升降开合说构造

徐继山　徐文杰

编者按：又是一年“5·12”全国防灾减灾日。14年前的这一天，四川汶川发生里氏8.0级地震，近7万人丧生，1.8万人失踪，37万余人受伤。这场大地震给全国人民带来了巨大的损失和难以愈合的心灵创伤。如今，我们在缅怀逝者的同时，也应深刻地反思增强全民应急意识、提高全民自救互救能力的重要性。目前，地震预报仍是个世界性难题，只有科学认识地震，才能更好地去应对，减少灾害造成的损失。

“自从盘古开天地，三皇五帝到如今。”在古人的观念里，天地最初是一片混沌，是盘古用巨斧劈开的，而在他倒下后，身体的各个部位就化作了日月、山川、草木……

巧的是，地质学上也有“盘古”，它不是神仙，而是2亿年前的联合古陆。德国地质学家魏格纳认为，那个时候所有的陆地都是连接在一起的。正所谓“合久必分”，大地分裂成各大陆块四散漂移开来。从三叠纪开始，历经侏罗纪、白垩纪，最后进入新生代。在这一过程中，印度板块离开非洲，撞上欧亚板块，形成喜马拉雅山;阿拉伯板块撞上欧亚板块，形成阿尔卑斯山;分离运动也使非洲大陆裂开了一个大口子——变成了东非大裂谷;太平洋在扩张，在它周边燃起“战火”——这就是地震和火山。当然，还有一些小“冲突”在局部地区发生着。现今，陆地的表面看起来十分平静，实则暗流涌动，这就是“新构造运动”。

大陆漂移过程

那么，什么是新构造？它究竟新在哪里？对此，不同的学者给出了自己的看法。第一种观点认为，新构造是现今构造的基础，所以应该定位在第四纪之前的一段时间，比如新近纪到第四纪初这一段时期。第二种观点认为时间应该再近一些，把第四纪以来发生的构造作用称为“新构造”。持第二种观点的人较多，只是他们对具体的时间起点认识不统一，认为应该划归在第三纪的“末世”——上新世，甚至是中更新世才好。还有的学者认为，既然不好划分，就干脆不要时间界限，因为“新构造”这个概念之所以要创立，就是为了解释现代地质地貌的，换句话说，只要能影响现代地表的构造运动，都可以称作“新构造”。

综合以上的观点，就能得到一个一般性的定义了，即发生在晚新生代以来，对现代地质地貌产生主要影响的地壳构造运动，一般称为“新构造运动”。

如果你观察全球三维地形图，就会发现形态有平有皱、有高有低，就好像被盘古之巨手如揉泥般塑造过一样。这是怎么回事呢？马杏垣院士在《解析构造歌》中解释道：新构造运动一共有4种方式——升、降、开、合。升降，就是大地在垂直方向上的隆起和拗陷，而开合就是板块之间的聚合和分离。

新生代（古近纪、新近纪、第四纪）地质年代序列图

所谓“隆起构造”，是指地壳在长期上升作用下形成的整体抬升。一般来说，它的范围比较大，核部上升幅度大于周缘，表面很像一个鼓起来的大面包。这种隆起又叫“挠曲变形”。它的周缘因为挣脱沉重的地壳而表现为断层，而它的顶部也因为表面的拉张而出现局部的下陷。比如，台湾中央山脉隆起，就表现为一系列的地表断裂。

地球上大部分高原和中小型山脉就是这样隆起的。比如，素有“聚宝盆”之称的鄂尔多斯高原，下面埋藏着丰富的石油、天然气、煤炭等资源。这些化石能源是海洋中的有机物在特定的环境中演变而成的。这里曾经是一片汪洋 （中生代以前），在中生代时，受挤压作用而慢慢隆升。这种挤压力越积越大，在古近纪（新生代早期）时被释放出来，这里就慢慢变成了高原。隆起构造还有另一种形式。斯堪的纳维亚半岛在冰期时负载着厚约3000 米的冰川，暖期来临时，气候变暖，冰川消融，半岛就像摁下去的弹簧一样弹了起来，形成了高地。据科学家推算，在过去两万年里，它足足隆升了1000 米，现今依然在持续长高中。此外还有青藏高原，它的隆升作用是印度板块俯冲的直接结果。

鄂尔多斯隆起构造（图片来源：中国国家地理）

拗陷構造与隆起构造相对。拗陷构造是在长期的下降运动过程中形成的，它的地表面一直处于较低的海拔，表现为盆地和平原。

以渭河盆地为例，它被夹持在鄂尔多斯地台和秦岭褶皱带之间，在这夹缝中存在下来，靠的就是“以柔克刚”的策略。在古近纪时期，也就是当鄂尔多斯地台在隆起的时候，它一直在拗陷。那么，这种拗陷的动力来自哪里呢？追根溯源，是由于它的深部上地幔物质隆起造成的。有些人可能觉得很奇怪，既然深部的物质向上隆起，为什么地表反而拗陷了？这不科学！其实，这种所谓的“隆起”可以理解成“侵入”——深部高温高压的熔融物质侵入到上部地层，给盆地来了个釜底抽薪，下部地层空了，上部地层自然就会一直向下拗陷。

