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岩石圈南北逆时针大回旋与青藏高原成因

2021-07-21赵大咏刘石年

四川地质学报 2021年2期
关键词:岩石圈北半球拐点

赵大咏,刘石年

岩石圈南北逆时针大回旋与青藏高原成因

赵大咏1,刘石年2

(1.岳阳市民政局,湖南 岳阳 414000;2.中南大学地学院,长沙 410083)

反驳了传统的青藏高原隆起“印度板块碰撞成因说”。洋壳流力学认为,持续不断的海底扩张运动至今推动亚欧大陆作自南向北的漂移,但在北半球遇到大陆漂移极限带后,不能继续北进。由于不同区域的海底扩张力大小不一致,太平洋、印度洋、大西洋三大洋壳流相互形成力差,扩张力作用最大的太平洋洋壳流推动不能继续北进的亚欧大陆,以印度板块北端为支点,向力作用较小的方向作转向运动,使岩石圈物质形成自东向西的南北大回旋运动;在大回旋运动中形成堵点和拐点,产生全球地质运动力作用最大的区域,导致青藏高原的隆起。需要强调的是,本文并非否认印度板块在青藏高原隆升中的重大作用,只是指出:仅仅靠印度板块的碰撞力量并不足以产生如此雄伟的青藏高原。

海底扩张;漂移极限带;板块;参考架;洋壳流力差;堵点;拐点

传统的主流观点把“青藏高原隆升成因”简单地归于印度板块的碰撞,这就好像是鸡蛋碰石头,鸡蛋没事,石头碎了一样有趣:弱小的印度板块没隆起,倒是强壮的亚欧板块隆起了,并有所谓“双层地壳”之说。但其中的疑问及反对意见很多,特别是板块相互碰撞的地方,为什么独有印度板块产生的力量能够形成如此雄伟的青藏高原?仅仅只从印度板块碰撞的角度去解释青藏高原的成因是不够的。青藏高原绝大多数在我国境内,我国学者得天独厚有着非常丰富的研究资料。已故中南大学院士陈国达不仅提出“地洼学”这种杰出的地质理论,并且发现了许多传统地质理论的错误,并想提出一种新理论进行修正。据陈国达(1996)的研究表明,根据两板块聚汇接合的时间与青藏高原开始隆起的时间比较来看,隆升运动的原因并不直接在此。这两个事件实际上无论在时间上还是在力学上,都没有直接的因果关系。在此研究基础上,我国学者运用“洋壳流力学”分析高原隆升成因,与传统的“印度板块碰撞说”相比,相同之处是都以海底扩张理论为基础;不同之处是“洋壳流力学”把海底扩张运动分析得更细致,从而得出不同的相互力作用因素及运动轨迹。限于篇幅,本文主要分析现代洋壳流相互力作用对青藏高原隆起的影响,而青藏高原隆起时间的分析则在后续洋壳流历史变迁中讨论。

1 岩石圈物质南-北半球逆时针大回旋运动的重大意义

1.1 HS2-NUVEL1与NNR-NUVEL1参考架

1.1.1 参考架实现的途径

板块的绝对运动,是指板块相对深层地幔的运动。相对于深层地幔平均位置固定的框架,称为板块的绝对运动参考架。这种参考架可通过以下两种途径实现(Argus et al.,1991;Minster,et al.,1978):

1)热点参考架。威尔逊(Wilson)摩根(Morgan)曾假设:在地幔中存在一系列热点,其位置相对深层地幔固定。板块相对于热点的运动即称为板块的绝对运动,可通过测量跨越热点的火山链的年龄和长度得到。

图1 全球各板块的运动速度和方向

图中粗箭头代表在NNR-NUVEL-l中板块相对于平均岩石圈参考架的速度,细箭头表示在 HS2-NUVEL1中板块相对热点参考架的速度(Argus et al,1991)

