李桂春,王曉珍
(中國(guó)煤炭地質(zhì)總局普查隊(duì),江蘇 徐州市 221006)
目前已有許多有關(guān)巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的假說(shuō),可以說(shuō)已有一個(gè)漫長(zhǎng)曲折的探索之路,板塊構(gòu)造說(shuō)并不是該路之終點(diǎn),仍有繼續(xù)探索尋求真相的必要。
人們對(duì)各類地質(zhì)作用及盆地都非常熟悉,但還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到它們卻是巖石圈更新的外在表現(xiàn)及其證據(jù)。為此,很有必要在此提出,將各類地質(zhì)作用及盆地"溶入"巖石圈更新的,有關(guān)巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的,三合一的一個(gè)有關(guān)基礎(chǔ)地質(zhì)理論研究創(chuàng)新的課題:巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地。
“更新”意為破舊立新,巖石圈的更新則是指:老的巖石圈可通過(guò)多種方式在適宜的構(gòu)造環(huán)境下被“消減”,其消減物質(zhì)又可通過(guò)多種方式在適宜的構(gòu)造環(huán)境下“新增”於巖石圈中。巖石圈的更新有宏觀更新及微觀更新。在此提出巖石圈在慢慢地,時(shí)而激烈地更新著,其證據(jù)就是我們非常熟悉的,且很多是能耳聞目睹的,至今仍確實(shí)正在運(yùn)行著的各類地質(zhì)作用及盆地。
(1)原由一:在外力地質(zhì)作用中,分為風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積及成巖作用5個(gè)次級(jí)分類[1]。其中的風(fēng)化、剝蝕及搬運(yùn)作用應(yīng)被視為是巖石圈的“消減”,而沉積和成巖作用則應(yīng)被視為是巖石圈的"新增"。當(dāng)風(fēng)化剝蝕物質(zhì),即巖石圈的消減物質(zhì)被風(fēng)卷起、被水浮起、進(jìn)入生物體內(nèi)外及太空甚至其他星球后,就應(yīng)相應(yīng)地被視為是分別溶入了大氣圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后,就不再屬于巖石圈了。只有當(dāng)巖石圈的消減物質(zhì)分別脫離了大氣圈、水圈、生物圈及太空甚至其他星球后沉積下來(lái),特別是沉積在相對(duì)低洼的各類盆地中后,隨著時(shí)間的推移,沉積層的逐漸增厚,再經(jīng)歷一系列的成巖甚至變質(zhì)作用后,更是于前面目全非,又以新的面貌成為巖石圈的新增部分。
(2)原由二:在內(nèi)力地質(zhì)作用中,又分為巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用、地殼運(yùn)動(dòng)及地震4個(gè)次級(jí)分類[1]。其中的巖漿活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致圍巖的熔融,熔融其實(shí)就是巖石圈的“消減”,只有當(dāng)熔融的巖漿冷凝形成新的巖石后,則應(yīng)被視為是巖石圈的“新增”部分,熔融的巖漿時(shí)而還會(huì)攜帶著大量的圍巖碎屑沖入高空,進(jìn)入大氣圈、水圈及生物圈,與外力地質(zhì)作用所導(dǎo)致的巖石圈的更新合為一體;其中的變質(zhì)作用為微觀更新,可使新老巖層的物理性質(zhì)及礦物成分發(fā)生改變;其中的地殼運(yùn)動(dòng),因是為巖石圈的更新?tīng)I(yíng)造出所必須的構(gòu)造環(huán)境而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng),為此也可被稱為是巖石圈的更新運(yùn)動(dòng),在更新運(yùn)動(dòng)及巖漿活動(dòng)中又有地震相伴隨。
(3)原因三:巖石圈的更新方式亦應(yīng)為以外力及內(nèi)力地質(zhì)作用為主的兩種更新方式。兩種更新方式在巖石圈的上下不同部位分別,又時(shí)而相互聯(lián)合與配合地進(jìn)行著;另外,還有可能存在著偶爾發(fā)生的太空式更新。其更新規(guī)律為由陸至海洋“總體”均為以消減為主逐漸過(guò)渡為以新增為主。
盆地是人類能在地表觀察到的地質(zhì)構(gòu)造。我們親眼看到,盆地中的盆緣及盆底處,是實(shí)施風(fēng)化剝蝕式消減及沉積成巖式新增的最佳之地;我們還能親自觀測(cè)到,在大洋盆底及其周邊地區(qū)有火山噴發(fā)式消減及冷凝成巖式新增。為此,盆地是各類地質(zhì)作用實(shí)施的最佳之地,是巖石圈更新的外在表現(xiàn),又是巖石圈更新的最有力的證據(jù)。
總之,巖石圈的更新是巖石圈地質(zhì)演化的“本質(zhì)”,各類地質(zhì)作用及盆地則是其“本質(zhì)”的外在表現(xiàn)及其證據(jù)。
