板塊學說的終結(jié)

1 板塊學說存在哪些嚴重問題？

記者（以下簡稱記）：網(wǎng)上有人稱您是“反對板塊學說的第一人”，您對板塊學說的反對是一件非常有沖擊力的事，我們想請您從三個方面來談這個問題，第一個是全面、客觀地評價板塊學說的貢獻，它的成就、不足以及未來的命運；第二個是反對板塊學說的理論依據(jù)是什么，您在論文里面提到了五條，請您再詳細地談一下這些依據(jù)，另外還有沒有別的依據(jù)；第三個就是推翻板塊學說后建立的新的理論是什么，也就是說新的大地構(gòu)造學說是什么？

李德威教授（以下簡稱李）：大家都知道，板塊學說是一場偉大的地球科學革命，相對當時的地質(zhì)認識，它有一定的科學道理和歷史貢獻。在板塊學說出現(xiàn)之前的地學理論就是槽臺學說，槽臺學說是19世紀中葉由美國的Hall和Dana提出來的，主要包括活動的地槽和穩(wěn)定的地臺兩種構(gòu)造單元，地表強烈下陷沉積巨厚地層形成地槽，海槽中地層擠壓褶皺隆起形成山脈，稱為褶皺帶，山脈剝蝕夷平甚至出現(xiàn)穩(wěn)定的沉積為地臺，因為只有上下運動，所以稱它為“固定論”。板塊學說很重要的進展就是“活動論”，由大陸、大洋組成的板塊可發(fā)生上千公里甚至上萬公里的水平運動，這個把原來的“固定論”給徹底地推翻了，所以它是一場革命，對運動方式的革命。板塊學說的水平運動起源于大陸漂移學說，魏格納于1912年提出大陸漂移學說，一直遭到強烈的反對，他在1930年第四次進行格陵蘭島野外地質(zhì)考察時犧牲。大陸漂移學說后來之所以被承認，是因為1962年劍橋大學的研究生瓦因和他的導師馬休斯發(fā)現(xiàn)印度洋中脊具有對稱分布的海底磁異常條帶，從而支持了大陸漂移，也為美國學者赫斯1960年提出的海底擴張?zhí)峁┝擞辛Φ淖C據(jù)。那么海底為什么會擴張呢？很快就有些人提出了軟流圈對流、地幔對流，對流腔中上升流形成洋中脊，下降流形成俯沖帶，一系列的對流腔帶動上面的剛性巖石圈板塊發(fā)生水平運動，這樣就逐步發(fā)展為板塊學說。全球被分成六大板塊或十二個板塊。大家熟知的六大板塊除了太平洋板塊以外，都是洋和陸的混合體。

隨著資料的不斷積累和認識的不斷深化，板塊構(gòu)造學說的片面性和錯誤性越來越明顯。片面性很容易理解，空間上只涉及不到地球半徑三十分之一的巖石圈，時間上連中生代以來的板塊形態(tài)和運動都說不清楚，運動方式上只強調(diào)水平運動。其實，在我看來，板塊構(gòu)造學說的錯誤性是很明顯的。要證偽一個假說，最好先從定義上入手。

板塊構(gòu)造學說的定義是：以洋中脊、俯沖帶、轉(zhuǎn)換斷層為邊界的剛性巖石圈板塊在軟流圈或地幔對流驅(qū)動下發(fā)生大規(guī)模的水平運動，導致板緣變形。這個定義的5個要點都存在嚴重的錯誤。

首先說板塊邊界?，F(xiàn)今全球6大板塊沒有一個板塊具有由洋中脊、俯沖帶、轉(zhuǎn)換斷層連通的邊界，如果剛性巖石圈板塊要水平運動數(shù)千公里，邊界構(gòu)造必須深達巖石圈底面，實際上很多所謂的板塊邊界不僅沒有洋中脊、俯沖帶和轉(zhuǎn)換斷層，而且沒有深達中、下地殼的斷層，甚至沒有大型的節(jié)理。例如歐亞板塊東北邊界和西南邊界，在北冰洋和大西洋的洋中脊與歐亞大陸內(nèi)部之間都不存在連通的、有位移的破裂。巖石圈板塊要發(fā)生大規(guī)模的水平運動，必然存在深切至巖石圈底面的邊界構(gòu)造。像切蛋糕一樣的，只有切穿蛋糕底層，才能將一塊蛋糕抽出來，況且蛋糕還不是剛性的。另外，如果板塊邊界都深達軟流圈底面，各板塊周邊都應當線性分布源于地幔軟流圈的巖漿巖。

至于大陸巖石圈板塊不是剛性的，已經(jīng)得到廣泛的認同。板塊學說定義的巖石圈是指軟流圈之上的地殼和上地幔，大量證據(jù)表明大陸巖石圈不是剛性的，而是分層流變的，因為年輕的造山帶和盆地下地殼能夠流動，巖漿能夠從中、下地殼上涌，上地殼常見斷裂，變質(zhì)巖和沉積巖中都發(fā)育褶皺，說明大陸巖石圈具有脆性、脆韌性、韌性、塑性、粘性特征，就沒有剛性特征。

關(guān)于軟流圈或地幔對流，沒有充分的證據(jù)，存在很大的問題。最早認為是軟流圈對流，但是軟流圈較薄，應當有很多對流腔，那么多的上升流與下降流與板塊擴張和俯沖結(jié)構(gòu)并不吻合，例如，非洲板塊東、南、西三邊都是洋中脊，東北邊界紅海也是擴張的，但是哪里發(fā)生俯沖呢？也就是說，對流腔都是上升流，下降流在哪里？后來提出雙層對流，上面是小尺度的軟流圈對流，下面是大尺度的地幔對流，軟流圈對流存在同樣的問題，而且兩層對流怎么耦合？還有全地幔對流，也是不可能的，因為地幔物質(zhì)是分層，而且地幔大部分是固體，沒法對流。

水平運動是板塊學說的重大進展，但是僅強調(diào)水平運動是片面的。我們知道，盆山和洋陸在地貌上的高差很明顯，實際上盆山之間的莫霍面、洋陸之間軟流圈底面的高差也很明顯，而且與地形表面呈鏡像對稱，說明盆山之間、洋陸之間存在巨大的垂向物質(zhì)運動。另外地殼、地幔和地核都可生產(chǎn)巖漿，在浮力作用下巖漿可以上升很大的距離，這是最強烈的構(gòu)造活動。

最后說說板緣變形。板塊學說假定板塊是剛性的，板內(nèi)不變形。實際上，大陸內(nèi)部普遍發(fā)生各種各樣的變形，還有巖漿活動。板塊基本上都是洋陸混合體，陸內(nèi)變形也是板內(nèi)變形。板內(nèi)巖漿活動也是很強的。板緣變形最經(jīng)典的模式是碰撞造山，最典型的碰撞造山帶是青藏高原和喜馬拉雅山。我從1990年開始考察喜馬拉雅和青藏高原，發(fā)現(xiàn)喜馬拉雅和青藏高原與板塊碰撞無關(guān)。在時間上，大陸的碰撞以古洋盆消亡為標志，一般將蛇綠混雜巖帶作為古板塊的縫合帶。我們知道，分布在新疆南部、青海北部的原特提斯洋于晚泥盆世（約3.8億年）消亡，青海南部、四川西部、西藏北部的古特提斯洋于晚三疊世（約2億年）消亡，西藏中部、云南西部的中特提斯洋于晚白堊世（約1億年）消亡，西藏南部的新特提斯洋于始新世（約40百萬年）消亡，而青藏高原整體隆升和喜馬拉雅山脈的形成是中新世（約20百萬年）才開始的。在空間上，板塊碰撞的地方一般保留蛇綠混雜巖帶，但是青藏高原蛇綠混雜巖帶通常是負地貌，而且從碰撞開始就是線性分布的盆地，稱為地塹，連續(xù)沉積了礫巖，還控制了河流和湖泊，如著名的金沙江蛇綠混雜巖帶、瀾滄江蛇綠混雜巖帶、班公湖一怒江蛇綠混雜巖帶、雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶，而作為板塊碰撞而成的喜馬拉雅碰撞造山帶內(nèi)部沒有找到蛇綠混雜巖帶。另外，板塊碰撞應當是很強的擠壓作用，但是，我在1991年穿越喜馬拉雅作構(gòu)造剖面時，發(fā)現(xiàn)中新世的構(gòu)造是地殼尺度的大規(guī)模伸展，我稱為喜馬拉雅變質(zhì)核雜巖?，F(xiàn)在看來，所有的造山帶都有與山脈生長同時、由地殼熱隆伸展而成的變質(zhì)核雜巖，也就是說，山脈不是擠壓形成的，而是伸展而成。這個意義就太大了，山脈的形成必定與板塊碰撞無關(guān)。

