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岩石圈的更新及其更新构造
——盆地

2018-03-23李桂春王晓珍

中国煤炭地质 2018年1期
关键词:岩石圈大洋盆地

李桂春,王晓珍

(中国煤炭地质总局普查队,江苏 徐州市 221006)

目前已有许多有关岩石圈的地质演化及全球大地构造成因的假说,可以说已有一个漫长曲折的探索之路,板块构造说并不是该路之终点,仍有继续探索寻求真相的必要。

人们对各类地质作用及盆地都非常熟悉,但还没有认识到它们却是岩石圈更新的外在表现及其证据。为此,很有必要在此提出,将各类地质作用及盆地"溶入"岩石圈更新的,有关岩石圈的地质演化及全球大地构造成因的,三合一的一个有关基础地质理论研究创新的课题:岩石圈的更新及其更新构造——盆地。

1 岩石圈更新的提出

“更新”意为破旧立新,岩石圈的更新则是指:老的岩石圈可通过多种方式在适宜的构造环境下被“消减”,其消减物质又可通过多种方式在适宜的构造环境下“新增”於岩石圈中。岩石圈的更新有宏观更新及微观更新。在此提出岩石圈在慢慢地,时而激烈地更新着,其证据就是我们非常熟悉的,且很多是能耳闻目睹的,至今仍确实正在运行着的各类地质作用及盆地。

1.1 将各类地质作用作为岩石圈更新证据的原由

(1)原由一:在外力地质作用中,分为风化、剥蚀、搬运、沉积及成岩作用5个次级分类[1]。其中的风化、剥蚀及搬运作用应被视为是岩石圈的“消减”,而沉积和成岩作用则应被视为是岩石圈的"新增"。当风化剥蚀物质,即岩石圈的消减物质被风卷起、被水浮起、进入生物体内外及太空甚至其他星球后,就应相应地被视为是分别溶入了大气圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后,就不再属于岩石圈了。只有当岩石圈的消减物质分别脱离了大气圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后沉积下来,特别是沉积在相对低洼的各类盆地中后,随着时间的推移,沉积层的逐渐增厚,再经历一系列的成岩甚至变质作用后,更是于前面目全非,又以新的面貌成为岩石圈的新增部分。

(2)原由二:在内力地质作用中,又分为岩浆活动、变质作用、地壳运动及地震4个次级分类[1]。其中的岩浆活动会导致围岩的熔融,熔融其实就是岩石圈的“消减”,只有当熔融的岩浆冷凝形成新的岩石后,则应被视为是岩石圈的“新增”部分,熔融的岩浆时而还会携带着大量的围岩碎屑冲入高空,进入大气圈、水圈及生物圈,与外力地质作用所导致的岩石圈的更新合为一体;其中的变质作用为微观更新,可使新老岩层的物理性质及矿物成分发生改变;其中的地壳运动,因是为岩石圈的更新营造出所必须的构造环境而产生的运动,为此也可被称为是岩石圈的更新运动,在更新运动及岩浆活动中又有地震相伴随。

(3)原因三:岩石圈的更新方式亦应为以外力及内力地质作用为主的两种更新方式。两种更新方式在岩石圈的上下不同部位分别,又时而相互联合与配合地进行着;另外,还有可能存在着偶尔发生的太空式更新。其更新规律为由陆至海洋“总体”均为以消减为主逐渐过渡为以新增为主。

1.2 将盆地作为岩石圈更新证据的原由

盆地是人类能在地表观察到的地质构造。我们亲眼看到,盆地中的盆缘及盆底处,是实施风化剥蚀式消减及沉积成岩式新增的最佳之地;我们还能亲自观测到,在大洋盆底及其周边地区有火山喷发式消减及冷凝成岩式新增。为此,盆地是各类地质作用实施的最佳之地,是岩石圈更新的外在表现,又是岩石圈更新的最有力的证据。

总之,岩石圈的更新是岩石圈地质演化的“本质”,各类地质作用及盆地则是其“本质”的外在表现及其证据。

2 岩石圈的更新构造——盆地的提出

所以在此提出“岩石圈的更新构造——盆地”的这样一个设想及思路,一是因为地球上所有盆地的成因,均是由于地球内部为了释放所聚集的巨大能量,从而导致“破壳(岩石圈)造盆”所致;二是因地球自造的盆地是由盆缘和盆底两大部分组成,其中的盆缘是以压性构造为主,盆底则是以张性构造为主,故盆地是集压性、张性及其派生构造为一体的构造;三是因盆地本身就是一个为岩石圈更新所营造的最佳的构造环境及场所,致使其中的盆缘是以消减为主,而盆底则是以新增为主,这种更新现象有的是人类能够直接观测到的;四是在造盆过程中始终有岩石圈的更新相伴随等。为此,很有必要在此提出,能将各类地质作用及盆地“溶入”岩石圈更新的三方为一体的“岩石圈的更新构造——盆地”,为继续探讨全球大地构造的成因,提供分析研讨的一条新的设想及思路。

