李德威

地球三級(jí)層流隆陷構(gòu)造系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)機(jī)理

李德威

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 地球科學(xué)學(xué)院和青藏高原研究中心， 湖北 武漢 430074）

本文針對(duì)板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)不能合理解釋的一些重大科學(xué)問(wèn)題， 采用系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)哲學(xué)的分析方法， 研究開(kāi)放復(fù)雜地球系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的時(shí)空、物質(zhì)和能量規(guī)律。作者高度綜合了超洋陸、洋陸和大陸盆山系統(tǒng)幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、流變學(xué)和演化史的基本特征， 初步闡明了地球內(nèi)部三個(gè)軟流層四維非均勻?qū)恿骷捌涠嗉?jí)垂平轉(zhuǎn)換形成超洋陸、洋陸和盆山的統(tǒng)一動(dòng)力學(xué)機(jī)制， 強(qiáng)調(diào)熱動(dòng)力引起巖漿活動(dòng)、固態(tài)流變是地球構(gòu)造活動(dòng)的主因， 揭示了地球各子系統(tǒng)不同熱狀態(tài)下的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 提出了南半球現(xiàn)代特提斯、未來(lái)超大洋-超大陸格局、西太平洋存在中、新特提斯及其相關(guān)古陸、北美西部裂陷成洋、地球三級(jí)非均勻?qū)恿鲗?dǎo)致地球磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)疊加和磁極移動(dòng)、地?zé)崮苋〈寄軒?dòng)新產(chǎn)業(yè)革命等十大科學(xué)猜想。上述研究成果為創(chuàng)立全新地學(xué)理論奠定了基礎(chǔ)， 并為人類(lèi)改善地球生態(tài)環(huán)境提供了一個(gè)新的思路。

地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)； 現(xiàn)代特提斯； 超洋陸-洋陸-盆山關(guān)聯(lián)機(jī)理； 三級(jí)層流； 地球磁場(chǎng)成因

20世紀(jì)六十年代， 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的誕生引起了地球科學(xué)革命， 以水平運(yùn)動(dòng)為核心的活動(dòng)論思想取代了以垂直運(yùn)動(dòng)為核心的槽臺(tái)學(xué)說(shuō)。此后新資料不斷涌現(xiàn)， 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的問(wèn)題越來(lái)越多， 一些學(xué)者提出了地體構(gòu)造、顫動(dòng)構(gòu)造、地幔柱、拆沉作用、渠流構(gòu)造等模式， 試圖彌補(bǔ)板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的不足。然而這些局部模式帶來(lái)的漸進(jìn)發(fā)展并不能解決板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)存在的根本性問(wèn)題——板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)定義中5個(gè)要素和板塊幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、流變學(xué)、演化史及動(dòng)力學(xué)所存在的問(wèn)題（李德威， 2014a， 2014b）。實(shí)際上， 只要認(rèn)識(shí)到現(xiàn)今全球六大板塊都無(wú)法找到由同期形成、深至巖石圈底面的洋中脊、俯沖帶、轉(zhuǎn)換斷層組成的板塊邊界這一基本前提， 就無(wú)需追究其他問(wèn)題， 只需探究地球的真實(shí)規(guī)律。

2005年《Science》為紀(jì)念創(chuàng)刊125周年， 推出了125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題， 涉及地球科學(xué)的科學(xué)問(wèn)題有： 地球內(nèi)部如何運(yùn)行？ （列第10位）； 溫室效應(yīng)會(huì)使地球溫度達(dá)到多高？ （列第23位）； 什么時(shí)間用什么能源可以替代石油？ （列第24位）； 使地球磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的原因是什么？ （列第54位）； 是否存在有助于地震預(yù)報(bào)的前兆？ （列第 55位）； 生物大滅絕的原因是什么？（列第107位）； 能否預(yù)防大滅絕（列第108位）。只有從整體上認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部系統(tǒng)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和能量傳輸規(guī)律，才能有效解決上述重大科學(xué)問(wèn)題， 科學(xué)預(yù)測(cè)地球系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)， 提高人類(lèi)改善地球環(huán)境的能力，促進(jìn)人類(lèi)與地球的協(xié)調(diào)發(fā)展。

本文試圖綜合前人大量研究成果， 以系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)哲學(xué)思想為指導(dǎo)， 進(jìn)一步探討復(fù)雜開(kāi)放地球系統(tǒng)及其內(nèi)部各子系統(tǒng)時(shí)空、物質(zhì)和能量的關(guān)聯(lián)性，并對(duì)某些重大地學(xué)事件進(jìn)行推斷和預(yù)測(cè)。期望本文能夠起到拋磚引玉的作用， 為人類(lèi)認(rèn)識(shí)、遵循和利用地球自然規(guī)律做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1　基本事實(shí)

構(gòu)造分析的最高層次是動(dòng)力學(xué)分析。要建立地球內(nèi)部系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模式， 首先必須認(rèn)識(shí)地球及其子系統(tǒng)的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、流變學(xué)和演化史。對(duì)此本文從十個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。

1.1地球及其子系統(tǒng)的形態(tài)

現(xiàn)今地球整體形態(tài)的南北不對(duì)稱(chēng)性和梨形特征早已得到認(rèn)識(shí)， 經(jīng)人造衛(wèi)星軌道參數(shù)變化計(jì)算得到的大地水準(zhǔn)面而證實(shí)（馬宗晉等， 2002）。但是地球“南胖北瘦”的原因一直不明。值得重視的現(xiàn)象是大地?zé)崃髦递^高的南半球洋大陸小， 例如， 現(xiàn)今全球海洋面積占71%， 其中90.9%的海洋出現(xiàn)在南半球。更為重要的是， 大西洋、印度洋和太平洋一致向南開(kāi)口，它們的洋中脊南端均與南半球近東西走向的巨型洋中脊相連， 筆者將南半球近東西走向的大洋盆稱(chēng)為現(xiàn)代特提斯， 與其連為一體的大西洋、印度洋和太平洋構(gòu)成未來(lái)超大洋的雛形（圖1）。

開(kāi)放復(fù)雜地球系統(tǒng)按層塊可分別劃分出三個(gè)子系統(tǒng)（李德威， 2005）。地球分塊子系統(tǒng)也是構(gòu)造地貌系統(tǒng)， 包括超洋陸結(jié)構(gòu)、洋陸結(jié)構(gòu)和盆山結(jié)構(gòu)； 分層子系統(tǒng)包括地球內(nèi)層、地球表層和地球外層， 地球內(nèi)層通常分為地核、地幔和地殼。地球內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)的劃分準(zhǔn)則應(yīng)當(dāng)是構(gòu)造-建造突變， 在于地溫場(chǎng)隨深度的漸變性與地震波速推斷的固流層之間的突變性。由于地球內(nèi)部溫度隨著深度逐漸增加， 當(dāng)上部流動(dòng)圈層之下出現(xiàn)固體圈層， 表明難熔高密層與其上的相對(duì)易熔低密層之間存在重大巖石-構(gòu)造分界面， 這種相變體現(xiàn)了巖石熔點(diǎn)及其巖石類(lèi)型的巨大差異， 其間為重大的順層滑脫構(gòu)造界面， 這種活動(dòng)界面也是地球物理異常分界面， 應(yīng)當(dāng)作為地球內(nèi)部一級(jí)結(jié)構(gòu)劃分面。據(jù)此地球內(nèi)部可劃分出如下四層結(jié)構(gòu)： 地核（相當(dāng)于通用的內(nèi)核）、內(nèi)幔（從外核至地幔軟流圈底面）、外幔（從地幔軟流圈至莫霍面）和地殼， 體現(xiàn)了地球內(nèi)部熱熔化物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)、重力分異及其分層流變。

本文主要討論地球基本構(gòu)造單元的關(guān)聯(lián)成因，特別是地球內(nèi)部三個(gè)軟流層熱流物質(zhì)關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其效應(yīng)。

地球內(nèi)層基本構(gòu)造單元與地貌單元吻合， 超大陸和超大洋、大陸和大洋、盆地和山脈具有關(guān)聯(lián)的隆拗結(jié)構(gòu)及類(lèi)似的構(gòu)造組合， 主要表現(xiàn)在：

（1） 平面上， 多級(jí)隆拗組合均由拗陷單元、隆起單元及其間的過(guò)渡單元組成， 洋陸相互作用的過(guò)渡帶常為海島組合。

拗陷單元常見(jiàn)三種形態(tài)： ①等軸狀洋盆、海盆和陸盆， 如太平洋、墨西哥灣和四川盆地； ②短軸狀洋盆、海盆和陸盆， 如印度洋、白令海和塔里木盆地； ③長(zhǎng)條狀海盆、裂谷和地塹， 如紅海、東非裂谷和汾渭地塹。隆起單元少見(jiàn)等軸狀（青藏高原近似于等軸狀）， 主要有兩種形態(tài)： ①長(zhǎng)條狀大陸、島嶼和山脈， 如美洲大陸、蘇門(mén)答臘和安第斯山； ②短軸狀大陸、島嶼和山脈， 如澳大利亞、臺(tái)灣和天山。全球各大陸的平面形態(tài)有一個(gè)共同特點(diǎn)， 那就是北寬南窄， 向南有拖尾， 呈不規(guī)則的倒滴珠狀。另外大陸形態(tài)還可描述成菱形（如歐亞大陸）、不等邊三角形（如南美）、腎狀（如澳大利亞、非洲）。

圖1　全球洋陸結(jié)構(gòu)及超洋陸發(fā)展趨勢(shì)（底圖來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）Fig.1 The global ocean-continent pattern and trend in development of the super ocean-continent

（2） 剖面上， 洋陸構(gòu)造圈（外幔流層以上部分）和盆山地殼均呈透鏡狀結(jié)構(gòu)， 透鏡體頂面與底面基本上鏡像對(duì)稱(chēng)， 透鏡體頸縮部位對(duì)應(yīng)洋中脊和盆地?cái)U(kuò)張中心， 透鏡體膨大部位一般出現(xiàn)在大陸和造山帶的中央部位， 但是作為復(fù)合造山帶的青藏高原例外，周邊高山區(qū)地殼厚度相對(duì)青藏高原腹部平坦區(qū)較薄，尚未達(dá)到重力均衡狀態(tài)。超洋陸構(gòu)造圈（內(nèi)幔流層以上部分）可能存在類(lèi)似的剖面結(jié)構(gòu)。

隆拗組合在結(jié)構(gòu)上有對(duì)稱(chēng)與不對(duì)稱(chēng)之分。大西洋、東非裂谷等拗陷單元與周邊隆起單元基本對(duì)稱(chēng)。印度洋、太平洋與周邊大陸和島嶼在東西和南北方向上均不對(duì)稱(chēng)（圖1 ）。對(duì)于印度洋系統(tǒng)， 從東西方向上看， 印度洋周邊是向北突出的弧形大陸群， 從西向東為非洲大陸、歐亞大陸和澳大利亞大陸， 弧頂指向規(guī)模巨大的歐亞大陸三角形地殼加厚區(qū)； 從南北方向上看， 以東經(jīng)90°海嶺為界， 東側(cè)為印度洋與歐亞大陸活動(dòng)過(guò)渡帶， 構(gòu)造-巖漿-災(zāi)害極其強(qiáng)烈，發(fā)育溝弧盆系， 西側(cè)則為穩(wěn)定的洋陸過(guò)渡帶。相應(yīng)地， 恒河盆地具有類(lèi)似的東西向不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。恒河盆地三邊是向北突出的弧形至三角形山脈群， 恒河盆地北部是包括青藏高原在內(nèi)的三角形地殼加厚區(qū)，地震活動(dòng)十分強(qiáng)烈（李德威等， 2014）， 恒河盆地南側(cè)是隆起幅度較小的溫迪亞山脈。恒河盆地與周邊山脈構(gòu)成的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)與向南開(kāi)口、三邊環(huán)陸的印度洋結(jié)構(gòu)相似， 并與印度洋三聯(lián)點(diǎn)結(jié)構(gòu)有關(guān)。初步認(rèn)為， 連接印度洋與現(xiàn)代特提斯主洋盆的三聯(lián)點(diǎn)與洋陸物質(zhì)向北運(yùn)動(dòng)之間存在成因聯(lián)系。對(duì)于太平洋系統(tǒng)， 從近東西方向上看， 太平洋周邊是向北西方向突出的弧形大陸群， 從西向東為澳大利亞大陸、歐亞大陸和美洲大陸， 弧頂方向也是規(guī)模巨大的歐亞大陸。從近南北方向上看， 以西經(jīng)150°為界， 東太平洋內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單， 以洋中脊及其伸展構(gòu)造為特征，東側(cè)洋陸過(guò)渡帶沒(méi)有溝弧盆組合， 北段主體為伸展構(gòu)造， 疊加圣安德烈斯走滑斷層。西太平洋內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造復(fù)雜， 現(xiàn)今面貌以洋島為特征， 串珠狀分布的洋島熱點(diǎn)鏈呈NW方向排列。太平洋西部和西北部洋陸過(guò)渡帶具有典型的溝弧盆組合， 這種大陸邊緣盆山系統(tǒng)只出現(xiàn)在洋陸相互作用的構(gòu)造環(huán)境。太平洋向北西方向突出的弧形大陸群弧頂部位的華北盆地也有類(lèi)似的不對(duì)稱(chēng)盆山結(jié)構(gòu)， 向北西方向突出的弧形山脈由大別山、太行山、西山、燕山和朝鮮半島組成。這種盆山、洋陸幾何學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)聯(lián)性具有深刻的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)含義。

