|
1 問題提出
東特提斯域主要包括印度-歐亞碰撞以及產生的東南亞構造運動區域，而西特提斯域更是現代地質的發源地，也是近期大地構造研究關注的重點領域。新生代阿爾卑斯是非洲和歐洲之間的陸陸碰撞造山帶。強烈的造山作用使大量前中生代基底出露地表。阿爾卑斯造山帶最典型的構造樣式是推覆構造，所以現今山體是由多個推覆體疊置組成（袁四化等，2020）。這些地塊之間及其內部都經歷了白堊紀以來大規模的走滑推覆，形成了複雜的疊瓦狀構造，近幾年開展的碎屑鋯石物源對比分析更傾向於認為在古生代期間這些基底地塊處在東非邊緣。
西特提斯區域微陸塊眾多，俯衝、碰撞構造複雜，同時發育大規模擠壓縮短和拉張伸展作用。西特提斯中歐洲南部有三個著名的半島，分別是伊比利亞半島、亞平寧半島和巴爾幹半島，它們大致對應西班牙、意大利和希臘（圖1）。它們是怎樣形成的？為什麼有的區域沒有地震，有的地方又有強震？這是本文研究的重點，新大陸漂移假說可以合理解釋西新特提斯域新生代構造演化。
2 西特提斯新生代構造演化框架
在前中生代，西特提斯域內諸多微陸塊是從非洲東側或北側裂解漂移而來，它們拼貼在歐亞大陸南側並形成早期的造山帶。新生代以來，隨著印度和歐亞碰撞，非洲、阿拉伯和歐亞碰撞，這些碎陸塊成了夾持在兩大剛性板塊中間的破碎帶，白堊紀到新生代早期隨著大西洋的裂解，這些碎陸塊隨著歐亞大陸向東漂移，隨著印度歐亞45Ma碰撞造山後的青藏高原劇烈隆升，擠出作用逐漸增強，在24Ma左右發生了青藏高原垮塌（造山後的伸展過程）更強勁的擠出效應，不但在東側擠出了印支地塊和東南亞島弧等，在西側也沿著新特提斯構造帶擠出了諸多碎地塊（圖2），在阿爾卑斯造山帶基底形成了從東到西逐漸降低的總體格局，即從喜馬拉雅-伊朗高原-土耳其高原-地中海到大西洋，在歐亞大陸南緣的陸塊拼貼帶區域的莫霍面形成一個東高西低的大斜坡，因為東部該莫霍面被印度板塊的俯衝抬起，而西部被非洲大陸的迎沖壓到更深處。在新生代晚期隨著紅海的打開，阿拉伯板塊向北漂移，使得土耳其地塊受到更大的擠壓力。
3 強震區和無震區成因分析
大西洋兩側是無震區，但唯獨歐洲西南部的大西洋海域是個例外，那裡歷史上多次發生8級以上地震，對歐洲現代文明的發展產生了重要影響，為什麼獨獨這裡的洋殼上會發生地震？這個地震區位於伊利比亞地塊的西側，而伊利比亞地塊的東側也是洋殼，而這裡卻沒有強震發生，它們同處於非洲和歐洲大陸的碰撞匯聚帶上，構造環境和岩性都一樣，地震強度卻大為不同，為什麼？另外一個強震區域是土耳其到意大利的區域，為什麼這裡卻又有強震頻繁發生？特別是意大利不但地震頻發，火山也是頻頻爆發，其驅動因素是什麼？
地震和大地構造環境密切相關，通常較大陸塊漂移的前方是強震區，而後方是無震或弱震區，如日本陸塊向東漂移，其東側地震頻發而西側無強震。隨著土耳其地塊的擠出推力作用，在特提斯西部也發生了“擠出+漂移”現象，如圖3所示，在24Ma之前，伊比利亞半島、亞平寧半島和巴爾幹半島作為一個整體隨著大西洋裂解，與歐亞大陸一起向東漂移；24Ma之後，隨著印度歐亞碰撞的效應，特提斯西段在非洲和歐亞大碰撞的環境下，因為這個碰撞還沒有完全拼合在一起（中間還有地中海），造成了特提斯西段地幔的整體隆升，產生了大量地殼流體的上湧，使得伊比利亞半島、亞平寧半島和巴爾幹半島與土耳其地塊裂離，並向西漂移，土耳其區域的現代GPS測量表明這個漂移方向是正確的。
在“被動擠出+主動漂移”過程中撕出了愛琴海（只是撕出了上地殼部分），由於伊利比亞地塊的向西漂移，在其後部形成了新的地中海西段。土耳其地塊中西部相當於土耳其地塊漂移的前緣，造成了從亞平寧半島、巴爾幹半島到土耳其中西部區域的強震帶（圖中右側紅色虛線圈內）。而伊比利亞地塊目前的向西漂移，造成了大西洋地區的強震帶，這也是大西洋洋殼地區唯一的8級地震高發區（圖中左側紅色虛線框區）。
