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【中國科學】滄海桑田,誰主沈浮?
2019-09-06 | 作者:转自:中国科学 | 【 】【打印】【關閉

來源:中國科學雜志社微信公众号  发布日期:2019-8-30 

     接侍以來,已見東海三爲桑田——晉朝葛洪《神仙傳·麻姑》

  數億年來,地球表面的陸塊分分合合,滄海可能變成桑田,桑田也可能變成滄海,海陸格局實實在在地發生著變化。

 

  图1 海陆变化动态图(来自网络) 

  衆所周知,俯沖作用的結局是大洋消亡和大陸拼合,此過程不斷重複最終可以形成超大陸。地球在至少自古元古代以來的演化曆程中,存在超大陸周期性的聚合和裂解,然而何種機制導致超大陸周期性聚散仍然是一個懸而未解的科學問題。

  地球自5億年以來,大量陸塊從南方的岡瓦納大陸不斷裂解,相繼形成原、古、新特提斯大洋。這些陸塊隨後陸續漂向北方的勞亞大陸,並與之發生碰撞拼合,形成全球最顯著的大陸碰撞造山帶,又稱特提斯構造域。對源自岡瓦納陸塊的漂移曆史,目前已建立了較爲清晰的框架性認識,但上述大陸單向裂解-聚合的驅動機制卻是特提斯研究中極具爭議的問題。

  中國科學院地质与地球物理研究所萬博等人在《中国科学:地球科学》发表文章“重力驱动的特提斯单向裂解-聚合动力学(英文版:Cyclical one-way continental rupture-drift in the Tethyan evolution: Subduction-driven plate tectonics)”,通过重新审视特提斯构造域内陆块裂解-拼合历史、大洋俯冲起始的地质记录和全球大尺度深部地球物理特征发现,特提斯洋的大洋板片向欧亚大陆的俯冲作用是驱动这些陆块漂移的“引擎”。大洋板片向欧亚大陆的持续俯冲作用,使得处于大洋另一侧的冈瓦纳大陆被动陆缘发生裂解,进而形成新的大洋。由于持续的俯冲作用,老的大洋不断消减并最终导致裂解的陆块与欧亚大陆碰撞,同时裂解的陆块和冈瓦纳大陆之间新的大洋不断扩张。碰撞以后,俯冲作用从碰撞带跃迁至大洋内部产生新的俯冲带,从而使得俯冲“引擎”得以持续运转。多期次的碰撞-俯冲-裂解的转换,使大陆块体周期性地从冈瓦纳裂解并陆续的向欧亚大陆汇聚拼合。俯冲向欧亚大陆之下的大洋板片如同一列单程列车,不断地把陆块从冈瓦纳运向欧亚大陆,使得冈瓦纳不断减小,欧亚大陆持续增大。由于这些大洋板块均属特提斯,文章因此将其称之为“特提斯号”单程列车,其运行方向受俯冲方向控制,而驱动列车运行的是俯冲板块的重力作用。

 

图2 “特提斯号”单程列车循环运转模型
  (a) 洋中脊消亡后,俯冲板片拖拽作用于北侧的冈瓦纳大陆边缘致使其发生裂解作用; (b) 裂离自冈瓦纳的微陆块受俯冲作用的牵引,漂移并与欧亚大陆发生碰撞作用,该碰撞诱发了俯冲启始作用. 俯冲作用启动后,新的大洋中脊一定会随之消亡,从而会重复(a)中过程

  板塊運動的驅動機制是板塊構造理論誕生至今尚存在爭議的問題。該問題的討論仍將繼續,而特提斯的研究可以對這一問題提供新的思路與證據。此研究結果是“特提斯地球動力系統重大研究計劃”的一個工作模型,希望起到抛磚引玉的作用。(原文鏈接)

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