从东海和南海北部盆地群演化探讨日本大陆板块的形成过程

日本列岛是位于欧亚东缘和西太平洋过渡带上的大陆板块,其来源和成因机制得到了广泛研究,传统上认为其成因是由太平洋俯冲形成的沟弧盆体系的一部分,但仍存在诸多争议。基于地形地貌、地震勘探剖面和盆地构造演化史恢复、古地磁测量和古生物等诸多证据,将南海北部的珠江口盆地、台西南盆地和东海盆地及冲绳海槽的构造迁移进行统一的系统分析,研究结果表明日本大陆板块在新生代由两个区域分别漂移而来。北海道来自赤道附近,而本州、四国和九州来自华南大陆边缘。其成因动力机制与欧亚板块从北大西洋的裂解东漂和印度与欧亚碰撞密切相关,在这个过程中,位于欧亚板块东缘的日本三岛首先发生了裂解,之后发生了漂移。新的大陆漂移模型合理地解释了沟弧盆体系的形成机制和过程,说明了弧状岛弧的成因机制,也给出了所形成的盆地内油气富集的规律。本研究为大陆漂移模式提供了一个新的动力机制。     

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。     

从南大西洋裂解过程解密大陆漂移的驱动力

南大西洋裂解造成的非洲和南美洲的大陆分离到了广泛认可,该区域也与大陆漂移学说的诞生密切相关。但大陆漂移的驱动力从其提出至今一直存在争议,定量化分析大西洋裂解过程中板块运动的驱动力显得尤为重要。我们研究了南大西洋两侧被动大陆边缘盆地区域的两条深反射地震勘探剖面,在构造地质解译基础上,详细估算了非洲大陆的莫霍面倾角,得到了沿莫霍面地壳重力滑移剪切力的大小,用于解释大西洋裂解过程中非洲大陆运动的动力机制。结果说明,非洲大陆板块在地幔上涌形成的倾斜界面上能够产生强大的重力滑移力,且南部驱动力大于中部。大陆板块依靠连续的地幔热上涌和重力滑移力会持续漂移。该模型能够合理解释大西洋上诸多线状分布的大陆残片的成因机制,也能合理解释南大西洋南部宽度大于中部的内在原因,最后对南大西洋的打开过程进行了精细的构造演化史恢复。该研究为板块运动提供了一个新的动力模式,为认识板块运动驱动力提供了更为精确的约束信息。     

南海中央海盆高精度地震勘探揭示的大陆漂移过程

南海的形成和演化得到了广泛研究,前人提出了超过5种成因模式,当前流行是海底扩张模式,但它难以合理解释南海洋壳上的洋中脊跳跃和南海中央海盆上的大陆残片。本文首先基于南海中央海盆中的两条高精度地震勘探剖面,在深入剖析洋壳的分层结构基础上,对这两条地震勘探剖面进行了新的构造地质解释。然后通过伸展构造的形成过程,发展了地幔上涌和陆壳重力滑移双驱动大陆漂移模型,最后深入研究了南海的形成和演化过程。结果说明,南海的形成是一种“构造挤出+主动漂移”模式。构造挤出是印度-欧亚大陆碰撞造成的欧亚东南缘微陆块大规模被动挤出,而主动漂移是微陆块在被挤出后发生了主动裂解漂移。南海中央海盆上残留的地震反射特征,是微陆块主动漂移后造成的海底被扩张现象。并进一步恢复了南海演化过程中周边陆块的运动演化历史。所提出的新模式能够合理解释南海的洋中脊跳跃现象及大陆残片的成因机制。新大陆漂移模型为板块运动提供了一个新的动力模式。     

