设为首页收藏本站
开启辅助访问 切换到宽版

科学网

 找回密码
  注册
科学网 › 标签 › 岛弧成因

tag 标签: 岛弧成因

相关帖子

 版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

大陆漂移为什么爱走弧线？
热度 3 liangguanghe1 2019-5-6 09:50
大陆漂移为什么爱走弧线？ 梁光河 lgh@mail.iggcas.ac.cn 中国科学院 一、问题提出 从全球大陆板块漂移轨迹图（图1）可以看出，大陆板块的漂移路径大多是弧线。特别是西北太平洋地区，很多岛弧都呈现弧状特征，如千岛岛弧、阿留申岛弧，也包括日本西南三岛（九州、四国和本州）漂移后形成的琉球岛弧。根据新大陆漂移模型，它们是大陆板块漂移后留下的火山岛弧夹杂大陆漂移后散落的碎陆块的集合体。为什么大陆板块的漂移大多并不沿直线方向运动而沿弧线方向运动？其内在动力机制是什么？为什么有的板块漂移却近似走直线？比如锡霍特板块（包括完达山）。这是传统的板块构造和海底扩张回避的问题。但新大陆漂移说能够合乎逻辑地给出一个合理解释。这里强调大陆板块、地体、地块、陆块是类似的概念，地体和地块是相对较小的大陆板块，它们都具有相对独立的地质演化历史，以免有人纠缠基本地质概念。 图 1 大陆漂移世界观，多数大陆板块漂移走弧形路线 二、新大陆漂移模型给出的合理解释 从大陆漂移的受力模式很容易对此进行合理解释，大陆漂移过程中推力主要在大陆板块后面，影响大陆板块漂移方向的主要因素有两个：一是受大陆板块厚度横向不均匀性的影响。二是受大陆板块后面形状的影响。 大陆漂移造岛链，岛链是火山岛和大陆残片集合体，也就是说，大陆板块漂移后不但会引起火山爆发形成火山岛链，还会从大陆板块上撒落一系列大陆残片。但火山岛链的分布是有规律的，它们主要分布在大陆板块厚度较薄的一侧的后面，大陆残片也主要分布在厚度较薄的一侧后面，因为其较薄且多火山爆发因而易碎，使得碎陆块遗撒。 日本三岛从华南大陆裂解后横向漂移，靠近华南大陆一侧厚度大切割深，产生海槽和盆地，后面产生的推力小，由于切割深，岩浆上涌也主要发生在深部，大多形成侵入岩，其实南海北部珠江口盆地深部钻探已经发现很多新生代花岗岩；靠近大洋一侧厚度小切割浅，形成火山岛弧和大陆残片，后面产生的推力大（图2）。由此推动日本三岛在漂移过程中伴随着左旋，形成琉球岛弧。 图 2 日本西南三岛漂移推力模式图 事实上，硫球岛弧就是火山岛弧和大陆残片的集合体。因此其成因机制可归纳为：日本大陆三岛从欧亚东缘裂解漂移，欧亚大陆板块相当于一条巨型邮轮，日本三岛的裂解漂移相当于从船头断裂，船头自己横向跑了，靠近船中厚的部分在内侧，船头在外侧，厚度较小（图3）。因此靠近欧亚大陆一侧板块厚度大，靠近大洋一侧板块厚度小。裂解后自己漂移过程中后面两侧推力大小不一样所致。 图 3 整条轮船相当于欧亚大陆，日本三岛从欧亚大陆裂解漂移，类似于图中红线处船头断裂后自己横向漂移，靠近大陆一侧厚度大，靠近大洋一侧厚度小 对于西太平洋和东亚地区，走弧线的较小陆块，它们从更大的大陆板块裂解前靠近大陆一侧厚度较大，而靠近大洋一侧陆块厚度变小，也就是说陆块底部向大洋方向是倾斜向上的，漂移过程中及漂移后深部熔融物质从大洋一侧上涌产生岛弧。岛弧中既有火山喷发也有掉下来的碎陆块。靠大洋一侧由于厚度小，岩浆上涌可以上升到近地表，产生的推力更大，而靠近大陆一侧厚度大，重量也大，后面的推力也相对较小。从而在陆块后面产生了推力的横向变化。总体向前产生推力的同时，会附加一个左旋的推力。因此这些从大陆板块裂离的陆块在向前漂移过程中会沿着弧状路线前进。 三、西北太平洋岛弧实例 在西北太平洋存在几个著名的岛弧，最著名的是阿留申岛弧。海底扩张和板块构造对阿留申岛弧的解释是由太平洋板块向北俯冲形成，但这个解释不符合基本物理原理，特别是阿留申岛弧的中部和西部，岛弧两侧都是洋壳，它们的密度和岩石性质完全相同，因此洋壳不可能俯冲到洋壳下面。海底扩张和板块构造更无法解释阿留申岛弧中间北侧那个漩涡状的地形特征（图4）是如何形成的。 根据新大陆漂移说，大陆板块漂移后会留下尾迹。据此可以推断，西北太平洋地区很多地体或陆块发生了漂移与拼合（图4a），其中科里亚克地体的漂移产生了夏威夷-帝王山火山岛链（梁光河，2017），秋林地体（Chulitna terrane）的漂移并拼贴到阿拉斯加产生了阿留申岛弧，堪察加地体的漂移产生了千岛岛弧。它们的漂移顺序可以通过尾迹切割关系，也就是岛弧切割关系得到确认，图中阿留申岛弧切割了夏威夷-帝王山岛链，说明在它们相交叉位置，科里亚克地体比秋林地体更早经过。这种大陆漂移模式在地质图上也很清晰，从图4b可以清晰看出，科里亚克地体主要出露第三系白垩系地层，与周边的地层显著不同，说明它是一个外来地块。古地磁测量也完全支持这个推论， Soloviev等人（1998）的古地磁研究表明，科里亚克地体在距今大约65~56Ma之间还位于当前之南约2000Km的位置，说明这个地体是从遥远的太平洋中部漂移过来的。更重要的是古地磁证据也说明在这个漂移过程中，科里亚克地体相对于欧亚大陆发生过34-50°的顺时针旋转，这也合理地解释了传统上认为是因太平洋板块转向，所产生的夏威夷-帝王山火山岛链上向右转的大拐弯。 这些结果都支持根据尾迹推测的大陆板块漂移历史。根据科里亚克地体漂移后的尾迹可以推测，这个地体横向上厚度相对均匀，因此漂移路径大致是一条直线，只是中间有一个急转弯。而秋林地体和堪察加地体在欧亚大陆分离前，靠近大陆一侧厚度相对更大，靠近大洋一侧厚度相对更小，在漂移过程中会发生左旋，因此其漂移轨迹是一个弧形。 图 4 西北大西洋岛弧特征及成因机制图解， a 是千岛岛弧、夏威夷 - 帝王山岛弧、阿留申岛弧的形成顺序 , b 是科里亚克区域地质图，说明它是一个外来拼合陆块 在阿留申岛弧中部北侧有一个非常奇怪的旋涡状岛弧（图5a），从尾迹上判断它应该是 基斯卡岛（Kiska island）地块漂移伴随右旋留下的尾迹，推测基斯卡地块是秋林地体漂移后遗撒下来的微陆块，其漂移过程中由于右侧厚度远大于左侧，因此漂移中发生了大幅度右旋。其实我们从图5b的美国地质图上，也可以清楚看出，阿留申岛弧就是由新生代火山岩和前新生代大陆残片组成的集合体。 图 5 阿留申岛弧特征及成因机制， a 是阿留申岛弧中部北侧的蜗旋状岛弧特征， b 是美国地质图上标明的阿留申岛弧是由新生代火山岩和前新生代大陆残片组成的集合体 四、日本大陆漂移和琉球岛弧 利用大陆板块漂移后留下尾迹和火山岛链的特征，可以很容易推断欧亚东缘那些陆块的来龙去脉，并甄别出其漂移的先后顺序（图6）。图中实线框代表当前陆块的位置，虚线框代表其漂移前的位置，虚箭头指示其漂移路径，虚箭头上的数字指示其漂移顺序。在这些陆块分离漂移之前，包括堪察加、日本三岛（本州、四国、九州）、朝鲜半岛和海南岛，都是拼贴在欧亚东缘的陆块。而日本北海道和库页岛及锡霍特则是从赤道附近向北漂移而来。