細說中國“板塊”

許漢奎

地殼是由許多大大小小的板塊所組成。“板塊”這個術語是加拿大人威爾遜在1965年提出的，他認為連綿不斷的活動帶網(wǎng)絡將地殼劃分為若干有限的剛性板塊，它厚度大約從幾十千米至200千米，這個厚度相對于地球6371千米的半徑來說只能算是薄板了，所以稱它為“板塊”，全稱為“巖石圈板塊”。

地球的板塊構造

板塊構造理論也稱新全球構造理論，它是美國的摩根、英國的麥肯齊、法國的勒皮雄等人于20世紀60年代所創(chuàng)，它發(fā)端于魏格納的大陸漂移說（1912年），奠基于赫斯和迪茨的海底擴張說（1962年）、瓦因—馬修斯模型（1963年）和威爾遜的轉換斷層理論（1965年）。

地球可分為地核、地幔和地殼。地幔分上、下兩層，上地幔又可分為下過渡層和上軟流層。軟流層位于地殼下60～670千米之間，處于700℃以上的高溫熔融狀態(tài)，所以可以蠕動變形。洋板塊和陸板塊位于它之上，受它的驅動也會不斷移動，如距今2.5億年前的古生代，歐洲、非洲、南北美洲、南極洲、澳洲等都是靠在一起而形成一泛大陸，一直到距今約1.7億年的中侏羅世才分開，各陸殼分別逐漸外移，如南、北美洲與歐洲和非洲逐漸分開，才形成了現(xiàn)今的大西洋。大西洋還在不斷擴大，相對應的是太平洋在逐漸縮小。最早把地球的板塊構造進行劃分的是法國的勒皮雄，他把全球分為6大板塊，即太平洋、非洲、歐亞、美洲、?。ǘ龋┌模ù罄麃啠┖湍蠘O洲板塊。后人又把太平洋板塊分為南、北兩塊，美洲板塊也分南、北兩塊，后又增加了加勒比海板塊等，歐亞板塊則分得更多。

板塊有分即有合，當洋殼和洋殼相撞或洋殼與陸殼相撞時，剛性較小、厚度較薄的洋殼的前方就會俯沖至剛性較大、厚度較厚的洋殼或陸殼之下。洋殼下插的深度較大，可達600～700千米；當陸殼和陸殼相撞時，剛性較小、厚度較薄者也會向下俯沖，陸殼下插的深度一般在200千米左右。由于陸殼具多層結構（如板塊上有厚的沉積巖層等），這些厚的沉積巖層在巨大擠壓力下，就會發(fā)生褶皺而形成山脈、大斷裂和巖漿侵入或火山爆發(fā)。

板塊運動與地震

從距今800多萬年以來，地球雖未發(fā)生板塊碰撞、拼合而形成強烈的造山運動，但板塊間擠壓而造成的地震和火山噴發(fā)卻是不斷。全球可分三大地震帶，一是太平洋板塊與周邊板塊擠壓而形成的環(huán)太平洋地震帶，地球上80%地震能源釋放帶就在這里，如1930年、1868年、1960年和2010年南美洲智利的幾次大地震，1700年美國加利福尼亞、1896年日本、1906年美國舊金山、1906年中美洲厄瓜多爾、1952年俄羅斯堪察加半島、1985年南美墨西哥和1999年臺灣等的大地震；其次是歐亞板塊與非洲、阿拉伯、印度板塊擠壓形成的歐洲阿爾卑斯山至喜馬拉雅山的地震帶，全球15%的地震能源釋放帶在這里，如1950年西藏墨脫縣、1999年土耳其、2004年印度尼西亞的蘇門答臘、2008年汶川大地震；第三是大西洋中脊的地震帶，全球5%的地震能源釋放帶在此，如冰島多次大地震。

在板塊內部由于局部力系變動或移動不均也會引發(fā)地震，我國大多數(shù)地震屬于這種，這類地震相對較小。1976年河北唐山大地震就是板塊內大斷裂活動引起的，但由于震源淺、又在人口稠密區(qū)，故造成慘重的人員傷亡。

上述三大地震帶也是全球火山活動帶，近300年來發(fā)生的5次大火山噴發(fā)都在環(huán)太平洋帶上，如1815年印度尼西亞的坦博拉火山、1883年印度尼西亞的喀拉喀拉火山、1902年南美洲危地馬拉的圣瑪麗亞火山、1912年美國阿拉斯加的諾瓦拉普格火山及1991年菲律賓的皮納圖博火山。