贝加尔裂谷和汾渭地堑成因与印度—欧亚碰撞的远程效应

位于欧亚板块东部的贝加尔裂谷和汾渭地堑是两个著名的裂谷系,它们具有相似的外形和地貌特征,也具有相似的地质构造演化历史。其成因机制长期以来一直存在争议,诸多研究说明它们的形成和印度与欧亚大陆碰撞密切相关,但印度与欧亚碰撞的远程效应是如何传递到这些区域的?本文通过大陆漂移过程中的陆缘区域的地幔上涌所形成的伸展构造演化和陆缘裂解,结合欧亚大陆新生代构造演化,研究印度-欧亚碰撞的远程效应所导致的微陆块裂解漂移及伸展构造发展演化规律。结果说明这两个裂谷的成因与欧亚东缘新生代大规模微陆块裂解漂移密切相关。新生代伴随着青藏高原的隆升,欧亚大陆东缘发生了大规模地幔上涌和陆块裂解,日本、堪察加等陆块发生了裂解漂移,它们的裂解漂移在欧亚东缘形成了差异左旋走滑环境,从而分别在西伯利亚克拉通和鄂尔多斯克拉通东南侧形成了两个裂谷系和地震带,这两个地震带和2023年2月土耳其大地震具有类似的成因机制,它们都是走滑断裂所形成的地震带。用新大陆漂移模型可以合理解释其成因机制。     

论全球海陆变迁的主要原因

历史发展过程中不少专家学者,对地球上各个大陆形成演化作了多年大量的研究工作,但认识千差万别。如最早的大陆漂移学说,后来又出现海底扩张学说—板块构造学说等等。经过多年研究认为,全球7个大陆不会漂移,而且也无充分依据将地球划分成几个板块。因为板块构造学说的运动机制基本是合理的,但是,板块划分依据不足、各板块的界线不明确、各板块的地质差别及特征不清楚等。所以,笔者认为全球各大陆整体是不分的,各个陆块地质时期的变化,是海陆变迁的结果。     

大陆漂移的动力学模式和试验模拟结果

基于地球形成早期阶段固体内核和流体外核角动量交换关系,首先给出了描述大陆漂移的一个数学模型,然后从这一模型出发得到一个最简动力学模式。应用这一模式模拟了理想大陆板块的漂移和岛屿的形成,模拟结果可以解释一些实际地形和山脉的分布。      

地幔柱影响大陆板块漂移速率的数值模拟研究——对印度板块晚白垩世快速漂移的启示

本文利用二维地球动力学数值模拟方法研究地幔柱与大陆岩石圈相互作用,着重探讨上覆大陆岩石圈结构、地幔柱规模及二者间的相对位置等参数对上覆大陆漂移速率的影响。模拟结果表明,在地幔柱作用下,大陆是否含厚的岩石圈根对其自身的漂移速率有一定影响;在相同规模地幔柱作用下,大陆的漂移速率随着岩石圈根的增厚而减小。另外,大陆岩石圈越长其漂移速率越小,最终漂移距离越短。且随着地幔柱直径的增加,上覆大陆漂移速率和持续漂移时间都会随之增加。对于含岩石圈根模型而言,岩石圈根位置越靠近地幔柱上涌中心,上覆大陆的漂移速率越大,最终漂移距离越长。而对于不含岩石圈根模型,上覆大陆与地幔柱的相对位置同样影响较大。地幔柱越靠近上覆大陆岩石圈的边缘,其对于大陆漂移的影响越显著。上涌地幔柱对于上覆大陆漂移普遍起到10 cm/a以上的增速作用。模型结果对认识印度大陆在晚白垩世的快速向北漂移提供了重要的动力学约束和地质启示。     

海南岛的成因机制研究

海南岛是位于华南地块南部的一个相对独立地块,其成因机制有多种说法。本文基于地理地貌、地层、断裂带、岩浆岩、矿带分布、地震勘探剖面、古生物,以及环绕海南岛的3个盆地的成因等诸多证据的系统分析研究,结果表明海南岛是从北部湾旋转分离出去的,从原始位置逆时针旋转了约150°达到当前位置。其分离起始时间大约起始于65 Ma,旋转漂移主期发生在40~24 Ma,目前还在整体向东南方向漂移同时伴随着逆时针旋转。海南岛的成因机制和印度板块与欧亚板块的碰撞过程密切相关,动力机制是印支地块的大规模挤出和旋转带动了海南岛从华南的裂离和旋转漂移。本研究为该碰撞过程的构造演化阶段性时限提供了远程约束。同时也对海南岛的成矿区带研究具有一定指导意义。     

岩石圈南北逆时针大回旋与青藏高原成因

反驳了传统的青藏高原隆起"印度板块碰撞成因说".洋壳流力学认为,持续不断的海底扩张运动至今推动亚欧大陆作自南向北的漂移,但在北半球遇到大陆漂移极限带后,不能继续北进.由于不同区域的海底扩张力大小不一致,太平洋、印度洋、大西洋三大洋壳流相互形成力差,扩张力作用最大的太平洋洋壳流推动不能继续北进的亚欧大陆,以印度板块北端为...     

