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三疊紀以來全球板塊運動概述（十三）

2018/10/05   維加斯新聞報
劉文旺

    五、山脈的形成：
    就地球演化之初，高大的山脈往往從地槽中產生，我們見下面的事實：
    古生代（5.7～2.5億年）早期（即4億年前），在亞洲腹部的“古亞洲洋”南北兩側，地球在該地各形成了一條切割到岩石圈底部的東西向深大斷裂系——加里東期（即4.38億年前的奧陶紀時期）的北緣斷裂系（南天山、中天山、北山、星星峽—索倫、狼山－陰山等斷裂），和海西期（即4.1～2.9億年間）的南緣斷裂系（西昆侖、東昆侖、秦嶺、大別山等斷裂）；到中生代（2.5～0.65億年），昆侖帶以南，出現強烈的燕山期（1.8～0.8億年間）地殼運動，形成喀喇昆侖－唐古拉斷裂帶；再往後，到新生代（0.65～今）出現喜馬拉雅運動，產生喜馬拉雅斷裂帶，至後半期（0.365億年以來），則喜馬拉雅山脈強烈隆起。
    所有這些巨型斷裂帶，其前身都曾覆水屬古亞洲大陸的地槽區。其分別的名稱為：天山－額爾古納地槽區，昆侖－秦嶺地槽區，喀喇昆侖－唐古拉地槽區，和喜馬拉雅地槽區。正是這些巨型的曲凹斷裂帶——地槽，它們後來全都無一例外地轉化成了一條條橫貫東西的大山脈，形成了我們今日所見之青藏地區地質地貌。
    一個典型的特徵就是，從我國海拔8000多米的世界高峰喜馬拉雅山山頂上，發現了一種產於深海的魚類化石。而我們先人們，更是在900多年前於太行山中找到貝類化石時，即推論太行山麓乃昔日的海濱，暗示華北大平原是“海的退卻”的產物。並運用歷史地理學的方法，研究黃河的淤積速度，證明從西元前131年至西元1072年的1200年中，淤積厚度達10米，平均每年1釐米（沈括，《夢溪筆談》）。
    全球考察顯示，地球上所有大山脈的前身幾乎都是存水的大地槽。這些山脈為什麼會從大地槽中產生出來 呢？
    此外， 我國境內，從四川到湖南、湖北、江西的山脈取向非常混亂，這又是怎樣產生的呢？
    這應該是一種什麼樣的造山機制，才會使地下400公里深的物質，翻到地面上來？
    在山脈的研究中，有三樣東西，常常引起人們關注：其一，礦物的富集；其二，岩層與褶皺的產狀；其三，水中（特別是海中）生物化石。前者，關係到應用。次者，關係到形成機制。
    其實這很簡單，由山根的平衡條件可知，因為地槽上凹陷，則對下邊一定淺，一方面這裡本身就含有較多的岩漿，    另一方面，這有利於地下岩漿在此處的富集，在這些富集的岩漿中的裂變物質產生膨脹後，便在這裡產生了山脈！加上這裡的地層較薄，在板塊的擠壓活動過程中，易於發生形變產生隆起，而此這正好易於形成地下岩漿的補充，從而造成山脈、高原的隆起。
    地下岩漿總是在地殼最薄的地方噴出。一變冷卻，一邊隆起從而形成不斷升高的山脈——現在的喜馬拉雅山下邊岩漿的不斷富集和膨脹使其不斷增高。
    在斷裂的地方，地下岩漿溢出，就產生了很深地幔中的物質在地表形成的山丘、山脈。
    反過來這些事實的存在，證明了我的山脈形成觀點的正確性。同時，發生斷裂的地方，岩漿的壓強小。有利於被氧元素氧化的產物分異出來，這就形成了礦物。這就是人們發現的礦物總是從存在斷裂的地方產生的原因。
    就先存在的主要的山脈的產生，則是全球版塊運動過程中，大陸板塊發生傾斜。擠壓下面的岩漿，使岩漿沿大陸板塊向高端運動的過程中，受到大洋板塊或大陸拼接過程中，受到大陸板塊的阻擋形成的。這一點我們前面已經簡單分析過。
