李桂春,王曉珍
(中國煤炭地質(zhì)總局普查隊,江蘇 徐州市 221006)
目前已有許多有關巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的假說,可以說已有一個漫長曲折的探索之路,板塊構(gòu)造說并不是該路之終點,仍有繼續(xù)探索尋求真相的必要。
人們對各類地質(zhì)作用及盆地都非常熟悉,但還沒有認識到它們卻是巖石圈更新的外在表現(xiàn)及其證據(jù)。為此,很有必要在此提出,將各類地質(zhì)作用及盆地"溶入"巖石圈更新的,有關巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的,三合一的一個有關基礎地質(zhì)理論研究創(chuàng)新的課題:巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地。
“更新”意為破舊立新,巖石圈的更新則是指:老的巖石圈可通過多種方式在適宜的構(gòu)造環(huán)境下被“消減”,其消減物質(zhì)又可通過多種方式在適宜的構(gòu)造環(huán)境下“新增”於巖石圈中。巖石圈的更新有宏觀更新及微觀更新。在此提出巖石圈在慢慢地,時而激烈地更新著,其證據(jù)就是我們非常熟悉的,且很多是能耳聞目睹的,至今仍確實正在運行著的各類地質(zhì)作用及盆地。
(1)原由一:在外力地質(zhì)作用中,分為風化、剝蝕、搬運、沉積及成巖作用5個次級分類[1]。其中的風化、剝蝕及搬運作用應被視為是巖石圈的“消減”,而沉積和成巖作用則應被視為是巖石圈的"新增"。當風化剝蝕物質(zhì),即巖石圈的消減物質(zhì)被風卷起、被水浮起、進入生物體內(nèi)外及太空甚至其他星球后,就應相應地被視為是分別溶入了大氣圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后,就不再屬于巖石圈了。只有當巖石圈的消減物質(zhì)分別脫離了大氣圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后沉積下來,特別是沉積在相對低洼的各類盆地中后,隨著時間的推移,沉積層的逐漸增厚,再經(jīng)歷一系列的成巖甚至變質(zhì)作用后,更是于前面目全非,又以新的面貌成為巖石圈的新增部分。
(2)原由二:在內(nèi)力地質(zhì)作用中,又分為巖漿活動、變質(zhì)作用、地殼運動及地震4個次級分類[1]。其中的巖漿活動會導致圍巖的熔融,熔融其實就是巖石圈的“消減”,只有當熔融的巖漿冷凝形成新的巖石后,則應被視為是巖石圈的“新增”部分,熔融的巖漿時而還會攜帶著大量的圍巖碎屑沖入高空,進入大氣圈、水圈及生物圈,與外力地質(zhì)作用所導致的巖石圈的更新合為一體;其中的變質(zhì)作用為微觀更新,可使新老巖層的物理性質(zhì)及礦物成分發(fā)生改變;其中的地殼運動,因是為巖石圈的更新營造出所必須的構(gòu)造環(huán)境而產(chǎn)生的運動,為此也可被稱為是巖石圈的更新運動,在更新運動及巖漿活動中又有地震相伴隨。
(3)原因三:巖石圈的更新方式亦應為以外力及內(nèi)力地質(zhì)作用為主的兩種更新方式。兩種更新方式在巖石圈的上下不同部位分別,又時而相互聯(lián)合與配合地進行著;另外,還有可能存在著偶爾發(fā)生的太空式更新。其更新規(guī)律為由陸至海洋“總體”均為以消減為主逐漸過渡為以新增為主。
盆地是人類能在地表觀察到的地質(zhì)構(gòu)造。我們親眼看到,盆地中的盆緣及盆底處,是實施風化剝蝕式消減及沉積成巖式新增的最佳之地;我們還能親自觀測到,在大洋盆底及其周邊地區(qū)有火山噴發(fā)式消減及冷凝成巖式新增。為此,盆地是各類地質(zhì)作用實施的最佳之地,是巖石圈更新的外在表現(xiàn),又是巖石圈更新的最有力的證據(jù)。
總之,巖石圈的更新是巖石圈地質(zhì)演化的“本質(zhì)”,各類地質(zhì)作用及盆地則是其“本質(zhì)”的外在表現(xiàn)及其證據(jù)。