有些學者還認為喜馬拉雅和青藏高原是印度洋（有些人誤稱為印度板塊）板塊俯沖形成的。我們知道印度洋板塊包括印度洋的一部分、澳大利亞和歐亞大陸的一小部分，這個俯沖模式也存在很多問題，例如為什么要將同一個洋分成不同的板塊，還要與不同的大陸組成一個板塊。我們知道，印度洋非常年輕，活動性強，而澳大利亞西部有世界上最古老、最穩(wěn)定的陸塊（槽臺學說稱為地盾），它們怎么能夠一起運動和演化？如果包括恒河盆地在內(nèi)的印度洋板塊向北俯沖，那么青藏高原應當具有雙層巖石圈結(jié)構(gòu)，青藏高原下面就會出現(xiàn)產(chǎn)狀奇特的雙層莫霍面，這是不可能的，也沒有證據(jù)。還有很多很多的問題，實際上，在喜馬拉雅南側(cè)作為印度洋板塊俯沖邊界的三條逆沖斷層（ MCT，MBT，MFT）是陸內(nèi)構(gòu)造，中國西部所有盆山邊界都有類似的逆沖斷層。

記：陸內(nèi)構(gòu)造？

李：對，是陸內(nèi)構(gòu)造，是歐亞大陸內(nèi)部次級構(gòu)造單元喜馬拉雅造山帶與恒河盆地之間的構(gòu)造邊界，所有擠壓型盆山邊界都是這種結(jié)構(gòu)。很多人混淆了板內(nèi)與陸內(nèi)和洋內(nèi)，除了太平洋板塊是太平洋的一大部分外，其它所有板塊都是洋陸混合體。板塊的幾何學、運動學、流變學、動力學和演化史都不同于洋陸。先從幾何學說起，常為洋陸混合而成的巖石圈板塊應當有連通的、深達巖石圈底面的構(gòu)造邊界，可是現(xiàn)今的板塊都找不到這樣的邊界，目前劃分的板塊邊界，某些區(qū)段可能連深度在2公里以內(nèi)的節(jié)理都沒有，古板塊更沒辦法恢復它們的幾何形狀。既然巖石圈板塊沒有連通的邊界，那么不可能整體發(fā)生水平運動，就像切蛋糕卻連刀痕都沒有，怎么將蛋糕分塊取出來分發(fā)？要知道，板塊是剛性的，要水平運動幾千公里，更不可能。就算板塊存在大家公認的邊界，板塊要發(fā)生成千上萬公里的水平運動，它的邊界構(gòu)造運動方向應當與板塊運動方向協(xié)調(diào)一致，可是找不到這樣的實例。例如，歐亞板塊最有可能的運動方向是從北向南，因為北邊是擴張的北冰洋，南邊是雄偉的喜馬拉雅，如果歐亞板塊這樣運動，那么歐亞板塊西側(cè)的大西洋洋中脊應當是大規(guī)模的右行走滑邊界，它的東側(cè)邊界西太平洋俯沖帶應當是等量位移的左行走滑邊界，歐亞板塊整體向南運動還要與GPS顯示的運動方向一致，但是GPS表明運動方向正好相反，從喜馬拉雅向北運動，而且運動速率遞減。從流變學上來看，大陸巖石圈根本不是剛性的，大陸內(nèi)部廣泛出現(xiàn)與板塊碰撞時間和方向無關(guān)的山脈和盆地，還有強烈的構(gòu)造變形和巖漿、地震活動。我們對大洋巖石圈知之甚少，洋內(nèi)也有很多由地幔巖漿活動形成的洋島，應當也不是剛性的。板塊幾何學、運動和流變學都成問題，就不用說更高層的動力學。至于板塊演化史，威爾遜旋回實際上說的是洋陸演化，而不是板塊演化，要說板塊演化，首先要將板塊本身的演化說清楚，以印度洋板塊為例，第一步要闡明45億年以來，多期演化的澳大利亞和歐亞大陸印度及周邊地區(qū)與年輕的印度洋屬于印度洋板塊那部分是如何整體形成和演化的，第二步才能論證印度洋板塊與周邊板塊的相互作用和演變過程。我認為這是沒辦法說清楚的。打個不太合適但很形象的比方，大洋和大陸就像女人和男人，將現(xiàn)在還活著的女人（大洋）分為幾塊，分別與活著的男人的某部分（大陸與大洋同期生長的部分）和這個男人無數(shù)代男女祖宗（大陸保存有地質(zhì)歷史時期很多古洋陸殘余）合為一體（組成一個板塊），遠程定向行走（沿著特定方向整體發(fā)生上萬公里的水平運動），那是不可能的！例如，非洲板塊包括古老的非洲大陸的絕大部分、年輕的大西洋的東部和印度洋的西部，非洲板塊的東邊、南邊和西邊都是擴張的洋中脊，非洲板塊北部邊界的西段是威爾遜旋回中洋盆將要消亡、強烈擠壓接著形成喜馬拉雅式碰撞造山帶的地中海，而同一邊界的東段卻是威爾遜旋回中洋盆剛開始擴張的紅海，整個非洲板塊邊界東、西、南邊和東北邊都是擴張的，因此非洲板塊內(nèi)部必然受到極其強烈的擠壓，應當形成不同方向的褶皺和逆沖斷層，但是非洲卻出現(xiàn)了大陸內(nèi)部最大的伸展構(gòu)造，就是大家熟知的東非大裂谷。

記：紅海是裂谷嗎？

李：一般認為，紅海是陸間裂谷。在板塊構(gòu)造體系里，紅海處于比大西洋還早的洋盆初始發(fā)育期，是拉伸的。它怎么可能與西側(cè)的地中海構(gòu)成非洲板塊與歐亞板塊之間的同一條邊界呢？一個將要誕生的洋盆和一個基本消亡的洋盆成為同一個板塊同一側(cè)的邊界，兩個剛性巖石圈板塊怎么能整體運動？

記：今天您從板塊學說的定義以及幾何學、運動學、流變學、動力學、演化史五個方面對板塊學說進行了系統(tǒng)的批判，有排山倒海之勢。

李： 一個完善的、有生命力的理論必須能夠合理解釋已知的全部事實，回答所有難題，預測重大事件。顯然，板塊學說只是假說，很難上升為理論，更不是真理。

通常我們進行地質(zhì)分析有一個明確的思路，從形態(tài)入手，循序漸進。只要板塊學說的幾何學不成立，后面的幾點都可以不再論證。我的觀點是大陸漂移是對的，但是海底擴張和板塊學說是錯的。一定要把洋陸體系和板塊體系分開。我反對板塊學說，但我支持魏格納的大陸漂移學說。

記：幾何學我簡單地概括一下，就是說沒有辦法給板塊畫出一個有明確證據(jù)的構(gòu)造邊界。這個確定不了，運動學是什么就不清楚了。

李：對。如果剛性巖石圈板塊沒有連通的、深達運動塊體底面的、同時形成和同步演化的邊界，它是沒法整體大規(guī)模水平運動的。現(xiàn)代的板塊找不到這樣的邊界，古板塊更不可能。況且，板塊基本上是年輕的洋與多期、長期演化的陸組成的混合體，更難整體運動。就是這樣簡單、那么重要的現(xiàn)象，我不理解為什么這么長時間、這么多的學者都不去思考，我們提出來后，也沒什么人理睬。

記：您認為是為什么？

李：可能是盲從，對經(jīng)典、權(quán)威的絕對迷信。好像德國戈培爾說過：謊言重復一千遍就成了真理。就是大家都這樣說，沒有人或很少有人去想這些問題，然后大家就去找所謂的證據(jù)，套模式，發(fā)論文，形成共識。大家都成了流行思想的支持者，對不同意見者，不由自主地進行打壓。

記：您說的流變學包涵兩個內(nèi)容，一個是流一個是變，流是軟流體的動，變就是發(fā)生了相變，包括韌性的相變，糜棱巖是一種相變，麻粒巖化也是一種相變。

李：巖漿發(fā)生了物質(zhì)重組，出現(xiàn)從固態(tài)到液態(tài)的相變，本質(zhì)上具有變形和變質(zhì)特征，巖漿在浮力作用發(fā)生垂向流動，位移量很大，因此，巖漿流動是最具活性的構(gòu)造活動。比巖漿流動稍弱的構(gòu)造活動是固態(tài)流變，固態(tài)相變的巖石主要是在重力作用下側(cè)向流動，糜棱巖和韌性剪切帶產(chǎn)在這種環(huán)境，也是我們通常所說的流變。流變主要與溫度有關(guān)，是緩慢連續(xù)的過程。因為它連續(xù)變化的時間很長，所以總的規(guī)模是很大的，深部層次的流變可制約淺部層次快速的脆性變形。