2.1 盆地的形成及演化过程

根据已被地学界认可的岩石圈的地表形态与其底界面的形态总体呈镜像关系的事实,甚至有的学者则将这种“呈镜像关系”形象地称为“岩石圈的香肠化”[2],又据“地球一级的地貌单元是大洋和大陆,地球二级地貌单元是盆地与山脉,它们是地球系统最重要的、最基本的构造单元”[3]的论述,作出图1及图2后,再根据两个图来分析探讨盆地的形成及演化过程。

盆地的形成与演化过程主要可分为以拉伸扩张及收(压)缩期为主的两个主要阶段。因有盆必有缘,所以讲述盆地的形成及演化过程,亦即为讲述盆底及盆缘的形成及演化过程。

从图1可看出,岩石圈的上表面及下底面形态的变化,总体可被认为其是由大洋盆底与大陆(盆缘)所组成。在图2中,我们亲眼所见的大陆(盆缘)中亦含有规模较小的次级局部盆地。无论是大洋盆地还是次级局部盆地,在拉伸扩张期,其上下形态犹如两个相互对应的一个开口朝上,一个开口朝下的两个盆;在收(压)缩期,盆地会收缩变窄,盆底则会变厚。大洋盆地与次级局部盆地在形成过程中有着何种内在联系?下面将从岩石圈更新的角度,分析探讨大洋盆地的主要形成及演化过程开始。

2.1.1 大洋盆地的形成与演化过程

任纪舜提出:“所谓的构造运动,并不仅仅是地球表层的物质运动,而更重要的是地幔物质的反映”[4]。为此,大洋盆地的形成与演化过程,必与软流圈物质及岩石圈的流“蠕”及运动方向密切相关,尚需根据图1,对其流(蠕)及运动方向首先作出推测。

2.1.1.1 对软流圈物质流(蠕)动方向的推测

因软流圈是地球内部能量聚集并由此进行能量释放的圈层,故很早就引起了许多学者们对软流圈物质的流(蠕)动方向,即流(蠕)动模式的关注及推测。霍普金斯(W. Hopkins)于1839年就已提出地壳下部存在着物质对流,后相继又有许多学者提出及论述过“地幔对流机制模式”[4-5]。因“一般认为,地幔对流是由温度差或密度差引起的”[4],而软流圈是一个承压层,其内物质的对流是启动不起来的。为此,尚需在此根据图1提出与“对流机制模式”不同的“压力驱动模式”。

图1中的A1及A3处是较厚的大陆岩石圈,C1及C3处是其底界面,而A2处是相对较薄的大洋岩石圈,C2处是其底界面,C1及C3处向下的压力肯定比C2处大。软流圈不但是个承压层,而且还储备着巨大的能量,其中的包括被熔融消减的物质在内的物质,不可能是静止不动的,必定会寻找压力最小处为突破口,以求释放内部所聚集的巨大能量。因此推测:由陆至海洋,随着岩石圈厚度的“总体”逐渐变薄,其下的软流圈物质所承受的压力也就越来越小,其中的物质亦应像承压水一样,总体是由高压处向低压处流(蠕)动,即由大陆岩石圈底流(蠕)动向大洋岩石圈底,与其上川流不息的,并携带着大量被剥蚀消减物质的地表水亦流向海洋呈上下相呼应,如图1中的B线及C线所示。

2.1.1.2 对岩石圈运动方向的推测

A——岩石圈:A1及A3——大陆岩石圈,亦为大洋盆地的盆缘,是以收缩增厚及消减为主的区域;A2——大洋岩石圈,大洋盆地的盆底,以拉伸扩张变薄及新增为主的区域。B线——由陆向海洋地形由高变低的总体坡度方向线;第一种更新方式中的消减物质及新增部分总体运行方向线。b1及b3——大陆岩石圈的顶界点;b2——大洋岩石圈的顶界点。C线——岩石圈的底界面由陆向海洋方向的总体仰起及软流圈物质流(蠕)动方向线;第二种更新方式中的消减物质随软流圈物质流(蠕)动及新增部分总体运行方向线。c1及c3——大陆岩石圈的底界点;c2——大洋岩石圈的底界点。D线——岩石圈在下滑力(重力倾斜分力)及其反作用力的综合作用下的总体运行方向示意线。图1 大洋盆地的形成及岩石圈更新示意图Figure 1 A schematic diagram of oceanic basin formation and lithosphere renovation

