大陆构造学研究的任务

大陆构造学研究的目标~

作者认为，下面4点可以考虑作为大陆构造学研究的目标：
（1）大陆的形成与演化。
（2）大陆构造与板块构造的关系。
（3）陆壳与地幔的关系。
（4）大陆变化与环境、生态、人居的关系。
作者认为，搞清大陆自身的特点是我们的首要目标；其次是要明确大陆构造与板块构造的关系，板块构造和大陆构造是互相衔接、互相制约而不是互相排斥的；陆壳与地幔的关系则可能是陆壳变化的最重要、最根本的原因；而大陆变化与环境、生态、人居的关系则是大陆构造学说不同于板块构造学说的与人类关系最密切、最现实的目标。
18.2.2.1 大陆的形成与演化
太古代早期地壳演化是地学界一个重要的和基本的课题，我们生存的地球是如何形成和演化的？地球早期生命是怎样出现的？板块构造是怎样起源的？为了解决这个问题，我们必须研究最早的地壳记录。中国已经发现了38亿年前的地壳信息，并且有25亿年和18亿年左右的两次重要构造事件，它们究竟意味着什么？板块构造可能是太古代晚期出现的，板块构造的初始状态是怎样的我们并不清楚。目前发现的代表洋壳成分的蛇绿岩最早为19亿年的，按理应当可能存在25亿年左右的蛇绿岩，但是，国内外报道的25亿年左右的蛇绿岩均未能予以证实。Kusky et al.（2001）曾经致力于太古代蛇绿岩的研究，他们报道了冀东一些太古代洋壳或蛇绿岩的迹象，看来均不成熟。他们报道的太古代东湾子蛇绿岩，据赵国春等（Zhao et al.，2007）研究其实是石炭纪的（～300 Ma）。我们的野外观察也否定了蛇绿岩的可能性（Zhai MG et al.，2002；张旗等，2003b；Zhang Q et al.，2004）。但是，太古代从30亿年（甚至更早）开始，出现了玻安岩和赞岐岩，它们有什么意义，是否与板块构造有关，仍然是没有解决的问题（Shirey and Han－son，1984；张旗等，2004a）。
18.2.2.2 大陆构造与板块构造的关系
板块构造对大陆构造的影响大体可以反映在3个方面：(1)板块俯冲对大陆边缘产生的影响，最明显的就是活动大陆边缘；(2)板块扩张引发的大陆块体的位移、碰撞、旋转，有些直接导致大陆内的各种地质作用；(3)洋盆消失，陆块碰撞，洋内物质堆积在板块边缘形成造山带。而大陆构造对板块构造的影响相对不明显，大陆之间的碰撞或许可以产生一个反弹力传递给板块，可能会改变板块俯冲的角度、方向，甚至影响到扩张脊的走向，大陆块体的解体也可能会引发新一轮的板块扩张。上述关系表明，造山带可能是板块构造和大陆构造最重要的衔接点，造山带的物质大部分来源于洋内，可以卷入大陆边缘的一些物质。造山带由于处于两个刚性块体之间，褶皱和变形强烈。美国人把造山带作为“新航程”的最重要的研究对象，说明造山带研究的复杂性，说明用传统的板块构造方法不可能解决造山带的问题。实际上，造山带还不是真正意义上的大陆构造，只是大陆构造的一部分，还脱离不开板块构造的影响。从中国的实际情况来说，我们更应当将地壳的形成和演化作为研究的主要目标。
18.2.2.3 地壳与地幔的关系
这是一个既古老又广泛的话题，对板块构造和大陆构造同样适用。众所周知，富集地幔有EM1和EM2之分，通常认为，EM1与俯冲有关，EM2与大陆下岩石圈交换有关。因此，可以概括地说，EM1主要位于大洋岩石圈，是板块构造的产物；EM2是大陆地壳与地幔物质交换的产物。当然，事情不可能那么截然，这只是一种概括的表述而已。壳幔演化主要涉及两个方面的问题：(1)地幔向地壳的转化和(2)地壳向地幔的转化。在大陆下，地幔向地壳的转化很可能是以底侵的方式进行的，而地壳进入地幔则主要是以拆沉的形式出现。但是，为什么有些底侵能够产生大火成岩省（如峨嵋山玄武岩），有些则表现为大规模的中酸性岩浆活动（如中国东部），原因尚不清楚。地幔柱理论与板块构造的关系不甚明显，但是，对大陆构造肯定具有重要的意义。大陆内部的岩浆活动可能有相当一部分与地幔柱活动有关，是大陆岩浆活动的重要热源。例如中国东部中生代大规模岩浆活动，很可能是一次全球最大规模的地幔事件的产物。由板块俯冲导致的拆沉作用已为大家所熟知，但大陆下的拆沉远不是那么清楚，对于拆沉的条件、方式还存在许多争论（邓晋福等，1994，2003；高山和金振民，1998；吴福元等，1999，2000；许文良等，2004；徐义刚，1999，2004；Rudnick，1995；Jull and Keleman，2001 ；Lustrino，2005；Wu FY et al.，2005 a；张旗等，2006a，b；Deng et al.，2007）。地壳进入地幔还有一种见解，即大陆深俯冲。但是，大陆能否深俯冲仍然存在争论，大别榴辉岩形成的压力很大，但是否一定对应于很深的深度（吕古贤等，2004；周永胜等，2005）？如果说大陆可以俯冲到100 km、200 km，它怎么折返回来？这里似乎存在一个悖论，即俯冲得越深，就越不容易回来。
18.2.2.4 大陆变化与环境、生态、人居的关系
地质学作为一门传统科学，在经历了板块构造革命后，正面临新的发展机遇：地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献（姚玉鹏等，2004）。生命的起源、恐龙的灭绝、冰期的轮回、人类的进化、黄土高原的形成、沙漠的迁徙、丝绸之路的兴衰、汶川大地震的诱因、人居环境的恶化等等，都是人们关注的焦点，是大陆构造学与相关学科研究的重要内容。例如人类的进化，不仅仅是生物学和人类学研究的课题，也是大陆构造学研究的领域。通常认为，人类最初起源于非洲，随后向欧洲、亚洲迁徙，穿过白令海峡进入北美和南美，当时非洲、亚洲北部环境的变化、亚洲东端与北美的连接（白令海峡张开的时间），就是大陆构造学需要回答的问题。又如丝绸之路，在历史上曾经繁荣过，如今衰败了，其衰败的原因与青藏高原的崛起是否有关，气候和环境是怎样变化的，仍然是一个未解之谜。又如唐山大地震和汶川大地震，噩梦犹如昨夜，地震强度之大，破坏之烈，损失之巨，是有史以来创记录的，而唐山和汶川大地震发生的位置和起因是板块构造无法解释的。因此，探求生命的进化、丝绸之路的兴衰、地震的原因等等，不仅具有学术意义，而且具有现实意义，是我们不应当忽视的。