所以在此提出“巖石圈的更新構(gòu)造——盆地”的這樣一個設想及思路,一是因為地球上所有盆地的成因,均是由于地球內(nèi)部為了釋放所聚集的巨大能量,從而導致“破殼(巖石圈)造盆”所致;二是因地球自造的盆地是由盆緣和盆底兩大部分組成,其中的盆緣是以壓性構(gòu)造為主,盆底則是以張性構(gòu)造為主,故盆地是集壓性、張性及其派生構(gòu)造為一體的構(gòu)造;三是因盆地本身就是一個為巖石圈更新所營造的最佳的構(gòu)造環(huán)境及場所,致使其中的盆緣是以消減為主,而盆底則是以新增為主,這種更新現(xiàn)象有的是人類能夠直接觀測到的;四是在造盆過程中始終有巖石圈的更新相伴隨等。為此,很有必要在此提出,能將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的三方為一體的“巖石圈的更新構(gòu)造——盆地”,為繼續(xù)探討全球大地構(gòu)造的成因,提供分析研討的一條新的設想及思路。
根據(jù)已被地學界認可的巖石圈的地表形態(tài)與其底界面的形態(tài)總體呈鏡像關系的事實,甚至有的學者則將這種“呈鏡像關系”形象地稱為“巖石圈的香腸化”[2],又據(jù)“地球一級的地貌單元是大洋和大陸,地球二級地貌單元是盆地與山脈,它們是地球系統(tǒng)最重要的、最基本的構(gòu)造單元”[3]的論述,作出圖1及圖2后,再根據(jù)兩個圖來分析探討盆地的形成及演化過程。
盆地的形成與演化過程主要可分為以拉伸擴張及收(壓)縮期為主的兩個主要階段。因有盆必有緣,所以講述盆地的形成及演化過程,亦即為講述盆底及盆緣的形成及演化過程。
從圖1可看出,巖石圈的上表面及下底面形態(tài)的變化,總體可被認為其是由大洋盆底與大陸(盆緣)所組成。在圖2中,我們親眼所見的大陸(盆緣)中亦含有規(guī)模較小的次級局部盆地。無論是大洋盆地還是次級局部盆地,在拉伸擴張期,其上下形態(tài)猶如兩個相互對應的一個開口朝上,一個開口朝下的兩個盆;在收(壓)縮期,盆地會收縮變窄,盆底則會變厚。大洋盆地與次級局部盆地在形成過程中有著何種內(nèi)在聯(lián)系?下面將從巖石圈更新的角度,分析探討大洋盆地的主要形成及演化過程開始。
2.1.1 大洋盆地的形成與演化過程
任紀舜提出:“所謂的構(gòu)造運動,并不僅僅是地球表層的物質(zhì)運動,而更重要的是地幔物質(zhì)的反映”[4]。為此,大洋盆地的形成與演化過程,必與軟流圈物質(zhì)及巖石圈的流“蠕”及運動方向密切相關,尚需根據(jù)圖1,對其流(蠕)及運動方向首先作出推測。
2.1.1.1 對軟流圈物質(zhì)流(蠕)動方向的推測
因軟流圈是地球內(nèi)部能量聚集并由此進行能量釋放的圈層,故很早就引起了許多學者們對軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動方向,即流(蠕)動模式的關注及推測。霍普金斯(W. Hopkins)于1839年就已提出地殼下部存在著物質(zhì)對流,后相繼又有許多學者提出及論述過“地幔對流機制模式”[4-5]。因“一般認為,地幔對流是由溫度差或密度差引起的”[4],而軟流圈是一個承壓層,其內(nèi)物質(zhì)的對流是啟動不起來的。為此,尚需在此根據(jù)圖1提出與“對流機制模式”不同的“壓力驅(qū)動模式”。
圖1中的A1及A3處是較厚的大陸巖石圈,C1及C3處是其底界面,而A2處是相對較薄的大洋巖石圈,C2處是其底界面,C1及C3處向下的壓力肯定比C2處大。軟流圈不但是個承壓層,而且還儲備著巨大的能量,其中的包括被熔融消減的物質(zhì)在內(nèi)的物質(zhì),不可能是靜止不動的,必定會尋找壓力最小處為突破口,以求釋放內(nèi)部所聚集的巨大能量。因此推測:由陸至海洋,隨著巖石圈厚度的“總體”逐漸變薄,其下的軟流圈物質(zhì)所承受的壓力也就越來越小,其中的物質(zhì)亦應像承壓水一樣,總體是由高壓處向低壓處流(蠕)動,即由大陸巖石圈底流(蠕)動向大洋巖石圈底,與其上川流不息的,并攜帶著大量被剝蝕消減物質(zhì)的地表水亦流向海洋呈上下相呼應,如圖1中的B線及C線所示。
2.1.1.2 對巖石圈運動方向的推測
A——巖石圈:A1及A3——大陸巖石圈,亦為大洋盆地的盆緣,是以收縮增厚及消減為主的區(qū)域;A2——大洋巖石圈,大洋盆地的盆底,以拉伸擴張變薄及新增為主的區(qū)域。B線——由陸向海洋地形由高變低的總體坡度方向線;第一種更新方式中的消減物質(zhì)及新增部分總體運行方向線。b1及b3——大陸巖石圈的頂界點;b2——大洋巖石圈的頂界點。C線——巖石圈的底界面由陸向海洋方向的總體仰起及軟流圈物質(zhì)流(蠕)動方向線;第二種更新方式中的消減物質(zhì)隨軟流圈物質(zhì)流(蠕)動及新增部分總體運行方向線。c1及c3——大陸巖石圈的底界點;c2——大洋巖石圈的底界點。D線——巖石圈在下滑力(重力傾斜分力)及其反作用力的綜合作用下的總體運行方向示意線。圖1 大洋盆地的形成及巖石圈更新示意圖Figure 1 A schematic diagram of oceanic basin formation and lithosphere renovation