正由于板塊構造理論可以很好解釋洋殼和陸殼的相互關系，闡明全球地質構造的形成與發(fā)展，尤其是山脈的形成、地震的發(fā)生、火山的噴發(fā)，所以自20世紀60年代末被提出后，很快風靡世界。它也被稱為新的全球構造論，使地球科學進入了全新階段。板塊理論也被認為與生物進化論、相對論、量子論一樣，是20世紀最重要、影響最大的科學理論。

中國分屬古板塊最多

在奧陶紀時（距今5億～4.4億年）中國大陸就分屬11個板塊：東北大興安嶺地區(qū)和新疆阿爾泰地區(qū)屬于西伯利亞板塊，新疆準噶爾大部屬于哈薩克斯坦板塊，喜馬拉雅山地區(qū)屬印度板塊，云南西部屬于鄲泰板塊，華北屬華北板塊，此外還有塔里木板塊、柴達木板塊、松藩—甘孜板塊（或稱羌塘板塊）、西藏板塊、華南板塊、海南板塊。臺灣則屬南中國板塊。一個國家分屬如此多的板塊，這在世界上是絕無僅有的。

我國不僅古板塊多，而且根據(jù)各板塊上的古地磁剩余磁性數(shù)據(jù)（巖石形成時受地球磁場作用，而獲得微弱的磁性，盡管后來板塊位置變了，但它記錄下的其所處地理位置的磁性卻永遠不變，這叫剩余磁性）以及古生物化石群（它們是每個時代古地理、古氣候、古環(huán)境的見證者）的研究，可以得知我國所屬的各個板塊在奧陶紀時還彼此相距遙遠，所以它們之間后來相互碰撞，拼接的時代也是各不同的。如華南板塊是在距今2億年的三疊紀晚期向北移動時才與華北板塊相撞、拼合，由于之前華北板塊已與西伯利亞板塊拼合而成了歐亞板塊的一部分，所以當兩者相撞時，華南板塊的前部就俯沖至歐亞板塊之下，并導致華南板塊之上近2萬米厚的沉積地層發(fā)生了沿東西向的強烈褶皺（此造山運動屬印支造山運動的一部分）。所以華南很多山脈都是形成于這一時期，如南京至鎮(zhèn)江的寧鎮(zhèn)山脈就是一最好的例子。

研究板塊運動的最佳地區(qū)

我國不僅古板塊的數(shù)量最多，而且也是古板塊活動最劇烈、延續(xù)時間最長的國家，所以我國也成為研究板塊活動的最佳地區(qū)，突出表現(xiàn)在以下幾點：①板塊運動的遺跡年代很早，如近年來在河北省遵化縣不僅見到了25億年前洋殼遺留下來的特有的蛇綠巖帶，而且還保存有較清晰的兩板塊相撞、拼合而留下的縫合線，這些都極難見，它充分表明華北板塊在25億年前是由兩板塊拼合而成的。這一驚人的發(fā)現(xiàn)引起了世界地學界的矚目；②有的板塊運動發(fā)生的年代很晚，如印度板塊與西藏板塊相撞、拼合距今僅僅800萬年，而且至今印度板塊仍在不斷向北擠壓中，致使喜馬拉雅山的高度每年以1至2厘米的速度增高；③我國青藏地區(qū)也是世界上板塊運動最劇烈的地區(qū)。據(jù)中國科學院青藏科考隊多年的考察研究，得出這一地區(qū)的阿爾金山是在加里東造山運動時期（距今4.4億至4億年的志留紀早、晚期）柴達木板塊向北俯沖的結果，接著在晚古生代的海西期造山運動時期（距今4億至2.5億年），羌塘板塊（或稱松藩—甘孜板塊）又向北俯沖，不僅使柴達木板塊再次受擠壓，而且使羌塘板塊形成了規(guī)模更大的昆侖山脈；到了距今1.9億年的三疊紀晚期的印支期造山運動中，藏北板塊又向北俯沖，形成了巨大的唐古拉山山脈；到了距今1.45億年至6500萬年的白堊紀晚期的燕山造山運動時期，藏南板塊又向北俯沖，形成綿延幾千公里的岡底斯山山脈；接著在喜馬拉雅山運動期間（距今6500萬年至180萬年間）、印度板塊又向北俯沖，形成了世界最高的喜馬拉雅山山脈。所以從距今的4.4億年至距今幾百萬年的4億多年間，一次次強烈的板塊俯沖、撞擊和拼合，其猛烈程度確實是世所未見，令人嘆為觀止！

【責任編輯】龐云