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【中国科学】沧海桑田,谁主沉浮?
2019-09-06 | 作者:转自:中国科学 | 【 】【打印】【关闭

来源:中国科学杂志社微信公众号  发布日期:2019-8-30 

     接侍以来,已见东海三为桑田——晋朝葛洪《神仙传·麻姑》

  数亿年来,地球表面的陆块分分合合,沧海可能变成桑田,桑田也可能变成沧海,海陆格局实实在在地发生着变化。

 

  图1 海陆变化动态图(来自网络) 

  众所周知,俯冲作用的结局是大洋消亡和大陆拼合,此过程不断重复最终可以形成超大陆。地球在至少自古元古代以来的演化历程中,存在超大陆周期性的聚合和裂解,然而何种机制导致超大陆周期性聚散仍然是一个悬而未解的科学问题。

  地球自5亿年以来,大量陆块从南方的冈瓦纳大陆不断裂解,相继形成原、古、新特提斯大洋。这些陆块随后陆续漂向北方的劳亚大陆,并与之发生碰撞拼合,形成全球最显著的大陆碰撞造山带,又称特提斯构造域。对源自冈瓦纳陆块的漂移历史,目前已建立了较为清晰的框架性认识,但上述大陆单向裂解-聚合的驱动机制却是特提斯研究中极具争议的问题。

  中国科学院地质与地球物理研究所万博等人在《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

  板块运动的驱动机制是板块构造理论诞生至今尚存在争议的问题。该问题的讨论仍将继续,而特提斯的研究可以对这一问题提供新的思路与证据。此研究结果是“特提斯地球动力系统重大研究计划”的一个工作模型,希望起到抛砖引玉的作用。(原文链接

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