波浪状镶嵌构造说

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[拼音]:bolangzhuang xiangqian gouzaoshuo

[英文]:wavy mosaic structure hypothesis

一种阐明地壳的统一构造格局及地壳运动规律的假说。由张伯声于1962年提出。它认为,整个地壳的构造是由大小不同的地壳块体和大小不同的活动带镶嵌而成的复杂构造图案,称为地壳的镶嵌构造。同一级别的活动带与地块带相间分布,在构造地貌上显示峰-谷起伏及疏-密相间,并具有近等间距性,称为波浪状构造。全球地壳表现为几个系统的一级套一级的活动带与地块带的定蓑排列,因而在几个方向上表现出一级套一级的波浪状构造。地壳几个系统的、从巨集观到微观级级相套的地壳波浪状构造的交织与叠加,形成了十分复杂、但有一定规律的地壳的波浪状镶嵌构造。

创立

1959年张伯声通过对中国华北和华南地质发展异同的分析,提出了“天平式运动”的概念,认为相邻二地壳块体在各地史时期内都以它们之间的活动带为支点带作天平式的摆动,同时支点带本身也作激烈的波状运动,并认为,这种“天平式运动”(后改称“天平式摆动”)具有普遍性。1962年,张伯声提出了“镶嵌的地壳”的观点,认为整个地壳是由大小不同级别的活动带将其分割为大小不同级别的地壳块体,然后再把它们焊接(或镶嵌)起来的构造,并称之为地壳的镶嵌构造。1964年张伯声建立了地壳波浪运动的概念,并指出全球地壳有四大波浪系统,即北冰洋-南极洲波系,太平洋-欧非波系,印度洋-北美波系和南大西洋-西伯利亚波系。这一概念建立在地球脉动说的基础之上,是地球四面体理论(见四面体说)的发展和更新,因而被称为“新四面体理论”。

基本内容

(1)地壳中相对稳定和具有相对独立性的、一般不呈单向延伸的块体称为镶嵌地块。各级镶嵌地块由于受到几个方向的活动带的切割与围限,多呈斜方形,或三角形或多边形。镶嵌地块按级别大小,通常分为:大陆壳-大洋壳规模的壳块,洲-洋规模的巨地块,以及再次级、更次级……的地台、地块、山块、巖块、石块、矿物颗粒等。活动带是地壳上相对活动的、具带状或线状延伸的构造单元。在特定条件下,活动带和镶嵌地块可以互相转化。地壳上的活动带只表现出为数不多的几个方向(同一地区一般只明显表现出2个或3个构造方向,最多不超过 6个)。活动带的规模大者为宽数百至数千公里、延伸上万公里内含有大量次级和更次级的镶嵌地块与活动带的环球性构造活动带,小者如宽数米至数十米的劈理带以及更小的岩石节理、矿物解理等。

(2)大小不同级别的镶嵌地块分别在不同级别的活动带两侧一直进行著一上一下或一左一右的往返剪错运动,或作一前一后的周期性推拉运动,从而形成一级套一级的地壳波浪(见图)。

地块之间的往返剪错运动形成正弦曲线状的地壳横波,它又可分为由一上一下地往返剪错形成的“蚕行式”地壳波浪及由一左一右地往返剪错形成的“蛇行式”地壳波浪;地块之间的周期性推拉运动形成一疏一密的地壳纵波,又叫做“蠕行式”地壳波浪。

(3)全球 X型共轭构造网路叠加于四大地壳波系之上,使全球地壳形成以斜向为主的波浪状镶嵌构造格局。由于地壳波浪的级级相套,从而导致它们相互交织、叠加后形成的镶嵌构造也级级相套,即高一级的地壳块体可分为次一级的活动带和次一级的块体,高一级的活动带内也包含著许多次一级的活动带及许多小型地壳块体。全球第一级的镶嵌构造是环太平洋、特提斯两个环球性活动带与北大陆(劳亚古陆)、冈瓦纳古陆、太平洋 3个巨大地块(后改称“壳块”)的镶嵌。最低级别的镶嵌构造见于显微镜下。活动带、岩浆带、沉积带、变质带以及成矿带等空间分布的近等间距性及其交织、叠加和干涉的特征,都是石化了的地壳波浪遗蹟。

(4)地壳在演化过程中进行著周期性的收缩与膨胀相结合而以收缩为其主要趋势的脉动。这种脉动是大周期中套有次级、更次级小周期的驻波运动,因而地球的演化呈现出“准球体-负准四面体-准球体-正准四面体……”的反覆变换,从而周期性的激发全球四大地壳波浪系统的活动,使全球造山带的分布具有规律性,造山运动具有旋回性。脉动又导致自转速率的周期性变更,从而产生全球X型共轭构造网路。

(5)地球的多级驻波式脉动,是大陆起源和演化的根本驱动机制,因而也是多数全球性重大地质事件的共同起因。例如,早期陆核的分布特征,恰恰反映了第一代和第二代准四面体(第一代为负准四面体)的顶点所在位置;北大陆地壳成熟度普遍高于南大陆,恰是它们属于不同世代的证明;南极洲和北冰洋的对趾性,表明地壳演化中先在性对后期地表形态的影响;全球性海进事件多与冷事件近乎同时,是准球体阶段的产物,此时洋-陆地貌差异减小,地球因膨胀而吸热;全球性海退事件、热事件以及造山运动、推覆构造等近于同时,是准四面体(无论正、负)阶段的产物,此时洋-陆地貌差异增大,水平挤压力增大,地球因收缩而放热;正、负准四面体的变换又导致了全球裂谷系作半球规模的周期性转换以及次一级的海水进退的半球性变更;地磁极性呈“多变-不变(正向)-多变-不变(反向)”的阶段性反覆,恰是地球演化的驻波运动模式“准球体-负准四面体-准球体-正准四面体”形态转换对外核液态电离层形态的制约而导致的磁效应;磁极在准球体阶段的多变,是次级驻波运动所造成的次级正、负准四面体的反覆变更的结果,因为磁极反覆多变阶段的磁场强度一般均小于磁极持续长期不变阶段的磁场强度。

问题与展望

波浪状镶嵌构造说对中国大陆内部地壳构造的波浪状演化特征研究较多,而对洋-陆边缘附近构造特征的研究比较薄弱,模拟实验及定量化研究也较欠缺,对地壳以下的深部研究和认识还很不够。在今后的研究中以下问题将是它首先遇到和需要解决的:

(1)上地幔的波动;

(2)地球的脉动式演化同各圈层的形成与演化的关系;

(3)拉长与压缩构造(即裂谷与推覆构造)在时间上和空间上的波动式互换;

(4)地球驻波运动与地磁极性倒传的必然联络及其细节;

(5)气候变迁或波动的细节及其同海侵-海退、造山和岩浆事件相耦合的程度;

(6)地球化学旋回同成矿作用的时空波动规律;

(7)灾变事件的周期性及其同更大体系波动式演化的关系。

参考书目

张伯声著:《中国地壳的波浪状镶嵌构造》,科学出版社,北京,1980。

张伯声著:《张伯声地质文集》,陕西科学技术出版社,西安,1984。

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