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三叠纪以来全球板块运动概述（十三）

2018/10/05   维加斯新闻报
刘文旺

    五、山脉的形成：
    就地球演化之初，高大的山脉往往从地槽中产生，我们见下面的事实：
    古生代（5.7～2.5亿年）早期（即4亿年前），在亚洲腹部的“古亚洲洋”南北两侧，地球在该地各形成了一条切割到岩石圈底部的东西向深大断裂系——加里东期（即4.38亿年前的奥陶纪时期）的北缘断裂系（南天山、中天山、北山、星星峡—索伦、狼山－阴山等断裂），和海西期（即4.1～2.9亿年间）的南缘断裂系（西昆仑、东昆仑、秦岭、大别山等断裂）；到中生代（2.5～0.65亿年），昆仑带以南，出现强烈的燕山期（1.8～0.8亿年间）地壳运动，形成喀喇昆仑－唐古拉断裂带；再往后，到新生代（0.65～今）出现喜马拉雅运动，产生喜马拉雅断裂带，至后半期（0.365亿年以来），则喜马拉雅山脉强烈隆起。
    所有这些巨型断裂带，其前身都曾覆水属古亚洲大陆的地槽区。其分别的名称为：天山－额尔古纳地槽区，昆仑－秦岭地槽区，喀喇昆仑－唐古拉地槽区，和喜马拉雅地槽区。正是这些巨型的曲凹断裂带——地槽，它们后来全都无一例外地转化成了一条条横贯东西的大山脉，形成了我们今日所见之青藏地区地质地貌。
    一个典型的特征就是，从我国海拔8000多米的世界高峰喜马拉雅山山顶上，发现了一种产于深海的鱼类化石。而我们先人们，更是在900多年前于太行山中找到贝类化石时，即推论太行山麓乃昔日的海滨，暗示华北大平原是“海的退却”的产物。并运用历史地理学的方法，研究黄河的淤积速度，证明从西元前131年至西元1072年的1200年中，淤积厚度达10米，平均每年1厘米（沈括，《梦溪笔谈》）。
    全球考察显示，地球上所有大山脉的前身几乎都是存水的大地槽。这些山脉为什么会从大地槽中产生出来 呢？
    此外， 我国境内，从四川到湖南、湖北、江西的山脉取向非常混乱，这又是怎样产生的呢？
    这应该是一种什么样的造山机制，才会使地下400公里深的物质，翻到地面上来？
    在山脉的研究中，有三样东西，常常引起人们关注：其一，矿物的富集；其二，岩层与褶皱的产状；其三，水中（特别是海中）生物化石。前者，关系到应用。次者，关系到形成机制。
    其实这很简单，由山根的平衡条件可知，因为地槽上凹陷，则对下边一定浅，一方面这里本身就含有较多的岩浆，    另一方面，这有利于地下岩浆在此处的富集，在这些富集的岩浆中的裂变物质产生膨胀后，便在这里产生了山脉！加上这里的地层较薄，在板块的挤压活动过程中，易于发生形变产生隆起，而此这正好易于形成地下岩浆的补充，从而造成山脉、高原的隆起。
    地下岩浆总是在地壳最薄的地方喷出。一变冷却，一边隆起从而形成不断升高的山脉——现在的喜马拉雅山下边岩浆的不断富集和膨胀使其不断增高。
    在断裂的地方，地下岩浆溢出，就产生了很深地幔中的物质在地表形成的山丘、山脉。
    反过来这些事实的存在，证明了我的山脉形成观点的正确性。同时，发生断裂的地方，岩浆的压强小。有利于被氧元素氧化的产物分异出来，这就形成了矿物。这就是人们发现的矿物总是从存在断裂的地方产生的原因。
    就先存在的主要的山脉的产生，则是全球版块运动过程中，大陆板块发生倾斜。挤压下面的岩浆，使岩浆沿大陆板块向高端运动的过程中，受到大洋板块或大陆拼接过程中，受到大陆板块的阻挡形成的。这一点我们前面已经简单分析过。
    伴随太平洋板块的东移，欧亚板块缺少了太平洋板块的挤压力，而当太平洋板块东移后，原大陆边缘发生挤压产生的断裂分出大陆岛的同时，地下岩浆向东运动，造成欧亚大陆东部边缘下沉并进一步产生断裂——郯—庐断裂带。地下岩浆的东向运动，使得中国东部缺少岩浆而产生坍塌，这就产生了中国西北部盆地的加速产生，同时，使本来处于高原的山区地势降低，出现了盆地与山脉的交错分布。这就是从四川到湖南、湖北、江西的山脉取向非常混乱，湖泊广泛分布的原因。这一运动的效果是，欧亚板块东侧出现岩浆短缺而下沉，挤压下边的岩浆向西运动，从而产生了青藏高原西侧的山脉。这也解释了这里的山脉是这里一些列山脉形成过程中最后产生的原因。
    我认为，四川盆地、太湖的出现就是这样产生的。亚洲东侧大陆的坍塌，促成了华北、长江中下游平原、华南平原的出现，这一过程造成的大规模的海侵，形成了东海大陆架。也使中国失去了大面积的领土。
    关于山脉的形成存在众多的说法：冷缩说最初提出的“地球冷缩起皱”成因；放射性迁移说提出的“放射性元素向壳下一定部位迁移，出现热胀挤压”成因；分异说提出的“地球深层岩浆分异”成因。但是，这些学说都不能合理给出这个作用力机制，或者是作用力量级不够，或者机制不合理。最终被淘汰了。
    到了板块说出现以后，突然有了改观，人们争相谈论板块的漂移与碰撞，说是可以解决山脉的成因问题。于是，困扰人们很久的问题可以解决了。
    现在，我们简单介绍一下这个造山新理论——
    主流新理论——板块“漂移－碰撞－造山”：
    因为造山带都是地槽演化的产物，故历来地质学认为造山运动同地槽活动是紧密关联的。板块理论继承了这一认识。
    由于板块理论的运动学和动力学立论，是“板块漂移”和“地幔对流”。再加上观察所见的全球五个巨型造山带都围绕着古老陆块的边缘分布，而且现在正在发育的地槽体系也大都位于大陆边缘，甚至相当部分还属深海环境，因此，它便很容易在板块漂移的机理上，建立一套板块碰撞、大洋闭合从而导致地槽转化成山的模式性认识。
    其实，造山活动起源于大陆板块下岩浆的移动。后面我们还会分析。这里先给出简单的分析。
    大西洋的开裂两侧大陆想大洋的一侧出现岩浆流失，地下岩浆压强减小造成板块想大洋的一侧坍塌。地下岩浆在坍塌的大陆板块的挤压下，反向运动：在大西洋的西侧南北美洲版块下岩浆向西运动，由于西侧太平洋板块俯冲到大陆下方阻止了地下岩浆向西流动，从而使西侧出现抬升、隆起产生科迪勒拉山系；在大西洋的东侧欧亚大陆版块下岩浆向东南方向运动，一方面，向东扩张，另一方面，向南运动的岩浆在印度板块的俯冲阻挡下停止向南运动，从而是这里从海面下隆起性形成青藏高原及喜马拉雅山。中南半岛也因此从海面下浮出水面。在非洲版块下地下岩浆向东运动，一方面伴随印度洋的扩张不断断裂处大陆岛屿，另一方面促成了产生东非高原的出现。这就是地球上主要山系的产生原因；同时在南美洲东侧的坍塌过程中，地下演讲向西运动同样由于太平洋板块的阻挡而产生洛矶山脉。
    在大陆产生断裂形成新的大洋中脊后，在其下沉的过程中其下面的岩浆，受到挤压而反向运动，而产生这里的板块进一步下沉。这就产生了大西洋两侧大陆向其的一侧低，反方向高出的原因。这也是河流都流向大海的原因。
    下面我们分析一下孤零零的乌拉尔山。
    南北向的、展布于欧亚大陆之间并成为其分界标志的乌拉尔山脉，长2400公里，平均高度360－460米，个别山峰达1200米至1700米。形成于三亿年前“海西造山运动”时期，属东西向的挤压作用推挤而成。它存身在东西两大古老而稳定的地台（俄罗斯地台与西伯利亚地台）之间，四面不同任何山脉或隆起带相接，孤零零地像一个被谁遗弃的孤儿一样，躺在平平坦坦的大平原上（图1）。