所以在此提出“巖石圈的更新構(gòu)造——盆地”的這樣一個(gè)設(shè)想及思路,一是因?yàn)榈厍蛏纤信璧氐某梢颍怯捎诘厍騼?nèi)部為了釋放所聚集的巨大能量,從而導(dǎo)致“破殼(巖石圈)造盆”所致;二是因地球自造的盆地是由盆緣和盆底兩大部分組成,其中的盆緣是以壓性構(gòu)造為主,盆底則是以張性構(gòu)造為主,故盆地是集壓性、張性及其派生構(gòu)造為一體的構(gòu)造;三是因盆地本身就是一個(gè)為巖石圈更新所營(yíng)造的最佳的構(gòu)造環(huán)境及場(chǎng)所,致使其中的盆緣是以消減為主,而盆底則是以新增為主,這種更新現(xiàn)象有的是人類能夠直接觀測(cè)到的;四是在造盆過(guò)程中始終有巖石圈的更新相伴隨等。為此,很有必要在此提出,能將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的三方為一體的“巖石圈的更新構(gòu)造——盆地”,為繼續(xù)探討全球大地構(gòu)造的成因,提供分析研討的一條新的設(shè)想及思路。
根據(jù)已被地學(xué)界認(rèn)可的巖石圈的地表形態(tài)與其底界面的形態(tài)總體呈鏡像關(guān)系的事實(shí),甚至有的學(xué)者則將這種“呈鏡像關(guān)系”形象地稱為“巖石圈的香腸化”[2],又據(jù)“地球一級(jí)的地貌單元是大洋和大陸,地球二級(jí)地貌單元是盆地與山脈,它們是地球系統(tǒng)最重要的、最基本的構(gòu)造單元”[3]的論述,作出圖1及圖2后,再根據(jù)兩個(gè)圖來(lái)分析探討盆地的形成及演化過(guò)程。
盆地的形成與演化過(guò)程主要可分為以拉伸擴(kuò)張及收(壓)縮期為主的兩個(gè)主要階段。因有盆必有緣,所以講述盆地的形成及演化過(guò)程,亦即為講述盆底及盆緣的形成及演化過(guò)程。
從圖1可看出,巖石圈的上表面及下底面形態(tài)的變化,總體可被認(rèn)為其是由大洋盆底與大陸(盆緣)所組成。在圖2中,我們親眼所見(jiàn)的大陸(盆緣)中亦含有規(guī)模較小的次級(jí)局部盆地。無(wú)論是大洋盆地還是次級(jí)局部盆地,在拉伸擴(kuò)張期,其上下形態(tài)猶如兩個(gè)相互對(duì)應(yīng)的一個(gè)開(kāi)口朝上,一個(gè)開(kāi)口朝下的兩個(gè)盆;在收(壓)縮期,盆地會(huì)收縮變窄,盆底則會(huì)變厚。大洋盆地與次級(jí)局部盆地在形成過(guò)程中有著何種內(nèi)在聯(lián)系?下面將從巖石圈更新的角度,分析探討大洋盆地的主要形成及演化過(guò)程開(kāi)始。
2.1.1 大洋盆地的形成與演化過(guò)程
任紀(jì)舜提出:“所謂的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),并不僅僅是地球表層的物質(zhì)運(yùn)動(dòng),而更重要的是地幔物質(zhì)的反映”[4]。為此,大洋盆地的形成與演化過(guò)程,必與軟流圈物質(zhì)及巖石圈的流“蠕”及運(yùn)動(dòng)方向密切相關(guān),尚需根據(jù)圖1,對(duì)其流(蠕)及運(yùn)動(dòng)方向首先作出推測(cè)。
2.1.1.1 對(duì)軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)方向的推測(cè)
因軟流圈是地球內(nèi)部能量聚集并由此進(jìn)行能量釋放的圈層,故很早就引起了許多學(xué)者們對(duì)軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動(dòng)方向,即流(蠕)動(dòng)模式的關(guān)注及推測(cè)?;羝战鹚?W. Hopkins)于1839年就已提出地殼下部存在著物質(zhì)對(duì)流,后相繼又有許多學(xué)者提出及論述過(guò)“地幔對(duì)流機(jī)制模式”[4-5]。因“一般認(rèn)為,地幔對(duì)流是由溫度差或密度差引起的”[4],而軟流圈是一個(gè)承壓層,其內(nèi)物質(zhì)的對(duì)流是啟動(dòng)不起來(lái)的。為此,尚需在此根據(jù)圖1提出與“對(duì)流機(jī)制模式”不同的“壓力驅(qū)動(dòng)模式”。
圖1中的A1及A3處是較厚的大陸巖石圈,C1及C3處是其底界面,而A2處是相對(duì)較薄的大洋巖石圈,C2處是其底界面,C1及C3處向下的壓力肯定比C2處大。軟流圈不但是個(gè)承壓層,而且還儲(chǔ)備著巨大的能量,其中的包括被熔融消減的物質(zhì)在內(nèi)的物質(zhì),不可能是靜止不動(dòng)的,必定會(huì)尋找壓力最小處為突破口,以求釋放內(nèi)部所聚集的巨大能量。因此推測(cè):由陸至海洋,隨著巖石圈厚度的“總體”逐漸變薄,其下的軟流圈物質(zhì)所承受的壓力也就越來(lái)越小,其中的物質(zhì)亦應(yīng)像承壓水一樣,總體是由高壓處向低壓處流(蠕)動(dòng),即由大陸巖石圈底流(蠕)動(dòng)向大洋巖石圈底,與其上川流不息的,并攜帶著大量被剝蝕消減物質(zhì)的地表水亦流向海洋呈上下相呼應(yīng),如圖1中的B線及C線所示。
2.1.1.2 對(duì)巖石圈運(yùn)動(dòng)方向的推測(cè)
