全球构造研究的若干重要进展

全球构造是百余年来国际地学界普遍关注的最重要研究领域之一，近十多年来研究不断取得新的重大进展；揭示出全球现今大洋中脊系统良好的定向性与等距性分布规律、地球各圈层不等速的西向运动规律及其他全球构造运动与地球自转的种种相关性；证明大陆板块内部存在不同类型的强烈陆内造山作用；发现了古今不同时期巨厚的大陆山根与岩石圈的去根作用等重要现象。当今全球构造研究出现若干新的趋势。在全球构造驱动力源与驱动机制研究方面，开始由单一动力驱动机制研究转入多种动力因子所构成地球动力系统的综合研究。大陆动力学中的山脉隆升过程与隆升机制、陆内造山机理、大陆岩石圈去根作用等已成为新的研究热点，中国颇具特色的大陆地质构造正吸引着越来越多国家众多地球科学家们的重视。     

厄尔尼诺的三个调控器

在地球系统中,气候和构造活动是相互影响的.气候变化引起地表大规模的物质运动,是长期被忽视的构造运动的动力之一.构造运动改变了陆海分布的类型,又会引起全球气候类型的强烈变化.德雷克通道和环南极海冰的全球气候冷暖开关作用是最典型的事例.环南极海冰的扩大压迫南大洋的西风漂流和赤道辐合带北移,加强三大寒流,引发拉尼娜冷事件.     

THE GLOBAL TECTONIC SYSTEMS AND A LATITUDINAL MOUNTAIN-PLATEAU CHAIN ON THE NORTH HEMISPHERE

THE GLOBAL TECTONIC SYSTEMS AND A LATITUDINAL MOUNTAIN-PLATEAU CHAIN ON THE NORTH HEMISPHERE     

地壳运动整体观论纲

本文在全面讨论了构造体系与全球运动场、板块构造与旋转扩张、断块构造、镶嵌构造、地洼说与地球自转、构造迁移的方向性及地球水圈、气圈和生物圈的运动规律以后,提出了地球动力系统统一观,并进一步论述了包括重力、热力、离心惯性力等在内的地球动力系统中,地球自转和自转速度不均衡乃是发动地壳运动的主因,而地球整体的运动和变化,又受着天体活动的影响。
本文纲要性地指出,地壳上各种地质现象与相关的自然现象是一个有联系的整体,受控于地球整体的运动系统。      

汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题

汾渭盆地是我国地裂缝发育最强烈的地区,地裂缝类型多样,成因复杂。本文概述了汾渭盆地地裂缝的分布规律,分析了目前汾渭盆地地裂缝成因研究中存在的主要问题,重点围绕构造型地裂缝的成因问题,提出如下研究思路:通过多学科联合手段,重点研究汾渭盆地地裂缝灾害的分布规律及其与活动构造的分布关系与成生联系,建立构造地裂缝的地质结构模型;将现代物理数值模拟技术与高精度观测技术相结合,分析研究构造活动启动地裂缝灾害的力学机理以及构造作用与抽水作用耦合致裂机理;以GPS观测资料为约束,将汾渭盆地地裂缝的成生与青藏、华北大陆变形的动力学过程联系起来,研究该区地裂缝与现今中国大陆动力学的内在联系,揭示大陆驱动力产生地质灾害的动力学机制与模式。     

Plate tectonics and the undation model: A comparison

The modern geodynamic model known as ‘New Global Tectonics’ or ‘Plate Tectonics’, elaborated in the past twenty years, is the synthetic result of the great post-war advances achieved in marine geophysical methods, deep-sea drilling technology, worldwide monitoring of earthquakes and paleomagnetics. It represents a ‘mobilistic’ view of the earth based on continental drift and sea-floor spreading (as outward manifestation) and convection currents in the mantle (as interior driving motor). The predictions of this model appear to correspond fairly well with observations about the kinematic evolution of the lithosphere during its younger (or Phanerozoic) phase. Extrapolations to Precambrian times run into conflict, however, with our knowledge of the earlier global evolution and some major revisions of the model appear to be imperative, especially in the field of geochemistry.In comparison, the model of the ‘undation theory’, conceived since 1931, has grown into a synthesis between the (sometimes extreme) mobilistic and fixistic positions. Its driving force is supposed to be primarily provided by the liberation of free energy in the earth's core and its stepwise rise to the surface in an irreversibly outward transport. This general form of energy flow occurs through rheological and geochemical processes, which lead to accumulation of potential energy and its release expressed primarily by vertical deformations of the surface — called ‘undations’ —, of various dimensions.By means of the prognosis—diagnosis method of scientific verification, this view has been repeatedly checked in test-cases of global tectonics.A notable item of this paper is the checking of both models by a comparison of global tectonic features and the major anomalies of the earth's gravity field (as ascertained from the deviations observed in the orbits of man-made satellites).A plausible rheological interpretation of these geoidal anomalies through their correlation with the major tectonic features of the earth can be produced by the undation model, whereas (so far) the model of the new global tectonics has remained silent on this allimportant geodynamic issue.     