值得注意的是， 在南美大陸與南極洲大陸之間存在轉(zhuǎn)折端向東突出的巨型傾豎頂厚流變褶皺， 卷入許多微型陸塊群（圖2）， 褶皺軸面正好與南半球現(xiàn)代特提斯近東西向巨型洋中脊產(chǎn)狀一致， 其成因可能是控制現(xiàn)代特提斯洋中脊之下超級(jí)深地幔墻（稱(chēng)為內(nèi)幔墻）向東流動(dòng)擴(kuò)張產(chǎn)生的， 熱流體撞擊作用還造成傾豎流變褶皺轉(zhuǎn)折端異常發(fā)育地震和火山。當(dāng)內(nèi)幔墻向東穿透這個(gè)巨型傾豎流變褶皺， 大西洋南側(cè)將形成新生的三聯(lián)點(diǎn)（圖2）。

如果完成上述過(guò)程， 那么現(xiàn)代特提斯與三個(gè)北側(cè)分支洋盆均以三聯(lián)點(diǎn)相連。洋中脊三聯(lián)點(diǎn)的構(gòu)造意義重大， 應(yīng)當(dāng)擺脫板塊構(gòu)造觀重新認(rèn)識(shí)。洋中脊三聯(lián)點(diǎn)周邊地質(zhì)體具有相同的構(gòu)造屬性、物質(zhì)組成、地質(zhì)特征和形成時(shí)代， 它們不應(yīng)當(dāng)作為板塊的分裂點(diǎn)或三個(gè)板塊的分界點(diǎn)。反之， 很可能是現(xiàn)代特提斯主洋盆與北側(cè)分支洋盆的有機(jī)結(jié)合點(diǎn)或擴(kuò)張中心點(diǎn)， 其成因可能與現(xiàn)代特提斯主洋盆推動(dòng)分支洋盆向北運(yùn)動(dòng)有關(guān)， 是超洋陸系統(tǒng)演化過(guò)程中內(nèi)幔構(gòu)造熱活動(dòng)的主干通道。

圖2　南美洲與南極洲之間巨型傾豎褶皺及其現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻向東擴(kuò)張（底圖來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）Fig.2 The giant plunging vertical fold between South America and Antarctica and eastward expansion of the deep mantle wall in the Modern Tethys

隆拗組合的邊界形態(tài)可分為三種： 線狀（如紅海）、不規(guī)則彎曲狀（如地中海）和弧形。洋陸和盆山系統(tǒng)的弧形邊界具有特別重要的意義， 體現(xiàn)了拗陷構(gòu)造單元對(duì)隆起構(gòu)造單元的深層熱動(dòng)力作用和隆起構(gòu)造單元向拗陷構(gòu)造單元淺層非均勻重力擴(kuò)張。

1.2地球及其子系統(tǒng)的位態(tài)

地球及其子系統(tǒng)要素的產(chǎn)狀決定其位態(tài)。對(duì)于地球整體而言， 地球具有傾角不斷變化的自轉(zhuǎn)軸，梨形地球存在南北向?qū)ΨQ(chēng)面。

對(duì)于洋陸的位態(tài)， 有不同的要素。本文根據(jù)洋中脊的產(chǎn)狀劃分出對(duì)稱(chēng)洋盆（如大西洋）和不對(duì)稱(chēng)洋盆（如太平洋）。近南北走向的大西洋、印度洋和太平洋的洋中脊向南與近東西走向的現(xiàn)代特提斯巨型洋中脊相連， 現(xiàn)代特提斯具有南北不對(duì)稱(chēng)特征， 主洋盆北側(cè)發(fā)育分支洋盆（圖1）， 具有推動(dòng)大陸向北運(yùn)動(dòng)的作用。大陸按其平面形態(tài)也有對(duì)稱(chēng)（如澳大利亞）和不對(duì)稱(chēng)（如美洲）之分。

對(duì)于大陸內(nèi)部和邊緣的盆山位態(tài)， 只要不是等軸狀產(chǎn)出， 都有其長(zhǎng)軸方向， 相鄰的盆山長(zhǎng)軸走向往往近于平行。對(duì)于喜馬拉雅這種北翼緩南翼陡的不對(duì)稱(chēng)造山帶， 軸面向北傾斜。像秦嶺、天山這類(lèi)對(duì)稱(chēng)的造山帶， 軸面直立。盆地和地塹也分為不對(duì)稱(chēng)狀（或箕狀）和對(duì)稱(chēng)狀。

洋陸和盆山的邊界產(chǎn)狀一般有兩種形式： 洋陸或盆山相互作用的邊界發(fā)育壓性邊界構(gòu)造， 其產(chǎn)狀一般向陸或向山傾斜， 如西太平洋與歐亞大陸之間、恒河盆地與喜馬拉雅之間的構(gòu)造邊界； 洋控陸或盆控山的邊界發(fā)育伸展構(gòu)造， 其邊界伸展構(gòu)造產(chǎn)狀一般向洋或向盆傾斜， 如大西洋東西兩側(cè)、華北盆地與太行山之間以正斷層或拆離斷層為控盆構(gòu)造邊界。

地球多級(jí)子系統(tǒng)標(biāo)志性構(gòu)造的產(chǎn)狀保持一致性，可作為運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。例如， 全球洋陸和盆山系統(tǒng)均存在多尺度近南北向線性熱隆伸展構(gòu)造， 最大一級(jí)線性熱隆伸展構(gòu)造是近東西走向的現(xiàn)代特提斯洋中脊及其超級(jí)地幔墻， 大西洋、印度洋和太平洋近南北向的洋中脊與近東西走向的現(xiàn)代特提斯洋中脊相連， 具有從南向北擴(kuò)展之勢(shì)。現(xiàn)代特提斯洋超級(jí)地幔墻向北強(qiáng)烈擴(kuò)不僅與大西洋、印度洋和太平洋近南北向洋中脊有關(guān)， 還與大陸內(nèi)部近南北向伸展構(gòu)造有關(guān)， 制約東非裂谷、貝加爾裂谷、波羅的海-波的尼亞灣、里海、巴芬灣-打一海峽、加利福尼亞灣（科爾特斯海）及北部中央谷地等大型近南北向線性熱隆伸展構(gòu)造。青藏高原近南北向地塹十分發(fā)育， 并與異常高值大地?zé)崃?、溫泉、地震、多金屬礦床、低速-低阻層分布帶吻合， 是源于恒河盆地下地殼非均勻向北流動(dòng)的結(jié)果， 與印度洋地幔非均勻向北層流有關(guān)（李德威， 2003， 2008， 2015；李德威等， 2009； Li， 2008， 2010， 2013）。

1.3地球及其子系統(tǒng)的變形量級(jí)

在分析變形量級(jí)之前， 有必要審視構(gòu)造變形的概念。構(gòu)造變形是指在動(dòng)力作用下巖石或地質(zhì)體發(fā)生形態(tài)和位態(tài)的變化。因此， 廣義的構(gòu)造變形應(yīng)當(dāng)包括在熱動(dòng)力作用下形成的巖漿或各種熱液本身及其相關(guān)巖石發(fā)生形態(tài)和位態(tài)的變化。包括巖漿在內(nèi)的各種流體活動(dòng)是最具有活力的構(gòu)造變形。洋陸形成以地幔巖漿底辟及其熱隆伸展構(gòu)造環(huán)境下親幔型深源巖漿活動(dòng)為特征； 洋陸轉(zhuǎn)換以造成洋盆消減的擠壓構(gòu)造及其后沿著轉(zhuǎn)換帶（蛇綠混雜巖帶）發(fā)生的線性伸展構(gòu)造（準(zhǔn)裂谷）為特征， 是側(cè)向造陸過(guò)程而非碰撞造山作用， 線性幔隆伸展與殼幔混合型巖漿活動(dòng)及成礦作用有關(guān)； 陸內(nèi)盆山耦合以外幔流層底辟及其地殼熱隆伸展構(gòu)造環(huán)境下殼?；旌闲停ㄅ瑁┖陀H殼型（山）淺源巖漿活動(dòng)為特征； 陸緣盆山（弧后盆地與島?。詈弦酝忉Ａ鲗樱ㄜ浟魅Γ┳矒舾_洋殼造成殼幔混合型（島）巖漿活動(dòng)、外幔底辟型（盆）巖漿活動(dòng)為特征。

地球整體存在非均勻膨縮變形， 現(xiàn)今地球表現(xiàn)為洋盆及洋中脊發(fā)育的南半球處于膨脹狀態(tài)， 以大陸為主的北半球同步收縮， 膨縮峰期南北半球半徑差值可能達(dá)數(shù)百公里。

地球各子系統(tǒng)不同階段和不同構(gòu)造部位變形量差異很大。即使在同一構(gòu)造單元同期構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程中， 流體運(yùn)動(dòng)的變形量級(jí)比脆-韌性剪切、褶皺作用、斷裂作用大得多， 在強(qiáng)烈的熱構(gòu)造活動(dòng)期超過(guò)韌性剪切。由于韌性剪切是連續(xù)變形， 在較長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期可累積很大的變形量。在同一構(gòu)造期變形量與構(gòu)造單元的類(lèi)型和構(gòu)造變形的方式密切相關(guān)（表1）。

1.4地球及其子系統(tǒng)的構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式體現(xiàn)構(gòu)造變形的風(fēng)格和特點(diǎn)。初步歸納地球及子系統(tǒng)的構(gòu)造樣式為盆山與洋陸協(xié)同演變、多尺度伸縮轉(zhuǎn)換、多級(jí)走滑調(diào)整和分層塊差異流變。

表1　不同大地構(gòu)造單元各種變形方式的變形量Table 1 Deformation magnitude of various deformation modes in different tectonic units

（1） 盆山與洋陸協(xié)同演變。在洋控陸的區(qū)域性伸展構(gòu)造環(huán)境下， 大陸內(nèi)部同步發(fā)育盆山系統(tǒng)。例如， 燕山早期西太平洋向西擴(kuò)張， 中國(guó)中部伸展性盆山系統(tǒng)同步形成； 燕山晚期西太平洋再次向西擴(kuò)張， 中國(guó)東部伸展性盆山系統(tǒng)同步形成， 并造成中國(guó)中部盆山系統(tǒng)發(fā)生伸縮轉(zhuǎn)變。在洋陸相互作用的區(qū)域性擠壓構(gòu)造環(huán)境下， 形成大陸邊緣盆山系統(tǒng)。例如， 始新世以來(lái)太平洋與歐亞大陸變?yōu)橄嘞蜻\(yùn)動(dòng)，在歐亞大陸東緣形成溝弧盆體系。

至于北美大陸燕山晚期伸展性盆山構(gòu)造， 可能與東太平洋和大西洋的洋控陸作用有關(guān)， 美國(guó)西部盆嶺省廣泛發(fā)育正斷層和拆離斷層， 造山帶出現(xiàn)變質(zhì)核雜巖（Coney， 1980； Wernicke et al.， 1988）。這種陸內(nèi)盆山伸展構(gòu)造系統(tǒng)難以用板塊俯沖模式解釋?zhuān)瑬|太平洋的洋中脊向北有伸向北美西南緣之勢(shì)， 地幔的伸展作用制約了地殼的伸展作用。東太平洋與南美西部之間則是另一種構(gòu)造環(huán)境， 受東太平洋外幔流層（軟流圈）熱流物質(zhì)向東層流和大西洋外幔流層（軟流圈）熱流物質(zhì)向西層流并推動(dòng)南美大陸向西運(yùn)動(dòng)的影響， 中新世洋陸邊界發(fā)生構(gòu)造性質(zhì)轉(zhuǎn)變，由洋控陸轉(zhuǎn)變?yōu)檠箨懴嗷プ饔茫?但是還沒(méi)有進(jìn)入到溝弧盆狀態(tài)。

非洲大陸不僅有盆山體系， 還出現(xiàn)東非裂谷，“非洲板塊”東、南、西三側(cè)均為擴(kuò)張的洋中脊， 東北側(cè)是正在擴(kuò)張的紅海， 然而“非洲板塊”沒(méi)有出現(xiàn)強(qiáng)烈的多向擠壓變形， 反而產(chǎn)生強(qiáng)烈伸展的東非裂谷，這是洋控陸過(guò)程中外幔流層（軟流圈）熱流物質(zhì)匯聚后產(chǎn)生的線性熱隆伸展構(gòu)造。

（2） 多尺度伸縮轉(zhuǎn)換。地球整體構(gòu)造樣式是南半球伸展與北半球收縮形成轉(zhuǎn)換， 洋陸體系和盆山體系也常見(jiàn)伸縮轉(zhuǎn)換。從早古生代以來(lái)， 特提斯系列自北向南的伸縮轉(zhuǎn)換十分典型（Li， 1994； 李德威，2008）。