板块构造学说的创立是地球科学领域的一次革命，但是，它并未解决花岗岩的问题，充其量它只解决了玄武岩的问题，还不是玄武岩的全部，花岗岩主要来源于大陆，花岗岩对大陆地质理论的依赖远远高于对于板块构造理论的依赖。Pearce et al.（1984b）关于花岗岩构造环境的判别图，用于解决海洋及其边缘花岗岩还八九不离十，而一旦进入大陆就不灵了，就是这个道理。因此，创立独立于板块构造学说之外的大陆地质学说就是当前地球科学面临的前缘课题。大陆构造学说可能要着重解决三个问题：(1)大陆的起源和演化；(2)大陆与海洋的关系；(3)地幔与地壳的循环。其中的关键是要解决三个来源问题，即力源、热源和物源（张旗，2008b）。板块构造上陆的失败告诉我们，创立独立于板块构造学说之外的新的“大陆构造”学说是当前地学界最大、最紧迫的任务。美国人已经意识到这一点，已经率先吹响了迈向“新航程”（new departures）的号角（郭安林等，2004；金振民和姚玉鹏，2004），我们必须全力以赴，迎头赶上。虽然对于板块构造学说的创立我们中国人没有作出过任何贡献，但是，大陆构造学说的创建我们完全可以走在世人前面。欧美、澳大利亚、俄罗斯和非洲也有大块的古老陆壳，甚至比中国的陆块还要大。但是，中国有中国自己的特色。相比欧美学者，我们的优势在于：(1)我们深受板块构造学说的影响比较小；(2)我们有大陆地质深厚的研究基础，包括我们的前辈给我们留下的丰富遗产；(3)中国的陆块小，陆块多，变化大，中生代活化现象明显。这些，都使我们处于有利的大陆地质研究的背景。因此，创立新的“大陆构造学”的重任历史地赋予了中国地球科学家，我们责无旁贷，应当勇敢地迎接挑战，抓住这个千载难逢的机遇，打一场中国地质的翻身仗。

美国人在2002年已经率先提出超越板块构造需要研究的4个课题。就中国的情况而言，作者认为，我们应当注意下述4个方面的问题：

（1）印支期中国大陆拼合的过程和变化。

（2）中国东部克拉通活化的机制。

（3）青藏高原的抬升及其效应。

（4）中亚造山带：与板块构造的关系。

18.2.3.1 印支期中国大陆拼合的过程和变化

印支运动是具有中国特色的地质理论问题，印支运动最早是法国人J.Fromafet于1934年在越南发现并命名的（Indosinides）。1945年黄汲清引入这个概念并把阿尔卑斯运动划分为印支、燕山和喜马拉雅3个旋回。最近的研究表明，印支期不仅褶皱强烈，而且岩浆活动发育。印支期最重要的意义在于，它是中国大陆最集中的拼合时期，除了新疆西南、西藏南部和云南西部外，中国大陆从此整体拼接在一起了，中国大陆从此进入大陆构造演化阶段。发育于华北北缘、秦岭、松潘－甘孜、川西和滇西、湖南等地的印支期埃达克岩和喜马拉雅型花岗岩，都可能与这期事件有关，而且表明碰撞引发了造山。中国各个地块在印支期拼接的起因、过程、特征和意义，无疑是我们应当回答的重大理论问题。