2)岩石圈无整体旋转(No-Net-Rotation)参考架。该假设认为:如果岩石圈与软流圈的耦合是侧向均匀的,并且板块边界的力矩对称作用于两个相邻板块。则岩石圈无整体旋转(或称为平均岩石圈)参考架就是相对于深层地幔不动的参考架,板块相对于该框架的运动就是板块的绝对运动。已知全球各主要板块的相对运动欧拉矢量和板块边界位置,即可导出各板块相对于该框架的绝对运动。

1.1.2 两种参考架对比的意义

基于热点参考架,Gripp和Gordon(1990)导出了一个板块绝对运动模型HS2-NUVEL1;基于平均岩石圈参考架,Argus和Gordon(1991)导出了另一个板块绝对运动模型NNR-NUVEL1。通过这两种参考架的对比,可发现岩石圈很多重要的运动:

1)岩石圈的西向漂移。两种参考架标定的板块运动基本一致;但实际上NNR-NUVEL1相对HS2-NUVEL1存在一个指向为49°S,65°E,角速度为0.33/百万年的右手旋转,即平均岩石圈相对于热点参考架有整体的西向漂移,即岩石圈发生了不同程度的相对于地幔的西向漂移(图1)。

2)初始洋壳流的偏东运动。从岩石圈的西向漂移还可进一步推出,当地幔物质从海岭顶部开裂处涌出转变为初始洋壳流时,在开始作自南向北运动的同时,因惯性作用相对地壳形成偏东运动,形成南-北偏东洋壳流。如南太平洋洋壳流首先作自南向北偏东运动(叶叔华,1997)。

3)南、北半球的扭动。比较平均岩石圈参考架相对于热点参考架的西向漂移量,可发现北半球的漂移量大于南半球的漂移量,所以大致在赤道附近存在一个南、北半球相对运动的扭动带,西南太平洋一系列北西西向构造及其相应的左旋扭动,欧亚大陆南缘北西西向构造的优势发育,北美与南美大陆之间可能的左旋错动,印度板块与澳大利亚板块在赤道附近的可能错动,都可能是赤道左旋扭动带的具体表现。另外,从HS2-NUVEL1模型中可看出,印度洋和大洋洲存在显著的向北或向北东方向的运动、白令海-北美洲存在向南西方向的相对运动,以及南、北半球西向漂移中矢量线存在波状摆动。

4)岩石圈南-北半球逆时针大回旋运动。从图1细箭头所示板块相对于热点的运动中可看出:在太平洋板块区域,洋壳物质作自东南向西北的运动;在亚欧板块,陆壳物质则由自东南向西北的运动逐渐转变成了自东北向西南的运动;到了南美洲和北美洲板块里,则都是明显的自东北向西南的运动了。这表明,地壳岩石圈相对于地幔作西向漂移的同时,并没有作简单的自东向西的平移,而是同时存在南-北半球逆时针大回旋的连续运动。

1.2 赤道南、北扭动左旋带的成因

下面把现代太平洋、印度洋和大西洋三个区域联系起来(赵大咏等,2020)、(赵大咏等,2021)(赵大咏等,2007),探讨它们的相互力作用对地质运动的影响,更能体现全球地质运动的整体性。

1.2.1 南美与北美大陆左旋错动成因

1)南美洲西、东侧受力分析。在南美洲西侧,从南磁极与别林斯高晋海之间海域出发的北太平洋洋壳流,首先作南-北偏东运动,当行进到赤道附近时,直接冲击南美洲,对南美洲产生向东的推力。在南美洲的东侧,一股洋壳流从南极洲南设得兰群岛与0经度之间的海域出发南大西洋洋壳流,首先作南-北偏东方向运动,不是冲击南美洲,而是在赤道附近直接冲击非洲大陆,与北太平洋南-北偏洋壳流东大致平行,相互不产生反作用力(图2a、d)。

2)北美洲西、东侧受力分析。在北美洲西侧是北太平洋南-北偏西洋壳流,大致与北美洲平行,不直接向北美洲俯冲。在北美洲东侧,有佛得角海盆南-北偏西洋壳流的冲击,产生较大的作用力,推动北美洲向西运动(图2a、d)。