    伴隨太平洋板塊的東移，歐亞板塊缺少了太平洋板塊的擠壓力，而當太平洋板塊東移後，原大陸邊緣發生擠壓產生的斷裂分出大陸島的同時，地下岩漿向東運動，造成歐亞大陸東部邊緣下沉並進一步產生斷裂——郯—廬斷裂帶。地下岩漿的東向運動，使得中國東部缺少岩漿而產生坍塌，這就產生了中國西北部盆地的加速產生，同時，使本來處於高原的山區地勢降低，出現了盆地與山脈的交錯分佈。這就是從四川到湖南、湖北、江西的山脈取向非常混亂，湖泊廣泛分佈的原因。這一運動的效果是，歐亞板塊東側出現岩漿短缺而下沉，擠壓下邊的岩漿向西運動，從而產生了青藏高原西側的山脈。這也解釋了這裡的山脈是這裡一些列山脈形成過程中最後產生的原因。
    我認為，四川盆地、太湖的出現就是這樣產生的。亞洲東側大陸的坍塌，促成了華北、長江中下游平原、華南平原的出現，這一過程造成的大規模的海侵，形成了東海大陸架。也使中國失去了大面積的領土。
    關於山脈的形成存在眾多的說法：冷縮說最初提出的“地球冷縮起皺”成因；放射性遷移說提出的“放射性元素向殼下一定部位遷移，出現熱脹擠壓”成因；分異說提出的“地球深層岩漿分異”成因。但是，這些學說都不能合理給出這個作用力機制，或者是作用力量級不夠，或者機制不合理。最終被淘汰了。
    到了板塊說出現以後，突然有了改觀，人們爭相談論板塊的漂移與碰撞，說是可以解決山脈的成因問題。於是，困擾人們很久的問題可以解決了。
    現在，我們簡單介紹一下這個造山新理論——
    主流新理論——板塊“漂移－碰撞－造山”：
    因為造山帶都是地槽演化的產物，故歷來地質學認為造山運動同地槽活動是緊密關聯的。板塊理論繼承了這一認識。
    由於板塊理論的運動學和動力學立論，是“板塊漂移”和“地幔對流”。再加上觀察所見的全球五個巨型造山帶都圍繞著古老陸塊的邊緣分佈，而且現在正在發育的地槽體系也大都位於大陸邊緣，甚至相當部分還屬深海環境，因此，它便很容易在板塊漂移的機理上，建立一套板塊碰撞、大洋閉合從而導致地槽轉化成山的模式性認識。
    其實，造山活動起源於大陸板塊下岩漿的移動。後面我們還會分析。這裡先給出簡單的分析。
    大西洋的開裂兩側大陸想大洋的一側出現岩漿流失，地下岩漿壓強減小造成板塊想大洋的一側坍塌。地下岩漿在坍塌的大陸板塊的擠壓下，反向運動：在大西洋的西側南北美洲版塊下岩漿向西運動，由於西側太平洋板塊俯衝到大陸下方阻止了地下岩漿向西流動，從而使西側出現抬升、隆起產生科迪勒拉山系；在大西洋的東側歐亞大陸版塊下岩漿向東南方向運動，一方面，向東擴張，另一方面，向南運動的岩漿在印度板塊的俯衝阻擋下停止向南運動，從而是這裡從海面下隆起性形成青藏高原及喜馬拉雅山。中南半島也因此從海面下浮出水面。在非洲版塊下地下岩漿向東運動，一方面伴隨印度洋的擴張不斷斷裂處大陸島嶼，另一方面促成了產生東非高原的出現。這就是地球上主要山系的產生原因；同時在南美洲東側的坍塌過程中，地下演講向西運動同樣由於太平洋板塊的阻擋而產生洛磯山脈。
    在大陸產生斷裂形成新的大洋中脊後，在其下沉的過程中其下面的岩漿，受到擠壓而反向運動，而產生這裡的板塊進一步下沉。這就產生了大西洋兩側大陸向其的一側低，反方向高出的原因。這也是河流都流向大海的原因。
    下面我們分析一下孤零零的烏拉爾山。
    南北向的、展布於歐亞大陸之間並成為其分界標誌的烏拉爾山脈，長2400公里，平均高度360－460米，個別山峰達1200米至1700米。形成於三億年前“海西造山運動”時期，屬東西向的擠壓作用推擠而成。它存身在東西兩大古老而穩定的地台（俄羅斯地台與西伯利亞地台）之間，四面不同任何山脈或隆起帶相接，孤零零地像一個被誰遺棄的孤兒一樣，躺在平平坦坦的大平原上（圖1）。

