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“板块构造学说”中的辨证思维和研究方法(3)

来源:云南地质 作者:李志伟;俞少颖;田敏
发布于:2018-03-27 共9785字
  运动着的板块在不同的地质历史时期中会各有不同的方向、速度。板块间发生相向运动, 大洋板块与大陆板块碰撞时, 密度大的大洋板块会俯冲到大陆板块之下, 形成深海沟-岛弧-盆地, 或深海沟-山弧系。当陆-陆碰撞时, 因其密度小不可能发生大规模的俯冲和消减, 而是挤压隆起形成高大山系。两板块平行错动时, 构成转换断层, 连接洋脊、岛弧、海沟, 把一种构造活动带转换为另一种构造活动带。同时, 板块间的相对运动还会引发一系列的岩浆侵入、火山喷发及地震和成矿作用等事件。据J.R.海兹勒 (1968年) 和X.勒皮雄 (1968年) 等推算的资料, 海底扩张的速率:大西洋、印度洋是1~2 cm/a (半速度, 下同) ;太平洋为3~6 cm/a.一般情况下, 远离洋脊中心, 扩张速度增大, 如太平洋消亡板块边缘俯冲速度达5~11 cm/a.
  
  当今构造地貌的形成同样受到板块运动的支配。根据板块构造学说, 大洋有生有灭, 它会从无到有, 从小到大;也会从大到小, 从小到无。大洋的发展可分为胚胎期 (如东非大裂谷) 、幼年期 (如红海和亚丁湾) 、成年期 (如目前的大西洋) 、衰退期 (如太平洋) 与终了期 (如地中海) .大洋的发展与大陆的分合是相辅相成的。在前寒武纪时, 地球上存在一块泛大陆。以后经过分合过程, 到中生代早期, 泛大陆再次分裂为南北两大古陆, 北为劳亚古陆, 南为冈瓦那古陆。到三迭纪末, 这两个古陆进一步分离、漂移, 相距越来越远, 其间由最初一个狭窄的海峡, 逐渐发展成现代的印度洋、大西洋等巨大的海洋。到新生代, 由于印度已北漂到亚欧大陆的南缘, 两者发生碰撞, 青藏高原隆起, 造成宏大的喜马拉雅山系, 古地中海东部完全消失;非洲继续向北推进, 古地中海西部逐渐缩小到现在的规模;欧洲南部被挤压成阿尔卑斯山系, 南、北美洲在向西漂移过程中, 它们的前缘受到太平洋地壳的挤压, 隆起成为科迪勒拉-安第斯山系, 同时两个美洲在巴拿马地峡处复又相接;澳大利亚大陆脱离南极洲, 向东北漂移到现在的位置。于是, 海陆的基本轮廓发展成现在的规模。
  
  实际上, 板块在地球物质运动推动下的不息运动是在地球圈层的相互联系、相互制约、相互转化中展开的。它们的相互作用才形成了统一的、有规律的地壳运动过程。板块构造学说还认为, 大洋壳最年轻的沉积物分布于洋中脊, 那里是新的地壳形成的地方;离开洋脊, 沉积物逐渐变老。这一推断得到1968年以来“挑战者”号考察船所获深海钻孔资料的支持。例如, 太平洋赤道带的营养丰富的上升流使浮游生物在这里繁育旺盛, 当这些生物死亡时其骨骼就下沉, 在海底堆积成松散的白垩层。白垩标志着局限于赤道的一种环境, 这种环境可能在高纬度地区较冷的海水中形成。但是, “挑战者”号考察船钻探的结果表明, “白垩线”在太平洋目前赤道以北达到不同的距离。唯一合乎逻辑的推论只能是海底发生过移动, 而太平洋至少在距今1亿年以来发生过向北的移动。上述表明岩石圈的外面包裹着的生物圈、水圈、大气圈等各圈层间进行着复杂的物质、能量交换, 形成各种地质旋回。板块运动形成地表的主要特征框架, 而水圈和固体层的相互作用又复施以刻画。于是, 地球物质有升有降、有水平迁移;大陆有合有分、大洋有生有灭。一切都在矛盾中对立而统一。板块构造学说展示了一幅地壳运动的辨证图象。
  
  综合以上不难看到, 板块构造学说从地球物质、岩石圈板块、地球圈层三个层次, 主要探讨了各层次的要素、各层间的联系及矛盾运动, 并构成了统一的地壳运动。它体现了系统观的一般性原则和研究方法。不仅如此, 它不但把大洋与大陆联系起来、把地球表层的物质运动与内部的运动联系起来;而且还把传统地质理论与现代构造学联系起来, 对传统的观念进行现代革命性的理解。充分吸收现代科技成果和科技方法, 把地壳运动放在三维空间和时间当中, 从地球的机械运动、物理运动、化学运动等进行多方面的统一考察, 运用综合上升的方法构成而建立。在魏格纳那里回答的是, 大陆是漂移活动的还是固定的?地幔对流说回答的是, 地幔对流是一种自然对流, 是地球内部向地球表面输送能量、动量和质量的一种有效途径。而在海底扩张说这里, 阐述的是大陆漂移活动的方式。这些都是对地壳运动有机联系的方方面面。由此, 也揭示着板块构造学说具有整体性理论格局的重要特征。
  
  4 结论
  
  诚然, 板块构造学说取得了巨大的进步, 从整体上为造山带形成过程提供了一种比较完整的运动学和动力学解释, 尤其是它蕴涵着的地学革命思维。但是, 这并不就完全意味着人们对全球构造运动认识的创造性思维的终结。事实上, 作为初创时期的板块构造学说还存在一些有待解决的难题, 板块构造说对于板块构造活动总的轮廓已比较清楚, 但具体作用过程和细节还不十分明确;对板块动力学的确定依然有困难;对板块内部的构造和岩浆活动研究不足;对板块俯冲、消亡及伴随的岩浆活动、边缘盆地起源等了解不够;特别是驱动机制等尚有不少的争议, 而有些内容明显的与现在所获新资料及新认识有矛盾;再者, 板块构造难以囊括大陆造山带的诸多重要现象, 还不能圆满地解释大陆岩石圈的成因和演化。
  
  现在, 人们发现洋壳和陆壳的厚度、密度和流变学行为具有本质的差异;大陆岩石圈具有不同的流变结构[15], 也不是一个简单的刚体;地壳与地幔间并非是完全连续的刚性整体运动, 而是在壳内、壳-幔内有多层次折离滑脱的侧向运动。近来, 人们还注意到某些走滑型造山带, 以及东非裂谷、莱茵地堑等由于地壳拉张下沉而造成其旁侧相对抬升形成的山系。这提醒我们不能完全用起源并建立在大洋岩石圈研究资料基础上的经典板块构造理论来解释大陆岩石圈, 而且也不能用它来解析大陆内部的古老山链或巨型造山带, 尤其不能完全照搬板块构造的理论、思维及工作方法, 来研究古老造山带核部或内部的变质杂岩的形成和改造的复杂过程。因此, 板块构造学说作为自然科学, 同样需要深化、不断完善, 才能向前发展。

  参考文献

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原文出处:李志伟,俞少颖,田敏.关于“板块构造学说”哲学思想的思考[J].云南地质,2017,36(03):313-318.
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