貨場里,一輛推土機能夠前進多遠呢?

        為此,我們有必要重視垂直或斜向構造運動對水平運動的貢獻。假設說,當太平洋某處的海底地殼發(fā)生較大規(guī)模的緩慢下沉時,它對青藏高原的東移會產(chǎn)生什么影響呢?如果這種影響一旦發(fā)生,青藏高原受到歐洲大陸的擠壓而隆起也是合理的。

        更新而有力的證據(jù),需要更廣泛深入的探測和研究,這是一項艱巨的科學探索。

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