既然推测软流圈物质总体是由陆向海洋方向运行,那么,两陆之间必有一呈相对运行的交汇区域,而两海之间必有一呈相反运行的分离区域(图1)。交汇区域的能量由于交汇聚集会持续升高,而分离区域的能量则由于分离而会持续降低。其上的岩石圈就会因交汇区域的能量持续升高而不断地被抬高,就会因分离区域的能量持续地降低而下降,必会导致岩石圈分段(块),且各分段(块)岩石圈的底界面均呈由海洋向陆方的一个持续存在的“总体倾斜角度”,从而产生了朝向陆方的主要由重力所引发的“总体下滑力(重力倾斜分力)”。各分段(块)岩石圈就会在持续存在的“总体下滑力”的作用下,各自向陆方运行,与其下的软流圈物质的总体流(蠕)动方向呈逆向。各分段(块)岩石圈在向陆方呈相对运行的过程中, 产生了“总体拉伸扩张力”和 “总体收(压)缩挤压力”,从而导致了岩石圈在水平及垂直方向上的七对双向作用的形成:处在软流圈物质运行交汇区域上方的岩石圈,可被称为拉伸扩张区域,如图1中的A2处;而处在分离区域上方的岩石圈,可被称为收(压)缩区域,如图1中的A1及A3处。由于扩张区域岩石圈的两侧运行方向总体呈相反状,故致使该处的岩石圈呈拉伸扩张变薄甚至“破壳(岩石圈)”状,其下的软流圈物质甚至会在此持续上涌形成洋脊。变薄的方式是以大大小小的扩张性断裂(或称伸展构造)及拉伸延展性变薄为主,从而导致该处岩石圈的底界面不断地被抬高,而顶界面则会不断地被降低的不同一界面的、垂直方向上的呈“相对的双向作用”;由于收(压)缩区域的岩石圈的两侧运行方向呈相对状,在其前缘就会形成一个“总体强阻力位区”,如图1中的A1及A3处,并逐渐呈收(压)缩增厚状,增厚的方式是以褶皱、叠覆式断裂及塑柔性变形为主,从而导致该处的岩石圈的底界面不断地被降低,而顶界面则会不断地被抬高的不同一界面的、垂直方向上的呈“相背的双向作用”,即以向下及向上增厚的方式腾出了空间,以便接受来自拉伸扩张区域的物质(图1)。在拉伸扩张区域中心至两侧甚至四周的收(压)缩区域之间,存在着在水平方向上的,同一顶底界面的下降与上升及上升与下降的呈“相背的双向作用”。由于存在着上述垂直方向上的三对及水平方向上的四对,一共七对呈相对及相背的双向作用下,致使岩石圈呈透镜体状,即致使岩石圈在洋陆两者间的上下地表高度及底面深度的差距, 致使其厚度及构造特征上的差距及差异(图1),再加上大洋岩石圈其实又是一个承压层(因其上有海水储集)等,导致收(压)缩区域(大陆)及拉伸扩张区域(大洋)的岩石圈的顶底界面的高差,不断地被加大而成为大洋盆地(图1中的c1-A1-b1、 c2-A2-b2及c3-A3-b3三处所示的高、低及厚度)。

上述对软流圈物质及岩石圈流(蠕)及运动方向的推测过程,亦即为大洋盆地的形成与演化过程。

由于地球存在着重力分异作用,故其内的岩石圈亦会存在着分层现象,即“岩石圈本身也是一个层状系统”[6],及“岩石圈和软流圈的区别及相对滑动而形成的各种构造构成岩石圈中最大一级层状构造,亦称层状构造。另外沿莫氏、康氏面滑动而形成的层状构造亦属此范畴”[7],推测其由海向陆方运行的速度及增厚的方式是不同的,即由上至下层与层之间运行的速度会逐渐变慢,形成速度上的差异;层与层之间增厚的方式也会由上至下,由是以岩层的大大小小的褶皱及叠复断裂式增厚为主,逐渐过渡为以收(压)缩式塑柔性变形式增厚为主。

2.1.2 陆中次级局部盆地的形成及演化过程

次级局部盆地的形成及演化过程,与大洋盆地的形成及演化过程基本相同,只是在软流圈物质及岩石圈的流“蠕”及运动的方向及其规模上有“总体”及“局部”的差异,分析如下:

