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碰撞造山可能只是一個美麗的傳說?

 新用戶21158657 2021-06-20

毛小平

(中國地質(zhì)大學(北京)能源學院)

碰撞造山(盧村禾,1978; Yin和Harrison,2000; Tapponnier等, 1982)提出了很多年。為迎合板塊理論,該概念的提出可能是地質(zhì)學中的一個嚴重誤導。造山與造盆,其實就是重力均衡作用所致。造山認為是擠壓力,或碰撞力,正合板塊理論心意,水平運動。然而,地球內(nèi)部不缺乏擠壓應力,這種擠壓內(nèi)應力無處不在,看似“區(qū)域構造應力場”或地應力有一定方向性,其實是巖石圈局部破損后所表現(xiàn)的局部應力釋放現(xiàn)象,應力場的分布與破裂方向有關,是非均勻的。有的尺度大,則表現(xiàn)出“區(qū)域性”;不存在附加的構造力,或附加擠壓應力,甚至碰撞力,除自轉(zhuǎn)離心力之外。(注,此處的力均為地應力。所有構造作用均表現(xiàn)進了地應力三個分量上,不會出現(xiàn)地應力之外的其它力,除非隕石撞擊或自轉(zhuǎn)力。)構造應力場的作用看似有一定“區(qū)域性”或“方向性”,其實這只是在差異均衡升降時巖石圈薄弱帶處所表現(xiàn)的大尺度表象而已。
青藏高原的隆升,就是一種大尺度的局部構造現(xiàn)象?,F(xiàn)代高精度GPS測量說明,青藏高原內(nèi)部幾大湖泊,如色林措,納木措湖,其香措湖均在沉降,如圖1所示,向東四川盆地則在沉降;真正抬升的只有青藏東部和南部;這種現(xiàn)代抬升與沉降是誰碰撞的?顯然沒有答案。青藏高原內(nèi)部在隨青藏高原一起抬升時,處于整體欠均衡狀態(tài)(溫寧-曼尼均衡假說),并非某個板塊的碰撞所致。但該地區(qū)分家后(裂解),則各自負責均衡狀態(tài),塊體變小,適于艾里均衡假說,這一地區(qū)在現(xiàn)代接受周圍的被剝蝕的物質(zhì)而沉積、沉降,則由升轉(zhuǎn)降。

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圖1 青藏高原及周邊現(xiàn)今GPS垂向運動垂直運動

(引自梁詩明,2014,博士論文)

當獨立的巖石圈塊體裂解變小后,遇正地形,遭受剝蝕,則多數(shù)情況下會抬升,在接受沉積后,則多數(shù)情況下會沉降,從現(xiàn)代我國陸域地形看,幾乎無一例外,這里就壓根兒就談不到“碰撞”,“擠壓”。
比如,太行-呂梁仍在強烈抬升,如圖2所示,是誰碰的?或誰正在擠它們?也沒有答案。泰山或山東半島目前在抬升,如圖2所示,而周圍一圈平原地區(qū)均為沉降,是地幔柱(小豬)在拱(白菜)?何談碰撞?

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(a)

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(b)
圖2 華北地區(qū)地殼垂直運動速率

(a)華北地區(qū)地殼垂直運動速度(呂建,2015);(b)運動速度+地形起伏

同樣,大同-太原-臨汾-渭河,這一帶負地形則沉降,沉降也并不是說“盆地在伸展”。盆地伸展,也是一個“望形生意”的一個錯誤概念,巖石圈內(nèi)部,如海水水體內(nèi)部一樣,全是擠壓狀態(tài),我不信誰能在水里5km-10km深處找到一塊地方,讓潛水艇能待得住的地方,該深度上只有拉張,沒擠壓?除非鯨魚游過,你躲到它后面?
又如鄂爾多斯西緣的逆沖推覆構造,雖然都有,但其南部和北部地區(qū)的逆沖推覆構造樣式差異很大,即并非統(tǒng)一的某個推力完成的。
郯廬斷裂帶規(guī)模宏大,應該是區(qū)域性的,是某個構造力推動的吧,不然如何形成這樣長達2400km的斷裂帶?事實上,它也是地質(zhì)家的“過分延拓”。從渤海灣盆地高精度三維地震勘探所識別的斷層來看,壓根兒沒有這條斷裂。如圖3所示,為這一地區(qū)多套地層不同深度斷裂的疊合圖,按郯廬斷裂帶的走向,應從該圖右側(cè)渤東凸起中部,及渤南凸起東部穿過,但這里絲毫看不出有北東走向的斷裂痕跡。這里可是郯廬斷裂帶的中部。也就是說,郯廬斷裂帶在局部地區(qū)可能存在,但并非一個統(tǒng)一的、區(qū)域性的構造應力產(chǎn)生的結果。