現(xiàn)今的洋陸格局也具有多尺度伸縮轉(zhuǎn)換構(gòu)造，例如， 太平洋域具有典型的殼幔尺度東伸西縮構(gòu)造特征， 并制約了華北地殼尺度東伸西縮構(gòu)造格局。東太平洋地幔尺度的線性熱隆伸展構(gòu)造影響到北美西部地殼伸展及其盆山系統(tǒng)。寬闊的西太平洋內(nèi)部暫時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古洋中脊， 不同方向的次級(jí)隆拗構(gòu)造組成復(fù)雜的疊加構(gòu)造格局， 新生代還疊加了一系列北西走向串珠狀排列、定向遷移的洋島， 組成熱點(diǎn)鏈， 與東太平洋地幔墻及其熱線之間存在成因聯(lián)系。西太平洋西側(cè)洋陸邊界是擠壓背景下的陸緣盆山系統(tǒng)， 體現(xiàn)了洋陸相互作用， 響應(yīng)了東太平洋地幔墻的擴(kuò)張作用。

印度洋北部洋陸過(guò)渡帶則是西伸東縮構(gòu)造樣式。以南北構(gòu)造帶及東經(jīng)90°海嶺為界， 印度洋西北緣是伸展性穩(wěn)定大陸邊緣， 印度洋東北緣為擠壓性活動(dòng)大陸邊緣， 出現(xiàn)典型的溝弧盆體系。

喜馬拉雅造山帶中上地殼具有典型的北伸南縮構(gòu)造樣式， 中新世以來(lái)， 北喜馬拉雅發(fā)育拆離斷層，小喜馬拉雅發(fā)育推覆滑覆構(gòu)造， 高喜馬拉雅是世界上最大的變質(zhì)核雜巖（李德威， 1992）。

（3） 多級(jí)走滑調(diào)整。地球內(nèi)部具有不同尺度的共軛走滑調(diào)整（圖1）。洋陸系統(tǒng)與洋盆擴(kuò)張有關(guān)的典型共軛走滑構(gòu)造包括北太平洋兩側(cè)由圣安德烈斯右行走滑斷層與郯廬左行走滑斷層構(gòu)成的陸內(nèi)走滑調(diào)整構(gòu)造和印度洋由Amsterdam斷層帶-東經(jīng)90°海嶺與Mozembique斷層帶-Madagascar海嶺-Owen斷層帶組成的洋內(nèi)走滑調(diào)整構(gòu)造。在陸內(nèi)盆山系統(tǒng)與洋盆擴(kuò)張有關(guān)的典型共軛走滑構(gòu)造是青藏高原及鄰區(qū)三角形地殼活動(dòng)構(gòu)造域東西兩側(cè)陸內(nèi)共軛走滑調(diào)整（李德威等， 2014）和土耳其-伊朗高原南北兩側(cè)和青藏高原周邊盆山邊界多組共軛走滑斷層系。共軛走滑調(diào)整對(duì)研究洋陸耦合、盆山耦合的強(qiáng)度及其關(guān)聯(lián)度有重要的意義。

（4） 分層塊差異流變。地球差異流變具有分層性和分塊性。地球內(nèi)部三個(gè)軟流層是最顯著、最重要的順層流變層， 初步認(rèn)為地球內(nèi)部三個(gè)密切相關(guān)的軟流層從下向上其熱力、活性、厚度、影響范圍和流速依次降低， 粘度增加體現(xiàn)了深部構(gòu)造熱作用制約淺部構(gòu)造熱活動(dòng)。地球內(nèi)部三個(gè)軟流層不僅發(fā)生順層流動(dòng)， 而且可以轉(zhuǎn)換成垂直運(yùn)動(dòng)。洋中脊、大陸裂谷分別與洋內(nèi)和陸內(nèi)強(qiáng)烈的墻狀垂向熱流作用有關(guān)， 可能是不同深度的地幔墻底辟作用的結(jié)果；洋島可能與洋內(nèi)柱狀深地幔熱流物質(zhì)底辟作用有關(guān)，陸緣和陸內(nèi)盆地可能與柱狀淺地幔熱流物質(zhì)底辟作用有關(guān)； 大陸內(nèi)部下地殼墻狀底辟作用形成地塹。

溝弧盆系具有洋陸過(guò)渡帶最強(qiáng)烈的垂向熱流構(gòu)造； 南半球近東西走向洋中脊體現(xiàn)了地球內(nèi)部最強(qiáng)烈的垂向熱流構(gòu)造， 南美洲與南極洲之間大尺度傾豎頂厚流變褶皺可能是現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻向東強(qiáng)熱刺作用的結(jié)果。

1.5地球及其子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向

關(guān)于洋陸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方向， 有大量的研究成果。其中值得注意的是， 王水祿（2012）闡述了地球公轉(zhuǎn)引起大陸由南極螺旋狀“出口”而生、經(jīng)過(guò)“S”形運(yùn)動(dòng)路徑至北極螺旋狀“進(jìn)口”而終的演變過(guò)程。

前寒武紀(jì)蛇綠巖帶受到強(qiáng)烈改造很難恢復(fù)古洋陸結(jié)構(gòu)。本文從中國(guó)及鄰區(qū)蛇綠混雜巖帶時(shí)空結(jié)構(gòu)說(shuō)明顯生宙洋陸宏觀運(yùn)動(dòng)方向。中國(guó)和全球蛇綠巖帶時(shí)空分布規(guī)律較明顯（張旗和周?chē)?guó)慶， 2001； Dilek and Furnes， 2011）， 如果消除正在進(jìn)行的洋陸相互作用和洋陸之間及大陸內(nèi)部巨型和大型走滑構(gòu)造帶（圖1）的影響， 顯生宙全球近東西走向的古大洋總體呈現(xiàn)自北向南遷移之勢(shì)， 相應(yīng)的大陸由南向北運(yùn)動(dòng)并相繼拼合， 這種洋陸遷移規(guī)律在青藏高原及鄰區(qū)最明顯， 原特提斯、古特提斯、中特提斯和新特提斯相繼同步發(fā)生洋陸轉(zhuǎn)換， 各碰撞帶相繼從線性擠壓構(gòu)造向線性伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折， 歐亞大陸不斷向南側(cè)向生長(zhǎng)（Li， 1994； 李德威， 2008）。現(xiàn)代特提斯向北強(qiáng)烈擴(kuò)張及其陸塊群有序遷移是特提斯體制下超洋陸演化的最終環(huán)節(jié)， 可以根據(jù)現(xiàn)代特提斯的擴(kuò)張速率和非洲、澳大利亞、南美等大陸向北的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和現(xiàn)代特提斯北側(cè)三大分支洋盆運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估算未來(lái)超大陸和超大洋的形成時(shí)間和中心位置。

大陸盆山構(gòu)造遷移方向受制于相關(guān)的洋陸作用。中國(guó)西部及鄰區(qū)的盆山作用從新疆到青海涉及青藏高原北部的廣大地區(qū)以燕山早期的盆山作用為特征； 青藏高原中部的盆山作用發(fā)生在燕山晚期和喜馬拉雅早期， 青藏高原南部和恒河盆地的盆山作用發(fā)生在喜馬拉雅晚期， 它們可能受控于中特提斯、新特提斯和現(xiàn)代特提斯的洋陸作用， 是外幔（軟流圈）層流的結(jié)果。青藏高原及鄰區(qū)巨大的三角形活動(dòng)地殼加厚區(qū)和恒河盆地四周山脈差異分布統(tǒng)一機(jī)理可能是印度洋外幔（軟流圈）物質(zhì)中新世以來(lái)向北層流至恒河盆地中央顯著加厚， 不對(duì)稱(chēng)底辟作用導(dǎo)致恒河盆地下地殼發(fā)生以向北為主導(dǎo)的非均勻流動(dòng)（Li， 2013； 李德威等， 2014）。中國(guó)中、東部及鄰區(qū)燕山早期和燕山晚期的盆山作用向東遷移與西太平洋復(fù)雜的疊加結(jié)構(gòu)有關(guān)， 廣闊的西太平洋不可能是延伸到北美大陸西緣的東太平洋洋中脊擴(kuò)張而成， 西太平洋可能存在向東遷移的中特提斯和新特提斯，臺(tái)灣大南澳蛇綠混雜巖可能是中特提斯出露的殘余洋殼， 中、新特提斯外幔流層（軟流圈）層流控制了中國(guó)中、東部及鄰區(qū)的盆山成因和有序遷移。

此外， 洋陸作用的主方向不僅決定了盆地及其周邊山脈的弧形分布形式， 而且制約了洋陸系統(tǒng)共軛走滑調(diào)整構(gòu)造系統(tǒng)。例如， 印度洋中新世以來(lái)向北的不均勻擴(kuò)張作用導(dǎo)致恒河盆地以北形成三角形活動(dòng)地殼增厚區(qū)， 這個(gè)三角區(qū)東西兩側(cè)發(fā)育共軛的巨型走滑剪切帶， 其東界中新世以來(lái)的右行位移量達(dá)1100 km（李德威， 2008； Li， 2010）。恒河盆地南側(cè)為地勢(shì)較低的德干高原和溫迪亞山脈， 東西兩側(cè)山脈高度介于盆地南北兩側(cè)山脈之間。

1.6地球及其子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式

大量事實(shí)表明， 地球及其子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式不只是槽臺(tái)學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)的垂直運(yùn)動(dòng)和板塊學(xué)說(shuō)強(qiáng)調(diào)的水平運(yùn)動(dòng)， 而是多級(jí)垂平轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)， 表現(xiàn)為多種形式的物質(zhì)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。筆者曾多次闡述過(guò)有關(guān)內(nèi)容（李德威， 1993， 1995， 2003， 2005， 2012， 2014a， 2014b）， 本文補(bǔ)充如下：

（1） 地球及其子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式和構(gòu)造活動(dòng)性主要取決于熱融化和熱軟化物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 熱融化產(chǎn)生構(gòu)造活性最強(qiáng)的巖漿和流體， 深源巖漿底辟上升是地球垂直運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿υ矗?南半球現(xiàn)代特提斯中巨型洋中脊的深部動(dòng)力可能源于內(nèi)幔流層（外核）巨量巖漿上升。熱軟化物質(zhì)以固態(tài)流變的方式發(fā)生層流及其韌性剪切變形， 不同層次的固態(tài)流變物質(zhì)流出與流入同步形成不同尺度的拗陷-隆起構(gòu)造地貌單元。

（2） 地球及其子系統(tǒng)水平運(yùn)動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)力是地球內(nèi)部三個(gè)軟流層固態(tài)流變物質(zhì)的順層流動(dòng)。據(jù)特提斯遷移規(guī)律、全球洋中脊南北半球發(fā)育程度的巨大差異及其大陸群向北大規(guī)模運(yùn)動(dòng)推斷， 地球最大的水平運(yùn)動(dòng)動(dòng)力可能來(lái)自?xún)?nèi)幔流層（外核）， 應(yīng)當(dāng)重新認(rèn)識(shí)內(nèi)幔流層的成份、物性、強(qiáng)度、溫度、密度、厚度、波速精細(xì)結(jié)構(gòu)及其巖漿垂向運(yùn)動(dòng)和半固態(tài)流變物質(zhì)順層流動(dòng)的規(guī)律和效應(yīng)， 解析地磁場(chǎng)的成因及其動(dòng)態(tài)演變和磁極遷移的機(jī)理。

（3） 地球系統(tǒng)和各子系統(tǒng)垂直運(yùn)動(dòng)與水平運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)取決于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)， 物質(zhì)運(yùn)動(dòng)取決于系統(tǒng)能量。對(duì)于大陸盆山物質(zhì)運(yùn)動(dòng)， 表淺層次物質(zhì)運(yùn)動(dòng)最顯著特征是山脈剝蝕物搬運(yùn)到盆地沉積，根據(jù)盆山地殼透鏡狀結(jié)構(gòu)及其分層流變規(guī)律、盆控山階段伸展構(gòu)造性質(zhì)和盆山地殼熱結(jié)構(gòu)、波速結(jié)構(gòu)和電性結(jié)構(gòu)， 推斷盆地下地殼在地幔異常熱能作用下熱軟化物質(zhì)韌性層流至造山帶， 形成盆山透鏡體狀結(jié)構(gòu)， 其上、下層次近水平方向的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)通過(guò)盆地地殼減薄、斷陷沉積和造山帶地殼加厚、巖漿底辟及其變質(zhì)核抬升剝露等垂直運(yùn)動(dòng)鏈接， 構(gòu)成盆山地殼物質(zhì)循環(huán)（李德威， 1993， 1995）。造山帶廣泛發(fā)育的變質(zhì)核雜巖是下地殼或中地殼巖漿上升帶動(dòng)深層變質(zhì)巖上升， 造成基底與蓋層之間角度不整合被同造山熱隆伸展構(gòu)造改造而成。因此， 大陸盆山伸展構(gòu)造的成因不是流行的地殼水平方向主動(dòng)伸展作用， 而是下地殼熱流物質(zhì)垂向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致中、上地殼水平伸展（李德威， 1995）， 陸內(nèi)盆地伸展構(gòu)造是外幔流層加厚底辟的結(jié)果。

