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揭秘1亿年前东亚大碰撞

刘震生 //m.auribault.com 2013-11-01 来源：北京日报

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东亚地形图。（杨永太提供）

　　新闻背景

　　新一期的国际著名地学刊物《地学评论》发表了中国科学技术大学地球和空间科学学院杨永太教授的最新研究成果。该研究质疑了源自日本学者的传统学术观点：从3亿年前的二叠纪到现今，太平洋洋壳一直在俯冲东亚大陆边缘。并首次提出：在1亿年前的白垩纪，现今位于俄罗斯东南部鄂霍次克海以下的巨大陆块漂移到东亚边缘，碰撞了中国东部及日本，然后该陆块向北滑动到了当前所在的位置。这一重大碰撞事件极大地影响了整个东亚地区的地质演化和气候变迁。

　　传统观点认为古太平洋洋壳一直在俯冲东亚大陆边缘

　　地球表层的地壳主要分为两种，一种是大约30公里厚的陆壳，陆壳密度低而厚，我们现在生活的欧亚大陆上部就是陆壳；另一种是大约6公里厚的洋壳，洋壳密度高而薄，现在的太平洋海水覆盖的地壳主要是洋壳。但要注意，不是海水覆盖的地方就一定是洋壳，例如中国的东海、黄海以下是30公里厚的陆壳。

　　当洋壳与陆壳碰撞时，密度高的洋壳会俯冲到陆块以下，并深入到陆块下部的地幔。由于俯冲的洋壳向下弯曲，在俯冲带附近会形成深的海沟。海沟向陆的一侧会形成一个大的地质体叫增生楔，这个地质体堆积了从洋壳带来的深海沉积物和从陆内河流搬运来的陆源沉积物。

　　地球物理资料清楚地显示，太平洋的洋片正在俯冲东亚大陆边缘，而且这个洋片一直深入到了我国的内陆渤海湾地区。

　　3亿年以来，由于古太平洋长期俯冲东亚大陆，在大陆边缘形成了宽度很大的增生楔，这些增生楔逐渐使东亚大陆向洋的方向生长。现在我们看到的日本岛屿主要是由这些长期形成的增生楔堆积而成，中国东南台湾岛的部分岩石也是增生楔堆积物。由于日本主要是由长期发育的增生楔堆积而成，而增生楔的形成又是洋壳俯冲陆壳的产物，那么最自然的解释就是古太平洋洋壳一直在俯冲东亚大陆边缘。所以，地质学界普遍采用日本学者提出的古太平洋洋壳一直在俯冲东亚大陆边缘的观点来解释东亚的地质演化。

　　1亿年前内陆造山事件单纯用传统观点无法解释

　　但是，有许多地质事实是单纯用这个传统观点无法解释的，其中最明显的一条是发生在1亿年前的内陆造山事件。

　　地质研究表明，在1亿年前左右的白垩纪，中国东部的武夷山、雪峰山、大娄山、四川盆地、大别山、秦岭、胶东半岛、华北平原、太行山、吕梁山、燕山、阴山、长白山、松嫩平原及大兴安岭，蒙古国东部，日本的西南部和朝鲜半岛等众多地区，发生了快速的褶皱变形和隆升剥蚀。在随后的晚白垩世(6500万至1亿年前)，中国东部大部分地区成为了隆起区，没有接受沉积物。中国东部的少部分地区及蒙古国东部发育了沙漠和咸化湖环境。在这样一个广大的地区，在较短的时间，地质现象发生如此强烈的变化，而且许多地区位于太平洋俯冲带以外的几千公里，这很难用传统的洋壳俯冲东亚大陆来解释。

　　国内学者笼统地称这种远在内陆的造山事件为陆内造山运动，这些山脉隆升的动力学机理是不清楚的。其实，这个1亿年前在中国东部突然发生的地质现象已经被法国和德国的地质学家注意到，他们认为是陆块碰撞东亚大陆造成的。当陆块与陆块碰撞时，由于两者密度差不多，陆块之间一般不发生大规模的俯冲现象，而是相互挤压，形成高耸的山脉，一个典型的例子就是5000万年前印度大陆碰撞了欧亚大陆，由于长时间的挤压，在碰撞带附近形成了喜马拉雅山。但是，中国东部又确实没有一个大的陆块。这个问题就成了一个无法解释的科学难题。