A——巖石圈:A1及A3——大陸巖石圈,亦為大洋盆地的盆緣,是以收縮增厚及消減為主的區(qū)域;A2——大洋巖石圈,大洋盆地的盆底,以拉伸擴(kuò)張變薄及新增為主的區(qū)域。B線——由陸向海洋地形由高變低的總體坡度方向線;第一種更新方式中的消減物質(zhì)及新增部分總體運(yùn)行方向線。b1及b3——大陸巖石圈的頂界點(diǎn);b2——大洋巖石圈的頂界點(diǎn)。C線——巖石圈的底界面由陸向海洋方向的總體仰起及軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)方向線;第二種更新方式中的消減物質(zhì)隨軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)及新增部分總體運(yùn)行方向線。c1及c3——大陸巖石圈的底界點(diǎn);c2——大洋巖石圈的底界點(diǎn)。D線——巖石圈在下滑力(重力傾斜分力)及其反作用力的綜合作用下的總體運(yùn)行方向示意線。圖1 大洋盆地的形成及巖石圈更新示意圖Figure 1 A schematic diagram of oceanic basin formation and lithosphere renovation
既然推測(cè)軟流圈物質(zhì)總體是由陸向海洋方向運(yùn)行,那么,兩陸之間必有一呈相對(duì)運(yùn)行的交匯區(qū)域,而兩海之間必有一呈相反運(yùn)行的分離區(qū)域(圖1)。交匯區(qū)域的能量由于交匯聚集會(huì)持續(xù)升高,而分離區(qū)域的能量則由于分離而會(huì)持續(xù)降低。其上的巖石圈就會(huì)因交匯區(qū)域的能量持續(xù)升高而不斷地被抬高,就會(huì)因分離區(qū)域的能量持續(xù)地降低而下降,必會(huì)導(dǎo)致巖石圈分段(塊),且各分段(塊)巖石圈的底界面均呈由海洋向陸方的一個(gè)持續(xù)存在的“總體傾斜角度”,從而產(chǎn)生了朝向陸方的主要由重力所引發(fā)的“總體下滑力(重力傾斜分力)”。各分段(塊)巖石圈就會(huì)在持續(xù)存在的“總體下滑力”的作用下,各自向陸方運(yùn)行,與其下的軟流圈物質(zhì)的總體流(蠕)動(dòng)方向呈逆向。各分段(塊)巖石圈在向陸方呈相對(duì)運(yùn)行的過(guò)程中, 產(chǎn)生了“總體拉伸擴(kuò)張力”和 “總體收(壓)縮擠壓力”,從而導(dǎo)致了巖石圈在水平及垂直方向上的七對(duì)雙向作用的形成:處在軟流圈物質(zhì)運(yùn)行交匯區(qū)域上方的巖石圈,可被稱為拉伸擴(kuò)張區(qū)域,如圖1中的A2處;而處在分離區(qū)域上方的巖石圈,可被稱為收(壓)縮區(qū)域,如圖1中的A1及A3處。由于擴(kuò)張區(qū)域巖石圈的兩側(cè)運(yùn)行方向總體呈相反狀,故致使該處的巖石圈呈拉伸擴(kuò)張變薄甚至“破殼(巖石圈)”狀,其下的軟流圈物質(zhì)甚至?xí)诖顺掷m(xù)上涌形成洋脊。變薄的方式是以大大小小的擴(kuò)張性斷裂(或稱伸展構(gòu)造)及拉伸延展性變薄為主,從而導(dǎo)致該處巖石圈的底界面不斷地被抬高,而頂界面則會(huì)不斷地被降低的不同一界面的、垂直方向上的呈“相對(duì)的雙向作用”;由于收(壓)縮區(qū)域的巖石圈的兩側(cè)運(yùn)行方向呈相對(duì)狀,在其前緣就會(huì)形成一個(gè)“總體強(qiáng)阻力位區(qū)”,如圖1中的A1及A3處,并逐漸呈收(壓)縮增厚狀,增厚的方式是以褶皺、疊覆式斷裂及塑柔性變形為主,從而導(dǎo)致該處的巖石圈的底界面不斷地被降低,而頂界面則會(huì)不斷地被抬高的不同一界面的、垂直方向上的呈“相背的雙向作用”,即以向下及向上增厚的方式騰出了空間,以便接受來(lái)自拉伸擴(kuò)張區(qū)域的物質(zhì)(圖1)。在拉伸擴(kuò)張區(qū)域中心至兩側(cè)甚至四周的收(壓)縮區(qū)域之間,存在著在水平方向上的,同一頂?shù)捉缑娴南陆蹬c上升及上升與下降的呈“相背的雙向作用”。由于存在著上述垂直方向上的三對(duì)及水平方向上的四對(duì),一共七對(duì)呈相對(duì)及相背的雙向作用下,致使巖石圈呈透鏡體狀,即致使巖石圈在洋陸兩者間的上下地表高度及底面深度的差距, 致使其厚度及構(gòu)造特征上的差距及差異(圖1),再加上大洋巖石圈其實(shí)又是一個(gè)承壓層(因其上有海水儲(chǔ)集)等,導(dǎo)致收(壓)縮區(qū)域(大陸)及拉伸擴(kuò)張區(qū)域(大洋)的巖石圈的頂?shù)捉缑娴母卟?,不斷地被加大而成為大洋盆?圖1中的c1-A1-b1、 c2-A2-b2及c3-A3-b3三處所示的高、低及厚度)。
上述對(duì)軟流圈物質(zhì)及巖石圈流(蠕)及運(yùn)動(dòng)方向的推測(cè)過(guò)程,亦即為大洋盆地的形成與演化過(guò)程。
由于地球存在著重力分異作用,故其內(nèi)的巖石圈亦會(huì)存在著分層現(xiàn)象,即“巖石圈本身也是一個(gè)層狀系統(tǒng)”[6],及“巖石圈和軟流圈的區(qū)別及相對(duì)滑動(dòng)而形成的各種構(gòu)造構(gòu)成巖石圈中最大一級(jí)層狀構(gòu)造,亦稱層狀構(gòu)造。另外沿莫氏、康氏面滑動(dòng)而形成的層狀構(gòu)造亦屬此范疇”[7],推測(cè)其由海向陸方運(yùn)行的速度及增厚的方式是不同的,即由上至下層與層之間運(yùn)行的速度會(huì)逐漸變慢,形成速度上的差異;層與層之間增厚的方式也會(huì)由上至下,由是以巖層的大大小小的褶皺及疊復(fù)斷裂式增厚為主,逐漸過(guò)渡為以收(壓)縮式塑柔性變形式增厚為主。
2.1.2 陸中次級(jí)局部盆地的形成及演化過(guò)程