洋陸系統(tǒng)與大陸盆山系統(tǒng)具有相似的垂平轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程， 大陸剝蝕物搬運(yùn)到海洋中沉積，大洋外幔流層（軟流圈）物質(zhì)從洋中脊側(cè)向流向大陸，這個(gè)過(guò)程必然伴生洋盆的減薄和大陸的垂向生長(zhǎng)（李德威， 2011， 2012， 2014b）。對(duì)于超洋陸系統(tǒng)， 可能是多期多組洋陸系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)幔流層（外核）定向?qū)恿骷捌涑?jí)上升流（如地幔墻、地幔柱）有序遷移所產(chǎn)生的全球構(gòu)造， 涉及到整個(gè)地球內(nèi)部的垂平轉(zhuǎn)換。

1.7地球及其子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

洋陸和盆山形成與演化過(guò)程中不同層塊的巖石力學(xué)性質(zhì)不同， 具有顯著不同的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（表 1）。對(duì)于洋陸體系， 在洋控陸階段， 由洋中脊和外幔流層（軟流圈）熱流物質(zhì)推動(dòng)的洋盆擴(kuò)張起主導(dǎo)作用， 大陸同向運(yùn)動(dòng)并同步被動(dòng)隆升， 從洋中脊向大陸方向運(yùn)動(dòng)速率遞減； 在洋陸相互作用階段，大洋與大陸相向運(yùn)動(dòng)， 洋陸邊界成為最強(qiáng)烈的構(gòu)造變形帶， 形成溝弧盆體系； 在陸控洋階段， 大洋因內(nèi)幔墻熱動(dòng)力消失而失去主動(dòng)擴(kuò)張能力， 大陸側(cè)向作用于不斷萎縮的大洋， 洋陸轉(zhuǎn)換帶成為擠壓構(gòu)造變形最強(qiáng)烈的地區(qū)， 最終形成由透鏡網(wǎng)絡(luò)、擠出式逆沖斷層、海相地層壓扁褶皺伴生軸面劈理、蛇綠巖片、構(gòu)造巖塊等組成的蛇綠混雜巖帶， 這一構(gòu)造過(guò)程不僅沒(méi)有碰撞造山， 而且擠壓之后發(fā)生伸展，縫合帶上疊加準(zhǔn)裂谷。

對(duì)于大陸盆山體系， 在盆控山、盆山相互作用和山控盆的構(gòu)造演化過(guò)程中， 下、中、上地殼物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)、方向和速度也發(fā)生規(guī)律性變化（李德威，1995； 李德威和紀(jì)云龍， 2000； 李德威等， 2009）。需要強(qiáng)調(diào)的是， 盆山四維非均勻物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同步受到洋陸非均勻物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的制約。

1.8地球及其子系統(tǒng)的物性特征

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)， 物質(zhì)的物理性質(zhì)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和流變作用的基礎(chǔ)。洋陸和盆山系統(tǒng)不同層塊的巖石物理性質(zhì)差異很大， 對(duì)地球分層流變和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響也很大。

影響巖石物理性質(zhì)的因子很多， 如巖石成分、溫度、圍壓、孔隙流體、時(shí)間及應(yīng)變速率等。對(duì)于強(qiáng)烈的熱動(dòng)力作用導(dǎo)致各種巖石熔融重力分異和分層重組的早期地球而言， 決定地球巖石物性及其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最為關(guān)鍵的因子是后期非均勻的熱結(jié)構(gòu)和熱演化。任何巖石都有熔點(diǎn)和沸點(diǎn)， 在特定溫壓下會(huì)發(fā)生固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之間的相變， 在不斷演變的地球熱狀態(tài)下發(fā)生不同形式的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和構(gòu)造變形。處于脆性固體狀態(tài)的巖石， 通常在應(yīng)力作用下發(fā)生脆性變形， 形成節(jié)理和斷層； 處于脆-韌性固態(tài)狀態(tài)巖石， 在應(yīng)力和熱動(dòng)力聯(lián)合作用就會(huì)發(fā)生韌脆性或脆韌性變形， 形成脆韌性剪切帶或雁列脈； 當(dāng)溫度達(dá)到巖石熔融溫度的三分之一， 巖石出現(xiàn)固態(tài)相變， 發(fā)生糜棱巖化， 出現(xiàn)韌性變形； 一旦溫度達(dá)到巖石熔融溫度的二分之一， 巖石發(fā)生超塑性變形，無(wú)需應(yīng)力作用而產(chǎn)生大規(guī)模的固態(tài)流變（Boullier and Gueguen， 1975）， 超塑性變形常見(jiàn)于韌性剪切帶中央（Twiss， 1976）。地球內(nèi)部三個(gè)軟流層普遍存在熱軟化的固態(tài)相變巖石或半固態(tài)流變巖石， 發(fā)生連續(xù)的韌性變形和超塑性流動(dòng)。由于韌性與脆性是完全相反的力學(xué)性質(zhì)， 因此， 不可能存在深大斷裂。與韌性剪切、超塑性流動(dòng)同樣重要甚至更加重要的特殊巖石物性及其運(yùn)動(dòng)方式是巖漿和熱液活動(dòng)， 溫度超過(guò)巖石熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之后產(chǎn)生大量的多源流體， 以垂直運(yùn)動(dòng)及其垂平轉(zhuǎn)換的方式與層流作用一起驅(qū)動(dòng)洋陸和盆山的形成和演化。

四維非均勻熱結(jié)構(gòu)是地球最顯著的特征。地球歷史上多次發(fā)生造洋造陸和造山造盆作用， 伴生強(qiáng)烈的構(gòu)造變形、巖漿活動(dòng)、成礦作用和熱災(zāi)害鏈， 是長(zhǎng)期熱能積累和短期熱能釋放的結(jié)果。在同一地質(zhì)時(shí)期， 各構(gòu)造單元也具有非均勻熱結(jié)構(gòu)， 由強(qiáng)烈的變形帶與較穩(wěn)定的塊體組合而成。例如， 現(xiàn)今典型的活動(dòng)帶包括南半球巨型洋中脊、環(huán)太平洋構(gòu)造帶、喜馬拉雅-阿爾卑斯帶等。從全球尺度來(lái)看， 以南半球由大西洋、印度洋、太平洋的洋中脊與近東西向現(xiàn)代特提斯洋中脊相連， 體現(xiàn)了南半球地球深部異常強(qiáng)烈的熱活動(dòng)， 并且在大地?zé)崃魃嫌兴憩F(xiàn)。汪洋等（1998）計(jì)算了全球熱流， 北半球?yàn)?74.0 mW/m2， 南半球?yàn)?9.3 mW/m2； 地幔熱流北半球?yàn)?2.7 mW/m2，南半球?yàn)?2.9 mW/m2。認(rèn)識(shí)南北半球在整體形態(tài)和地貌形態(tài)、熱狀態(tài)、洋陸分布、構(gòu)造屬性等方面的差異性和關(guān)聯(lián)性， 具有十分重要的地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)意義。

1.9地球及其子系統(tǒng)的分層流變

Ranalli and Murphy （1987）較早認(rèn)識(shí)到大陸巖石圈具有分層流變結(jié)構(gòu)。目前大量的地球物理資料和地質(zhì)現(xiàn)象支持大陸巖石圈分層流變。在活動(dòng)的大陸內(nèi)部下地殼發(fā)育低速層和低阻層， 常見(jiàn)面狀分布的埃達(dá)克質(zhì)巖漿巖和帶狀分布的中下地殼韌性剪切帶。大陸下地殼韌性流動(dòng)是筆者建立下地殼層流驅(qū)動(dòng)盆山耦合的基礎(chǔ)（李德威， 1993， 1995）。

實(shí)際上， 固體地球概念應(yīng)當(dāng)重新認(rèn)識(shí)， 因?yàn)榈厍騼?nèi)部存在大量的流體， 并以不同的方式發(fā)生運(yùn)動(dòng)，成為保持地球活性的根本。另一個(gè)值得探討的重大科學(xué)問(wèn)題是地球三個(gè)主要流層對(duì)地球內(nèi)部分層結(jié)構(gòu)及其隆拗構(gòu)造單元起什么作用。物性非均勻的地球在熱動(dòng)力作用下形成流層， 發(fā)生熔融、部分熔融和固態(tài)流變， 熔融物質(zhì)（巖漿）在浮力作用下垂向運(yùn)動(dòng)，固態(tài)、半固態(tài)流變物質(zhì)在重力、層間剪切力作用下發(fā)生順層韌性流動(dòng)和塑性變形， 它們是產(chǎn)生超洋陸、洋陸和大陸盆山結(jié)構(gòu)的共同機(jī)理。因此， 地球多級(jí)分層流變是十分重要的研究方向， 涉及到地球系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的物質(zhì)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、電磁場(chǎng)、引力場(chǎng)等廣泛領(lǐng)域， 對(duì)比較行星學(xué)、比較宇宙學(xué)的研究也有啟迪意義。由于涉及的內(nèi)容和問(wèn)題很多， 限于篇幅， 本文不再詳述。

1.10地球及其子系統(tǒng)的構(gòu)造演化

關(guān)于洋陸和盆山的同步構(gòu)造演化， 論述較多（李德威， 1995， 2008）， 還需強(qiáng)調(diào)以下三點(diǎn)：

（1） 大陸任何構(gòu)造區(qū)域都是多尺度構(gòu)造地貌疊加演化的結(jié)果， 一般經(jīng)歷了三個(gè)階段的地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程： 第一個(gè)階段是基底形成與演化階段， 還可分為結(jié)晶基底和褶皺基底形成期， 太古宙到古元古代通常是結(jié)晶基底， 中新元古代多為褶皺基底， 二者之間原始接觸關(guān)系為角度不整合， 后來(lái)常被順層滑脫拆離作用改造； 第二個(gè)階段是洋陸同步演化， 如果基底之上的沉積蓋層為海相地層， 不管有無(wú)蛇綠巖組合或火山巖夾層， 說(shuō)明該區(qū)及鄰區(qū)同期存在古海洋系統(tǒng)， 在特定區(qū)域必然存在同期的古陸， 基底與海相沉積蓋層之間的原始接觸關(guān)系也是角度不整合，在后期的造山成盆過(guò)程中多被順層滑脫拆離斷層改造。如果基底之上的沉積蓋層為陸相地層， 其間通常缺失大量地層， 說(shuō)明該區(qū)長(zhǎng)期處于剝蝕狀態(tài)， 為古陸環(huán)境， 鄰區(qū)同期存在古海洋； 第三個(gè)階段是盆山同步演化， 大陸盆山系統(tǒng)疊加在先期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的古洋陸系統(tǒng)之上。從洋陸和盆山幾何學(xué)分析可知， 后期形成的盆山與該區(qū)先期形成的洋陸在成因上沒(méi)有關(guān)聯(lián)性， 而是受控于盆山系統(tǒng)鄰近洋盆同期的外幔層流作用。

（2） 洋陸和盆山各自都是同步演化， 均可分解為三個(gè)構(gòu)造作用階段， 其基本特征見(jiàn)表2。

由于地球結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的復(fù)雜性， 同一洋陸體系同期不同區(qū)段可表現(xiàn)出不同的洋陸作用方式。例如，印度洋與歐亞大陸之間， 以南北構(gòu)造帶和東經(jīng) 90°海嶺或我們命名的東亞右行走滑剪切帶（李德威等，2014）為界， 中新世以來(lái)其西側(cè)為洋控陸， 東側(cè)是洋陸相互作用， 造成這種構(gòu)造局面的原因是中新世以來(lái)華南和東南亞與青藏高原及鄰區(qū)的運(yùn)動(dòng)方向相反，華南和東南亞向南異常運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源主要有兩個(gè)：一是從東構(gòu)造結(jié)流出的青藏高原地殼剩余物質(zhì)以地殼洪積扇的方式向 SSE方向流展； 二是燕山期以來(lái)華北盆地(包括渤海)之下外幔流層加厚及其底辟作用推動(dòng)華北地殼伸展，華南向南運(yùn)動(dòng)，造成秦嶺晉寧期松樹(shù)溝蛇綠混雜巖帶、加里東期丹鳳蛇綠混雜巖帶、印支期勉略蛇綠混雜巖帶沒(méi)有沿走向延伸至大別山，可能向南位移。此外， 南海的擴(kuò)張也有一定的作用。

（3） 超洋陸體系的形成和演化是多期洋陸體系定向遷移的結(jié)果， 其深層動(dòng)力可能源于內(nèi)幔流層（外核）匯流形成的內(nèi)幔墻發(fā)生熱隆伸展。原特提斯、古特提斯、中特提斯、新特提斯和現(xiàn)代特提斯向南有序遷移， 造成歐亞大陸不斷向南側(cè)向生長(zhǎng)， 最終將形成北半球超大陸和南半球超大洋。