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圖3 渤海灣盆地海域部分不同構造層斷裂疊合圖
我們還分析了我國中新生代盆地的構造首次反轉(zhuǎn)信息,如圖4所示,該信息記錄了首次或后期多次反轉(zhuǎn)時的應力場,相鄰盆地其首次反轉(zhuǎn)的時間和方向都不同,哪來的統(tǒng)一的構造應力場?四川盆地,四周一圈,都有擠壓推覆構造,“構造作用力”來自于四面八方?如果巖石圈沒有破損,則地應力應是均勻的,如水體中的靜水壓力一樣,但對于淺部0-15km的地殼,由于其具有一定的抗剪性,其作用類似于拱橋作用,側(cè)向擠壓大于垂直應力,但隨著深度增加,抗剪性變?nèi)?,則會出現(xiàn)如靜水壓力一樣的各方向的應力相等的狀態(tài)。因為有了破損,地應力才表現(xiàn)出一定的方向性。

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圖4 我國東部主要盆地構造首次反轉(zhuǎn)年代、方向及反轉(zhuǎn)時的沉積物厚度

注:E/13表示首次構造反轉(zhuǎn)時代為E,反轉(zhuǎn)時沉積盆地厚度13km。
盆地沉積到一定厚度后必然反轉(zhuǎn)(說明:此觀點是大逆不道的,因為主流觀點認為盆地發(fā)育是由構造控制的,如舊中國就是沉積盆地,是被動挨打的,而構造就是列強,是主動起作用的,這已是在地質(zhì)家心中刻下深深的烙印,在此提出盆地發(fā)育起主導,則他們不會坐視不理,而是跳起來反對),并不是哪個構造力上癮了,來擠一下,而是盆地負荷使盆地邊緣巖石圈處弱化,從而破壞了巖石圈,在薄弱帶周向應力釋放所致。地槽回返現(xiàn)象都認識到了,但仍在拼命找其它原因來說明,很多構造理論學說,也都承認這個“回返”,但回返原因卻五花八門。
庫車坳陷不是天生的前陸盆地,如圖5所示,而是沉積了巨厚的新生代地層,導致盆緣地區(qū)巖石圈薄弱帶破裂,周向應力釋放,盆地處于強烈擠壓狀態(tài),同時因欠均衡而抬升,反轉(zhuǎn)時間很晚,也就2-5Ma左右,和傳統(tǒng)認識的印度板塊碰撞沒有一毛錢關系。
回返就是均衡回返,造山和造盆是同步進行的。喜山的隆升(目前已抬升8-15km)或柴達木盆地、孟加拉盆地成盆(沉積沉降22km)是同步進行的。有進有出,如人體循環(huán)系統(tǒng)一樣。佛說:欠下的債遲早要還。青藏高原的隆升,可以這樣看待,它曾經(jīng)是一個巨厚沉積盆地,因與周圍連片,一起按溫寧假說,這里局部欠均衡,被周圍連片的地區(qū)代償了,這里就埋下隱患,一旦與周圍不連片了,獨立承擔了艾里均衡效應,則強烈抬升,即早期欠下了債,現(xiàn)在基本還清了,其內(nèi)部開始沉降了。

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圖5 庫車坳陷中部構造演化剖面(徐振平,2011)

部分參考文獻:
  1. 盧村禾. 世界造山帶與板塊構造[J]. 安徽師大學報(自然科學版), 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. 梁詩明,2014,基于GPS觀測的青藏高原現(xiàn)今三維地殼運動研究,中國地震局地質(zhì)研究所博士論文。

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