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5.2 板块活动简介

板块构造运动理论是地球科学的,或地质学的又一次重大革命。板块运动不仅可以用来解释地壳的构造,而且板块的碰撞带或缝合带也是地壳运动最为活跃的地带,构造上是“破碎地带”,褶皱、断层,尤其是深大断裂、大裂谷和火山、地震密集分布的地带,也是地球排气的集中地带。

巨大的太平洋板块朝西北、西及北的海沟俯冲推移。太平洋板块与欧亚板块和印度板块的汇聚速率,在日本-汤加海沟一带达到最大,可达9 cm/a。汤加海沟以南,日本海沟以北,汇聚速率递减,向南至克马德克海沟,向北至阿留申海沟减至7 cm/a左右。在马里亚纳和菲律宾海沟附近,海沟出现分叉现象,其间夹着菲律宾海板块,由于间夹板块处于环太平洋汇聚挤压带范围内,故其间并未出现离散型边界。欧亚板块与次级菲律宾海板块之间相对运动的旋转极在日本北海道东北,它们的汇聚速率在日本九洲附近为3~4 cm/a,向南逐渐增大,至我国台湾以南增大到7 cm/a以上。太平洋板块东边侧,沿秘鲁—智利海沟,次级可可板块和纳兹卡板块与南美板块相互对冲(俯冲和仰冲),其汇聚速率也在9 cm/a以上。

南、北美板块之间的加勒比板块与菲律宾海板块一样,也处于环太平洋汇聚挤压带内,同样也未见有离散型边界出现。加勒比板块的西界是中美海沟,东界是小安的列斯岛弧—海沟系,二者均属汇聚型边界,南、北两端均为转换断层,北端左旋,南端右旋。因此,加勒比板块向东仰冲于大西洋洋底之上。

欧亚板块南界西端为大西洋亚速尔三联点,从亚速尔到直布罗陀一线,非洲板块相对于欧洲板块左旋,其相互汇聚速率仅0.5 cm/a。自此向东为阿尔卑斯—喜马拉雅巨型纬向造山带,以北为欧亚板块,以南依次为非洲板块、阿拉伯板块和印度板块,它们相对挤压、汇聚,压缩速率自西而东逐渐增大,至印度板块西面的帕米尔楔,其汇聚速率为4.3 cm/a,向北偏西插入欧亚板块,至东面的阿萨姆楔,则以6.4 cm/a的汇聚速率向北东突入欧亚板块。由于两端向北推进的速率不一致、不对称,故在印度板块向北运动的同时兼有左旋动势。印度板块的这种运动性质是形成青藏高原构造形变的最重要因素。再往东过渡为印度洋东北缘的俯冲边界,沿爪哇海沟其汇聚速率为7 cm/a左右,至东南边缘则被新西兰转换断层所替代。阿拉伯板块与印度板块之间,在阿拉伯板块的西北缘和东南缘均为北东向的左旋转换断层,并以此与印度板块相分隔。

上述全球主要板块的相互协调和彼此关联,以及增生扩张和消亡压缩现象,集中体现为全球的三大巨型构造系,一是环太平洋深消减带板舌构造系,所环绕的太平洋面积占全球面积的1/4;二是太平洋增生带洋脊构造系,相当于环绕地球赤道两周的总长度;三是大陆碰撞造山带构造系,主要分布在北半球北纬20°~50°之间,是一个包括阿尔卑斯一喜马拉雅造山带在内,宽达2000~3000 km的环带。这3个具有全球尺度的巨型构造又具有以下变动特征。

1. 定向性

岩石圈板块总体向西漂移的定向性:根据J.B.明斯特(1978)和A.E.格里普(1990)等人的研究,北半球岩石圈板块运动矢量相对热点参考架都是向西漂移旋转的。南半球除印度洋、太平洋和非洲是向北运动的外,太平洋和大西洋洋脊,虽然以向两侧做离散运动为主,但洋脊西侧运动矢量明显大于东侧,因此,整体上仍然可以看作是向西漂移的。由于北半球较南半球向西漂移量较大,故在赤道附近可能存在着一个南、北半球相对运动的扭动带。目前整个岩石圈相对地幔做向西的整体运动已得到普遍的承认。