2　構(gòu)造模型

要全面、深刻認(rèn)識(shí)開(kāi)放復(fù)雜地球系統(tǒng)， 應(yīng)當(dāng)以系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)哲學(xué)為指導(dǎo)。地球系統(tǒng)及其各子系統(tǒng)之間和地球與外界之間不斷發(fā)生能量和物質(zhì)交換，產(chǎn)生有序的時(shí)空結(jié)構(gòu)， 是地球系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和宇宙系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的核心。本文僅討論地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其能量傳輸過(guò)程， 初步建立大陸盆山、洋陸和超洋陸關(guān)聯(lián)成因的地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模式如圖3、圖4所示。其要點(diǎn)概括為： 地核 （即通常的地球內(nèi)核）偏離地心（黃定華等， 2001）， 由此引起內(nèi)幔流層（即通常的外核）熱流物質(zhì)順層流動(dòng)， 在偏心的另一側(cè)內(nèi)幔流層形成匯流， 巨量深源巖漿墻狀上升，構(gòu)成全球尺度的內(nèi)幔墻， 這種超級(jí)深地幔墻不對(duì)稱(chēng)擴(kuò)張， 主流方向一側(cè)形成分支內(nèi)幔墻， 形成全球尺度和區(qū)域尺度的洋中脊， 并以三聯(lián)點(diǎn)相連， 導(dǎo)致外幔流層（即通常的軟流圈）非均勻?qū)恿鳎?引起陸殼拉伸減薄， 驅(qū)動(dòng)洋盆擴(kuò)張， 推動(dòng)周邊大陸運(yùn)動(dòng)。外幔流層半固態(tài)流變物質(zhì)順層流動(dòng)引起相關(guān)大陸的垂向生長(zhǎng)， 熱流物質(zhì)局部加厚形成墻狀、柱狀軟流體， 分別稱(chēng)為外幔墻和外幔柱。外幔墻底辟作用驅(qū)動(dòng)大陸下地殼層流熱流物質(zhì)向兩側(cè)流動(dòng)， 形成大陸裂谷及其兩側(cè)山脈。外幔柱底辟作用驅(qū)動(dòng)大陸下地殼向四周非均勻流動(dòng)， 形成陸內(nèi)盆地及其周邊山脈。外幔層流還造成深地幔柱（或內(nèi)幔柱）之上的洋島發(fā)生夏威夷式定向遷移。多期內(nèi)幔墻定向遷移， 大陸群相繼側(cè)向生長(zhǎng)， 最終形成超大洋-超大陸結(jié)構(gòu)， 同時(shí)鑄成地球梨形結(jié)構(gòu)， 超大洋對(duì)應(yīng)梨形地球膨大部位， 超大陸對(duì)應(yīng)梨形地球縮小部位。

表2　洋陸、盆山三階段同步演化的基本特征Table 2 Basic features of ocean-continent， basin-mountain in the three stages of synchronous evolution

圖3　地球?qū)恿?、南半球?nèi)幔墻及其不對(duì)稱(chēng)地球成因示意圖Fig.3 A schematic plot showing mechanism for laminar flow in the Earth， the internal mantle （outer core） wall in the southern hemisphere and the asymmetric Earth

圖4　外幔（軟流圈）層流和大陸下地殼層流及洋陸與盆山的關(guān)聯(lián)成因模式圖Fig.4 A model showing the correlational mechanism between ocean-continent and basin-mountain driven by laminar flow of outer mantle （asthenosphere） and the lower continental crust

從系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)哲學(xué)角度概括地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模式的基本特征如下：

（1） 整體性。李德威（1997）認(rèn)為： “地球是一個(gè)多級(jí)分層控制系統(tǒng)， 表現(xiàn)為地球內(nèi)部不同深度、不同尺度的軟流層的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)控制其上強(qiáng)度較大的固體圈層的構(gòu)造活動(dòng)?！苯又岢隽说厍蛳到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)（李德威， 2005， 2011， 2012， 2014a， 2014b）， 將開(kāi)放復(fù)雜地球巨系統(tǒng)分為地球內(nèi)部系統(tǒng)、地球表層系統(tǒng)、地球外部系統(tǒng)等三個(gè)子系統(tǒng)， 地球系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、各子系統(tǒng)之間的耦合邊界、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力來(lái)源、耦合機(jī)制及其與自然災(zāi)害、環(huán)境演變之間存在內(nèi)在聯(lián)系。本文論述的地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)試圖系統(tǒng)地闡明地球內(nèi)部三個(gè)軟流層水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為垂直運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造過(guò)程及其超洋陸、洋陸和盆山同步形成與演化的關(guān)聯(lián)規(guī)律。

（2） 層次性。眾所周知， 地球結(jié)構(gòu)具分層性。這種物性分層可能源于熱熔化物質(zhì)的重力分異及其動(dòng)態(tài)調(diào)整。從系統(tǒng)哲學(xué)來(lái)看， 地球是由時(shí)空、物質(zhì)和能量三個(gè)層次組合而成， 三個(gè)層次不同量級(jí)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生三個(gè)尺度的隆拗組合， 由地球深層熱動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而成。本文強(qiáng)調(diào)內(nèi)幔流層（外核）及內(nèi)幔墻的熱動(dòng)力作用是地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的核心， 主導(dǎo)全球超洋陸結(jié)構(gòu)， 并制約洋陸和盆山的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。內(nèi)幔流層在南半球匯流形成近東西走向的內(nèi)幔墻， 產(chǎn)生現(xiàn)代特提斯； 南半球內(nèi)幔墻向北強(qiáng)烈非均勻擴(kuò)張， 產(chǎn)生三個(gè)近南北走向的內(nèi)幔墻， 內(nèi)幔墻底辟導(dǎo)致外幔流層順層流動(dòng)， 造成太平洋、印度洋和大西洋的擴(kuò)張及其洋陸耦合， 并向超洋陸方向的發(fā)展； 外幔流層非均勻流入大陸垂向生長(zhǎng)， 當(dāng)熱流物質(zhì)局部加厚，底辟上升， 造成大陸內(nèi)部下地殼層流及其盆山耦合。當(dāng)大洋外幔流層熱動(dòng)力減弱， 相鄰生長(zhǎng)的大陸反向作用于大洋， 進(jìn)入洋陸相互作用階段， 形成大陸邊緣盆山結(jié)構(gòu)（溝弧盆體系）。例如， 東太平洋內(nèi)幔墻不僅形成洋中脊， 還導(dǎo)致外幔流層非均勻流動(dòng)，流經(jīng)西太平洋的主流及擴(kuò)張方向?yàn)?NW向， 由此產(chǎn)生夏威夷式島鏈遷移、濱太平洋西北部大陸邊緣盆山結(jié)構(gòu)和太平洋北部?jī)蓚?cè)巨型共軛走滑斷層系-郯廬左行走滑斷層與圣安德烈斯右行走滑斷層（圖 1），并與華北及鄰區(qū)廣泛發(fā)育的NW向礦物拉伸線理及下地殼上地幔波速和電性各向異性有關(guān)， 也是華北與華南在白堊紀(jì)中國(guó)東部統(tǒng)一盆山體系形成之后新生代構(gòu)造分異演化、華北地殼伸展與華南地殼擠壓、東南亞向南運(yùn)動(dòng)的深層原因。

（3） 有機(jī)性。像人體一樣， 地球是一個(gè)完美的自組織生命系統(tǒng)： 有如人體心臟的內(nèi)幔流層與其關(guān)聯(lián)的層狀、墻狀、柱狀、管狀、脈狀熱液流動(dòng)構(gòu)成地球的血液循環(huán)系統(tǒng)， “血管”中各種熱流體非均勻流動(dòng)使地球充滿(mǎn)活力； 以熱動(dòng)力為主導(dǎo)的多源動(dòng)力是控制地球及其子系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)； 地外物質(zhì)和能量的輸入和地球內(nèi)部二氧化碳、甲烷、水汽等排放是地球的呼吸系統(tǒng)； 地球各子系統(tǒng)固-液-氣相變是地球的內(nèi)分泌系統(tǒng)， 流體對(duì)地球系統(tǒng)代謝和機(jī)能起調(diào)節(jié)作用； 巖漿從墻狀、柱狀、管狀、脈狀通道中噴發(fā)和地下水沿著斷層或巖性界面溢出是地球的泌尿系統(tǒng)； 地球消化系統(tǒng)表現(xiàn)在地球從宇宙環(huán)境中汲取養(yǎng)分， 通過(guò)成礦成藏、熱災(zāi)害鏈等方式消耗能量； 超洋陸體系下新生洋陸及其相關(guān)盆山的誕生， 體現(xiàn)了地球的“生殖”能力。除宇宙因素外， 地球放射性元素生熱對(duì)地球自創(chuàng)生或自激活及其各子系統(tǒng)自調(diào)節(jié)、自復(fù)制起決定性作用， 在地球熱演化進(jìn)程中地球同樣會(huì)經(jīng)歷新生、幼年、童年、青年、中年、老年和死亡的演變過(guò)程， 正常成長(zhǎng)過(guò)程中時(shí)顯病態(tài)， 過(guò)度發(fā)熱形成巨型熱災(zāi)害鏈， 導(dǎo)致生物滅絕。因此， 人類(lèi)應(yīng)當(dāng)客觀分析地球的生理和病理現(xiàn)象和宇宙環(huán)境，致力于健康完美的地球。

（4） 自相似性。盆山、洋陸、超洋陸在結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式、機(jī)理和演化上均可類(lèi)比。三個(gè)尺度的隆拗組合都具有相應(yīng)的分層流變結(jié)構(gòu)及其垂平構(gòu)造轉(zhuǎn)換。三個(gè)軟流層熱流物質(zhì)流失成拗陷區(qū)，軟流層熱流物質(zhì)流入成隆起區(qū)， 經(jīng)歷從拗陷區(qū)熱隆伸展為主導(dǎo)的拗控隆到拗陷區(qū)熱隆動(dòng)力消減和消失之后的隆拗相互作用和隆控拗三階段演變過(guò)程。與盆山過(guò)程相似， 大洋的形成是外幔流層層流作用帶動(dòng)先存陸殼拉伸減薄， 而不是海底擴(kuò)張及其蛇綠巖套式洋殼對(duì)稱(chēng)生長(zhǎng)。

（5） 關(guān)聯(lián)性。地球內(nèi)部各子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性表現(xiàn)在各個(gè)方面， 其中垂直運(yùn)動(dòng)與水平運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換構(gòu)成多尺度循環(huán)運(yùn)動(dòng)是本質(zhì)。盆山、洋陸與超洋陸的關(guān)聯(lián)發(fā)展貫穿地球演化的整個(gè)歷史過(guò)程。中新世以來(lái)中國(guó)及鄰區(qū)多層次構(gòu)造的關(guān)聯(lián)作用表現(xiàn)在： 恒河盆地下地殼向北層流造成青藏高原及周邊三角形活動(dòng)地殼加厚隆升， 由此造成中國(guó)東西部地貌反轉(zhuǎn)， 三角形地殼加厚區(qū)兩側(cè)發(fā)育共軛的走滑剪切帶， 這些陸內(nèi)構(gòu)造過(guò)程都與現(xiàn)代特提斯和印度洋的三聯(lián)點(diǎn)指示外幔流層熱流物質(zhì)向北運(yùn)動(dòng)的方向一致。中國(guó)中部和東部受燕山早期和晚期西太平洋（可能與中、新特提斯有關(guān)）外幔層流不僅導(dǎo)致歐亞大陸東緣垂向生長(zhǎng)， 而且相繼形成中國(guó)中部侏羅紀(jì)和中國(guó)東部白堊紀(jì)的盆山系統(tǒng)。始新世以來(lái)， 東太平洋外幔流層向北西方向非均勻?qū)恿鳎?歐亞大陸與西太平洋相互作用形成大陸邊緣盆山系統(tǒng)， 非均勻流層中可能存在通向渤海的大型地幔韌性剪切帶， 朝 NW向流動(dòng)的地幔熱流物質(zhì)加厚并底辟上升， 導(dǎo)致渤海擴(kuò)張并推動(dòng)華南向南運(yùn)動(dòng)， 與青藏高原東構(gòu)造結(jié)流出的地殼物質(zhì)共同推動(dòng)?xùn)|南亞向南運(yùn)動(dòng)， 在印度洋東北部邊界出現(xiàn)洋陸相互作用， 形成溝弧盆體系。具有向北擴(kuò)張的印度洋、太平洋以及大西洋均向南開(kāi)口，近南北向洋中脊以三聯(lián)點(diǎn)方式與近東西向全球洋中脊連通， 構(gòu)成現(xiàn)代特提斯與分支洋盆相結(jié)合的萌超大洋結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻的驅(qū)動(dòng)下， 大陸群向北運(yùn)動(dòng)， 新生的超大陸-超大洋將誕生。

