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摘要 板块构造学说不能合理地解释大陆地质现象。本文从大陆地质事实出发，采用系统的哲学观，探讨大陆造山带与盆地的耦合关系，渐变与突变的内在联系，水平运动与垂直运动的转换过程，地球运动、岩石圈运动与大陆地壳运动的制约关系，指出大陆下地壳层流运动和大陆盆山耦合作用构成大陆动力学的基本结构体系。
关键词 大陆动力学，盆山耦合，大陆下地壳，系统观
本世纪60年代从海洋地质研究中诞生的板块构造学说，打破了大陆固定的传统观念，导致了地球科学的革命，推动了地球科学的迅速发展。随着大陆地质研究的纵深发展和高新技术的广泛运用，一系列新资料、新进展、新成果深刻地反映板块构造学说应用于大陆地质的局限性。国际地学界纷纷将主攻目标从海洋转向大陆，以期通过大陆动力学计划给地学带来新的突破。当代地球科学正处于重大变革的前夜，地学思潮必将遵循否定之否定的螺旋式发展规律。
1 板块构造学说面临的困境
虽然板块构造学说能够合理地解释许多海洋地质现象和一些中生代以来的板块运动，但对复杂的大陆地质现象几乎无能为力，并与许多大陆地质事实发生明显的、严重的冲突，现将其中几个重要问题分述如下。
1.1 大陆造山带和沉积盆地的形成与演化
造山带和沉积盆地是大陆的基本构造单元，也是大陆动力学的核心内容。然而，板块学说在解释造山带和盆地的成因方面并没有取得实质性进展。
板块学说认为，造山作用发生在板块边界上，与板块的俯冲和碰撞有关。近十余年来，板块碰撞造山已成为大陆造山带极为流行的模式，但是，碰撞造山说与大量地质现象相矛盾，下面仅举几例：（1 ）大陆内部以蛇绿岩带为标志的地缝合线不一定在造山带内，即造山带常常出现在板内而不是板块边界上；（2 ）板块碰撞时间与造山作用时间之间存在较长的间隔，就最年轻的青藏高原而言，新特提斯的消亡至少发生在40Ma，而青藏高原的隆升和喜马拉雅的形成主要是近7Ma之内完成的；（3）板块碰撞应以造山带内部地层强烈压扁褶皱和逆冲作用为标志，而造山带核部普遍存在伸展构造，大规模的伸展剥离作用和大型变质核杂岩并非是碰撞造山后重力崩塌的结果，而是同造山热隆伸展过程。
对于裂陷盆地的成因，尽管存在主动与被动、单剪与纯剪之争，但一般认为，是大陆伸展作用的产物。对于前陆盆地则没有合理的解释，按板块构造学说，前陆盆地是板块俯冲、碰撞和岩石圈弯曲的产物，并与盆缘逆冲推覆体及盆地充填的沉积物等垂向负荷有关。但是，前陆盆地在发生逆冲作用之前盆地已开始发育，这类盆地早期发育状态往往显示出箕状断陷特征和高地温热状态，伴有双峰式火山活动和地层超覆现象，显然与伸展裂陷活动有关，说明前陆盆地具有伸缩转换的构造演化过程。
板块学说在阐述大陆地质问题时，割裂了盆地与造山带的联系，是孤立的、片面的。事实上，大陆造山带与盆地相伴而存、共同发展，两者结构上互补、物质上交换、动力上转换，显示出极为密切的内在联系〔1～3〕。
1.2 大陆“岩石圈”分层结构及大陆下地壳流变性质
众所周知，板块构造学说的基本假设是地球外层存在刚性的岩石圈，岩石圈板块通过转换断层、海沟、洋中脊等构造边界在软流圈之上发生大规模水平位移。近年来，通过对大陆“岩石圈”进行深入的地质和地球物理研究发现，大陆“岩石圈”具有分层流变性、“板内”活动性、垂平转换性和结构不均一性。宏观上，大陆岩石圈一般是由下地壳韧性层及其上、下两个脆性层构成的“三明治”结构，反映大陆“岩石圈”的强度在垂向上有很大的差异，而且不同类型的构造单元的深度—强度曲线有所不同〔4〕， 说明大陆“岩石圈”在横向上也具有不均一性。显然，大陆“岩石圈”不具有整体概念和刚性特征，适用于大洋的岩石圈概念不能够不加修改就直接应用到大陆上，大陆可以看作是被不同类型的边界构造分割的多级层块结构。
显示出低强度、强流变的大陆下地壳不仅是板块学说“登陆”的致命要害，而且是大陆动力学的突破口。深部地质和地球物理研究表明，大陆下地壳存在层状的地震反射层，发育低速高导层，它们在构造活动区十分显著，低速高导层厚可达数十公里，其形成时代与构造活动有关，表明下地壳的形成时代比中、上地壳更年轻。莫霍面往往具有强反射特征，是一个多期活动的公里级活动构造层（带），沿着这个大型构造界面发生大规模的顺层拆离和韧性剪切，并实现壳幔之间的构造转换。