根据上面南、北美洲西、东侧洋壳流作用力的对比看出,南美洲主要受南太平洋南-北偏东洋壳流向东的推力,而北美洲主要受佛得角海盆南-北偏西流向西的推力,造成北美洲呈西北-东南走向,南美洲呈东北-西南走向,北美洲地理位置相对南美洲偏西,形成北美洲与南美洲大陆之间存在左旋错动。

1.2.2太平洋洋壳流的左旋运动

在分析太平洋区域洋壳流运动路线时谈到,从南磁极与别林斯高晋海之间海域出发的南太平洋洋壳流,首先作南-北偏东运动,当行进到赤道附近时,受南、北美洲的阻挡后,又转为南-北偏西运动继续北上。当这股北上洋壳流又与亚洲东北部相遇后,产生分支,除一部分转变为亚洲北上洋壳流进入北冰洋后,另一部分流转为亚洲南下洋壳流,顺亚洲东南岸自东北向西南方向运动,直至班达海(图2a、b)。所以整个太平洋洋壳流可视作逆时针左旋运动,造成西南太平洋一系列北西西向构造及其相应的左旋错动,欧亚大陆南缘北西西向构造的优势发育。

图2 三大洋区域洋壳流运行路线

1.2.3 印度地壳与澳大利亚地壳赤道附近错动成因

在分析印度洋区域洋壳流的运动路线时谈到,从南极附近海域出发的印度洋洋壳流,首先作南-北偏东运动,在赤道附近与澳大利亚大陆相遇,推动印度洋和大洋洲形成向北或向北东方向的运动。印度洋南-北偏东洋壳流受澳大利亚大陆阻挡后,转为南-北偏西洋壳流,又推动印度地壳作偏西运动,于是形成印度板块与澳大利亚块板在赤道附近的可能错动(图2c)。

从上面的分析可看到,在太平洋、大西洋、印度洋三大洋中,南-北洋壳流从南半球出发时,首先作偏东运动。当运行到赤道附近时,三大洋的偏东洋壳流分别受南美洲、非洲和澳大利亚的阻挡,均转变为南-北偏西洋壳流,这样,在北半球的南-北洋壳流多为偏西运动,形成赤道南、北左旋扭动带,使南、北半球西向漂移中矢量线存在波状摆动。

1.3 岩石圈物质南-北半球逆时针大回旋运动成因分析

1.3.1 大陆漂移北半球极限带

海底扩张运动产生的自南向北的动力,至今仍然推动大陆持续漂移。按常规的推理,经过上亿年大陆的不断自南向北的漂移,北极区域应当全部都是陆地,至少北冰洋的范围目前由四周向中间不断缩小,但这种现象却不存在!这表明,当大陆漂移到一定的区域后,再也不能继续整体北移,形成大陆漂移北半球极限带。极限带的成因在这里不作讨论,为便于后面的研究,先作一个事实认定。

1.3.2 三大洋壳流作用力大小对比

当洋壳流的力作用大小不同时,相同地质结构形态的大小就不同。当洋壳流力作用较大时,产生的结构规模也较大;反之,则较小。根据这点,可通过对比相似构造形态的大小,来分析不同区域洋壳流作用力的大小。

把太平洋与印度洋、大西洋的地貌形态进行对比:环太平洋构造系在地理分布上环绕太平洋边缘,与火山、海沟、岛弧和海岸山脉相伴随,为全球巨型构造岩浆活动带和成矿带,从南美洲南端的合恩角起,沿逆时针方向至新西兰,总长近40000km。环太平洋构造系横跨150°经度,所环绕的太平洋面积占全球表面积的四分之一强,可见它是一个具有全球尺度的一级构造系。太平洋区域海岭比印度洋、大西洋区域的雄伟,表明从太平洋区域软流圈上升至岩石圈的地幔流较多;太平洋区域的海沟比印度洋、大西洋区域的要大、要长、深得多,多得多,表明太平洋区域洋壳流流量远大于印度洋、大西洋区域,说明太平洋与大西洋、印度洋洋壳流的作用力存在较大差异。太平洋洋壳流由于作用力较大,对其东西两侧的陆壳挤压力也较大,使太平洋面积远比印度洋、大西洋大。