（6） 復(fù)雜性。地球是一個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。在浩瀚宇宙環(huán)境中的地球必然受到地外熱動(dòng)力、天體引力、宇宙電磁力、隕石撞擊力等的影響， 但是目前其作用機(jī)理及其規(guī)律不明， 在一定程度上具有渾沌、無(wú)序、模糊、隨機(jī)、突變等特征。地球內(nèi)部存在多級(jí)子系統(tǒng)， 它們之間的關(guān)系也較復(fù)雜， 具有多層次結(jié)構(gòu)、多相物質(zhì)作用和多種能量轉(zhuǎn)換， 處于混沌邊緣狀態(tài)。也就是說(shuō)， 這些復(fù)雜現(xiàn)象出現(xiàn)在有序與隨機(jī)的邊界處， 是典型的復(fù)雜巨系統(tǒng)?？傊?， 地球系統(tǒng)雖然復(fù)雜， 但是規(guī)律性強(qiáng)。初步認(rèn)為， 地球復(fù)雜性的根源在于開(kāi)放性， 地球系統(tǒng)及其子系統(tǒng)與外界環(huán)境存在物質(zhì)、能量交換， 產(chǎn)生動(dòng)態(tài)時(shí)空結(jié)構(gòu)， 是復(fù)雜的自組織演變過(guò)程。此外， 地球內(nèi)部的構(gòu)造作用也表現(xiàn)出多樣性和差異性， 例如， 印度洋北界東段強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)性與西段相對(duì)的構(gòu)造穩(wěn)定性存在鮮明反差， 這種同時(shí)同帶異樣構(gòu)造格局體現(xiàn)了洋陸作用和盆山作用的復(fù)雜性。

（7） 非均勻性。地球及其子系統(tǒng)的巖石組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和熱狀態(tài)普遍存在非均勻性， 展現(xiàn)出不同類(lèi)型的層塊組合和構(gòu)造形跡。本文強(qiáng)調(diào)地球內(nèi)部三級(jí)非均勻?qū)恿骷捌渌竭\(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換是非均勻熱構(gòu)造過(guò)程， 形成有成因聯(lián)系的大陸盆山、洋陸和超洋陸結(jié)構(gòu)。地球最顯著的構(gòu)造是面狀、線（帶）狀和點(diǎn)狀熱隆伸展構(gòu)造。最大一級(jí)面狀熱隆伸展構(gòu)造是超大洋， 其內(nèi)發(fā)育內(nèi)幔墻及其橫貫全球的超級(jí)洋中脊， 如南半球未來(lái)超大洋中現(xiàn)代特提斯近東西向主洋中脊（圖1）。洋盆外幔流層非均勻流動(dòng)形成地幔韌性剪切帶， 點(diǎn)狀熱隆伸展的地幔柱及其洋島定向遷移常發(fā)育在這種構(gòu)造薄弱帶。

（8） 主導(dǎo)性。地球及其子系統(tǒng)的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)及其構(gòu)造活動(dòng)取決于動(dòng)力， 其動(dòng)力系統(tǒng)是多源的， 包括熱動(dòng)力、重力、應(yīng)力、電磁力、科里奧利力、慣性離心力、天體引力、隕石撞擊力等等。從構(gòu)造活動(dòng)能力來(lái)看， 由強(qiáng)到弱的構(gòu)造變形序列是巖漿活動(dòng)、韌性流動(dòng)、塑性變形、脆韌性變形、韌脆性變形和脆性破裂。因此， 熱動(dòng)力可能是地球及其子系統(tǒng)形成和演變的主控因子。在熱能作用下， 巖石發(fā)生相變，由此改變巖石密度， 引發(fā)不同類(lèi)型的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)， 產(chǎn)生動(dòng)能和勢(shì)能。因此， 熱動(dòng)力對(duì)重力、引力、電磁力、應(yīng)力能夠起到派生、改變和轉(zhuǎn)換作用。在熱動(dòng)力作用下， 地球內(nèi)部的多級(jí)層流作用和各源區(qū)巖漿垂直流動(dòng)形成超洋陸、洋陸和大陸盆山系統(tǒng)。熱能對(duì)地球自然-生命的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)演變起調(diào)控作用， 熱流體有無(wú)決定了地球的生死， 熱流體的量級(jí)影響地球生物， 地球生命生長(zhǎng)于適量熱狀態(tài)， 突變于過(guò)量熱狀態(tài)， 消亡于衰竭熱狀態(tài)。

（9） 有序性。現(xiàn)今大陸地質(zhì)記錄反映地質(zhì)演化的目的性很強(qiáng)， 結(jié)晶基底、褶皺基底、海相地層和陸相地層的規(guī)律性組合及其相應(yīng)的構(gòu)造巖漿事件表明地球結(jié)構(gòu)不斷走向成熟。在（超）洋陸和盆山耦合構(gòu)造背景下， 多期、多類(lèi)物質(zhì)的再造和重組構(gòu)成不可逆地質(zhì)演變序列， 伴生生命從低級(jí)向高級(jí)的演化。地質(zhì)歷史上的洋陸遷移具有明確的方向性和伸縮轉(zhuǎn)換規(guī)律， 陸塊群并不是雜亂無(wú)章地隨意拼貼， 從新元古代末北半球超大洋和南半球超大陸結(jié)構(gòu)演變到未來(lái)北半球超大陸和南半球超大洋結(jié)構(gòu)是近東西走向的原特提斯、古特提斯、中特提斯、新特提斯和現(xiàn)代特提斯有序向南遷移的結(jié)果， 加里東期、海西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是區(qū)域性有序洋陸作用及其盆山耦合， 由此推斷： 顯生宙沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)聯(lián)合古陸（或泛大陸、超大陸）， 華夏與揚(yáng)子之間不存在NE向展布的師宗-彌勒結(jié)合帶， 也不存在塔里木、華北等孤零古陸塊并任意漂移。從熱災(zāi)害鏈來(lái)說(shuō)， 巨型熱災(zāi)害鏈一般經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)年至上億年時(shí)間段積累的熱能在百萬(wàn)至十萬(wàn)年時(shí)間段內(nèi)釋放， 在影響到全球的區(qū)域性洋陸作用及其相關(guān)的盆山作用下， 有序發(fā)生熱構(gòu)造和熱建造組合， 釋放巨量溫室氣體， 造成全球級(jí)環(huán)境惡化， 巨災(zāi)連發(fā)和群發(fā)導(dǎo)致生物大滅絕（李德威， 2014a， 2014b）。例如，白堊紀(jì)西太平洋向西強(qiáng)烈擴(kuò)張， 中國(guó)東北、山東、河南、浙江、廣東的一些陸相盆地中有序出現(xiàn)火山巖、含煤建造和磨拉石建造， 組成災(zāi)變地層系統(tǒng)； 同期以班-怒帶為代表的中特提斯發(fā)生洋陸轉(zhuǎn)換， 廣泛發(fā)育海相火山巖、生物碎屑灰?guī)r、含煤建造、蛇綠混雜巖、斷層巖、洋陸轉(zhuǎn)換型磨拉石建造， 始于超級(jí)火山巖漿活動(dòng)的鏈?zhǔn)綖?zāi)變事件導(dǎo)致海洋生物-陸生植物和陸生動(dòng)物（包括恐龍）的相繼滅絕。對(duì)于以唐山、汶川為代表的華北、西南微型熱災(zāi)害鏈而言，其演變規(guī)律一般包括跨年度干旱期、氣候異常波動(dòng)期和強(qiáng)震群發(fā)期。歸根到底， 地球的有序性主要取決于三級(jí)層流隆陷構(gòu)造的活動(dòng)性， 地球內(nèi)部三個(gè)軟流層熱流物質(zhì)的有序流動(dòng)和能量傳輸決定了超洋陸、洋陸和盆山的時(shí)空結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的構(gòu)造與建造組合， 其核心是能量從高能區(qū)不可逆?zhèn)鬏數(shù)降湍軈^(qū)，只能是深部構(gòu)造控制淺部構(gòu)造。地球的有序性體現(xiàn)了自然界的規(guī)律性和各種事件的可預(yù)測(cè)性， 因此，人類(lèi)不僅可以預(yù)測(cè)油氣、礦床、深層地?zé)崮?、地震、極端氣候事件等， 而且還可以預(yù)測(cè)地球及其子系統(tǒng)的演變狀態(tài)， 如未來(lái)超大洋-超大陸及其關(guān)聯(lián)事件。

（10） 階段性。平靜期與活動(dòng)期交替是地球及其子系統(tǒng)演化的基本規(guī)律。筆者總結(jié)了大陸從基底、洋陸到盆山的三階段演化規(guī)律（李德威， 2008）， 并闡述了洋陸和盆山系統(tǒng)拗控隆-拗隆相互作用-隆控拗三段論（李德威， 1995， 2014b）。從根本上講， 開(kāi)放地球系統(tǒng)不同尺度子系統(tǒng)能量聚散的動(dòng)態(tài)平衡決定了洋陸和盆山構(gòu)造活動(dòng)的周期和節(jié)律。地球內(nèi)部不同層塊熱能經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的積累和緩慢的連續(xù)性構(gòu)造變形， 達(dá)到臨界狀態(tài)或受到地外動(dòng)力觸發(fā)， 會(huì)發(fā)生不連續(xù)跳躍性事件， 這種突變性極大地改變了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)， 產(chǎn)生不同級(jí)次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、成礦作用、成藏作用和熱災(zāi)害鏈。

3　科學(xué)推斷

理論最大的威力在于預(yù)測(cè)。筆者曾準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了青藏高原南部多金屬成礦帶、礦集區(qū)和系列礦床（李德威， 1994）、西南地震（李德威等， 2013a； 李德威，2015）， 還預(yù)測(cè)華北將發(fā)生強(qiáng)震群（李德威等， 2013b），至今華北熱災(zāi)害鏈演變軌跡日趨明晰， 經(jīng)歷了跨年度干旱階段， 此后異常路徑臺(tái)風(fēng)、異常降雨、霧霾均已發(fā)生， 目前已經(jīng)進(jìn)入氣象異常波動(dòng)階段的晚期，2015年冬季發(fā)生了嚴(yán)重的冰凍， 即將轉(zhuǎn)入強(qiáng)震群發(fā)階段， 應(yīng)當(dāng)高度重視東北、運(yùn)城-大同-張家口-京津一帶、太行山東南緣的強(qiáng)震短臨預(yù)測(cè)。只要按熱流物理綜合預(yù)測(cè)思路（李德威， 2015）， 立即開(kāi)展熱流體關(guān)聯(lián)前兆異常天空地一體化立體監(jiān)測(cè)和流動(dòng)監(jiān)測(cè)，建設(shè)新型群測(cè)群防系統(tǒng)， 一定能夠取得有實(shí)效的短臨地震預(yù)測(cè)。此外， 2015年4月25日尼泊爾里氏8.1級(jí)地震也發(fā)生在筆者預(yù)測(cè)的青藏高原“熱河”俯沖式撞擊點(diǎn)上（李德威等， 2013a）。進(jìn)一步預(yù)測(cè)這條“熱河”北部的上沖式撞擊點(diǎn)（尼瑪、洞錯(cuò)一帶）以及青藏高原腹部相似撞擊點(diǎn)在2016年底之前可能發(fā)生里氏7級(jí)左右地震。

本文試圖以地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)思想為指導(dǎo)，宏觀認(rèn)識(shí)全球構(gòu)造， 下面僅對(duì)全球性重大地學(xué)事件及其關(guān)聯(lián)現(xiàn)象進(jìn)行概略性推斷， 初步提出如下十大科學(xué)猜想：

3.1現(xiàn)代特提斯及其內(nèi)幔墻

南半球近東西走向巨型洋中脊可能代表現(xiàn)代特提斯主洋盆， 這種全球尺度的洋中脊受控于內(nèi)幔墻。地核可能向北半球偏移， 內(nèi)幔巨量熱流物質(zhì)向南半球?qū)恿鳎?匯聚形成近東西走向的巨型內(nèi)幔墻，由于內(nèi)幔流層非均勻流動(dòng)， 從南半球東西向巨型內(nèi)幔墻向北半球方向形成三個(gè)分支內(nèi)幔墻， 帶動(dòng)?xùn)|太平洋、大西洋和印度洋的擴(kuò)張和陸塊群分北移動(dòng)，同步形成地球“南胖北瘦”的梨形結(jié)構(gòu)。

3.2未來(lái)超洋陸結(jié)構(gòu)

南半球現(xiàn)代特提斯與大西洋、印度洋、太平洋分支洋盆相連， 構(gòu)成了南半球超大洋的雛形?，F(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻及其非均勻擴(kuò)張作用主導(dǎo)未來(lái)超大陸和超大洋格局。印度洋南部三聯(lián)點(diǎn)可能是現(xiàn)代特提斯的主擴(kuò)張中心之一， 向北的擴(kuò)張力很強(qiáng)， 前方大陸地殼物質(zhì)顯著增厚， 并發(fā)育與擴(kuò)張方向吻合的巨型共軛走滑剪切帶。當(dāng)大西洋南側(cè)三聯(lián)點(diǎn)形成， 印度洋南部三聯(lián)點(diǎn)熱活動(dòng)同步加強(qiáng)， 東非就會(huì)發(fā)生大規(guī)模的伸展裂陷， 與印度洋連成一片， 形成大東洋，大東洋向北強(qiáng)烈擴(kuò)張， 東非、印度將成為大東洋新生的洋中脊， 太平洋隨之消亡， 大西洋同步消減，大東洋成為南半球超大洋向北的主要分支洋盆， 北半球超大陸同步形成， 伴生第六次生物絕滅。