1.3 板内变形和板内岩浆活动
按照板块构造模式，大陆构造活动应该限于板块边界及其附近，板内基本上无变形或弱变形。事实并非如此，例如，大型逆冲推覆构造主要分布在造山带与盆地的过渡带，并由造山带向盆地方向逆冲，推覆体锋带覆盖在沉积盆地较新的沉积物之上；大规模伸展构造发育在伸展裂陷区（如裂谷、裂陷盆地等）和造山带核部（如变质核杂岩、剥离断层等）；公里级的韧性剪切带集中在前寒武高级变质岩区；区域性走滑断层往往以共轭的方式展布在盆山转换带，可以切割蛇绿岩带；大陆地震并不是沿板块边界呈窄带状分布，而是弥散状呈层分布〔5〕。
板内岩浆活动十分广泛。大陆裂谷和裂陷盆地普遍发育玄武岩，呈面状分布。大陆造山带产出S型淡色花岗岩，属壳源岩浆活动， 是陆（板）内构造作用的产物，与板块碰撞无关。甚至在稳定大陆区也发育基性岩墙群和碱性花岗岩。
30年前，板块构造学说拯救了危机四伏的地球科学，如今，板块构造学说“登陆”遇到了重重困难，预示了大陆动力学将给地球科学带来革命性转折。
2 大陆动力学的时空观
近年来，大陆地质研究的一个显著趋势是从板块拼合过程、碰撞机制和大陆岩石圈变形、变位作用转向大陆动力学，研究和探索解体后的大陆岩石圈的层块结构、盆山作用、圈层耦合、垂平转换和演化历史。
大陆内部的几何结构不是简单地由以蛇绿岩带这种地缝合线连接的大陆岩石圈板块的镶嵌体，而是呈现较复杂的层块结构。平面上表现为由构造边界分割的块体，其中最基本的块体类型是造山带和沉积盆地，二者相互依存，并共同经历发生、发展和消亡的演化历程〔3〕。 剖面上显示出层状结构，大陆上地壳明显地呈脆性，发育脆性断裂；中地壳具有脆—韧性特征，发生脆—韧性转换；下地壳呈韧性和粘塑性状态，发生固态流变、粘塑性流动、流体活动，在构造活动区尤为强烈；上地幔也具有脆性和韧性剪切特征，显示出壳幔之间的物性差异和变形差异，这种差异在很大程度上制约了大陆构造运动的规模和方式。
地球表层各种地质现象是在一定地质条件下经历漫长复杂的不可逆地质演化过程而形成的，正如恩格斯指出的：“地质学按其性质来说主要是研究那些不但我们没有经历过而且任何人都没有经历过的过程。”〔6〕一般来说，越是晚期的构造形迹，保存得越好。 我们可以采用剥皮法逐次重塑先期构造面貌，恢复古构造格局。例如，塔里木、准噶尔等前陆盆地在发生逆冲推覆、盖层褶皱之前，曾出现过箕状断陷、火山作用、沉积超覆和边缘坳陷，反映盆地经历了裂陷、沉陷和压陷三个构造演化阶段。不同类型的大陆构造单元也可以叠加和改造，像华北平原这种新生代伸展裂陷区很可能是在已消亡的古造山带的基础上发展起来的，盆地沉积岩层可以直接覆盖在强烈剥蚀、夷平的古造山带根带高级结晶岩系之上。
大陆地壳演化是按渐变的方式还是突变的方式进行，一直是一个有重大争议的问题，二者可能存在如下对立统一的关系：大陆的脆性上地壳可看作是保护深部热能的热盖层，大陆构造演化实质上是深层热流作用与浅层断裂作用相互制约的螺旋式动态演化过程。即稳定的大陆下地壳不断聚集从地幔输入的热能，当达到临界值时，由量变发生质变，深部热能导致大陆软弱带发生强烈的构造活动，引起大陆中、上地壳断裂作用、岩浆活动、成矿作用、地震活动、环境变化等。大陆构造系统由于热量释放和能量耗散，逐渐趋向另一种稳定的结构状态，由远离平衡态达到暂时相对均一的平衡态。此后，大陆内部热散聚调整导致大陆构造活化和构造叠加，推动大陆构造螺旋式发展，并在大陆构造活动、岩浆作用、成矿作用等方面显示出旋回和节律。
3 大陆动力学的运动观