1.3.3 亚欧大陆东、西侧洋壳流力作用差异的影响

亚欧大陆受大陆漂移北半球极限带的阻挡,不能继续向北漂移。在此时,它的东侧受太平洋洋壳流较大的力作用,西侧受大西洋洋壳流较小的力作用,造成亚欧大陆东侧与西侧受到的力作用是不相等的。东侧的太平洋洋壳流力作用比西侧的大西洋洋壳流要大得多,同时整个太平洋流是沿逆时针左旋运动。因此,亚欧大陆受挤压只好逆时针向力作用较小的西北方漂移。由于亚欧板块不能继续向北冰洋运动,因此逐渐转变为自东北向西南的运动,这又挤压大西洋区域的陆壳逆时针方向向西南方向运动;大西洋区域的洋壳物质进一步挤压南美洲、北美洲板块的物质逆时针向西南方向运动,产生一系列跨越南、北半球的连锁运动,形成地壳岩石圈物质自东向西的南-北半球逆时针大回旋。

2 青藏高原地震时空规律分析

按正常情况,岩石圈物质自东向西的南-北半球逆时针大回旋运动(以下简称“大回旋运动”),就是一个从亚洲东岸→欧洲→北、南美洲的圆弧形,但实际上,在运行过程中形成了一个大“堵点”和两个“拐点”,由此产生许多鲜明特点的地质现象。

2.1 地震时空变化规律

2.1.1 大回旋运动的地震关联区

大回旋运动导致北半球自东经105°向西至西经15°,北回归线至北纬60°之间的亚欧板块,由“自南向北”运动逐渐形成“自北向南”运动,其南侧与仍在作“自南向北”运动的印度板块、非洲板块的北侧相遇,相互对峙挤压,由此产生“堵点”隆升运动,形成了从青藏高原、伊朗高原、小亚细亚半岛、阿尔卑斯山脉、伊比利亚半岛这一线的山脉高原。不同板块之间相互碰撞挤压,在交汇处形成山脉很正常,但这个分析的主要意义有三个:一是进一步揭示青藏高原至伊比利亚半岛这一线山脉高原成因的关联性;二是与传统的观点不同,过去认为这些山脉的形成,仅仅是印度板块、非洲板块“自南向北”主动向亚欧板块挤压,似乎亚欧板块是被动受力的;而新的观点是这个区域的亚欧板块其实在作“自北向南”的运动,也主动向印度板块、非洲板块挤压,这两股方向完全相反的力都在向对方主动“进攻”,这就比单纯的只有印度板块、非洲板块“自南向北”挤压的力作用就要大得多了;这也是青藏高原下面没有印度板块的原因;三是推导出一个地震关联区,下面将作进一步分析。

2.1.2 关联区地震发展时空规律的预测

可以设立几个参考点,如:

1)以大回旋运动是自东向西运动为参考点:关联带地震由东向西发展,且强度自东向西不断减弱。如,根据近几十年来地震发生情况来看,中国云南发生地震后,往往中国四川、中国新疆、阿富汗、伊朗、土耳其等地也发生地震,较少出现地震向东发展的情况;同时,如中国发生强震后,伊朗不久也会发生较大的地震,土耳其也会发生一定的地震,但更西的欧洲部分则很少发生较强地震了,地震强度基本自东向西不断减弱。

2)以“堵点”为参考点:在青藏高原、伊朗高原、小亚细亚半岛、阿尔卑斯山脉、伊比利亚半岛对峙这一线等堵点区域较易发生地震,且强度较大。而在非堵点区域发生地震的概率较小,且强度也较小。