虽然图中通过虚箭头和数字给出了相对漂移顺序，但推测它们是大致同步漂移的（图7），也就是说不会等一个陆块漂移完成之后第二个陆块才开始漂移。日本三岛虽然都是从华南大陆边缘分离漂移到当前位置的，但它们不是作为一个完整的地块漂移，本州岛单独漂移在前，四国和九州一起紧随其后漂移。证据很多，其中之一是西南日本和东北日本以大地沟带为界，两侧构造发展史显著不同，西南日本的四国和九州岛存在多条变质带，而本州岛则不同。而锡霍特地体近似走直线，说明它的厚度相对均匀，实际上它是一个造山增生形成的地体，厚度比较薄。 图 6 基于尾迹分析得到的欧亚东缘陆块原始位置、漂移路径和顺序（底图据 USGS ） 日本从中国大陆东部分离漂移出去有很多证据支持，这里先列出几个主要证据： （1）古地磁证据说明日本在白垩纪以前应该在华南附近（许靖华，1989）。 （2）日本发现一种40Ma已经绝灭的茂名龟属种，特产在我国茂名地区的一套新生代油页岩地层中（叶祥奎，1984）。这是一种陆相环境下的淡水龟，它不可能越洋到达日本。世界上只有中国的茂名和日本发现这种淡水龟。这个古生物证据支持日本是从华南东部分离漂移出去的。另外古植物化石研究（Atsushi Yabe，2008）表明：16Ma左右日本东北部处于热带、亚热带海洋气候，当前亚寒带。日本北海道古孢粉研究（Akiko Obuse,1999）表明，16Ma该区域存在常绿阔叶林。这些古生物证据支持日本北海道是从赤道附近快速漂移到当前位置的。 （3）通过全球深海钻探LEG60和LEG31航次中（S450-S440-S320）站位对大洋海底年龄的约束（Hussong et al.,1979 and James et al.,1974），进一步限定了锡霍特（含完达山）和北海道地块漂移时间，从16Ma开始从赤道北部附近开始向北漂移，拼合到欧亚东缘在第四纪。 诸多证据表明，日本大陆板块的漂移过程和朝鲜半岛的裂解漂移是同步的，它们和中国东部的郯庐断裂带的大规模走滑过程也是同步的，它们受同一个系统力的控制。图7的运动过程示意图给出了中国大陆新生代构造运动方向及日本和朝鲜半岛的裂解漂移过程。 图 7 中国大陆新生代构造运动方向及日本和朝鲜半岛运动过程示意图 日本和朝鲜半岛的裂解漂移过程也能够得到更多细节证据的支持，那就是中国东部海域盆地形成过程。以东海盆地为例，东海盆地的成因传统上是用板块俯冲和后撤形成的弧后盆地来解释（Eiichi，1995），但却难以合理解释观测事实，那就是东海盆地形成远早于琉球岛弧和冲绳海槽。陈国达（1997,1988）指出 “陆缘扩张” 是我国新生代以来东部陆壳拉伸过程中主要的构造作用，并质疑传统的”沟弧盆”体系：根据板块构造，弧后盆地和岛弧带应同时形成，但实际上东海拉张断陷的造盆发生在晚白垩世-始新世，而冲绳海槽的和琉球岛弧则形成时代很新，为一条现代的构造活动带，因此板块构造并不能合理解释东海盆地和琉球岛弧的成因。 索艳慧等（2012）的研究说明，东海盆地是一个中、新生代复合盆地，盆地自西向东依次划分为闽浙隆起区、东海陆架盆地、钓鱼岛隆褶带、冲绳海槽和琉球隆褶区。东海陆架盆地自陆向洋迁移的构造特征十分清晰（图4a）。从中国大陆往日本方向，盆地和凹陷的开启时间逐渐由早到晚，分别为古近世的瓯江闽江凹陷、始新世的浙东凹陷、中-上新世的冲绳海槽（孙肇才，2004）。东海的莫霍面深度自西而东，由30 km上升到20 km，但并未拉出洋壳。根据地震剖面揭示的岩浆侵入最高层位分布及前人资料统计，盆地的岩浆活动自西向东大致可以划分为三个带：古新世、始新世和渐中新世岩浆活动带，岩浆活动西早东晚（李廷栋和莫杰, 2002），沉积物和构造活动及岩浆岩都存在西早东晚的迁移特征（徐发，2012）。 金翔龙 等（1983）的研究说明，冲绳海槽是正处于活动状态的裂谷构造。位于日本大陆板块后面的冲绳海槽，近期的深海钻探计划IODP Exp331实施了3个钻孔，均在浅部发现了火山小丘中包含热流体的黑烟囱（Taira，2014）。冲绳海槽的海底热流值很高, 在1.05-8.95 HFU间变化, 平均值为3.62 HFU。相比较而言大西洋中脊为1.50 HFU。秦蕴珊等（1987）的研究说明，冲绳海槽广泛分布酸性浮岩是由基性岩浆在地下深处岩浆房经过充分结晶分异作用形成的，说明日本陆块漂移切割深度大。李家彪等（2017）的研究表明，在晚白垩世之前, 华南大陆以东并无东海, 而是古太平洋相伴，晚白垩世之后原始的东海开始形成，但他们给出了另外的成因解释；换个思路，也完全可以按照新大陆漂移进行合理解释。 以上事实说明东海盆地和冲绳海槽及琉球岛弧的成因难以用板块俯冲进行合理解释。但如果用日本大陆板块的漂移解释，一切矛盾将不复存在。诸多证据说明日本三岛是新生代从中国东部大陆边缘分离漂移出去，这可以从东海的一条地震勘探剖面（白莹，2014）得到证实，该地震勘探剖面位于钓鱼岛北部（图8a中黑线），该剖面的典型特征是右侧发育两套负花状断裂系统，负花状断裂是走滑拉伸环境下的典型特征，说明在盆地东西向拉张形成过程中，其东侧还存在南北向的走滑剪切活动。其构造演化史恢复（图8b）说明，日本本州岛在65Ma之前还位于华南大陆边缘，本州岛大约在32 Ma就已经向北东方向漂移并经过钓鱼岛北部，形成了地震剖面东部左侧第一个负花状断裂系统，随后四国和九洲岛大约是16 Ma才经过钓鱼岛北部，形成了剖面最东部的第二个负花状断裂系统。当前剖面的最右侧则是它们漂移过后留下的琉球群岛。而钓鱼岛只不过是日本大陆板块漂移过程中掉落的一个碎陆块。 图 8 东海盆地构造演化史恢复 a 是地震勘探剖面位置（底图据朱伟林等， 2008 ）， b 是该剖面的构造演化历史恢复结果（据白莹， 2014 修编） 五、印度板块向北运动中的左旋弧形漂移机制 无论是现代GPS测量(图9a)还是古地磁研究结果 (图9b) 都表明，印度大陆板块在大约70Ma至今都在北漂过程中伴随着左旋（图9），其动力机制是什么？海底扩张和板块构造并没有给出一个合理解释。 图 9 印度板块当前和历史上北漂中伴随着左旋， a 是印度板块当前 GPS 测量结果， b 是印度板块历史上北漂中的左旋特征 新大陆漂移模型可以很简单地解释这个现象，那就是印度大陆板块西南侧65Ma之前开始喷发的德干玄武岩使得印度西南侧地壳减薄，因此印度板块漂移中西南侧上涌产生的推力更大，漂移后留下了马尔代夫火山岛弧和大陆碎片；而印度板块东侧厚度大，产生的推力相对较小（图10）。因为印度板块总体呈现三角形状，由此在印度板块前部已经发生碰撞的情况下，这种受力方式类似推磨过程，由此造成了印度板块北漂中伴随着左旋。事实上，位于印度洋东北侧孟加拉湾的大深度高精度石油地震勘探剖面也证明这个推力就在印度板块的后面（图11）。 图 10 印度板块德干玄武岩使得印度西南侧地壳减薄，漂移中后面上涌力大，留下马尔代夫火山岛弧和大陆碎片。 a 是平面图， b 是横穿德干玄武岩的剖面示意图 图 11 石油地震勘探证明印度板块后面的大陆漂移推动力， a 是箭头所指的测线位置， b 是测线在新大陆漂移模型中的位置， c 是石油地震勘探剖面及地质解释（据 ION,2014 ） 六、东南亚岛弧带成因机制 从全球地形地貌图上看，世界上最大的岛弧是东南亚岛弧带，她到底是如何形成的？ 