　　撞击东亚边缘又向北溜走的鄂霍次克陆块才是“真凶”

　　杨永太教授在分析了大量国内外研究人员关于中国白垩纪地质演化的论文后，认为在1亿年前应该有一个大的陆块碰撞了中国东部，造成了一系列造山带的形成和盆地中地层的缺失。然而，这个陆块在哪里呢？他怀着疑问又阅读了大量关于日本和俄罗斯的地质研究论文。进而，他惊奇地发现，在日本有明确反映在白垩纪陆块碰撞东亚边缘的超高压变质岩，有古老陆块碰撞东亚边缘留在当地的大量古老锆石矿物。而且，前人研究认为，鄂霍次克陆块在白垩纪沿着日本边缘滑到了俄罗斯东南部，它和东亚接触过，但没有造成任何影响。基于对这些资料的掌握，他提出这个鄂霍次克陆块不但和东亚接触过，而且发生了强烈的碰撞，然后才又滑动到了东北亚。有了这个大胆设想后，他把东亚地区已发现的白垩纪地质现象进行了系统梳理，逐步建立起一个与大量地质事实基本一致的板块构造模型：

　　在大约1.4亿年前，新生的太平洋洋壳快速向西北方向扩张，鄂霍次克陆块位于古太平洋内部，它跟随着古太平洋向西北方向运动。在大约1亿年前，该陆块漂移到东亚大陆边缘，与中国东南沿海地区及日本西南部发生碰撞。一个数公里高、数百公里宽的大型造山带在中国东南部、日本西南部和朝鲜半岛形成，阻挡了太平洋的暖湿气流，造成中国东部及蒙古国在晚白垩世长期的干旱环境。同时，这次碰撞事件导致了中国东部广大地区发生了褶皱隆升。在大约8900万年前，由于古太平洋的运动方向越来越向北偏移，鄂霍次克陆块也沿着东亚边缘开始向北滑动，在鄂霍次克陆块和东亚大陆之间形成了一个大型的走滑断裂。在大约7900万年前，鄂霍次克陆块运动到东北亚，与俄罗斯东南部大陆边缘发生碰撞，结束了其长距离的向北运动。

　　延伸阅读

　　新构造模型对资源勘探有理论指导意义

　　新构造模型指出，鄂霍次克陆块碰撞东亚边缘后又滑离东亚，运动到东北亚。因此，地质学家在东亚发现了它碰撞留下的痕迹，却找不到这个巨大的陆块在哪里。这个模型用一个奇妙而简单的思路解决了影响地质界多年的一系列重要科学问题。

　　新的板块构造模型解释了一系列传统洋壳俯冲模型无法解释的科学问题。例如，这个重要的碰撞事件导致了中国东部及整个东亚地区的褶皱隆升；日本西南部的变质岩带所经历的异常高压是鄂霍次克陆块对东亚边缘的深俯冲造成的；该陆块与日本西南部的碰撞导致了日本岛屿在大约8000万至1亿年间没有发育增生楔；该陆块是一个古老的大陆，它与东亚边缘的碰撞为中国台湾、日本西南部白垩纪沉积物提供了古老的锆石颗粒。

　　新的构造模型为重建白垩纪时期的古太平洋演化提供了明确依据。由于白垩纪时期存在于古太平洋的洋壳已经被大部分俯冲到了欧亚大陆及美洲大陆以下，而且科学家无法用古地磁测年方法来准确测定8400万至1.25亿年间形成的太平洋洋壳的年龄，古太平洋演化历史的重建一直是一个非常困难的重大科学问题。新模型提供的鄂霍次克陆块的运动方向、运动时间及运动速度清楚地反映了当时古太平洋的运动轨迹。

　　新的构造模型为白垩纪时期东亚地区造山带的隆升、盆地的演化、气候的变迁、岩浆岩的形成、变质岩的形成等提供了宏观的大地构造架构，对油气勘探、矿业勘探在理论上也具有重要指导意义。

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编辑：尹盼秋