辩证唯物主义认为，时空与运动着的物质有着不可分割的联系，时间和空间的特性总是随着物质运动的变化而变化。就大陆造山带与盆地而言，在早期发育阶段，深部物质主要是沿着下地壳软流层从沉积盆地向相邻的造山带运动，引起盆地伸展裂陷和侧向扩展，造成沉积盆地地壳减薄和造山带地壳增厚，在上地壳出现断块升降现象。中国东部太行山和华北平原就处于这种运动状态。在盆地与造山带形成以后，下地壳的层流作用逐渐减弱甚至终止，表现为隆升的山体一方面侧向扩展，以推覆和滑覆的方式向相邻盆地转换剩余物质和剩余位能，造成盆地压陷和萎缩，另一方面，来自造山带的剥蚀物充填到盆地之中。中国西部的盆山结构就是这样演变而成的。在这种物质运动过程中，盆地的结构和性质发生由裂陷盆地到前陆盆地的转化，造山带也相应地由伸展的块断式变为以收缩为主的复合型。
运动是物质的存在方式，不存在没有运动的物质，也不存在没有物质的运动。大陆构造运动实际上就是大陆地壳物质迁移、循环的表现，物质运动的形式、层次、方向、规模和路径决定了构造运动及其相关的岩浆活动、变质作用、沉积作用、地震活动、成矿作用的总体格局和演化过程。大陆内部物质运动的基本规律可概括如下：假设地幔存在波状热流，大陆下地壳因热作用而呈现塑性流变状态。处于幔流波峰带之上的大陆下地壳发生壳幔反应、底侵作用和部分熔融、热软化、富含流体的下地壳塑性物质在重力作用下从幔隆区流向幔拗区，引起幔隆区地壳减薄和伸展裂陷，产生断陷盆地和深源火山一岩浆作用。在热流物质沿下地壳从幔隆区向幔拗区迁移过程中，温度降低、压力增大、应变局部化加强，物质运动方式由粘塑性流动逐渐变为固态剪切流变，出现韧性剪切带、壳幔混源花岗岩侵位和岩石相变，一部分麻粒岩转化为榴辉岩。大陆下地壳大规模的物质水平流动与其上相对脆性的中、上地壳通过顺层滑脱拆离和脆—韧性转换进行调整，并引起大陆地震的层状分布。幔拗区聚集了大量的外来变形物质，必然均衡上升，形成隆起的山系。隆升的山体在自由空间上向盆地侧向扩展，形成逆冲推覆构造和重力滑覆体。逆冲断层根带的韧性剪切和部分熔融，产生壳源花岗岩浆，岩浆底辟侵位和热隆伸展形成造山带核部的厚壳型变质核杂岩。同时，盆地在下地壳层流作用的驱动下向造山带楔入，在盆山转换带形成共轭式走滑断层系，伴生地震的强烈活动。盆地接受来自相邻造山带的剥蚀物，在盆地边缘，因下地壳物质层流的拖曳，形成向造山带方向发展的大型拗陷带。拗陷带底部的沉积物可以转入到下地壳的顺层韧性剪切系统，形成含柯石英、金刚石的榴辉岩，并在均衡隆升、热隆伸展、逆冲推覆、揭顶作用等综合作用下剥露出地表。上述物质、能量和现象有机地统一在大陆地壳物质循环运动过程之中。
板块构造学说只承认岩石圈的水平运动，忽视垂直运动，实际上，不同尺度的构造单元存在不同程度的垂直运动。大陆造山带与沉积盆地之间表现出显著的差异升降运动。例如，自7Ma以来， 锡瓦利克坳陷带沉降了7km，接受了相当厚度的磨拉石沉积， 相邻的喜马拉雅造山带至少上升37km，其隆升作用与40Ma以前的板块碰撞无关，应该是盆山物质运动的结果。
垂直运动与水平运动的关系是对立统一的辩证关系，在不同构造部位和不同构造演化阶段，有一个主导的运动方式，随着时空结构变化而转换。例如，在盆山作用过程中，以下地壳物质层流和上地壳伸展裂陷为特征的主导运动方式是水平运动，下地壳物质迁移和盆地扩张引起相邻构造单元物质聚集和垂向隆升，形成造山带。在地表处于重力—势能失稳状态的隆升山体必然向周缘盆地侧向扩展、逆冲推覆，盆地中的外来推覆体造成盆地沉积物压实和沉陷。由此可见，在大陆动力学过程中，水平运动与垂直运动这对矛盾始终是相互联系和相互转化的。
4 大陆动力学的系统观
地球是一个多级分层控制系统，表现为地球内部不同深度、不同尺度的软流层的物质运动控制其上强度较大的固体圈层的构造活动。初步认为：地核软流层（即外核）的流体运动和热散聚交替作用制约地球脉动式膨胀与收缩和超大陆旋回的裂解和聚合这一全球动力学过程，引起地球半径的增减交变作用，导致全球重大地质事件和成矿事件间歇式发生；地幔软流层（相当于通常所说的软流圈）的羽状层流和环形对流控制了以岩石圈板块运动和陆—洋转换为标志的岩石圈动力学过程；地壳软流层（即大陆下地壳）的波状层流引起大陆盆山作用和叠加演化等大陆动力学过程。这三种动力学过程之间相互耦合和相互制约，岩石圈动力学是全球动力学的子系统，而大陆动力学则是岩石圈动力学的子系统，彼此之间存在着物质交换和能量交换。能量传输方式是从深层向浅层、从高能到低能、从宏观到微观，即子系统是由系统所决定的。也就是说，以地球膨胀与收缩为特征的地球运动、以板块运动为特征的岩石圈运动以及以盆山运动为特征的地壳运动之间存在内在的联系，所以，地壳的构造活动和成矿作用既具有全球统一性，又存在地区差异性。