Cenozoic Plate interaction of the Australia and Philippine Sea Plates: “hit-and-run” tectonics

Recent studies in northwest New Guinea have shown the presence of at least two marginal basins of different age, both of which formed in back-arc settings. The older basin opened between the Middle Jurassic and Early Cretaceous, a remnant of which is now preserved as the New Guinea Ophiolite. Its obduction started at 40 Ma and it was finally emplaced on the Australian margin at 30 Ma. The younger basin was active during the Oligocene to Middle Miocene and was obducted in the Early Pliocene. Studies of the western edge of the Philippine Sea also reveal an important deformation of the Philippine arc in the Oligocene, which hitherto has remained unexplained. Using information from these systems, paleomagnetic results, kinematic reconstructions and geochemistry of the supra-subduction ophiolite, we present a plate model to explain the region's Eo–Oligocene development. We suggest that an extensive portion of oceanic crust extended the Australian Plate a considerable distance north of the Australian Craton. As Australia began its steady 7–8 cm/year northward drift in the Early Eocene, this lithosphere was subducted. Thus, the portion of the Philippine Sea Plate carrying the Taiwan–Philippine Arc to its present site may have actually been in contact with the ophiolite now in New Guinea and obduction led to deformation of the Philippine Sea Plate itself. Neogene Plate kinematics transported the deformed belt in contact with the Sunda block in the Late Miocene and Pliocene. This interpretation has implications for the origin for the Philippine Sea Plate and the potential incorporation of continental fragments against its boundaries.     

塔里木板块二叠纪构造演化的古植物群（大植物、孢粉）响应

塔里木板块二叠纪的构造演化导致板块古地理位置、古地貌和古环境的演变(包括气候条件的改变)，相应地塔里木板块的植物群在区系性质方面发生了重要变更。该板块二叠纪植物群演替历史分为3个演化阶段：①欧美植物群阶段(阿赛尔期-罗德期)；②欧美-安加拉混生植物群阶段(沃德期-吴家坪期)早期；③安加拉植物群阶段(吴家坪期中晚期-长兴期)。     

太平洋板块中—新生代构造演化及板块重建

太平洋板块是一个中生代以来形成的地球上最大的大洋板块,但其起源机制、结构构造、构造演化等始终不清楚。太平洋板块内部的复杂性更是未受到重视,其内部的大火成岩省、海山链、微洋块、微陆块及其下部更深层地幔的微幔块都非常发育,这些复杂板内或板下构造代表的地球动力学含义亟待解决。文章基于最新的板块重建结果,试图分析其运动学过程,揭示太平洋板块形成与演化机制。研究表明,太平洋板块起源于RRR三节点,但不是一个纯粹的完整大洋板块,其增生演化过程经历了非威尔逊旋回模式,其板缘经历了一些外来微陆块或微洋块的并入,其内部也因各种原因出现了一些新生微洋块,总体表现为一个碎片化的镶嵌式板内格局。太平洋板块记录了与邻区板块相互作用的重要构造事件,大约55 Ma左右开始俯冲到东亚陆缘,导致东亚陆缘短暂的北西-南东向伸展,随后受印度-欧亚碰撞动力系统和太平洋俯冲动力系统联合控制,总体处于右行右阶的拉分背景,形成了一系列盆地群,俯冲后撤等逐渐形成了双俯冲系统。太平洋板块还记录了深浅部耦合过程,下地幔中的太平洋LLSVP通过遥相关对上部岩石圈微板块、大火成岩省分布具有决定性作用;火山链或热点揭示板块运动同时,也反映深浅部物质交换过程,海山群也揭示太平洋板块之下软流圈并非单一对流胞,其对流格局的多样性尚待深入研究。      

