特提斯洋壳在青藏隆升中所起的作用

陈尚平　孙德忠

摘　要　地幔对流使特提斯洋壳显示为刚性的整体性，并以“抽屉式”插入到青藏陆壳之下，使之第一次隆升。之后受四川盆地、鄂尔多斯盆地和柴达木盆地刚性地块的阻抗，发生强烈的褶、断、叠作用，使青藏陆壳第二次隆升，同时，莫霍面下沉、褶断，从而形成了今天整个青藏高原的地质特征和地理形态。
关键词　地幔对流　特提斯洋壳　青藏隆升

　　大地构造学家在处理洋壳和陆壳碰撞时认为，洋壳均在陆壳边缘俯冲下插，并进入地幔，洋壳的作用只波及陆壳的边缘。对这种效应及其解释方法上尚有一些疑点和问题，因此本文想做一大胆尝试，从一个新的角度来探讨洋壳和陆壳的相互关系，以及此作用在青藏隆升中所发挥的效应。

图1　特提斯洋中的碰撞和裂谷作用
Fig.1　Collision and rift of the Tethyan Sea

а-微大陆I(MI)通过大洋移动；б-在被动边缘上的MI的碰撞和同时的裂谷作用；в-微大陆I(MⅡ)通过大洋移动，在其后方新的洋盆张开；1-大陆岩石圈；2-大洋岩石圈；3-活动的(a)和不活动的(б)扩张轴；4-地幔流的方向

图2　侏罗纪末—白垩纪初特提斯洋边缘的碰撞带和裂谷带
1-俯冲带；2-碰撞缝合线；3-大陆裂谷；4-消失的扩张轴；5-新的扩张轴(据Β.Γ.Κазъмин，1989)

　　有着60°左右跨度的特提斯洋壳的运移，看来和太平洋洋壳的运移是相似的，所以在特提斯洋壳之下，也有一个巨大的地幔流在托、推移着整个特提斯洋壳向北作旋扭运动。由于洋中脊位于印度板块南侧，因此这个地幔流应当是穿越印度板块和特提斯洋壳而发育；从而也使得二者保持整体性。
　　 有意思的是：今天几乎所有的大地构造学家和板块运动学家在所绘制的板块运动和碰撞图上^［1～3］，洋壳一律在陆壳边缘发生俯冲，随着陆壳的碰撞、拼合及洋壳俯冲，地幔回流就退缩到新的大陆边缘。按这一思路，我们不禁要提出以下问题：①为什么地幔流应当随旧洋壳的消亡而发生对流幅度的缩短？②若按上述认识与今天的印度洋中脊相关的地幔流是否已退缩到印度板块的南侧？③若是特提斯洋壳之下的地幔流并未发生退缩而继续保持其固有的幅度，那样将会发生什么结果？本文就根据这个问题而做一大胆的推论：推动印度板块和特提斯洋壳的地幔流，在发生特提斯洋壳与欧亚板块碰撞时，尤其在整个西藏板块、印度板块与欧亚板块碰撞拼贴后，其运行幅度并未退缩，从而带动特提斯洋壳进入到西藏板块之下（图3）。在这种情况下，必将带来新的动力学机制和新的演化观念。

3　高原地质地理形态表现
　　青藏板块受四周刚性地体的挤压或阻抗，从而形成了它独特的地质地理形态和景观：北部以阿尔金褶断和祁连山为界构成一个向北凸出的弓弧；在青藏高原内部出现一系列的盆地、湖泊及拉张断裂，如青海湖、柴达木盆地、广阔的羌塘盆地和大量的湖泊、盐湖群。
　　这种地质、地理现象表明，以南北为主的双向挤压作用，在青藏高原隆升扩张效应影响下，在高原内部转化为拉张作用^［4］。过分的低海拔的强烈挤压，迫使高海拔的地层物质向四周扩展，从而形成高原周边的强烈褶皱和逆冲断裂及推覆构造。这种与主压应力反向的扩张作用所形成的南北双向弓弧，和岛弧构造是不同的。