在图2中的A为图1中的A1或A3的放大部分。软流圈物质在“总体”由陆向海洋方流(蠕)动的过程中,由于其上对其压力大小的差异,会呈波峰及波谷状,如图2中的C线。呈波峰上方的岩石圈为次级局部拉伸扩张变薄区域,如图2中的A2、A4及A6处;呈波谷上方的岩石圈则为次级局部收(压)缩增厚区域,亦即为次级局部阻力位区,如图2中的A1、A3及A5。由于波峰及波谷的存在,致使其上岩石圈底界面的倾斜亦发生“局部”改变,必会形成“局部下滑力”,导致“局部双向作用”及次级局部盆地形成。这种次级局部盆地不仅仅发生在大陆(洋盆盆缘),亦会发生在大洋盆底。

推测发生在大洋盆底内的次级局部盆地的初始阶段,或是由呈地垒、地堑式组合排列的大至巨大型张性断裂所构成,此时或仅仅是盆地的雏形。随着盆地的进一步形成与演化,地垒处或会演化成大洋盆地中的或具有洋脊的中心地带,或会演化成大洋中的次级局部盆地的中心,或称中央隆起;地堑处或会演化成大洋中的次级局部盆地的盆缘。

由于岩石圈总体是由海洋向陆方运行的,故其中的次级局部盆地总体亦由海洋向陆方运移,临近陆方的海中的次级局部盆地将会逐次拼接于陆(初或为岛弧);由海洋至陆是通过次级局部盆地,犹如台阶式的总体逐级增厚的(图2);其盆地的性质由海至陆,也由为以强拉伸扩张为主的,逐渐演变成为弱甚至无扩张的、完全呈收(压)缩状态的厚底盆地,即盆地的性质也逐渐被克拉通化;盆地的规模也逐渐缩小甚至分裂,形成盆中盆,甚至还有可能再演变为海盆。

上述各类盆地,就是将以重力为主作用于整个岩石圈的“总体及局部下滑力”所导致的构造,也可叫“重力滑动构造”,因它的“根带为拉伸区,前缘为挤压区,中部为过渡区”[8]的论断,与上述的盆地的形成过程相吻合,也与“从断块运动和洋壳与陆壳发展关系分析,地壳运动的拉张作用可以相当于‘成洋’或‘造洋’作用,而挤压作用相当于‘成陆’或‘造陆’作用”[9]的论断相吻合。

A——大陆岩石圈:A1、A3及A5——大陆岩石圈中次级局部盆地的盆缘,是以收缩增厚及消减为主的区域; B线——由陆向海洋地形由高变低的总体坡度方向示意线;第一种更新方式中的消减物质及新增部分总体运行方向示意线。b1、b3及b5——次级局部上盆缘已被消减部分;b2、b4及b6-次级局部盆底中的新增部分。C线——岩石圈的底界面由陆向海方的总体及次级局部仰起方向示意线;第二种更新方式中的消减物质随软流圈物质总体及次级局部流(蠕)动方向示意线;第二种更新方式中的新增部分总体及次级局部运行方向示意线。C1、C3及C5——次级盆地下盆缘已被消减部分;C2、C4及C6——次级盆地盆底中的新增部分。D线——大陆岩石圈沿局部次级下滑力(重力倾斜分力)及其反作用力的综合作用下的局部运行方向示意线。Dz——该段岩石圈的总体运行方向。图2 次级局部盆地的形成及岩石圈更新示意图Figure 2 A schematic diagram of secondary local basin formation and lithosphere renovation

2.2 盆地的主要构造特征及其厚度变化

无论是大洋盆地还是次级局部盆地,其盆缘及盆底的构造特征及厚度均不同:因盆缘是以压性构造为主,故其厚度厚且呈上下突出形,是最适宜上为风化剥蚀及下为熔融式的消减的构造环境;因盆底是以张性构造为主,故其厚度薄且呈上凹及下向上突形,是最适宜上为沉积及下为冷凝成岩式的新增的构造环境。

大洋盆地是洋陆级盆地,其可涵盖整个岩石圈。大洋盆地中的盆缘及盆底的构造特征及其厚度有明显的差异。

(1)洋盆盆缘的总体构造特征:大陆岩石圈其实就是大洋盆地的盆缘。其主要的构造特征是:总体是以收(压)缩期盆地为主,以拉伸扩张期次级局部盆地为辅的区域,其中盆地的盆缘大多为造山带。造山带均是由以压性构造为主的大中型甚至巨型褶皱、叠覆式构造所组成,其主要的构造轴线亦大多平行于当时地质历史时期的海洋延展方向。

