板块运动的机制与动力来源学术争鸣

目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。 研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。 在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。 在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。     

关于秦岭造山带

纪念老一代地球科学家李四光先生,思考地球科学与大地构造学的创新发展。文章以秦岭造山带为例思考大陆复合造山及其动力学,认知概括秦岭造山带基本属性与特质,探索认识中小多板块多期洋陆俯冲造山-陆-陆板块俯冲碰撞造山的板块复合造山,并又强烈叠加复合陆内造山,造成复杂组成与结构,形成立交桥式四维流变学分层的多层非耦合动态演化的大陆复合造山带模型,及其新的演化趋势动态和构成国家人类需求的成矿成藏物质财富与宜居的地表系统环境等,期望前瞻探索认知地球发展的未来。文章还就秦岭造山带几个有争议的问题,进行简要讨论,共求新的探索研究发展。期盼学习李四光先生学术理论精华,尤其在深化发展板块构造,探索认知大陆构造与动力学方面,创新发展地质力学,以宇宙太阳系视野探索地球动力学,推动大地构造新发展。      

鲁西地块新生代断裂体系活动性与深部动力机制

根据野外观察分析,综合前人研究成果,对新生代时期鲁西地块的深、浅部构造特征、地震活动性以及动力学机制进行了分析。结果表明,鲁西地块新生代浅表主体断裂构造格局为NW—NWW走向断裂构成的多米诺式组合,震源机制解和野外观测揭示,其具有左旋走滑性质,并与NE向断裂共同控制了新生代盆地的形成和发育。地球物理资料揭示,鲁西地块深部15~20km处存在一条缓倾滑脱带和大规模低速异常体,浅表多米诺式断裂体系归并到该滑脱带,表现为深浅部构造的脱耦性,深部高低速异常体的过渡区域控制发育了鲁西地区两条NW向中强地震带。动力学成因上与太平洋板块俯冲作用导致地壳减薄、地幔上涌并在地幔楔中发生小尺度对流有关,并造成了鲁西地块的隆起抬升。     

大陆造山带的研究趋势和进展

本文在通过对大陆造山带研究历史回顾的基础上,对现令造山带的分类、研究内容、研究方法及前缘问题做了系统论述,认为以大陆动力学为指导思想的造山带主要研究内容应是：造山带的基本组成、结构构造以及造山带形成演化过程和动力学机制。造山后的伸展作用和隆升机制、高压超高压变质岩形成和折返机制、造山带与盆地耦合关系和动力学、以及造山带流体作用研究等是现今造山带研究的前线问题,它们不仅是解决造山带问题的关键,同时对发展完善大陆动力学理论体系有重要意义。     

前言

世纪之交,地质勘查正处于调整转制时期。在市场经济体制下,求持续发展,创企业形象,于矿产地质勘查中创新硕果是历史赋予我们的重任。为此,培养和造就一批新时代的有生命力高级专业技术人才,是中国有色金属工业总公司人才培养计划之一部分。在中国有色金属工业总公司地质总局和西北地质勘查局领导支持关怀下,西北地质勘查局先后委托有关院校培养一批研究生。他们在导师们指导下,运用现代地学理论,选取秦岭造山带构造演化、金属成矿有关课题,结合地质勘查实践,对秦岭造山带构造演化、金属成矿过程以及地球动力学机制进行研讨。本专…     