3)以地震深度为参考点:大回旋运动由来自上地壳浅层的三大洋壳流相互力作用形成的,因此该区域地震深度主要以发生在浅层为特点。

4)以地震强度为参考点:由于该区地质运动位于力作用最大的太平洋洋壳流的影响区域,其形成的地震强度相对较大。

根据上述参考点,可对关联区的地震作出一定的预测。如当中国西南部某地发生地震后,对关联的区域自东向西必须重点加强相应的地震预测及防灾准备。

2.1.3 帕米尔高原“拐点”及其产生的后果

由于印度板块“自南向北”的碰撞,大回旋由“自南向北”转为“自北向南”运动的时候,在帕米尔高原处形成一个“拐点”。在“拐点”的东侧,亚欧板块作“自南向北”运动;在其西侧则转变为“自北向南”运动。正如一根软水管发生强烈弯曲,会使水运行受阻发生膨胀一样,帕米尔高原“拐点”破坏了大回旋运动圆弧的完美性,自东向西的运动受阻不畅,导致“拐点”东侧的物质,在“堵点”已产生隆升运动的同时,进一步增加了滞积隆升效应。

2.2 青藏高原地震特点

2.2.1 “高原物质东流说”

有人提出了青藏高原物质东流的假设(环文林等,1979);(Molnar,1989):在青藏高原的东边界、西边界和北边界都存在着一些大规模的走滑断层,即阿尔金断层、鲜水河断层和喀喇昆仑断层。其中只有喀喇昆仑断层是右旋的,其余均为左旋走滑断层。红河断层附近的地震为右旋走滑断层运动,这与红河断层的运动形态相一致,这意味着红河断层可能是向东南方向扩展的青藏高原的南边缘。事实也是如此,红河断层南侧的海拔高度比其北侧要低得多。这种走滑断层及其运动状态可以作为青藏高原物质东流假设的有力支柱。青藏块体在遭受强烈的北北东向推挤作用时,由于岩石圈物质的流展,派生出向东的运动,造成一系列近南北向地堑系,使东部的川滇块体以每年8mm速率向南东东运动,其边界的断裂带具有压剪性质,其中的鲜水河断裂带为左旋走滑,平均滑移速率为3~8mm/年,而红河断裂带则以右旋为主,平均滑移速率为5mm/年(图3)。

图3 青藏高原物质东流示意(曾融生等,1992)

2.2.2 青藏高原地震深度及区域分布特点

1)地震深度的特点。青藏高原是当今世界上大陆内部地震活动最高的地区。Chen(1983)根据WWSSN长周期远震记录,采取P波和SH波的波形拟合方法,研究了1966—1980年间发生在青藏高原及其周围地区的11个震级大于 6.5级的地壳地震的震源深度。结果表明,除一个发生在兴都库什的地震的震源深度为22km以外,其余10个地震的震源深度均不超过12km。Molnar和 Chen(1983)采用P波波形拟合方法研究了1962—1976年间发生在青藏高原的16个地壳地震,结果指出,这16个发生在青藏高原的主要地震的震源深度全部小于15km。上述研究结果给出了青藏高原地震震源深度分布的总体图像:在青藏高原及其周边地区,绝大多数较大地震都发生在地壳内,并且这些地震都集中在上部地壳,深度不超过20km,而下部地壳几乎是无震的。

2)分布区域的特点。依地震记录,地震活动水平很高的地带主要位于高原的周缘,而中部地震活动水平相对较低。例如,北缘有昆仑强震带,南为喜马拉雅烈震等,东有巴颜喀拉强震带,而藏北地洼区则为中强震区(陈国达,1996)。

2.2.3 汶川地震的特点

以中国地震局2008年5月18日公布的12日四川汶川地震特点为例:

1)高原物质向东缓慢流动,在高原东缘沿龙门山构造带向东挤压,遇到四川盆地之下刚性地块的顽强阻挡,造成构造应力能量的长期积累,最终在龙门山北川-映秀地区突然释放。

2)逆冲、右旋、挤压型断层地震。发震构造是龙门山构造带中央断裂带,在挤压应力作用下,由南西向北东逆冲运动;这次地震属于单向破裂地震,由南西向北东迁移,致使余震向北东方向扩张;挤压型逆冲断层地震在主震之后,应力传播和释放过程比较缓慢,可能导致余震强度较大,持续时间较长。