成因机制是什么？从未得到合理解释。事实上，新大陆漂移模型能够非常完美地对此进行合理解释，而且符合所有的观测事实。 根据新大陆漂移模型我们对东南亚地块进行了恢复：65Ma东南亚和南海碎小陆块都拼贴在东亚大陆上（图12）。随着印度板块的强力北漂，65Ma印度板块与欧亚发生软碰撞，也就是印度板块前部的地壳流已经对欧亚施加压力，使得拼贴在东亚的陆块发生裂解。45-40Ma印度与欧亚发生硬碰撞，印度大陆开始与欧亚大陆直接接触碰撞，挤出过程中首先挤出软塑性的块体，这些块体在外侧相对厚度较小。宏观上，东南亚板块组合中，内侧板块厚度大；外侧板块厚度小，它们被挤出后漂移过程中产生的推力更大，使得整体上东南亚板块发生左旋（中间也存在印支地块的右旋）。40-24Ma南沙、菲律宾、台湾地块组合向南东漂移，34Ma撕开洋壳，16Ma遇到澳大利亚北漂发生大拐弯，南海洋壳被撕裂过程停止。也就是说，南沙、菲律宾和加里曼丹裂解漂移拉出南海，而不是海底扩张。这也合理地解释了南海大洋壳上，即西南海盆发现的中生代花岗岩和变质岩（邱燕等，2008）。也就是说南海洋盆上发现的大陆残片是南沙、菲律宾和加里曼丹地块漂移过程中的遗撒物，而不是南海海底扩张的产物。 图 12 新生代初东南亚和南海碎小陆块的复原图以及后期漂移路径示意图 结论 大陆漂移为什么爱走弧线？简单回答就是横向上厚度不均一的大陆板块漂移过程中，后面推力不一样所致。如果大陆板块厚度均匀，那么它应该走直线。或者形象地比喻：邪门歪道走弧线，四平八稳走直线。 参考文献： 1. Akiko Obuse.1999. Latitudinal changes in Miocene pollen assemblages related to the Daijima type flora, from the Takinoue Formation and its coeval formations in Hokkaido . Journal of the Japanese Association for Petroleum , 64(1):49-62. 2. Atsushi Yabe.2008.Early Miocene terrestrial climate inferredfrom plant megafossil assemblages of the Joban and Soma areas, Northeast Honshu, Japan . Bull. Geol. Surv. Japan,59(7/8):397-413. 3. Eiichi. 1995. Spreadingmodeofbackarc basins inthewestern Pacific . Tectonophysics, 251:139-152. 4. Hussong D. M. et al. 1979. DEEP SEA DRILLING PROJECT LEG 60: CRUISE OBJECTIVES, PRINCIPAL RESULTS, AND EXPLANATORY NOTES. . DSDP office. http://www.deepseadrilling.org/60/volume/dsdp60_01.pdf 5. ION. 2014. Seismic exploration in the Indian marginal sea //Research Report on 76th Annual Meeting of European Geophysicists and Engineers, Amsterdam, 2014:5-8. 6. James C. et al.1974. INTRODUCTION AND EXPLANATORY NOTES of LEG31 . DSDP office. http://www.deepseadrilling.org/31/volume/dsdp31_01.pdf 7. Soloviev A. V, Bogdanov, Shapiro N. A, Galina Ledneva. 1998. Collision of the Olyutor island arc with the Eurasian continental margin: kinematic and age aspects . Doklady Earth Sciences,361(5):632-634. 8. Taira Asahiko, Toczko Sean, Eguchi Nobu, Kuramoto Shinichi, Kubo Yusuke and Azuma Wataru.2014. Recent scientific and operational achievements of D/V Chikyu . Geoscience Letters,(1:2):1-10. doi:10.1186/2196-4092-1-2 9. 白莹. 2014. 中国东部中、新生代盆地演化特征及构造迁移规律 . 中国地质大学（北京）.1-67. 10. 陈国达. 1997. 东亚陆缘扩张带 —一条离散式大陆边缘成因的探讨 . 大地构造与成矿学 ,21(4):285-293. 11. 金翔龙 , 喻普之 , 林美华 , 李常珍 , 王惠卿 . 1983. 冲绳海槽地壳结构性质的初步探讨 .海洋与湖沼,14(2):105-116. 12. 李家彪, 丁巍伟, 吴自银, 孙湫词. 2017. 东海的来历. 中国科学: 地球科学, 47: 406–411 13. 李廷栋，莫杰．2002. 黄海地质构造与油气资源．海洋地质动态，8(11):4-7. 14. 梁光河. 2017. “失落的天堂”是怎样形成的 . 百科知识 3:4-8. 15. 秦蕴珊,翟世奎,毛雪瑛,柴之芳,马淑兰.1987.冲绳海槽浮岩微量元素的特征及其地质意义 . 海洋与湖沼,18(4):313-319. 16. 邱燕, 陈国能, 刘方兰, 彭卓伦，南海西南海盆花岗岩的发现及其构造意义，地质通报，2008，No.12：2104-2107. 17. 孙肇才. 2004. 从东海石油地质重要进展看西太平洋大陆边缘新生代盆地的构造演化——一种海沟向洋后退的残余弧后盆地演化模式 . 海相油气地质, 9(1-2):1-17. 18. 索艳慧,李三忠,戴黎明,刘鑫,周立宏. 2012. 东亚及其大陆边缘新生代构造迁移与盆地演化. 岩石学报, 28(8): 2602-2618. 19. 徐发.2012.东海陆架盆地新生界结构特征及迁移规律 .34(6):1-7. 20. 许靖华.1989.华南大地构造及其与日本的联系 .地球科学进展， 4(1):22-27. 21. 叶祥奎.1984.日本发现茂名龟 .化石,(1):11-11.