2. 非平稳性

岩石圈板块运动强度的非平稳性主要有3点依据,即:①大洋中脊的变格和跳位现象,以及热点轨迹走向的显著变化;②古地磁视极移曲线沿走向突然改变而分开;③岩石圈板块相对于热点,其运动速率发生过较大变化,比如北美、欧亚、非洲和南极洲板块早期的运动速率曾达到过8 cm/a,而现在的运动速率则为2 cm/a左右。地震活动的幕式特征也是板块运动非平稳性的反映。

3. 不对称性

岩石圈巨型构造系的不对称性:全球巨型构造系的空间位置和几何形式虽相互对称,但活动构造特征是相反的,故称反对称性。全球3/4的大洋和洋脊裂谷集中在南半球,那里有相当高的热流值,代表扩张型半球;相反,全球3/4的大陆和活动造山带则集中在北半球,那里有广泛的地震活动,代表压缩型半球,这与南半球形成鲜明对照。在以经度180°为中心的太平洋半球,其环太平洋消减带代表着压缩型半球,边缘环带为以东经180°为中心的环带;以经度0°为中心的大西洋半球,则在0°以西,呈面状分布着一系列纵向洋脊和裂谷,代表着纵张型半球,二者的反对称性特征亦相当明显。此外,在同一构造系内,也存在着明显的反对称性,如在环太平洋深消减带板舌构造系内,西太平洋的板舌倾角多数大于45 °,以至直立下插,而东太平洋的板舌倾角多小于45 °,在南美西岸可以低到8°~12 °,以至水平。西太平洋俯冲带为典型的沟—弧—盆系,而东太平洋俯冲带则属陆缘挤压造山带,弧后盆地不发育。西太平洋中脊裂谷和太平洋中隆裂谷,虽然在中、低纬度它们的走向都是南北向,转换断层也基本是东西向,但中脊两侧同一地质时代的海底磁条带的宽度并不相等,多数是东侧比西侧宽,反映两侧为不等速扩张,这是板块运动速率的反对称性特征。地球岩石圈板块的分布图哪图5.1所示。

图5.1 地球岩石圈板块分布图

七大板块是一级板块,它们一般包括陆地,也包括海洋。例如,太平洋板块基本上包括太平洋水域,但还包括北美圣安德烈斯断层以西的陆地和加利福尼亚半岛;南美板块既包括南美洲大陆,也包括大西洋中脊以西的半个大西洋的南部;北美板块既包括北美洲大陆,也包括大西洋中脊以西的半个大西洋的北部以及西伯利亚最东端的楚科奇地区,等等。

小板块是次一级的板块,其作用不及大板块,但小板块相对于邻接板块的运动还是非常显著的,在全球板块运动中具有不可忽视的作用。

地球表面被如上所述的厚度达80~100 km的二十几个大小不等的、准稳定的、接近刚性的岩石层板块所覆盖,这些板块以每年几厘米至十几厘米的速率在厚度达数百千米的低黏滞性软层上运动。

岩石圈板块包括了大陆和相邻大洋的一部分。例如,非洲板块除非洲大陆及其水下边缘部分外,还包括了大西洋的东南部、印度洋的西部,一直到这两个大洋的洋中脊轴带和地中海的东南部。只有几个板块,首先是太平洋板块几乎完全由大洋岩石圈构成。在大陆岩石圈和大洋岩石圈中划分板块的原因是它们具有动力学联系,即它们是作为一个整体运动的,在现代岩石圈构造中划分出了7个大板块和至少6个小板块。

在地质历史中,板块的数量、轮廓和分布是另外的情形。古板块界线是缝合带,它们沿着已消失了的大洋中脊和裂谷形成(如在格陵兰和北美之间),而在大陆内部沿着蛇绿岩缝合带分布。蛇绿岩是古洋壳岩石在地表的露头,由橄榄岩、辉长岩、玄武岩、硅质岩组成。蛇绿岩的存在表明在被缝合带分隔的大陆块之间,曾存在过洋壳、洋中脊和裂谷。 z8Zwic3KopHyyDpw5AioLEBoi9QCEqTRJb01n5FA+vP1/lJ4inipgADfPO0lV26A

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