在地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)思想指導(dǎo)下， 全球特提斯構(gòu)造古地理可動(dòng)態(tài)復(fù)原， 重塑未來(lái)超洋陸的演變過(guò)程。全球特提斯主洋盆近東西走向展布， 原特提斯、古特提斯、中特提斯和新特提斯存在類(lèi)似現(xiàn)代特提斯的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造， 例如， 古特提斯主體近東西向展布， 存在多個(gè)近南北向的分支洋（海）盆及其相應(yīng)的洋陸體系， 出現(xiàn)類(lèi)似于西太平洋的洋島和熱點(diǎn)遷移， 以早二疊世塔里木大火成巖省與中、晚二疊世峨眉山大火成巖省構(gòu)成的有序時(shí)空結(jié)構(gòu)為標(biāo)志。全球尺度的古洋盆相繼從北向南有序遷移演化， 地球從新元古代末北洋南陸轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥?lái)的南洋北陸，南半球超大洋和北半球超大陸是顯生宙的第一個(gè)超大洋-超大陸組合， 其間沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)超大陸（聯(lián)合大陸或泛大陸）。

3.3南美洲與南極洲從藕斷絲連到徹底分離

現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻向東的熱刺作用已經(jīng)將原本連通的南美洲和南極洲改造成轉(zhuǎn)折端向東突出的緊閉甚至等斜傾豎流變褶皺， 弧形流變陸塊群將經(jīng)過(guò)無(wú)根勾狀褶皺發(fā)展成洋中脊， 徹底分離南美洲大陸與南極洲大陸， 并連通整個(gè)南半球， 在大西洋南緣生成新的洋中脊三聯(lián)點(diǎn)?，F(xiàn)代特提斯地幔墻可能沿著走向順時(shí)針流動(dòng)，帶動(dòng)南極洲大陸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成南極洲巨型旋扭構(gòu)造。隨著大西洋三聯(lián)點(diǎn)的形成及其N(xiāo)NE向的主導(dǎo)擴(kuò)張作用不斷加強(qiáng)， 非洲大陸將形成與洋中脊擴(kuò)張方向配套的共軛走滑斷層（圖1）， 東非向大東洋方向演變。地中海并沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)大西洋和太平洋的威爾遜演化歷程。

3.4東、西太平洋及西太平洋消亡古洋盆

西太平洋與東太平洋在結(jié)構(gòu)、組成、形成和演化上存在很大的差別， 西太平洋內(nèi)可能存在強(qiáng)烈改造的中、新特提斯及其相關(guān)的古陸群， 中、新特提斯分支洋盆于侏羅紀(jì)和早白堊世外幔流層熱流物質(zhì)分別向 NW方向非均勻?qū)恿鳎?相繼在四川、鄂爾多斯、楚雄、思茅等侏羅紀(jì)伸展性盆地和松遼盆地、華北盆地、江漢盆地等白堊紀(jì)伸展性盆地的中央發(fā)生底辟作用， 先后形成中國(guó)中部陸內(nèi)盆山體系和中國(guó)東部陸內(nèi)盆山體系。與侏羅紀(jì)相比， 白堊紀(jì)構(gòu)造熱活動(dòng)強(qiáng)度有所降低， 盆山規(guī)模相對(duì)較小。古近紀(jì)以來(lái)， 歐亞大陸向東運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不斷增加， 同時(shí)東太平洋強(qiáng)烈擴(kuò)張， 歐亞大陸與西太平洋之間發(fā)生相向擠壓作用， 東太平洋外幔流層熱流物質(zhì)沿著北西方向不均勻?qū)恿鳎?一方面， 改造了熱活動(dòng)減弱的西太平洋， 在西太平洋地幔柱（可能由先期控制中、新特提斯的內(nèi)幔墻演變而成）上方形成一系列串珠狀洋島， 構(gòu)成熱點(diǎn)鏈； 另一方面， 外幔層流造成西太平洋洋殼向歐亞大陸俯沖， 外幔流層熱流物質(zhì)向西持續(xù)流動(dòng)撞擊到俯沖的洋殼， 引起俯沖洋殼的熔融和部分熔融， 形成鏈狀島?。òò⒘羯耆簫u， 千島群島， 日本群島， 琉球群島， 臺(tái)灣、菲律賓群島）， 并形成震源深度由洋向陸遞增的淺源至深源地震。此外，外幔熱流物質(zhì)繞過(guò)俯沖洋殼末端轉(zhuǎn)變成管狀上升流，形成弧后盆地。隨著洋陸相互作用階段向陸控洋階段有序演變， 西太平洋向西的運(yùn)動(dòng)速率上升到一個(gè)峰值后將不斷降低， 而歐亞大陸向東的運(yùn)動(dòng)速率將不斷增加。

3.5現(xiàn)代特提斯的擴(kuò)張效應(yīng)

現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻向北擴(kuò)張及南半球超大洋形成可能產(chǎn)生如下效應(yīng)： （1）隨著現(xiàn)代特提斯內(nèi)幔墻向北擴(kuò)張作用加強(qiáng)及其東太平洋近南北走向的內(nèi)幔墻持續(xù)向北作用， 地幔熱隆伸展導(dǎo)致北加州中央谷地像加利福尼亞灣一樣從陸盆發(fā)展成海盆再變成洋盆，最終整個(gè)北美大陸西緣將裂陷， 逐步演變成新生洋盆。在這個(gè)演變過(guò)程中， 地殼活動(dòng)性加強(qiáng)， 地質(zhì)演化尺度上熱災(zāi)害鏈級(jí)別呈增強(qiáng)趨勢(shì)。近來(lái)年加州出現(xiàn)跨年度干旱， 伴生森林大火， 是微型熱災(zāi)害鏈尺度強(qiáng)震群發(fā)的中長(zhǎng)期前兆； （2）現(xiàn)代特提斯超級(jí)內(nèi)幔墻向東擴(kuò)張將打通南美洲與南極洲之間的通道， 促進(jìn)南美洲大陸向北加速運(yùn)動(dòng)， 加勒比海和墨西哥灣將不斷萎縮并最終封閉， 美洲大陸在南北向擠壓作用下可能由現(xiàn)今的長(zhǎng)條狀變成短軸狀； （3）澳大利亞大陸作為現(xiàn)代特提斯向北漂流的“中流砥柱”， 隨著內(nèi)幔墻熱活動(dòng)的加強(qiáng)， 澳大利亞地?；罨l(fā)產(chǎn)流層，將加速向北運(yùn)動(dòng)， 與蘇門(mén)答臘島鏈發(fā)生弧陸碰撞。此外， 非洲大陸與歐亞大陸、南美與北美將拼合， 成為未來(lái)北半球超大陸演變過(guò)程中的首批重大地質(zhì)事件， 由此引起大型甚至巨型熱災(zāi)害鏈， 對(duì)全球生態(tài)環(huán)境造成極大的影響， 伴生生物銳減甚至生物滅絕；（4）現(xiàn)代特提斯近東西走向內(nèi)幔墻向南也有一定的擴(kuò)張力， 由此將造成北冰洋消失， 南極洲拼貼在歐亞大陸的北緣； （5）隨著印度洋外幔流層（軟流圈）向北的層流作用及其相關(guān)的恒河盆地下地殼向北的層流作用減弱， 青藏高原下地殼層流的動(dòng)能與地殼重力均衡之間將達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡， 青藏高原腹部將均衡隆升， 青藏高原周邊祁連山、昆侖山、喜馬拉雅等山脈將剝蝕下降， 青藏高原復(fù)合造山帶將呈現(xiàn)地殼透鏡體結(jié)構(gòu)； （6）在超洋陸形成過(guò)程中， 南半球進(jìn)一步變“胖”， 北半球進(jìn)一步變“瘦”， 地球梨形特征更加明顯。

3.6陸殼通過(guò)外幔層流形成大洋

大洋的成因是由于內(nèi)幔墻底辟導(dǎo)致外幔流層非均勻?qū)恿黩?qū)動(dòng)具有大陸結(jié)構(gòu)的地殼和上地幔頂部拉伸減薄， 因此， 除了與內(nèi)幔墻對(duì)應(yīng)的洋中脊和地幔柱對(duì)應(yīng)的洋島外， 洋殼其他區(qū)域與陸殼沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別， 只是厚度極度減小和地幔巖漿改造強(qiáng)烈而已， 這些區(qū)域的海相沉積地層之下應(yīng)當(dāng)普遍存在基底及陸殼巖石組合和多期構(gòu)造形跡。只有洋中脊及附近才有對(duì)稱(chēng)分布的磁條帶。洋中脊熱線和洋島熱點(diǎn)提供了極其強(qiáng)大的漿熱型和氣熱型地?zé)崮堋?/p>

3.7地球磁場(chǎng)和磁極移動(dòng)的形成機(jī)理

地球內(nèi)部多層次熱流物質(zhì)非均勻?qū)恿骷捌潆姶抛饔谜{(diào)控地球非均勻磁體的時(shí)空結(jié)構(gòu)， 關(guān)聯(lián)猜想有：（1）地核偏移激發(fā)熔點(diǎn)較低的內(nèi)幔流層物質(zhì)熔融并發(fā)生層流， 其熱流物質(zhì)平垂轉(zhuǎn)換相繼控制外幔和地殼物質(zhì)熔融、固態(tài)流變及其層流作用， 并帶動(dòng)其上固體圈層耦合運(yùn)動(dòng)， 形成超洋陸、洋陸和盆山尺度的動(dòng)態(tài)疊加磁場(chǎng)， 內(nèi)幔層流主導(dǎo)地球磁場(chǎng)， 外幔和下地殼層流產(chǎn)生局部磁場(chǎng)； （2）與南半球現(xiàn)代特提斯近東西向內(nèi)幔墻形成有關(guān)的內(nèi)幔流層四維非均勻?qū)恿鲃?dòng)構(gòu)成地球發(fā)電機(jī)， 確立地球的基本磁場(chǎng)， 內(nèi)幔流層近南北向?qū)恿髦鲗?dǎo)近東西走向的超大洋向南定向遷移， 多尺度非均勻?qū)恿髦萍s了地球磁極形成、磁力線分布和磁極移動(dòng)， 可能與地球沒(méi)有出現(xiàn)磁東極和磁西極、地球南北兩極附近磁場(chǎng)強(qiáng)度較大、穩(wěn)定性較差和磁力線近南北分布有關(guān)。磁極移動(dòng)及其倒轉(zhuǎn)可能與內(nèi)幔流層流動(dòng)強(qiáng)度改變和方向變化有關(guān)，內(nèi)幔層流平靜期與強(qiáng)烈期交替可能是地磁倒轉(zhuǎn)的主要因子， 也是地球不同尺度熱災(zāi)害鏈及其生物滅絕、銳減的主因； （3）太陽(yáng)風(fēng)不可能總是吹向不斷旋轉(zhuǎn)的地球南北兩極， 全球尺度內(nèi)幔流層近南北向主導(dǎo)性層流及其極地非均勻流動(dòng)產(chǎn)生的電磁效應(yīng)， 可能與極光的形成有關(guān)； （4）內(nèi)幔流層的粘度應(yīng)當(dāng)大于普遍認(rèn)為的水與瀝青的過(guò)渡狀態(tài)， 因?yàn)榈厍騼?nèi)部低粘度、低密度的巖漿會(huì)在浮力作用下發(fā)生垂向運(yùn)動(dòng)，推測(cè)內(nèi)幔流層主體是在半固態(tài)流變狀態(tài)下發(fā)生層流，由此產(chǎn)生基本地磁場(chǎng)。內(nèi)幔流層與下地殼和外幔流層的層流結(jié)構(gòu)和機(jī)理相似， 只是溫度更高、規(guī)模更大、粘性較低、動(dòng)力更強(qiáng)。內(nèi)幔流層頂部流體層可能影響到內(nèi)幔流層S波的速度， 需要深入探究?jī)?nèi)幔流層 S波為零的真實(shí)原因及其與物性之間的關(guān)系；（5）從新元古代末北半球超大洋和南半球超大陸構(gòu)造格局演變到未來(lái)北半球超大陸和南半球超大洋構(gòu)造格局是內(nèi)幔墻大幅度遷移及其內(nèi)幔流層流動(dòng)的結(jié)果，地球內(nèi)幔主流層熱流物質(zhì)順層流動(dòng)是地球發(fā)電機(jī)的核心， 產(chǎn)生地球基本磁場(chǎng)， 地球較淺層次軟流層的非均勻流動(dòng)產(chǎn)生局部地磁場(chǎng)； （6）天體作用和地球自轉(zhuǎn)影響到地球內(nèi)部三個(gè)軟流圈層與相鄰固體圈層之間發(fā)生不同程度的差異轉(zhuǎn)動(dòng)， 可能是歲差的形成機(jī)理； 軟流圈層中熱流物質(zhì)非均勻流動(dòng)還導(dǎo)致時(shí)緯殘差; (7)地球巨量動(dòng)態(tài)熱能可能來(lái)源于地球深部高壓高溫環(huán)境下發(fā)生的核聚變，氫、氦、氧、碳等元素聚變最終生成重元素鐵，從外幔沉入地核之中的鐵含量變化可能反映地球的熱演化和地球的生命演變，熱動(dòng)力及其物質(zhì)運(yùn)動(dòng)對(duì)地球磁場(chǎng)起決定作用; (8)在宇地作用力的觸動(dòng)下， 地球內(nèi)部局部熱流體活動(dòng)產(chǎn)生 6種尺度的熱災(zāi)害鏈， 相應(yīng)地出現(xiàn)不同程度的地質(zhì)-物理-化學(xué)-氣候-生態(tài)關(guān)聯(lián)異常（李德威， 2014b）， 磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的時(shí)空變化， 其中與生物滅絕有關(guān)的巨型熱災(zāi)害鏈電磁異常應(yīng)當(dāng)十分顯著。局域性、短時(shí)間、高強(qiáng)度的超微型熱災(zāi)害鏈的典型實(shí)例是百慕大事件。當(dāng)活動(dòng)海盆局部地幔熱流體短時(shí)期高強(qiáng)度異常流動(dòng)時(shí)， 地下、地面和空中會(huì)出現(xiàn)溫度、電磁、氣象等關(guān)聯(lián)異常， 導(dǎo)致羅盤(pán)和導(dǎo)航設(shè)備突然失靈、海洋風(fēng)暴和雷電急劇升級(jí)、洋流加速運(yùn)動(dòng)， 由此造成過(guò)往飛機(jī)和船舶神秘失蹤。