(2)洋盆盆底的总体构造特征:大洋岩石圈其实就是大洋盆地的盆底。其主要的构造特征是:大洋盆底内以张性断裂为主,褶皱及压性断裂为辅甚至无的区域,推测有的大洋盆底内亦含有若干个以拉伸扩张期为主的次级局部盆地。

无论是洋盆盆缘还是盆底,其主要的构造轴线亦大多平行于当时地质历史时期的海洋延展方向。

(3)洋盆盆缘及盆底的厚度差异:由于洋盆盆缘(大陆岩石圈)与盆底(大洋岩石圈)的构造特征不同,故是导致两者间的厚度有明显差异的主要原因:盆缘要比盆底厚。两者间一厚一薄的明显差异的显示及启示:两者间存在着互联互动、遥相呼应及密不可分的关系,为此不能将两者独立地分离开来考虑及研判有关大地构造问题,例如板块构造观就是将两者独立地分离开来的最好的例证,因它关注的只是大洋盆地的盆底。

2.3 盆地的动力源

各类地质作用的作用力是来自已知和未知的外力及内力,又以内力为主[1]的双力源。为此,岩石圈的更新及其更新构造——盆地的动力源亦应是由其外力及内力双力源,而又以内力源为主的众多力的综合作用下所为。

该文所设想的软流圈物质的流(蠕)动方向,是有起点及终点的、呈单程不归的相背及相对运动的“压力驱动模式”,起点是大陆岩石圈中多个最厚的部位,亦即总体阻力位区,终点是大洋岩石圈中极薄弱的部位(图3)。软流圈物质流(蠕)动的方向和速度是由岩石圈对其压力差异的大小而决定的,其方向总是由压力大流(蠕)动向压力小的区域,其速度是压力差异大就快,反之则慢。该模式较“对流机制模式”的优点是:软流圈物质流(蠕)动的“压力驱动模式”存在的可能性要大于由温度差及密度差所引发的“地幔对流机制”。

在推测盆地的形成过程中,特别关注了由重力所引发的“下滑力”;“重力构造学说是一个古老的构造假说,……很有可能,一些重力滑动构造乃是内力和外力地质作用的综合产物”[10],由此可见重力构造的重要性,并开始意识到重力构造与地质作用的关联。

A线——启於陆方的并沿路参与岩石圈更新的软流圈物质流(蠕)动至大洋岩石圈最薄弱处后,转而会平行于大陆及海洋延展方向上的总体流(蠕)动示意线。B线——位于赤道附近的大致呈东西向展布的尚未完全封闭的海洋。C点——岩石圈极薄弱带;软流圈物质运行的终点。图3 全球海陆分布概图及推测的软流圈物质总体运行路线示意图Figure 3 A schematic diagram of global land and sea distribution as well as supposed asthenospheric material overall migration route

2.4 更新构造圈及其划分

从更新构造的角度,在此亦可将岩石圈称为更新构造圈,并可进一步划分。

(1)根据更新构造圈的构造特征及厚度差异划分:由于大洋盆地的存在,故是导致大陆及大洋岩石圈在构造特征及其厚度差异的主要原因;由于盆地中的盆缘及盆底两部位的厚度差异,故所赋予给盆缘及盆底在更新过程中所起的作用是不同的,即其盆缘主要是以消减为主,而其盆底则主要是以新增为主。为此,根据更新构造圈的构造特征及厚度差异,可划分为以压性构造为主的大陆消减及以张性构造为主的大洋新增构造圈两大类,其间的划分界线也自然是以大陆边缘为界。

(2)根据大陆消减及大洋新增构造圈的分布组合特征划分:根据更新构造圈内的大陆消减构造圈大致居中,两侧甚至四周均被大洋新增构造圈所环绕的分布组合特征(图3及图4),可将其划分为更新构造圈块。这种更新构造圈块在数量、形状大小甚至其位置上,都会随着地质历史时期的变迁而时刻变化着。现时期呈现在我们面前的有六个大陆,其周边几乎均被太平洋、印度洋、大西洋及北冰洋四个海洋所环绕(图3)。为此,更新构造圈块可根据各大州分别被命名为:欧亚洲、大洋洲、非洲、北美洲、南美洲及南极洲六个更新构造圈块。其各圈块之间的界线自然也以各大洋盆盆地中心为界。