如果说代表岩石圈动力学的板块构造理论体系是由大陆漂移、海底扩张、地幔对流、板块运动所构成的话，那么，大陆盆山耦合、叠加演化和下地壳层流应该是大陆动力学结构体系的核心。大陆下地壳的热流物质波状层流是盆地与造山带形成和演化及盆山作用的基础，大陆盆山作用是下地壳层流作用的表现。尽管这种深部层流导浅部隆陷的大陆层流构造假设尚处于创立和完善阶段，但是，它能够合理地解释已观察到的几乎所有的大陆地质和地球物理现象，而且，大陆下地壳的构造性质和流变状态以及大陆盆山耦合作用正在成为当今地学界所瞩目的重大前沿课题。
大陆层流隆陷构造假设不仅将大陆地壳作为一个相对独立的子系统，而且将大陆地壳作为与地幔发生物质交换和能量交换的开放系统，这个系统的运动状态和演变过程可概括如下：初始暂时处于平衡态的结构较简单的大陆地壳一旦从地幔获得热能，首先在大陆下地壳中发生热软化和构造活动，引起底侵作用和部分熔融作用，过渡到远离热力学平衡态的开放系统，系统处于一种不稳定状态，显示非线性特征。当受到中、上地壳盖层屏蔽的大陆下地壳的热聚集达到一定阈值时，系统通过涨落，发生突变，出现非平衡相变，在大陆地壳中发生复杂的断裂作用、褶皱作用、地震活动、岩浆作用，火山活动、成矿作用，从而大陆构造系统由无序的混乱状态转变到一种时空结构有序的盆山构造格局。由此可见，大陆地壳层流隆陷构造系统不仅存在热的聚集过程，也有热的耗散过程，它是依靠耗散大陆地壳开放系统中通过壳幔反应和壳幔交换获得的物质和能量来促使并维持这一有序结构。
总之，当前地球科学面临的机遇与挑战呼唤我们要用哲学思维进行理论探索，要求我们从客观事实和现象出发进行理论创新，用系统的科学研究方法建立大陆动力学理论体系，彻底摆脱传统的思维定势和守旧观念。
（收稿日期：1997-03-10）
PHILOSOPHICAL EXPLORATION OF CONTINENTAL DYNAMICS
Li Dewei
(China University of Geosciences,Wuhan,Hubei 430074)Abstract Plate tectonics can not reasonably explain continental geological phenomena.According to the geological facts of continents and taking systematic philospophical point,this paper investigates the coupling between continental orogenic belts and basins,the internal relations between gradual change and sudden change,tranistional process between horizontal movement and vertical movement,the restraining relations among earthmovement,lithospheric movement and continental crustal movement,and suggests that the laminar flow of continental lower crust and basin-mountain coupling constitute basic structual system of continental dynamics.Key words continental dynamics,basin- mountain coupling,continental lower crust,systematic standpoint