3)浅源地震。汶川地震不属于深板块边界的效应,发生在地壳脆—韧性转换带,震源深度为10~20km,因此破坏性巨大。

2.2.4 “勾住效应”与“横断山脉拐点”的形成

1)青藏高原地理特点对力作用的影响。由于青藏高原、印度半岛、中南半岛三者相互连在一起,青藏高原南面是印度半岛,其东南侧是中南半岛与之相联;印度半岛在东面也与中南半岛相连。当其中一方受力时,就会对另两方产生明显的影响。

2)不同方向洋壳流应力相互作用。从洋壳流分布和运动来看,在青藏高原南面,印度洋洋壳流对青藏高原南侧产生自南向北的强大应力;在青藏高原东面,是北太平洋南-北偏西洋壳流对亚欧板块产生的自东南向西北的力作用;另外,北太平洋南-北偏西洋壳流受亚洲大陆阻挡,产生亚洲南下洋壳流,对中南半岛产生自东北向西南的力作用(图2-a、b、c)。因此,亚欧板块实际“勾住”了印度板块,造成亚欧板块自东南向西北、自东北向西南和印度板块自南向北力作用等这三股力相互作用在一起(图4)。

图4 横断山脉断裂成因受力分析

注:①北太平洋南-北偏西洋壳流自东南向西北的力作用②亚洲南下洋壳流自东北向西南的力作用③印度板块自南向北的力作用④青藏高原物质东流的运动方向○为横断山脉受压切力作用断裂点位置

3)三股力作用大小的对比。印度洋洋壳流推动整个印度板块运动,北太平洋南-北偏西洋壳流推动整个亚欧板块产生大回旋运动,而亚洲南下洋壳流只是北太平洋南-北偏西洋壳流一个小分支,可见亚洲南下洋壳流力作用最小。

4)“高原物质东流”的成因。这三股不同方向力作用的交叉点正在横断山脉,横断山脉因而发生了强烈弯曲,形成一个“拐点”,弓背部分因弯曲产生张力而断裂,于是高原物质从断裂处流出,因此,此处极易发生地震;同时力作用向相对薄弱的亚洲南下洋壳流的方向释放,形成“高原物质东流”的现象,这是汶川地震发生的根本原因。

5)“帕米尔高原”处和“横断山脉”两个拐点的对比。相同点:两个拐点都导致了大回旋运动的运行不畅,力作用在拐点滞积。不同点:由于中南半岛东、南、西侧均为海洋,在多个洋壳流的力作用下,其地质运动的可移动空间相对较大,所以横断山脉拐点的曲率更大,出现明显的大断裂现象,导致青藏高原物质东流。帕米尔高原四周都是陆地,其地质运动的可移动空间相对较小,拐点相对曲率较小,断裂现象没有那么显著。

2.3 青藏高原成因

我们都知道世界最高峰“珠穆朗玛峰”在哪里。假如不知道它在哪里,如果你充分了解“洋壳流力作用”理论,就可以方便地推导出“珠穆朗玛峰”的具体位置。下面以“寻找珠穆朗玛峰”为例,综合《太平洋洋壳流运动对地形地貌的影响》(赵大咏,2020)、《印度洋、大西洋洋壳流运动对地形地貌的影响》(赵大咏,2021)及本文这三篇论文,简单地介绍一种洋壳流力作用分析方法。世界最高峰肯定是全球地质运动力作用最大的点(以下简称“点”)。这个“点”不能瞎找,先得考虑用什么方法去找?先从哪块区域开始找?是以板块划分来找?还是以陆地与海洋的划分来找?是到南半球找?还是到北半球找?是到东半球找?还是到西半球找?洋壳流理论认为,既然地壳地质运动的动力来源于海底扩张,那么就直接以海底扩张力作用为依据,通过不断细化分类,对比不同区域洋壳流力作用的大小,逐步缩小区域来找出全球地质力作用最大区域,最后找到“珠穆朗玛峰”。