既然推測軟流圈物質(zhì)總體是由陸向海洋方向運行,那么,兩陸之間必有一呈相對運行的交匯區(qū)域,而兩海之間必有一呈相反運行的分離區(qū)域(圖1)。交匯區(qū)域的能量由于交匯聚集會持續(xù)升高,而分離區(qū)域的能量則由于分離而會持續(xù)降低。其上的巖石圈就會因交匯區(qū)域的能量持續(xù)升高而不斷地被抬高,就會因分離區(qū)域的能量持續(xù)地降低而下降,必會導致巖石圈分段(塊),且各分段(塊)巖石圈的底界面均呈由海洋向陸方的一個持續(xù)存在的“總體傾斜角度”,從而產(chǎn)生了朝向陸方的主要由重力所引發(fā)的“總體下滑力(重力傾斜分力)”。各分段(塊)巖石圈就會在持續(xù)存在的“總體下滑力”的作用下,各自向陸方運行,與其下的軟流圈物質(zhì)的總體流(蠕)動方向呈逆向。各分段(塊)巖石圈在向陸方呈相對運行的過程中, 產(chǎn)生了“總體拉伸擴張力”和 “總體收(壓)縮擠壓力”,從而導致了巖石圈在水平及垂直方向上的七對雙向作用的形成:處在軟流圈物質(zhì)運行交匯區(qū)域上方的巖石圈,可被稱為拉伸擴張區(qū)域,如圖1中的A2處;而處在分離區(qū)域上方的巖石圈,可被稱為收(壓)縮區(qū)域,如圖1中的A1及A3處。由于擴張區(qū)域巖石圈的兩側(cè)運行方向總體呈相反狀,故致使該處的巖石圈呈拉伸擴張變薄甚至“破殼(巖石圈)”狀,其下的軟流圈物質(zhì)甚至會在此持續(xù)上涌形成洋脊。變薄的方式是以大大小小的擴張性斷裂(或稱伸展構(gòu)造)及拉伸延展性變薄為主,從而導致該處巖石圈的底界面不斷地被抬高,而頂界面則會不斷地被降低的不同一界面的、垂直方向上的呈“相對的雙向作用”;由于收(壓)縮區(qū)域的巖石圈的兩側(cè)運行方向呈相對狀,在其前緣就會形成一個“總體強阻力位區(qū)”,如圖1中的A1及A3處,并逐漸呈收(壓)縮增厚狀,增厚的方式是以褶皺、疊覆式斷裂及塑柔性變形為主,從而導致該處的巖石圈的底界面不斷地被降低,而頂界面則會不斷地被抬高的不同一界面的、垂直方向上的呈“相背的雙向作用”,即以向下及向上增厚的方式騰出了空間,以便接受來自拉伸擴張區(qū)域的物質(zhì)(圖1)。在拉伸擴張區(qū)域中心至兩側(cè)甚至四周的收(壓)縮區(qū)域之間,存在著在水平方向上的,同一頂?shù)捉缑娴南陆蹬c上升及上升與下降的呈“相背的雙向作用”。由于存在著上述垂直方向上的三對及水平方向上的四對,一共七對呈相對及相背的雙向作用下,致使巖石圈呈透鏡體狀,即致使巖石圈在洋陸兩者間的上下地表高度及底面深度的差距, 致使其厚度及構(gòu)造特征上的差距及差異(圖1),再加上大洋巖石圈其實又是一個承壓層(因其上有海水儲集)等,導致收(壓)縮區(qū)域(大陸)及拉伸擴張區(qū)域(大洋)的巖石圈的頂?shù)捉缑娴母卟?,不斷地被加大而成為大洋盆?圖1中的c1-A1-b1、 c2-A2-b2及c3-A3-b3三處所示的高、低及厚度)。
上述對軟流圈物質(zhì)及巖石圈流(蠕)及運動方向的推測過程,亦即為大洋盆地的形成與演化過程。
由于地球存在著重力分異作用,故其內(nèi)的巖石圈亦會存在著分層現(xiàn)象,即“巖石圈本身也是一個層狀系統(tǒng)”[6],及“巖石圈和軟流圈的區(qū)別及相對滑動而形成的各種構(gòu)造構(gòu)成巖石圈中最大一級層狀構(gòu)造,亦稱層狀構(gòu)造。另外沿莫氏、康氏面滑動而形成的層狀構(gòu)造亦屬此范疇”[7],推測其由海向陸方運行的速度及增厚的方式是不同的,即由上至下層與層之間運行的速度會逐漸變慢,形成速度上的差異;層與層之間增厚的方式也會由上至下,由是以巖層的大大小小的褶皺及疊復斷裂式增厚為主,逐漸過渡為以收(壓)縮式塑柔性變形式增厚為主。
2.1.2 陸中次級局部盆地的形成及演化過程
次級局部盆地的形成及演化過程,與大洋盆地的形成及演化過程基本相同,只是在軟流圈物質(zhì)及巖石圈的流“蠕”及運動的方向及其規(guī)模上有“總體”及“局部”的差異,分析如下:
在圖2中的A為圖1中的A1或A3的放大部分。軟流圈物質(zhì)在“總體”由陸向海洋方流(蠕)動的過程中,由于其上對其壓力大小的差異,會呈波峰及波谷狀,如圖2中的C線。呈波峰上方的巖石圈為次級局部拉伸擴張變薄區(qū)域,如圖2中的A2、A4及A6處;呈波谷上方的巖石圈則為次級局部收(壓)縮增厚區(qū)域,亦即為次級局部阻力位區(qū),如圖2中的A1、A3及A5。由于波峰及波谷的存在,致使其上巖石圈底界面的傾斜亦發(fā)生“局部”改變,必會形成“局部下滑力”,導致“局部雙向作用”及次級局部盆地形成。這種次級局部盆地不僅僅發(fā)生在大陸(洋盆盆緣),亦會發(fā)生在大洋盆底。
推測發(fā)生在大洋盆底內(nèi)的次級局部盆地的初始階段,或是由呈地壘、地塹式組合排列的大至巨大型張性斷裂所構(gòu)成,此時或僅僅是盆地的雛形。隨著盆地的進一步形成與演化,地壘處或會演化成大洋盆地中的或具有洋脊的中心地帶,或會演化成大洋中的次級局部盆地的中心,或稱中央隆起;地塹處或會演化成大洋中的次級局部盆地的盆緣。
由于巖石圈總體是由海洋向陸方運行的,故其中的次級局部盆地總體亦由海洋向陸方運移,臨近陸方的海中的次級局部盆地將會逐次拼接于陸(初或為島弧);由海洋至陸是通過次級局部盆地,猶如臺階式的總體逐級增厚的(圖2);其盆地的性質(zhì)由海至陸,也由為以強拉伸擴張為主的,逐漸演變成為弱甚至無擴張的、完全呈收(壓)縮狀態(tài)的厚底盆地,即盆地的性質(zhì)也逐漸被克拉通化;盆地的規(guī)模也逐漸縮小甚至分裂,形成盆中盆,甚至還有可能再演變?yōu)楹E琛?/p>
上述各類盆地,就是將以重力為主作用于整個巖石圈的“總體及局部下滑力”所導致的構(gòu)造,也可叫“重力滑動構(gòu)造”,因它的“根帶為拉伸區(qū),前緣為擠壓區(qū),中部為過渡區(qū)”[8]的論斷,與上述的盆地的形成過程相吻合,也與“從斷塊運動和洋殼與陸殼發(fā)展關系分析,地殼運動的拉張作用可以相當于‘成洋’或‘造洋’作用,而擠壓作用相當于‘成陸’或‘造陸’作用”[9]的論斷相吻合。
A——大陸巖石圈:A1、A3及A5——大陸巖石圈中次級局部盆地的盆緣,是以收縮增厚及消減為主的區(qū)域; B線——由陸向海洋地形由高變低的總體坡度方向示意線;第一種更新方式中的消減物質(zhì)及新增部分總體運行方向示意線。b1、b3及b5——次級局部上盆緣已被消減部分;b2、b4及b6-次級局部盆底中的新增部分。C線——巖石圈的底界面由陸向海方的總體及次級局部仰起方向示意線;第二種更新方式中的消減物質(zhì)隨軟流圈物質(zhì)總體及次級局部流(蠕)動方向示意線;第二種更新方式中的新增部分總體及次級局部運行方向示意線。C1、C3及C5——次級盆地下盆緣已被消減部分;C2、C4及C6——次級盆地盆底中的新增部分。D線——大陸巖石圈沿局部次級下滑力(重力傾斜分力)及其反作用力的綜合作用下的局部運行方向示意線。Dz——該段巖石圈的總體運行方向。圖2 次級局部盆地的形成及巖石圈更新示意圖Figure 2 A schematic diagram of secondary local basin formation and lithosphere renovation
無論是大洋盆地還是次級局部盆地,其盆緣及盆底的構(gòu)造特征及厚度均不同:因盆緣是以壓性構(gòu)造為主,故其厚度厚且呈上下突出形,是最適宜上為風化剝蝕及下為熔融式的消減的構(gòu)造環(huán)境;因盆底是以張性構(gòu)造為主,故其厚度薄且呈上凹及下向上突形,是最適宜上為沉積及下為冷凝成巖式的新增的構(gòu)造環(huán)境。
大洋盆地是洋陸級盆地,其可涵蓋整個巖石圈。大洋盆地中的盆緣及盆底的構(gòu)造特征及其厚度有明顯的差異。
(1)洋盆盆緣的總體構(gòu)造特征:大陸巖石圈其實就是大洋盆地的盆緣。其主要的構(gòu)造特征是:總體是以收(壓)縮期盆地為主,以拉伸擴張期次級局部盆地為輔的區(qū)域,其中盆地的盆緣大多為造山帶。造山帶均是由以壓性構(gòu)造為主的大中型甚至巨型褶皺、疊覆式構(gòu)造所組成,其主要的構(gòu)造軸線亦大多平行于當時地質(zhì)歷史時期的海洋延展方向。
(2)洋盆盆底的總體構(gòu)造特征:大洋巖石圈其實就是大洋盆地的盆底。其主要的構(gòu)造特征是:大洋盆底內(nèi)以張性斷裂為主,褶皺及壓性斷裂為輔甚至無的區(qū)域,推測有的大洋盆底內(nèi)亦含有若干個以拉伸擴張期為主的次級局部盆地。
無論是洋盆盆緣還是盆底,其主要的構(gòu)造軸線亦大多平行于當時地質(zhì)歷史時期的海洋延展方向。