华北平原其实也是一个拗陷盆地。在新生代时期，尤其是始新世至渐新世，太平洋板块开始施展力量，向欧亚板块俯冲，形成了一系列北北东向（方向在北到北东之间）的褶皱带。但是，在随后的喜马拉雅造山运动时期，又轮到印度板块施展力量了，南北挤压作用增强，造成华北板块向东“逃逸”，从而开启了拗陷作用的历程。先挤压一下，形成了华北平原的基底;再拉一下，接受沉积，又让华北平原更平、更厚。

当然，自新生代以来，还有其他类型的拗陷，比如，板块之间的压陷作用造就了四川盆地和柴达木盆地，还有板块俯冲造成的弧前盆地，等等。

合，是指板块之间的聚合，它强调的是地壳水平运动造成的地层变形。在这种作用下，能够形成褶皱山脉、逆断层等构造现象。

在喜马拉雅造山运动时期，印度板块、菲律宾板块、澳大利亚板块这三个“兄弟”板块联合起来向北运动，造成我国东部与西部地区不同的受力环境。其中，东部地区因为太平洋板块的“屈服”而自由伸展;西部地区则接受着印度板块的强烈挤压，形成一系列褶皱带。据统计，在这一时期，形成的大中型褶皱多达400～500个，它们有规律地出现在我国西部地区，大致为东西走向，显示出它们是受到了同样的力。其中，最显著的就是喜马拉雅构造带，原本泡在海洋中的地壳褶皱成了今天最高、最年轻的山脉。

北美大陆也有类似的特点。比如美洲西缘的科迪勒拉山系，它在新生代初期还比较平静，山头被侵蚀掉，山间盆地填满了沉积物。从上新世开始，受到太平洋板块的碰撞而褶皱成为纵贯南北的巨型山系。

北美大陆构造带

有合就有开。“开”就是板块之间水平方向上的分离。在这种拉张应力环境下，可以形成断块山和断陷盆地，甚至是大裂谷等地貌形态。

位于江西省九江市的庐山，长25千米，宽15千米，它的走向为北东—南西向。北宋诗人苏东坡曾形容庐山“横看成岭侧成峰”，为什么会这样？如何从地质学上解释这一现象呢？原来，庐山的“真面目”其实就是“断块山”——山的中央断块相对隆起、山的两侧断块相对下降，它的特点是山坡平直、陡峻、多悬崖，这是在拉张作用下形成的。实际上，早在燕山运动时期，这个地方就褶皱成了山脉。而在喜马拉雅造山运动时期，又受到伸展作用，从而形成了这种断块山。

当我国的庐山正在形成的时候，俄罗斯的贝加尔湖地区也在遭受着拉张作用，横向撕开了一个大口子，从内陆可以直接通到鄂霍次克海。进入第四纪后，这里又闭合了，演变成一个神秘莫测的湖泊——贝加尔湖。据说，贝加尔湖最深处达1600多米，那里还生活着海洋生物——或许它们就是在大地裂开的时候，结伴游过去的。

地球上最大的一个裂谷，当数东非大裂谷，它长约6000千米，宽约30～100千米，像一个拉长了的“之”字，贯穿了整个非洲。它也形成于第三纪，而且一直在裂开，按照现在的速度推算，再过2亿年，这里就会形成世界上的第五大洋。

总而言之，地壳的垂向运动，形成了升、降构造;地壳的水平运动，形成了开、合构造。那么，现今大地运动到底以垂直运动为主，还是以水平运动为主呢？地质学家也有不同的观点。不过，在这4种新构造运动类型中，我们可以看到升中有降、降中有升、开中有合、合中有开，它们是彼此联系的。至此，可以把全球新构造运动的情况总结一下——自晚新生代以来，各大陆的漂移趋势是“以开为主，局部挤压，有升有降”。又所谓“分久必合”，再过两三亿年，或许地球的各大板块又会重新拼接在一起，形成一个新的超级大陆。

庐山

贝加尔湖地形图

感谢国家自然科学基金项目（42177123、42042054、41302249、42130706）、江苏省基础研究计划自然科学基金（SBK2022020012）、中国矿业大学教学研究项目（2021KCSZ34Y、2020YB20、2018ZX06）、中国矿业大学研究生教育教学改革研究与实践项目（2019YJSJG011）、国家一流专业建设点地质工程项目、江苏高校优势学科建设工程项目支持。