   
 
    當年，我國著名地質學家李四光先生去倫敦參加英國皇家地質學會會議時，坐在火車從西伯利亞經過，望著車窗外在大平原上遠遠躺著的烏拉爾山深感奇怪：一條長長的山脈，孤零零地聳立在那裡，這是一種什麼機制才能造成呢？
這問題，問了半個多世紀，至今仍然是個謎。倘若說，烏拉爾山是板塊（或地體）漂移、碰撞造成，那麼，在烏拉爾山脈東側，緊鄰的是西伯利亞地台，在西側，緊鄰著的是俄羅斯地台（參見圖1)，兩個都是現今沒有任何一家理論敢說其發生過“漂移”的穩定地台，怎麼才能讓它們相互碰撞而造出縱貫千里的一條烏拉爾山脈來呢？
    一個可能的解釋是，一方面，整個歐亞板塊面積巨大，散熱能力較差。因此，在西側大洋板塊的擠壓下，板塊的偏西區域產生隆起、斷裂地下岩漿溢出，沿此斷裂帶產生了山脈；另一方面，由於大陸板塊的轉動慣量大於大洋板塊的轉動慣量，因此，對於任何一個大陸而言，總是在其西側受到來自大洋板塊的擠壓，從而在大陸片寫的一側易於產生斷裂。因此，在最初的大陸在西側大洋板塊的擠壓下出現隆起與斷裂，最終形成了烏拉爾山脈。
    也就是說，烏拉爾山脈的產生與地幔對流毫無關係。
    大西洋的開裂使得地下岩漿向東南方向移動還產生了歐洲板塊的向南擴張。同時 ，非洲版塊下岩漿向東、北方向移動。
    理由是，按照我們的理論，大陸板塊的轉動慣量大於大洋板塊的轉動慣量，因此，大陸的西側總是受到來自大洋板塊的擠壓力，這樣就會在大陸板塊的西側受到擠壓而發生形變，從而產生斷裂。這也是大西洋並沒有在原來的盤古大陸的中央區域產生。而是在偏斜區域產生的原因。這是在太平洋板塊的向東的及壓力的作用下產生的。
    也就是說，不但太平洋板塊的強烈的俯衝消失促進了大西洋的產生，而且，太平洋板塊對盤古大陸的最初的擠壓促成了大西洋的開裂。也就是說，新大洋板塊的產生與擴張，最初的動力來源於舊大洋板塊的運動擠壓作用。
    我的天呀！——舊大洋是新大洋之母！！！
    我們看下面的事實。   
    阿爾卑斯山脈，以複雜的形態橫亙在歐洲南部（圖2)，是歐洲最高大的山脈。它平均海拔在3000米左右，山勢雄偉，許多山峰終年積雪，山谷冰川發育，主峰勃朗峰海拔達4810米。其主幹向東伸展為喀爾巴阡山，向東南延伸為狄那裡克阿爾卑斯山脈，向南延伸為亞平甯山脈，向西南延伸為比利牛斯山脈。

   
 
