21世纪板块构造

板块构造在其建立之初是关于全球构造的一个运动学理论,指地球上不同大小的刚性岩石圈外壳在韧性软流圈之上沿离散、汇聚和转换边界发生相对运动.它包括三个要素:刚性岩石圈板块、韧性软流圈、耦合运动体系.它通过大陆漂移、海底扩张和岩石圈俯冲这三个相互连接的过程,引起岩石圈在整个地质历史时期的形成、改造和消亡.水平和垂向运动的岩石圈板块体系形成了地球表面与内部之间在物质和能量上的时空联系,将动力学解释融入这个运动学理论.岩石圈俯冲作用产生的自上而下构造在板块构造活动中发挥着关键作用,而通过软流圈上涌产生的自下而上构造则通过引起大陆裂解之后的海底扩张使地球外壳达到和保持质量和动量的平衡.冷的岩石圈板块在重力驱动下的俯冲与两个板块之间的汇聚同步,俯冲板片回卷产生空间引起热的软流圈上涌,导致上覆岩石圈在弧后位置发生主动张裂作用.板块俯冲与其另一侧沿洋中脊发生的板块离散相耦合,其远程效应就是海底扩张这样的岩石圈被动张裂作用.在离散和汇聚板块边缘,可以出识别板块构造作用所产生的各种岩石记录.尽管沿古缝合带的软流圈上涌可以引起大陆裂解,但是远程大洋板片下沉的重力牵引才能导致板块离散进入海底扩张.因此,板块产生和消亡之间在球形地球表面是否达到和保持质量和动量守恒,从而形成一系列板块离散-汇聚耦合体系,是衡量板块构造启动和运行的关键.板块边缘在离散、汇聚或者走滑过程中发生不同类型的变形、变质和岩浆作用,在大陆板块内部留下各种地质记录.在板块汇聚之后,陆内古缝合带加厚岩石圈的去根减薄引起软流圈上涌,导致减薄的岩石圈在伸展构造体制下发生再活化,使得板块边缘活动记录受到叠加改造.板块构造可能从始太古代就开始运行,导致板块边缘的热丢失和地幔随时间的冷却,引起汇聚板块边缘地温梯度的降低和流变学强度的增加.现代板块构造的特点是以刚性板块边缘为主导的冷俯冲作用,这一现象在显生宙十分普遍.相比之下,在太古宙和元古宙盛行的古老板块构造以韧性板块边缘为主,先是弧前深度碰撞增厚,然后才暖俯冲到弧下深度.无论在哪个时期,板块裂解之后的离散作用必须与汇聚作用在时间和空间上发生耦合,否则板块构造难以运行.由此可见,板块构造的启动和运行分别对应于一系列板块离散-汇聚耦合体系的创建和维持.尽管主板块之间的活动带全球网络在现代地球十分常见,但是如果早期地球上是以微板块运行为主,那么要发现这个时期由板块边界组成的活动带网络具有全球性链接的地质记录还是很困难的.不过,鉴定板块构造在地球上留下不同类型地质记录,仍然是区分不同地质时期板块构造活动性质的关键.