(3)洋盆盆緣及盆底的厚度差異:由于洋盆盆緣(大陸巖石圈)與盆底(大洋巖石圈)的構(gòu)造特征不同,故是導致兩者間的厚度有明顯差異的主要原因:盆緣要比盆底厚。兩者間一厚一薄的明顯差異的顯示及啟示:兩者間存在著互聯(lián)互動、遙相呼應及密不可分的關系,為此不能將兩者獨立地分離開來考慮及研判有關大地構(gòu)造問題,例如板塊構(gòu)造觀就是將兩者獨立地分離開來的最好的例證,因它關注的只是大洋盆地的盆底。
各類地質(zhì)作用的作用力是來自已知和未知的外力及內(nèi)力,又以內(nèi)力為主[1]的雙力源。為此,巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地的動力源亦應是由其外力及內(nèi)力雙力源,而又以內(nèi)力源為主的眾多力的綜合作用下所為。
該文所設想的軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動方向,是有起點及終點的、呈單程不歸的相背及相對運動的“壓力驅(qū)動模式”,起點是大陸巖石圈中多個最厚的部位,亦即總體阻力位區(qū),終點是大洋巖石圈中極薄弱的部位(圖3)。軟流圈物質(zhì)流(蠕)動的方向和速度是由巖石圈對其壓力差異的大小而決定的,其方向總是由壓力大流(蠕)動向壓力小的區(qū)域,其速度是壓力差異大就快,反之則慢。該模式較“對流機制模式”的優(yōu)點是:軟流圈物質(zhì)流(蠕)動的“壓力驅(qū)動模式”存在的可能性要大于由溫度差及密度差所引發(fā)的“地幔對流機制”。
在推測盆地的形成過程中,特別關注了由重力所引發(fā)的“下滑力”;“重力構(gòu)造學說是一個古老的構(gòu)造假說,……很有可能,一些重力滑動構(gòu)造乃是內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的綜合產(chǎn)物”[10],由此可見重力構(gòu)造的重要性,并開始意識到重力構(gòu)造與地質(zhì)作用的關聯(lián)。
A線——啟於陸方的并沿路參與巖石圈更新的軟流圈物質(zhì)流(蠕)動至大洋巖石圈最薄弱處后,轉(zhuǎn)而會平行于大陸及海洋延展方向上的總體流(蠕)動示意線。B線——位于赤道附近的大致呈東西向展布的尚未完全封閉的海洋。C點——巖石圈極薄弱帶;軟流圈物質(zhì)運行的終點。圖3 全球海陸分布概圖及推測的軟流圈物質(zhì)總體運行路線示意圖Figure 3 A schematic diagram of global land and sea distribution as well as supposed asthenospheric material overall migration route
從更新構(gòu)造的角度,在此亦可將巖石圈稱為更新構(gòu)造圈,并可進一步劃分。
(1)根據(jù)更新構(gòu)造圈的構(gòu)造特征及厚度差異劃分:由于大洋盆地的存在,故是導致大陸及大洋巖石圈在構(gòu)造特征及其厚度差異的主要原因;由于盆地中的盆緣及盆底兩部位的厚度差異,故所賦予給盆緣及盆底在更新過程中所起的作用是不同的,即其盆緣主要是以消減為主,而其盆底則主要是以新增為主。為此,根據(jù)更新構(gòu)造圈的構(gòu)造特征及厚度差異,可劃分為以壓性構(gòu)造為主的大陸消減及以張性構(gòu)造為主的大洋新增構(gòu)造圈兩大類,其間的劃分界線也自然是以大陸邊緣為界。
(2)根據(jù)大陸消減及大洋新增構(gòu)造圈的分布組合特征劃分:根據(jù)更新構(gòu)造圈內(nèi)的大陸消減構(gòu)造圈大致居中,兩側(cè)甚至四周均被大洋新增構(gòu)造圈所環(huán)繞的分布組合特征(圖3及圖4),可將其劃分為更新構(gòu)造圈塊。這種更新構(gòu)造圈塊在數(shù)量、形狀大小甚至其位置上,都會隨著地質(zhì)歷史時期的變遷而時刻變化著?,F(xiàn)時期呈現(xiàn)在我們面前的有六個大陸,其周邊幾乎均被太平洋、印度洋、大西洋及北冰洋四個海洋所環(huán)繞(圖3)。為此,更新構(gòu)造圈塊可根據(jù)各大州分別被命名為:歐亞洲、大洋洲、非洲、北美洲、南美洲及南極洲六個更新構(gòu)造圈塊。其各圈塊之間的界線自然也以各大洋盆盆地中心為界。
根據(jù)前述及圖4,也可能會更使你悟出循環(huán)式更新的模式:巖石圈的更新也就是以更新構(gòu)造圈塊為單位,兩側(cè)甚至四周的大洋新增構(gòu)造圈,均向大致處中間位置的大陸消減構(gòu)造圈,不間斷地運移施壓至其以多種形式增厚,又以兩種主要更新方式,從其上下兩處消減及新增,即以循環(huán)式更新的模式,不間斷地更新著(圖4)。