強震區為什麼僅僅限於伊利比亞的西南部，而不是整個西部？推測伊利比亞地塊在東西方向“拉抽屜”式漂移過程中，有兩個大型剪切帶，分別位於其南北兩側，剪切帶呈東西向，這兩個剪切帶也是伊利比亞地塊漂移的邊界。它們發育大量深大斷裂，但形成強震需要兩個條件，除了深大斷裂帶，更重要的是存在深部高溫高壓地殼流，這些高溫高壓地殼流往往集中在大陸板塊漂移的前部，在該地區，隨著特提斯域內諸多微陸塊的擠出和漂移，推測絕大部分高溫高壓地殼流被擠出的區域是伊利比亞地塊南部的東西方向通道。這個區域“深斷裂+富集地殼流”同時存在，形成了目前超過8級的強震高發區。而土耳其中西部的愛琴海周邊區域，是土耳其陸塊和地殼流的擠出區域，還不缺乏深斷裂，因此形成了另外一個強震區和火山爆發區。意大利火山頻發的原因是：亞平寧地塊向西漂移撕裂過程中，俯衝下去的含水物質在陸塊前方形成的了岩漿上湧，同時巴爾乾地塊和土耳其地塊的漂移也間接地提供了豐富的地殼流和壓力，使得該區火山和地震頻發。
事實上，伊比利亞到土耳其的西特提斯段，都是非洲板塊北漂的前部，都能形成深部高溫高壓地殼流，這個區域也不缺乏大斷裂，為什麼伊比利亞半島到亞平寧半島卻幾乎沒有地震發生，形成了一個巨大的無震區？那是因為伊比利亞地塊在24Ma至今向西漂移，在該區域形成了拉伸環境，也就是說該區域處於伊比利亞板塊漂移的後方，整體是一個伸展環境，沒有聚集足夠強度的深部地殼流，因此就沒有較強地震發生。
4 地球物理和地質證據
伊比利亞地塊24Ma之前向東漂移，24Ma之後向西漂移，其結果勢必會在其西南海域的洋陸接觸帶區域產生反轉構造，即24Ma之前是正斷層發育區，24Ma之後以逆衝斷層發育為主，使得早期的正斷層發生反轉，產生反轉逆衝斷層。是否有確鑿證據？實際上該區域的人工反射地震勘探（圖4）也的確證實了這個推論（Fernando et al.,2006），即24Ma之前的正斷層發生了反轉。圖中a是24Ma之前的拉伸狀態，表示伊比利亞向東漂移形成的被動大陸邊緣盆地，b是24Ma之後擠壓狀態，表示伊利比亞向西漂移形成的主動大陸邊緣狀態。而伊比利亞地塊西部發育大量逆沖和剪切構造帶也能夠得到地質證據的支持（Simancas et al.,2013）。伊比利亞半島至亞平寧半島中間的地中海區域是24Ma以來新形成的大洋地殼，完全可以用伊比利亞半島向西漂移後新形成的大洋地殼來合理解釋。
現代GPS測量也表明，伊比利亞陸塊相對於歐洲大陸在向西運動，並伴隨右旋（Khazaradze et al.,2014）。之所以右旋，是因為大量地殼流從其南側的直布羅陀海峽區域向西流出，對伊比利亞陸塊南側施加了更大的推力。
5 討論
本文簡化了歐亞大陸和非洲大陸邊界，其實在文中以北的阿爾卑斯山脈也是多個地塊在前中生代拼貼而成的古造山帶，它們在新生代也受擠出運動的影響，發生了向西的大規模運動，並使得山脈發生扭曲變形縮短。巴爾幹半島和亞平寧半島在北部地塊集合體的帶動下，整體向西漂移，對它們也產生了巨大拉力，在這個過程中拉脫了這兩個半島中南部大拐彎處的地塊的上地殼部分，使得其下地殼碎塊發生了拆沉，形成了兩個近東西方向分佈的中源地震帶。
推測阿爾卑斯山脈可能在新生代早期隨著印度歐亞碰撞，已經開始了緩慢向西蠕動，後期的大規模漂移發生應該發生在50-24Ma之間，其前方的地殼流可能影響到大西洋區域的冰島附近，使得冰島東西兩側發生了地幔上湧，甚至推動了格陵蘭的向西漂移，進一步拉開了北大西洋。也就是說，北大西洋的裂解和打開，就是格陵蘭地塊從歐洲大陸裂解後向西漂移形成的。北大西洋打開之後，冰島作為一個微克拉通陸塊（只有下地殼部分，主體陸殼在水下，厚度約38Km，覆蓋了數千米厚的玄武岩和流紋岩）才從南方向北漂移到當前位置。
6 小結
由於非洲和阿拉伯兩大剛性板塊的向北漂移，同時北部受到歐洲西部相對剛性板塊的阻擋，東部受到印度板塊擠出構造的影響，產生的深部地殼流被限制在類似兩堵剛性牆之內，發生了地殼流整體向西流動，這個運動是被動擠出，被動擠出給伊比利亞陸塊施加了一個初始推力，使得諸多碎地塊、包括伊比利亞陸塊隨之發生主動漂移。新大陸漂移模型能夠合理解釋這個構造演化過程。 “被動擠出+主動漂移”模式可以合理解釋比利亞半島、亞平寧半島和巴爾幹半島新生代的漂移演化，以及愛琴海的形成機制，也能合理解釋其中的兩個強震區和一個無震區。
從東特提斯演化過程和西特提斯演化過程，我們發現它們遵從同樣的演化模式，那就是“被動擠出+主動漂移”，南海的演化就是中國華南大陸首先發生了陸緣被動擠出，之後發生了陸緣裂解，最後裂解出來的諸多陸塊（包括南沙陸塊、菲律賓台灣陸塊和加里曼丹陸塊）發生了主動漂移，單向漂移撕出了中國南海。無論東西特提斯新生代大規模擠出活動發生在45-24Ma，峰值擠出活動時間都是24Ma。
閱讀: 247684
|