   
 
    当年，我国著名地质学家李四光先生去伦敦参加英国皇家地质学会会议时，坐在火车从西伯利亚经过，望着车窗外在大平原上远远躺着的乌拉尔山深感奇怪：一条长长的山脉，孤零零地耸立在那里，这是一种什么机制才能造成呢？
这问题，问了半个多世纪，至今仍然是个谜。倘若说，乌拉尔山是板块（或地体）漂移、碰撞造成，那么，在乌拉尔山脉东侧，紧邻的是西伯利亚地台，在西侧，紧邻著的是俄罗斯地台（参见图1)，两个都是现今没有任何一家理论敢说其发生过“漂移”的稳定地台，怎么才能让它们相互碰撞而造出纵贯千里的一条乌拉尔山脉来呢？
    一个可能的解释是，一方面，整个欧亚板块面积巨大，散热能力较差。因此，在西侧大洋板块的挤压下，板块的偏西区域产生隆起、断裂地下岩浆溢出，沿此断裂带产生了山脉；另一方面，由于大陆板块的转动惯量大于大洋板块的转动惯量，因此，对于任何一个大陆而言，总是在其西侧受到来自大洋板块的挤压，从而在大陆片写的一侧易于产生断裂。因此，在最初的大陆在西侧大洋板块的挤压下出现隆起与断裂，最终形成了乌拉尔山脉。
    也就是说，乌拉尔山脉的产生与地幔对流毫无关系。
    大西洋的开裂使得地下岩浆向东南方向移动还产生了欧洲板块的向南扩张。同时 ，非洲版块下岩浆向东、北方向移动。
    理由是，按照我们的理论，大陆板块的转动惯量大于大洋板块的转动惯量，因此，大陆的西侧总是受到来自大洋板块的挤压力，这样就会在大陆板块的西侧受到挤压而发生形变，从而产生断裂。这也是大西洋并没有在原来的盘古大陆的中央区域产生。而是在偏斜区域产生的原因。这是在太平洋板块的向东的及压力的作用下产生的。
    也就是说，不但太平洋板块的强烈的俯冲消失促进了大西洋的产生，而且，太平洋板块对盘古大陆的最初的挤压促成了大西洋的开裂。也就是说，新大洋板块的产生与扩张，最初的动力来源于旧大洋板块的运动挤压作用。
    我的天呀！——旧大洋是新大洋之母！！！
    我们看下面的事实。   
    阿尔卑斯山脉，以复杂的形态横亘在欧洲南部（图2)，是欧洲最高大的山脉。它平均海拔在3000米左右，山势雄伟，许多山峰终年积雪，山谷冰川发育，主峰勃朗峰海拔达4810米。其主干向东伸展为喀尔巴阡山，向东南延伸为狄那里克阿尔卑斯山脉，向南延伸为亚平甯山脉，向西南延伸为比利牛斯山脉。