3.8宇地作用觸發(fā)地球突變事件

基本認(rèn)識(shí)了地球自身規(guī)律之后， 人類(lèi)的科學(xué)視野將轉(zhuǎn)向從宇宙角度認(rèn)識(shí)地球， 探索并解決一系列重大科學(xué)問(wèn)題， 例如， 地球和生命的起源、地宇能量和物質(zhì)交換及其統(tǒng)一場(chǎng)、地球洋陸定向遷移的外動(dòng)力作用、地球內(nèi)部磁場(chǎng)與地球外部磁場(chǎng)的疊加關(guān)系、從地震到超洋陸轉(zhuǎn)換不同時(shí)空尺度構(gòu)造活動(dòng)的天文觸發(fā)因子等。

3.9創(chuàng)立資源ˉ能源ˉ災(zāi)害ˉ環(huán)境ˉ工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的新體系

地學(xué)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用基礎(chǔ)理論新體系將融入實(shí)際應(yīng)用， 新地學(xué)革命帶動(dòng)資源、環(huán)境、災(zāi)害等關(guān)鍵技術(shù)難題的突破， 不斷改善地球生態(tài)環(huán)境， 更好地服務(wù)社會(huì)。內(nèi)幔墻、地幔柱非均勻熱活動(dòng)造成海洋水體熱狀態(tài)突變， 暖洋與冷洋的交替及其地域差異影響全球大尺度氣候變化， 洋陸之間、盆山之間、地氣之間、天地之間物質(zhì)和交換及其關(guān)聯(lián)災(zāi)害的科學(xué)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將成為現(xiàn)實(shí)。中國(guó)將率先通過(guò)熱災(zāi)害鏈和熱流體物理綜合預(yù)測(cè)體系率先實(shí)現(xiàn)短臨地震預(yù)測(cè)。多尺度熱隆伸展構(gòu)造帶是油氣田（特別是動(dòng)態(tài)無(wú)機(jī)生油生氣）、二氧化碳?xì)馓?、礦床、地?zé)岷偷貫?zāi)的集中區(qū)域， 將會(huì)實(shí)現(xiàn)聯(lián)勘共探同測(cè)互惠， 在提供安全保障的環(huán)境下大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益。盆山相互作用形成的推覆-滑覆體之下將發(fā)現(xiàn)許多超大型油氣田， 勘探范圍將延伸至俯沖型和仰沖型地震的震源（震中）帶， 如四川盆地西部邊界可達(dá)平武-汶川-蘆山等強(qiáng)震的震源（震中）一帶， 龍門(mén)山推覆體之下是有利的油氣成藏區(qū)。當(dāng)前以脆性活動(dòng)斷層作為安全評(píng)價(jià)基礎(chǔ)的重大工程和軍事基地建設(shè)存在極大的安全隱患， 以熱流異?；顒?dòng)為基礎(chǔ)的地殼或工程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)新體系將誕生。

3.10取熱減災(zāi)減排與第三次產(chǎn)業(yè)革命

前兩次產(chǎn)業(yè)革命的實(shí)質(zhì)是能源革命， 第三次產(chǎn)業(yè)革命必將是可再生清潔能源取代化石能源。地球內(nèi)部蘊(yùn)藏?zé)o限熱能， 無(wú)需“人造太陽(yáng)”。開(kāi)發(fā)地?zé)崮軆?yōu)越性極大， 通過(guò)沿著活動(dòng)地殼韌性剪切帶（“熱河”）梯級(jí)建設(shè)超級(jí)干熱巖地?zé)崮馨l(fā)電站， 中國(guó)將率先從“碳能時(shí)代”跨越式邁進(jìn)“地?zé)崮軙r(shí)代”， 引領(lǐng)第三次產(chǎn)業(yè)革命， 從根本上實(shí)現(xiàn)減災(zāi)減排（李德威， 2014b；李德威和王焰新， 2015）。

對(duì)地球和人類(lèi)而言， 這項(xiàng)宏偉工程還具有控?zé)嵴{(diào)溫減災(zāi)功能， 能夠基本消除微型熱災(zāi)害鏈， 有效降低小型熱災(zāi)害鏈的強(qiáng)度， 變害為寶（李德威， 2011，2014a， 2014b）， 從而實(shí)現(xiàn)從認(rèn)識(shí)熱災(zāi)害鏈到調(diào)控?zé)釣?zāi)害鏈的轉(zhuǎn)變， 改善地球生態(tài)環(huán)境。還要認(rèn)清巨型熱災(zāi)害鏈導(dǎo)致五次生物大滅絕與巨量的巖漿巖（特別是火山巖）、生物碎屑灰?guī)r、煤系地層、冰水沉積、蛇綠混雜巖、韌性和脆性斷層巖、洪積物等事件建造與構(gòu)造組合及其全球氣候生態(tài)環(huán)境變化之間的關(guān)聯(lián)性（李德威， 2014a， 2014b）， 查明熱動(dòng)力造成水汽、二氧化碳、甲烷非均勻巨量排放的自然機(jī)理及其與全球氣候變化、霧霾的關(guān)系， 研究宇宙系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和宇宙生態(tài)學(xué)， 制定人類(lèi)應(yīng)對(duì)中型、大型、巨型熱災(zāi)害鏈及其生物銳減和生物滅絕的宏偉藍(lán)圖。

4　初步結(jié)論

本文對(duì)關(guān)系到地學(xué)革命及其人類(lèi)生存的地球內(nèi)部三級(jí)層塊組合的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)構(gòu)造、關(guān)聯(lián)建造、關(guān)聯(lián)過(guò)程和關(guān)聯(lián)機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)明的、合理的、全新的解釋?zhuān)?初步探討了開(kāi)放的復(fù)雜地球巨系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)本體、構(gòu)造本質(zhì)、物質(zhì)本性和動(dòng)力本源，取得如下新認(rèn)識(shí)：

（1） 進(jìn)一步闡明了地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)， 對(duì)一些重大問(wèn)題和重要現(xiàn)象做出全新詮釋?zhuān)?地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新劃分及三個(gè)軟流圈層的流動(dòng)過(guò)程、關(guān)聯(lián)機(jī)理及其效應(yīng)， 內(nèi)幔流層（外核）、外幔流層（地幔軟流圈）和大陸下地殼熱流物質(zhì)順層流動(dòng)， 流失區(qū)域拗陷， 流入?yún)^(qū)域隆起， 深層控制淺層， 決定了超洋陸-洋陸-盆山體系的時(shí)空關(guān)系和關(guān)聯(lián)機(jī)理； 大陸垂向生長(zhǎng)和側(cè)向生長(zhǎng)的過(guò)程及其與洋盆形成與演化的關(guān)系； 南半球近東西走向的內(nèi)幔墻驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代特提斯及其北側(cè)的東太平洋、印度洋、大西洋向北擴(kuò)張， 有利于南半球超大洋和北半球超大陸的形成， 造成南北半球差異膨縮和地球梨形結(jié)構(gòu)。本文只涉及地球大地構(gòu)造單元三階段有序演化的形成階段， 對(duì)于盆山、洋陸和超洋陸的關(guān)聯(lián)演化過(guò)程及其機(jī)理， 將另文探討。

（2） 熱動(dòng)力及其熱流體是地球新陳代謝的基礎(chǔ)，地?zé)崮茯?qū)動(dòng)地球內(nèi)部三個(gè)流層熱流物質(zhì)從拗陷區(qū)流向隆起區(qū)， 相應(yīng)地形成時(shí)空、物質(zhì)和能量均關(guān)聯(lián)的盆山、洋陸和超洋陸結(jié)構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)的有機(jī)結(jié)合。因此， 構(gòu)造地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、海洋地質(zhì)和深部地質(zhì)的交叉滲透和綜合提升對(duì)于創(chuàng)建新大地構(gòu)造理論體系極其重要， 顛覆性地學(xué)創(chuàng)新理論可摧生顛覆性創(chuàng)新技術(shù)， 促進(jìn)資源、能源、減災(zāi)、環(huán)境的科技革命， 帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)革命。

（3） 從地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模式出發(fā)， 提出了十大科學(xué)猜想， 其中最重要的猜想是： 南半球洋相通、北半球陸相連的未來(lái)超洋陸構(gòu)造格架、形成機(jī)理和關(guān)聯(lián)效應(yīng)； 地球內(nèi)部軟流圈（特別是內(nèi)幔主流層）的層流作用導(dǎo)致地球磁場(chǎng)及磁極的動(dòng)態(tài)演變； 取熱減災(zāi)減排。筆者相信， 取熱減災(zāi)減排不只是猜想， 只要認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部物質(zhì)和能量傳輸規(guī)律， 轉(zhuǎn)變思想觀念， 一定能夠快速實(shí)現(xiàn)， 而且將會(huì)成為能源革命、減災(zāi)革命、環(huán)境革命、可持續(xù)發(fā)展和第三次產(chǎn)業(yè)革命的轉(zhuǎn)折點(diǎn)， 中國(guó)絕不可錯(cuò)失崛起良機(jī)！

致謝： 沒(méi)有繼承就沒(méi)有創(chuàng)新。本文涉及前人大量的研究成果， 包括沒(méi)有找到出處的地貌圖（本文圖1和圖2的底圖）。感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）楊巍然教授提出寶貴的修改意見(jiàn)。有關(guān)地球內(nèi)部系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)哲學(xué)部分， 與李喆進(jìn)行了交流。

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Correlation in Mechanism Among Three-levels of Uplift and Depression Driven by Laminar Flows in the Earth

LI Dewei
（School of Earth Sciences and Center for Tibetan Plateau Studies， China University of Geosciences （Wuhan），Wuhan 430074， Hubei， China）

This paper studies the regularity of time and space， matter and energy in the complex and open Earth system and its subsystems using analytical techniques in systems science and systems philosophy in an effort to solve many scientific problems that cannot be satisfactorily explained by the plate tectonics. The author integrates the basic features in geometry， kinematics， rheology， and evolutionary history of the ocean-continent systems and the related continental basin-mountain systems， establishes a preliminary unified dynamic mechanism， in which the formation of super ocean-super continent， ocean-continent and basin-mountain is driven by four-dimensional non-uniform laminar flow and by related tectonic conversion between horizontal movement and vertical movement of the outer core， mantle asthenosphere and active lower crust. The author also emphasizes that the thermal energy， which results in magma activity and solid state flow， is the main force of the tectonic activities of the Earth， demonstrates the law in material movement of the Earth subsystems at different thermal state， and proposes ten scientific conjectures， including the Modern Tethys in the southern hemisphere， the future super oceanic-continental patterns， the existence of Meso-Tethys and Neo-Tethys and their related continents in the western Pacific Ocean， the rifting of the western North America into the ocean， the dynamic superposition of magnetic fields and shift of magnetic poles of the Earth caused by the three-level non-uniform laminar flow geodynamo， and new production revolution driven by geothermal energy which will replace carbon energy. The author hopes that the results may lay the foundation for a new earth science theory， and provide new ideas for the mankind to improve the global environments.

earth interior system dynamics； modern Tethys； relative mechanism of super ocean-continent， oceancontinent and basin-mountain； three-level non-uniform laminar flow； cause of magnetic field on the Earth

P541

A

1001-1552（2016）04-0625-018

2015-08-08； 改回日期： 2016-05-16

李德威（1962-）， 男， 教授， 主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)及其在資源、災(zāi)害中的應(yīng)用研究。Email： dewei89@sina.com