现代地壳运动与板块划分 地壳运动与板块运动、地质构造的关系
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基于震源机制解、原地应力测量、GPS测量、有限单元法数值模拟以及地质资料分析等,在现代地壳运动与板块划分等诸多方面取得丰富的研究成果。
利用GPS技术,中国大陆地壳的整体主压应变方向为北北东至北东向,它反映的是现阶段地壳活动的主应力方向(张东宁等、1999;陈连旺等,2001;顾国华等,1999;杨国华等,2000;江在森等,2000)。王琪等(1996)根据1991~1993年间,巴拉-达孜(约55km)和日喀则-达孜(约247km)两条基线的GPS复测资料,求得西藏块体的内部变形速率,南北向为7.0±2.3mm/a(缩短),东西向为7.4±2.3mm/a(伸长)。丁国瑜和卢演俦(1989)则估计西藏块体的整体运动速率可望达到25~28mm/a,即数倍于块体内部变形速率。基于一个现时板块运动模型ITRF97VEL(王小亚,2002),表明中国地壳运动以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展,有明显的块体特征;喜马拉雅和天山西部分别提供了约15mm/a和9~13mm/a的汇聚速率;拉萨块体有(20.2±1.2)mm/a的伸长;喀喇昆仑-嘉黎断裂的右旋走滑速率和阿尔金断裂的左旋走滑速率分别为2~3mm/a和4~6mm/a,穿过龙门山断裂带的缩短速率小于7mm/a,这些都支持西部地壳增厚。Molnar和Tapponnier(1975)认为,其主要来源于印度板块与欧亚板块之间的碰撞;中国东部下部存在一个低黏滞度的软流圈物质的通道,与西部的印-亚碰撞有关,并且诱发了软流圈物质的上涌和底侵(Liu.eta.l,2004)。
马宗晋(2001)根据中国大陆的1998~2000年的GPS观测结果(图3.9)认为:中国大陆六大分区运动态势存在明显的差异。西部主要受由南而北的推挤作用,东部主要受由西而东的推挤和地幔流动的底拖拉伸作用,青藏高原东部矢量场由南部的北北东向逐渐指向北东东向,再转向南东向,呈右旋型运动,速率也变小。鄂尔多斯与阿拉善之间存在拉张,与东祁连之间存在追赶挤压。鄂尔多斯与华北区矢量场总体一致指向东,直至朝鲜半岛,但太行山与华北平原内部速率变小,而郯庐断裂带以东速率又增强,华南、华北相一致。结合全球GPS资料(图3.10),认为对中国大陆而言,印度板块底推挤作用是叠加在欧亚大陆整体由西向东的运动背景之上的(马宗晋等,2003)。大量的GPS观测表明中国地壳运动有明显的不均匀性,以南北地震带为界,西强东弱;中国西部受印度板块强烈的冲挤,地壳运动由南向北逐渐减慢,呈现南北向缩短,东西向伸展。GPS观测结果(朱文耀等,1998)和华北数值模拟(刘翠,2003)表明现今太平洋板块对中国大陆地壳运动的影响不大。太平洋-欧亚板块的会聚速度从晚白垩世的120~140mm/a至始新世减到最低值:30~40mm/a。从渐新世至早中新世,汇聚的平均速率相对适中,约为70~95mm/a,在早至中新世期间以65~70mm/a的微弱减少后,平均汇聚速率从晚中新世增加至现在的100~110mm/a,即太平洋显示了很强的太平洋西向俯冲(两个日本站点显示),但东北和华北块体都无西向运动,这可能反映了太平洋西向很强的俯冲被日本岛和日本海峡很快吸收,几乎没有传到中国(王小亚等,2001;刘翠,2003)
图3.10 全球地壳运动的GPS速度矢量图(ITRF2000参考框架下全球GPS跟踪站的位移速度矢量)(据马宗晋等,2003)
Bird(2003)利用欧拉向量来描述的现今全球板块边界(版本为PB2002),它主要是Bird等(2002)引用的最初模型PB1999进一步细化。图3.11中表达出的板块是基于现今测定的块体边界及运动,完全不同于经典的板块划分,这就提醒我们,对于经历了漫长历史、沧海桑田的中国及邻区,需要动态地考察、分辨所经历的地质过程,才可能更好地认识成矿过程,总结出有价值的成矿规律。
中国及邻区包括蒙古、俄罗斯、朝鲜、韩国、日本、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、阿富汗、印度、巴基斯坦、尼泊尔、不丹、缅甸、老挝、泰国、越南、柬埔寨、菲律宾等国家。该区地质构造复杂、演化历史漫长,不仅记录了微陆块-小洋盆型古板块演化旋回的完整历史,也叠加了中新生代太平洋板块俯冲和印度板块碰撞导致的大陆边缘和内部复杂的动力学过程的信息。立足于全球构造的视野,充分发挥这一地域优势,重视地质证据,研究大陆物质组成、结构、演化与动力学过程,将为认识地质过程、成矿过程提供巨大帮助。
图3.11 全球板块构造边界新模型(据Bird P,2003)
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