   
 
    板块理论认为：现存的地中海，是非洲板块与欧亚板块在这里“关闭”古地中海所留下的大洋残迹（按：在前述威尔逊所画那张“威尔逊旋回图”中，该地中海即被列在了大洋的“终了期”。因此，该地区目前依然处在“闭合”的阶段中）；而阿尔卑斯山，则是该两板块“关闭”时发生碰撞，出现板块挤压所致。
    按此观点，非洲大陆在与欧洲相撞时被撞得解体了，欧洲板块从分叉处向非洲深深楔入。
    这样按现有理论，在整个地中海地区，发生两大板块碰撞、汇聚时创造的一个至今都在发生地质作用的压性力巨大的地质环境，而且，正是这个压性环境造出了山势雄伟的阿尔卑斯山，则是毫无疑问的。此外，文献也说：“非洲北移和欧亚顺时针转动使古地中海闭合，在消减带和剪切带作用下产生了边缘山脉。”（孙荣圭，地质科学史纲，1984）。
    然而，这样的分析与观察所见的地中海地区另一类地质现象是不相容的。山脉的形成需要岩浆的补充。
欧洲比斯开湾与地中海地区“洋壳拉张与陆壳相对反旋图”之所示欧洲南缘陆壳被拉张而出现新生洋壳，形成今日地中海海盆的具体海底扩张情形。为说明问题，我们现将该图引介如下（图4）：

   
 
    从图4，人们不难看出：图中所有显示伊比利亚半岛边缘地壳相互“反旋”和“张开”的观察资料，都在以一种非常明确的方式说明海湾两边陆壳，在发生相对分离。“反旋”也好，“张开”也好，无非表明那里的地质环境是一个张性的动力环境。文献所说早古新世之后义大利半岛旋转约45°，然后自中始新世又逆时针旋转25°等，都在说明欧洲大陆南缘于距今5000多万年至4000万年间，一直存在张裂、分离活动。
    作为古大洋特提斯遗迹的地中海，其前身特提斯海“于三叠纪打开，晚白垩世以来因碰撞而逐步闭合。”(S•阿达米亚等，1983）即表明这一地区至迟从6500多万年前开始，即已在发生压性的“闭合”。从此这个“闭合”一直在进行着。至距今2300万年开始的晚第三纪，这个“闭合”更使阿尔卑斯地槽强烈褶皱成山，直到今天。那么，这就产生一个问题，从时间上看：至少从6500万年以来，古地中海即存身于一个压性地质环境中；其后，在这一压性力未解除（并一直延续至今）的环境中，突然又冒出一个具有张性力的欧洲南缘拉张带——在一个南北向强烈挤压、闭合的压性环境中，图4中所示伊比利亚半岛南缘“S”、“C”两块体，怎么还能从半岛母体分离，向东南方向移动很远呢？在压性地质环境中怎能出现与压性力背道而驰的张裂、分离活动？！
    这是现有理论所不能解释的，这证明了这里由于岩浆的侵入而抬升产生张裂的事实。也就是说，像喜马拉雅山上找不到与印度板块的碰撞缝合线一样，这里的碰撞、抬升、扩张过程中产生了新的洋壳。由于非洲版块下富含岩浆在抬升过程中自身出现断裂，造成欧洲板块的侵入。而不是什么因为发生了单一的碰撞、挤压而造成了欧洲版块闯入到非洲版块下。
    阿尔卑斯山脉的产生，是北大西洋产生的过程中，一方面，由于地球离心力的存在，使得地下岩浆向赤道方向运动；另一方面，大西洋在北极的区域也存在相应的扩张。这样，欧亚板块临近大西洋的一侧出现坍塌，地下演讲向东、南方向移动。向东运动促进了太平洋板块东移后的亚洲大陆东侧的扩张、向南运动由于受到印度大陆的阻挡，从而产生了青藏高原及喜马拉雅山脉；而在欧洲南侧的地下岩浆向南运动，遇到地中海的阻挡，地下岩浆富集产生隆起而产生了阿尔卑斯山脉。