个人分类: 大陆漂移|10715 次阅读|6 个评论
目前地震趋势：关注逃逸构造和岛弧成因理论
热度 1 杨学祥 2013-12-19 10:01
目前地震趋势：关注逃逸构造和岛弧成因理论 杨学祥 学者梁光河最近撰文指出，环太平洋岛弧是沿太平洋边缘呈弧形分布的岛弧系列。此带岛弧外侧有海沟与之平行，且地震和火山活动频繁，从而构成地壳的活动带。西太平洋岛弧可以用板块运动得到合理解释，同时本文给出的动力机制模式也可以解释日本的成因、朝鲜半岛的成因、郯庐断裂的成因机制等等。本文也说明宏观上中国东部正处于一种剪切拉涨环境下，这对理解中国华东地区的地质环境具有现实意义。 http://blog.sciencenet.cn/blog-1074480-750549.html 学者嵇少丞在 2011 年 3 月 11 日 日本 9 级地震后指出，太平洋板块的俯冲自 1 亿 8 千万年（ 180 Ma) 以来一直影响着中国东部，中国东部的岩浆活动、火山喷发、地震活动、裂谷形成、岩石圈减薄无不与此有关。 2011 年 3 月 11 日 日本发生的 9.0 级地震不过是太平洋板块向欧亚大陆之下亿万年的俯冲又迈出了一小步。俯冲板块的先头部队早已穿越上 - 下地幔边界（ 660 千米 深）并深达核 - 幔边界（ 2900 千米 深）。郯庐断裂与日本海沟俯冲带的地震活动具一定的相关性。 印度板块楔入欧亚大陆和太平洋向西俯冲形成两大阵营。 4500 万年以来， 印度大陆挤入欧亚大陆、青藏高原形成和侧向扩大、大陆向东逃逸，逃逸构造造成的构造应力和太平洋向西俯冲造成的构造应力同时作用于郯庐断裂，使其转变成右行走滑断裂带，进一步向北东方向传播扩展，穿过整个东北三省最后进入俄罗斯境内 ( 图 1) 。现今的郯庐断裂水平滑移速率约为 2.3 毫米 / 年。 http://blog.sciencenet.cn/blog-51597-421720.html 中国处于欧亚地震带和环太平洋地震带交叉地区，两大地震带的同时活跃是中国地震活跃的原因和标志。 2011 年日本 9 级地震发生后， 2012 年 4 月 11 日 苏门答腊又发生 8.6 级地震（ 2000-2012 年苏门答腊的 9 级地震和 8.5 级以上地震共 4 次： 2004 、 2005 、 2007 、 2012 年）， 8.5 级以上地震形成对中国西南 —— 东北夹击之势， 2011 年以后中国地震将逐年增强， 2013 年 4 月 20 日 四川雅安 7 级地震就是一个响应。 根据统计规律， 2000-2030 年的中间 10 年中国西部和台湾地区的地震进入高发期，后 10 年中国东部地震进入高发期。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-745060.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-745178.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-745178.html 深入研究嵇少丞的逃逸构造理论和 梁光河的 岛弧成因理论，对理解当前地震趋势很有帮助，对地震的预测预防有重要实践意义。 相关博文： 日本俯冲带的地震活动与中国 精选 已有 13880 次阅读 2011-3-13 03:51 | 个人分类: 地震与地球 | 系统分类: 科研笔记 | 关键词:地震，太平洋板块俯冲，郯卢断裂，中国东部 推荐到群组 【内容提要： 太平洋板块的俯冲自1亿8千万年（180 Ma)以来一直影响着中国东部，中国东部的岩浆活动、火山喷发、地震活动、裂谷形成、岩石圈减薄无不与此有关。2011年3月11日日本发生的9.0级地震不过是太平洋板块向欧亚大陆之下亿万年的俯冲又迈出了一小步。俯冲板块的先头部队早已穿越上-下地幔边界（660千米深）并深达核-幔边界（2900千米深）。郯庐断裂与日本海沟俯冲带的地震活动具一定的相关性。但不别担心由太平洋俯冲板块在中国境内形成的直接的地震，因为它们都是些深源地震，主要分布在吉林省珲春-汪清一带，震源深度高达500-660 千米，这样的深源地震对地面工程建筑破坏性较小。】 日本俯冲带的地震活动与中国 嵇少丞 1. 所幸不是直下型地震 所谓“直下型地震”系指地震的震源位于城市直下方的地壳内，或者说，城市直接建在断裂带上。直下型地震对城市造成的危害最大。例如，1995年1月17日日本大坂－神户地震、1999年8月17日土耳其伊兹米特地震、1999年9月21日台湾集集地震、2001年1月26日印度古吉拉特邦地震等都是城市直下型地震，因此都造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失。 3月11日的日本9.0级地震和海啸, 造成27880多人死亡或失踪，该地震的震源所幸不是位于仙台等城市的直下方，否则，后果更是不堪设想。 震源位于据仙台海岸以东130公里的太平洋板块俯冲带上，震源深度24公里，震中位于38.322°N, 142.369°E，发震断裂为向西缓倾的逆断层，其倾角还不到15度。岩石的摩擦系数约为0.75，倾角26.5度左右的断层最易活动。这次发震断裂的倾角还不到15度，故需更大的差应力才能启发地震。地震还触发 新燃岳火山爆发。 太平洋板块向西强烈推挤着欧亚板块，激烈冲突的前沿阵地就是日本海沟及其向西倾斜的俯冲带，双方就这样互不相让地挤压着、僵持着、几十年、几百年甚至上千年，俯冲带内的岩石在痛苦地支撑着来自双方的应力，应力越积越高，震源体处的岩石终于支撑不住了，瞬时间彻底崩溃了，断裂迅速滑移，释放出巨大的能量，其中约90%的能量耗散于岩石破裂、碎裂、摩擦、升温 (形成一种由极细的岩石碎屑和熔浆混合而成的假熔岩) 等，另外10%左右的能量以地震波的形式迅速传遍全球，震撼整个日本岛国，掀起滔滔海啸，无情的吞噬沿途的一切。这次巨灾使得城镇夷平，江河易容，美丽的家园满目疮痍，鲜活的生命瞬间凋零……举国同悲,全球震惊。 日本历史上曾记载数次大地震，例如，1707年发生的约8．4级的宝永地震，600公里的范围内都感到摇晃。死亡人数至少6万以上，房屋倒塌6万户以上。地震带来的海啸袭击日本太平洋沿岸，海浪吞噬了大约2万户人家。这次地震使地下有岩浆的地壳被压缩和能量积蓄，导致一个月后富土山火山爆发。 日本历史上地震死亡人数最多的可以说是1923年9月1日发生的7．9级的关东大地震。该地震发生在日本首都所在地东京，由于人口密集和木结构房屋集中以及地震引起的火灾等原因，死亡和去向不明人口达142807人，受灾人口340万人，烧毁房屋44万7千户。2011.3.11这次地震死伤人员还有待统计。 2. 太平洋板块俯冲与中国郯庐大断裂的地震活动 3月11日的9.0级日本地震使得太平洋板块相对欧亚板块一瞬间下插了5-6米，中国大陆如何响应这一巨变？突然间的板块俯冲能否触发中国东部特别是郯庐大断裂的连锁反应，我们只能拭目以待。 大家还记得2004年12月26日晨7点59分，印尼苏门达腊岛北部附近海域发生特大地震并引发海啸，造成印度洋周围近30万人死亡，其中印尼有近24万人，斯里兰卡有3万多人，印度有近2万人，泰国有近9000人。此外，缅甸、马尔代夫、马来西亚、索马里、坦桑尼亚和肯尼亚也都有人死亡。苏门达腊地震加速了印度板块向北运动。三年多之后，出于青藏高原东边界的四川汶川发生了8.0级地震，在龙门山地区造成大量房屋倒塌，导致69,226人死亡 (已确认)，17,923人失踪 (尸体尚埋在废墟、塌方或泥石流之中) ，374,643人受伤，4,500多万人失去家园，导致上万亿元的财产损失。这是因为 苏门达腊和龙门山同属于 一个地质构造体系，即印度板块与欧亚板块汇聚碰撞的系统，系统内各断裂带彼此关联，协同合作，往往牵一线带动一片，出现多米诺骨牌式的连锁反应，某一个地块向前迈了一步，它会将应力传递给前面的地块使其前进，也会腾出空间让后面的地块往前赶一步， 从而使得地震活动具丛集性，即地震在某一时间段内密集成丛发生。 