2.3.1 北半球挤压区的影响

海底扩张主要是从南半球出发,推动大陆向北漂移,整个南半球是扩张区域。由于北极漂移极限带的阻挡,北半球陆地形成了挤压状态,所以这个“点”产生于北半球的概率较大。

2.3.2 最大洋壳流力作用区的影响

太平洋洋壳流、印度洋洋壳流、大西洋洋壳流等三大洋壳流的力作用相比,力作用最大的是太平洋洋壳流,所以“点”形成于北半球的太平洋洋壳流力作用区的概率较大。

2.3.3 自东向西大回旋运动的影响

北半球的太平洋洋壳流作用区非常之辽阔,但由于存在自东向西大回旋运动,太平洋洋壳流与印度洋、大西洋洋壳流相互力作用,其“堵点”沿线形成了从青藏高原至伊比利亚半岛这一线的山脉高原,那么“点”形成于北半球的太平洋洋壳流作用区的西侧“堵点”这条山脉高原线上的概率较大。

2.3.4两个拐点之间的挤压影响

“堵点”形成的这条从青藏高原至伊比利亚半岛这一线的山脉高原,本来够堵了,但却又形成了“横断山脉”与“帕米尔高原”两个“拐点”,是堵上加堵了。由于“横断山脉拐点”与“帕米尔高原拐点”的存在,导致大回旋运动运移不畅,力作用在两个拐点之间滞积,形成“自西北指向东南”和“自东南指向西北”两股方向完全相反的水平力作用的挤压,拐点之间的物质在大回旋“堵点”一线已形成山脉的基础上,进一步隆起,并向西南、东北两侧方向推进。从图3可清晰地看到这种力作用的存在:

1)No.3、No.9、No.10显示出两个拐点受到西北-东南方向的挤压力作用;No.2、No.7、No.8显示出青藏高原整体上,在西北-东南方向的挤压力作用下,高原向西南及东北两个方向扩展。青藏高原地震深度为浅层特点,是因为大回旋运动由来自上地壳浅层的三大洋壳流相互力作用形成的。

2)No.1、No.6显示青藏高原由内向外,向西、东方外扩展;No.4、No.11更显示出高原西侧外延与印度板块对抗。导致高原四侧形成雄伟的山脉,内部则力作用相对较小,地势相对较低的现象(图3)。

从以上分析来看,前述的多个影响累积起来,形成了全球地壳运动力作用最大的区域,从而导致青藏高原的产生,说明仅仅只有印度板块的挤压远不能形成青藏高原。这也说明,“点”形成于“青藏高原”上的概率较大。

2.3.5 高原不同区域力作用的影响

1)上面分析了“青藏高原”向西南及东北两个方向扩展,高原的外侧力作用相对较大,内部相对较小。故“点”存在于高原外侧的概率更大。

2)高原西侧与东侧相比,西侧是太平洋洋壳流与印度洋壳流相对抗;而东侧则只有太平洋洋壳流,可见高原西侧力作用更大,所以“点”存在于高原西侧的概率更大。

3)既然青藏高原是两个拐点之间形成,那么“点”存在于高原西侧两个“拐点”中间的概率较大。

4)“横断山脉拐点”与“帕米尔高原拐点”相比,还是存在力差。由于大回旋运动最大的力是来自南方的太平洋洋壳流,可推导出“横断山脉拐点”这一边的力作用更大,“点”存在于靠“横断山脉拐点”这边的概率较大。

由此可推导出,全球地质运动力作用最大的“点”,即“珠穆朗玛峰”的具体位置:应当在青藏高原西侧,与印度板块交界处,“横断山脉拐点”与“帕米尔高原拐点”中间,偏向于“横断山脉拐点”这边的区域存在的概率最大。事实确实如此!!!