    板塊理論認為：現存的地中海，是非洲板塊與歐亞板塊在這裡“關閉”古地中海所留下的大洋殘跡（按：在前述威爾遜所畫那張“威爾遜旋回圖”中，該地中海即被列在了大洋的“終了期”。因此，該地區目前依然處在“閉合”的階段中）；而阿爾卑斯山，則是該兩板塊“關閉”時發生碰撞，出現板塊擠壓所致。
    按此觀點，非洲大陸在與歐洲相撞時被撞得解體了，歐洲板塊從分叉處向非洲深深楔入。
    這樣按現有理論，在整個地中海地區，發生兩大板塊碰撞、彙聚時創造的一個至今都在發生地質作用的壓性力巨大的地質環境，而且，正是這個壓性環境造出了山勢雄偉的阿爾卑斯山，則是毫無疑問的。此外，文獻也說：“非洲北移和歐亞順時針轉動使古地中海閉合，在消減帶和剪切帶作用下產生了邊緣山脈。”（孫榮圭，地質科學史綱，1984）。
    然而，這樣的分析與觀察所見的地中海地區另一類地質現象是不相容的。山脈的形成需要岩漿的補充。
歐洲比斯開灣與地中海地區“洋殼拉張與陸殼相對反旋圖”之所示歐洲南緣陸殼被拉張而出現新生洋殼，形成今日地中海海盆的具體海底擴張情形。為說明問題，我們現將該圖引介如下（圖4）：

   
 
    從圖4，人們不難看出：圖中所有顯示伊比利亞半島邊緣地殼相互“反旋”和“張開”的觀察資料，都在以一種非常明確的方式說明海灣兩邊陸殼，在發生相對分離。“反旋”也好，“張開”也好，無非表明那裡的地質環境是一個張性的動力環境。文獻所說早古新世之後義大利半島旋轉約45°，然後自中始新世又逆時針旋轉25°等，都在說明歐洲大陸南緣於距今5000多萬年至4000萬年間，一直存在張裂、分離活動。
    作為古大洋特提斯遺跡的地中海，其前身特提斯海“於三疊紀打開，晚白堊世以來因碰撞而逐步閉合。”(S•阿達米亞等，1983）即表明這一地區至遲從6500多萬年前開始，即已在發生壓性的“閉合”。從此這個“閉合”一直在進行著。至距今2300萬年開始的晚第三紀，這個“閉合”更使阿爾卑斯地槽強烈褶皺成山，直到今天。那麼，這就產生一個問題，從時間上看：至少從6500萬年以來，古地中海即存身於一個壓性地質環境中；其後，在這一壓性力未解除（並一直延續至今）的環境中，突然又冒出一個具有張性力的歐洲南緣拉張帶——在一個南北向強烈擠壓、閉合的壓性環境中，圖4中所示伊比利亞半島南緣“S”、“C”兩塊體，怎麼還能從半島母體分離，向東南方向移動很遠呢？在壓性地質環境中怎能出現與壓性力背道而馳的張裂、分離活動？！
    這是現有理論所不能解釋的，這證明了這裡由於岩漿的侵入而抬升產生張裂的事實。也就是說，像喜馬拉雅山上找不到與印度板塊的碰撞縫合線一樣，這裡的碰撞、抬升、擴張過程中產生了新的洋殼。由於非洲版塊下富含岩漿在抬升過程中自身出現斷裂，造成歐洲板塊的侵入。而不是什麼因為發生了單一的碰撞、擠壓而造成了歐洲版塊闖入到非洲版塊下。
    阿爾卑斯山脈的產生，是北大西洋產生的過程中，一方面，由於地球離心力的存在，使得地下岩漿向赤道方向運動；另一方面，大西洋在北極的區域也存在相應的擴張。這樣，歐亞板塊臨近大西洋的一側出現坍塌，地下演講向東、南方向移動。向東運動促進了太平洋板塊東移後的亞洲大陸東側的擴張、向南運動由於受到印度大陸的阻擋，從而產生了青藏高原及喜馬拉雅山脈；而在歐洲南側的地下岩漿向南運動，遇到地中海的阻擋，地下岩漿富集產生隆起而產生了阿爾卑斯山脈。