不别担心由太平洋俯冲板块在中国境内造成的直接的地震，因为它们都是些深源地震，主要分布在吉林省珲春-汪清一带，震源深度高达500-660 千米，这样的深源地震对地面工程建筑破坏性较小。例如，2002年6月29日01时19分，在吉林省汪清县 (43.5oN，130.6oE) 发生7.2级地震，震源深度540千米。尽管震级较高，影响范围较大，但由于属深源地震，地震波在传播过程中，能量大大衰减，到达地面后对地表几乎没有造成破坏。 我还是最担心郯庐断裂。前人已对中国东部地震与日本海沟地震的相关性做了初步分析， 例如，洪川、窦振亚、刘锋涛， 1996， 地震，No3；吴佳翼， 1979，地球物理学报，No4。一般认为郯庐断裂带与日本海沟俯冲带的地震活动随时间发展起伏的特点很相似，地震活动段和间震段亦一致。两者的关系虽然复杂，但也是彼此促进、相互连锁。 中国东部的郯庐断裂和日本的海沟也同属于一个地质构造系统。仙台以东的俯冲带过去闭锁了近千年，那是因为它在 前进的道路上遇到绊脚石或无法克服的巨大阻力 ， 在这个时段内应力逐渐积累，直到2011年3月11日，应力终于达到斩断绊脚石的程度，岩石破裂或摩擦失稳、断层滑移，于是该构造体系又进入新一轮的活跃期。因此，对中国东部特别是巨型的郯庐深大断裂带的地震活动的研究不能仅局限于某区域或某条断层，而应把日本海沟、俯冲带作为整体的、统一的“一盘棋”看待。要研究地震在这盘“棋”上跳跃或迁移的规律。同一条断裂带上地震的“迁徙 ” 实质是构造破裂的定向延伸，而地震跳跃于同一系统的不同断裂带实质是构造应力在不同地块之间相互传递。 图1. 亚洲活动构造简图。印度板块楔入欧亚大陆和太平洋向西俯冲形成两大阵营。箭头代表各地块运动方向，箭头中数字代表构造逃逸的期次。太平洋板块与欧亚板块之间相向运动的平均速率约6-9厘米/年，日本海沟向外海的迁移速率约2厘米/年。解释见文字。图引自嵇少丞 (2009。 地震与中国大陆形影相随，科学出版社，2009) 郯庐断裂并不仅存于郯城与庐江之间，向南到湖北省长江北岸的武穴, 向北北东方向经安徽省的宿松、潜山、庐江、嘉山、江苏省的泗洪、宿迁、山东省郯城、沂水、潍坊，进渤海，然后过辽东半岛 ，穿过东北三省去了俄罗斯。在中国境内长达2400 千米，宽几十至200千米，总体走向北东10-20o，左行错距达～550 km。 郯庐断裂在侏罗世时，是一条左行走滑断裂带，当时长度也仅是武穴 (湖北) 至安丘 (山东) ，左行错断了大别-苏鲁超高压变质岩带近500 千米, 而且郯庐断裂东侧的地块发生了15-25o逆时针旋转。在白垩世，郯庐断裂带和河北、北京、天津、辽西、渤海等华北地区一样遭受北西西向拉张，形成地堑等断陷盆地，此时郯庐断裂带进入渤海，渤海中央成为当时的沉降中心。4500万年以来， 印度大陆挤入欧亚大陆、青藏高原形成和侧向扩大、大陆向东逃逸，逃逸构造造成的构造应力和太平洋向西俯冲造成的构造应力同时作用于郯庐断裂，使其转变成右行走滑断裂带，进一步向北东方向传播扩展，穿过整个东北三省最后进入俄罗斯境内(图1) 。现今的郯庐断裂水平滑移速率约为2.3 毫米/年。 郯庐断裂具有启发巨震的能力 。1668年7月25日晚8时左右 (清康熙七年) 山东省郯城和莒县之间一带发生8.5级大地震，震中位于（35.1o N，118.6o E）, 形成的同震破裂至少130千米长，走向北东20-25o，向东南倾60-80o, 右旋走滑位移为7-9 米。这是发生在郯庐断裂带上的一次特大地震，也是中国东部迄今为止最强烈的地震，有感范围波及到陕西、山西、河北、河南、湖北、江西、浙江、福建、安徽和江苏等省，总面积约100万平方千米。地震破坏的地区约19万平方千米，其中破坏惨重的有山东省郯城、临沂、莒县、沂水、江苏省新沂、宿迁等地, 最高烈度达12度。1668年郯城地震属于无前震的主余震序列，震后又发生6.5-7.1级余震6次。断裂带表现为由南向北单向扩展的特征。郯城地震造成建筑物倒塌性破坏，地面遭受强烈变形。山崩、地裂、地陷等地面形变现象主要分布于山东省大部分地区和安徽省北部, 形变带延伸南北长达130千米, 其中强破裂带大致北起莒南县板泉 , 南到郯城县归义茅茨 , 长约70余千米。由于地表大面积升降，平地大面积被溢出来的地下水淹没, 苏北赣榆县海滩隆起, 黄海海水退舍30余里。更由于数十个州县房屋倒毁 ,人畜伤亡十分惨重 ,按史料记载计算人口死亡在5万人以上 ,其中莒县死亡2万有余 ,临沂死亡1.2万以上 ,郯城死亡8700余人。 据历史记载，郯城地震时空中如巨雷轰鸣 , 地下若万马奔腾，“一时楼房树木皆前俯后仰，以顶至地者连二、三次，遂一颤即倾。城楼垛口、官舍民房并村落寺观一时俱倒，塌如平地”，“城内四关六百余户尽倒，城垛全坍，周围坼裂，城楼倾尽，城门压塞，监仓衙库无存，烟灶俱绝”。当时正值夏季炎热多雨季节，随之而来的瘟疫流行。史料记载：“其时死尸遍于四野，不能殓藏者甚多，凡值村落之处，腥臭之气达于四十余里，臭不可闻”，“天灾存至，痢疾继发，号哭之声，彻于四野”，“先时自谓灾方过，谁知灾后病还来”。 郯城地震那天，《聊斋志异》的作者——文学家蒲松龄正好在山东省临淄县, 晚上 8 点左右他正与其表兄李笃在旅馆对烛畅饮, 忽闻有声如雷自东南来, 向西北去, 众骇异, 不解其故。紧接着桌子开始摆簸, 酒杯倾覆, 屋梁椽柱错折有声, 人们相顾失色, 呆滞了一阵才意识到是地震, 来不及穿衣裤便急忙逃出屋外。只见远近楼阁房舍剧烈摇晃仆而复起, 墙倾屋塌之声与儿啼女号交混鼎沸。人眩晕坐立不稳, 河水倾泼猛涨丈余, 鸦鸣犬吠不停, 一个多小时始稍定。蒲松龄把自己的这些亲身体验和所见所闻 ,写成《地震》一文：“山东省南部的郯城、临沂、临沭、莒南、莒县一带灾情分外惨重。郯城城楼垛口、监仓、衙库、官舍、民房并村落寺观一时俱倒塌如平地,震塌房屋约数十万间。地裂处或缝宽不可越, 或缝深不敢视,地陷塌处皆如阶级有层次,李家庄一镇并陷, 凡数千家,泉水上涌二三丈高, 遍地水流。临沂城郭宫室庙宇公廨一时尽毁,人无完宇。山崩地裂,井内水涌高数尺,平地水深丈余,州治北门外里许坍龙潭一区,周围阔五、六丈 ,深二丈七尺,水青黑。莒县官民房屋、学署、寺庙、监库、牌坊、城垣俱倒 ,周围百余里无一存屋, 十三层塔一座崩裂一半。马蓍山崩四散, 五庐固山劈裂一半, 阎家固、施风朵、科罗朵、马齐山大山各裂一半。城内四乡遍地裂缝,或宽一尺至三尺,长数丈至数百步。沭河东崖裂缝宽三尺,自管庄至葛湖长十五里,裂处皆翻土扬沙,涌流黄水,城东北、北门大街三口井喷水高三四尺。” 图2。 郯庐断裂和日本海沟共同组成一个板块汇聚边界体系。世界上许多板块汇聚边界体系都是由逆断层的海沟和一条巨型的走滑断裂组成。自160百万年以来，郯庐断裂和日本海沟从来就是联手作案的，造成弧后盆地扩张即日本海的形成和由华北地台减薄形成的渤海。改自付碧宏研究员得原图。 除1668年地震外，仅全新世以来郯城和莒县之间的郯庐断裂带上，至少还有另外三次大于或等于8.0级的古地震。为什么这个地区多次发生大于或等于8.0级的巨震？肯定这个地区具有特殊的地质条件。我们认为这个特殊的条件就是强岩，只有震源区有强岩才能产生强震。郯城和莒县之间的地下正是高强度的苏鲁超高压变质岩，如长英质片麻岩、花岗岩和榴辉岩等。 在郯庐断裂的某些区段上已经很长时间处于闭锁和弹性应变能积累阶段 (地震空区)，断裂超期服役。众所周知，巨震总是发生在本该活动而又长期未活动的地震空区。 3. 太平洋板块俯冲如何影响中国大陆东部的岩浆、裂谷及构造演化？ 郯庐断裂原是一条形成于华北-扬子板块碰撞过程中重要的、岩石圈规模的、撕裂型剪切带，其早期（245-230 百万年Ma）作左旋剪切运动（位移量100 km）主要是为了调节扬子板块东西两侧向NNW汇聚速率的差异。随着华北和扬子板块碰撞挤压（230-200 Ma）的深入发展，郯庐断裂迅速向NE方向传播延伸，其东侧的地块沿左旋剪切的郯庐断裂向NE方向逃逸，就像印支地块在32-15 Ma时沿东侧的红河-哀牢山左旋剪切带向SE方向逃逸一样。 郯庐断裂的传播延伸继承和利用了华北克拉通岩石圈内部先存的薄弱带。同时，扬子板块向北强烈的碰撞挤压在华北地块内造成近东西向拉伸，类似于青藏高原近期的南北向缩短而东西向伸展。