次級(jí)局部盆地的形成及演化過(guò)程,與大洋盆地的形成及演化過(guò)程基本相同,只是在軟流圈物質(zhì)及巖石圈的流“蠕”及運(yùn)動(dòng)的方向及其規(guī)模上有“總體”及“局部”的差異,分析如下:
在圖2中的A為圖1中的A1或A3的放大部分。軟流圈物質(zhì)在“總體”由陸向海洋方流(蠕)動(dòng)的過(guò)程中,由于其上對(duì)其壓力大小的差異,會(huì)呈波峰及波谷狀,如圖2中的C線。呈波峰上方的巖石圈為次級(jí)局部拉伸擴(kuò)張變薄區(qū)域,如圖2中的A2、A4及A6處;呈波谷上方的巖石圈則為次級(jí)局部收(壓)縮增厚區(qū)域,亦即為次級(jí)局部阻力位區(qū),如圖2中的A1、A3及A5。由于波峰及波谷的存在,致使其上巖石圈底界面的傾斜亦發(fā)生“局部”改變,必會(huì)形成“局部下滑力”,導(dǎo)致“局部雙向作用”及次級(jí)局部盆地形成。這種次級(jí)局部盆地不僅僅發(fā)生在大陸(洋盆盆緣),亦會(huì)發(fā)生在大洋盆底。
推測(cè)發(fā)生在大洋盆底內(nèi)的次級(jí)局部盆地的初始階段,或是由呈地壘、地塹式組合排列的大至巨大型張性斷裂所構(gòu)成,此時(shí)或僅僅是盆地的雛形。隨著盆地的進(jìn)一步形成與演化,地壘處或會(huì)演化成大洋盆地中的或具有洋脊的中心地帶,或會(huì)演化成大洋中的次級(jí)局部盆地的中心,或稱中央隆起;地塹處或會(huì)演化成大洋中的次級(jí)局部盆地的盆緣。
由于巖石圈總體是由海洋向陸方運(yùn)行的,故其中的次級(jí)局部盆地總體亦由海洋向陸方運(yùn)移,臨近陸方的海中的次級(jí)局部盆地將會(huì)逐次拼接于陸(初或?yàn)閸u弧);由海洋至陸是通過(guò)次級(jí)局部盆地,猶如臺(tái)階式的總體逐級(jí)增厚的(圖2);其盆地的性質(zhì)由海至陸,也由為以強(qiáng)拉伸擴(kuò)張為主的,逐漸演變成為弱甚至無(wú)擴(kuò)張的、完全呈收(壓)縮狀態(tài)的厚底盆地,即盆地的性質(zhì)也逐漸被克拉通化;盆地的規(guī)模也逐漸縮小甚至分裂,形成盆中盆,甚至還有可能再演變?yōu)楹E琛?/p>
上述各類盆地,就是將以重力為主作用于整個(gè)巖石圈的“總體及局部下滑力”所導(dǎo)致的構(gòu)造,也可叫“重力滑動(dòng)構(gòu)造”,因它的“根帶為拉伸區(qū),前緣為擠壓區(qū),中部為過(guò)渡區(qū)”[8]的論斷,與上述的盆地的形成過(guò)程相吻合,也與“從斷塊運(yùn)動(dòng)和洋殼與陸殼發(fā)展關(guān)系分析,地殼運(yùn)動(dòng)的拉張作用可以相當(dāng)于‘成洋’或‘造洋’作用,而擠壓作用相當(dāng)于‘成陸’或‘造陸’作用”[9]的論斷相吻合。
A——大陸巖石圈:A1、A3及A5——大陸巖石圈中次級(jí)局部盆地的盆緣,是以收縮增厚及消減為主的區(qū)域; B線——由陸向海洋地形由高變低的總體坡度方向示意線;第一種更新方式中的消減物質(zhì)及新增部分總體運(yùn)行方向示意線。b1、b3及b5——次級(jí)局部上盆緣已被消減部分;b2、b4及b6-次級(jí)局部盆底中的新增部分。C線——巖石圈的底界面由陸向海方的總體及次級(jí)局部仰起方向示意線;第二種更新方式中的消減物質(zhì)隨軟流圈物質(zhì)總體及次級(jí)局部流(蠕)動(dòng)方向示意線;第二種更新方式中的新增部分總體及次級(jí)局部運(yùn)行方向示意線。C1、C3及C5——次級(jí)盆地下盆緣已被消減部分;C2、C4及C6——次級(jí)盆地盆底中的新增部分。D線——大陸巖石圈沿局部次級(jí)下滑力(重力傾斜分力)及其反作用力的綜合作用下的局部運(yùn)行方向示意線。Dz——該段巖石圈的總體運(yùn)行方向。圖2 次級(jí)局部盆地的形成及巖石圈更新示意圖Figure 2 A schematic diagram of secondary local basin formation and lithosphere renovation
無(wú)論是大洋盆地還是次級(jí)局部盆地,其盆緣及盆底的構(gòu)造特征及厚度均不同:因盆緣是以壓性構(gòu)造為主,故其厚度厚且呈上下突出形,是最適宜上為風(fēng)化剝蝕及下為熔融式的消減的構(gòu)造環(huán)境;因盆底是以張性構(gòu)造為主,故其厚度薄且呈上凹及下向上突形,是最適宜上為沉積及下為冷凝成巖式的新增的構(gòu)造環(huán)境。
大洋盆地是洋陸級(jí)盆地,其可涵蓋整個(gè)巖石圈。大洋盆地中的盆緣及盆底的構(gòu)造特征及其厚度有明顯的差異。
(1)洋盆盆緣的總體構(gòu)造特征:大陸巖石圈其實(shí)就是大洋盆地的盆緣。其主要的構(gòu)造特征是:總體是以收(壓)縮期盆地為主,以拉伸擴(kuò)張期次級(jí)局部盆地為輔的區(qū)域,其中盆地的盆緣大多為造山帶。造山帶均是由以壓性構(gòu)造為主的大中型甚至巨型褶皺、疊覆式構(gòu)造所組成,其主要的構(gòu)造軸線亦大多平行于當(dāng)時(shí)地質(zhì)歷史時(shí)期的海洋延展方向。
(2)洋盆盆底的總體構(gòu)造特征:大洋巖石圈其實(shí)就是大洋盆地的盆底。其主要的構(gòu)造特征是:大洋盆底內(nèi)以張性斷裂為主,褶皺及壓性斷裂為輔甚至無(wú)的區(qū)域,推測(cè)有的大洋盆底內(nèi)亦含有若干個(gè)以拉伸擴(kuò)張期為主的次級(jí)局部盆地。