根据前述及图4,也可能会更使你悟出循环式更新的模式:岩石圈的更新也就是以更新构造圈块为单位,两侧甚至四周的大洋新增构造圈,均向大致处中间位置的大陆消减构造圈,不间断地运移施压至其以多种形式增厚,又以两种主要更新方式,从其上下两处消减及新增,即以循环式更新的模式,不间断地更新着(图4)。

在上述循环式更新模式的作用下,致使更新构造圈块, 特别是其中的人类最为关注的大陆消减构造圈的规模大小、形状、及其数量上,会随着地质历史时期的进展,以多种形式不间断地更新变化着,主要变化形式有:以次级局部盆地拼接、更新构造圈块间拼接及由于大陆消减构造圈的消减变薄从而导致分裂的形式等。

A-A——更新构造圈块 A1-A2——大陆消减构造圈 A-A1及A2-A——大洋新增构造圈 B线——第一种更新方式运行方向示意线 C线——第二种更新方式运行方向示意线在下滑力及水平力的作用下,更新构造圈块的两侧甚至四周呈相对运行示意图4 更新构造圈块的循环式更新模式示意图解Figure 4 A schematic diagram of renovated tectonospheric block cyclic renovation mode

(3)更新构造观对青藏高原及喜马拉雅山崛起成因的解释:现今的欧亚洲更新构造圈快,就是多个更新构造圈块依次拼接的例证。大致居中的欧亚大陆消减构造圈,由于受到来自四周大洋新增构造圈的压力,特别是来自南部的印度洋及东部的太平洋的压力,所以导致出现了发育在藏南及云贵一带的东西向与南北向构造相交处的,大致呈向东突出的弧形构造[1]。该更新构造圈块内,来自四周的压力有一个共同的总体强阻力位区——青藏高原。“青藏高原地壳厚度达72 km,岩石圈平均厚约100 km,为很特殊的厚壳薄幔岩石圈”[11],而位于其南侧印度洋的岩石圈的厚度,肯定比这个数字低,其间亦存在着一个总体向北的倾斜角度。青藏高原下的软流圈物质,会融汇着被熔融的岩浆,流(蠕)动向印度洋南端的极薄弱带而终结(冷凝成岩成为新增),而其上的原曾为印度更新构造圈块,则像是在总体向北倾斜的凹槽中,在总体下滑力的作用下向北滑动,在遭遇到青藏高原强阻力位区的阻挡后,致使其北侧呈东西向展布的特提斯大洋盆地由拉伸扩张期“转换”为收(压)缩期,在来自南部的强大的水平压应力作用下,及其所导致的一对垂直方向上的双向作用下,至其不断地以各种方式整体增厚式缩短及隆升中向北移动,其北侧除会首先露出海水面并拼贴于青藏高原的南侧外,仍在进一步以褶皱、向南的叠覆式断裂及塑柔性变形方式的隆升之中,成为现今海拔最高的喜马拉雅山,为印度洋的形成及向北扩张腾出了空间。也就是这种转换,致使曾为特提斯洋盆底在扩张时期所形成的伸展构造(其中也有可能包含洋脊),也随着各种方式整体增厚式缩短及隆升中向北移动,并成为现今喜马拉雅山的主体组成,即是由变质核杂岩及拆离断层等组成的。也就是这种转换,致使分布在青藏高原周边的次级局部盆地,如塔里木、四川及锡瓦利克盆地[12],处以收缩期为主并相互拼贴的主因,而盆山耦合及盆山碰撞[13]也仅仅是次因。

另外,从展布于我国的阴山—天山及秦岭—昆仑两大环球状呈东西向展布的构造格局[1]分析,至中生代白垩纪前,地球上的海陆展布格局总体上是呈东西向,自白垩纪(距今1亿a左右)开始,至现今地球上的海陆展布格局总体上是呈南北向(图3),青藏高原及喜马拉雅山就形成于这种海陆展布格局总体的“转换”过程之中。

白垩纪曾是发生过多起“重大事件”的地质历史时期,如包括恐龙在内的近3/4陆生物种灭绝、哺乳类和鸟类成为新兴动物群、被子植物的出现并取代了裸子植物、气候由热变冷且季节性变化明显、该时期全球的岩层中都含有大量的铱、呈南北向的南大西洋及印度洋开始出现、非洲北边的特提斯洋在收缩变窄、印度发生大规模火山爆发、南方及北方古大陆继续解体及不断上升等(以上均为从百度上查得)。

对上述多起“重大事件”,特别是对恐龙灭绝及岩层中都含有大量的铱的原因分析判断已有许多假说,其中就有路易斯.阿尔瓦雷茨(Luis walter A/varez)为首的研究团队于1980年提出的一颗巨大陨星撞击地球的假说,认为撞击地点大致位于现今墨西哥湾近旁区域。

试问,导致上述多个“重大事件”的发生,为什么仅仅是陨星“撞击”,而不是地球偶发的自造的“脱壳(岩石圈)造星”?