日喀则弧前盆地的埋藏和剥蚀历史——来自低温热年代学的约束

日喀则弧前盆地紧邻印度板块与欧亚大陆碰撞带,研究其剥蚀历史对理解印度板块与欧亚大陆碰撞对造山带剥蚀的影响具有重要意义。文中利用磷灰石裂变径迹(AFT)及锆石和磷灰石的(U-Th)/He(ZHe和AHe)年龄数据,结合已发表的低温热年代数据探讨日喀则弧前盆地的热演化和剥露历史。日喀则弧前盆地磷灰石裂变径迹年龄存在明显的南北差异,南部磷灰石裂变径迹年龄为74～44Ma,对应的剥蚀速率为0. 03～0. 1km/Ma,剥蚀量≤2km;北部磷灰石裂变径迹年龄为27～15Ma,剥蚀速率为0. 09～0. 29km/Ma,但缺失早新生代的热演化历史。而磷灰石的(U-Th)/He年龄表明15Ma BP之后日喀则弧前盆地整体呈现一致的剥露历史。低温热年代数据表明日喀则弧前盆地南部自新生代以来尽管受到印度板块与欧亚大陆碰撞及后期断层活动的影响,海拔由海平面抬升至4. 2km,但一直保持缓慢的剥蚀,表明高原隆升并未直接促使该地区的岩石剥蚀速率加快,这与快速剥蚀即代表造山带开始隆升的假设不相符。此外,日喀则弧前盆地北部的低温热年代学研究表明晚渐新世—早中新世Kailas盆地仅发育于日喀则弧前盆地与冈底斯造山带之间的狭长地带,并在短期内经历了快速的埋藏和剥露。     

华南北部湾盆地的形成机制

从北部湾盆地的区域地质构造背景、几何形态、边界断裂及内部断裂特征解析,综合沉积中心迁移规律及盆内构造研究,提出北部湾盆地为右行右阶走滑拉分成因。盆地的形成和发展受控于合浦-北流、信宜-廉江、吴川-四会和阳江-河源4条深大断裂带,这4条主干断裂带构成右阶断裂格架。古近系出现的花状构造等表现出典型的张扭特征,新近系受到压扭作用改造发生挤压反转,该盆地构造演化过程与华南大陆中、新生代拉分盆地具有同期性和相似性。中生代基底中先存的深大走滑断裂带是新生代北部湾盆地形成的先决地质条件。而印度-澳大利亚板块对欧亚板块碰撞挤压作用的逐渐增强和太平洋板块俯冲方向的改变及俯冲作用的衰减是控制北部湾盆地形成演化的区域大地构造因素。     

鲁西地块中生代构造格局及其形成背景

结合近几年来鲁西地区1∶5万区域地质调查等成果,重点论述了鲁西地区中生代构造特征与盆地原型。提出中生代构造层次总体在垂向上可分为三个主要构造层,分别称为上部、中部和下部,并分别被中—下侏罗统、上侏罗统—下白垩统和上白垩统角度不整合覆盖,所以,相应地可将鲁西地块的中生代构造变形分为三个阶段:印支期、燕山中期和燕山晚期;平面上变形样式总体表现为三种构造样式,即:1印支期的近东西走向的宽缓—紧闭褶皱及逆冲构造;2燕山中期的北北东或南北走向的厢状褶皱—坡坪式逆冲系统;3燕山晚期的北东走向的冲断—走滑断裂带。但是,鲁西地区燕山期的构造变形特征和原型盆地有所变化,这种变化是基底构造格局及构造变形在空间上差异叠合的结果。综合研究表明,鲁西地块及邻区燕山期构造是在西太平洋大陆边缘弧的挤压构造背景下,陆内壳下拆沉和壳内挤出—逃逸构造的综合动力作用下形成的。     

盆山关系研究的基本思路、内容和方法

盆地和造山带作为大陆岩石圈表面发育的两个基本构造单元,在空间上相互依存,在物质上相互转换和在地表形态上相互调整、均衡,两者具有密切的耦合关系。不同时期原始盆山结构、山脉变形样式、盆地充填格架及主要构造带、构造地块展布是盆山关系研究的几何学问题;山盆之间的叠加、转换和迁移历史,山脉基底和盖层剥露过程、折返机制,隆升过程,盆地的沉降方式、沉积记录和物源类型,造山带剥蚀物质的去向,山脉剥蚀量,造山带的增生方式等是盆山关系研究的运动学问题;盆山系统反映出的造山过程、区域动力学背景、深部流变学机制和调整过程及盆山演化动力模拟是盆山关系研究的动力学问题和最终目标。盆山关系研究的内容可初步确定为,不同时期的盆山几何配置关系,盆地层序地层序列与多幕构造控制关系,盆地沉积物物源与山脉剥露过程关系,盆地沉降与山脉隆升关系,地表过程与构造作用关系,盆山系统演化动力学。