顛覆海底擴張假說 我國科學家提出新大陸漂移模型

新大陸漂移模型-全球構造動力機制探索

梁光河

中國科學院地質與地球物理研究所

中國科學院礦產資源研究重點實驗室

本文為2016年第四屆地球系統科學大會報告內容

大陸板塊存在大規模水平漂移是地球上的普遍現象，但其漂移的源動力是什麼？傳統的解釋是海底擴張假說，但深海鑽探和地球物理觀測發現很多證據與此相悖。有必要對舊的假說進行改新。

1 新大陸漂移模型原理

超深鑽和地熱學推測大陸40Km之下溫度可達1200℃，大洋地溫梯度遠高於大陸。本文根據地球深部地溫的推測結果結合熱力學原理給出了一個新大陸漂移模型，即大陸板塊可以在熱力驅動下發生漂移，動力機制是大陸板塊運移劃開洋殼引起岩漿不斷上涌，在陸塊後面冒泡，巨大的岩漿熱動力推著板塊往前跑。邏輯很簡單：大陸板塊運動中其前面處於擠壓環境，地下深處的岩漿無法外泄，其後面處於開放環境，地下深處的岩漿上涌，推動大陸板塊向前運動。推測洋中脊是大陸板塊相互旋轉帶動洋殼產生的裂縫，同時出現大量羽狀排列的切割深達洋殼的平移斷層。

大陸漂移過程中因深部處於部分軟塑狀態，在剪切力作用下，大陸板塊下部可能產生低角度拆離斷層，從而造成大陸板塊下地殼層的拆沉，在大洋中形成緩慢下沉的古板塊，與其它板塊碰撞造成深源地震。

大陸板塊的密度從淺到深是變化的，大陸板塊平均密度3.0g/cm3，上地殼密度約為2.7g/cm3，中地殼密度約為3.0g/cm3，下地殼密度約3.3g/cm3，上地幔密度約3.3g/cm3，因此一旦大陸板塊下地殼發生拆沉，因其密度與上地幔相當，在高溫高壓作用下會發生相變，密度逐漸增大，造成該大陸殘片的緩慢下沉。研究表明日本到我國東北部的深源地震就是一個叫Izanagi的呈三角形的拆沉古大陸殘片與歐亞板塊深部物質碰撞的結果。推測南美洲東部也存在一個拆沉的長條形古大陸殘片，其與南美洲大陸板塊碰撞造成該地區的深源地震。

該模型說明大陸板塊在漂移過程中前端類似一個推土機，會造成大陸板塊的增生，同時部分大陸板塊在熱力不平衡條件下，可能會出現下地殼的拆沉，使得大陸板塊在漂移過程中出現消減。也就是說大陸板塊在漂移中既會增生也會消減。

我們可以形象地把大陸漂移比喻成「平底熱鍋里的黃油會自己跑」。這個運動過程是基於大陸板塊首先發生裂解，產生了一個裂縫和岩漿上涌，在初始階段，大陸漂移與海底擴張一致，但洋中脊噴出的岩漿很快會被海水熄滅，因此海底擴張不能持續，但大陸板塊漂移後在其後面持續不斷地湧出岩漿並不斷被海水熄滅，這個熱力推動過程才能持續推動大陸板塊向前漂移。

圖1 新大陸漂移模型，A是大陸板塊漂移前的狀態，B是大陸板塊漂移後的狀態，C是大陸板塊發生拆沉後的狀態

2 模型基本特徵

該模型有如下特徵：

（1）大陸板塊的最前方因受到擠壓高溫產生地殼流（圖1中灰白色部分），洋殼隆起（類似擠牙膏）形成淺海環境；

（2）大陸板塊前部會產生逆沖斷層、造山帶、火山帶、地震帶；同時由於地殼流的上涌會在大陸板塊前部的部分地區出現伸展構造；在大陸板塊後部產生巨厚沉積和正斷層；

（3）大陸板塊尾部會有拖尾隆起，可能留下火山島鏈、大陸碎片遺撒物。

3 實際例證

這些特徵在當前地球的板塊上都能得到體現，如印度板塊目前正在向北漂移，這個漂移過程與新大陸漂移完全吻合（圖2，3），該模型也合理地解釋了馬爾地夫島鏈的成因機制以及附近的大陸板塊殘片。同時該模型也能合理解釋紐西蘭、冰島、日本、台灣陸塊的成因及西北太平洋島弧成因。

新大陸漂移模型能合理解釋大洋中存在的諸多地形地貌特徵，也能合理解釋太平洋中那些線狀火山島的成因機制。推測它們曾經是大陸板塊漂移後留下的軌跡和薄弱地帶，在泛大陸裂解後，因歐亞大陸向東北漂移，美洲板塊向西漂移，同時澳大利亞板塊向北漂移，因此太平洋洋殼深部總體呈現一種受壓環境，這些板塊前端的高壓地殼流（或岩漿）在那些薄弱地帶被擠出，形成一系列線性火山島。

圖2 新大陸漂移模型與印度板塊漂移狀態吻合

圖3 孟加拉灣高解析度人工地震勘探揭示的深部結構與新大陸漂移模型吻合

該模型也能合理解釋全球地震帶分布特徵，環太平洋地震帶是由於其處於大陸板塊的前方，整體處於擠壓環境，易於積累能量而發生大震，而環大西洋則處於大陸板塊漂移的後方，整體處於拉伸開放環境，不易聚集能量而無大震。特提斯地震帶主要是由於當前非洲大陸板塊整體向北漂移伴隨輕微右旋，並與歐亞碰撞的結果。也就是說大陸板塊運動的前方是地震帶，而其後方則無地震帶。

總之，該新大陸漂移模型是一個全新的地球動力學假說，它能對全球的構造特徵及其空間分布規律和構造演化過程作出解釋；其所依賴的動力因子既有足夠的能量，又能合理說明構造變形場的特徵；該模型也符合物理學的基本原理和地球內部物質的物理-化學性質。

來源：梁光河科學網博客

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