無(wú)論是洋盆盆緣還是盆底,其主要的構(gòu)造軸線亦大多平行于當(dāng)時(shí)地質(zhì)歷史時(shí)期的海洋延展方向。
(3)洋盆盆緣及盆底的厚度差異:由于洋盆盆緣(大陸巖石圈)與盆底(大洋巖石圈)的構(gòu)造特征不同,故是導(dǎo)致兩者間的厚度有明顯差異的主要原因:盆緣要比盆底厚。兩者間一厚一薄的明顯差異的顯示及啟示:兩者間存在著互聯(lián)互動(dòng)、遙相呼應(yīng)及密不可分的關(guān)系,為此不能將兩者獨(dú)立地分離開(kāi)來(lái)考慮及研判有關(guān)大地構(gòu)造問(wèn)題,例如板塊構(gòu)造觀就是將兩者獨(dú)立地分離開(kāi)來(lái)的最好的例證,因它關(guān)注的只是大洋盆地的盆底。
各類地質(zhì)作用的作用力是來(lái)自已知和未知的外力及內(nèi)力,又以內(nèi)力為主[1]的雙力源。為此,巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地的動(dòng)力源亦應(yīng)是由其外力及內(nèi)力雙力源,而又以內(nèi)力源為主的眾多力的綜合作用下所為。
該文所設(shè)想的軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動(dòng)方向,是有起點(diǎn)及終點(diǎn)的、呈單程不歸的相背及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的“壓力驅(qū)動(dòng)模式”,起點(diǎn)是大陸巖石圈中多個(gè)最厚的部位,亦即總體阻力位區(qū),終點(diǎn)是大洋巖石圈中極薄弱的部位(圖3)。軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)的方向和速度是由巖石圈對(duì)其壓力差異的大小而決定的,其方向總是由壓力大流(蠕)動(dòng)向壓力小的區(qū)域,其速度是壓力差異大就快,反之則慢。該模式較“對(duì)流機(jī)制模式”的優(yōu)點(diǎn)是:軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)的“壓力驅(qū)動(dòng)模式”存在的可能性要大于由溫度差及密度差所引發(fā)的“地幔對(duì)流機(jī)制”。
在推測(cè)盆地的形成過(guò)程中,特別關(guān)注了由重力所引發(fā)的“下滑力”;“重力構(gòu)造學(xué)說(shuō)是一個(gè)古老的構(gòu)造假說(shuō),……很有可能,一些重力滑動(dòng)構(gòu)造乃是內(nèi)力和外力地質(zhì)作用的綜合產(chǎn)物”[10],由此可見(jiàn)重力構(gòu)造的重要性,并開(kāi)始意識(shí)到重力構(gòu)造與地質(zhì)作用的關(guān)聯(lián)。
A線——啟於陸方的并沿路參與巖石圈更新的軟流圈物質(zhì)流(蠕)動(dòng)至大洋巖石圈最薄弱處后,轉(zhuǎn)而會(huì)平行于大陸及海洋延展方向上的總體流(蠕)動(dòng)示意線。B線——位于赤道附近的大致呈東西向展布的尚未完全封閉的海洋。C點(diǎn)——巖石圈極薄弱帶;軟流圈物質(zhì)運(yùn)行的終點(diǎn)。圖3 全球海陸分布概圖及推測(cè)的軟流圈物質(zhì)總體運(yùn)行路線示意圖Figure 3 A schematic diagram of global land and sea distribution as well as supposed asthenospheric material overall migration route
從更新構(gòu)造的角度,在此亦可將巖石圈稱為更新構(gòu)造圈,并可進(jìn)一步劃分。
(1)根據(jù)更新構(gòu)造圈的構(gòu)造特征及厚度差異劃分:由于大洋盆地的存在,故是導(dǎo)致大陸及大洋巖石圈在構(gòu)造特征及其厚度差異的主要原因;由于盆地中的盆緣及盆底兩部位的厚度差異,故所賦予給盆緣及盆底在更新過(guò)程中所起的作用是不同的,即其盆緣主要是以消減為主,而其盆底則主要是以新增為主。為此,根據(jù)更新構(gòu)造圈的構(gòu)造特征及厚度差異,可劃分為以壓性構(gòu)造為主的大陸消減及以張性構(gòu)造為主的大洋新增構(gòu)造圈兩大類,其間的劃分界線也自然是以大陸邊緣為界。
(2)根據(jù)大陸消減及大洋新增構(gòu)造圈的分布組合特征劃分:根據(jù)更新構(gòu)造圈內(nèi)的大陸消減構(gòu)造圈大致居中,兩側(cè)甚至四周均被大洋新增構(gòu)造圈所環(huán)繞的分布組合特征(圖3及圖4),可將其劃分為更新構(gòu)造圈塊。這種更新構(gòu)造圈塊在數(shù)量、形狀大小甚至其位置上,都會(huì)隨著地質(zhì)歷史時(shí)期的變遷而時(shí)刻變化著?,F(xiàn)時(shí)期呈現(xiàn)在我們面前的有六個(gè)大陸,其周邊幾乎均被太平洋、印度洋、大西洋及北冰洋四個(gè)海洋所環(huán)繞(圖3)。為此,更新構(gòu)造圈塊可根據(jù)各大州分別被命名為:歐亞洲、大洋洲、非洲、北美洲、南美洲及南極洲六個(gè)更新構(gòu)造圈塊。其各圈塊之間的界線自然也以各大洋盆盆地中心為界。