流變學很重要，是運動學和動力學的橋梁。我們知道，任何物質(zhì)都有熔點和沸點，發(fā)生固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的轉(zhuǎn)化。當溫度超過巖石的熔點，熔融或部分熔融形成巖漿，降低了密度的巖漿會在浮力作用下向上運動，產(chǎn)生不同尺度和不同層次的熱隆伸展構(gòu)造。最大尺度的熱隆伸展構(gòu)造是洋中脊，較小尺度的熱隆伸展構(gòu)造有東非裂谷、喜馬拉雅變質(zhì)核雜巖等，它們是因為地核、地幔、地殼物質(zhì)熔融或部分熔融引起的。固態(tài)相變可能有多種形式，就像糜棱巖、麻粒巖的形成。糜棱巖不僅發(fā)生固態(tài)相變，還發(fā)生形變，當溫度達到巖石熔融溫度的三分之一的時候開始形成，溫度達到巖石熔融溫度的二分之一的時候發(fā)生超塑性流動，形成超糜棱巖，不需要應力就能發(fā)生大規(guī)模的韌性流動。如果發(fā)生不均勻的順層流變，會產(chǎn)生線性熱隆伸展構(gòu)造，如青藏高原近南北向地塹系、汾渭地塹?？傮w而言，固態(tài)流變的構(gòu)造活性和運動量級小于巖漿流動，大于脆性斷層活動。

記：您認為板塊學說最大的成就是觀察到了水平運動，由固定論變成了活動論？

李：對，但是它從一個極端走向了另一個極端，板塊學說過分或片面強調(diào)水平運動，把垂直運動完全否定了，這也不對，地球系統(tǒng)中的物質(zhì)運動應該既有垂直運動又有水平運動，而且相互關(guān)聯(lián)。

2 美國地球科學界的最新認識

記：板塊學說是上世紀六十年代形成的。

李：是的。盡管1912年德國氣象學家魏格納就提出了大陸漂移，但是建立板塊學說是50年之后的事。上世紀六十年代初提出了海底擴張，之后瓦因和馬修斯發(fā)現(xiàn)了海底磁條，支持海底擴張。接著法國的、美國的、英國的、加拿大的學者一起建立了板塊學說。

記：這個體系是多人累積出來的，融合得不是太好。

李：有這方面的因素，至少不是整個地球系統(tǒng)的、完整的思想體系，還存在許多致命的科學問題。

記：板塊學說的發(fā)展是這樣的，魏格納提了一個設想，這個設想提出后大家都不承認，后來在海洋地質(zhì)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù)，大家發(fā)現(xiàn)這些證據(jù)用海底擴張和板塊學說來解釋的話更合理一點，才發(fā)展成了現(xiàn)在的板塊學說。但是現(xiàn)在的板塊學說并不是某一個人建立的，而是由好幾個學者分別完成后拼接到一起，形成了一個相對來說邏輯比較清楚的理論。中國大陸是上世紀七十年代中后期才開始接受板塊學說的，它在我們國內(nèi)占主流地位應該是在上世紀八十年代初期以后，到上世紀九十年代，有一批學者，比如李揚鑒先生，還有您，開始發(fā)現(xiàn)板塊學說有問題，比如說板塊上不了陸。

李：從板塊學說一提出來，國外就有反對這一學說的。像俄羅斯的大構(gòu)造學家別洛烏索夫一直反對板塊學說。板塊上不了陸，美國地質(zhì)學家也認識到了，1990年美國提出了“大陸動力學計劃”，就是因為板塊登不了陸，因此將青藏高原作為創(chuàng)建大陸動力學理論體系的最佳野外實驗室，世界一流的地質(zhì)學家和地球物理學家都到青藏高原進行研究。

記：那就是說，在我們認為板塊學說是科學的時候，美國的科學界只是認為它是一個假說。

李：美國提出超越板塊，創(chuàng)立大陸動力學理論的時候，我國地學界反應很快，也在大力轉(zhuǎn)向大陸動力學的研究，但是，大多數(shù)人并沒有針對板塊學說存在的科學問題進行創(chuàng)新性研究，名義上談大陸動力學，實際上還是為板塊學說尋找證據(jù)。其實美國地質(zhì)學界也沒有涉及到板塊學說的根本性問題。

大陸動力學的提出離不開地震深反射技術(shù)。上世紀七八十年代，美國發(fā)現(xiàn)大陸下地殼存在異常的反射層，低速特征明顯，他們首先認識到剛性巖石圈應當解體，大陸巖石圈不是剛性的，而是分層流變的，從而否定了板塊學說定義的5個要點之一。因此，在上世紀九十年代初，美國提出了“大陸動力學計劃”，要用三十年建立一個大陸動力學模式，但是要建立一個什么樣的模式，至今沒有明確的目標。我國的一些學者到現(xiàn)在還分不清大陸動力學和巖石圈動力學的區(qū)別與聯(lián)系。從1992年開始，我發(fā)表論文提出大陸基本單元是盆地和造山帶，大陸動力學就是下地殼流動驅(qū)動盆山耦合。青藏高原是中新世以來恒河盆地下地殼向北不均勻流動形成的。西方地質(zhì)學家也在談青藏高原下地殼流動，最早由中美合作的INDEPTH項目美方負責人Nelson教授領(lǐng)導的團隊于1996年提出，他們認為中新世岡底斯中、下地殼部分熔融物質(zhì)向南流到了喜馬拉雅。1998年Burchfiel教授領(lǐng)導的團隊認為青藏高原東部也有類似的下地殼流動。

記：大陸動力學是什么時候提出來的？

李：上世紀九十年代初。

記：根據(jù)您的了解，板塊學說在美國的地球科學界曾經(jīng)是不是一統(tǒng)天下？像在國內(nèi)，如果去申請課題，不談板塊，就好像是你不懂地質(zhì)學，你不承認共同的科學基礎(chǔ)、共同的學術(shù)規(guī)范，在美國是不是這樣？

李：我只是曾經(jīng)在美國留學過兩年，對美國地學界了解不深?？傮w感覺美國的學術(shù)還是比較自由的，鼓勵新思維。但是他們也有主流觀點，甚至打壓創(chuàng)新認識，比如大陸漂移學說提出來之后美國反對最為強烈。

記：美國曾經(jīng)開會表決，誰要是同意魏格納的學說，就不要當?shù)厍蛭锢韺W會的會員了。

李：但是板塊學說提出來的時候，美國就非常支持，到上世紀七八十年代，就是一邊倒，不談板塊論文就發(fā)表不了。剛才說了，美國從1990年左右就認識到剛性巖石圈板塊是有問題的，提出了大陸動力學計劃。到了2013年，他們還提出了“超越板塊計劃”：大地構(gòu)造的新航程。

記：是美國國家科學院提出來的嗎？

李：應該是美國自然科學基金委員會組織各方面專家，包括地質(zhì)、地球物理學的大專家一起開會討論，然后提出的一個研究報告。

記：這也就是美國的一個研究報告而已，未必所有的人都這樣認為，是吧？

是的。部分專家意識到板塊學說有問題了，關(guān)鍵的、核心的問題是什么？怎樣解決這些問題？他們在努力，但是，還沒產(chǎn)生顛覆性的認識。他們把中國的青藏高原作為最佳野外實驗室，希望通過對青藏高原的研究，建立起一個新的理論體系。為什么我?guī)缀趺磕甓家デ嗖馗咴疾旌脦讉€月，因為青藏高原是世界上最年輕、最活動、最典型、最重要的地質(zhì)單元，只要把這個地方說清楚了，別的地方也就好說了。

記：板塊學說也經(jīng)常舉青藏高原的例子。

李：對，一般認為青藏高原、喜馬拉雅是典型的碰撞造山帶，或者由印度洋板塊俯沖而成。

記：就是說在美國的科學生態(tài)中，可能不存在一個標準答案式的唯一正確的理論，并用這個理論統(tǒng)一全體地球科學界的人的思想。每個人或者每個學術(shù)團體，可以提出自己的一套設想，，我看了一些美國科學院的地球科學報告，在他們給出的報告里，描述問題的時候，用語是非常謹慎的，比如“可能…‘建議”“有些學者這樣認識”等等之類的，就是在大陸動力學是什么都不清楚的時候，他們想象可能有動力問題，然后進行動力學的研究，動力學是什么，研究完了才能知道。這是一個正常的科學生態(tài)。我們的科學生態(tài)不是這樣的，比如說出現(xiàn)一個新名詞，你就必須照這個新名詞說，如果你不這么說，你就是不科學的。