该文认为,仅仅是“撞击”不会有那么大的威力,只有地球自造的“脱壳(岩石圈)造星”这样一个“重大的地质构造事件”,才能导致上述多个“重大事件”的发生。因为地球不仅能“破壳(岩石圈)造盆”,甚至还能制造偶发的并在太空外力有效的配合下的“脱壳(岩石圈)造星”;还因为只有偶发的“脱壳(岩石圈)造星”这样一个“重大的地质构造事件”,才能导致地球远离太阳一定距离至现今其在太阳系中的位置,从而使地球的自转速度由慢相对转快、使地球的气候由热变冷且季节性变化明显、使不适宜这种气候环境的包括恐龙在内的陆生物种的灭绝、使哺乳类和鸟类成为新兴动物群、使被子植物的出现并取代了裸子植物;还因为不是“撞击”而是“脱壳(岩石圈)造星”,才能导致地球内的循环系统(软流圈)发生改变,致使岩石圈的最薄弱处由青藏高原处(原曾为海洋)转移至现今的三大洋的交界处(原可能曾为古陆中的高原)——南印度洋(图3);并在该处周边的大陆展布似呈开裂的西瓜般、呈南北向展布的南大西洋及印度洋开始出现、非洲北边的特提斯洋在收缩变窄、印度发生大规模火山爆发、从而使该时期全球的岩石层中都含有大量的铱、南方及北方古大陆继续解体及不断上升等。

从上述得知,岩石圈还有可能存在着第三种更新方式——偶发的太空式更新。人类能见到“天外来客——陨石”式的岩石圈的太空式新增,又能制造少量的“往客——人造卫星”式的岩石圈的太空式消减,只是人类没有经历过在内外力的综合作用下,所导致的岩石圈的地球自身所制造发射的“往客——卫星”式的消减,但愿这一过程不要发生。

以上就是更新构造观对青藏高原及喜马拉雅山崛起成因的解释,相对于板块构造观点的解释,简单明确且又有动力源的支持。

3研究意义及其优点

除研究岩石圈的更新及其更新构造——盆地具有以下重要意义外,岩石圈的更新构造——盆地观与以往构造观相比较还具有以下优点:

①对找矿有着重要的指导意义:无论是内生还是外生矿床,即所有的矿物均是在岩石圈更新的过程中生成并聚集的。例如在软流圈物质在由陆至海洋的流“蠕”动的过程中,其侵入到岩石圈中物质的性质会由酸性逐渐过渡为基性,所形成的矿物也会有序排列及聚集;例如煤及油气就是岩石圈更新的最典型的产物,因为岩石圈的消减物质会通过各种途径进入生物圈中的生物体内,生物遗体再通过各种途径回归于岩石圈中适当的盆地中沉积下来,聚集成煤及油气新增及富集于岩石圈中。所以,研究岩石圈的更新及其更新构造——盆地,对找矿有着重要的指导意义。

②对研究有关岩石圈的地质演化及全球大地构造成因有着重要的指导意义:将各类地质作用及盆地“溶入”岩石圈更新的,很具有新意的一个地质基础理论的研究的题目:岩石圈的更新及其更新构造——盆地,确实对有关岩石圈的演化及全球大地构造成因研究的极具指导意义:认识到岩石圈的更新是岩石圈地质演化的“本质”;认识到全球大地构造的成因,则是地球内部为了释放所聚集的巨大能量,从而导致“破壳(岩石圈)造盆”所致。

③抓住了岩石圈更新要领的全部:岩石圈在地质历史的演化中所具有的“更新本质”,是全球大地构造演化的“要领”。现今最热门及最被认可的板块构造,就是因为也触及到这一“更新要领”而被认为是地球科学的又一次革命[1]。不过,它所指的更新并不是岩石圈“更新要领”的全部,仅仅是指大洋岩石圈,即大洋盆底的更新,且其更新的方式也仅仅是在大洋洋脊处扩张而新生——海沟处俯冲而消亡的模式。岩石圈的更新不仅仅只是发生在大洋岩石圈,而应是包括大陆岩石圈在内的整个岩石圈都在更新着,且两者在更新过程中,存在着互联互动及不可分割的关系,具有抓住了岩石圈“更新要领”全部的优点。