根據(jù)前述及圖4,也可能會(huì)更使你悟出循環(huán)式更新的模式:巖石圈的更新也就是以更新構(gòu)造圈塊為單位,兩側(cè)甚至四周的大洋新增構(gòu)造圈,均向大致處中間位置的大陸消減構(gòu)造圈,不間斷地運(yùn)移施壓至其以多種形式增厚,又以兩種主要更新方式,從其上下兩處消減及新增,即以循環(huán)式更新的模式,不間斷地更新著(圖4)。
在上述循環(huán)式更新模式的作用下,致使更新構(gòu)造圈塊, 特別是其中的人類最為關(guān)注的大陸消減構(gòu)造圈的規(guī)模大小、形狀、及其數(shù)量上,會(huì)隨著地質(zhì)歷史時(shí)期的進(jìn)展,以多種形式不間斷地更新變化著,主要變化形式有:以次級(jí)局部盆地拼接、更新構(gòu)造圈塊間拼接及由于大陸消減構(gòu)造圈的消減變薄從而導(dǎo)致分裂的形式等。
A-A——更新構(gòu)造圈塊 A1-A2——大陸消減構(gòu)造圈 A-A1及A2-A——大洋新增構(gòu)造圈 B線——第一種更新方式運(yùn)行方向示意線 C線——第二種更新方式運(yùn)行方向示意線在下滑力及水平力的作用下,更新構(gòu)造圈塊的兩側(cè)甚至四周呈相對(duì)運(yùn)行示意圖4 更新構(gòu)造圈塊的循環(huán)式更新模式示意圖解Figure 4 A schematic diagram of renovated tectonospheric block cyclic renovation mode
(3)更新構(gòu)造觀對(duì)青藏高原及喜馬拉雅山崛起成因的解釋:現(xiàn)今的歐亞洲更新構(gòu)造圈快,就是多個(gè)更新構(gòu)造圈塊依次拼接的例證。大致居中的歐亞大陸消減構(gòu)造圈,由于受到來(lái)自四周大洋新增構(gòu)造圈的壓力,特別是來(lái)自南部的印度洋及東部的太平洋的壓力,所以導(dǎo)致出現(xiàn)了發(fā)育在藏南及云貴一帶的東西向與南北向構(gòu)造相交處的,大致呈向東突出的弧形構(gòu)造[1]。該更新構(gòu)造圈塊內(nèi),來(lái)自四周的壓力有一個(gè)共同的總體強(qiáng)阻力位區(qū)——青藏高原?!扒嗖馗咴貧ず穸冗_(dá)72 km,巖石圈平均厚約100 km,為很特殊的厚殼薄幔巖石圈”[11],而位于其南側(cè)印度洋的巖石圈的厚度,肯定比這個(gè)數(shù)字低,其間亦存在著一個(gè)總體向北的傾斜角度。青藏高原下的軟流圈物質(zhì),會(huì)融匯著被熔融的巖漿,流(蠕)動(dòng)向印度洋南端的極薄弱帶而終結(jié)(冷凝成巖成為新增),而其上的原曾為印度更新構(gòu)造圈塊,則像是在總體向北傾斜的凹槽中,在總體下滑力的作用下向北滑動(dòng),在遭遇到青藏高原強(qiáng)阻力位區(qū)的阻擋后,致使其北側(cè)呈東西向展布的特提斯大洋盆地由拉伸擴(kuò)張期“轉(zhuǎn)換”為收(壓)縮期,在來(lái)自南部的強(qiáng)大的水平壓應(yīng)力作用下,及其所導(dǎo)致的一對(duì)垂直方向上的雙向作用下,至其不斷地以各種方式整體增厚式縮短及隆升中向北移動(dòng),其北側(cè)除會(huì)首先露出海水面并拼貼于青藏高原的南側(cè)外,仍在進(jìn)一步以褶皺、向南的疊覆式斷裂及塑柔性變形方式的隆升之中,成為現(xiàn)今海拔最高的喜馬拉雅山,為印度洋的形成及向北擴(kuò)張騰出了空間。也就是這種轉(zhuǎn)換,致使曾為特提斯洋盆底在擴(kuò)張時(shí)期所形成的伸展構(gòu)造(其中也有可能包含洋脊),也隨著各種方式整體增厚式縮短及隆升中向北移動(dòng),并成為現(xiàn)今喜馬拉雅山的主體組成,即是由變質(zhì)核雜巖及拆離斷層等組成的。也就是這種轉(zhuǎn)換,致使分布在青藏高原周邊的次級(jí)局部盆地,如塔里木、四川及錫瓦利克盆地[12],處以收縮期為主并相互拼貼的主因,而盆山耦合及盆山碰撞[13]也僅僅是次因。
另外,從展布于我國(guó)的陰山—天山及秦嶺—昆侖兩大環(huán)球狀呈東西向展布的構(gòu)造格局[1]分析,至中生代白堊紀(jì)前,地球上的海陸展布格局總體上是呈東西向,自白堊紀(jì)(距今1億a左右)開(kāi)始,至現(xiàn)今地球上的海陸展布格局總體上是呈南北向(圖3),青藏高原及喜馬拉雅山就形成于這種海陸展布格局總體的“轉(zhuǎn)換”過(guò)程之中。
白堊紀(jì)曾是發(fā)生過(guò)多起“重大事件”的地質(zhì)歷史時(shí)期,如包括恐龍?jiān)趦?nèi)的近3/4陸生物種滅絕、哺乳類和鳥類成為新興動(dòng)物群、被子植物的出現(xiàn)并取代了裸子植物、氣候由熱變冷且季節(jié)性變化明顯、該時(shí)期全球的巖層中都含有大量的銥、呈南北向的南大西洋及印度洋開(kāi)始出現(xiàn)、非洲北邊的特提斯洋在收縮變窄、印度發(fā)生大規(guī)?;鹕奖l(fā)、南方及北方古大陸繼續(xù)解體及不斷上升等(以上均為從百度上查得)。
對(duì)上述多起“重大事件”,特別是對(duì)恐龍滅絕及巖層中都含有大量的銥的原因分析判斷已有許多假說(shuō),其中就有路易斯.阿爾瓦雷茨(Luis walter A/varez)為首的研究團(tuán)隊(duì)于1980年提出的一顆巨大隕星撞擊地球的假說(shuō),認(rèn)為撞擊地點(diǎn)大致位于現(xiàn)今墨西哥灣近旁區(qū)域。
試問(wèn),導(dǎo)致上述多個(gè)“重大事件”的發(fā)生,為什么僅僅是隕星“撞擊”,而不是地球偶發(fā)的自造的“脫殼(巖石圈)造星”?