李：重大理論創(chuàng)新是有風險的，應當包容對未知領(lǐng)域的探索。美國人在口頭上很少喊創(chuàng)新的口號，但是他們在實際工作中很注重創(chuàng)新，他們喜歡先提出一個模式，也就是一個好主意，然后找一些證據(jù)說明這個模式，因此，模式很多，但是很少能夠全面解釋多種自然現(xiàn)象。我們國內(nèi)很多人喜歡盲目跟隨流行模式，很少思考關(guān)鍵科學問題，甚至忽視一些客觀事實，樂于提供測試數(shù)據(jù)，一心想著發(fā)表論文，往往失去獨立判斷，并且不相信你會提出西方專家都沒有提出的概念和理論，如果你的所謂創(chuàng)新的東西沒在西方雜志上發(fā)表，你講得再有理，那也是胡說八道。

3 喜馬拉雅造山帶伸展構(gòu)造的意義

記：您對板塊學說的批判是非常有力的，下面請您正面闡述一下您的理論。

李：這要從1990年我去青藏高原說起。那年我跟李紫金教授到西藏羅布莎做鉻鐵礦成礦預測的項目，我覺得機會難得，就要求考察喜馬拉雅和雅魯藏布江蛇綠巖帶，看一下岡底斯。李老師對我特別信任，此前的“七五”國家攻關(guān)項目我也是跟著她和趙鵬大院士在長江中下游做控礦構(gòu)造研究，我否定了長期以來長江中下游逆沖斷層擠壓構(gòu)造控礦的認識，提出多層次剝離斷層伸展構(gòu)造控礦，得到大家的認可。她不僅答應了我的要求，還將項目唯一的吉普車讓給我用。我就穿過喜馬拉雅作了一條構(gòu)造剖面，還進行了很多關(guān)鍵點上的觀察。于是，我有了驚人的發(fā)現(xiàn)：喜馬拉雅被公認為是最典型的碰撞造山帶，豐體必然由同期的褶皺和逆沖斷層組成，喜馬拉雅內(nèi)部還應當殘存蛇綠混雜巖。但是，我沒有找到蛇綠混雜巖的跡象，反而發(fā)現(xiàn)原來認為由擠壓形成的逆沖斷層卻是由伸展形成的剝（拆）離斷層，而且剝離斷層只是喜馬拉雅地殼尺度的伸展構(gòu)造系統(tǒng)的一個組成部分，喜馬拉雅核部中新世花崗巖的形成和基底變質(zhì)巖的剝露與多層次剝離斷層是同時發(fā)生的伸展構(gòu)造，我稱為高喜馬拉雅變質(zhì)核雜巖，這是世界上最大規(guī)模的造山帶地殼伸展構(gòu)造。在高喜馬拉雅北部的拉軌崗日山鏈還有多個同期形成的熱隆伸展構(gòu)造，也不是前人認為的疊加褶皺。雅魯藏布江構(gòu)造帶在始新世陸塊碰撞之后一直是負地貌，因為沿著雅魯藏布江蛇綠混雜巖帶從始新世以來沉積了以礫巖為主的陸相沉積物，晚新生代為近東西走向的地塹，控制了雅魯藏布江河谷的分布。我梳理一下，覺得喜馬拉雅山脈的形成在時間上、空間上、物質(zhì)上、變形方式上都與板塊碰撞無關(guān)，喜馬拉雅造山帶各種伸展構(gòu)造與地殼加厚、山脈隆升是同時的，發(fā)生于中新世，而喜馬拉雅北側(cè)由蛇綠混雜巖代表的碰撞帶卻沿著低地勢的雅魯藏布江分布，碰撞時間比喜馬拉雅山脈形成的時間至少早二-多個百萬年。我將這個發(fā)現(xiàn)寫成《喜馬拉雅造山帶的構(gòu)造不對稱演化》一文，于1992年發(fā)表在《地球科學》上。同年，美國最著名的構(gòu)造地學家Burchfiel和他領(lǐng)導的MIT研究團隊也發(fā)現(xiàn)了喜馬拉雅伸展系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，指出喜馬拉雅基底與蓋層之間的斷層是低角度伸展構(gòu)造而不是逆沖構(gòu)造，也就是我命名的基底剝離斷層他們稱為藏南拆離系，這是我厘定的高喜馬拉雅變質(zhì)核雜巖體系中的一條最重要的斷層。

為什么喜馬拉雅造山帶出現(xiàn)地殼尺度的伸展構(gòu)造？成為當時的地學研究熱點。大多數(shù)人認為是喜馬拉雅碰撞造山帶形成之后的重力垮塌，因此，喜馬拉雅和青藏高原應當在中新世就達到了最大高度，然后重力垮塌，高度下降。這些認識自然也是錯誤的，不受實際資料的支持。

記：您認為喜馬拉雅伸展構(gòu)造是怎么形成的？喜馬拉雅山脈又是如何形成的？

李：這些問題強烈地困擾著我，我一邊查資料一邊思考。得知恒河盆地從中新世進入陸內(nèi)構(gòu)造演化，錫瓦利克群以礫巖為主的沉積厚度竟然將近十公里，而同期喜馬拉雅山脈可能剝蝕了近十公里，高喜馬拉雅廣泛出露中地殼角閃巖相變質(zhì)巖，恒河盆地的沉積物只能來自喜馬拉雅山。這就很有意思了，一個地殼加厚的地方，被剝蝕掉約十公里，那它下面必須要增添物質(zhì)，它又是伸展的，而不是擠壓縮短加厚，要增添地殼物質(zhì)，只能從下地殼增加。那時我們還沒有在高喜馬拉雅找到下地殼巖石，2000年填圖時我們才發(fā)現(xiàn)中新世的麻粒巖，產(chǎn)于下地殼韌性剪切帶中。恒河盆地的地殼原來正常的厚度也是三十五公里，但現(xiàn)在減薄了幾公里，更重要的是，十幾個百萬年以來的磨拉石沉積就有上十公里厚，就是說它的地殼減薄了十幾公里。哪里在減薄？減薄的物質(zhì)到那里去了？它的上地殼是加厚的，只能是下地殼減薄，也就是說下地殼必然流失了。是垂向流失還是側(cè)向流失？

梳理幾個基本事實，再分析它們之間的關(guān)聯(lián)性，就能找到答案。一是喜馬拉雅核部由前寒武紀變質(zhì)巖和中新世花崗巖組成；二是喜馬拉雅基底變質(zhì)巖與北側(cè)古生代沉積巖之間的角度不整合被改造成剝（或拆）離斷層，構(gòu)造作用也是發(fā)生在中新世；三是喜馬拉雅中新世以來才發(fā)生地殼加厚，構(gòu)造隆升；四是在喜馬拉雅中新世以來地殼加厚、強烈剝蝕的同時南側(cè)的恒河盆地出現(xiàn)地殼減薄、充填沉積，并且沉積物源自喜馬拉雅的剝蝕物；五是喜馬拉雅核部和北側(cè)的伸展與南側(cè)的逆沖基本同時；六是青藏高原南部具有異常地殼熱結(jié)構(gòu)，大地熱流值特別高，溫泉多，地震多，下地殼普遍發(fā)育低速層和低阻層。要說明的是青藏高原下地殼低速層和低阻層是后來才發(fā)現(xiàn)的，但是在這之前美國、英國的地球物理調(diào)查已經(jīng)發(fā)現(xiàn)年輕的大陸盆山地區(qū)下地殼普遍發(fā)育低速一低阻層，但是沒有找到合適的解釋。這樣一來，發(fā)揮一下想象力，可以得到下面的推理：喜馬拉雅地殼加厚和恒河盆地地殼減薄可能是下地殼固態(tài)流變物質(zhì)順層流動造成的，也就是說，恒河盆地韌性的下地殼向北流到了喜馬拉雅和青藏高原，引起喜馬拉雅和青藏高原地殼加厚、構(gòu)造隆升和熱隆伸展，并遭受剝蝕，剝蝕物搬運到恒河盆地沉積，構(gòu)成了地殼物質(zhì)循環(huán)。這樣，所有問題都迎刃而解，而且很簡單，就是下地殼層流制約盆山耦合。盆地下地殼流到造山帶，引起造山帶下地殼加厚和地殼熱隆伸展，伸展減壓的中下地殼發(fā)生部分熔融，巖漿推動基底變質(zhì)巖上升，將基底與蓋層之間軟弱的角度不整合面改造成順層拆離斷層，并在蓋層中形成一系列鏟式正斷層或次級拆離斷層，構(gòu)成變質(zhì)核雜巖。由于恒河盆地與喜馬拉雅之間高差大，生長的喜馬拉雅側(cè)向擴張力強，重力勢能增加，盆山相互作用，在盆山過渡帶形成逆沖斷層。