在上述循環(huán)式更新模式的作用下,致使更新構(gòu)造圈塊, 特別是其中的人類最為關注的大陸消減構(gòu)造圈的規(guī)模大小、形狀、及其數(shù)量上,會隨著地質(zhì)歷史時期的進展,以多種形式不間斷地更新變化著,主要變化形式有:以次級局部盆地拼接、更新構(gòu)造圈塊間拼接及由于大陸消減構(gòu)造圈的消減變薄從而導致分裂的形式等。
A-A——更新構(gòu)造圈塊 A1-A2——大陸消減構(gòu)造圈 A-A1及A2-A——大洋新增構(gòu)造圈 B線——第一種更新方式運行方向示意線 C線——第二種更新方式運行方向示意線在下滑力及水平力的作用下,更新構(gòu)造圈塊的兩側(cè)甚至四周呈相對運行示意圖4 更新構(gòu)造圈塊的循環(huán)式更新模式示意圖解Figure 4 A schematic diagram of renovated tectonospheric block cyclic renovation mode
(3)更新構(gòu)造觀對青藏高原及喜馬拉雅山崛起成因的解釋:現(xiàn)今的歐亞洲更新構(gòu)造圈快,就是多個更新構(gòu)造圈塊依次拼接的例證。大致居中的歐亞大陸消減構(gòu)造圈,由于受到來自四周大洋新增構(gòu)造圈的壓力,特別是來自南部的印度洋及東部的太平洋的壓力,所以導致出現(xiàn)了發(fā)育在藏南及云貴一帶的東西向與南北向構(gòu)造相交處的,大致呈向東突出的弧形構(gòu)造[1]。該更新構(gòu)造圈塊內(nèi),來自四周的壓力有一個共同的總體強阻力位區(qū)——青藏高原?!扒嗖馗咴貧ず穸冗_72 km,巖石圈平均厚約100 km,為很特殊的厚殼薄幔巖石圈”[11],而位于其南側(cè)印度洋的巖石圈的厚度,肯定比這個數(shù)字低,其間亦存在著一個總體向北的傾斜角度。青藏高原下的軟流圈物質(zhì),會融匯著被熔融的巖漿,流(蠕)動向印度洋南端的極薄弱帶而終結(jié)(冷凝成巖成為新增),而其上的原曾為印度更新構(gòu)造圈塊,則像是在總體向北傾斜的凹槽中,在總體下滑力的作用下向北滑動,在遭遇到青藏高原強阻力位區(qū)的阻擋后,致使其北側(cè)呈東西向展布的特提斯大洋盆地由拉伸擴張期“轉(zhuǎn)換”為收(壓)縮期,在來自南部的強大的水平壓應力作用下,及其所導致的一對垂直方向上的雙向作用下,至其不斷地以各種方式整體增厚式縮短及隆升中向北移動,其北側(cè)除會首先露出海水面并拼貼于青藏高原的南側(cè)外,仍在進一步以褶皺、向南的疊覆式斷裂及塑柔性變形方式的隆升之中,成為現(xiàn)今海拔最高的喜馬拉雅山,為印度洋的形成及向北擴張騰出了空間。也就是這種轉(zhuǎn)換,致使曾為特提斯洋盆底在擴張時期所形成的伸展構(gòu)造(其中也有可能包含洋脊),也隨著各種方式整體增厚式縮短及隆升中向北移動,并成為現(xiàn)今喜馬拉雅山的主體組成,即是由變質(zhì)核雜巖及拆離斷層等組成的。也就是這種轉(zhuǎn)換,致使分布在青藏高原周邊的次級局部盆地,如塔里木、四川及錫瓦利克盆地[12],處以收縮期為主并相互拼貼的主因,而盆山耦合及盆山碰撞[13]也僅僅是次因。
另外,從展布于我國的陰山—天山及秦嶺—昆侖兩大環(huán)球狀呈東西向展布的構(gòu)造格局[1]分析,至中生代白堊紀前,地球上的海陸展布格局總體上是呈東西向,自白堊紀(距今1億a左右)開始,至現(xiàn)今地球上的海陸展布格局總體上是呈南北向(圖3),青藏高原及喜馬拉雅山就形成于這種海陸展布格局總體的“轉(zhuǎn)換”過程之中。
白堊紀曾是發(fā)生過多起“重大事件”的地質(zhì)歷史時期,如包括恐龍在內(nèi)的近3/4陸生物種滅絕、哺乳類和鳥類成為新興動物群、被子植物的出現(xiàn)并取代了裸子植物、氣候由熱變冷且季節(jié)性變化明顯、該時期全球的巖層中都含有大量的銥、呈南北向的南大西洋及印度洋開始出現(xiàn)、非洲北邊的特提斯洋在收縮變窄、印度發(fā)生大規(guī)?;鹕奖l(fā)、南方及北方古大陸繼續(xù)解體及不斷上升等(以上均為從百度上查得)。
對上述多起“重大事件”,特別是對恐龍滅絕及巖層中都含有大量的銥的原因分析判斷已有許多假說,其中就有路易斯.阿爾瓦雷茨(Luis walter A/varez)為首的研究團隊于1980年提出的一顆巨大隕星撞擊地球的假說,認為撞擊地點大致位于現(xiàn)今墨西哥灣近旁區(qū)域。
試問,導致上述多個“重大事件”的發(fā)生,為什么僅僅是隕星“撞擊”,而不是地球偶發(fā)的自造的“脫殼(巖石圈)造星”?