該文認(rèn)為,僅僅是“撞擊”不會(huì)有那么大的威力,只有地球自造的“脫殼(巖石圈)造星”這樣一個(gè)“重大的地質(zhì)構(gòu)造事件”,才能導(dǎo)致上述多個(gè)“重大事件”的發(fā)生。因?yàn)榈厍虿粌H能“破殼(巖石圈)造盆”,甚至還能制造偶發(fā)的并在太空外力有效的配合下的“脫殼(巖石圈)造星”;還因?yàn)橹挥信及l(fā)的“脫殼(巖石圈)造星”這樣一個(gè)“重大的地質(zhì)構(gòu)造事件”,才能導(dǎo)致地球遠(yuǎn)離太陽(yáng)一定距離至現(xiàn)今其在太陽(yáng)系中的位置,從而使地球的自轉(zhuǎn)速度由慢相對(duì)轉(zhuǎn)快、使地球的氣候由熱變冷且季節(jié)性變化明顯、使不適宜這種氣候環(huán)境的包括恐龍?jiān)趦?nèi)的陸生物種的滅絕、使哺乳類和鳥類成為新興動(dòng)物群、使被子植物的出現(xiàn)并取代了裸子植物;還因?yàn)椴皇恰白矒簟倍恰懊摎?巖石圈)造星”,才能導(dǎo)致地球內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)(軟流圈)發(fā)生改變,致使巖石圈的最薄弱處由青藏高原處(原曾為海洋)轉(zhuǎn)移至現(xiàn)今的三大洋的交界處(原可能曾為古陸中的高原)——南印度洋(圖3);并在該處周邊的大陸展布似呈開(kāi)裂的西瓜般、呈南北向展布的南大西洋及印度洋開(kāi)始出現(xiàn)、非洲北邊的特提斯洋在收縮變窄、印度發(fā)生大規(guī)?;鹕奖l(fā)、從而使該時(shí)期全球的巖石層中都含有大量的銥、南方及北方古大陸繼續(xù)解體及不斷上升等。
從上述得知,巖石圈還有可能存在著第三種更新方式——偶發(fā)的太空式更新。人類能見(jiàn)到“天外來(lái)客——隕石”式的巖石圈的太空式新增,又能制造少量的“往客——人造衛(wèi)星”式的巖石圈的太空式消減,只是人類沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)在內(nèi)外力的綜合作用下,所導(dǎo)致的巖石圈的地球自身所制造發(fā)射的“往客——衛(wèi)星”式的消減,但愿這一過(guò)程不要發(fā)生。
以上就是更新構(gòu)造觀對(duì)青藏高原及喜馬拉雅山崛起成因的解釋,相對(duì)于板塊構(gòu)造觀點(diǎn)的解釋,簡(jiǎn)單明確且又有動(dòng)力源的支持。
除研究巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地具有以下重要意義外,巖石圈的更新構(gòu)造——盆地觀與以往構(gòu)造觀相比較還具有以下優(yōu)點(diǎn):
①對(duì)找礦有著重要的指導(dǎo)意義:無(wú)論是內(nèi)生還是外生礦床,即所有的礦物均是在巖石圈更新的過(guò)程中生成并聚集的。例如在軟流圈物質(zhì)在由陸至海洋的流“蠕”動(dòng)的過(guò)程中,其侵入到巖石圈中物質(zhì)的性質(zhì)會(huì)由酸性逐漸過(guò)渡為基性,所形成的礦物也會(huì)有序排列及聚集;例如煤及油氣就是巖石圈更新的最典型的產(chǎn)物,因?yàn)閹r石圈的消減物質(zhì)會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入生物圈中的生物體內(nèi),生物遺體再通過(guò)各種途徑回歸于巖石圈中適當(dāng)?shù)呐璧刂谐练e下來(lái),聚集成煤及油氣新增及富集于巖石圈中。所以,研究巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地,對(duì)找礦有著重要的指導(dǎo)意義。
②對(duì)研究有關(guān)巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因有著重要的指導(dǎo)意義:將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的,很具有新意的一個(gè)地質(zhì)基礎(chǔ)理論的研究的題目:巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地,確實(shí)對(duì)有關(guān)巖石圈的演化及全球大地構(gòu)造成因研究的極具指導(dǎo)意義:認(rèn)識(shí)到巖石圈的更新是巖石圈地質(zhì)演化的“本質(zhì)”;認(rèn)識(shí)到全球大地構(gòu)造的成因,則是地球內(nèi)部為了釋放所聚集的巨大能量,從而導(dǎo)致“破殼(巖石圈)造盆”所致。
③抓住了巖石圈更新要領(lǐng)的全部:巖石圈在地質(zhì)歷史的演化中所具有的“更新本質(zhì)”,是全球大地構(gòu)造演化的“要領(lǐng)”。現(xiàn)今最熱門及最被認(rèn)可的板塊構(gòu)造,就是因?yàn)橐灿|及到這一“更新要領(lǐng)”而被認(rèn)為是地球科學(xué)的又一次革命[1]。不過(guò),它所指的更新并不是巖石圈“更新要領(lǐng)”的全部,僅僅是指大洋巖石圈,即大洋盆底的更新,且其更新的方式也僅僅是在大洋洋脊處擴(kuò)張而新生——海溝處俯沖而消亡的模式。巖石圈的更新不僅僅只是發(fā)生在大洋巖石圈,而應(yīng)是包括大陸巖石圈在內(nèi)的整個(gè)巖石圈都在更新著,且兩者在更新過(guò)程中,存在著互聯(lián)互動(dòng)及不可分割的關(guān)系,具有抓住了巖石圈“更新要領(lǐng)”全部的優(yōu)點(diǎn)。
④具動(dòng)力源包括范圍廣:從前述可知,巖石圈的更新構(gòu)造——盆地的動(dòng)力源具有包括范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。其實(shí),導(dǎo)致全球大地構(gòu)造形成的動(dòng)力源決不是一種力源,更不是一種甚至幾種力所能及的。以往有關(guān)全球大地構(gòu)造觀中的動(dòng)力往往僅僅片面地認(rèn)定為一種力,甚至無(wú)動(dòng)力源的支持,如認(rèn)為只是由于“火成論”的山脈隆起、冷卻收縮、地球膨脹、地殼脈動(dòng)、均衡補(bǔ)償、深層分異、地球自轉(zhuǎn)速度變化、地幔對(duì)流、熱點(diǎn)-地幔柱等[1,4,14]“板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)是當(dāng)代最強(qiáng)大的地質(zhì)學(xué)術(shù)思潮。但是,關(guān)于板塊運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和板塊內(nèi)的應(yīng)力等問(wèn)題,至今尚未取得圓滿的和公認(rèn)的答案?!盵10]。