這時，我基本上可以肯定盆山是同時形成的，在洋陸轉(zhuǎn)換之后，與板塊碰撞無關(guān)。碰撞造陸不造山，陸內(nèi)造山不碰撞。

4 下地殼層流與盆山耦合有普適性嗎？

記：您說的“碰撞造陸不造山”是什么含義？

李：所謂的碰撞肯定不是板塊碰撞，因為我認為地球不存在板塊，只有洋陸，這是一個洋盆消亡過程，可以理解成大陸之間的碰撞，實際上是大陸之間原先極薄的洋殼擠壓縮短焊接相鄰的大陸，大陸側(cè)向生長，因此是一個造陸過程。在大陸側(cè)向生長之后結(jié)合帶不僅沒有擠壓形成山脈，而且是一個伸展的線性負地貌，構(gòu)造上為地塹或小型裂谷，沉積了陸相礫巖或粗碎屑巖，為洋陸轉(zhuǎn)換型磨拉石建造。我們發(fā)現(xiàn)雅魯藏布江結(jié)合帶、班公湖一怒江結(jié)合帶、金沙江結(jié)合帶都存在受正斷層控制的洋陸轉(zhuǎn)換型磨拉石建造，還伴生火山一巖漿活動，是重要的陸內(nèi)伸展成礦期，不是公認的擠壓構(gòu)造，更不是碰撞造山帶。

記：板塊學說的核心之一就是碰撞造山，但實際上從喜馬拉雅山來看，那個地方根本沒有擠壓的痕跡。

李：在喜馬拉雅山脈形成的時候，主體是伸展構(gòu)造，盆山之間的逆沖斷層是重力熱能引起的山體側(cè)向擴展。當然，在喜馬拉雅山脈形成之前的數(shù)十億年的地質(zhì)演化過程中，存在擠壓構(gòu)造。但是在山脈的形成過程，特別是盆控山階段，也就是盆地下地殼流向造山帶而造山帶尚未發(fā)展到反作用于盆地的時期，盆山之間發(fā)育正斷層，造山帶主體為變質(zhì)核雜巖，伴生多層次拆離斷層，還有淺層正斷層，構(gòu)成伸展構(gòu)造組合。像華北盆地與太行山、美國西部盆山系都是如此。當山脈生長加快，盆山高差增大，山體對盆地的作用加強，進入盆山相互作用階段，盆山邊界會出現(xiàn)逆沖斷層。例如，中國西北部的盆山邊界常具有反轉(zhuǎn)性質(zhì)的斷層，在侏羅紀至白堊紀，盆山邊界發(fā)育正斷層，新生代轉(zhuǎn)變成逆斷層或逆沖斷層。

記：其它的造山帶也是這樣的嗎？

李：是的。世界上所有的造山帶都具有變質(zhì)核雜巖為主的熱隆伸展構(gòu)造。造山帶核部都是基底變質(zhì)巖，還有侵入其中的花崗巖，這種花崗巖與造山帶的隆升、地殼加厚、伸展作用是同時的，組成變質(zhì)核，是地殼熱隆伸展的主體。基底變質(zhì)巖與其上的海相蓋層之間初始接觸關(guān)系為角度不整合，但是通過造山帶熱隆伸展作用的改造，都變成了拆離斷層，拆離斷層下部的糜棱面理與斷層面以及斷層上邊的沉積巖層理基本一致，這是熱隆伸展導致造山帶基底變質(zhì)巖在上升過程中流變的新生面理與沉積巖層理強制調(diào)整，趨于平行，并發(fā)生韌脆性轉(zhuǎn)換。這也是很多人不認識拆離斷層的原因，遠看像是連續(xù)的平行層，實際上存在地層缺失，發(fā)育正斷式韌性剪切帶，從下向上出現(xiàn)糜棱巖向碎裂糜棱巖和碎裂巖的轉(zhuǎn)換。由此可見，拆離斷層的伸展量比正斷層要大的多。

記：秦嶺呢？

李：秦嶺在隆升之前，經(jīng)歷了基底演化和原特提斯、古特提斯的洋陸轉(zhuǎn)換。晚三疊世印支運動完成洋陸轉(zhuǎn)換進入陸內(nèi)發(fā)展階段之后，秦嶺與北邊的鄂爾多斯盆地和南邊的四川盆地同步形成與演化?？梢钥闯?，秦嶺與喜馬拉雅的盆山結(jié)構(gòu)有所不同，喜馬拉雅只在南邊有恒河盆地，因此是不對稱的單側(cè)造山帶，而秦嶺兩側(cè)都有盆地，是對稱的雙側(cè)造山帶。造山帶結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也不同，喜馬拉雅核部基底變質(zhì)巖與蓋層之間的拆離斷層向北傾，盆山邊界逆沖斷層也是向北傾。秦嶺核部基底變質(zhì)巖與蓋層之間存在兩條拆離斷層，分別向兩側(cè)的盆地方向傾斜，構(gòu)成的變質(zhì)核雜巖結(jié)構(gòu)更典型，而盆山邊界的逆沖斷層都是向山里傾斜。由于拆離斷層與逆沖斷層的傾向相反，像秦嶺這樣的雙側(cè)造山帶就沒有像喜馬拉雅和龍門山那樣的擠出通道，因此，目前國外十分火熱的下地殼流動模式Channel Flow（渠流）只應用于青藏高原南部和東部。

我提出的層流模式適用于大陸任何構(gòu)造單元，不管什么類型的造山帶在形成時都是熱隆伸展，通過下地殼順層流動將盆山結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成因和演化關(guān)聯(lián)在一起。

5 洋陸構(gòu)造與盆山構(gòu)造

記：什么是構(gòu)造單元？洋陸、盆山應該是地貌單元吧？

李：一般將構(gòu)造單元或大地構(gòu)造單元看成具有特定構(gòu)造性質(zhì)和構(gòu)造演化的區(qū)域，按照不同大地構(gòu)造觀點劃分出不同的構(gòu)造單元。例如槽臺學說的構(gòu)造單元有地臺、地盾、克拉通、臺隆、臺坳、臺褶帶、地槽、褶皺帶、地洼等，構(gòu)造單元太多，各自特征不明確，很難應用。板塊學說走向另一個極端，只有板塊，將不同時期、不同類型的東西硬性劃歸到同一個板塊。我想從地球系統(tǒng)角度理解構(gòu)造單元，開放的地球巨系統(tǒng)包括大洋和大陸兩個子系統(tǒng)，洋陸之間存在物質(zhì)和能量的交換，這兩個子系統(tǒng)又可分出盆地和山脈兩個次級子系統(tǒng)，盆山之間也存在物質(zhì)和能量的交換，而且與洋陸系統(tǒng)之間存在關(guān)聯(lián)性和自相似性。

大道從簡，一個有生命力的理論，應當思路簡明，內(nèi)涵豐富，應用深遠。洋陸和盆山看似是地貌單元，實質(zhì)上體現(xiàn)了地質(zhì)內(nèi)涵，它們之間界線清楚，形態(tài)特征清晰，相伴而存，同步演化，物質(zhì)和能量互相交換。只要搞清了洋陸和盆山的關(guān)聯(lián)成因，那就基本上認識了地球內(nèi)部的規(guī)律。

記：盆山與洋陸之間有什么關(guān)系？

李：中國真是研究地球科學的好地方。中國西部有很多古海洋，稱為特提斯（希臘神話中的海神），還有青藏高原，周邊被盆地環(huán)繞。中國東邊有太平洋，東部的盆山與太平洋密切相關(guān)。