Evolution of India’s monsoon climate through geological times

Using the theory of plate tectonics and a concept of climate analogs, the paper speculates that a monsoon type of climate with warm and wet summer and cold and dry winter might have first appeared over the northern part of India when during its northward drift across the Tethys Ocean (now the Indian Ocean) it was located over the subtropical belt of the southern hemisphere some 60 million years before present (BP). The monsoon climate gradually evolved and extended to other parts of India as the Indian plate after crossing the equator about SO million years BP moved further northward and collided against the north Asian plate giving rise to the Himalayas along the northern boundary of India some 40 million years BP. Recent studies suggest that despite short and long period fluctuations, no major secular change or trend has taken place in the monsoon climate of India since then.     

深地震反射剖面揭露青藏高原陆-陆碰撞与地壳生长的深部过程

印度板块与亚洲板块的碰撞使喜马拉雅-青藏高原隆升,地壳增厚和生长扩展。探测青藏高原深部结构,揭露两个大陆如何碰撞,碰撞如何使大陆变形的过程,是全球关切的科学奥秘。深地震反射剖面探测是打开这个科学奥秘的最有效途径之一。20多年来,运用这项高技术探测到青藏高原巨厚地壳的精细结构,攻克了难以得到下地壳和Moho清晰结构的技术瓶颈,揭露了陆陆碰撞过程。本文在探测研究成果基础上,从青藏高原南北-东西对比,再到高原腹地,系统地综述了青藏高原之下印度板块与亚洲板块碰撞-俯冲的深部行为。印度地壳在高原南缘俯冲在喜马拉雅造山带之下,亚洲板块的阿拉善地块岩石圈在北缘向祁连山下俯冲,祁连山地壳向外扩展,塔里木地块与高原西缘的西昆仑发生面对面的碰撞,在高原东缘发现龙日坝断裂而不是龙门山断裂是扬子板块的西缘边界,高原腹地Moho 薄而平坦,岩石圈伸展垮塌。多条深反射剖面揭露了在雅鲁藏布江缝合带下印度板块与亚洲板块碰撞的行为,印度地壳不仅沿雅鲁藏布江缝合带存在由西向东的俯冲角度变化,而且其向北行进到拉萨地体内部的位置也不同。在缝合带中部,显示印度地壳上地壳与下地壳拆离,上地壳向北仰冲,下地壳向北俯冲,并在俯冲过程发生物质的回返与构造叠置,使印度地壳减薄,喜马拉雅地壳加厚。俯冲印度地壳前缘与亚洲地壳碰撞后沉入地幔,处于亚洲板块前缘的冈底斯岩基与特提斯喜马拉雅近于直立碰撞,冈底斯下地壳呈部分熔融状态,近乎透明的弱反射和局部出现的亮点反射,以及近于平的Moho都反映出亚洲板块南缘的伸展构造环境。     

大陆漂移, 板块构造, 地质力学

本文简要地介绍了魏格纳大陆漂移说的主要内容及其提出的依据; 论述了在大陆漂移说的基础上, 由于海洋地质地球物理调查发现了大洋中脊、洋底扩张, 解释了大陆张裂的机制, 并建立了全球板块构造理论, 形成现代地学思想的革命; 李四光在大陆漂移说提出的同时已在积极地探讨和论述大陆地壳水平运动问题, 并结合中国大陆实际, 发展了陆内碰撞变形理论, 即包括全球大陆构造体系在内的地质力学理论和方法。他强调地质力学是一支脚站在地质上, 另一支脚站在力学上来研究地壳运动和变形现象。后来更扩大了其在资源、环境方面的应用。文章对魏格纳大陆漂移说、全球板块构造理论及地质力学三者的关系做了深入探讨, 论述了李四光地质力学理论方法的现代意义、超前意义, 提出要重视和发扬李四光留给中国人民的宝贵遗产, 建议深入学习李四光的著述, 结合地质调查新成果去丰富它和发展它。