將巖石圈運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力“概括起來(lái),可以把它們歸納為固定論和活動(dòng)論兩大類”[14],固定論是以巖石圈的升降,即垂直運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)的,活動(dòng)論是以巖石圈的水平運(yùn)動(dòng)為主導(dǎo)的。其實(shí),籠統(tǒng)的和絕對(duì)的固定及活動(dòng)論均是行不通的,只有兩者相結(jié)合為一體才能行得通。巖石圈的更新及其更新構(gòu)造—盆地的觀點(diǎn),就是固定及活動(dòng)論兩大類觀點(diǎn)的完美的合體,例如在前面已論述過(guò)的,亦即巖石圈在“破殼(巖石圈)造盆”的過(guò)程中,以“下滑力”所致的水平壓應(yīng)力,由“七對(duì)雙向作用”的形式轉(zhuǎn)換為垂直運(yùn)動(dòng),將上述兩論完美地相結(jié)合合為一體的,從而改變了傳統(tǒng)地質(zhì)上對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)。另外,變質(zhì)核雜巖、拆離斷層等組成的地殼伸展構(gòu)造是在大洋盆底擴(kuò)張時(shí)期形成的,當(dāng)其停止擴(kuò)張而“轉(zhuǎn)換”為收(壓)期后,上述的構(gòu)造痕跡就會(huì)在“七對(duì)雙向作用”下隆升成山,導(dǎo)致變質(zhì)核雜巖往往就會(huì)出現(xiàn)在造山帶的核部的道理就在于此,從而改變了板塊構(gòu)造里所講的俯沖碰撞造山的理論。
⑤巖石圈的更新構(gòu)造就是盆地:若只稱巖石圈的更新構(gòu)造也可以,只是太籠統(tǒng),只有后面加了盆地后,才更加具體明確。因“破殼(巖石圈)造盆”為巖石圈更新提供了“必需又最佳”的構(gòu)造環(huán)境,“破殼(巖石圈)造盆”的全過(guò)程即為巖石圈更新的全過(guò)程,又是所有的礦產(chǎn)形成并聚集的過(guò)程,特別是沉積類礦產(chǎn),比如煤及油氣等,“朱夏(1982)強(qiáng)調(diào),沒(méi)有盆地便沒(méi)有石油”[2],由此可見(jiàn)盆地的重要性。巖石圈的更新構(gòu)造就是盆地,盆地也是巖石圈在漫長(zhǎng)更新的全過(guò)程中“必定”會(huì)遺留下的痕跡。為此,若沒(méi)有巖石圈更新,也就沒(méi)有盆地,反過(guò)來(lái)講,若沒(méi)有盆地的形成,巖石圈更新也就不復(fù)存在。所以,在該觀點(diǎn)特別關(guān)注盆地這一點(diǎn)上,是其他所有的構(gòu)造觀不能與之相比擬的。
巖石圈的更新構(gòu)造——盆地,才是大陸漂移中的漂移、海底擴(kuò)張中的擴(kuò)張、板塊構(gòu)造中的平移及地臺(tái)地槽中的垂直運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)完美的合體。
根據(jù)上述,可得出以下四點(diǎn)很有創(chuàng)新意義的結(jié)論:
①巖石圈更新的證據(jù)為仍在進(jìn)行著的各類地質(zhì)作用及盆地。我們所觀察到的各類地質(zhì)作用及盆地所呈現(xiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象,只是巖石圈更新的外在表現(xiàn),其本質(zhì)則是巖石圈的更新。
②巖石圈的更新構(gòu)造——盆地,是一個(gè)將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的,有關(guān)巖石圈的地質(zhì)演化及全球大地構(gòu)造成因的,三合一的有關(guān)地質(zhì)基礎(chǔ)理論研究創(chuàng)新的課題?!捌茪?巖石圈)造盆”為巖石圈更新提供了“必需又最佳”的構(gòu)造環(huán)境。
③以往的構(gòu)造觀點(diǎn)往往是建立在推測(cè)基礎(chǔ)之上的,而巖石圈的更新及其更新構(gòu)造——盆地的設(shè)想及思路,卻是建立在地質(zhì)基礎(chǔ)理論,有的甚至還是人們直接能觀測(cè)到的基礎(chǔ)之上的,故可信度高。
④由于長(zhǎng)期受板塊構(gòu)造理念的影響,故又是常被忽視的一個(gè)不易被理解及認(rèn)可的設(shè)想及思路。特別是在論述的過(guò)程中,還提出了多項(xiàng)有關(guān)地質(zhì)基礎(chǔ)理論方面的新觀點(diǎn),如軟流圈物質(zhì)的流(蠕)動(dòng)的“壓力驅(qū)動(dòng)模式”、巖石圈各分段(塊)“總體由海洋向陸方的運(yùn)動(dòng)模式”、巖石圈在呈相背及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所產(chǎn)生的“七對(duì)雙向作用”及更新構(gòu)造圈的概念等。盡管上述多項(xiàng)新的論點(diǎn)不易被理解和認(rèn)可,但它們確實(shí)是巖石圈在更新過(guò)程中主導(dǎo)海陸形成及演化的關(guān)鍵,值得進(jìn)一步探討。
以上就是將各類地質(zhì)作用及盆地“溶入”巖石圈更新的一個(gè)很有創(chuàng)新意義的設(shè)想及思路,以求拋磚引玉。
致謝:在成文過(guò)程中,曾得到了王佟教授級(jí)高級(jí)工程師及李德威教授的指導(dǎo)與幫助,在此表示感謝!
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