先說說我長期研究的西部地區(qū)。長期以來，國內(nèi)外學者試圖確定古歐亞板塊與岡瓦納板塊的碰撞邊界，雅魯藏布江、班公湖一怒江、雙湖一瀾滄江、金沙江等很多蛇綠混雜巖帶都有人論證過，發(fā)表了大量的論文。你想，現(xiàn)在的“板塊”都沒有完整邊界，要找到古板塊的邊界是不可能的。我們對中國西部二十多條蛇綠混雜巖帶進行過研究，可劃歸為近東西向展布的四個古海洋，從老到新、從北到南分別是原特提斯、古特提斯、中特提斯和新特提斯，南邊較年輕的古海洋打開與北邊較老的古海洋關(guān)閉基本同步，例如，晚泥盆世古特提斯打開，原特提斯關(guān)閉；晚三疊世中特提斯打開，古特提斯關(guān)閉；晚白堊世新特提斯再次擴張與中特提斯關(guān)閉。我推測古近紀早期新特提斯關(guān)閉與印度洋的擴張有關(guān)。這種洋陸轉(zhuǎn)換規(guī)律我在1994年就認識到了，并發(fā)表了論文。但是盆地下地殼流向造山帶或高原的動力來自哪里，盆山與洋陸之間是否存在成因關(guān)系？這兩個重要問題我一直沒想通，直到2008年發(fā)現(xiàn)中國西部盆山系統(tǒng)從燕山期、喜馬拉雅早期和喜馬拉雅晚期從北向南有序遷移與洋陸系統(tǒng)向南遷移之間有關(guān)聯(lián)性，感覺找到了突破口。

由于中國西部是古洋陸系統(tǒng)，有些細節(jié)不肯定。我馬上研究太平洋演化與中國中、東部盆山系統(tǒng)及大陸邊緣島弧一弧后盆地的關(guān)系。實際上，中國東部中生代以來的盆山系統(tǒng)和構(gòu)造一巖漿一成礦的大地構(gòu)造背景和成因一直存在爭議，大多數(shù)人認為與古太平洋板塊俯沖有關(guān)，可是一直沒有找到古太平洋板塊的任何痕跡，燕山、秦嶺一大別山、南嶺等近東西向山脈和很多近東西走向的構(gòu)造帶、成礦帶與古太平洋板塊俯沖方向不配套，廣泛分布的殼源巖漿源區(qū)與古太平洋板塊俯沖深度不符，而且古太平洋板塊俯沖也不可能插入到中國中部。在系統(tǒng)思想指導下，我很快就找到了規(guī)律：中國中部四川盆地、鄂爾多斯盆地與周邊造山帶形成于侏羅紀，中國東部主體隆升形成高原，這是一個是盆控山的伸展構(gòu)造系統(tǒng)，地殼熱活動性強，特別是盆地中央存在熱異常；早白堊世開始，中國東部江漢、華北、松遼等盆地形成，疊加和改造了中國東部高原，并在盆地周邊同步形成山脈，盆山系統(tǒng)地殼伸展作用對先期形成的中國中部盆山系統(tǒng)進行擠壓改造，可以清楚地看到四川盆地發(fā)育NNE向隔擋式褶皺，盆山邊界正斷層反轉(zhuǎn)為逆斷層；大約從始新世開始，黃海、東海、南海盆地形成，周邊隆起，東側(cè)島弧隆升，這種大陸邊緣的地殼伸展作用也擠壓改造了中國東部和中部先期形成的構(gòu)造。總結(jié)這些基本事實的規(guī)律性之后，答案很快就有了：洋陸系統(tǒng)與盆山系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)自相似，機理也自相似。地幔軟流圈不是對流，而是層流，洋中脊下面有個巨大的墻狀高溫上升地幔流，熔融的玄武巖線狀噴出，地幔巖石必然存在固態(tài)流變層，也就是軟流圈，軟流圈底面在地幔墻的頂托下發(fā)生傾斜，半固態(tài)流變物質(zhì)側(cè)向流動，不僅帶動了洋盆的擴張，造成大陸垂向生長，還在大陸特定部位集中增厚，底辟上升，引起盆地下地殼流動，也就是我在1992年提出的下地殼層流驅(qū)動盆山耦合。侏羅紀太平洋是洋控陸的伸展構(gòu)造環(huán)境，軟流圈層流至四川一鄂爾多斯一帶不均勻底辟，形成中國中部盆山系統(tǒng)；早白堊世開始，太平洋軟流圈層流至江漢一華北一松遼一帶不均勻底辟，形成中國東部伸展性盆山系統(tǒng)，中國西部的盆山系統(tǒng)受到擠壓；始新世以來，歐亞大陸與太平洋由洋控陸轉(zhuǎn)換成洋陸相互作用，形成歐亞大陸東緣盆山系統(tǒng)，也就是弧后盆地和島弧。

記：這就是您說的洋控陸和洋陸相互作用？

李：對。運動方向就像兩輛車在跑動，如果兩輛車向同一個方向運動，就不會發(fā)生相撞，產(chǎn)生不了弧后盆地和島弧；如果兩輛車狹路相逢，那就出現(xiàn)洋陸相互作用.形成弧后盆地和島弧。印度洋北部邊界最能說明這個問題，在南北構(gòu)造一地震帶和90度中央海嶺以西，印度洋向北擴張，印度一青藏高原也向北運動，洋陸邊界沒有形成弧后盆地、島弧和弧前盆地；在南北構(gòu)造一地震帶和90度中央海嶺以東，印度洋向北擴張，但是華南和東南亞向南運動，洋陸邊界產(chǎn)生弧后盆地、島弧和弧前盆地，地震和火山活動十分強烈。

如果推動洋盆擴張的地幔墻熱動力消失了，地幔軟流圈相應失去層流能力，洋盆變主動為被動，加上相鄰洋盆擴張，推動大陸擠壓這個失去活力的洋盆，就進入陸控洋階段，最終洋盆被擠壓萎縮直到封閉，發(fā)生洋陸轉(zhuǎn)換。洋陸轉(zhuǎn)換的重要標志是磨拉石建造，也就是陸相沉積的巨厚礫巖角度不整合覆蓋在蛇綠混雜巖和相關(guān)巖石之上。洋陸轉(zhuǎn)換是巨大的突變事件，伴生巨型熱災害鏈，導致生物滅絕。從事件沉積組合可以看出，每一次洋陸轉(zhuǎn)換之前都有大規(guī)模的火山噴發(fā)和巖漿侵入，火山噴發(fā)引起海水溫度、含氧量發(fā)生顯著變化，海生生物大量絕滅，殘余海盆中出現(xiàn)大量的生物碎屑灰?guī)r；地源熱量大量釋放，改變了大氣環(huán)境，植物絕滅，由于地殼釋放了大量熱能和火山活動改變大氣環(huán)境，地球表淺層次變冷，煤層易于保存；冷脆的地殼再度受到熱構(gòu)造作用，會發(fā)生超強地震和斷裂活動，造成地殼變形；強烈的熱構(gòu)造作用導致地面水汽轉(zhuǎn)移到空中，巨量持續(xù)降水形成巨厚的洪積物，不整合覆蓋在天翻地覆（洋陸轉(zhuǎn)換）的地球表面，造成大陸生物滅絕。我認為恐龍也是在這種巨型熱災害鏈演變過程中滅絕的，而不是隕石撞擊造成的，地外因素只是起到觸發(fā)作用。

記：我能不能這樣理解，您所說的洋控陸、洋陸相互作用、陸控洋這個洋陸轉(zhuǎn)換過程，實際上都是地?？氐貧ぃ?/p>

李：可以這樣說。但是，從更深層來說，應當是地核控制地幔和地殼，因為真正的熱源來自地核。

6 構(gòu)造演化的三個階段

記：構(gòu)造演化有快有慢？有長有短？

李：地球構(gòu)造演化主要受熱動力控制，在開放地球系統(tǒng)中，熱能一般會有一個較長時期的積累期和較短時期的釋放期，高溫熔融形成的熱流體構(gòu)造活動性最強，固態(tài)流變的構(gòu)造活動性次之，脆性破裂的構(gòu)造活動性較弱。從時間上看，固態(tài)流變是緩慢持續(xù)的構(gòu)造作用，連續(xù)變形可以積累很大的應變，深層的固態(tài)流變可以導致淺層次快速短暫的脆性破裂，定位在大陸中地殼的地震就是聯(lián)結(jié)大陸下地殼韌性流變與上地殼脆性斷層的紐帶，我們也是根據(jù)這樣的原理準確地中期預測西南地區(qū)近年來發(fā)生的地震。