18.2.3.2 中国东部克拉通活化的机制

中国东部中生代活化堪称世界一绝，它北起大兴安岭，南抵海南岛，西迄山西－广西，东达朝鲜半岛、东海和台湾的大部，南北长近4000 km，东西宽1000多km，在中生代时期发育大规模中酸性岩浆活动和成矿作用。有人认为它的起因与西太平洋的俯冲有关，有人认为无关。但是，无论如何，其必定与地幔的活动有关，至于地幔是怎样活动的，是什么原因引发地幔的活动，仍然是没有解决的问题。此外，为什么华北地壳厚，华南和大兴安岭地壳薄，也是一个耐人寻味的问题。“燕山运动”源于中国东部，燕山运动是中国人提出来的（翁文灏，1929）现在仍然具有现实意义的理论。燕山运动的本质是什么？中生代燕辽地区构造“大转折”的含义？中国东部是否存在高原？中国东部下地壳和岩石圈拆沉的时间和方式等，是目前学术界关注的中心课题。华北（中）新生代岩石圈减薄问题是相对于早古生代由金刚石和金伯利岩推导出来的岩石圈加厚来说的。看来，中生代地壳减薄和新生代岩石圈减薄是两个不同的概念。许多人认为，华北早古生代（460 Ma前）金刚石的出现表明华北下面有一个巨厚的大陆岩石圈根（～200km，Menzies et al.，1993，1998，2007；邓晋福等，1994，1996；池际尚和路凤香，1996；Griffin et al.，1998；郑建平，1999；Xu YG，2001；Xu YG et al.，2004；Gao S et al.，2002；Guo F et al.，2003），但是，很少有人关心与金刚石加厚说有关的地质证据在哪里？早古生代华北岩石圈是整体加厚了？还是加厚仅限于金伯利岩出现的局部地区？因此，中新生代岩石圈减薄是否科学的命题并不清楚（见本书第10章）。华南是中国研究得最早和最详细的地区，非常值得我们关注。但是，华南近期研究显然落后了，也少有突出的研究成果。华南克拉通的演化、构造格局、中生代的活化（包括构造、岩浆、矿产）、与西太平洋的关系等，应当是我们关注的焦点。华南的研究应把台湾包括进来，与浙闽沿海结合起来。最近有人用西太平洋向西的平板俯冲来解释华南的问题（Li and Li，2007），平板俯冲在其发源地安第斯已遭到质疑（见朱炳泉和崔学军，2006），在华南，平板俯冲可以冲到1300 km之外的湖南省吗？

18.2.3.3 青藏高原的抬升及其效应

青藏高原是大陆构造研究的窗口，是最直接、最现实、最具活力的研究课题。青藏高原的核心问题在高原的抬升及其所引发的效应。值得高兴的是，最近青藏高原研究有了突出的进步，积累了许多新的资料，提出了许多新的见解。但是，比起中国东部，比起国外的研究，仍然有不小的差距。青藏高原是什么时候抬升的，抬升的原因和过程，抬升对自身及周边人居、生态和环境的影响，都是重要的研究课题。青藏高原抬升所引发的效应，其影响范围至少涉及亚洲，部分可能涉及全球的变化。因此，青藏高原研究是一个世界级的课题，需要我国学者长期的坚持和与国际学术界全方位的合作。

18.2.3.4 中亚造山带：与板块构造的关系

对中亚造山带我们已经作了很好的研究，但是，我们研究的兴趣和目标主要集中于洋盆发育时期，对于造山带形成后的演变涉足较少，这是今后需要加强的。中亚造山带是显生宙地球上最大的陆壳增生带，造山带很宽，但是并不造山，这是为什么？碰撞而不造山的证据是中亚造山带内三叠纪的花岗岩大多是A型花岗岩，表明地壳处于伸展减薄状态。有人解释这是软碰撞，可是，造山却发生在中亚造山带与华北地块之间（大部分在刚性的华北地块上，张旗等，2008c）。而且，据认为，遥远的秦岭－大别的三叠纪碰撞（实际上是挤压，见张旗等，2008c）也与古亚洲洋的闭合有关，这就很难解释了。中亚造山带是一个具有独特历史和特征的造山带，跨中、俄、蒙、哈（萨克斯坦）四国，我们应联合各国科学家，按照流变学与造山作用的关系，探索造山过程中力、热和物的变化。

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