图5　青藏高原莫霍面形态重力模拟结果
Fig.5　The result of gravity modelling for Moho variations beneath Tibetan Plateau
1-理论重力曲线；2-实测布格异常曲线；3-模型边界；4-莫霍面；
MCT-主中央冲断层；STD-藏南滑脱层；ITS-雅鲁藏布江缝合线

图6　西藏高原N-S向地壳速度分层结构图

　　通过以上几个方面的对比和探讨，可以认为青藏高原地壳增厚的机制和INDEPTH研究提出的4种增厚机制中的①和③两点是相呼应的。

5　青藏隆升的设想
　　(1)印度洋地幔流把印度板块从冈瓦纳古陆上撕裂下来后，就推扭着印度板块和宽阔的特提斯洋壳向北运移，在古欧亚板块的昆仑褶皱系南侧俯冲回流。
　　(2)青藏陆壳为特提斯洋中的微板块，当和欧亚板块碰撞拼合后，印度板块北侧的特提斯洋壳在地幔流带动下呈刚性体插入到青藏陆壳之下，并随地幔流的推动而继续向北运移。
　　(3)当特提斯洋壳在青藏陆壳之下推进时，受四川盆地、塔里木盆地和鄂尔多斯刚性体的阻抗及制约，发生如下效应。①夹在地壳层内的特提斯洋壳在阻抗条件下开始发生挤压并褶皱；②洋壳的顺层插入，迫使青藏陆壳被抬升（第一次隆升）至1000 m左右标高；此时有一个明显的标志是岩浆岩及火山作用由南向北逐步推进、发展。
　　(4)特提斯洋壳在地幔流的推动和周界刚体阻抗双重作用下，发生强烈的断、褶、叠作用，由此带来壳层的迅速增厚、青藏陆壳强烈被抬升（第二次隆升），使地表达到今天的标高并形成今天的形态（图4）。特提斯洋壳的断、褶、叠的结果也对下面的莫霍面同时产生巨大的压力和磨擦，迫使莫霍面也发生断、褶、叠作用并向地心拗陷。从而形成青藏高原地面标高最高，而地幔莫霍面最低的双向效应。
　　(5)地表的深断裂、强烈的褶皱带、地震和火山活动是地下强烈变动的直接反映。同时，陆壳在强烈挤压抬升作用下，就像一盆发酵的面团那样，向四周盆地发生巨大的推覆作用和逆冲断，而在青藏高原内部则再现大量湖泊。
　　(6)推动印度板块北进的地幔流，并未因陆陆碰撞而消亡，也并未见到因之而退缩至印度板块南侧而俯冲回流，看来该地幔流的生命力并未停止，因此在青藏高原本身及周边地区至今仍存在巨大的应力场，至今仍在继续活动。
　　(7)通常的陆陆碰撞估计是在同水平、相近标高情况下发生的，而青藏高原与印度板块的碰撞是在新特提斯洋壳插入后，有了相当大的高差的基础上发生的，尤其现代青藏高原平均标高已达4500 m，与印度河、恒河平原之间的标高差达3000～5000 m，因此在整个1500～2000 km的正面接触带上，青藏板块对印度板块减少了5000～10000 km²的阻抗面积。这种条件下所发生的陆陆碰撞，将引发新的机制和演化趋势。
　　青藏的隆升，是新的物质的大量加入所带来的结果。大量的外来物质以特提斯洋壳的插入为最直接及最可能的供应源。特提斯洋壳在地幔流推动力以“抽屉式”插入，在受阻抗条件下褶、断、叠，即迫使陆壳整体隆升，也迫使莫霍面下沉、断褶。
　　从洋壳消亡的速度可以推知青藏隆升的速度，但洋壳的断、褶、叠作用及速度与正常的消亡速度不同，有它的特殊性。
　　本文中所引用的各种图件，有的做了一些小的改动，在此加以说明，望原作者谅解。

作者单位：中国地质科学院，北京