地質(zhì)歷史上有不同時空尺度的物質(zhì)運動，最大一級是上億年積累的熱能在數(shù)百萬年內(nèi)巨量釋放，形成影響到全球的洋陸轉(zhuǎn)換構(gòu)造變動，造成全球級環(huán)境惡化，產(chǎn)生巨型熱災害鏈，導致生物滅絕，例如，晚白堊世中特提斯洋陸轉(zhuǎn)換，最終導致恐龍等多種生物滅絕。其次是經(jīng)過數(shù)千萬年積累的熱能在數(shù)十萬年內(nèi)大量釋放，形成區(qū)域性盆山構(gòu)造運動，造成半球級環(huán)境惡化，產(chǎn)生大型熱災害鏈，導致生物銳減，例如，中新世恒河盆地沉降與青藏高原隆升改變了歐亞及西太平洋的氣候生態(tài)環(huán)境。還有中型、小型和微型的構(gòu)造一熱事件和熱災害鏈，我們根據(jù)西南地區(qū)2003年以來的微型熱災害鏈準確預測了蘆山、魯?shù)椤⒕肮群涂刀ǖ卣稹?/p>

記：構(gòu)造演化很有規(guī)律？

李：是的。熱演化的規(guī)律性決定了構(gòu)造演化的規(guī)律性。我把大陸構(gòu)造演化分為三個階段：第一個階段是基底演化階段，基底演化階段再分為結(jié)晶基底和褶皺基底形成期，太古宙到古元古代通常是結(jié)晶基底，中新元古代多為褶皺基底，它們可能與超大陸一超大洋演變有關(guān)。第二個階段是洋陸演化階段。第三個階段就是陸內(nèi)盆山階段。

每個階段構(gòu)造單元的構(gòu)造演化又可以分為三個期。例如，盆山演化過程為盆控山、盆山相互作用和山控盆；洋陸演化過程為洋控陸、洋陸相互作用和陸控洋。這種有序的時空結(jié)構(gòu)取決于物質(zhì)規(guī)律性運動，而物質(zhì)運動的主動力來源于地核熱動力。因此，構(gòu)造演化總是深部控制淺部，能量總是從高能區(qū)傳遞到低能區(qū)。這樣，就很容易理解大陸中地殼的震源能量不可能來自上地殼的脆性斷層，只能來自下地殼的韌性流動。

記：從宏觀歷史上看，地球的熱一直在消耗，那么地幔底辟的活動的范圍、力度會不會越來越??？

李：個問題很有意義，也具有挑戰(zhàn)性。我初步的想法是，地球是有生命的，地球系統(tǒng)是開放的。跟人體依靠血液流動一樣，地球依靠熱流體維持生命，地球的心臟是地核，如果地核沒有熱能供給，地球就會死去。

地球自從形成之日開始，就以不同方式釋放源動力為熱能的各種能量，同時地球在浩瀚的宇宙中吸收能量。地核高密度物質(zhì)裂變和聚變生熱所產(chǎn)生的能量是極其巨大的，在一定地質(zhì)階段很難說力度減小，但是從整個地球演化史上看，超犬陸一超大洋旋回間隔、構(gòu)造一火山一巖漿活動強度也許提供一些從太古代至今有弱化趨勢，但是資料不全，研究不深，暫時不能得出結(jié)論。

我想應當從系統(tǒng)哲學、地球系統(tǒng)動力學和宇宙系統(tǒng)動力學的角度認識這個問題。任何一個體系都離不開時、空、物、能，能量制約系統(tǒng)物質(zhì)運動形成有序時空結(jié)構(gòu)。

7 從地球系統(tǒng)動力學到宇宙系統(tǒng)動力學

記：經(jīng)常聽說地球系統(tǒng)科學，什么是地球系統(tǒng)動力學？什么是宇宙系統(tǒng)動力學？

李：現(xiàn)在地球系統(tǒng)科學很熱，美國國家航空與宇航管理局（NASA）于1988年首先提出地球系統(tǒng)科學，強調(diào)將相互作用的大氣圈、水圈、生物圈、土壤圈、巖石圈作為統(tǒng)一的整體進行研究。這個思路很好，但還沒取得重大的理論突破。

我于2005年發(fā)表《地球系統(tǒng)動力學綱要》一文，試圖總結(jié)開放復雜的地球系統(tǒng)的不同尺度的層塊分別在不同演變階段的物質(zhì)運動規(guī)律和形成機理，不斷認識地球物質(zhì)多級循環(huán)規(guī)律，認為不均勻的熱活動導致地核、地幔和地殼中產(chǎn)生層狀、帶狀、墻狀、柱狀、管狀、脈狀、板狀、席狀的熱流通道，它們彼此相連，相互制約，動態(tài)演變，組成巨量的熱、氣、碳聚散系統(tǒng)，導致地球面貌、生態(tài)環(huán)境的不斷變化。驅(qū)動地球系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)運動的主要動力是地核熱動力，其次是太陽的輻射熱。觸發(fā)地球不同時空尺度物質(zhì)災變式運動的動力可能來自宇宙的引潮力。

地球是宇宙的一員，地球的生命一定離不開宇宙環(huán)境。因此，下一步我想建立一個宇宙系統(tǒng)動力學模式。地球在宇宙中間就相當于太平洋里的一滴水，總不能說太平洋的一滴水跟整個太平洋沒有關(guān)系，跟太平洋的其它水體沒有關(guān)系，它們之間必然存在千絲萬縷的聯(lián)系。所以，地球與宇宙之間的物質(zhì)和能量交換規(guī)律需要探究，宇宙天體排列方式對地球的引力突變應當是觸發(fā)從洋陸轉(zhuǎn)換到地震、火山活動的機理，值得深入研究。還有一個現(xiàn)象，為什么地球兩極的地震很少，赤道附近地震很多，南北緯三十度以內(nèi)地震最多，是不是還與這些地方太陽熱輻射強有關(guān)?？傊?，不能把地球看作一個孤立的或獨立的星球，它應當在開放宇宙系統(tǒng)中協(xié)同演變，這是一個很大很難的課題，我的知識面有限，恐怕很難說清楚。

8 地學新理論的應用價值

記：您的這套地學新理論對應用基礎(chǔ)理論有什么影響？

李：任何基礎(chǔ)理論的革命必然會帶動應用基礎(chǔ)理論的革命。對地球時空結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運動規(guī)律有了新認識，地球資源、能源、災害、生態(tài)、環(huán)境、水文、工程都在這個框架內(nèi)，也必然要重新認識。目前，我只是對四維動態(tài)成礦、陸內(nèi)熱隆伸展成礦、熱災害鏈與生物滅絕、熱流體地震成因、取熱減災減排及其干熱巖地熱能機理與開發(fā)、區(qū)域地殼（或工程）穩(wěn)定性評價準則等方面做了一點研究，對無機生油生氣系統(tǒng)、極端氣候事件成因與預測、大尺度水循環(huán)機理只有初步的認識。我認為當務之急是研究取熱減災減排的可行性，大力開展干熱巖地熱能發(fā)電，一舉多得，利國利民。