該文認為,僅僅是“撞擊”不會有那么大的威力,只有地球自造的“脫殼(巖石圈)造星”這樣一個“重大的地質(zhì)構(gòu)造事件”,才能導致上述多個“重大事件”的發(fā)生。因為地球不僅能“破殼(巖石圈)造盆”,甚至還能制造偶發(fā)的并在太空外力有效的配合下的“脫殼(巖石圈)造星”;還因為只有偶發(fā)的“脫殼(巖石圈)造星”這樣一個“重大的地質(zhì)構(gòu)造事件”,才能導致地球遠離太陽一定距離至現(xiàn)今其在太陽系中的位置,從而使地球的自轉(zhuǎn)速度由慢相對轉(zhuǎn)快、使地球的氣候由熱變冷且季節(jié)性變化明顯、使不適宜這種氣候環(huán)境的包括恐龍在內(nèi)的陸生物種的滅絕、使哺乳類和鳥類成為新興動物群、使被子植物的出現(xiàn)并取代了裸子植物;還因為不是“撞擊”而是“脫殼(巖石圈)造星”,才能導致地球內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)(軟流圈)發(fā)生改變,致使巖石圈的最薄弱處由青藏高原處(原曾為海洋)轉(zhuǎn)移至現(xiàn)今的三大洋的交界處(原可能曾為古陸中的高原)——南印度洋(圖3);并在該處周邊的大陸展布似呈開裂的西瓜般、呈南北向展布的南大西洋及印度洋開始出現(xiàn)、非洲北邊的特提斯洋在收縮變窄、印度發(fā)生大規(guī)模火山爆發(fā)、從而使該時期全球的巖石層中都含有大量的銥、南方及北方古大陸繼續(xù)解體及不斷上升等。
從上述得知,巖石圈還有可能存在著第三種更新方式——偶發(fā)的太空式更新。人類能見到“天外來客——隕石”式的巖石圈的太空式新增,又能制造少量的“往客——人造衛(wèi)星”式的巖石圈的太空式消減,只是人類沒有經(jīng)歷過在內(nèi)外力的綜合作用下,所導致的巖石圈的地球自身所制造發(fā)射的“往客——衛(wèi)星”式的消減,但愿這一過程不要發(fā)生。
以上就是更新構(gòu)造觀對青藏高原及喜馬拉雅山崛起成因的解釋,相對于板塊構(gòu)造觀點的解釋,簡單明確且又有動力源的支持。
除研究巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地具有以下重要意義外,巖石圈的更新構(gòu)造——盆地觀與以往構(gòu)造觀相比較還具有以下優(yōu)點:
①對找礦有著重要的指導意義:無論是內(nèi)生還是外生礦床,即所有的礦物均是在巖石圈更新的過程中生成并聚集的。例如在軟流圈物質(zhì)在由陸至海洋的流“蠕”動的過程中,其侵入到巖石圈中物質(zhì)的性質(zhì)會由酸性逐漸過渡為基性,所形成的礦物也會有序排列及聚集;例如煤及油氣就是巖石圈更新的最典型的產(chǎn)物,因為巖石圈的消減物質(zhì)會通過各種途徑進入生物圈中的生物體內(nèi),生物遺體再通過各種途徑回歸于巖石圈中適當?shù)呐璧刂谐练e下來,聚集成煤及油氣新增及富集于巖石圈中。所以,研究巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地,對找礦有著重要的指導意義。
②對研究有關巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因有著重要的指導意義:將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的,很具有新意的一個地質(zhì)基礎理論的研究的題目:巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地,確實對有關巖石圈的演化及全球大地構(gòu)造成因研究的極具指導意義:認識到巖石圈的更新是巖石圈地質(zhì)演化的“本質(zhì)”;認識到全球大地構(gòu)造的成因,則是地球內(nèi)部為了釋放所聚集的巨大能量,從而導致“破殼(巖石圈)造盆”所致。
③抓住了巖石圈更新要領的全部:巖石圈在地質(zhì)歷史的演化中所具有的“更新本質(zhì)”,是全球大地構(gòu)造演化的“要領”?,F(xiàn)今最熱門及最被認可的板塊構(gòu)造,就是因為也觸及到這一“更新要領”而被認為是地球科學的又一次革命[1]。不過,它所指的更新并不是巖石圈“更新要領”的全部,僅僅是指大洋巖石圈,即大洋盆底的更新,且其更新的方式也僅僅是在大洋洋脊處擴張而新生——海溝處俯沖而消亡的模式。巖石圈的更新不僅僅只是發(fā)生在大洋巖石圈,而應是包括大陸巖石圈在內(nèi)的整個巖石圈都在更新著,且兩者在更新過程中,存在著互聯(lián)互動及不可分割的關系,具有抓住了巖石圈“更新要領”全部的優(yōu)點。