④具动力源包括范围广:从前述可知,岩石圈的更新构造——盆地的动力源具有包括范围广的优点。其实,导致全球大地构造形成的动力源决不是一种力源,更不是一种甚至几种力所能及的。以往有关全球大地构造观中的动力往往仅仅片面地认定为一种力,甚至无动力源的支持,如认为只是由于“火成论”的山脉隆起、冷却收缩、地球膨胀、地壳脉动、均衡补偿、深层分异、地球自转速度变化、地幔对流、热点-地幔柱等[1,4,14]“板块构造学说是当代最强大的地质学术思潮。但是,关于板块运动的驱动机制和板块内的应力等问题,至今尚未取得圆满的和公认的答案。”[10]。

将岩石圈运动的驱动力“概括起来,可以把它们归纳为固定论和活动论两大类”[14],固定论是以岩石圈的升降,即垂直运动为主导的,活动论是以岩石圈的水平运动为主导的。其实,笼统的和绝对的固定及活动论均是行不通的,只有两者相结合为一体才能行得通。岩石圈的更新及其更新构造—盆地的观点,就是固定及活动论两大类观点的完美的合体,例如在前面已论述过的,亦即岩石圈在“破壳(岩石圈)造盆”的过程中,以“下滑力”所致的水平压应力,由“七对双向作用”的形式转换为垂直运动,将上述两论完美地相结合合为一体的,从而改变了传统地质上对垂直运动的认识。另外,变质核杂岩、拆离断层等组成的地壳伸展构造是在大洋盆底扩张时期形成的,当其停止扩张而“转换”为收(压)期后,上述的构造痕迹就会在“七对双向作用”下隆升成山,导致变质核杂岩往往就会出现在造山带的核部的道理就在于此,从而改变了板块构造里所讲的俯冲碰撞造山的理论。

⑤岩石圈的更新构造就是盆地:若只称岩石圈的更新构造也可以,只是太笼统,只有后面加了盆地后,才更加具体明确。因“破壳(岩石圈)造盆”为岩石圈更新提供了“必需又最佳”的构造环境,“破壳(岩石圈)造盆”的全过程即为岩石圈更新的全过程,又是所有的矿产形成并聚集的过程,特别是沉积类矿产,比如煤及油气等,“朱夏(1982)强调,没有盆地便没有石油”[2],由此可见盆地的重要性。岩石圈的更新构造就是盆地,盆地也是岩石圈在漫长更新的全过程中“必定”会遗留下的痕迹。为此,若没有岩石圈更新,也就没有盆地,反过来讲,若没有盆地的形成,岩石圈更新也就不复存在。所以,在该观点特别关注盆地这一点上,是其他所有的构造观不能与之相比拟的。

岩石圈的更新构造——盆地,才是大陆漂移中的漂移、海底扩张中的扩张、板块构造中的平移及地台地槽中的垂直运动等优点完美的合体。

4 结论

根据上述,可得出以下四点很有创新意义的结论:

①岩石圈更新的证据为仍在进行着的各类地质作用及盆地。我们所观察到的各类地质作用及盆地所呈现的地质现象,只是岩石圈更新的外在表现,其本质则是岩石圈的更新。

②岩石圈的更新构造——盆地,是一个将各类地质作用及盆地“溶入”岩石圈更新的,有关岩石圈的地质演化及全球大地构造成因的,三合一的有关地质基础理论研究创新的课题。“破壳(岩石圈)造盆”为岩石圈更新提供了“必需又最佳”的构造环境。

③以往的构造观点往往是建立在推测基础之上的,而岩石圈的更新及其更新构造——盆地的设想及思路,却是建立在地质基础理论,有的甚至还是人们直接能观测到的基础之上的,故可信度高。

④由于长期受板块构造理念的影响,故又是常被忽视的一个不易被理解及认可的设想及思路。特别是在论述的过程中,还提出了多项有关地质基础理论方面的新观点,如软流圈物质的流(蠕)动的“压力驱动模式”、岩石圈各分段(块)“总体由海洋向陆方的运动模式”、岩石圈在呈相背及相对运动的过程中所产生的“七对双向作用”及更新构造圈的概念等。尽管上述多项新的论点不易被理解和认可,但它们确实是岩石圈在更新过程中主导海陆形成及演化的关键,值得进一步探讨。

以上就是将各类地质作用及盆地“溶入”岩石圈更新的一个很有创新意义的设想及思路,以求抛砖引玉。

致谢:在成文过程中,曾得到了王佟教授级高级工程师及李德威教授的指导与帮助,在此表示感谢!

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