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碰撞造山可能只是一个美丽的传说?

 新用户21158657 2021-06-20

毛小平

(中国地质大学(北京)能源学院)

碰撞造山(卢村禾,1978; Yin和Harrison,2000; Tapponnier等, 1982)提出了很多年。为迎合板块理论,该概念的提出可能是地质学中的一个严重误导。造山与造盆,其实就是重力均衡作用所致。造山认为是挤压力,或碰撞力,正合板块理论心意,水平运动。然而,地球内部不缺乏挤压应力,这种挤压内应力无处不在,看似“区域构造应力场”或地应力有一定方向性,其实是岩石圈局部破损后所表现的局部应力释放现象,应力场的分布与破裂方向有关,是非均匀的。有的尺度大,则表现出“区域性”;不存在附加的构造力,或附加挤压应力,甚至碰撞力,除自转离心力之外。(注,此处的力均为地应力。所有构造作用均表现进了地应力三个分量上,不会出现地应力之外的其它力,除非陨石撞击或自转力。)构造应力场的作用看似有一定“区域性”或“方向性”,其实这只是在差异均衡升降时岩石圈薄弱带处所表现的大尺度表象而已。
青藏高原的隆升,就是一种大尺度的局部构造现象。现代高精度GPS测量说明,青藏高原内部几大湖泊,如色林措,纳木措湖,其香措湖均在沉降,如图1所示,向东四川盆地则在沉降;真正抬升的只有青藏东部和南部;这种现代抬升与沉降是谁碰撞的?显然没有答案。青藏高原内部在随青藏高原一起抬升时,处于整体欠均衡状态(温宁-曼尼均衡假说),并非某个板块的碰撞所致。但该地区分家后(裂解),则各自负责均衡状态,块体变小,适于艾里均衡假说,这一地区在现代接受周围的被剥蚀的物质而沉积、沉降,则由升转降。

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图1 青藏高原及周边现今GPS垂向运动垂直运动

(引自梁诗明,2014,博士论文)

当独立的岩石圈块体裂解变小后,遇正地形,遭受剥蚀,则多数情况下会抬升,在接受沉积后,则多数情况下会沉降,从现代我国陆域地形看,几乎无一例外,这里就压根儿就谈不到“碰撞”,“挤压”。
比如,太行-吕梁仍在强烈抬升,如图2所示,是谁碰的?或谁正在挤它们?也没有答案。泰山或山东半岛目前在抬升,如图2所示,而周围一圈平原地区均为沉降,是地幔柱(小猪)在拱(白菜)?何谈碰撞?

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(a)

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(b)
图2 华北地区地壳垂直运动速率

(a)华北地区地壳垂直运动速度(吕建,2015);(b)运动速度+地形起伏

同样,大同-太原-临汾-渭河,这一带负地形则沉降,沉降也并不是说“盆地在伸展”。盆地伸展,也是一个“望形生意”的一个错误概念,岩石圈内部,如海水水体内部一样,全是挤压状态,我不信谁能在水里5km-10km深处找到一块地方,让潜水艇能待得住的地方,该深度上只有拉张,没挤压?除非鲸鱼游过,你躲到它后面?
又如鄂尔多斯西缘的逆冲推覆构造,虽然都有,但其南部和北部地区的逆冲推覆构造样式差异很大,即并非统一的某个推力完成的。
郯庐断裂带规模宏大,应该是区域性的,是某个构造力推动的吧,不然如何形成这样长达2400km的断裂带?事实上,它也是地质家的“过分延拓”。从渤海湾盆地高精度三维地震勘探所识别的断层来看,压根儿没有这条断裂。如图3所示,为这一地区多套地层不同深度断裂的叠合图,按郯庐断裂带的走向,应从该图右侧渤东凸起中部,及渤南凸起东部穿过,但这里丝毫看不出有北东走向的断裂痕迹。这里可是郯庐断裂带的中部。也就是说,郯庐断裂带在局部地区可能存在,但并非一个统一的、区域性的构造应力产生的结果。

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图3 渤海湾盆地海域部分不同构造层断裂叠合图
我们还分析了我国中新生代盆地的构造首次反转信息,如图4所示,该信息记录了首次或后期多次反转时的应力场,相邻盆地其首次反转的时间和方向都不同,哪来的统一的构造应力场?四川盆地,四周一圈,都有挤压推覆构造,“构造作用力”来自于四面八方?如果岩石圈没有破损,则地应力应是均匀的,如水体中的静水压力一样,但对于浅部0-15km的地壳,由于其具有一定的抗剪性,其作用类似于拱桥作用,侧向挤压大于垂直应力,但随着深度增加,抗剪性变弱,则会出现如静水压力一样的各方向的应力相等的状态。因为有了破损,地应力才表现出一定的方向性。

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图4 我国东部主要盆地构造首次反转年代、方向及反转时的沉积物厚度

注:E/13表示首次构造反转时代为E,反转时沉积盆地厚度13km。
盆地沉积到一定厚度后必然反转(说明:此观点是大逆不道的,因为主流观点认为盆地发育是由构造控制的,如旧中国就是沉积盆地,是被动挨打的,而构造就是列强,是主动起作用的,这已是在地质家心中刻下深深的烙印,在此提出盆地发育起主导,则他们不会坐视不理,而是跳起来反对),并不是哪个构造力上瘾了,来挤一下,而是盆地负荷使盆地边缘岩石圈处弱化,从而破坏了岩石圈,在薄弱带周向应力释放所致。地槽回返现象都认识到了,但仍在拼命找其它原因来说明,很多构造理论学说,也都承认这个“回返”,但回返原因却五花八门。
库车坳陷不是天生的前陆盆地,如图5所示,而是沉积了巨厚的新生代地层,导致盆缘地区岩石圈薄弱带破裂,周向应力释放,盆地处于强烈挤压状态,同时因欠均衡而抬升,反转时间很晚,也就2-5Ma左右,和传统认识的印度板块碰撞没有一毛钱关系。
回返就是均衡回返,造山和造盆是同步进行的。喜山的隆升(目前已抬升8-15km)或柴达木盆地、孟加拉盆地成盆(沉积沉降22km)是同步进行的。有进有出,如人体循环系统一样。佛说:欠下的债迟早要还。青藏高原的隆升,可以这样看待,它曾经是一个巨厚沉积盆地,因与周围连片,一起按温宁假说,这里局部欠均衡,被周围连片的地区代偿了,这里就埋下隐患,一旦与周围不连片了,独立承担了艾里均衡效应,则强烈抬升,即早期欠下了债,现在基本还清了,其内部开始沉降了。

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图5 库车坳陷中部构造演化剖面(徐振平,2011)

部分参考文献:
  1. 卢村禾. 世界造山带与板块构造[J]. 安徽师大学报(自然科学版), 1978(Z1):95-102.
  2. Tapponnier P, Peltzer G, Le Dain A Y,Armijo R, Cobbold P. 1982. Propa -gating extrusion tectonics in Asia: New insightsfrom simple experiments with plasticine. Geology, 10: 611–616.
  3. Yin A, Harrison T M. 2000. Geologicevo -lution of the Himalayan-Tibetan Orogen. Annu Rev Earth Planet Sci, 28: 211-280.
  4. 梁诗明,2014,基于GPS观测的青藏高原现今三维地壳运动研究,中国地震局地质研究所博士论文。

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