3 结论

在《太平洋洋壳流运动对地形地貌的影响》(赵大咏等,2020)、《印度洋、大西洋洋壳流运动对地形地貌的影响》(赵大咏等,2021)中,主要分别从太平洋、大西洋、印度洋等三个不同区域分析了洋壳流运动对地形地貌形成的影响,而在本文则从全球整体的角度分析三大洋壳流的相互力作用对地形地貌形成的影响,如形成了岩石圈物质自东向西的南-北半球逆时针大回旋运动。再从大回旋运动的角度对青藏高原成因给出更合理的解释;同时,对“高原物质东流”进行了解释;对青藏高原等关联区的地震时空规律作了分析。可见,运用“洋壳流力学”分析地质运动,比“板块理论”不仅更方便细腻,而且能够合理解释的运动现象面更广。但是,关于青藏高原隆起时间方面的问题,如为什么时代越新,上升速度越快呢?这将在后继洋壳流的历史变迁研究中探讨。

陈国达.1996.地洼说学[M].长沙:中南工业大学出版社.

Argus D F,and R.G. Gordon. 1991. No-Ner-Rotation model of Current plate velocities incorporating plate motion model NUVEL-1, Geophys.Res. Lett., [R]. 18, 2039-2042.

Minster, J.B., and T. H. Jordon, Present-day, 1978. plate motions, J Gophys. Res, [R]83, 5331-5354.

Gripp, A.E. and R. G. Gordon, 1990. Current plate velocities relative to the hotspots incorporating the NUVEL-1 global plate motion model, Geophys.Res, Lett,. 17, 1109-1112.

Argus,D.F., and R.G.Gordon, 1991. No-Net-Rotation model of Current plate velocities incorpirating plate motion model NUVEL-1,Geophys. Res. Oett,. 18, 2039-2042

叶叔华.1997.运动的地球[M].长沙:湖南科学技术出版社.

赵大咏,刘石年.2020.太平洋洋壳流运动对地形地貌的影响[J].四川地质学报,40(02):189-195.

赵大咏,刘石年.2021.印度洋、大西洋洋壳流运动对地形地貌的影响[J].四川地质学报,41(01):13-18.

赵大咏,刘石年,吴奇良.2007.地震研究新方法——洋壳流理论简介[J].华南地震27(2):62-68.

环文林,时振梁,鄢家全,汪素云.1979.中国及邻区现代构造形变特征[J].地震学报.(02):109-120.

Molnar, P.and Chen ,W.P., 1983. Focal depths and fault plane solutions of earthpuakes under the Tibetau, J.Geophys., 88, B2, 1180-1196.

曾融生,孙为国.1992.青藏高原及其邻区的地震活动性和震源机制以及高原物质东流的讨论[J].地震学报.(14),增刊,534-563.

The Great Anticlockwise Gyration of the Lithosphere and Genesis of the Qinghai-Tibet Plateau

ZHAO Da-yong1LIU Shi-nian2

(1- Yueyang Bureau of Civil Affairs, Yueyang, Hunan 414000; 2- College of Geosciences, Central South University, Changsha 410083)

The traditional "plate collision theory" for the Qinghai-Tibet Plateau uplift is refuted in this thesis. According to the theory of oceanic crust flow, the continuous sea-floor spreading has pushed the Eurasian continent to drift from south to north so far, but the drift stops when it encounters the continental drift limit zone in the Northern Hemisphere. The difference of seafloor spreading forces in different regions results in a force difference between oceanic crust currents from the Pacific, Indian and Atlantic Oceans. The Pacific Ocean crust current with the largest spreading force promotes the Eurasian continent, which cannot continue northward, taking the north end of the Indian plate as the fulcrum and pushing the lithosphere material to forms a large north-south cyclic movement from east to west. The uplift of the Qinghai-Tibetan Plateau resulted from the internal compression in the southern margin of the Eurasian plate. It should be emphasized that this thesis does not deny the important role of the Indian plate in the uplift of the Qinghai-Tibet Plateau, but points out that the collision force of the Indian Plate alone is not enough to produce such a magnificent Qinghai-Tibet Plateau.

sea-floor spreading; drift limit zone; plate; reference frame; oceanic crust flow force difference.

2020-05-10

赵大咏(1972-),男,湖南岳阳人,研究方向:洋壳流力学

P541

A

1006-0995(2021)02 -0179-08

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.001

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