郯庐断裂的左旋-伸展剪切造成其南北向延伸的次级断裂主要呈伸展拉张状态，岩石圈减薄首先在这些薄弱的部位开始，因为这些薄弱带是地幔热流最集中的地方。郯庐断裂全线及其次级断层作为薄弱带成为软流圈物资上涌的首选通道。俯冲扬子板片脱水作用析出的流体以及来自软流圈富硅、富碳酸盐的熔体优先选择左旋-伸展剪切郯庐断裂的局部拉分地段上升。这可能就是为什么中国东部岩石圈减薄中心沿NNE方向分布的原因。华北克拉通东部晚三叠纪（205-225 Ma），碱性岩浆作用就是发生在这一减薄阶段、岩石圈地幔中熔点较低的富集组分受到局部热扰动发生部分熔融的结果。与此同时，大别-苏鲁造山带中超高压变质岩快速折返。目前认为超高压变质岩快速折返是由俯冲板片断离引起的。 160-90 Ma时，华北克拉通东部NNE向的大陆裂谷系可能是一与古太平洋板块俯冲引起的、不久即遭遗弃的弧后扩张盆地。 那个时期，日本海尚未扩张成海，太平洋板块快速地向NNW俯冲到欧亚大陆下面，郯庐断裂作左旋剪切，郯庐断裂的大部分位移量是这个阶段形成的，断裂东侧的苏鲁地块逆时旋转了15-25°。 太平洋板块一路插到中国东部的上-下地幔边界。俯冲板片在地幔中脱水, 形成的流-熔体从热的地幔上涌到华北克拉通岩石圈/软流圈的边界，然后通过一系列物理-化学相互作用的综合过程使岩石圈在流变学性质上发生弱化 (岩石圈流变厚度变薄)、在化学成分上发生交代和置换（从亏损的方辉橄榄岩变成饱满的二辉橄榄岩）。与此同时， 沿着NNE向延伸的郯庐岩石圈深大断裂及次级破裂上升的热流造成大规模的基性岩浆活动并使岩石圈作东西向伸展，形成渤海湾、松辽、冀中拉张盆 地。一旦俯冲板片脱水完毕，岩石圈减薄和基性岩浆活动也随之结束。然后，随着上地幔软流圈的降温，岩石圈又会有所增厚。 图3. 东北亚地幔地震波层析解释剖面。阴影区是地震波速较高的异常区，主要是由于温度较低造成的，对应于下插的太平洋俯冲板块。俯冲板片在地幔过渡带中脱水, 形成的流-熔体上涌到华北克拉通东部岩石圈-软流圈的边界，使岩石圈弱化减薄，形成晚中生代的岩浆活动。华北克拉通西部（如山西盆地）以及蒙古和俄罗斯贝加尔湖地区新生代的构造伸展和岩浆活动可能与俯冲板片在核幔边界最后脱水形成的流-熔体上涌有关。日本海沟每年以约2厘米的速度后退。图引自嵇少丞，王茜，许志琴 【2008. 华北克拉通破坏与岩石圈减薄。地质学报，82（2），174-193】. 在90-75 Ma，太平洋俯冲从NNW向转为W向，随着应力场变化郯庐断裂也从原先的左旋转变为右旋。 图3是地震层析成像的结果，地震波穿越地球内部就像超声波穿透人体，经层析成就让我们了解地球的内部结构。过去20年来，地震层析成像技术突飞猛进，根据波速异常确定俯冲板块的形状及其随深度的变化。在地震波层析剖面（图3）上，我们可以看出， 现代太平洋板块在日本列岛东侧的海沟向西缓角度俯冲，一直达到中国东北660 km 深的上下地幔界面，然后呈“S”状沉入下地幔，一直达到蒙古或俄罗斯贝加尔湖下面2900 km深的核幔边界。 俯冲到下地幔中的太平洋板片发生最后的脱水, 形成的流-熔体从第三纪开始从热的下地幔上涌到华北克拉通西部的银川-河套地堑和山西地堑以及北边俄罗斯的贝加尔盆地下面的软流圈的顶部，流-熔体上涌和岩石圈减薄的地方正好也是华北地块在印度-欧亚大陆碰撞-收敛时在向东逃逸的过程中形成的拉分区域。所以，华北克拉通西部第三纪以来岩石圈减薄和盆地形成是太平洋板块向西俯冲和印度-欧亚大陆碰撞-收敛二者同时作用的综合结果。 总之，太平洋板块的俯冲自180百万年以来一直影响着中国东部，这里的岩浆活动、火山喷发（如东北的五大连池火山、河北张北地区的火山）、地震活动、裂谷形成、岩石圈减薄无不与此有关。2011年3月11日发生的9.0级地震不过是太平洋板块向欧亚大陆之下亿万年的俯冲又迈出了一小步。没有地震，哪有日本列岛？无数次地震一步一步地把上千公里长的太平洋板块逐渐推进俯冲带内。俯冲板块的先头部队早已穿过上下地幔边界（660千米）并深达核幔边界（2900千米深）。俯冲板块的先头部队早已穿过上下地幔边界（660千米）并深达核幔边界（2900千米深）。 主要参考文献 嵇少丞，王茜，许志琴，2008. 华北克拉通破坏与岩石圈减薄。地质学报，82（2），174-193. 嵇少丞，2009。 地震与中国大陆形影相随，科学出版社，2009. Ji, S.C., Wang, Q., Salisbury, M.H., 2009. Composition and tectonic evolution of the Chinese continent constrained by crustal Poisson’s ratio. Tectonophysics, 463, 15-30. 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-51597-421720.html 西北环太平洋岛弧成因探讨 已有 230 次阅读 2013-12-17 17:29 | 个人分类: 岛弧成因 | 系统分类: 论文交流 | 关键词:岛弧成因，西环太平洋 推荐到群组 西北环太平洋岛弧成因探讨 梁光河 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京， 100029 Email: lgh@mail.iggcas.ac.cn 一、问题的提出 环太平洋岛弧是沿 太平洋 边缘呈弧形分布的 岛弧 系列。此带岛弧外侧有 海沟 与之平行，且 地震 和 火山活动 频繁，从而构成 地壳 的 活动带 。这些岛弧是怎样形成的呢？ 海底扩张认为这些岛弧成因源于板块俯冲消减形成深部岩浆上涌。但分析这些岛弧我们发现，台湾岛和日本岛及堪察加岛等包含古生代甚至元古代的地层，这是现代海底扩张和板块构造假说不能给出合理解释的。 本文只关注西北环太平洋岛弧的成因，根据作者提出的 大陆漂移的源动力模式 ，解释这些岛弧的成因机制。 作者已经写了大量论文来否定海底扩张假说，中心思想是“ 大陆会在热力驱动下自己漂移，并留下尾迹” 。这些论文包括： （1） 梁光河. 大陆漂移的源动力— 板块自驱动模式 , 地球科学前沿 Advances in Geosciences: 2013 ，3,86-96 （2） 梁光河. 日本从中国分离出去的8 大证据 , 地理科学研究 Geographical Science Research: 2013, 6 ,15-29 （3） 梁光河. 台湾岛和黄岩岛的来源研究 , 地理科学研究 Geographical ScienceResearch: 2013 ，5 ,44-56 （4） 梁光河. 加拿大北部“ 破碎山河” 的成因与大陆漂移 ,地理科学研究Geographical Science Research: 2013 ，5 , 30-37 （5） 梁光河. 美国黄石公园间歇泉成因机制探讨 , 地球科学前沿 Advances inGeosciences: 2013, 6 , 172-182 （6） 梁光河. 朝鲜半岛成因与郯庐断裂动力机制 ,山风网络: 2013 ，5 , 1-21 （7） 梁光河. “ 海底扩张”— 将地学引向歧途的错误假说 ,山风网络: 2013, 5 , 1-8 （8） 梁光河. 大陆漂移与全球山脉高原成因关系的研究 , 山风网络: 2013, 5 , 1-21 （9） 梁光河. 地震的预测与消减方法 , 山风网络: 2013 ，7 , 1-45 （10） 梁光河. 夏威夷、中途岛、马尔代夫及岛弧海沟成因模式 ,山风网络: 2013 ，5 , 1-16 （11） 梁光河. 北极冰川融化的根源与地球碳丢失 , 2013，地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA: 7 , 第87 卷 增刊 Vol. 87 Supp.256-260 （12） 梁光河. 