記：您對地學基礎(chǔ)和應用的新認識有信心嗎？

李：盡管我在20多年前就萌生了地學新思想，現(xiàn)在基本上建立了比較完整的地球理論體系，也準確預測了青藏高原南部的礦床和西南的地震，但是至今這些認識的影響力還很小。這些年大家都熱衷于國際SCI論文和評獎，我一直沒有向國際刊物投這方面的論文。我覺得我國地學資源得天獨厚，在地域上有優(yōu)勢，而且對地球系統(tǒng)的認識我很有信心，沒有必要崇洋媚外。1992年我和美國構(gòu)造地質(zhì)學界最著名的Burchfiel教授同時認識到喜馬拉雅基底與蓋層之間為拆離斷層，我還厘定了高喜馬拉雅變質(zhì)核雜巖，搞清了喜馬拉雅整個伸展構(gòu)造系統(tǒng)，而且對喜馬拉雅伸展構(gòu)造的成因解釋更為合理。后來的地學理論創(chuàng)新我更是走在前面，西方地質(zhì)學家目前只是認識到大陸下地殼流動，并沒闡明在哪些地方、以什么方式、有什么規(guī)律、是什么原因發(fā)生流動。至于地球系統(tǒng)動力學，他們還處于地球系統(tǒng)科學概念階段，沒有一體化認識開放復雜地球系統(tǒng)的時空結(jié)構(gòu)、物質(zhì)運動和能量轉(zhuǎn)換。至于地學應用，我們已經(jīng)提出了熱災害鏈和熱流體撞擊形成地震，并以此為指導準確預測了地震，他們還在爭論地震是否能夠預測，并傾向于地震不可預測。還有一個更重要的原因，我認識到地球四維非均勻流變是熱能驅(qū)動的，地下熱能不僅成礦成藏，而且致災致難，這個涉及到國家的核心利益，我國應當優(yōu)先實施取熱減災減排這一變害為寶的宏偉工程。大家知道，每次產(chǎn)業(yè)革命實質(zhì)上都是能源革命，第一次產(chǎn)業(yè)革命英國用煤炭取代木柴，率先進入蒸汽時代；第二次產(chǎn)業(yè)革命美國用石油取代煤炭，率先進入電氣時代。第三次產(chǎn)業(yè)革命必定是可再生清潔能源取代化石能源，地熱能優(yōu)越性極大，西方國家還沒有充分認識到，我國應當抓緊這個十分難得的機遇，領(lǐng)先一把。也許我的想法很幼稚，現(xiàn)實確實很殘酷，這些年來，各種評審和無情打壓不斷沖擊我的底線，我快堅持不住了。不管怎樣，我始終堅信能夠合理解釋該領(lǐng)域所有已知自然現(xiàn)象，解釋所有科學難題，還能預測重要事件的新思想一定是先進的、完善的、科學的理論。在我的體系中，目前我還沒有找到難以解釋的問題，能夠闡明已知的各種現(xiàn)象，特別是所有預測除了華北將發(fā)生強震外都已經(jīng)得到了驗證。例如，在新地學思想指導下，1993年我提出金屬礦床的四維演變規(guī)律和主期陸內(nèi)熱隆伸展成礦作用，在這個思想的指導下，我于1994年發(fā)表論文預測青藏高原南部應當有四個不同類型的成礦帶，每個礦帶內(nèi)按照地質(zhì)規(guī)律局部形成礦集區(qū)，2000年以來的西部地質(zhì)礦產(chǎn)大調(diào)查的結(jié)果與我的預測吻合。例如，論文中預測岡底斯南緣是斑巖銅礦成礦帶，在尼木和墨竹工卡一帶成礦條件好，熱隆伸展主期成礦時間為17—15百萬年。這些預測與2000年以來的青藏高原地質(zhì)礦床大調(diào)查完全吻合，尼木和墨竹工卡一帶正是很多中新世形成的大型、超大型斑巖銅礦床的礦集區(qū)。另外，在地震預測方面，我在耿慶國發(fā)現(xiàn)旱震關(guān)系的基礎(chǔ)上，以地球系統(tǒng)動力學思想為指導，提出熱災害鏈，自從2010年以來，對西南地區(qū)的強震進行了中長期預測，蘆山、魯?shù)?、景谷和康定地震都被準確預測。例如，我發(fā)表論文預測魯?shù)榈卣鸬念A測震級為7級左右或6.5級以上，實為里氏6.5級；地點為北緯26。～29。、東經(jīng)101.5?！?05。，實際震中北緯27.1°，東經(jīng)103.3°；發(fā)震時間為2014年5月至2015年5月，實際為2014年8月3日。而且，我對西南的強震無一錯報，也沒有漏報。

記：您說地震、干熱巖地熱能都與下地殼“熱河”流動有關(guān)，我想向您請教一下關(guān)于您說的“地下熱河”的問題。首先〔關(guān)鍵詞〕熱河”能不能成立？熱是一個二級能量，它是由別的能量轉(zhuǎn)化來的。第二，熱傳遞主要有三種方式，輻射、傳導、對流，熱傳遞必須有介質(zhì)，那么地底下的熱傳遞的介質(zhì)是什么？它的傳導方式是什么？姑且不說熱源。

李：“熱河”是一個形象的描述，我是想讓普通讀者也能聽懂。任何物質(zhì)根據(jù)溫度的變化它有氣、液、固、離四態(tài)。在地球內(nèi)部，任何巖石在不同的溫度下也會有這些相態(tài)?！盁岷印笔鞘裁磻B(tài)呢？叫固流態(tài)，在重力、邊界剪切邊作用下是可以流動的，在構(gòu)造地質(zhì)學中稱為韌性剪切帶，現(xiàn)今中下地殼流動的“熱河”就是活動的韌性剪切帶。在金屬學和材料學、地質(zhì)學里面，都進行過高溫變形試驗和數(shù)字模擬，也在透射電子顯微鏡下觀察礦物內(nèi)部的變形，都能反映達到物質(zhì)熔融溫度的三分之一的時候，就會開始出現(xiàn)固態(tài)相變，巖石糜棱巖化，在一定應力作用下韌性剪切帶啟動。當達到物質(zhì)熔融溫度的二分之一的時候，就會出現(xiàn)超塑性流動，形成超糜棱巖，不需要應力作用韌性剪切帶也能大規(guī)模固態(tài)流變。由于地球的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和熱結(jié)構(gòu)不均勻，韌性剪切帶不是每個地方都有，它是在特定構(gòu)造層次呈帶狀分布，沿著一個寬度比方說幾公里或者幾百米的地方，長度可以達到幾十公里、上百公里。從洋中脊下面流入大陸的地幔軟流圈物質(zhì)加厚、底辟上升，導致莫霍面傾斜和下地殼固態(tài)流變，為大陸下地殼不均勻流動提供了熱能和重力勢能，下地殼韌性剪切流動造成中上地殼熱隆伸展，成礦成藏，形成熱災害鏈，發(fā)生地震，是一個系統(tǒng)關(guān)聯(lián)過程。異常熱能造成巖漿一熱液活動，形成礦產(chǎn)，容易理解。熱能過高產(chǎn)生大量無機氣體，如甲烷、二氧化碳等，可形成無機油氣藏，也可以形成熱災害鏈，火山和地震只是熱災害鏈的一環(huán)，溫室效應、長期干旱、天然森林大火、天然礦難、異常降雨、霧霾等也與熱有關(guān)?？梢姷厍蛳到y(tǒng)熱能的研究有多重要，查明不均勻熱流結(jié)構(gòu)更有實用意義。

記：固態(tài)流變相當近似水平流動吧？

李：完全水平就流不動了，以水平分量的流動為主，固態(tài)流變物質(zhì)沿著不斷傾斜的莫霍面?zhèn)认蜻\移，流失成盆，流入成山。流動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都是不均勻的，時間上有快有慢，空間上局部匯流，匯流的“熱河”在盆地中央“熱河源頭”規(guī)模較大，流向下游出現(xiàn)多個分支，規(guī)模慢慢變小。

記：從理論上講，它應該是一個星型構(gòu)造？

李：對。對于點狀地幔軟流圈底辟，會從盆地中央向四圍流動，類似于星型。對于線狀地幔軟流圈底辟，會從裂谷或地塹中央向兩側(cè)流動。單獨一條“熱河”呈樹枝狀，根靠近熱源區(qū)，這與地面河流結(jié)構(gòu)相反。

記：地熱異常有什么物探手段來探測？

李：方法很鄉(xiāng)。熱會引起物質(zhì)密度、磁性、導電率、波速的改變，韌性剪切帶中固態(tài)流變會引起礦物的形態(tài)學和結(jié)晶學優(yōu)選方位，因此，重、磁、電、地震等方法綜合探測可確定異常熱結(jié)構(gòu)，電性和波速各項異常能說明物質(zhì)流動方向。另外，S波對流體特別敏感，可用于確定大陸下地殼和地幔軟流圈的熱結(jié)構(gòu)。

記：S波只能測波異常，它測熱異常是推出來的，有沒有能直接測地溫的？

李：是的，地球物理參數(shù)與熱的關(guān)系只能推算，要想直接測量溫度，那只有打鉆了。

記：打鉆一般到不了那個深度，除此之外，還有沒有直接測溫度的傳感器？

李：目前的鉆探水平不可能到達下地殼?？梢愿鶕?jù)鉆孔獲得的參數(shù)估算或模擬深部的熱結(jié)構(gòu)。利用光纖傳感器自動直接測溫是新技術(shù)。

記：有出現(xiàn)溫度倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象嗎7

李：除了相互作用的洋陸和盆山邊緣因為較冷的部分下插會在局部出現(xiàn)溫度倒置現(xiàn)象，還有太陽光強烈輻射地表層引起淺表短時倒置，一般不會出現(xiàn)這種情況。因為能量總是從高能區(qū)向低能區(qū)傳導，一般越往下面溫度越高，只是梯度大小的問題，有的地方溫度梯度很低，如澳大利亞西部，那是不適合開發(fā)干熱巖地熱能的，因此，不是像外國學者說的那樣，干熱巖地熱能無處不在。

記：您今天非常全面地闡述了您的思想，使我們受益匪淺，很多東西我們還要再消化、學習，非常感謝您接受我們的采訪。