④具動力源包括范圍廣:從前述可知,巖石圈的更新構(gòu)造——盆地的動力源具有包括范圍廣的優(yōu)點。其實,導致全球大地構(gòu)造形成的動力源決不是一種力源,更不是一種甚至幾種力所能及的。以往有關全球大地構(gòu)造觀中的動力往往僅僅片面地認定為一種力,甚至無動力源的支持,如認為只是由于“火成論”的山脈隆起、冷卻收縮、地球膨脹、地殼脈動、均衡補償、深層分異、地球自轉(zhuǎn)速度變化、地幔對流、熱點-地幔柱等[1,4,14]“板塊構(gòu)造學說是當代最強大的地質(zhì)學術思潮。但是,關于板塊運動的驅(qū)動機制和板塊內(nèi)的應力等問題,至今尚未取得圓滿的和公認的答案?!盵10]。
將巖石圈運動的驅(qū)動力“概括起來,可以把它們歸納為固定論和活動論兩大類”[14],固定論是以巖石圈的升降,即垂直運動為主導的,活動論是以巖石圈的水平運動為主導的。其實,籠統(tǒng)的和絕對的固定及活動論均是行不通的,只有兩者相結(jié)合為一體才能行得通。巖石圈的更新及其更新構(gòu)造—盆地的觀點,就是固定及活動論兩大類觀點的完美的合體,例如在前面已論述過的,亦即巖石圈在“破殼(巖石圈)造盆”的過程中,以“下滑力”所致的水平壓應力,由“七對雙向作用”的形式轉(zhuǎn)換為垂直運動,將上述兩論完美地相結(jié)合合為一體的,從而改變了傳統(tǒng)地質(zhì)上對垂直運動的認識。另外,變質(zhì)核雜巖、拆離斷層等組成的地殼伸展構(gòu)造是在大洋盆底擴張時期形成的,當其停止擴張而“轉(zhuǎn)換”為收(壓)期后,上述的構(gòu)造痕跡就會在“七對雙向作用”下隆升成山,導致變質(zhì)核雜巖往往就會出現(xiàn)在造山帶的核部的道理就在于此,從而改變了板塊構(gòu)造里所講的俯沖碰撞造山的理論。
⑤巖石圈的更新構(gòu)造就是盆地:若只稱巖石圈的更新構(gòu)造也可以,只是太籠統(tǒng),只有后面加了盆地后,才更加具體明確。因“破殼(巖石圈)造盆”為巖石圈更新提供了“必需又最佳”的構(gòu)造環(huán)境,“破殼(巖石圈)造盆”的全過程即為巖石圈更新的全過程,又是所有的礦產(chǎn)形成并聚集的過程,特別是沉積類礦產(chǎn),比如煤及油氣等,“朱夏(1982)強調(diào),沒有盆地便沒有石油”[2],由此可見盆地的重要性。巖石圈的更新構(gòu)造就是盆地,盆地也是巖石圈在漫長更新的全過程中“必定”會遺留下的痕跡。為此,若沒有巖石圈更新,也就沒有盆地,反過來講,若沒有盆地的形成,巖石圈更新也就不復存在。所以,在該觀點特別關注盆地這一點上,是其他所有的構(gòu)造觀不能與之相比擬的。
巖石圈的更新構(gòu)造——盆地,才是大陸漂移中的漂移、海底擴張中的擴張、板塊構(gòu)造中的平移及地臺地槽中的垂直運動等優(yōu)點完美的合體。
根據(jù)上述,可得出以下四點很有創(chuàng)新意義的結(jié)論:
①巖石圈更新的證據(jù)為仍在進行著的各類地質(zhì)作用及盆地。我們所觀察到的各類地質(zhì)作用及盆地所呈現(xiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象,只是巖石圈更新的外在表現(xiàn),其本質(zhì)則是巖石圈的更新。
②巖石圈的更新構(gòu)造——盆地,是一個將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的,有關巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的,三合一的有關地質(zhì)基礎理論研究創(chuàng)新的課題?!捌茪?巖石圈)造盆”為巖石圈更新提供了“必需又最佳”的構(gòu)造環(huán)境。
③以往的構(gòu)造觀點往往是建立在推測基礎之上的,而巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地的設想及思路,卻是建立在地質(zhì)基礎理論,有的甚至還是人們直接能觀測到的基礎之上的,故可信度高。
④由于長期受板塊構(gòu)造理念的影響,故又是常被忽視的一個不易被理解及認可的設想及思路。特別是在論述的過程中,還提出了多項有關地質(zhì)基礎理論方面的新觀點,如軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動的“壓力驅(qū)動模式”、巖石圈各分段(塊)“總體由海洋向陸方的運動模式”、巖石圈在呈相背及相對運動的過程中所產(chǎn)生的“七對雙向作用”及更新構(gòu)造圈的概念等。盡管上述多項新的論點不易被理解和認可,但它們確實是巖石圈在更新過程中主導海陸形成及演化的關鍵,值得進一步探討。
以上就是將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的一個很有創(chuàng)新意義的設想及思路,以求拋磚引玉。
致謝:在成文過程中,曾得到了王佟教授級高級工程師及李德威教授的指導與幫助,在此表示感謝!
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