现今全球构造特征及其动力学解释

构造地质学、大地构造学和全球构造学是三个尺度的构造学研究领域,它们平行交叉而且互有扬弃。全球构造学可分为历史的和现今的两个分支。岩石圈板片和板条构造、板舌构造、洋脊构造以及大陆岩石圈多元组合板的多重滑脱构造和多层剪切构造网络等是现今岩石圈板的基本构造形态。全球级现今岩石圈构造主要表现为三大构造系统:环太平洋深消减带板舌构造系、大洋增生带洋脊构造系和大陆碰撞造山构造系,三者在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系(南/北、0°/180°),各构造系统内部还表现了普遍的东西反对称。论其动力学解释,岩石圈向西和地幔向东相对漂移的定向性显示了地球自转变化的导向作用,决定了经向构造两侧的多级反对称;地震层析探测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是南北反对称的动力基础;上地幔分层结构及“软层”物质在构造引张条件下形成的热涌有可能解释地表的视对流现象,有助于说明构造变动的跳位和变格以及板条和反对称运动机制。     

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。     

中国大地构造几个重大问题的探讨

中国大地构造需要研究的重大问题甚多 ,文中选择了其中的 4个加以讨论。首先是大地构造发展演化的动力学理论。现在流行的按密度差、温度差建立的地幔对流、拆沉作用、地幔柱理论 ,阐明不了中国大陆岩石圈、大陆造山带的组成、结构与演化。我们的研究成果表明 ,任何一个自然形成的系统 ,其运动与演化的能源 (或力源 )都来源于它的自身 ;它内部的变形和结构几何学特征 ,也是它自身运动的结果。为此特提出在地球自转速度变化制约下的多层扭动涡旋甩出说———核幔壳“风暴”所引发的热核反应是地球发展与演化惟一的、统一的动力来源。第二 ,地槽、板块是涡旋甩出构造体系中的一种运动方式、一种造山模式。此外 ,我们根据秦岭和其它造山带所总结出来的抽拉逆冲岩片构造 (或抽拉构造 )也是大陆岩石圈板块或壳块内部的一种新的运动方式 ,它是继地槽学说、板块构造理论以后一种新的造山模式。文中较详细地介绍了抽拉构造理论的基本特征。第三 ,中国大陆岩石圈在中—新生代时期、在陆相沉积盆地形成以后、在抽拉构造体制作用下所形成的 (陆内 )造山带以及它们之间的残留陆相 (或海相 )沉积盆地 ,是中国大地构造的基本特征。陆内造山作用是中国大陆划时代的造山作用 ,所形成的造山带是中国大陆最重要的造山带。?     

超越板块构造——我国构造地质学要做些什么?

对近十年来全球构造学和构造地质学的重要进展进行了简要评述.30年前建立的全球构造理论改变了人们对地球及其演化的认识.作为固体地球统一理论的板块构造主要涉及刚性板块边界之间的变形、地震活动和火山作用.至今还没有完整理论阐明板块运动的驱动力和地幔对流机制.板块边界和板内变形等许多问题仍然无法回答.大陆岩石圈和大洋岩石圈在成分、厚度和力学强度方面有明显的差别, 因此现有板块构造不完全适合于大陆构造.大陆地壳和地幔流变学的综合研究是认识大陆构造和超越板块构造的最佳途径.流变学是大陆造山带几何学和动力学的桥梁.大陆岩石圈对构造作用、重力作用和热作用的响应在很大程度上取决于其流变强度.岩石圈流变性质是岩石圈分层和塑性流动的主导因素.大量透入性变形和巨型大陆造山带内部构造显示非刚性特征.大陆构造和力学行为主要由地壳强度而不是地幔强度所控制.从大陆岩石圈多层性和力学强度不均匀性表征看, 现在是抛弃传统“三明治”构造模式的时候了.面对地球系统科学和地球动力学新思维发展趋势, 多学科综合研究大陆构造(造山带)和加速高水平构造地质学人才的培养是我国构造地质学发展的最紧迫任务