海南岛从中国北部湾分离旋转漂移出去的8 大证据 ，2013 , 地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA: 7 , 第87 卷 增刊 Vol. 87 Supp.73-76 具体参见： http://hi.baidu.com/liangguanghe1 二、西北环太平洋岛弧成因模式 图1是作者根据板块运动的尾迹给出的各个陆块运动的模式，这些陆块的运动不但产生了位置的变化，也留下了明显的尾迹（火山爆发或者遗撒物），形成了岛弧或岛链。 图1 西北环太平洋岛弧成因模式（据美国NOAA地形图修编，2013） 图1中白色“1”表示的是产生夏威夷岛链的那个蝙蝠鱼状陆块的运动轨迹。这在作者的文章“ 夏威夷和马尔代夫成因模式 ”中已经给出了详细解释。 白色“2”表示的是一个原来位于鄂霍次海北部的陆块在蝙蝠鱼陆块向北的推动下，使得欧亚板块西北部裂解，该陆块向东漂移到阿拉斯加西南部，与阿拉斯加拼合形成目前的分布形状。并产生了著名的阿留申群岛。 白色“3”表示的是原来位于日本海的一个陆块也随后发生裂解漂移到达当前的位置形成堪察加半岛。 白色“4”表示的是原来位于马里亚纳海沟西侧的一个近三角形陆块向北漂移到达当前的位置，那就是日本的北海道岛。 白色“5”表示的是原来位于马里亚纳海沟西部的一个长条形陆块向北漂移到达当前的位置并与欧亚板块拼合，形成当前的锡霍特山脉。 白色“6”表示的是原来位于中国东海沿岸（从舟山以南到福建沿海）的一个长条形陆块向北东漂移到达当前的位置，形成当前的日本本州岛（见“ 日本从中国分离出去的8 大证据 ” ,梁光河，2013）。 白色“7”表示的是原来位于中国东海沿岸（从福建到广东沿海）的一个长条形陆块向北东漂移到达当前的位置，形成当前的日本四国岛和九州岛（见“ 日本从中国分离出去的8 大证据 ” ,梁光河，2013）。 以上是根据板块运动的尾迹和地形吻合给出了两个证据，那么这种板块运动模式是否能得到地质学上的认可？图2给出了基于世界地质图给出的以上陆块的地层吻合情况。从该图可以明显看出，各个陆块在当前位置与相邻的地层呈现出不和谐状态，也就是说它们都是外来的。而如果把这些陆块恢复到其原始位置，我们会惊奇地发现基本上都能与原始位置相邻的地层吻合（和谐）。陆块恢复中我们特别注意到老地层的对应关系非常好，而且这些陆块中都有老的地层（或称陆核）。 图2 西北环太平洋地区地质图及岛弧成因（据世界地质图修编，2013） 图3 西北环太平洋岛弧成因模式动画图（据美国NOAA地形图修编，2013） 图4 西北环太平洋地区地质图及岛弧成因动画图（据世界地质图修编，2013） 从上面的2个图可以看出， 板块运动的 轨迹、地形地貌、地质层位都能吻合很好，难道这些都 是其巧合吗？仔细观察我们发现即便是轨迹1和轨迹2交叉部位也可以很清楚地看到其先后顺序，轨迹2切割了轨迹1，即轨迹1在先，而轨迹2在后，如图5所示。 图5 轨迹1和轨迹2级交叉部位放大显示（据美国NOAA地形图修编，2013） 三、西北环太平洋岛弧成因机制 作者曾经在“ 朝鲜半岛成因与郯庐断裂动力机制 ”一文中给出了一个成因机制模型（图6-8），该模型总体上解释了欧亚板块在印度板块和那个蝙蝠鱼板块的双重作用下的裂解过程和裂解程度。当时的结论是：“日本列岛应该是最先从中国大陆裂解后漂移出去的（裂解幅度也最大），朝鲜半岛已经完全裂解开了（裂解幅度次之），而库页岛正处于半裂解状态（裂解幅度最小）”。 从这个模型我们发现印度板块是一个非常特殊的板块，而那个蝙蝠鱼状的板块也很特殊，其体量很大（东西长1000多公里，南北宽350公里），在这两个特殊板块作用下，作者给出了图6的模式，从这个模式延伸，可以看出正是这种板块间的运动产生了相互影响，从而造成了欧亚板块东侧的裂解，好像剥洋葱皮一样，欧亚板块东侧被一层一层被剥开，最先被剥开的是图1中产生阿留申群岛的那个原来位于鄂霍次海北部，目前到达阿拉斯加西南部，与阿拉斯加拼合的陆块。该陆块为什么会形成岛弧（白色“2”）？合理的解释是该陆块起初向南东方向运动，由于同时受到向北的一个系统力的作用（趋“极”力），因此两个力叠加作用形成一个弧线形运动轨迹。而图1中是原来位于日本海的一个陆块也随后发生裂解漂移到达当前的位置形成堪察加半岛（白色“3”）。合理的解释是在裂解的作用下，该陆块原向北东漂移，在西向力（地球自转产生向西的力）的影响下，形成了弧状运动。其他岛弧都可以用类似的作用力和本模式得到合理解释。 图6 上图（A）欧亚板块东部模型受力变形前的初始状态，下图（B）欧亚板块东部模型受力变形后的状态。 图7 欧亚板块东部受力图（据Google-earth修编） 图8 欧亚板块东部地质图（据亚洲地质图） 四、结论与讨论 西太平洋岛弧可以用板块运动得到合理解释，同时本文给出的动力机制模式也可以解释日本的成因、朝鲜半岛的成因、郯庐断裂的成因机制等等。而海底扩张太笼统，也难以给出一个令人信服的解释，海底扩张假说是一个错误的假说。 本文也说明宏观上中国东部正处于一种剪切拉涨环境下，这对理解中国华东地区的地质环境具有现实意义。 致谢： 感谢时尚沙发制造 ( 深圳 ) 有限公司梁广举先生提供的动画图像技术支持！ 参考文献： 1) 环太平洋岛弧，百度百科， 2013 http://baike.baidu.com/link?url=mkEtOb188PvhIZ32sx7w0NU4Y0Ai2RfkqvH8vs-5vZDJxkOvtHS9fO7hLU5_frHfBKZN_RJq7x7xB-7QkfYoB_ 2) 梁光河 . 大陆漂移的源动力—板块自驱动模式 . 地球科学前沿 , 2013, 3: 86-96. 3) 梁光河 . “海底扩张”—将地学引向歧途的错误假说 . :http://sea3000.net/liangguanghe/20130522222426.php 4) 梁光河 . 夏威夷和马尔代夫成因模式，http://blog.sciencenet.cn/bl og-1074480-728496.html 5) 梁光河 . 我们从哪里来 - 科学论证告诉您！ 百度空间， 2013 6) 梁光河 . 日本从中国分离出去的 8 大证据 ， 地理科学研究 , 2013, 2, 15-29 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-1074480-750549.html
个人分类: 防灾信息|7039 次阅读|5 个评论
西北环太平洋岛弧成因探讨
热度 1 liangguanghe1 2013-12-17 17:29
西北环太平洋岛弧成因探讨 The formation about Northwest Pacific island Arc （本文为中国科学院地质与地球物理研究所 2014年所年度 报告会部分内容） 梁光河 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院矿产资源研究重点实验室，北京， 100029 Email: lgh@mail.iggcas.ac.cn 一、问题的提出 环太平洋岛弧是沿 太平洋 边缘呈弧形分布的 岛弧 系列。此带岛弧外侧有 海沟 与之平行，且 地震 和 火山活动 频繁，从而构成 地壳 的 活动带 。这些岛弧是怎样形成的呢？ 海底扩张认为这些岛弧成因源于板块俯冲消减形成深部岩浆上涌。但分析这些岛弧我们发现，台湾岛和日本岛及堪察加岛等包含古生代甚至元古代的地层 ，更重要的是这些岛弧表现出明显地被板块划过产生的特殊地形地貌特征， 这是现代海底扩张和板块构造假说不能给出合理解释的。 本文只关注西北环太平洋岛弧的成因，根据作者提出的 大陆漂移的源动力模式 ，解释这些岛弧的成因机制。 作者已经写了大量论文来否定海底扩张假说，中心思想是 “大陆板块会在热力驱动下自己漂移，并留下尾迹（火山爆发、刮蹭堆积或遗撒物）”，反过来利用这些尾迹也可以推断这些板块从哪里来 。这些论文包括： （1） 梁光河. 大陆漂移的源动力— 板块自驱动模式 , 地球科学前沿 Advances in Geosciences: 2013 ，3,86-96 （2） 梁光河. 日本从中国分离出去的8 大证据 , 地理科学研究 Geographical Science Research: 2013, 6 ,15-29 （3） 梁光河. 台湾岛和黄岩岛的来源研究 , 地理科学研究 Geographical ScienceResearch: 2013 ，5 ,44-56 （4） 梁光河. 加拿大北部“ 破碎山河” 的成因与大陆漂移 ,地理科学研究Geographical Science Research: 2013 ，5 , 30-37 （5） 梁光河. 美国黄石公园间歇泉成因机制探讨 , 地球科学前沿 Advances inGeosciences: 2013, 6 , 172-182 （6） 梁光河. 朝鲜半岛成因与郯庐断裂动力机制 ,山风网络: 2013 ，5 , 1-21 （7） 梁光河. “ 海底扩张”— 将地学引向歧途的错误假说 ,山风网络: 2013, 5 , 1-8 （8） 梁光河. 大陆漂移与全球山脉高原成因关系的研究 , 山风网络: 2013, 5 , 1-21 （9） 梁光河. 地震的预测与消减方法 , 山风网络: 2013 ，7 , 1-45 （10） 梁光河. 夏威夷、中途岛、马尔代夫及岛弧海沟成因模式 ,山风网络: 2013 ，5 , 1-16 （11） 梁光河. 北极冰川融化的根源与地球碳丢失 , 2013，地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA: 7 , 第87 卷 增刊 Vol. 87 Supp.256-260 （12） 梁光河. 海南岛从中国北部湾分离旋转漂移出去的8 大证据 ，2013 , 地质学报ACTA GEOLOGICA SINICA: 7 , 第87 卷 增刊 Vol. 87 Supp.73-76 二、西北环太平洋岛弧成因模式 图1是作者根据板块运动的尾迹给出的各个陆块运动的模式，这些陆块的运动不但产生了位置的变化，也留下了明显的尾迹（火山爆发、刮蹭堆积或遗撒物），形成了岛弧或岛链。 图1 西北环太平洋岛弧成因模式（据美国NOAA地形图修编，2013） 图1中白色“1”表示的是产生夏威夷岛链的那个蝙蝠鱼状陆块的运动轨迹。这在作者的文章“ 夏威夷和马尔代夫成因模式 ”中已经给出了详细解释。 白色“2”表示的是一个原来位于鄂霍次海北部的陆块在蝙蝠鱼陆块向北的推动下，使得欧亚板块西北部裂解，该陆块向东漂移到阿拉斯加西南部，与阿拉斯加拼合形成目前的分布形状(这就应该是著名的 秋林地体 Chulitna terrane )。并产生了著名的阿留申群岛。 白色“3”表示的是原来位于日本海的一个陆块也随后发生裂解漂移到达当前的位置形成堪察加半岛。 白色“4”表示的是原来位于马里亚纳海沟西侧的一个近三角形陆块向北漂移到达当前的位置，那就是日本的北海道岛。 白色“5”表示的是原来位于马里亚纳海沟西部的一个长条形陆块向北漂移到达当前的位置并与欧亚板块拼合，形成当前的锡霍特山脉。 白色“6”表示的是原来位于中国东海沿岸（从舟山以南到福建沿海）的一个长条形陆块向北东漂移到达当前的位置，形成当前的日本本州岛（见“ 日本从中国分离出去的8 大证据 ” ,梁光河，2013）。 白色“7”表示的是原来位于中国东海沿岸（从福建到广东沿海）的一个长条形陆块向北东漂移到达当前的位置，形成当前的日本四国岛和九州岛（见“ 日本从中国分离出去的8 大证据 ” ,梁光河，2013）。 以上是根据板块运动的尾迹和地形吻合给出了两个证据，那么这种板块运动模式是否能得到地质学上的认可？图2给出了基于世界地质图给出的以上陆块的地层吻合情况。从该图可以明显看出，各个陆块在当前位置与相邻的地层呈现出不和谐状态，也就是说它们都是外来的。而如果把这些陆块恢复到其原始位置，我们会惊奇地发现基本上都能与原始位置相邻的地层吻合（和谐）。陆块恢复中我们特别注意到老地层的对应关系非常好，而且这些陆块中都有老的地层（或称陆核）。 图2 西北环太平洋地区地质图及岛弧成因（据世界地质图修编，2013） 图3 西北环太平洋岛弧成因模式动画图（据美国NOAA地形图修编，2013） 图4 西北环太平洋地区地质图及岛弧成因动画图（据世界地质图修编，2013） 从上面的2个图可以看出， 板块运动的 轨迹、地形地貌、地质层位都能吻合很好，难道这些都 是巧合吗？仔细观察我们发现即便是轨迹1和轨迹2交叉部位也可以很清楚地看到其先后顺序，轨迹2切割了轨迹1，即轨迹1在先，而轨迹2在后，如图5所示。 图5 轨迹1和轨迹2级交叉部位放大显示（据美国NOAA地形图修编，2013） 三、西北环太平洋岛弧成因机制 作者曾经在“ 朝鲜半岛成因与郯庐断裂动力机制 ”一文中给出了一个成因机制模型（图6-8），该模型总体上解释了欧亚板块在印度板块和那个蝙蝠鱼板块的双重作用下的裂解过程和裂解程度。当时的结论是：“日本列岛应该是最先从中国大陆裂解后漂移出去的（裂解幅度也大），朝鲜半岛正处于半裂解状态”。 从这个模型我们发现印度板块是一个非常特殊的板块，而那个蝙蝠鱼状的板块也很特殊，其体量很大（东西长1000多公里，南北宽350公里 ），在这两个特殊板块作用下，作者给出了图6的模式，从这个模式延伸，可以看出正是这种板块间的运动产生了相互影响，从而造成了欧亚板块东侧的裂解，好像剥洋葱皮一样，欧亚板块 东侧被一层一层被剥开，最先被剥开的是图1中产生阿留申群岛的那个原来位于鄂霍次海北部，目前到达阿拉斯加西南部，与阿拉斯加拼合的陆块。该陆块为什么会形成岛弧（白色“2”）？合理的解释是该陆块起初向南东方向运动，由于同时受到向北的一个系统力的作用（趋“极”力），因此两个力叠加作用形成一个弧线形运动轨迹；或者更专业地解释是：地球表面是球面不是平面，陆块沿地球表面大规模水平运动应该遵循欧拉定律（沿曲面的旋转运动）。而 图1中是原来位于日本海的一个陆块也随后发生裂解漂移到达当前的位置形成堪察加半岛（白色“3”）。合理的解释是在裂解的作用下，该陆块原向北东漂移，在西向力（地球自转产生向西的力）的影响下，形成了弧状运动。其他岛弧都可以用类似的作用力和本模式得到合理解释。 图6 上图（A）欧亚板块东部模型受力变形前的初始状态，下图（B）欧亚板块东部模型受力变形后的状态。 图7 欧亚板块东部受力图（据Google-earth修编） 图8 欧亚板块东部地质图（据亚洲地质图） 四、结论与讨论 西太平洋岛弧可以用板块运动得到合理解释，同时本文给出的动力机制模式也可以解释日本的成因、朝鲜半岛的成因、郯庐断裂的成因机制等等。而海底扩张太笼统，也难以给出一个令人信服的解释，海底扩张假说是一个错误的假说。 本文也说明宏观上中国东部正处于一种剪切拉涨环境下，这对理解中国华东地区的地质环境具有现实意义。 致谢： 感谢时尚沙发制造 ( 深圳 ) 有限公司梁广举先生提供的动画图像技术支持！ 参考文献： 1) 环太平洋岛弧，百度百科， 2013 http://baike.baidu.com/link?url=mkEtOb188PvhIZ32sx7w0NU4Y0Ai2RfkqvH8vs-5vZDJxkOvtHS9fO7hLU5_frHfBKZN_RJq7x7xB-7QkfYoB_ 2) 梁光河 . 大陆漂移的源动力—板块自驱动模式 . 地球科学前沿 , 2013, 3: 86-96. 3) 梁光河 . “海底扩张”—将地学引向歧途的错误假说 . :http://sea3000.net/liangguanghe/20130522222426.php 4) 梁光河 . 夏威夷和马尔代夫成因模式，http://blog.sciencenet.cn/bl og-1074480-728496.html 5) 梁光河 . 我们从哪里来 - 科学论证告诉您！ 百度空间， 2013 6) 梁光河 . 日本从中国分离出去的 8 大证据 ， 地理科学研究 , 2013, 2, 15-29
个人分类: 岛弧成因|16184 次阅读|4 个评论
更多...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-19 09:36

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部